冀阿強，雷志峰，張 楠

(1.北京神舟航天軟件技術(shù)有限公司，北京 100094)

(2.西安航天發(fā)動機廠，陜西西安 710100)

面向航天制造企業(yè)的LIMS系統(tǒng)設(shè)計研究

冀阿強1，雷志峰2，張 楠2

(1.北京神舟航天軟件技術(shù)有限公司，北京 100094)

(2.西安航天發(fā)動機廠，陜西西安 710100)

探討了航天制造企業(yè)理化管理的特點和普遍存在的問題，以及建設(shè)實驗室信息管理系統(tǒng)(LIMS)的必要性;分析并構(gòu)建面向航天制造企業(yè)的實驗室管理系統(tǒng)的業(yè)務流程和功能架構(gòu);基于Dynamics AX平臺建設(shè)實驗室管理系統(tǒng)，實現(xiàn)企業(yè)對理化檢測的科學、規(guī)范、高效管理。

LIMS;理化檢測;檢測項目模板

隨著我國航天事業(yè)的發(fā)展和進步，航天型號任務持續(xù)增多，檢驗業(yè)務迅速膨脹，航天制造企業(yè)對產(chǎn)品的質(zhì)量的控制更加嚴格，這些都對質(zhì)量檢測過程提出了更高的要求。不僅從樣品數(shù)量、檢驗周期、檢驗項目和數(shù)據(jù)準確性等方面要滿足質(zhì)量標準的要求，而且還要提高檢測效率并控制檢測成本。實驗室管理系統(tǒng)(Laboratory Information Management System，LIMS)是計算機技術(shù)、管理科學、檢測技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，是實驗室進行綜合管理的一種集理念、技術(shù)、方法、產(chǎn)品的整體解決方案［1］。本文結(jié)合航天制造企業(yè)理化檢測的特殊管理需求和業(yè)務流程，集合LIMS的管理理念和技術(shù)方法，構(gòu)建滿足航天制造企業(yè)理化檢測業(yè)務的實驗室管理系統(tǒng)，實現(xiàn)企業(yè)對理化檢測的科學、規(guī)范和高效管理。

1 業(yè)務需求分析

航天制造企業(yè)由于其特殊性，在理化檢測管理方面具有其自身的特點，主要表現(xiàn)在以下幾個方面:

a．業(yè)務流程復雜化。對航天制造企業(yè)理化檢測的信息化管理，不能僅局限在對檢測數(shù)據(jù)的采集、存儲、查詢的管理模式上，而是要綜合管理理化檢測的整個業(yè)務流程。

b．業(yè)務模式多樣化。由于提出檢測申請的單位和目的不同，對理化檢測申請?zhí)岢隽硕鄻踊?，相應的檢測過程和檢測結(jié)果也應滿足檢測申請的多樣化。

c．檢測類型多樣化。理化檢測根據(jù)接收任務類別的不同可分為兩大類:一種為原材料檢測;一種為非原材料檢測。原材料檢測和非原材料檢測又均可分為金屬檢測和非金屬檢測。每種檢測類型又存在多個檢測項目和檢測標準。

目前航天制造企業(yè)理化檢測管理普遍局限于僅對檢測數(shù)據(jù)進行管理，很難實現(xiàn)對上述復雜管理業(yè)務的全面和精細化管理，在管理效率和成本控制方面都有待改善［2］。本文結(jié)合航天制造企業(yè)理化檢測的特點和普遍存在的問題構(gòu)建的實驗室管理系統(tǒng)，以檢測數(shù)據(jù)的采集、存儲、查詢、統(tǒng)計分析為核心，以滿足CNAS和DILAC實驗室認證要求為前提，遵循檢測申請、派工、樣品交接、報告簽發(fā)等業(yè)務流程，對參與人員、檢測設(shè)備、檢測樣品、技術(shù)方法、檢測標準等進行綜合管理，并能同其他業(yè)務系統(tǒng)進行有效集成［3］。

2 系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)

面向航天制造企業(yè)的LIMS在業(yè)務上橫跨多個部門，專業(yè)檢測人員根據(jù)各檢測規(guī)則的要求，對各項檢測指標進行檢測得出檢測結(jié)果，并生成檢測報告。系統(tǒng)功能主要包括檢測模板的維護管理，對檢測業(yè)務中檢測申請的管理、任務派工的管理、檢測數(shù)據(jù)和檢測報告的管理。

理化檢測按行政分為管理室、化學組、金相組、加工組;按檢測專業(yè)和職能分為理化調(diào)度(完成檢測申請接收、報告的簽發(fā)等管理職能)、加工組(完成試樣加工)、化學分析(完成金屬材料化學成分的檢測)、有機分析(完成非金屬材料的理化檢測)、力學性能(完成金屬材料力學性能的檢測)、金相組織(完成金屬材料金相組織、材料熱處理、磁性能的測試)、防銹(完成防銹油等非金屬防銹性能的測試)。

綜合理化檢測的各種分類，并結(jié)合實際檢測業(yè)務，構(gòu)建了系統(tǒng)總體業(yè)務流程圖，如圖1所示。

圖1 總體業(yè)務流程圖

申請檢測人員首先選擇檢測申請類型，再通過所檢測材料的類型和技術(shù)條件等導入項目檢測模板，提交審核完成檢測申請;實驗室管理組人員在接到檢測申請后，根據(jù)檢測材料的類別導入派工模板，同時將檢測申請拆分為不同的任務(化學、力學、金相、有機)，并對各個任務進行派工;各任務組接收到派工任務后，完成樣品交接并進行任務處理(熱處理、試樣加工等);檢測組人員根據(jù)檢測模板的要求，填寫各項檢測數(shù)據(jù)，并根據(jù)模板提供的檢測數(shù)據(jù)范圍判斷檢測結(jié)果，再提交數(shù)據(jù)審核、分項報告簽發(fā)、分項報告審核，匯總報告簽發(fā)、匯總報告審核、報告批準，無誤后打印檢測匯總報告，并最終提交給檢測申請單位。整個過程從檢測申請到最終返還報告，中間經(jīng)過若干復雜業(yè)務流程，并形成完整閉環(huán)［4］。整個業(yè)務流程中，依據(jù)檢測模板對檢測項目、檢測數(shù)據(jù)范圍的要求，系統(tǒng)自動對檢測數(shù)據(jù)進行評價，防止檢測項目的缺項和多項，防止檢測數(shù)據(jù)的誤報。同時通過條形碼管理，減少樣品交接錯誤，降低上報檢測數(shù)據(jù)的失誤率。通過以上兩個方面來降低報告差錯率，使整個檢測過程滿足實驗室認證檢測要求。

系統(tǒng)功能架構(gòu)如圖2所示。

系統(tǒng)從功能上可分為4個層次，分別是系統(tǒng)管理層、基本信息管理層、業(yè)務管理層和報表管理層。最上層是系統(tǒng)管理層，通過對系統(tǒng)用戶、角色、權(quán)限等參數(shù)的設(shè)定，實現(xiàn)系統(tǒng)用戶的權(quán)限分配、用戶登錄等功能;系統(tǒng)第二層級是基本信息管理層，管理對象包括材料信息、檢測項目、檢測模板、檢測任務、派工模板等，通過各項基本信息的設(shè)置，為檢測業(yè)務管理提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)并規(guī)定各項檢測業(yè)務的檢測方式等;業(yè)務管理層是實現(xiàn)檢測業(yè)務的核心功能層，在這一層通過檢測申請、檢測派工、樣品交接、項目檢測的過程，實現(xiàn)檢測數(shù)據(jù)從無到有，并最終生成檢測匯總報告。

圖2 功能架構(gòu)圖

3 系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

理化項目檢測模板是系統(tǒng)運行和檢測業(yè)務執(zhí)行的基礎(chǔ)和關(guān)鍵，理化模板的構(gòu)建也比較復雜。首先要依賴于材料類別、材料規(guī)格、材料牌號、材料技術(shù)條件、檢測項目分類、檢測標準、檢測項目(包括子項)的構(gòu)建，在此基礎(chǔ)之上構(gòu)建理化檢測項目模板。模板中不僅規(guī)定了各種技術(shù)條件、規(guī)格以及材料需要檢測的項目和相應的子項目，還對每個檢測項目的檢測條件(檢測部位、試樣狀態(tài)、試驗溫度等)以及檢測合格范圍(最大值、最小值、最大允差、最小允差等)進行描述和規(guī)定，以此指導檢測人員在檢測業(yè)務中的操作和結(jié)論判斷。

理化檢測申請是檢測業(yè)務的起點。為滿足航天制造企業(yè)理化檢測的業(yè)務需求和管理特點同時提高工作效率，系統(tǒng)的理化檢測申請單集中了多個功能和業(yè)務操作，具體包括以下幾個方面:理化檢測申請根據(jù)檢測材料的不同和檢測單位的不同分為多種申請類別，申請類別的不同決定了業(yè)務操作過程的多樣化以及檢測報告的多樣化;系統(tǒng)支持多技術(shù)條件檢測，對不同技術(shù)條件中所有的檢測項目進行“或”處理，合并其中相同的檢測數(shù)據(jù)項;支持檢測標準及要求的自動生成和手動添加，并自動對申請單中添加的檢測項目和模板中的檢測項目進行差異對比(缺項、增項、相同項);自動繪制檢測進度和檢測路線圖，實時動態(tài)監(jiān)控檢測的進度情況和業(yè)務分配情況;對于已經(jīng)發(fā)生檢測業(yè)務的申請單，如技術(shù)條件發(fā)生變化，系統(tǒng)可自動對檢測業(yè)務數(shù)據(jù)進行變更，從而避免重新填寫申請單以及后續(xù)的重復業(yè)務。

理化項目檢測模板和理化檢測申請是系統(tǒng)構(gòu)建的關(guān)鍵和難點，也是支持系統(tǒng)整體業(yè)務流程順利進行和業(yè)務數(shù)據(jù)準確無誤的保證。除此之外，理化檢測任務派工是檢測任務從申請到執(zhí)行的橋梁，在系統(tǒng)整個的構(gòu)建過程中也至關(guān)重要，由于其生成方式(從理化通用派工模板導入數(shù)據(jù))和申請單中檢測項目的生成方式(從理化檢測模板導入數(shù)據(jù))類似，故在此不再贅述。

4 系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)

本文提出的LIMS基于Microsoft Dynamics AX平臺，應用X++程序設(shè)計語言，采用SQL Server 2005數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)作為支撐。系統(tǒng)整體設(shè)計遵循簡單易用的原則，系統(tǒng)各個功能模塊和頁面設(shè)計風格一致、簡單統(tǒng)一，便于用戶快速學習和操作。

圖3為理化檢測申請窗體，該窗體可以實現(xiàn)不同類型的檢測申請、檢測標準的導入編輯、檢測項目差異對比、檢測進度查詢等功能。圖4為檢測數(shù)據(jù)填寫窗體，該窗體通過檢測任務導入檢測項目，填寫檢測數(shù)據(jù)并自動校驗檢測結(jié)果等。圖5為檢測數(shù)據(jù)匯總報告，該報告是對前期各類檢測任務中各項目的檢測數(shù)據(jù)的匯總和綜合展示，它綜合了申請信息、檢測數(shù)據(jù)信息和檢測結(jié)論，是實驗室管理系統(tǒng)的最為核心的輸出。

5 結(jié)束語

本文針對航天制造企業(yè)理化檢測的特點，構(gòu)建了實驗室管理系統(tǒng)。系統(tǒng)解決了航天制造企業(yè)理化檢測的復雜業(yè)務管理和流程管理中的諸多問題，覆蓋從檢測申請到檢測報告輸出的整個業(yè)務流程。該系統(tǒng)在某航天企業(yè)已完成實施上線，應用效果良好，規(guī)范了管理業(yè)務，明晰了管理流程，提高了管理效率。后續(xù)將在此基礎(chǔ)之上，進一步研究理化檢測過程中由于檢測申請條件變更而引起的業(yè)務及數(shù)據(jù)變更的情況，使得整個管理體系更加完善。

圖3 檢測申請單

圖4 檢測數(shù)據(jù)填寫

［1］賈欣.金屬材料檢測LIMS系統(tǒng)改進方案設(shè)計和實施研究［D］.南京:南京理工大學，2011.

［2］徐樂.實驗室信息管理系統(tǒng)現(xiàn)狀綜述［J］.科技情報開發(fā)與經(jīng)濟，2007(12):240－241.

［3］王懿.實驗室管理系統(tǒng)的本地化分析及樣品收發(fā)系統(tǒng)的應用［D］.上海:上海交通大學，2007.

［4］王彬，王剛.一種面向制造業(yè)的企業(yè)資源建模方法［J］.機械設(shè)計與制造，2004(2):37－38.

The Development of the LIMS oriented to Aerospace Manufacturing Enterprises

JI Aqiang1，LEI Zhifeng2，ZHANG Nan2
(1.Beijing Shenzhou Aerospace Software Technology Co.，Ltd，Beijing，100094，China)
(2.Xi＇an Space Engine Factory，Shaanxi Xi＇an，710100，China)

Based on the analysis of the management characteristics and the existing problems，it presents the necessity for the aerospace manufacturing enterprises to implement the laboratory information management system.It analyzes the business process and the functional of the LIMS，establishes the LIMS system structure based on the Dynamics AX platform.This architecture can achieve the aim of scientific，formal and effective management to the physical and chemical testing business.

LIMS;Physical and Chemical Tests，Template of Testing Items

TP391;TH166

A

2095－509X(2013)11－0051－04

10.3969/j.issn.2095－509X.2013.11.013

2013－08－22

工業(yè)和信息化部電子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展基金資助項目

冀阿強(1988—)，男，河北張家口人，北京神舟航天軟件技術(shù)有限公司工程師，工學碩士，主要從事制造業(yè)信息化管理方面的研究工作。