检化验系统的实现

摘 要：柳钢检化验系统负责进场采购原辅料检测分析，过程产品质量检验控制，炼铁、炼钢过程中的成分控制分析，连铸坯的低倍硫印检验、成品材力学、金相等检测数据的收集、整理和分析，为生产控制、质量管理提供高效快捷的服务，为企业降低生产成本。

关键词：检测分析；数据共享；质量预判；实验室管理；认证体系

1 概述

随着钢铁行业十三五发展规划“化解产能过剩、进行大型结构性重组、遏制行业无序竞争、加大产品创新、促进绿色发展，鼓励企业走出”深层次指导意见出台，柳钢采取调结构、转型升级应对钢铁行业危机。公司大力推进工业化与信息化深度融合，实施钢厂MES项目，下面以柳钢MES项目其中之一检化验子系统为例，介绍LIMS系统在实现检化验数据共享、提高实验室检测分析速度与精度、规范实验室检测和质量管理各项工作[1]，完善CNAS实验室认证体系。

2 系统设计目标

检化验系统的设计目标是建立高效快速的信息化实验室，通过对送检样品进行加密，制样工作人员和化验工作人员无法通过加密码读取到供货商的信息，实现供应商的信息与制样过程、化验过程的隔断，保证样品检化验过程的安全性。检化验系统完成各类检测分析、试样管理、质量管理、规范（方法）管理、样品管理等功能，跟踪、监控整理各类试验结果，并与其他系统实时通讯，保证数据的及时和准确。

3 系统功能结构

3.1 试样委托

3.1.1 接收委托处理

其他系统负责检化验委托指令生成下发，检化验系统自动接收处理其他系统下发的委托指令。检化验系统对下发电文进行解析，在登记画面查询委托检验物料指令，如批号、物料、来样时间、试样类型以及检验项目等，对于必要信息进行加密处理。接收到委托指令后选择登记，并进入检化验流程。

3.1.2 人工委托处理

对于样、临时样，本系统提供人工委托功能。人工录入样品检验批号、样品名称、检化验项目元素、送检日期、送检单位名称或个人、检测费用等，登记完成进入检化验流程，试验完成后按需打印报告单。

3.2 试样登记

实物样品送达实验室，接样人员把样品信息与检化验系统中的委托指令进行核对，如果样品信息与委托指令一致，接收委托指令登记确认，并自动生成实验室内部化验编号；如果样品信息与委托指令不一致，拒绝委托指令登记确认。接样成功后系统开始计算试样制样时间，记录制样人等信息。在特有权限下，可以删除不需要或错误的委托指令，也可以将试样由已登记状态改变为未登记状态。

3.3 试样交接

制样人完成制样并送交样品到试验室进行检测，检验人员在试样交接画面点击试样交接确认，系统记录交接样品时间及交接人员信息，标记制样结束时间和检验开始时间，制样后的留样信息自动入库或人工入库。

3.4 样品管理

样品管理包含备样、残样，系统对制样后的留样自动或人工选择空试样架编号存放，设定存放周期，超存放周期的样品系统提示丢弃，系统提供样品、样架查询。

3.5 试样数据管理

3.5.1 试样跟踪查询

系统记录了从上位机接收检验委托指令开始，到试样交接、登记、加工、检验、数据审核、发送报出，一个完整的检化验周期流程的全部进度状态，方便实验室管理者随时掌握试样检测分析进度，通过跟踪查询可以精确地统计每个化验人员不同状态下的工作量。

3.5.2 检测数据处理

化验人员通过设备或人工操作完成试样分析后，在系统中记录试样的检测分析结果，系统根据事先维护的公式对数据进行自动计算，并根据上位机提供的标准信息进行比对，对超出标准的数据进行预警提醒。化验人员可对数据进行人工修正后提交，若确认预警数据无误，可进行强制提交。

3.5.3 数据审核发送

检测人员对数据进行检查，确认化验结果无误后进行数据审核，如检查发现分析数据异常，回退委托指令到试样登记状态，重新对试样分析。数据经审核后发送至上位机系统，进行质量判定。

3.5.4 质量预判

检化验系统根据上位机给的质量判定标准或系统中自己维护的检测物料项目上下限，自动对比检测数据，进行质量预判，对超限的检测数据进行颜色提醒，告知检测人员分析方法、试验条件等是否错误。当超限检测数据保存后，系统将做记录，为超限率统计提供可靠依据。

3.5.5 报表和台账打印

按照一定的查询条件产生预定格式的报表，提供查询、导出、打印检化验报表、台账。

3.6 检测设备管理

系统提供仪器设备的建档、分类查询、定修计划及维护管理，标样、备品备件的出入库管理；计量器具的检定，检定周期管理及检定提醒功能。

3.7 精度管理

3.7.1 A精度管理（抽样管理）

同一个试样由2个检测人员用相同的检测方法（同一台设备）操作，把检测数据结果进行对比分析。或者选择生产样进行抽样委托，系统将抽样的检测值与生产样检测值对比计算差值，最后生成极差趋势图。通过A精度管理，实时了解检测人员操作误差情况，保证检测分析结果的准确性。

3.7.2 B精度管理（标样管理）

同一个试样由2台设备仪器检测分析，把检测数据结果进行对比分析。或者选择需要做的标样进行委托登记，系统将标样的检测值与标样值进行比对并计算差值，最后生成极差趋势图。通过B精度管理，随时了解设备精准情况，握检测设备的稳定性，保证检测分析结果的准确性。

3.8 通信管理

系统之间通信使用IXCom通讯中间件进行电文交互，在通讯管理画面中配置通讯双方的电文号、约定端口、通讯协议号等实现系统之间各类电文的接收与发送，必要时可对电文的时序进行控制，提供流量缓冲控制和校验功能，保证通信的可靠性、稳定性。

3.9 数据采集管理

数据采集管理是集中管理各个实验室设备仪器具备数据传输采集功能通信，通过串口或TCP/IP通信协议建立检化验系统与设备仪器通信，实现设备仪器分析数据自动采集。检验员在设备仪器上完成试样分析，直接将分析结果由设备传送到检化验系统，无需人工输入分析结果。

3.10 环境数据管理

系统提供人工录入检验站点定期时间段的温度、湿度等数据，以供查询。

4 系统实施效果

4.1 提高实验室管理水平

依据GB/T 27025-2008标准体系，规范实验室检测和质量管理各项工作，提高实验室人员综合检测能力和分析水平，提升检测分析设备及相关设备的处理能力，建立高效快速的信息化实验室，确保质量管理工作更好的服务于钢铁厂的生产、科研[2]。

4.2 规范检测分析工作流程

对样品在实验室的流转进行严格控制，一方面支持多样化的检测分析流程，如允许快分实验室自动快速审核等，保证不同分析对象对于检测流程的个性化要求；另一方面，规范样品的登记、加工、交接、检测、审核、等各个环节，划分用户责任范围，提升实验室效率。

4.3 提高分析数据可靠性

检化验系统专注于钢铁质量检验，在满足各厂区、生产线的差异性需求的情况下，确保检测分析中的细节数据可靠和完整。系统详尽记录每个分析数据的创建、修改、审核、等过程，过滤无效数据，允许用户全程跟踪样品的分析进度，随时追溯和复核历史操作履历和原始记录。

4.4 间接经济效益

4.4.1 减少试样周期

通过自动采集传输，确保炼钢过程分析的结果准确及时，指导炼钢生产。通过对成品的周期管理，减少成品出库周期。

4.4.2 降低人力

检测数据自动采集，自动修约、计算，数据自动；规范试验室的操作规范，降低人员投入；自动生成各类统计分析报表；以量化数据考核人员的工作量、差错率等，提升操作人员的整体素质。

4.4.3 减少差错

原料取制样规范管理，减少质量异议；维护各类国家、产品、企业标准，对各类分析结果预警，准确指导生产；分析数据保留全部操作痕迹，确保可追溯性。

4.4.3 其他

跟踪设备的状态，负荷控制，延长设备的使用寿命；规范标准样品的申购、领用及库存管理，减少样品的消耗；指导常用标准样品的制作，减少标准样品的外购；系统可全程管理外委检测项目，为公司创造利润点。

5 结束语

柳钢实验室涉及7个责任主体单位，共计15个实验室点，点多面广，实验室之间检测业务交叉复杂，没有上检化验系统之前实现规范统一管理难度非常大。柳钢检化验系统建立与实现后，规范了全厂检化验业务，实现了统一管理，从各道工序接受试验指令和试样信息，经试样处理、数据收集、数据判断、到分析和传输的全过程的生产组织、生产跟踪和质量管理等，组成一套完整的检化验综合管理和产品质量监控体系[3]，提升了试验室检测能力和管理水平，优化了CNAS实验室认证体系。

参考文献

[1]刘静，朱龙江.LIMS软件在梅钢检化验系统中的应用[J].冶金自动化，2013，S1：549-551.

[2]宝信软件.检化验管理系统解决方案[Z].

[3]杨扬.基于管控一体化的炼钢检化验系统设计与实现[D].复旦大学，2012.