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實驗室智能化沒那么難(2)——詳解實驗室場景協(xié)同系統(tǒng)建設(shè) 研一智控

更新時間:2022-05-13瀏覽:4186次

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前情提要

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        在上期文章《 實驗室智能化沒那么難(1)——詳解實驗室物資管理系統(tǒng)建設(shè)》中,筆者講解了物資管理系統(tǒng)的建設(shè)過程,實際上很多實驗室都有負責(zé)各方面的不同系統(tǒng),如Lims、ERP、OA等,如何將不同系統(tǒng)交叉融合,搭建一個相互協(xié)同配合、數(shù)據(jù)互聯(lián)互通的場景系統(tǒng),是橫亙在這些實驗室面前的難題,也是本期文章的重點。

 


研究概述

本文以筆者親身參與的實驗室場景協(xié)同系統(tǒng)建設(shè)項目為研究對象,對總體技術(shù)路線進行探討,從理念到技術(shù)再到功能設(shè)計全面分析,展現(xiàn)智能化實踐的建設(shè)方法,為現(xiàn)階段行業(yè)發(fā)展提供借鑒意義。主要的研究內(nèi)容如下:

(1)將行業(yè)規(guī)范和目標(biāo)實驗室特性融入到智能化項目建設(shè)中,高標(biāo)準(zhǔn)、個性化達成建設(shè)目標(biāo),提供科學(xué)有效的解決方案;

(2)將RFID無線射頻識別、物聯(lián)網(wǎng)、數(shù)據(jù)分析等技術(shù)應(yīng)用到智能化項目建設(shè)中,構(gòu)建了軟硬件一體的管理系統(tǒng);

(3)搭建了場景協(xié)同系統(tǒng),設(shè)計了人員、物資、設(shè)備、環(huán)境幾個管理角度的流程和功能;

(4)總結(jié)了實驗室智能化第二階段的發(fā)展趨勢。


 

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建議收藏細讀


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現(xiàn)狀分析 

01


 

當(dāng)前,很多實驗室已經(jīng)認(rèn)識到智能化建設(shè)的重要性,但在實際建設(shè)中容易陷入“起步快,提升慢"的瓶頸,歸根到底,持續(xù)推進智能化需要強有力的資源整合,其中既包括軟硬件技術(shù)產(chǎn)品等“硬"供給,又包括知識方法等“軟"供給,這就需要根據(jù)機構(gòu)具體流程、資源搭建量身定制的場景管理系統(tǒng)。




建設(shè)背景 

02

 

中國合格評定國家認(rèn)可委員會(China National Accreditation Service for Conformity Assessment 英文縮寫為:CNAS)應(yīng)用CNAS-CL01、CNAS-CL03等文件對實驗室能力進行認(rèn)可,這些文件形成了實驗室質(zhì)量體系的規(guī)范性文件(以下簡稱“規(guī)范")。獲得CNAS認(rèn)可不僅代表實驗室整體規(guī)范化水平較高,更重要的是得到了有關(guān)認(rèn)可國際組織內(nèi)國家和地區(qū)實驗室認(rèn)可機構(gòu)的承認(rèn),因此,根據(jù)規(guī)范進行建設(shè)符合場景管理的標(biāo)準(zhǔn)要求。

另外在實際搭建中,還需對目標(biāo)場景進行前期考察,結(jié)合規(guī)范中重點要求與機構(gòu)本身缺陷等情況,找出關(guān)鍵問題和搭建主線,以符合場景管理的個性要求。通過項目前期考察并使用魚骨圖分析法進行歸因,發(fā)現(xiàn)目前該實驗室重點需解決如下問題:

 

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魚骨圖分析場景問題


 

現(xiàn)狀

規(guī)范要求

業(yè)務(wù)量大,人員不便集中培訓(xùn)

人員能力檔案缺失

6.2.5c 實驗室應(yīng)制訂程序?qū)π逻M技術(shù)人員和現(xiàn)有技術(shù)人員新的技術(shù)活動進行培訓(xùn)。實驗室應(yīng)識別對實驗室人員的持續(xù)培訓(xùn)需求,對培訓(xùn)活動進行適當(dāng)安排,并保留培訓(xùn)記錄。

6.2.5d實驗室應(yīng)關(guān)注對人員能力的監(jiān)督模式,確定可以獨立承擔(dān)實驗室活動人員,以及需要在指導(dǎo)和監(jiān)督下工作的人員。

設(shè)備管理維護工作量大,易疏漏

6.4.3實驗室應(yīng)指派專人負責(zé)設(shè)備的管理,包括校準(zhǔn)、維護和期間核查等。實驗室應(yīng)建立機制以提示對到期設(shè)備進行校準(zhǔn)、核查和維護。

各類物資種類多數(shù)量大,手工  登記處理工作量極大,管理麻煩

6.6.1a) 實驗室應(yīng)根據(jù)自身需求,對需要控制的產(chǎn)品和服務(wù)進行識別,并采取有效的控制措施。

- 易耗品可包括培養(yǎng)基、標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)、化學(xué)試劑、試劑盒和玻璃器皿。適用時,實驗室應(yīng)對其品名、規(guī)格、等級、生產(chǎn)日期、保質(zhì)期、成分、包裝、貯存、數(shù)量、合格證明等進行符合性檢查或驗證。

紙質(zhì)檔案易丟失、被涂改

7.5.1 a) 實驗室應(yīng)確保能方便獲得所有的原始記錄和數(shù)據(jù),記錄的詳細程度應(yīng)確保在盡可能接近條件的情況下能夠重復(fù)實驗室活動。


 

總體設(shè)計 

03

 

根據(jù)規(guī)范要求,對象實驗室主要問題體現(xiàn)在(1)人員資質(zhì)能力、人員權(quán)限等人員要求,(2)設(shè)備可用性狀態(tài)、物資供應(yīng)等資源類要求,(3)物資/設(shè)備信息記錄、廢液處理等過程類要求,本案例的系統(tǒng)總體設(shè)計從人員、設(shè)備、易耗物資三個角度結(jié)合業(yè)務(wù)流程來達成規(guī)范要求,提升合規(guī)性指標(biāo)。


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在進行系統(tǒng)設(shè)計和實施的過程中,需要對系統(tǒng)的整體框架,軟硬件的實現(xiàn)方式以及各模塊功能的需求進行分析和系統(tǒng)的整理。根據(jù)對象實驗室的業(yè)務(wù)邏輯,將系統(tǒng)功能模塊分為人員管理模塊、設(shè)備管理模塊、試劑管理模塊(含獨立廢液處理模塊)三個部分,其中人員信息通過人臉識別技術(shù)獲取,物資和設(shè)備流動的信息通過RFID技術(shù)獲取,通過統(tǒng)一的數(shù)據(jù)管理平臺進行數(shù)據(jù)處理/交互/統(tǒng)計/分析,實現(xiàn)系統(tǒng)在場景中落地。


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根據(jù)以上設(shè)計,本系統(tǒng)中主要涉及的硬件如下:


硬件

主要功能

設(shè)備標(biāo)簽

綁定設(shè)備信息

試劑標(biāo)簽

綁定試劑信息

改造管理柜

識別/定位試劑信息,存放試劑,提供存放環(huán)境條件

攝像頭

識別人員、視頻監(jiān)控

RFID識別器

識別標(biāo)簽

天平

試劑稱重

傳感器

監(jiān)測溫濕度、氣體濃度


本項目涉及硬件在市場上有較多不同路線的成熟商用產(chǎn)品,本文主要圍繞系統(tǒng)設(shè)計與功能集成討論,此處硬件選型略去不表。


本案例場景系統(tǒng)各項功能雖然是根據(jù)對象實驗室業(yè)務(wù)流程設(shè)計,但仍在一定程度上改變了其原有運作模式,需從技術(shù)實現(xiàn)和效率提升的角度保證其正向優(yōu)化效果。


技術(shù)實現(xiàn):對象實驗室場景系統(tǒng)涉足業(yè)務(wù)廣泛,出于系統(tǒng)部署過程中可能會頻繁更新迭代的考量,系統(tǒng)采用B/S架構(gòu)設(shè)計,主要功能模塊都在后臺服務(wù)器端,易于升級維護,可隨時根據(jù)用戶實際使用需求遠程調(diào)整功能模塊,并且支持用戶通過瀏覽器進行訪問,減少了使用的維護成本。系統(tǒng)選用可靠的軟硬件一體技術(shù)路線進行設(shè)計,硬件產(chǎn)品選型成熟可靠的商用產(chǎn)品,系統(tǒng)中使用的設(shè)備標(biāo)簽、試劑標(biāo)簽等屬于目前實驗室常見的基礎(chǔ)設(shè)施,人員身份通過人臉識別認(rèn)證,學(xué)習(xí)/理解成本和使用成本較低;使用的智能管理柜設(shè)備集成度較高,即插即用,無需配置,用戶可無障礙使用。


效率提升:場景系統(tǒng)將各流程轉(zhuǎn)變成完整的電子化流程,結(jié)合人員權(quán)限管理、功能模塊分配、數(shù)據(jù)處理等手段,隱藏不需要人工干預(yù)的中間環(huán)節(jié),實現(xiàn)“端到端"的信息傳遞,可大大提升使用效率和體驗感;場景系統(tǒng)對整體數(shù)據(jù)進行全面統(tǒng)籌,呈現(xiàn)格式統(tǒng)一的數(shù)據(jù)報表,方便用戶查詢、導(dǎo)出,提高用戶決策的科學(xué)性和準(zhǔn)確性。

 

 

管理模塊 

04

 

1. 人員管理模塊


規(guī)范中要求實驗室對人員能力進行全程監(jiān)控,因新進人員或業(yè)務(wù)發(fā)生變更,導(dǎo)致人員整體能力不匹配時,需要及時啟動培訓(xùn)程序或配置取證渠道,實現(xiàn)持證上崗。人員機制設(shè)計如下圖所示,通過人員檔案中的上崗證和校核證信息,結(jié)合人員權(quán)限管理,可避免權(quán)限不符的人員誤操作造成信息泄漏、數(shù)據(jù)修改錯誤等問題。

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▲ 配圖:建立全面的人員檔案,結(jié)合區(qū)域門禁實現(xiàn)準(zhǔn)入管理


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▲ 配圖:將培訓(xùn)考核與人員能力聯(lián)系起來,確保勝任工作



2. 設(shè)備管理模塊


規(guī)范中要求實驗室強化設(shè)備的定期校準(zhǔn)、核查和維護,以保證設(shè)備穩(wěn)定工作。設(shè)備管理模塊設(shè)計如下圖,通過將標(biāo)簽與設(shè)備信息進行綁定,當(dāng)設(shè)備需要進行維修/維護、計量等活動時,系統(tǒng)為用戶指向?qū)?yīng)設(shè)備的標(biāo)簽位置;未按系統(tǒng)指示進行操作將激活預(yù)警,直到規(guī)范操作;用戶定期將自行盤點的數(shù)據(jù)與系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫進行一鍵比對,及時查漏補缺。

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▲ 配圖:建立詳實的儀器設(shè)備檔案,錄入完整的維護、計量信息

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▲ 配圖:利用標(biāo)簽、手持終端、智能電源形成有效的管理、監(jiān)控能力


3. 試劑管理模塊


規(guī)范中要求對實驗室試劑、耗材等易耗品盡可能全面地控制,即全周期管理。試劑管理模塊設(shè)計如下:

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1

無紙化

系統(tǒng)中的試劑管理模塊設(shè)計主要是對實驗室試劑、耗材等易耗品進行從入庫、領(lǐng)用、歸還到最終報廢的全生命周期管理,通過將RFID標(biāo)簽與試劑信息進行綁定,在使用過程中進行識別、數(shù)據(jù)采集和自動記錄,整個過程無需人工登記檔案;軟件功能從信息管理、物理性質(zhì)、數(shù)據(jù)處理三個維度進行覆蓋,用戶可以直接在軟件完成日常操作和管理。
2

有效控制

在易耗品使用過程中,除常規(guī)承載軟件的終端和識讀標(biāo)簽的識別器外,還需要搭配其它硬件用于構(gòu)建完整的基礎(chǔ)服務(wù),如人員數(shù)據(jù)/人臉識別算法搭配攝像頭實現(xiàn)人員身份驗證,通信/控制服務(wù)搭配電子鎖實現(xiàn)開關(guān)柜門;定位算法搭配分布于存儲層板的標(biāo)簽識讀器實現(xiàn)自動記錄標(biāo)簽出入庫和定位;環(huán)境監(jiān)測服務(wù)搭配溫濕度、氣體濃度傳感器實現(xiàn)存儲環(huán)境監(jiān)控等,試劑管理模塊將軟件服務(wù)與集成的各項硬件一一對應(yīng),實現(xiàn)日常操作和管理的全程數(shù)據(jù)化和可控。
3

數(shù)據(jù)支撐

系統(tǒng)各模塊充分利用錄入的易耗品成本、有效期情況和使用中收集的各方面的數(shù)據(jù),整合分析出不同維度的報表,并提供統(tǒng)計、查詢、篩選等數(shù)據(jù)查看方式,方便用戶根據(jù)自身管理目標(biāo)針對性地介入,實現(xiàn)整體控制的目的。



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▲ 配圖:管理終端與設(shè)備配合,進行易耗物資全周期管理


管理模塊小結(jié)

場景系統(tǒng)基于規(guī)范理論指導(dǎo),制定了可靠的技術(shù)路線,結(jié)合實驗室場景需求,開發(fā)出覆蓋人員、設(shè)備、試劑的系統(tǒng)管理工具,并輔以提供各項基礎(chǔ)服務(wù)的硬件,實現(xiàn)了場景級的規(guī)范化、智能化管理。 

 

 

總結(jié) 

05

 

在場景系統(tǒng)的案例中,實驗室智能化體現(xiàn)為貫通人員、儀器設(shè)備、試劑耗材三個領(lǐng)域的橫向價值鏈端到端的集成;其效益源自業(yè)務(wù)流程環(huán)環(huán)相扣帶來的管理規(guī)范、信息透明、高效執(zhí)行力和簡化流程能力,用戶借助終端即可將管理延伸到任意要素任意環(huán)節(jié),大大提高管理在場景中的落地。

 在上期文章《 實驗室智能化沒那么難(1)——詳解實驗室物資管理系統(tǒng)建設(shè)》中,我們了解到實驗室智能化建設(shè)可以對重要職能實現(xiàn)縱向集成,深入挖掘職能價值,將管理“管深"“管透",在本期文章,我們看到了多個基礎(chǔ)要素之間橫向價值鏈的集成,用戶只需一個終端,一切盡在掌握。

展望未來,當(dāng)實驗室不斷進行縱向深入的挖掘與橫向廣泛的連接,越來越多的業(yè)務(wù)和管理計劃可以被場景系統(tǒng)快速分解,再被個體利用職能系統(tǒng)高效執(zhí)行,過程中實時狀態(tài)信息將反饋回核心管理終端,經(jīng)過數(shù)據(jù)分析后輔助管理者進行后續(xù)計劃的監(jiān)控和調(diào)整,最終形成與時俱進、動態(tài)優(yōu)化的戰(zhàn)略閉環(huán)。

實驗室智能化沒那么難,“合縱連橫",四字足矣。




 

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