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實(shí)驗(yàn)室智能化沒(méi)那么難(2)——詳解實(shí)驗(yàn)室場(chǎng)景協(xié)同系統(tǒng)建設(shè) 研一智控

更新時(shí)間:2022-05-13瀏覽:4112次

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前情提要

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        在上期文章《 實(shí)驗(yàn)室智能化沒(méi)那么難(1)——詳解實(shí)驗(yàn)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(guò)程,實(shí)際上很多實(shí)驗(yàn)室都有負(fù)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(gè)相互協(xié)同配合、數(shù)據(jù)互聯(lián)互通的場(chǎng)景系統(tǒng),是橫亙?cè)谶@些實(shí)驗(yàn)室面前的難題,也是本期文章的重點(diǎn)。

 


研究概述

本文以筆者親身參與的實(shí)驗(yàn)室場(chǎng)景協(xié)同系統(tǒng)建設(shè)項(xiàng)目為研究對(duì)象,對(duì)總體技術(shù)路線進(jìn)行探討,從理念到技術(shù)再到功能設(shè)計(jì)全面分析,展現(xiàn)智能化實(shí)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?jī)?nèi)容如下:

(1)將行業(yè)規(guī)范和目標(biāo)實(shí)驗(yàn)室特性融入到智能化項(xiàng)目建設(shè)中,高標(biāo)準(zhǔn)、個(gè)性化達(dá)成建設(shè)目標(biāo),提供科學(xué)有效的解決方案;

(2)將RFID無(wú)線射頻識(shí)別、物聯(lián)網(wǎng)、數(shù)據(jù)分析等技術(shù)應(yīng)用到智能化項(xiàng)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(chǎng)景協(xié)同系統(tǒng),設(shè)計(jì)了人員、物資、設(shè)備、環(huán)境幾個(gè)管理角度的流程和功能;

(4)總結(jié)了實(shí)驗(yàn)室智能化第二階段的發(fā)展趨勢(shì)。


 

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現(xiàn)狀分析 

01


 

當(dāng)前,很多實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)認(rèn)識(shí)到智能化建設(shè)的重要性,但在實(shí)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(jìn)智能化需要強(qiáng)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(shí)方法等“軟"供給,這就需要根據(jù)機(jī)構(gòu)具體流程、資源搭建量身定制的場(chǎng)景管理系統(tǒng)。




建設(shè)背景 

02

 

中國(guó)合格評(píng)定國(guó)家認(rèn)可委員會(huì)(China National Accreditation Service for Conformity Assessment 英文縮寫(xiě)為:CNAS)應(yīng)用CNAS-CL01、CNAS-CL03等文件對(duì)實(shí)驗(yàn)室能力進(jìn)行認(rèn)可,這些文件形成了實(shí)驗(yàn)室質(zhì)量體系的規(guī)范性文件(以下簡(jiǎn)稱“規(guī)范")。獲得CNAS認(rèn)可不僅代表實(shí)驗(yàn)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(guó)際組織內(nèi)國(guó)家和地區(qū)實(shí)驗(yàn)室認(rèn)可機(jī)構(gòu)的承認(rèn),因此,根據(jù)規(guī)范進(jìn)行建設(shè)符合場(chǎng)景管理的標(biāo)準(zhǔn)要求。

另外在實(shí)際搭建中,還需對(duì)目標(biāo)場(chǎng)景進(jìn)行前期考察,結(jié)合規(guī)范中重點(diǎn)要求與機(jī)構(gòu)本身缺陷等情況,找出關(guān)鍵問(wèn)題和搭建主線,以符合場(chǎng)景管理的個(gè)性要求。通過(guò)項(xiàng)目前期考察并使用魚(yú)骨圖分析法進(jìn)行歸因,發(fā)現(xiàn)目前該實(shí)驗(yàn)室重點(diǎn)需解決如下問(wèn)題:

 

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魚(yú)骨圖分析場(chǎng)景問(wèn)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(shí)驗(yàn)室應(yīng)制訂程序?qū)π逻M(jìn)技術(shù)人員和現(xiàn)有技術(shù)人員新的技術(shù)活動(dòng)進(jìn)行培訓(xùn)。實(shí)驗(yàn)室應(yīng)識(shí)別對(duì)實(shí)驗(yàn)室人員的持續(xù)培訓(xùn)需求,對(duì)培訓(xùn)活動(dòng)進(jìn)行適當(dāng)安排,并保留培訓(xùn)記錄。

6.2.5d實(shí)驗(yàn)室應(yīng)關(guān)注對(duì)人員能力的監(jiān)督模式,確定可以獨(dú)立承擔(dān)實(shí)驗(yàn)室活動(dòng)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(hù)工作量大,易疏漏

6.4.3實(shí)驗(yàn)室應(yīng)指派專(zhuān)人負(fù)責(zé)設(shè)備的管理,包括校準(zhǔn)、維護(hù)和期間核查等。實(shí)驗(yàn)室應(yīng)建立機(jī)制以提示對(duì)到期設(shè)備進(jìn)行校準(zhǔn)、核查和維護(hù)。

各類(lèi)物資種類(lèi)多數(shù)量大,手工  登記處理工作量極大,管理麻煩

6.6.1a) 實(shí)驗(yàn)室應(yīng)根據(jù)自身需求,對(duì)需要控制的產(chǎn)品和服務(wù)進(jìn)行識(shí)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(shí),實(shí)驗(yàn)室應(yīng)對(duì)其品名、規(guī)格、等級(jí)、生產(chǎn)日期、保質(zhì)期、成分、包裝、貯存、數(shù)量、合格證明等進(jìn)行符合性檢查或驗(yàn)證。

紙質(zhì)檔案易丟失、被涂改

7.5.1 a) 實(shí)驗(yàn)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(xì)程度應(yīng)確保在盡可能接近條件的情況下能夠重復(fù)實(shí)驗(yàn)室活動(dòng)。


 

總體設(shè)計(jì) 

03

 

根據(jù)規(guī)范要求,對(duì)象實(shí)驗(yàn)室主要問(wèn)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(lèi)要求,(3)物資/設(shè)備信息記錄、廢液處理等過(guò)程類(lèi)要求,本案例的系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)從人員、設(shè)備、易耗物資三個(gè)角度結(jié)合業(yè)務(wù)流程來(lái)達(dá)成規(guī)范要求,提升合規(guī)性指標(biāo)。


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在進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)和實(shí)施的過(guò)程中,需要對(duì)系統(tǒng)的整體框架,軟硬件的實(shí)現(xiàn)方式以及各模塊功能的需求進(jìn)行分析和系統(tǒng)的整理。根據(jù)對(duì)象實(shí)驗(yàn)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(dú)立廢液處理模塊)三個(gè)部分,其中人員信息通過(guò)人臉識(shí)別技術(shù)獲取,物資和設(shè)備流動(dòng)的信息通過(guò)RFID技術(shù)獲取,通過(guò)統(tǒng)一的數(shù)據(jù)管理平臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理/交互/統(tǒng)計(jì)/分析,實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)在場(chǎng)景中落地。


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根據(jù)以上設(shè)計(jì),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(shí)別/定位試劑信息,存放試劑,提供存放環(huán)境條件

攝像頭

識(shí)別人員、視頻監(jiān)控

RFID識(shí)別器

識(shí)別標(biāo)簽

天平

試劑稱重

傳感器

監(jiān)測(cè)溫濕度、氣體濃度


本項(xiàng)目涉及硬件在市場(chǎng)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(jì)與功能集成討論,此處硬件選型略去不表。


本案例場(chǎng)景系統(tǒng)各項(xiàng)功能雖然是根據(jù)對(duì)象實(shí)驗(yàn)室業(yè)務(wù)流程設(shè)計(jì),但仍在一定程度上改變了其原有運(yùn)作模式,需從技術(shù)實(shí)現(xiàn)和效率提升的角度保證其正向優(yōu)化效果。


技術(shù)實(shí)現(xiàn):對(duì)象實(shí)驗(yàn)室場(chǎng)景系統(tǒng)涉足業(yè)務(wù)廣泛,出于系統(tǒng)部署過(guò)程中可能會(huì)頻繁更新迭代的考量,系統(tǒng)采用B/S架構(gòu)設(shè)計(jì),主要功能模塊都在后臺(tái)服務(wù)器端,易于升級(jí)維護(hù),可隨時(shí)根據(jù)用戶實(shí)際使用需求遠(yuǎn)程調(diào)整功能模塊,并且支持用戶通過(guò)瀏覽器進(jìn)行訪問(wèn),減少了使用的維護(hù)成本。系統(tǒng)選用可靠的軟硬件一體技術(shù)路線進(jìn)行設(shè)計(jì),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(shí)驗(yàn)室常見(jiàn)的基礎(chǔ)設(shè)施,人員身份通過(guò)人臉識(shí)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(wú)需配置,用戶可無(wú)障礙使用。


效率提升:場(chǎng)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(shí)現(xiàn)“端到端"的信息傳遞,可大大提升使用效率和體驗(yàn)感;場(chǎng)景系統(tǒng)對(duì)整體數(shù)據(jù)進(jìn)行全面統(tǒng)籌,呈現(xiàn)格式統(tǒng)一的數(shù)據(jù)報(bào)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(shí)驗(yàn)室對(duì)人員能力進(jìn)行全程監(jiān)控,因新進(jìn)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(shí),需要及時(shí)啟動(dòng)培訓(xùn)程序或配置取證渠道,實(shí)現(xiàn)持證上崗。人員機(jī)制設(shè)計(jì)如下圖所示,通過(guò)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(cuò)誤等問(wèn)題。

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▲ 配圖:建立全面的人員檔案,結(jié)合區(qū)域門(mén)禁實(shí)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(lái),確保勝任工作



2. 設(shè)備管理模塊


規(guī)范中要求實(shí)驗(yàn)室強(qiáng)化設(shè)備的定期校準(zhǔn)、核查和維護(hù),以保證設(shè)備穩(wěn)定工作。設(shè)備管理模塊設(shè)計(jì)如下圖,通過(guò)將標(biāo)簽與設(shè)備信息進(jìn)行綁定,當(dāng)設(shè)備需要進(jìn)行維修/維護(hù)、計(jì)量等活動(dòng)時(shí),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(jìn)行操作將激活預(yù)警,直到規(guī)范操作;用戶定期將自行盤(pán)點(diǎn)的數(shù)據(jù)與系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行一鍵比對(duì),及時(shí)查漏補(bǔ)缺。

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▲ 配圖:建立詳實(shí)的儀器設(shè)備檔案,錄入完整的維護(hù)、計(jì)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(duì)實(shí)驗(yàn)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(jì)如下:

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1

無(wú)紙化

系統(tǒng)中的試劑管理模塊設(shè)計(jì)主要是對(duì)實(shí)驗(yàn)室試劑、耗材等易耗品進(jìn)行從入庫(kù)、領(lǐng)用、歸還到最終報(bào)廢的全生命周期管理,通過(guò)將RFID標(biāo)簽與試劑信息進(jìn)行綁定,在使用過(guò)程中進(jìn)行識(shí)別、數(shù)據(jù)采集和自動(dòng)記錄,整個(gè)過(guò)程無(wú)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(gè)維度進(jìn)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(guò)程中,除常規(guī)承載軟件的終端和識(shí)讀標(biāo)簽的識(shí)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(shí)別算法搭配攝像頭實(shí)現(xiàn)人員身份驗(yàn)證,通信/控制服務(wù)搭配電子鎖實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)柜門(mén);定位算法搭配分布于存儲(chǔ)層板的標(biāo)簽識(shí)讀器實(shí)現(xiàn)自動(dòng)記錄標(biāo)簽出入庫(kù)和定位;環(huán)境監(jiān)測(cè)服務(wù)搭配溫濕度、氣體濃度傳感器實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)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(xiàng)硬件一一對(duì)應(yīng),實(shí)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(bào)表,并提供統(tǒng)計(jì)、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(duì)性地介入,實(shí)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(jìn)行易耗物資全周期管理


管理模塊小結(jié)

場(chǎng)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(shí)驗(yàn)室場(chǎng)景需求,開(kāi)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(xiàng)基礎(chǔ)服務(wù)的硬件,實(shí)現(xiàn)了場(chǎng)景級(jí)的規(guī)范化、智能化管理。 

 

 

總結(jié) 

05

 

在場(chǎng)景系統(tǒng)的案例中,實(shí)驗(yàn)室智能化體現(xiàn)為貫通人員、儀器設(shè)備、試劑耗材三個(gè)領(lǐng)域的橫向價(jià)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(lái)的管理規(guī)范、信息透明、高效執(zhí)行力和簡(jiǎn)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(chǎng)景中的落地。

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

展望未來(lái),當(dāng)實(shí)驗(yàn)室不斷進(jìn)行縱向深入的挖掘與橫向廣泛的連接,越來(lái)越多的業(yè)務(wù)和管理計(jì)劃可以被場(chǎng)景系統(tǒng)快速分解,再被個(gè)體利用職能系統(tǒng)高效執(zhí)行,過(guò)程中實(shí)時(shí)狀態(tài)信息將反饋回核心管理終端,經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)分析后輔助管理者進(jìn)行后續(xù)計(jì)劃的監(jiān)控和調(diào)整,最終形成與時(shí)俱進(jìn)、動(dòng)態(tài)優(yōu)化的戰(zhàn)略閉環(huán)。

實(shí)驗(yàn)室智能化沒(méi)那么難,“合縱連橫",四字足矣。




 

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