在中国“两化融合”进程中,5G、物联网、大数据等网络信息技术飞速发展,各类信息管理平台建设均已落地。工程实验室是保障油田化工用料质量的主阵地，也扮演研发新化工产品的重要角色。传统模式下实验室采用人工登记、跟踪、备案各类数据,执行过程不规范会导致过程不可控、资源浪费严重、部门间信息共享程度不足等。搭建工程实验室计量管理平台,利用信息技术管理实验室运行数据,从根本上提升工程实验室科研、经营及管理能力,为实验室信息化建设提供借鉴。

1 实验室目前存在的问题

1) 实验室目前存在的主要问题有以下几方面1)未建立完善数据库。实验室管理和技术文件数量大且更替频繁,人员、设备、实验、科研数据等以几何倍数增长,仅以人工管理存在效率低、错误率高的问题;涉及多机构和部门之间合作的实验可能因表单样式及内容各异、遵循标准不统存在数据孤岛等问题延误实验进度。如果不能实现高效采集、标准化处理、分类储存和实时共享则无法适应现代实验室发展的需要。

2) 设备管理缺乏手段。实验室设备数量多目孤立,人工填写设备运行、维护记录等极易失真和滞后,不便调取且有可能丢失,管理者无法及时获得准确数据进行决策,部分中小型设备未经检定武流入实验室·产生安全和通景隐题:部分责仅武经常被闲置,利低各项目部采整一规划·可能积压浪费实验资源

3) 对实验过程掌控不够。实验计划,人员通及实验设备间缺乏联动。线下流程各自独唐批效率低且共享性差实验过程数据缺小有前限踪记录,部分没有资质的人员可以操控特殊设备。

4) 人员信息管理及培训不到位。实验室技术人员专业水平参差不齐,部分实验项目大必市具备专业资质的实验技术人员进行操作。目前验室人员简历、资质、培训等相关资料不全且更新才及时,日常培训和考核管理工作计划、记录、跟踪、反债管理不到位,实验人员工作量核算困难。

2 建设目标及建设内容

2.1 建设目标

依托某公司企业管理平台,模块化开发工程实验室计量管理平台,统一身份认证及用户投权将实验室各类资源进行更好的分类利用,强化平台数据服务能力、业务协同能力”,构建智慧、安全、共享的工程实验室。

2.2 平台架构

遵宁高内聚,低耦合的原则,该平台逻辑上可分为资源层,技术层服务防:web层,访问层，对其属性和功能分别阐述如下：

1) 资源层。该展为上层统计分析开供统一饷数册源,主要对数据进行分类存销及处理:容包括文件、设备、人员,实临过等。数务器采用 SQlServer,其容家能力强,可扩展性炸界面友好易维护

2) 技术层，该层保障服务器、网络,大数据工具等调用和计算基础功能

3) 服务层。该层包含通信、具体的业务处理及管理服务,满是实验室管理的基本需求

4) Web 层。该层完成转发请求、FTTTP 请求合法性校验、HTTP请求参数有效性验、户操作权限检查、记录用户访问日志、显示系统运行异常等任务,实现多平台数据联通

5) 访问层。该层基于B/S 模式实现,可以通过电脑、手机、平板等多终端的浏览器直接访问系统,且具备良好的系统兼容性和稳定性。

实验室计量管理平台框架如图1所示

2.3 建设内容

实验室的管理工作主要内容:管理全生命周期的实验设备及物资,保证设备正常运行;精确计量人员工作和培训情况,反映人员的实验水平和贡献度;计量生产科研工作过程,保障检验结果,科研成果和安全环保节能工作顺利开展。将平台及数据库部署在公司的内网服务器,通过网关接人实现安全的内外网数据交互以及人与系统间全面互联,应用模块实现质量体系文件、设备、物料:人员、环境、过程、流程的管理,提升实验室管理工作综合能力。

2.3.1 工程实验室数据库

以该公司大数据中心数据库为基础，建设工程实验室数据库。标准化处理所有实验室表单的格式及内容,建立工程实验室数据字典,统一数据项命名规则和内涵,为数据提取提供一致性源头避免数据库底层交叉重复四,保障源头数据质量标记质量体系文件、设备、人员、实验数据等所有数据,便于检索和分类统计。

1)质量体系文件数据库。建立质量体系文件数据库,按行业法规、标准、质量手册、管理制度实验室认证材料、招标文件、报表模板、培训课件题库等对上传的实验室所有质量体系文件档案分类,编辑每一份文件的编号、名称、责任科室、录人人、建档日期、有效日期等信息完成资料归档,保证资料具有完整性和有序性。

2)设备数据库。设备从采购到报废期间产生大量历史数据,建立设备台账,根据保有量、设备价值、操作难度、安全性要求、应用场景等划分设备。设备台账内记录设备名称、所在地、适用专业、规格型号、测量范围、生产厂家、出厂编号、设备等级等信息;上传设备操作说明书、出厂证明运行记录、检定记录、维修记录、流转记录等材料其中,检定记录包括检定日期、检定方法、检定结果、检定证书等;维修记录包括维修日期、维修类别、故障类型、更换材料等,故障类型应根据设备质量、操作失误等进行分类;运行记录包括实验内容、开关机时间、运行时长、运行温度、运行转速振幅振频等,经改造联网的电子设备运行记录部分数据由系统自动生成。

3）人员数据库。建立人员信息数据库,登记实验室管理人员、技术人员、其他科室人员及外来人员等的基本信息,实验室进入权限,操作资格:学历证书,工作资历,培训情况,考核情况,实验员等级,实验操作记录等。

4)试剂物料数据库。建立试剂物料数据库记录实验低值耐用品、低值易耗品,样品试剂,危化品的名称,规格,存量,每次**取用量,保质期,出库、人库,报废等情况。

该模块提供设备台功能,使各项目部每一台目了然,明确设备采购、管理者可根据实验室需备,优化设备配置便于实故障率进行稳定性考核评价和设备型号选取提备被预约/使用次数、空

5)实验内容数据库。建立实验内容数据库包括实验项目、项目编号、所依据标准、所需实验设备、消耗物料清单、所需人员资质等,以及由平台采集设备实验数据自动生成的实验原始记录实验报告。

采集设备实验数据的方式有两种,一种是对实验室网络及电子设备如AFES接触角测量仪水气窜测定仪、旋转滴界面张力仪等进行智能化改造,通过串口通信或TCP/IP通信方式统一标准接口和协议服务,建立设备与数据库的互联,不具备标准化接口的电子设备则定制开发采集软件或与智能边缘代理感知设备连接;另一种是非电于设备如密度计、压碎机、堆积密度测定仪器等,则要求实验室管理人员定时记录其运行数据

2.3.2应用模块

基于工程实验室数据库开发应用模块,在模块内可按文件编号、责任单位、上传时间、文件名称等单项或复合条件查询,快速得到有指导性的统计结果。对实验室任何问题可以及时准确地追溯原始记录,及时发现问题根源并做出相应对策。

1)质量体系文件管理模块。该模块用于实现文件调用、制订、修订、撤销、改版、发布、定期审核、废止等动态管理功能,还具备删除、修改、导出、打印、通知等功能。该模块可以根据文档创建日期和最新修改日期自动筛选出最可能需要更新的文件,提高查新工作效率;文件上传时根据文件类型检查文件关键信息,不符合要求的禁止上传:自动检索缺失证明材料的文件,提醒责任人上传补齐;统计查询和使用最多的文件,提醒管理者展开统一专题培训。该模块有利于管理者了解国内外实验室发展现状,开展内部审查,结合自身优势打造具有针对性的实验室发展方案和日常管理制度,构造高质量的实验室管理体系。模块内留存有实验室CMA、CNAS认证过程资料,便于管理者控制认证审评工作开展过程中的细节,为后续认证工作提供最新的依据。

2)设备管理模块。该模块用于辅助实验室管理者建立科学完善的设备管理体系,结合射频识别技术设计电子标签认证,形成“一物一码”通过企业APp扫描二维码查看设备台账,并可根据用户权限对标签进行录入留痕,提供设备基础信息维护、设备及配件采购申报、设备出入库管理、设备检定申报、设备维修申报、报废申报、库存查询等功能,提高实验室设备信息获取和更新的效率。

该模块提供设备台账、运行记录查询和分析功能,使各项目部每一台仪器参数及使用状态目了然,明确设备采购、使用、维护和报废程序。管理者可根据实验室需要调拨各个项目部的设备,优化设备配置便于实验室全局使用;统计设备故障率进行稳定性考核和经济分析,为设备厂家评价和设备型号选取提供数据支撑;分析年度设备被预约/使用次数、空闲时间占比、存量以及使可年限等记录·发现管理和操作上未重视的甸照针对性地制定实验室设备年度需求保察正常运行:长期跟踪分析设备故障前的题宅据,根据设备型号故障类理进行总结通装爱现运行数据潜在信息,及检出异常数通设备故障预测并提前预警·延长设备的使用寿命。

根据设备数据库中设备检定相关信息,系统动推送待检设备有效期信息,提设备管理限定时间内完成设备检定情况的盘查·并按蔡淮要求发起设备检定申请流程,提交设备检计划、内容包含设备型号、设备名称、送检人送检时间、检定项目、鉴定单位及资质等,提交后审批任务按预设置顺序和规则自动流转,最后汇总到设备管理部门组织统一送检。完成设备检定后，设备管理员发起设备检定完成确认流程,更新设务检定结果、证书编号、证书类别等信息后提交实室管理者审批确保设备维修后正常使用,通过后自动归档。

3)物料管理模块。对实验低值耐用品、低值易耗品、样品试剂、危化品的购买、库存、使用、回收等环节实施在线监管,对进入实验室的所有物品设置二维码,包括基础信息管理、耗材领用、耗材验收入库、库存查询、危废跟踪处理等功能。

人吕等珊楷击用寸统计管理技术人员基本信息,开展人员专业技能考核、职责考核、培训管理、资质更新、工作量统计等工作,建设支认同企业文化、掌握业务技术、熟练管理制度同时具备良好学习能力的实验室团队D7

人员于线上完成基本信息的编辑,然后由实验室管理人员分配人员权限,包括实验室准入、房间准人、设备使用、流程发起等。该模块支持人员资质、工作经历、科研项目经验、实验内容及记录的可查、可比,形成阶段工作报告,便于管理者统计实验室全年工作量和个人工作量,分析人员技术水平高低。达到考核标准的人员将被系统标记为行业专家,进入管理专家库或技术专家库,提供技术咨询服务。

该模块可以通过统计分析管理部门全年解决问题个数、标准查新次数、流程审批条数、制定制度份数和最新法规标准宣贯次数,还可以实现人员证书到期预警功能,提醒管理人员提前组织考证复证。

管理人员根据实验室工作需要可不定期线上发起制度宣贯、技能培训、职业教育、岗位资格认证、技术交流会等活动,由系统给实验人员精确发送活动通知,提醒培训对象及时查收培训信息做好培训准备。系统可自动统计活动参与人及实际参与情况,为按要求上传总结经验材料的参与者生成证书,并同步至人员数据库。线上类培训由系统提供在线视频教学培训,培训内容主要包括钻井液及采油助剂检测知识、实验室管理知识、专利撰写知识等,用户在规定时间内自行登录系统完成。系统提供专题培训课件、题库等材料的下载功能

5)实验环境管理模块。为提高实验精度,设备、仪器都需要工作在稳定的环境中,该模块主要是集成并分析门禁、温湿度、振动、有机挥发物、PM2.5、电源等各类传感器采集的实验室环境数据,实现实验室危化品存储间的有毒有害、易燃易爆气体泄漏的监测;实验室房间用电安全隐患监测;温、湿度在线监测;视频监控接入;险情查看和远程处理。一旦发现环境参数超标,即向管理员推送仪表类型、报警编码、报警内容、报警时间等信息,并形成记录。

另外通过无线网络对实验室空调、排风扇、加湿器等电子设备实现智能化控制,保障实验过程所需的环境要求,必要时该模块会自动切断电源保障实验室安全。

6)实验过程管理模块。该模块实现对实验申请、实验操作、实验结束、出具报告的全过程闭环管理。实验室管理者按一定时间间隔在该模块发起实验计划申请流程,发布包括实验项目清单、现场抽样单、执行标准、检测工区、实验所需资质等信息。由实验员在平台上发起实验计划流程，展开表单选择实验项目,系统通过登录账号调取实验员在人员数据库内的资质，人员资质与实验大容不符合或者人员证书到期的不允许进行实验实验计划表单中包含实验编号、样品编号、实验开始时间等信息,系统自动补充申请人姓名、申请人资质及证书、实验室号等;系统从实验数据库和设备数据库提取实验必须设备清单和设备信息供申请人选择,若设备产生故障且没有备用设备则不能开展实验,系统采用安全保障体系要求实验人员必须阅读实验操作规范和实验室管理办法等规章制度后才允许申请人提交流程。

实验计划审批通过后实验员在规定时间进入规定实验室做好实验准备,进入实验室后实验人员扫描各设备二维码进行登记并填写使用记录，系统根据实验人员的身份信息、实验项目信息检查是否登记了完整的设备,登记完成后开始根据质量体系文件引导实验,提醒监测到的缺失步骤并持续提示下一步操作步骤。系统自动采集实验室环境监控数据和部分电于仪器的送行数据及实验数据,监测到以上数据不满是实验运行条件时提醒实验人员及时停止实验,实验结束后提示实验人员补充设备运行数据、实验结果和试剂物料消耗量形成实验原始记录以及实验内容记录,提交到实验室管理者审批,通过后自动归档,实验人员不补充必要信息则系统判定为实验未完成。

技术管理人员可借助智能终端设备实时监控实验操作,全面掌握设备的实际工作情况,在必要时进行远程协作;也可以不定期检查每一份实验记录的数据的准确性、操作正确性、时间安排合理性。

该模块还可以通过自动比对产品指标值和检测结果、总结出优质和劣质厂家;辅助研究人员分析各油气区块工艺特点,从而改善工程技术方案自动统计出每一台设备对应的实验类目，进一步强化设备管理。

7)流程管理模块。建立涵盖实验室所有业务的标准网上审批流程,以流程名称、流程类型、流程责任部门、参与审批部门等信息对流程进行分类和标记,流程之间的数据基于数据库可实现相互流通,沿用公司企业管理平台组织架构,根据专业职能划分各业务流程所涉及人员的具体角色强化目标责任落实。

发起流程将进入流程表单填写界面,根据登录企业账号的人员基本信息、所选择实验内容和所选用设备等,从档案数据库调用人员、实验、设备等数据自动填充表单,减少数据重复填报工作量,使同一源头数据的数值保持一致且方便追溯对流程中的关键字段设置必填属性,避免漏填审批任务按预设置顺序和规则自动流转至审批人后,平台内提醒审批的同时开始统计该审批节点的流程处理时间,超过设定期限则发出警示。流程结束后系统自动对每个流程的数据进行详细记录并建档储存。根据流程所属责任部门设置流程管理员,管理员可以监控流程每一级审批的触发时间、完成时间和当前进度并查看表单内容及文件上传情况,以协调审批工作进度。

3 结束语

中国正处于工业信息化建设关键阶段,实验室计量管理平台化是高效处理复杂业务场景的**解,该实验室计量管理平台从资料、设备、人员等方面有效提高了实验室生产、科研、管理效率和安全级别。大数据技术在石油行业实验室管理领域的应用还处于研究和试验阶段!,实验室的智能化建设应持续加大对智能化研究与应用的投人,使用现代计算机的超高算力,深入挖掘综合区块地质特征的各类生产要素信息,提高生产科学化、精细化、智能化管理水平!

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                                                                          文章来源：《石油化工自动化》