SCADA, АСУ ТП, контроллеры – основная тематика журнала «ИСУП»
Журнал «Информатизация и Системы Управления в Промышленности» публикует тематические материалы посвященные SCADA, АСУ ТП, контроллерам, автоматизации в промышленности.

Контуры управления бизнес-процессами лаборатории в LIMS

Управление качеством продукции — одна из ключевых функций уровня MES (Manufacturing Execution System) в промышленном производстве, которая преимущественно реализуется с помощью LIMS-систем (Laboratory Information Management System). В данной статье описан подход построения LIMS с точки зрения классических контуров управления применительно к бизнес-процессам аналитических лабораторий предприятий.

ЗАО «ТоксСофт», г. Москва
Toxoft.jpg

Лаборатория и современные информационные системы

В настоящее время, в условиях жесткой рыночной конкуренции, предприятия стали больше внимания уделять качеству своей продукции, повышать его за счет внедрения новых технологий, нового оборудования и новых способов контролирования производства. При этом неотъемлемой частью всего нового является наличие автоматизации. Она повышает не только производительность и условия труда, но и качество продукции. Автоматизация сейчас проникает во все сферы и отрасли, и уже все реже встречаются неавтоматизированные производственные цеха и отделы предприятия. Автоматизированные системы являются не только помощниками предприятия, но и его гордостью: ведь они поднимают его на новый уровень производства. 

За счет быстрого развития IT технологий у предприятий появляются новые возможности развития и совершенствования. Наиболее новыми и актуальными для многих сейчас являются системы класса LIMS — лабораторные информационные системы управления. Подобные системы предназначены для увеличения производительности лаборатории предприятий, повышения точности результатов измерений и оперативности управления производством.
 
Лаборатория является одним из самых сложных и ответственных участков производства. Помимо основной ее задачи — получения результатов испытаний отобранных образцов материалов есть множество специфичных внутрилабораторных работ: 
- учет реактивов и расходных материалов;
- контроль правильности, точности и воспроизводимости результатов измерений;
- планирование работ; 
- формирование разнообразной отчетности;
- контроль работы персонала и многое другое. 

Все это учитывается при построении LIMS-систем. Сейчас на рынке представлено множество подобных систем, как отечественного, так и зарубежного производства. Основная трудность выбора между ними зачастую заключается в непонимании руководством предприятия охвата решаемой задачи. И это непонимание в итоге часто выливается в недовольство уже купленной системой. Для формализации этой непростой задачи нами была разработана модель оперативного управления лабораторией (рис. 1), которая легла в основу отечественной LIMS-системы «Галеус» (www.galeus.ru). Она основана на основных контурах управления отечественных лабораторий (см. табл.). 

Таблица контуров управления лаборатории

1table.jpg


Определение контура управления 

Понятие контура управления происходит из теории автоматического управления. Он определяет и описывает границы регулирования работы объекта управления. Контуры управления различаются по типам, определяемым наличием или отсутствием обратной связи. 

При управлении технологическими процессами наиболее распространено регулирование с наличием обратной связи (замкнутый контур), а при управлении процессами производства обратная связь чаще всего выражена опосредованно. Тем не менее она поддается формализации и эффективно влияет на качество управления. Например, оперативные рекламации на производимый продукт позволяют вовремя корректировать качество операций производственного процесса. 

LIMS-системы реализуют контуры управления обоих типов и содержат в себе необходимые для этого составляющие: объект управления, целевую функцию и уставку, регулируемые величины и управляющие воздействия.

2pic.jpg

Рис. 1. Структурная модель оперативного управления заводской лабораторией


Бизнес-процессы лаборатории

Расскажем кратко о работе лаборатории и ее взаимодействии с другими подразделениями предприятия. Итак, основная задача лаборатории — получение результатов испытаний проб.

Пробы материалов в лабораторию поступают путем отбора их с технологических объектов, складов или из самой лаборатории (в случае со стандартными образцами). Пробы обязательно регистрируются в рабочих журналах лаборатории, подготавливаются к анализу и анализируются. Правила их отбора, подготовки и анализа описаны в нормативных документах предприятия, таких, как карты аналитического контроля, методики, ГОСТы, ТУ. Пробы могут анализироваться как ручными методами, так и с помощью приборов. Результаты испытаний проб также заносятся в лабораторные журналы. После этого лаборанты составляют протоколы испытаний, которые передаются в ОТК (отдел технического контроля), технологам, кладовщикам. В зависимости от вида контроля (входной, производственный или готовой продукции) по результатам испытаний принимаются соответствующие решения (ввод в производство, изменение технологического процесса, формирование производственных и отгрузочных партий соответственно).

В результате могут появиться дополнительные документы, содержащие в себе результаты испытаний (акты несоответствия, отчеты, рапорты, сертификаты и паспорта готовой продукции). При наличии внешних автоматизированных систем наличие данных о испытаниях, как правило, требуется и там.

Второстепенными для предприятия, но не менее важными для лаборатории являются контроль качества получения результатов испытаний, учет реактивов и расходных материалов, метрологический контроль оборудования и методик, управление персоналом лаборатории.


Контуры управления лаборатории

Первый контур – К1 – представляет собой управление технологическими и производственными процессами, персоналом основных и вспомогательных цехов с помощью информации, основанной на результатах химических и физических анализов. В зависимости от организационного подразделения потребителю предоставляется необходимая ему информация о качественном составе материалов для выполнения его задач. Она может поступать на их рабочие места в электронном или письменном виде, по телефону, вводиться в внешние системы типа АСУ ТП, MES (автоматизированная система управления производством), ERP (автоматизированная система планирования ресурсов предприятия).

Вся информация, касающаяся проб, начиная от их отбора и кончая верификацией результатов испытаний, обязательно фиксируется в рабочих журналах лаборатории и ОТК. Контур К2 – контроль ведения журналов для обеспечения прослеживаемости истории каждой пробы.

Последовательность действий лаборантов и мастеров ОТК при работе с пробами задает и контролирует регламент (контур К3). Он включает в себя карту аналитического контроля, расписание отбора проб, последовательность работы лаборантов, их должностные инструкции, методики и ГОСТы. Регламент является нормативным документом для предприятия, но в ходе рабочей смены часто корректируется, дополняясь дополнительными пробами, не указанными в карте аналитического контроля.

За контролем правильности выполнения анализов в соответствии с регламентом отвечает контур К4. Его реализует диспетчер (старший лаборант, руководитель подразделения). Если в работе были допущены нарушения (опоздание пробы по времени, выход результатов испытаний за заданные границы и т.п.), то он их анализирует и принимает меры для их устранения.

Контур К5 – управление качеством выполняемых в лаборатории анализов путем обработки контрольных проб, метрологических образцов, выполняется также обмен пробами с другими заводами и сравнение результатов. При этом статистическая обработка результатов довольно трудоемкая: построение контрольных карт, расчет отклонений, диагностика нарушений.

Управление персоналом лаборатории осуществляется с помощью контура К6. Здесь необходимо управлять загрузкой персонала (распределять работы между лаборантами и рабочими местами), отслеживать объемы их работы с пробами, учитывая их отпуска и больничные, заранее планировать работы.

Так как вопросы качества продукции являются одними из ключевых на предприятии, то результаты испытаний материалов используются во внешних автоматизированных системах. Контур К7 отвечает за взаимодействие с этими внешними системами. Как правило, на предприятии до внедрения LIMS-систем уже существуют различные АСУ ТП, ERP, другие АСУ. Взаимодействие контролируется по времени ввода и по контролируемым показателям.

Контур К8 управляет учетом реактивов и расходных материалов. В зависимости от количества проанализированных проб и их показателей осуществляется расход реактивов и материалов. Кроме этого учитывается их наличие на предприятии, срок годности, производитель, поставщик и другая сопутствующая информация.
Документооборотом предприятия управляет контур К9. Если предприятие сертифицировано по ISO 9000, то эту функцию осуществляет отдельный человек. Он составляет шаблоны документов (сводки, отчеты, журналы, сертификаты и т.п.), которые используются в лаборатории, и задает правила их наполнения, назначает ответственных лиц за их составление, определяет их потоки между подразделениями.

За контроль исполнения методик предприятия и ­ГОСТов, их формирование и введение в исполнение, контроль качества и правильность их исполнения отвечает контур К10. Этим контуром управляет метролог.

Контуром К11 также управляет метролог. В управление оборудованием включены планирование и фиксация поверки и калибровки приборов, их учет, фиксирование по ним необходимой информации. Также высчитывается коэффициент загрузки лабораторного оборудования, его нехватка и план закупки нового.


Заключение

Во избежание неудач при автоматизации лаборатории необходимо учитывать все вышеперечисленные контуры ее управления, правильно формализовать задачи (наполнить их своей спецификой и данными) уже на начальном этапе: выбора LIMS-системы. Ведь основой успешной работы нескольких организаций (в данном случае это заказчик – поставщик) является их взаимопонимание, согласованность и открытость действий. Чем четче поставлена задача и определены границы системы, тем быстрее она будет внедрена, проще будет поддерживаться (администрироваться), будет дольше «жить»!


Литература 

Потапова Т.Б. Большая автоматизация. Информационно-управляющие системы (ИУС) в непрерывных производствах. Тула: Гриф и К, 2006.


Статья опубликована в журнале «ИСУП», № 2(22)_2009

Данилова М.А., Мухин И.Н.
ЗАО «ТоксСофт», г. Москва,
www.toxsoft.ru,  
тел.: (495)628-91-50,
e-mail: mail@toxsoft.ru