浅谈传统试验检测实验室信息化建设的必要性
陆建隆
（中国船舶重工集团公司第七一六研究所，连云港 222006）
摘要： 本文以笔者所在的环境与可靠性实验室为例，分析了传统试验检测实验室目前在管理方面存在的诸多问题，通过建设实验室信息管理系统能达到的效果，以及项目建设中面临的一些困难点，为同行业信息化建设提供参考。
关键词： 信息管理系统；试验检测；实验室
引言
近几年来，随着GJB 9001C-2017《质量管理体系要求》[1]和ISO/IEC 17025：2017《检测和校准实验室能力的通用要求》[2]等相关标准和规定中对实验室管理的要求越来越高，传统的以纸质文档记录为主，电子文档为辅的工作方式，无论是在数据的完整性、可溯源性方面，还是在质量体系管理方面，都越发显得力不从心，因此，迫切需要通过建设实验室信息管理系统以提高实验室质量管理水平和试验检测工作效率。文章结合笔者所在的环境与可靠性实验室在信息化建设方面的进展情况谈一下个人体会。
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1 实验室信息管理系统简介
实验室信息管理系统（简称LIMS，Laboratory Information Management System），它是由计算机硬件和软件组成，能够完成实验室数据和信息的收集、分析、报告和管理，是一套包括了信号采集设备、数据通讯软件、数据库管理软件在内的高效集成系统。LIMS能够将实验室的业务流程、环境、人员、仪器设备、标准方法、文件记录、科研管理、项目管理、客户管理等因素有机结合起来，采用计算机网络技术和数据库技术，组成一个全面、规范的实验室管理体系，为实现数据自动采集、报告无纸化、质量管理体系实施、成本控制、人员量化考核等各方面提供数据支撑和技术支持。
2 现状及解决思路
该实验室业务主要分为力学试验、气候试验以及电磁兼容试验三部分，一直以来，试验数据记录、试验流程管理、样品管理、仪器设备管理等都依赖于人工。近五年来，随着试验设备规模翻番，检测业务量翻番，试验检测工作人员的工作量也大大增加，随之而来的人为差错率高、人员工作量统计难度大、数据的完整性和可靠性不高等问题也逐渐暴露出来，且有愈发趋于严重的态势。
2.1 人为差错率居高不下
该实验室将应力施加差错率及试验检测报告错误率作为年度质量管理考核指标，实验室也制定了相应的管理制度要求应力施加前应由其它人员对试验程序进行复核，试验过程数据、试验检测报告也有校核人员进行复核，但随着检测业务量的增加，往往由于部分人员身兼数职，无法面面俱到，导致人为差错率日益增加。实验室也采取了扩招人员、将差错纳入员工个人考核等措施，但均效果不佳，反而出现了员工遇事畏缩，不敢承担责任的情况。
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因为相关理论已证明l0范数上的最优化问题为NP-hard问题，进而该问题可转化为l1范数上的最优化问题进行求解。求解稀疏表示系数存在一定误差，如果θ≥0，使得不等式|Bα-φ(y)||2≤θ成立，则可以找到δ≥0，使得不等式|BTBα-BTφ(y)||2≤δ成立（已知定理）。最终式⑵可转化为：
2.2 人员工作量统计难度大
由于该实验室主要以内部客户为主，且力学试验、气候试验及电磁兼容试验之间的工作量统计方式存在差异，长期以来，实验室采取人员轮岗的方式调节人均工作量，随着检测业务量的增加，实验室为了强化专业技术能力，逐步推进人员定岗，大大提升了工作效率及业务水平，但随之而来的工作量不均衡问题日益凸显，实验室也设计过工作时间、项目数、产品数量等等单一统计或综合统计的量化考核方式，但要么过于简单导致员工对考核结果不买账，要么过于复杂耗费了管理人员过多的精力以至于影响了其它工作。
笔者所在的实验室通过2年的调研论证，先后走访了10余家软件单位以及5家用户单位，经过多次修改，已经形成了较完善的建设方案，结合这两年的调研情况，总结下建设过程中的注意事项。
当学生面对问题束手无策时，教师要采取有效的方式，激活学生已有的数学活动经验，使学生的学习基于经验而又超越经验，完善数学活动经验。
2.3 数据的完整性和可靠性不高
近几年来，数据的可追溯性越来越重要，二方审核、三方审核均将其作为重点项，而传统的试验过程记录方式主要以文字记录为主，辅以必要的多媒体记录。以该实验室气候试验为例，试验记录为1小时记录1次，检测阶段样品外观出现异常时，再用相机拍摄照，但如果从数据的完整性角度出发，试验过程的完整数据曲线、样品安装、样品功能性能检测、样品外观检测等等数据均应有记录，可见，传统的记录方式并不能对试验过程完整的进行溯源[3]。当需要进一步对大纲或标准、设备设施状态等关联要素进行追溯时，传统工作模式还需要对留存的纸质文档或电子文档进行查找，费时费力不说，有时还会出现因为人员变动导致数据丢失的情况。另外由于人工记录存在不确定性及可更改的特征，数据的可靠性也不高。
完整、准确的记录试验过程数据是试验过程质量控制的一种有效手段，数据应具有唯一性和不可更改的特征，实现试验设备数据的自动采集以及相关要素的电子化可以有效解决这方面的问题。
2.4 内部问题
根据中信所2018年11月1日刚刚结束的“2018年中国科技论文统计结果发布会”，《冶金分析》有7篇分别来自北京中实国金国际实验室能力验证研究中心、河北省出入境检验检疫局技术中心、天津地质矿产研究所、中国人民武警警察部队武警黄金地质研究所、涟源钢铁集团有限公司、吉林市环境监测站、江西省高等学校应用有机化学重点实验室等单位的稿件入选领跑者5000—中国精品科技期刊顶尖学术论文。入选2017年度F5000论文的信息如下所示。
通过利用大数据手段建设实验室信息管理系统实现试验记录、故障信息等数据的统计、分析有利于提高实验室检测业务技术水平，提升产品相关行业话语权，进一步指导产品设计和开发工作。
2.5 外部问题
作为检测实验室，每年都要面临各种管理体系内审、外审，如果在日常工作中没有针对性的依据管理体系的要求对文档进行有序的管理，很容易在评审的时候出现无法及时提供材料的情况，因此，在建设实验室信息管理系统时，建议根据管理体系要素（见表1）的要求设置相应的功能模块，并在关联要素之间建立正向关联与反向溯源，满足体系管理及审核。
如果实验室没有保密要求，采用PAD进行多媒体数据采集、利用手机APP实现设备的远程监控等无疑可以让实验室信息系统管理更加便捷、智能。
3 建设过程中的注意事项
绩效考核方式的目的是引导和激励员工主动承担工作责任、积极贡献个体力量，是提高实验室运营管理的必要手段，但如果缺乏科学有效的统计工具，反而会适得其反，实验室由于业务之间的差异性较大，设计工作量统计时应考虑引入项目数、试验次数、产品数量、试验有效时间、难度系数、考勤系数等多个参数确保考核结果能够反应员工的实际工作量，建设实验室管理信息系统能够有效协助实验室管理人员完成该项工作。
人工记录为主的工作方式会随着人员的工作状态以及个体之间的差异导致数据结果的不可控，当业务量不大时，可以通过专人核查或监督的方式进行校对，但当业务量超过一定限值时，应该将人力从试验数据记录等重复劳动中解放出来，投入到更加重要的试验过程监督及质量监控等方面，因此，通过计算机实现自动采集就显得尤为迫切。
3.1 管理体系问题
对外来说，目前全国试验检测行业同质化严重，如苏试广博、广电计量检测、赛宝等凭借行业知名度已经率先在全国树立了品牌，其它实验室在检测能力并不占优势的情况下，如何开辟自己的市场，已成为传统检测实验室对外发展必须面临的问题。
表1 CNAS-CL01：2018功能模块
3.2 数据采集问题
根据试验类型的不同，从三个专业方向的设备进行说明：力学试验设备方面，目前主流的厂家有苏试、东菱、希尔等，出于厂家保密要求，一般只能读取设备自带软件生成的报告，或交给厂家来做该专业部分的信息化建设；气候试验设备方面，较新的设备一般都提供了RS232、RJ45或485等接口，由厂家提供通讯协议，就可以实现数据的自动采集，部分老旧的设备则可以通过智能识屏或硬件改造等方式实现该功能；电磁兼容试验设备方面，一部分试验设备的数据可以通过上位机软件读取或截屏保存，其它试验设备的数据则可以通过有线手持PAD的方式进行电子表格填写或拍照上传。
在“互联网+”及物联网建设的大背景下，笔者认为，传统实验室应紧跟时代步伐，首先建立一个对外门户或平台，广而告之的同时，尽快实现检测业务的网络化，并通过建设实验室信息管理系统，利用流媒体手段，实现客户实时浏览样品检测情况等功能，提升服务水平。
对内来说，实验室管理不仅仅只是上述提到的试验流程管理，还包括质量、安全、环境职业健康、保密等多方面工作，随之带来的文档管理、设备管理、现场管理等等工作也相当繁重，通过建设实验室信息管理系统实现无纸化办公，能够有效提高实验室管理水平，提高运营效率[4]。另一方面，传统实验室由于数据分析工具的缺乏，虽然积累了大量的纸质试验数据和样品试验过程质量信息，但并没有有效利用，甚至可以说无从下手。
3.3 扩展功能问题
实验室的组织架构、管理体系以及业务流程都不是一成不变的，为了确保后期的版本更新，有必要在技术协议中明确软件的可扩展性。同时，在实验室日常活动中，也可能因为不符合项整改等客观情况需要对软件进行微调，因此，实验室应同软件公司商定，开放部分权限给实验室指定的系统管理人员以便日常使用。
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3.4 其它问题
当然，除了以上问题之外，还可能涉及到的有保密管理问题、与母体单位间软件接口配套问题、数据的存档与备份问题等等，实验室在方案设计时，均应加以考虑。
4 总结
实验室信息管理系统的建设是一个持续改进的过程，在投运初期，难免会出现因软件使用不熟练、软件BUG等导致员工抱怨或排斥的情况，实验室在推进信息化软硬件建设的同时，一定要做好人员的培训工作。随着5G等新技术的逐步应用，检测业务的发展也会迎来新的机遇，只有紧跟变化才不会被时代所淘汰。
参考文献：
[1]GJB 9001C-2017，质量管理体系要求 [S].
[2]ISO/IEC 17025：2017，检测和校准实验室能力的通用要求 [S].
[3]郑彤，岳春姝，冯月花，等. 实验室信息管理系统在电力环保实验室质量控制中的应用[J].仪器仪表与分析监测， 2019，(1)：15-18.
[4]缪娟，杨洋，张玉梅.管理信息系统在检验检测机构中的应用[J].中国检验检测 ， 2019，(1)：70-74.
Discussion on Necessaries of Information Construction for Traditional Testing Laboratory
LU Jian-long
(The 716th Institute of China Shipbuilding Industry, Lianyungang 222006)
Abstract： In this paper, the author’s environment and reliability laboratory as an example, analyzes the traditional testing laboratory in the management of many problems, through the construction of laboratory information management system can achieve the effect, and project construction in the face of some difficulties, to provide reference for the industry information construction.
Key words： information management system; test and inspection; laboratory
中图分类号： G482
文献标识码： A
文章编号： 1004-7204(2019)05-0055-04
作者简介：
陆建隆（1988.2-），男，学士，工程师，研究方向：环境与可靠性工程。
标签：信息管理系统论文; 试验检测论文; 实验室论文; 中国船舶重工集团公司第七一六研究所论文;