試論實驗室信息化系統(tǒng)建設研究論文
0引言
隨著科技和社會的進步，實驗室的發(fā)展規(guī)模和水平也在不斷提高，目前已發(fā)展成為規(guī)模大型化、結構綜合化、系統(tǒng)復雜化的實驗群體，實驗室管理工作趨于復雜化，對功能性、規(guī)范化的要求也更高，正逐步向信息化發(fā)展。信息化系統(tǒng)作為現(xiàn)代化管理思想和計算機網絡技術融合的一項應用技術，是利用物聯(lián)網、大數(shù)據(jù)等新技術，將實驗室內物與物、人與物、人與人進行連接、互動，方便地識別、管理、控制;最終實現(xiàn)量化管理對象和管理行為，完成計劃、組織、協(xié)調、服務、創(chuàng)新等職能的管理活動和方法的總稱，具有定量化、智能化、綜合化的特點。
本文以中車株洲電力機車有限公司(以下簡稱株機公司)實驗室建設為例，對實驗室信息化系統(tǒng)的建設進行初步研究。
1實驗室信息化系統(tǒng)功能規(guī)劃
株機公司實驗室是CNAS認可的實驗室，主要從事軌道交通車輛的試驗驗證和研究，為軌道交通車輛技術研究和突破及產品評估和升級提供支撐。目前，株機公司申報建設的大功率交流傳動電力機車系統(tǒng)國家重點實驗室獲得了國家科技部的正式批復，建成后，將擁有大型專業(yè)儀器裝備幾十臺套，試驗廠房面積近兩萬平方米。實驗室信息化系統(tǒng)的建設，主要是適應實驗室技術水平不斷提高和業(yè)務量激增等形勢，提高試驗資源利用效率，充分挖掘和共享實驗室數(shù)據(jù)，為國家重點實驗室的建設和運行提供基本條件。
結合軌道交通車輛行業(yè)實驗室的特點和當前物聯(lián)網、大數(shù)據(jù)等新技術的發(fā)展水平，實驗室信息化系統(tǒng)應達到集成化的信息共享、規(guī)范化的試驗數(shù)據(jù)、圖形化的業(yè)務管控、自動化的'試驗設備、智能化的試驗現(xiàn)場和可視化的數(shù)據(jù)處理等目的。
2實驗室信息化系統(tǒng)建設方案
基于以上規(guī)劃，實驗室信息化系統(tǒng)擬建設1個平臺、1個中心和3套系統(tǒng)，即實驗室數(shù)據(jù)管理平臺(以下簡稱TDM)、集中控制中心(以下簡稱集控中心)及試驗臺系統(tǒng)、看板系統(tǒng)和安防系統(tǒng)，TDM通過實現(xiàn)數(shù)據(jù)的交互和管理最終實現(xiàn)數(shù)據(jù)管理、量化管理、系統(tǒng)管理。
2.11個平臺
實驗室信息化系統(tǒng)的核心是TDM，即物理樣機設計驗證的管理平臺，圍繞“試驗”業(yè)務實現(xiàn)試驗數(shù)據(jù)的全生命周期管理。TDM主要參照ISO/IEC17025(15個管理要素和10個技術要素)和DAMA-DMBOK(數(shù)據(jù)管理知識體系職能框架)，通過貫穿試驗的“準備、執(zhí)行、后處理”三個階段，達到對“試驗數(shù)據(jù)”和“試驗過程”的全面管理。
其中ISO/IEC17025標準中的管理要素從以下如組織、管理體系、文件控制、要求、標書和合同評審、檢測和校準的分包、服務和供應品的采購、服務客戶、投訴、不符合檢測/或校準工作的控制、改進、糾正措施、預防措施、記錄控制、內部審核、管理評審等15個方面分別體現(xiàn)。
DAMA-DMBOK數(shù)據(jù)管理知識體系職能框架分別從數(shù)據(jù)架構管理、數(shù)據(jù)開發(fā)、數(shù)據(jù)操作管理、數(shù)據(jù)安全管理、參考數(shù)據(jù)和主數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)倉庫管理、文檔和內容管理、元數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)質量管理實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的管理。
TDM組成主要包括三部分：應用系統(tǒng)、應用工具、集成接口。整個應用系統(tǒng)是按照“平臺+應用”的方式進行建設。應用系統(tǒng)中主要包括基礎軟件平臺、應用子系統(tǒng)、應用數(shù)據(jù)(公共數(shù)據(jù)+擴展數(shù)據(jù))、總體業(yè)務以及門戶展現(xiàn)。在基礎平臺中提供了試驗數(shù)據(jù)管理的基本功能，結合實際的業(yè)務管理需求，可以搭建各種不同的應用子系統(tǒng)。這樣可以滿足建立統(tǒng)一標準的數(shù)據(jù)應用，同時也可以滿足各試驗室自身對試驗數(shù)據(jù)的管理要求。
這樣的配置降低了對客戶端計算機的配置需求;數(shù)據(jù)全部保存在服務器端，保障了數(shù)據(jù)的安全性并實現(xiàn)了實時共享;可以保證系統(tǒng)方便地升級和維護。
2.2一個中心和三套系統(tǒng)
集控中心是實驗室物聯(lián)網技術應用的一個載體，得益于以太網通訊、樓宇智能化控制等技術的發(fā)展，通過多個網絡交換機將實驗室先進的試驗設備、安防攝像頭、安防門禁控制器、語音調節(jié)器、燈光/窗簾動作控制器、消防系統(tǒng)等有機地集成為一體，實現(xiàn)統(tǒng)一監(jiān)控和管理，提高工作效率。
集控中心的以太網絡布置如圖4所示，劃分為試驗臺設備視頻數(shù)據(jù)網絡、試驗臺監(jiān)控數(shù)據(jù)網絡、辦公數(shù)據(jù)網絡、安防網絡。其中試驗設備攝像頭通過試驗設備視頻數(shù)據(jù)網絡匯總實驗室各處試驗現(xiàn)場的視頻信號;試驗設備通過試驗臺監(jiān)控數(shù)據(jù)網絡上傳設備使用狀態(tài)、安全狀態(tài)、水/電能耗等數(shù)據(jù);安防攝像頭、門禁控制器通過安防網絡匯總安防監(jiān)控畫面、人員出入情況。
集控中心的視頻數(shù)據(jù)網絡拓撲如圖5所示，視頻綜合管理平臺同時接收來自試驗臺設備視頻數(shù)據(jù)網絡、安防網絡的H.264格式流媒體信號，同時還接收來自試驗臺控制、測試終端電腦的DVI信號，通過中控系統(tǒng)統(tǒng)一管理，最終投影至集控中心大屏幕。
3結束語
實驗室信息化系統(tǒng)是一門融合了物聯(lián)網、大數(shù)據(jù)等新興技術的交叉應用，能夠簡化實驗室管理程序，提高工作效率，保證信息的共享。當然其作為一種管理手段，如果不能和行之有效的管理制度相結合就不會起到應有的效果。但不容置疑的是實驗室信息化管理是當今的趨勢和未來的方向，只有緊跟時代步伐，不斷地將新的管理理念和管理技術投入到實驗室的管理實踐中，才能夠促進實驗室的發(fā)展，為企業(yè)的生產、科研提供更好的服務，創(chuàng)造更多的價值。
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