Публикации
Автоматизация аналитических лабораторий малых предприятий
Каждая аналитическая лаборатория выполняет производственные и организационные задачи, продиктованные необходимостью существования производственного предприятия. От качества и оперативности лабораторных измерений и расчетов зависит успешное протекание ТП. Для выполнения поставленных задач по определению тех или иных технологических показателей лаборатории необходимы следующие ресурсы:
- база нормативных документов, утвержденная и согласованная с контролирующими органами (инспекцией);
- персонал (лаборанты, инженеры, метрологи) с допуском на выполнение данных видов деятельности;
- расходные компоненты (например, химические компоненты, посуда);
- оборудование (хроматографы, спектрометры, весы и пр.).
С учетом возрастающих требований по обеспечению компетентности, даже не аккредитованные лаборатории, вынуждены производить массу вычислений, с использованием специфических для данного вида деятельности документов и внутренних стандартов (потребностей) предприятия. Выполнение таких вычислений это сложный набор операций по подготовке, расчетам и выводам. Ответственность за выполнение всех работ, чаще всего, принимает заведующий аналитической лабораторией, кроме того, в его обязанности входит - своевременное планирование и закупка расходных компонентов, утверждение отчетов, графиков работ и их исполнение, то есть организация всей деятельности лаборатории. Обозначенные функции выполняются в рамках определенного (как правило, запланированного на предстоящий год) финансирования, что вынуждает заведующего прибегать к всевозможным способам оптимизации деятельности лаборатории. Однако это становится затруднительной задачей в условиях возрастающих требований нормативных документов и требований современного рынка, поэтому многие лаборатории переходят на использование автоматизированных систем, вычислительных информационных комплексов и программных продуктов.
Программные продукты условно можно разделить на два типа: полнофункциональные (охватывающие всю деятельность предприятия и лаборатории, в частности) и специализированные (реализующие отдельные функции лаборатории). Для предприятий с большим объемом выпускаемой продукции наиболее перспективным способом автоматизации деятельности сотрудников лаборатории является внедрение различных лабораторно-информационных систем (ЛИС). В случае верного выбора такой системы решается множество задач и достигается желаемый эффект. Особенности комплексной автоматизации лабораторий неоднократно обсуждались в прессе.
Для предприятий с объемом исследуемых проб < 15 тыс. показателей в год внедрение дорогостоящих многофункциональных продуктов не выгодно с экономической точки зрения. Главный фактор, который не позволяет небольшим предприятиям использовать комплексные ЛИС, – совокупная стоимость их владения и «внутренние» причины, например недостаточная, квалификация персонала или систематизация данных. Необходимо понимать, что в настоящее время нет стандартной ЛИС, решающей все задачи конкретной лабораторий «одним действием», как нет и лабораторий готовых к такому внедрению. В этом случае, самый доступный способ в виду ограниченного бюджета – использование бесплатного ПО либо распространенных офисных пакетов (Microsoft Excel, Word), не предназначенных для выше упомянутых видов деятельности.
Иногда, при наличии у предприятия соответствующих ИТ-специалистов и четко сформулированных к ним задач, офисные пакеты дорабатываются, для определенных и узких целей лаборатории. Например, расчет калибровочных графиков по РМГ 54-2002 на пять компонентов и три параллельных измерения с учетом значимости коэффициента «А».
Ввиду сложности таких расчетов (меняются исходные формулы при использовании разных значений результатов), не редко такой файл в MS Excel не позволяет вести расчеты не только на другое число компонентов, но и ограничивает входные данные, которые должны иметь строго определенный разброс. Например, в случае «нестандартного» отклонения значения параллельных измерений расчеты произвести при помощи такой системы невозможно, лаборант вынужден делать расчеты вручную (используя калькулятор, карандаш и миллиметровку), что, безусловно, сказывается на общей длительности проведения испытания, а не добросовестные лаборанты, попросту правят исходные данные, подгоняя их под расчеты, заложенные в данный файл вычислений.
Другим недостатком такого способа автоматизации является неудобство использования сохраненной информации, поскольку во избежание потери документов MS Excel ее необходимо хранить в отдельных файлах или папках. Составленные таким образом файлы часто теряются и не могут быть проанализированы в совокупности, например, при проведении контроля стабильности по полученным результатам или при ведении внутрилабораторных журналов, так как данные расчетов необходимо просмотреть в каждом отдельном файле, сопоставить с указанными датами (номерами, шифрами) и перенести в другой файл или бумажный журнал.
Следующая сложность заключается в том, что при изменении требований основополагающих ГОСТов, затрудняется процесс перевода алгоритмов, заложенных в данные файлы. В случае смены таких базовых нормативных документов, например, переиздание нормативного документа РМГ 61-2003 на РМГ 61-2010, возникает необходимость модернизировать имеющиеся файлы в MS Excel, так как дальнейшие расчеты необходимо вести по другим расчетным формулам и алгоритмам. Простой пример: с элементарной операцией округления результата параллельного измерения, с точки зрения лаборанта, становится сложной задачей для ИТ-специалиста по реализации ее в MS Excel, не предназначенной для такого способа округления.
Несмотря на очевидность указанных недостатков, данные подходы широко используются в аналитических лабораториях небольших отечественных предприятий благодаря незначительным финансовым затратам. Подобная ситуация обсуждается на различных информационных форумах и конференциях, но пока не находит однозначного решения (www.anchem.ru).
Вышесказанное в полной мере относится и к способу автоматизации с использованием внутренних информационных систем, разработанных собственными силами ИТ-отделов предприятия. Подобные разработки, как правило, имеют ограниченный срок жизни, нуждаются в постоянных трудозатратах на сопровождение и сильно зависимы от “человеческого фактора”, который оказывает влияние на качество и эффективность процессов при ротации персонала внутри организации. К тому же, в силу меняющихся нормативов и ОС, постоянно улучшающих свое качество, сама модернизация собственных разработок предприятия также возможна до определенного предела, после которого потребуется реорганизация и разработка информационной системы заново.
Для решения задач производственных лабораторий, функционирующих на предприятиях с небольшими объемами выпускаемой продукции, «Компания точного счета» (г. Томск) разработала специализированный программный продукт «Колибри». Разработчики поставили своей задачей реализацию недорогих программных продуктов со строго определенной функциональной нагрузкой, которая может пригодиться в каждой лаборатории и автоматизирует ряд рутинных операций. Такой подход позволил стандартизировать и упростить все фазы внедрения продукта на предприятии, одновременно предоставляя пользователю только необходимый функционал.
Данный продукт не решает всех задач лаборатории, а выделяет отдельное направление, например, расчет градуировочных графиков. Весь процесс по автоматизации расчетов градуировочных графиков разбит на небольшие логические подблоки, в сумме охватывая все функции по данному направлению. Каждый такой отдельный подблок представляет шаг-действие, например, шаг «приготовление рабочих растворов», «ввод исходных данных», «расчеты» и т.д. В зависимости от желаемых результатов, пользователь может пропустить те или иные шаги, либо выполнить их повтор.
В ПП «Колибри» реализованы основные методы по данному направлению:
· выбор уравнения градуировочной характеристики в соответствии с РМГ 54-2002 и МУ 6/113-30-19-83;
· расчет градуировочной характеристики методом наименьших квадратов (МНК);
· расчет градуировочной характеристики методом наименьших квадратов с весами;
· расчет градуировочной характеристики методом усреднения оценок;
· расчет среднеарифметического значения относительных стандартных отклонений (гамма);
· проверка линейности графика по критерию Фишера;
· проверка значимости коэффициента "А";
· проверка стабильности градуировочной характеристики по нескольким алгоритмам.
Продукт аттестован Уральским институтом метрологии (УНИИМ, г. Екатеринбург) на соответствие проводимых расчетов нормативным документам.
Интерфейс разработанного ПП наглядно отображает положение функциональных элементов в форме любого подблока и позволяет осуществлять быструю навигацию между ними даже без использования мышки, что дает возможность более сфокусировано и сосредоточено вводить исходные данные. В результате, достигается максимально быстрый и комфортный режим работы пользователя с программным продуктом.
К данным расчетам встроены все пояснения, приложены подробные инструкции и пошаговые действия, реализованы функции облегчающих работу для практического использования полученных результатов. Например, оперативное построение градуировочного графика и вывод на печать (экспорт результатов в MS Excel), построение таблицы значений (технологического использования результатов), работа с архивами записей.
Поскольку в некоторых аналитических лабораториях, согласно нормативной документации, перед проведением расчетов требуется «пробоподготовка» (приготовление градуировочных растворов), в ПП предусмотрен соответствующий блок, позволяющий на основе одного или нескольких компонентов в удобной форме ввести приготовленный раствор и оперативно рассчитать все необходимые погрешности согласно РМГ 60-2003.
Для облегчения работы в программный продукт «Колибри» включены все сведения по химпосуде, которая будет использоваться в лаборатории при расчетах, например, по ГОСТ 1770-74, ГОСТ 29227-91.
Встроенный и независимый блок по работе с отчетными документами позволяет формировать отчеты любой сложности и наполненности, вести историю по проделанной работе, формировать архивы за прошлые периоды.
Использование шаблонов и ранее веденных значений ускоряет проведение новых расчетов, позволяет пользователю заниматься непосредственно проведением работ по вводу и расчету новых данных, а не повторять действия, которые были выполнены им ранее.
Разработчиками не заложены блоки интеграции с приборным парком и другими информационными системами, поскольку многообразие данных систем и приборов неизбежно привело бы к избыточности элементов ввода, перегруженности форм и нестабильной работе продукта. Однако вся расчетная информация в ПП открыта и доступна для модификаций, позволяя ИТ-отделам производства извлекать полученные данные и направлять их в другие информационные системы. По желанию заказчика возможна интеграция ПП с приборным парком предприятия (фотометры, калориметры и пр.), обеспечивающая автоматический ввод исходных данных. Для этого требуется анализ доступного оборудования в лаборатории и согласование исходных протоколов.
ПП «Колибри» работает под управлением различных ОС и взаимодействует с различным аппаратным обеспечением. Установка продукта простая, типизированная и не требует специальных знаний или привлечения ИТ-специалиста. Продукт реализован при помощи мощнейшего по функциональным возможностям языка программирования Microsoft Visual С++. Для функционирования ПП «Колибри» не требуются вспомогательное ПО, настройка и установка БД, установка аппаратных драйверов, Internet-регистрация и подобные действия. Достаточно установить продукт и приступить к работе. Системные требования при установке минимальны и могут подойти практически для любого ПК лаборатории.
В настоящее время программный продукт "Колибри" внедрен во многих аналитических лабораториях, таких как: ЭФ «Вода Евразии» (г. Екатеринбург), ООО «КубаньЭкопром» (г. Туапсе), ОАО «РЖД» (г. Омск), ЦЛАТИ по Сибирскому федеральному округу и Дальневосточному федеральному округу, Центры гигиены и эпидемиологии Камчатского края, областные ветеринарные лаборатории (г.г. Томск, Омск), водоканалы во многих субъектах РФ (г.г. Белгород, Уссурийск, Чита, Владивосток, Тайшет, Березовский) и пр.
Невысокая стоимость позволяет внедрять ПП даже в лабораториях с минимальным бюджетом и любым объемом производимых расчетов. Кроме того, программный продукт «Колибри» прост в освоении пользователями, ранее не имущими опыта в работе с подобными программами.
Использование программного продукта «Колибри» позволяет:
- решать все практические задачи по расчетам градуировочных характеристик;
- контролировать ход выполнения испытаний;
- хранить и получать сетевой доступ к БД расчетов;
- проводить контроль стабильности по различным алгоритмам контроля;
- вести лабораторный журнал на основе полученных данных.
В результате, лаборатория переходит на уровень автоматизации, исключающий влияние человеческого фактора, снимается необходимость вести все аналогичные расчеты в MS Excel-файлах, собственных разработок предприятия. Перевод в автоматический режим выполнения целого ряда рутинных задач снимает ответственность с сотрудников и высвобождает время для качественного выполнения других функций, поставленных перед лабораторией.
Назад в публикации