理化检测业务系统分析

【试验工程师·公益学习营】第七期第4讲

【试验工程师·公益学习营】总第34讲，于2020年8月28日如期举行，本期讲师是瑞风协同检测技术事业部经理，在试验检测信息化领域有近十年从业经验，曾参与多个重点实验室的业务系统建设。主要研究方向为环境试验、理化分析与无损检测、电磁兼容试验的业务数据系统规划。

前言：理化检测是现代工业必不可少的技术手段，被生动比喻为科研生产的眼睛和耳朵。在研发一种新的产品时，需要根据该产品的性能要求进行结构设计，选择材料编制生产工艺和加工制造，所有这些都需要理化检测的配合，新产品研制出来之后，需要通过理化检验来判别其化学成分、金相组织和机械性能是否达到产品原设计的要求。新材料新工艺的研究与理化检测更是密不可分，理化检测既是为材料和工艺研究服务，同时又对材料和工艺的发展起着指导和推动的作用，可见理化检测的地位和作用非常重要。

本期课程重点介绍以下四个方面：理化检测业务特点及面临挑战、理化检测业务系统建设思路、理化检测业务系统总体架构和理化检测业务系统建设效果。

一、理化检测业务特点及面临挑战

材料理化分析是通过物理、化学等分析手段进行分析，确定物质成分、性能、微观宏观结构和用途，在现代科研领域应用广泛。

材料理化分析检测根据应用单位的不同，检测对象的性质、要求和采用的设备、方法皆有区别。按照常规业务划分可分为：按材料类型划分、按专业划分和按尺度划分三种划分方式。理化检测试验室的机构设置，通常包括管理调度组、机加工组、化学组、力学性能组、金相组、外观组和电测组。

典型的理化检测业务主线流程包括由委托方发起任务委托申请，试验室进行任务委托受理，由调度进行任务调度分配后，各专业组接收任务并进行检测，检测完成后可以编写试验报告、核算费用，并将最终结果交付委托方。在检测过程中涉及样品的流转，包括样品接收入库，进行样品机加工后交付各专业组进行检测，如需归还样品选择样品完成规划出库。同时检测过程中涉及对数据的分析处理，要从设备上获取数据并完成原始记录表单的填写和数据的判读、修约、计算，最终得出检测结论。

图1 典型理化检测业务过程

理化试验室面临的挑战从业务管理角度来看，其信息化、标准化水平有待提升，以满足17025标准试验检测过程管控要求；从知识管理角度来看，理化分析知识沉淀过度依赖技术人员的个人素养，其知识积累和知识应用有待借助信息化手段加强。

二、理化检测业务系统建设思路

理化检测业务系统建设内容的重点包括：

1、材料基础数据库：主要包括材料字典和材料信息库。材料字典通过规定材料类型、材料规格、材料状态、材料牌号，实现标准化管理。材料信息库管理具体材料的基本信息包括：生产厂家、材料供应状态、材料规格、热处理制度、性能指标等信息，方便通过材料库进行材料信息的查询、检索和调用，完成材料信息的结构化存储和显示，为高效运行理化检测奠定了基础。

图2 理化检测材料库

2、理化试验室知识能力库：主要由材料信息库、复验规定库、检验标准库和试验方法库组成，三者之间相互关联调用，共同支撑理化检测知识体系的建立。理化试验室知识能力库可以从复验规定文件、检测方法文件、修约标准文件、技术标准文件等知识文件中获取相关信息。

3、样品流转管控：调度人员可以在样品入库时生成样品条码并打印，方便在样品理化检测过程中包括机加工、热处理、各专业组检测、样品归还每一个环节中通过扫码改变样品状态，通过扫码及时掌握样品当前的位置、进行的检测内容及当前的状态，实现对样品流转过程的实时掌控，节省人工录入的工作量。样品检测结束后也可以生成试验履历信息方便进行试验追溯和数据对比。

图3 样品流转管控过程

4、任务流转管控：在理化检测业务过程中贯彻17025标准，人机料法环五个关键要素中分别提供人员资质、角色权限管理;检测设备信息和有效期管理；材料样品和耗材的状态信息管理；检验标准、复验规定、试验方法的结构化管理和试验环境管理这些管理手段，保证任务执行效率，提高任务协同能力。

图4 任务流转管控过程

5、设备数据采集：通过对理化检测设备通讯协议的解析，并根据设备类型及业务需求，分为直接采集和转接采集两种采集方式。试验数据库的建立可以集中统一存储试验图片、试验报告、过程数据、试验记录等，保证数据的集中存储，方便数据查询、追溯和汇总，可以进行综合数据统计分析，形成数据积累，为材料分析、选型提供支撑。

6、数据处理和报告生成：理化检测业务系统可以根据已有报告word格式模板设置报告数据源，包括试验记录、表格、图片、过程数据、试验信息、试验设备等内容，完成报告模板的自定义。在试验结束后，调用对应报告模板自动生成报告，并可以进行电子签名和签章，提高报告生成效率，减少工作量，对报告进行有效性管控。

图5 检测报告自动生成

三、理化检测业务系统总体架构

理化检测业务系统的总体业务架构以理化检测相关标准为基础，包括17025标准、复验规定、材料理化检测相关标准。通过结构化、电子化工具汇总形成理化试验室知识能力库，包括材料库、检测标准库、检测方法库等，实现对理化检测业务模块的知识能力支撑。规范理化检测业务过程，从任务委托到试验执行，最终生成报告的核心业务环节，完成检测过程中的设备、样品、人员、方法、环境的有序管理和业务协同。系统提供统一的数据访问接口，可实现ERP系统、归档系统、OA系统等第三方系统的数据集成交互。

理化检测业务系统的总体技术架构分为技术层、产品层和应用层三个层次。

图6 理化检测业务系统总体功能架构

四、理化检测业务系统建设效果

理化检测业务系统建设应用效果为：管理规范化、掌控实时化、过程协同化、数据完整化、知识结构化、检测智能化、采集自动化。

图7 理化检测业务系统建设效果

最后，讲师为大家介绍了三个环境试验业务数据系统的应用案例：

1、航天某制造公司理化试验室打造理化数据管理平台，将理化业务全过程与数据有机的集合为一个整体，实现试验过程信息完整、高效的记录，并能够实现产品、零部件生产过程中的理化检测数据管理，有力地支持产品研制。

2、中车某研究所理化检测中心，建立高效检测业务执行和管理环境，实现业务过程精准掌控和数据精细化管理，从而达到规范试验检测业务、提高检测效率和质量的目的，最终可以全面提升试验室数字化综合检测能力。

3、航天某研究所理化试验中心采用理化检测业务智能化管理解决方案，完成了多个型号的检测设备接入，同时建立了理化分析知识库规范化管理检测过程，使得检测过程更为自动化、智能化，检测数据更为完整、准确、易于利用，促进试验室提高试验水平，打造新一代智能理化试验室。