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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)

更新時(shí)間:2022-05-13瀏覽:4438次

研究概述

本文以筆者親身參與的實(shí)驗(yàn)室物資管理系統(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)范和先進(jìn)的管理理念融入到智能化項(xiàng)目建設(shè)中,以先進(jìn)理念為指導(dǎo),細(xì)化建設(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)搭建了物資管理系統(tǒng),重點(diǎn)研究了標(biāo)準(zhǔn)品、試劑、耗材、?;匪念愇镔Y的管理流程和數(shù)據(jù)管理平臺(tái)的設(shè)計(jì);
(4)總結(jié)了實(shí)驗(yàn)室智能化的發(fā)展趨勢(shì)。

 正文字?jǐn)?shù)4000字,預(yù)計(jì)閱讀時(shí)間10分鐘

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 建設(shè)背景

01

 


當(dāng)前,全球經(jīng)濟(jì)正向數(shù)字經(jīng)濟(jì)加速轉(zhuǎn)型,新一代信息技術(shù)帶動(dòng)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)向?qū)I(yè)化、綠色化、數(shù)字化升級(jí)。實(shí)驗(yàn)室作為檢驗(yàn)檢測(cè)工作的根基,是支持本單位乃至社會(huì)各項(xiàng)活動(dòng)運(yùn)行的基礎(chǔ)設(shè)施,也是機(jī)構(gòu)提質(zhì)/降本/增效的重要戰(zhàn)場(chǎng),加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)室成本、效益、安全管理,日益成為實(shí)驗(yàn)室工作的一項(xiàng)重點(diǎn)。


理念指導(dǎo) 

02

 

精細(xì)化管理是將常規(guī)管理引向深入的基本思想和管理理念,是一種以最大限度地減少管理所占用的資源和降低管理成本為主要目標(biāo)的管理方式,它以專業(yè)化為前提、系統(tǒng)化為保證、數(shù)據(jù)化為標(biāo)準(zhǔn)、信息化為手段,將管理的規(guī)范性與創(chuàng)新性最好地結(jié)合起來(lái),以獲得更高效率、更多效益和更強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)力。

實(shí)驗(yàn)室業(yè)務(wù)/項(xiàng)目繁多、流程復(fù)雜、人工成本高,以試劑為代表的易耗物資是貫穿實(shí)驗(yàn)室業(yè)務(wù)的重要管理對(duì)象 ,落實(shí)精細(xì)化管理對(duì)于實(shí)驗(yàn)室整體效益有較大提升。目前,實(shí)驗(yàn)室物資管理普遍存在如下問(wèn)題:

現(xiàn)狀
精細(xì)化管理角度
業(yè)務(wù)持續(xù)拓寬,對(duì)應(yīng)物資種類繁多,人工管理效率較低;
建立一套管理系統(tǒng),將實(shí)驗(yàn)室普通試劑、危化品、耗材等多個(gè)管理對(duì)象數(shù)據(jù)進(jìn)行整合,實(shí)現(xiàn)高效、科學(xué)的管理;
單價(jià)高、體積小、易丟失的標(biāo)準(zhǔn)品需要專門(mén)管理,避免浪費(fèi);
受監(jiān)管的危險(xiǎn)化學(xué)品需要嚴(yán)格監(jiān)管,避免造成安全隱患;
各類物資手工登記易造成疏漏,流程麻煩;人工盤(pán)點(diǎn)工作量大;
采用自動(dòng)識(shí)別、記錄的技術(shù)手段替代人工處理,簡(jiǎn)化操作;
物資分布在不同的區(qū)域,信息整合易疏漏、工作量大,缺乏整體把握物資情況的手段;
在工作流、信息流、物流均實(shí)現(xiàn)數(shù)字化的基礎(chǔ)上,通過(guò)組網(wǎng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)互聯(lián)互通,信息共享;




 

總體設(shè)計(jì)

03

 


根據(jù)精細(xì)化管理理念,實(shí)驗(yàn)室物資管理一項(xiàng)重要的建設(shè)目標(biāo)體現(xiàn)在各業(yè)務(wù)物資需要統(tǒng)一平臺(tái)管理上,一方面,各業(yè)務(wù)物資粗放管理造成較大的成本浪費(fèi); 另一方面,標(biāo)準(zhǔn)品、?;贰⒃噭?、耗材類有各自不同的存儲(chǔ)和管理需求,解決散、亂、雜,進(jìn)行精細(xì)管理可大大提升管理秩序,杜絕安全隱患。 
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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)實(shí)驗(yàn)室的物資管理要求,將標(biāo)準(zhǔn)品管理模塊、耗材管理模塊、試劑(含?;罚┕芾砟K三個(gè)部分集成到統(tǒng)一平臺(tái)進(jìn)行管理,其中標(biāo)準(zhǔn)品管理模塊通過(guò)軟硬件改造升級(jí)的試劑柜和專用系統(tǒng)管理,數(shù)據(jù)接入平臺(tái); 耗材管理模塊通過(guò)專用系統(tǒng)結(jié)合改造升級(jí)的鑰匙柜管理,數(shù)據(jù)接入平臺(tái); 試劑(含?;罚┕芾砟K采用軟硬件改造升級(jí)的試劑柜直接通過(guò)平臺(tái)管理,對(duì)?;诽貏e設(shè)置獨(dú)立庫(kù)房和鑰匙柜; 各模塊運(yùn)行數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)平臺(tái)分析處理,為用戶輸出成本、效益、安全三個(gè)維度的決策信息。



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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
RFID
標(biāo)簽
綁定物資信息,作為識(shí)別/定位中間體
改造
鑰匙柜
管理貨柜/安全柜鑰匙,滿足“雙人雙鎖"安全監(jiān)管要求
改造
試劑柜
實(shí)現(xiàn)識(shí)別/定位試劑(含?;罚┬畔?,存放試劑,提供存放環(huán)境條件
門(mén)禁系統(tǒng)
庫(kù)房出入安全認(rèn)證
天平
稱重
服務(wù)器
數(shù)據(jù)存儲(chǔ)
平臺(tái)終端
統(tǒng)一物資管理數(shù)據(jù)平臺(tái)


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。
本項(xiàng)目管理系統(tǒng)功能特點(diǎn)針對(duì)物資屬性設(shè)計(jì),對(duì)于能否達(dá)成預(yù)期降本增效成果,主要圍繞技術(shù)實(shí)現(xiàn)和效率提升綜合考量:
 技術(shù)實(shí)現(xiàn):由于系統(tǒng)針對(duì)不同的物資會(huì)有不同的功能設(shè)計(jì),其產(chǎn)生的數(shù)據(jù)也會(huì)有一定的差異,為保證數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)上傳可以實(shí)時(shí)、完整的進(jìn)行,本系統(tǒng)使用Redis作為緩存數(shù)據(jù)庫(kù),支持高達(dá)10萬(wàn)次/秒的讀寫(xiě)速度,并且Redis支持主從同步,數(shù)據(jù)可以從主服務(wù)器向任意數(shù)量的從服務(wù)器上同步; 系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)品、試劑、耗材數(shù)據(jù)庫(kù)獨(dú)立分開(kāi),數(shù)據(jù)信息只能在權(quán)限控制的情況下通過(guò)內(nèi)網(wǎng)流動(dòng),保證數(shù)據(jù)安全; 系統(tǒng)設(shè)計(jì)框架時(shí)提前考慮了主要模塊信息紀(jì)錄的完整性,可以滿足,模塊及流程的自定義,包括: 字段自定義、字段間邏輯關(guān)系自定義、表單自定義、用戶界面自定義、貫穿系統(tǒng)內(nèi)的工作流審批自定義、警報(bào)自定義、報(bào)表自定義、打印格式自定義等必須功能。

 

效率提升:由于各模塊需求的功能較為復(fù)雜,系統(tǒng)選用軟硬件一體化的技術(shù)路線進(jìn)行設(shè)計(jì),軟件與硬件實(shí)時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互,物資流轉(zhuǎn)過(guò)程自動(dòng)獲取信息,人員僅需必要操作。標(biāo)準(zhǔn)品部分使用軟硬件改造升級(jí)的試劑柜,集成專業(yè)的管理軟件進(jìn)行精準(zhǔn)、嚴(yán)格管理,降低損耗丟失;耗材管理部分充分利用實(shí)驗(yàn)室原有貨柜貨架,側(cè)重軟件管理,簡(jiǎn)化流程; 試劑(含?;罚┕芾硎褂脦?kù)房式管理模式,一方面通過(guò)權(quán)限控制,無(wú)形中約束人員行為; 另一方面通過(guò)軟硬件改造升級(jí)的試劑柜對(duì)物資標(biāo)簽自動(dòng)識(shí)別, 定點(diǎn)定位提供人性化的操作指引,兼顧使用規(guī)范與效率。


 

 管理模塊

04

 


1.標(biāo)準(zhǔn)品管理模塊

 


標(biāo)準(zhǔn)品是國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中用于鑒定、檢查、含量測(cè)定的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)。 實(shí)驗(yàn)室主要工作是以檢驗(yàn)檢測(cè)為主,檢驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確性與標(biāo)準(zhǔn)品存儲(chǔ)環(huán)境、中間流程息息相關(guān),實(shí)驗(yàn)室質(zhì)量控制也對(duì)標(biāo)準(zhǔn)品的信息溯源有所要求。本系統(tǒng)中標(biāo)準(zhǔn)品管理模塊采用專用軟件和軟硬件改造升級(jí)的試劑柜進(jìn)行管理,其功能設(shè)計(jì)如下:



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1

流程更精細(xì)

管理標(biāo)準(zhǔn)品的專用軟件功能覆蓋標(biāo)準(zhǔn)品全生命周期,信息記錄全程可追溯,數(shù)據(jù)在不同人員、設(shè)備之間傳遞,深入業(yè)務(wù)協(xié)作,讓標(biāo)準(zhǔn)品管理不再成為業(yè)務(wù)短板。

2

操作更精細(xì)

標(biāo)準(zhǔn)品數(shù)量大、體積小、易丟失,管理標(biāo)準(zhǔn)品的專用軟件基于軟硬件改造升級(jí)的試劑柜進(jìn)行標(biāo)簽識(shí)讀和精準(zhǔn)定位,在領(lǐng)用/歸還操作環(huán)節(jié)提供人性化的試劑位置指引圖形界面,將精準(zhǔn)落實(shí)到底。


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▲ 配圖:通過(guò)軟硬件配合,系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)每一支標(biāo)準(zhǔn)品的精準(zhǔn)定位管理、編號(hào)指引



2.耗材管理模塊

 


實(shí)驗(yàn)室中耗材種類多,使用量大,取用頻率*,管理流程簡(jiǎn)潔與否對(duì)于效率影響較大。 本項(xiàng)目建設(shè)不改變用戶利用貨柜貨架存儲(chǔ)的習(xí)慣,通過(guò)在耗材庫(kù)配置管理系統(tǒng)和升級(jí)改造的鑰匙柜的形式進(jìn)行管理,流程設(shè)計(jì)如下:



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1

數(shù)據(jù)完整

耗材入庫(kù)主要從采購(gòu)源頭進(jìn)行數(shù)據(jù)的完整導(dǎo)入,單獨(dú)編輯時(shí)根據(jù)歷史錄入的信息自動(dòng)補(bǔ)完空缺字段,確保系統(tǒng)中耗材信息的完整,清晰。

2

流程簡(jiǎn)潔

通過(guò)采購(gòu)單批量導(dǎo)入耗材數(shù)據(jù)后,用戶可延續(xù)以前的使用習(xí)慣,直接將耗材放入對(duì)應(yīng)的貨架或貨柜(鑰匙柜根據(jù)導(dǎo)入貨柜數(shù)據(jù)彈出對(duì)應(yīng)鑰匙); 使用操作時(shí),用戶可直接查詢/篩選需要領(lǐng)用的耗材,之后延續(xù)使用習(xí)慣前往貨架或貨柜(鑰匙柜根據(jù)領(lǐng)用數(shù)據(jù)彈出對(duì)應(yīng)鑰匙)取用; 耗材無(wú)需歸還,只需在辦公電腦定期登記使用用途,超時(shí)未登記還將自動(dòng)提醒,用戶可輕松使用。





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▲ 配圖:通過(guò)硬件與管理終端間接管理用戶貨架/柜




3.試劑(含?;罚┕芾砟K

 


本項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)室中試劑數(shù)量較多,占用空間大,需存儲(chǔ)在獨(dú)立的試劑庫(kù)房中,且其中包含大量的危險(xiǎn)化學(xué)品,需在滿足監(jiān)管要求的基礎(chǔ)上進(jìn)行管理。 本系統(tǒng)通過(guò)中控平臺(tái)結(jié)合人臉識(shí)別門(mén)禁系統(tǒng)、改造試劑柜和改造危化品安全柜建立一套庫(kù)房式的管理體系,功能模塊設(shè)計(jì)如下:


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1

滿足危化品監(jiān)管要求

危險(xiǎn)化學(xué)品要求雙人雙鎖、24h視頻監(jiān)控、全程流轉(zhuǎn)記錄,本項(xiàng)目為實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)了獨(dú)立?;穾?kù)房進(jìn)行管理,基于整合的MSDS危險(xiǎn)化學(xué)品數(shù)據(jù)庫(kù),核查到入庫(kù)、領(lǐng)用、歸還的試劑是?;窌r(shí),將要求進(jìn)行監(jiān)督人人臉識(shí)別身份認(rèn)證,保證現(xiàn)場(chǎng)為雙人操作; ?;反娣旁讵?dú)立的庫(kù)房,危化品安全柜的鑰匙通過(guò)改造鑰匙柜進(jìn)行管理,確保相關(guān)活動(dòng)經(jīng)系統(tǒng)在受控狀態(tài)進(jìn)行。

2

庫(kù)房式管理

本系統(tǒng)對(duì)試劑(含?;罚┻M(jìn)行庫(kù)房式管理,進(jìn)入庫(kù)房、登錄系統(tǒng)需進(jìn)行身份驗(yàn)證,確保不會(huì)有無(wú)關(guān)人員操作; 存放試劑和危化品的試劑柜均屬專用改造產(chǎn)品,具備標(biāo)簽識(shí)讀和精準(zhǔn)定位能力,但不具備軟件服務(wù)能力,各項(xiàng)操作均在同一平臺(tái)進(jìn)行,確保同一庫(kù)房?jī)?nèi)令出一口,規(guī)則清晰。

3

數(shù)據(jù)完整

試劑入庫(kù)主要從采購(gòu)源頭進(jìn)行數(shù)據(jù)的完整導(dǎo)入,單獨(dú)編輯時(shí)根據(jù)歷史錄入的信息自動(dòng)補(bǔ)完空缺字段,確保系統(tǒng)中試劑信息的完整,清晰。


 


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▲ 配圖:通過(guò)軟硬件配合,系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了試劑全生命周期管理



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▲ 配圖:通過(guò)軟硬件配合,系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了?;贰半p人雙鎖"安全監(jiān)管、全程追溯





4.統(tǒng)一物資管理數(shù)據(jù)平臺(tái)


 

在滿足各項(xiàng)物資精細(xì)管理的基礎(chǔ)上,需要將數(shù)據(jù)簡(jiǎn)潔、有效地整合在統(tǒng)一管理平臺(tái)進(jìn)行管理。 根據(jù)對(duì)實(shí)驗(yàn)室物資數(shù)據(jù)的分析,主要規(guī)劃以下類型報(bào)表:


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通過(guò)以上各項(xiàng)報(bào)表,可快速了解庫(kù)存、質(zhì)保期、物資分布等情況,對(duì)采購(gòu)周期、采購(gòu)先后順序、采購(gòu)數(shù)量等做出準(zhǔn)確的判斷,實(shí)現(xiàn)全面的精細(xì)化。

本項(xiàng)目對(duì)接用戶Lims系統(tǒng)并集成了試劑基礎(chǔ)信息數(shù)據(jù)庫(kù)、MSDS數(shù)據(jù)、溫濕度數(shù)據(jù)、視頻監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)等數(shù)據(jù),此處整合細(xì)節(jié)略去不表。

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▲ 配圖:系統(tǒng)各項(xiàng)數(shù)據(jù)在統(tǒng)一平臺(tái)進(jìn)行可視化呈現(xiàn)


管理模塊小結(jié)

通過(guò)對(duì)不同物資的管理特性針對(duì)性設(shè)計(jì)管理模塊,結(jié)合專用軟件和定制硬件將精細(xì)化管理落到實(shí)處,并建立數(shù)據(jù)平臺(tái)提供統(tǒng)一的數(shù)據(jù)治理服務(wù),實(shí)現(xiàn)了物資管理的深度智能化。

 

 

總結(jié)

05

 

實(shí)驗(yàn)室物資管理智能化體現(xiàn)為,從計(jì)劃到執(zhí)行、再到打通物聯(lián)網(wǎng)底層控制的全流程縱向集成;其效益源自業(yè)務(wù)流程高效暢通帶來(lái)的低損耗、低人力、管理規(guī)范、高效執(zhí)行力和整體數(shù)據(jù)感知能力,物資管理數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)系統(tǒng)分析后,還可輔助管理者進(jìn)行全盤(pán)計(jì)劃的監(jiān)控和調(diào)整。

基于本項(xiàng)目分析,總結(jié)實(shí)驗(yàn)室整體智能化建設(shè)趨于以下特征:



圍繞智能化能力開(kāi)展,單一項(xiàng)目建設(shè)目標(biāo)是成型一套高效/簡(jiǎn)潔/全面的智慧能力。


突破傳統(tǒng),比傳統(tǒng)的lims更加強(qiáng)調(diào)場(chǎng)景落地和與職能、操作流程的緊密聯(lián)系,具備軟硬件一體化、人機(jī)交互、數(shù)據(jù)互聯(lián)互通等特征,賦予執(zhí)行層與管理層所需要的可用工具。


強(qiáng)調(diào)行業(yè)細(xì)分,不僅與行業(yè)要求的變化息息相關(guān),還與項(xiàng)目建設(shè)階段、操作流程等有聯(lián)系,解決方案需要立足行業(yè)一線需求,有助于解決實(shí)際工作中的痛點(diǎn)、難點(diǎn)、癢點(diǎn)。


效果看的見(jiàn)。整體解決方案可以將這個(gè)行業(yè)有價(jià)值的業(yè)務(wù)集成到一起,構(gòu)建能夠被客戶認(rèn)知的可視化價(jià)值鏈。


技術(shù)推動(dòng)。 不少先進(jìn)的管理理念問(wèn)世多年,直到現(xiàn)在才開(kāi)始在實(shí)驗(yàn)室落地開(kāi)花,其中一個(gè)重要的原因便是技術(shù)的成熟應(yīng)用,先進(jìn)技術(shù)與落后技術(shù)在實(shí)驗(yàn)室智能化上的差距,不僅是量級(jí)的差距,更是代際的差距,不斷迭代的先進(jìn)技術(shù)才能真正推動(dòng)智能化變革。


物資管理僅僅是實(shí)驗(yàn)室“人機(jī)料法環(huán)測(cè)"六項(xiàng)基礎(chǔ)要素中其中一項(xiàng),實(shí)驗(yàn)室智能化建設(shè)不僅需要對(duì)重要職能實(shí)現(xiàn)縱向集成,還要實(shí)現(xiàn)貫通多個(gè)基礎(chǔ)要素之間橫向價(jià)值鏈端到端的集成,下一期,我們將繼續(xù)通過(guò)具體項(xiàng)目探討如何建設(shè)多要素協(xié)同配合的智能化場(chǎng)景,敬請(qǐng)期待!


本系列下期預(yù)告
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)

 



 

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