關鍵詞：儀器設備，信息化，管理

0 引言

儀器設備是實驗室生產(chǎn)經(jīng)營活動中不可或缺的重要工具，儀器設備的管理水平直接影響著實驗室日常工作的效率和質量。隨著科學技術的迅猛發(fā)展，實驗室中儀器設備的種類繁雜、數(shù)量日益增多，設備功能更加高端化復雜化，對實驗室儀器設備的管理也變得越來越重要。傳統(tǒng)的實驗室儀器設備管理方式往往依賴于人工記錄、紙質檔案和簡單的電子表格，這種方式不僅效率低下，而且容易出錯，難以適應現(xiàn)代實驗室管理的需求。

隨著信息技術的快速發(fā)展，信息化智能化管理逐漸成為實驗室儀器設備管理的新趨勢。信息化智能化管理通過引入先進的信息技術手段，如物聯(lián)網(wǎng)（IoT）、無線射頻識別（RFID）、大數(shù)據(jù)等先進技術，實現(xiàn)對實驗室儀器設備的全面、高效、精準管理。本文旨在探討一種全面的信息化解決方案，以幫助實驗室管理人員更好地應對儀器設備管理中的挑戰(zhàn)，并利用技術創(chuàng)新推動實驗室管理向智能化、高效化方向發(fā)展。

1 實驗室儀器設備使用與管理背景

實驗室儀器設備不僅種類繁多，而且功能各異，對于實驗活動的順利開展和實驗結果的準確性起著關鍵作用。傳統(tǒng)的設備使用和管理方式往往依賴于人工記錄和操作，不僅效率低下，而且容易出現(xiàn)誤差。為了提高實驗室儀器設備的使用效率和管理水平，采用信息化管理手段成為了迫切的需求。

信息化技術的快速發(fā)展為實驗室儀器設備的使用和管理提供了有力支持。依靠先進技術可以實現(xiàn)對實驗室儀器設備的實時監(jiān)控、智能調度和數(shù)據(jù)分析，從而提高設備的使用效率和管理水平；還可以幫助實驗室管理人員更好地了解設備狀態(tài)、使用情況和維護需求，為設備的維護和管理提供科學依據(jù)。

2 法律法規(guī)與相關標準對實驗室儀器設備管理的要求

為保證實驗室儀器設備管理活動的安全性、可靠性和科學性，國家出臺了包括《檢測和校準實驗室能力認可準則》（CNAS-CL01：2018）、《檢測和校準實驗室能力認可準則在校準領域的應用說明》（CNAS-CL01-A025：2022）、《測量設備期間核查的方法指南》（CNAS-GL042：2019）、《智能實驗室 信息管理系統(tǒng) 功能要求》（GB/T 40343-2021）、《檢測實驗室信息管理系統(tǒng)建設指南》（RB/T 029-2020）、《檢驗檢測機構資質認定評審準則》等多項標準和規(guī)范，對實驗室儀器設備管理活動提出了相應要求。

CNAS-CL01：2018《檢測和校準實驗室能力認可準則》[1]對實驗室儀器設備的全生命周期活動提出了整體要求。

CNAS-CL01-A025：2022《檢測和校準實驗室能力認可準則在校準領域的應用說明》[2]對實驗室儀器設備的計量溯源性、檢測或校準物品的處置過程提出了要求。

CNAS-GL042：2019《測量設備期間核查的方法指南》[3]規(guī)定了實驗室不同類型儀器設備的期間核查方式。

GB/ T 40343-2021《智能實驗室 信息管理系統(tǒng) 功能要求》[4]規(guī)定了LIMS（Laboratory InformationManagement System，實驗室信息管理系統(tǒng)）應建立儀器設備管理數(shù)據(jù)庫和對儀器設備進行檢定/校準、期間核查的要求。

RB/T 029-2020《檢測實驗室信息管理系統(tǒng)建設指南》[5]對實驗室儀器設備管理內容給出了具體的指導建議。

《檢驗檢測機構資質認定評審準則》[6]規(guī)定了檢驗檢測機構應當對檢驗檢測數(shù)據(jù)、結果的準確性或者有效性有影響的設備（包括用于測量環(huán)境條件等輔助測量設備）實施檢定、校準或核查，保證數(shù)據(jù)、結果滿足計量溯源性要求。

3 實驗室儀器設備傳統(tǒng)手工管理方式

實驗室儀器設備的傳統(tǒng)手工管理主要指依賴人工記錄、人工調度和人工維護等方式來進行儀器設備的管理。這種方式在過去較長一段時間內，在實驗室管理中占據(jù)了主導地位，其具體表現(xiàn)形式如下：

（1）人工記錄：實驗室儀器設備的基本信息如儀器基本信息（如實驗室設備編號、設備名稱、生產(chǎn)廠家、生產(chǎn)日期、出廠編號、資產(chǎn)價值、固定資產(chǎn)編號、規(guī)格型號、外部形貌）、儀器技術參數(shù)（如工作原理、基本構造、分辨率、精度、環(huán)境要求、適用范圍、使用說明書）、檢定/校準（包含校準方案、檢定/校準計劃、證書及確認情況）、操作規(guī)程、期間核查和工作環(huán)境記錄、儀器使用記錄、維修和保養(yǎng)記錄、出入庫記錄（適用于在非固定場所檢測的儀器）、儀器配件的更替等[7]采用紙質臺賬或Excel表格形式記錄，更新和查詢需要手動操作，容易出現(xiàn)數(shù)據(jù)延遲或錯誤，而且存在字跡不清、記錄丟失或被篡改的問題。

（2）人工調度：實驗人員根據(jù)實驗需求，需要提前預約使用設備，通常通過公告欄、郵件或者口頭傳達等方式進行設備預約，接著依賴設備管理人員手動查找并調度設備，會出現(xiàn)設備空閑與過度擁擠并存的場景，存在設備調配不合理、使用沖突的問題。

（3）人工維護：設備的運行狀態(tài)、使用頻率、維修保養(yǎng)情況等均依靠人工觀察和記錄，缺乏有效的監(jiān)控手段，設備的小故障可能被忽視，直到影響實驗結果時才被發(fā)現(xiàn)，設備異常時不能及時發(fā)現(xiàn)和處理，影響設備的正常運行和使用壽命；同時人工維護無法實現(xiàn)對定期維護和校準的自動化提醒，導致定期維護和校準也難以按計劃執(zhí)行，影響實驗結果的準確性。

（4）決策分析：手工記錄的數(shù)據(jù)無法進行深入分析，實驗室管理人員只能基于經(jīng)驗判斷和手工統(tǒng)計，難以從生產(chǎn)過程和歷史數(shù)據(jù)中提取如設備使用情況、設備故障率、設備壽命預測、資產(chǎn)折舊、成本效益分析等實驗室生產(chǎn)經(jīng)營所需的關鍵數(shù)據(jù)。

盡管傳統(tǒng)的手工管理方式因其靈活性和簡便性，在許多小規(guī)?；蛸Y金有限的實驗室中依然廣泛使用，并能在一定程度上滿足這些實驗室的基本需求，但隨著實驗室規(guī)模的擴大和儀器設備數(shù)量的增加，手工管理的低效率和信息使用不便等缺陷開始顯現(xiàn)。這種管理方式難以滿足現(xiàn)代實驗室對于高效率、精確性和智能化的需求。

4 常見實驗室儀器設備信息化管理現(xiàn)狀

在當前科技迅猛發(fā)展的背景下，實驗室儀器設備信息化管理已經(jīng)成為提升實驗室工作效率、優(yōu)化資源配置、增強市場競爭力的重要手段。目前常見實驗室儀器設備信息化管理的情形如下：

（1）設備信息管理系統(tǒng)：不少實驗室已經(jīng)采用了專門的儀器設備信息管理系統(tǒng)，實現(xiàn)了設備信息、使用情況、維護歷史等信息的電子化存儲與管理，可以便捷地錄入、更新和查詢設備的基本信息、技術參數(shù)、使用狀態(tài)、維修歷史等詳細數(shù)據(jù)，減少了數(shù)據(jù)丟失的風險，提高了儀器設備管理的準確性和實時性。

（2）設備預約排程：部分實驗室采用了智能化系統(tǒng)來管理設備的預約、調度和使用，實驗人員根據(jù)實驗需求通過管理系統(tǒng)在線預約儀器設備，系統(tǒng)通過分析實驗要求、儀器設備資質和狀態(tài)進行自動調度，避免儀器設備使用沖突，減少了人工干預帶來的不便和誤差，提高了儀器設備的使用率和工作效率。

（3）設備遠程監(jiān)控：隨著物聯(lián)網(wǎng)技術的應用，實驗室管理人員可以遠程監(jiān)控儀器設備的狀態(tài)，實時獲取儀器設備的運行數(shù)據(jù)，預警潛在故障風險，可實現(xiàn)儀器設備的預防性維護和按需保養(yǎng)，提高了儀器設備管理效率，確保了實驗結果的準確性。

（4）設備安全控制：部分實驗室開始實行智能化權限管理來實現(xiàn)如用戶認證、權限控制和數(shù)據(jù)加密等安全措施，通過系統(tǒng)確認用戶身份和操作權限，并結合線上培訓與考核機制，確保只有經(jīng)過授權和培訓的人員才能使用特定設備，提升了實驗室安全性。

（5）設備數(shù)據(jù)分析：利用大數(shù)據(jù)分析和人工智能技術，對儀器設備的全生命周期管理中，采購、到貨、驗收、使用、維護、維修、報廢、調撥等每個環(huán)節(jié)產(chǎn)生動態(tài)數(shù)據(jù)和儀器設備出具的檢測數(shù)據(jù)、圖譜信息進行深入分析[8]，從而為設備的維護、升級和采購提供科學的決策支持。并且可以通過對接財務模塊，實現(xiàn)實驗室資產(chǎn)OHbx2SOVhlA4nZgFV9VlwiYDTl+5CU0GPyVabOzX/YM=盤點、折舊計算、效益評估等功能，為實驗室資源優(yōu)化配置和成本控制提供了有力支持。

（6）設備協(xié)調共享：國家各級政府、國務院各部委、各直屬機構、各科研院所、檢測機構間跨學科、跨地域的設備共享平臺逐步興起，如科學技術部會同有關部門和地方組織建立的“重大科研基礎設施和大型科研儀器國家網(wǎng)絡管理平臺”[9]，使得實驗室間可通過信息化手段實現(xiàn)儀器設備的開放共享，促進了實驗室儀器設備資源的最大化利用和社會經(jīng)濟效益的提升。

綜上所述，信息技術的應用為實驗室儀器設備管理提供了強大的技術支持，不僅提高了管理的效率和質量，還為實驗室工作帶來了全新的視角和可能性。隨著技術的不斷進步，未來的實驗室管理將更加規(guī)范化、智能化。

5 創(chuàng)新性實驗室儀器設備信息化智能化管理方案設計

在分析了傳統(tǒng)手工管理方式的局限性和當前實驗室儀器設備信息化管理現(xiàn)狀之后，本文提出了一種創(chuàng)新性的實驗室儀器設備信息化智能化管理方案，旨在通過深度融合信息技術與實驗室運營管理，實現(xiàn)儀器設備的全程、實時、高效的信息化智能化管理。

通過將實驗室儀器設備信息化系統(tǒng)與射頻識別技術（Radio Frequency Identification，RFID）和電子墨水屏技術相結合，實現(xiàn)實驗室設備的管理效率和監(jiān)控能力的提升。

利用在實驗室儀器設備上部署具有RFID標簽的智能標簽，實現(xiàn)對設備的快速識別、定位和狀態(tài)跟蹤。RFID技術實現(xiàn)了管理人員在無需直接接觸或視線注視的情況下即可獲取設備信息，極大地簡化了資產(chǎn)追蹤和庫存管理流程。集成的電子墨水屏作為低功耗顯示界面，能夠持久地展示設備的必要信息，如設備狀態(tài)、使用指南和維護記錄等，以便用戶和管理者能夠迅速獲取關鍵數(shù)據(jù)。這種顯示屏不僅節(jié)省能源，而且即使在光線較強的環(huán)境下也清晰可見，有助于提升實驗室內部的信息可視化水平，通過無線網(wǎng)絡連接到實驗室儀器設備管理平臺，使得設備數(shù)據(jù)的收集、分析自動化，從而實現(xiàn)對實驗室設備全生命周期的智能管理。LIMS系統(tǒng)應用射頻識別（RFID）和電子墨水屏示意圖如圖1所示。

（1）射頻識別技術的應用：利用射頻識別（RFID）技術為實驗室儀器設備配備智能標簽，通過非接觸雙向數(shù)據(jù)通信來自動識別和追蹤貼有RFID智能標簽的設備，從而簡化設備登記、庫存盤點、出借和出歸還等管理流程[10]。應用主要包括以下幾個核心組成部分：

● RFID智能標簽：這些是附著在實驗室設備上的小型裝置，內含有一個芯片和天線，用于存儲設備的相關信息，如設備名稱、編號等，標簽可以編寫和修改信息。

● RFID讀寫器：讀寫器通過其射頻天線發(fā)出特定頻率的射頻信號，激活RFID智能標簽并與其進行通信。當RFID智能標簽進入讀寫器的射頻范圍時，會產(chǎn)生感應電流并激活，然后發(fā)送自身編碼的信息至讀寫器。

● RFID智能標簽管理系統(tǒng)：讀寫器接收到的標簽信息會傳輸給數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)。系統(tǒng)負責對信息進行解碼、處理，并根據(jù)邏輯運算判斷標簽的合法性，并執(zhí)行相應的數(shù)據(jù)處理和管理操作。

（2）系統(tǒng)通過上述RFID技術模塊的應用以實現(xiàn)下列場景功能：

● 設備登記：通過為設備貼上RFID智能標簽，將設備的名稱、類型、型號、生產(chǎn)日期、生產(chǎn)商、存放地點等信息錄入RFID智能標簽管理系統(tǒng)，實驗室管理人員可以使用讀寫器一次性掃描錄入這些信息，實現(xiàn)設備的快速、準確錄入，錄入后的數(shù)據(jù)會自動傳輸至數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，大大減輕管理人員的錄入工作量，并提高了數(shù)據(jù)的準確性和完整性。

● 庫存盤點：實現(xiàn)儀器設備的自動進出庫管理，通過RFID讀寫器，無需人工干預即可快速完成設備的入庫、出庫登記，大大提高了資產(chǎn)盤點效率和準確性。

● 設備借用與歸還：當實驗室人員借用設備時，通過掃描RFID標簽，系統(tǒng)自動記錄借用時間和借用者信息，歸還時同樣可迅速完成記錄更新，有效控制設備的流動情況。

● 實時位置定位：通過布置在實驗室內部的RFID閱讀器，可以實時追蹤設備的位置，便于了解設備是否在指定區(qū)域內，防止丟失或錯放。

● 設備維護與報廢：通過RFID智能標簽管理系統(tǒng)記錄設備的維護歷史、使用次數(shù)、使用時長等信息，有助于預判設備維護周期和報廢時間，及時安排維護保養(yǎng)或報廢處置。

● 設備權限控制：配合權限管理系統(tǒng)，只允許經(jīng)過授權的人員通過RFID驗證后使用特定設備，增強了實驗室的安全性與設備使用的規(guī)范性。

（3）電子墨水屏的應用：也稱為E-Ink或電子紙，是一種模擬傳統(tǒng)印刷紙張的顯示技術。它利用微小的黑白色素粒子，通過電場的作用使其在屏幕上形成圖像，從而實現(xiàn)類似紙張的閱讀體驗。電子墨水屏技術具有高對比度、寬視角和抗眩光等特點，適應于各種光線環(huán)境，特別適合長時間靜態(tài)顯示信息；在實驗室儀器設備信息化管理方面具有顯著的優(yōu)勢和應用潛力，其低功耗、高可讀性的特性使得電子墨水屏非常適合于實驗室環(huán)境下的設備信息展示和管理。同時電子墨水屏可以與RFID技術相結合，實現(xiàn)設備信息的動態(tài)更新。當RFID讀寫器掃描到設備RFID智能標簽時，電子墨水屏可以接收來自電子墨水屏控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，并更新顯示設備的最新狀態(tài)或警告信息。這種集成使得設備信息的顯示不再是靜態(tài)的，而是可以根據(jù)實驗室管理需要實時變化，實驗室管理人員可以實時發(fā)布設備的維護信息、調度信息或安全警示，提高信息傳遞的效率和準確性，從而實現(xiàn)儀器設備管理中以下場景功能的應用。電子墨水屏標簽卡如圖2所示。

● 設備信息顯示：電子墨水屏能夠清晰、準確地顯示實驗室儀器設備的各種信息，包括設備名稱、型號、運行狀態(tài)、故障警告、維護提醒等。由于電子墨水屏具有類紙質的閱讀體驗和廣視角，使得實驗室人員在不同角度都能清晰讀取設備狀態(tài)，提高了信息的展示效果。同時通過觸摸屏實驗員可以輕松地對設備進行交互操作，如查詢設備信息、修改設備狀態(tài)等，提高了操作的便捷性。

● 實時動態(tài)更新：電子墨水屏支持實時動態(tài)更新功能，可以實時顯示實驗室儀器設備的最新狀態(tài)和數(shù)據(jù)，確保信息的實時性和準確性。如設備處于使用狀態(tài)時，電子墨水屏可以實時顯示使用時間、使用人員等信息；當設備需要維護時更新相關提示信息，確保管理人員能夠及時了解設備狀況并作出相應處理。

● 操作手冊顯示：電子墨水屏可以根據(jù)實驗需要顯示操作手冊、實驗流程、安全提示、校準信息等，減少紙質版說明書帶來的不便，幫助實驗人員減少操作錯誤；同時實驗結果也可以直接在屏幕上顯示，方便實驗人員把控實驗結果。

● 設備信息二維碼展示：電子墨水屏依據(jù)儀器設備編號動態(tài)展示設備信息二維碼，實驗人員只需利用手機或平板等移動設備掃描二維碼，就能獲取到更多最新、最準確的儀器設備信息，無需實驗人員手動輸入或查找，大大提高了工作效率。

通過這些創(chuàng)新方案的實施，預期能夠顯著提升實驗室儀器設備管理水平，為實驗人員提供更加便捷、安全和智能的工作環(huán)境，為高效率高質量出具檢驗檢測報告提供了更加堅實的保障。

6 結語

隨著科學技術以驚人的速度發(fā)展，信息化浪潮席卷各行各業(yè)，為社會進步注入了新的活力。實驗室儀器設備管理亦步入全新的發(fā)展階段，經(jīng)歷著深刻的實驗室管理理念和方式變革。為適應信息化智能化時代的高標準與高要求，實驗室儀器設備管理必須積極擁抱互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)等先進技術，將信息化智能化手段融入日常管理，以實現(xiàn)設備資源的高效利用、精細管理與智能維護。