實驗室檢測儀器設備智能化管理探索與實踐

譚光裕，柯 虎，劉 成，李 琳，陳 玲

（湖北省醫療器械質量監督檢驗研究院，湖北武漢 430075）

0 引言

隨著互聯網及信息技術的飛速發展，互聯網及物聯網對社會政治、經濟、文化、工作、生活等各方面的影響日益凸顯。大數據、云計算、互聯網及物聯網、AI 等信息技術的逐漸成熟，方便了工作、生活、信息查詢，提高了工作效率，簡化了工作流程。

充分利用好互聯網、物聯網這個時代的結晶，將互聯網、物聯網技術與實驗室設備管理相融合，充分利用互聯網、物聯網的開放、易交互、實時、融合、準確、科學等特性，為實驗室儀器設備的科學化管理找到創新之路，開拓之舉。深化互聯網、物聯網、信息化技術的應用來推動管理能力的提升，對于實驗室提高工作效率、控制管理風險、降低管理成本、提供決策分析參考、數據盤點、推動智能化管理有著十分重要的意義。

1 實驗室檢測儀器設備智能化管理建設的必要性

實驗室檢測儀器設備是實驗室開展試驗、科研、學術交流等工作的硬件基礎，儀器設備是實驗室的重要組成部分，如何抓好實驗室檢測儀器設備管理工作，是實驗室檢測工作能否正常運行的有力保障，是實驗室檢測數據準確的重要保證。

實驗室檢測儀器設備管理工作，就是利用有效的管理措施，科學的管理方法，靈活的方法手段，充分發揮其儀器設備效能，促進檢測工作的順利開展，確保檢測數據“科學、準確、公正、高效”，為國把關，為民盡職，對保障人民大眾安全有著至關重要的意義。

隨著經濟社會的不斷發展，國家越來越重視實驗室的建設，各實驗室的硬軟件設施投入加快，設施設備逐年遞增，儀器設備更加精密、儀器設備價值更加昂貴、型號種類更加復雜，管理難度越來越大，要求越來越高，管理數據越來越精準，管理方法越來越嚴格。這對管理工作提出更高更新要求。為此，實驗室檢測儀器設備日常管理中的矛盾日漸突出，儀器設備管理工作在試驗、科研、學術交流中發揮著越來越重要的作用，傳統、陳舊、老套的管理模式已不能發揮出對試驗、科研、學術交流等工作的積極支撐作用，管控機制越來越不適應，在實際管理工作中已暴露出制約儀器設備管理水平提高的瓶頸問題。

因此，在互聯網、物聯網新時代，需要不斷改進和創新管理方式方法，使工作方式方法逐步邁向系統化、科學化、規范化、信息化、智能化，跟上時代步伐，開創工作新局面。

1.1 現狀分析

目前實驗室檢測儀器設備管理存在以下6 個問題。

（1）在儀器設備日漸增多的情況下，現有系統使用的便捷、適用性、科學性等矛盾越來越凸現，出現漏檢、漏查、出錯、數據統計困難等問題。現階段管理過程對人工的依賴度仍然較高，在設備種類、型號、數量較大時，管理效率低下，且容易出錯。

（2）因儀器設備的使用信息以及檢定等信息需要嚴格受控，對于此類信息的記錄和歸檔要求高，現有系統不能很好的滿足快速進行操作處理，增大工作投入。

（3）對儀器設備有效的安全防護和權限管理，存在一定的不足及隱患。部分儀器設備在共享使用的周轉過程中出現無法尋找等情況，甚至導致資產流失的風險，無形增加設備的管理成本。

（4）儀器設備盤點困難，目前儀器設備的種類、型號、數量較大，通過人工方式盤點需要耗費大量的人力物力，整個周期較長，盤點過程會影響部分檢驗業務的正常開展，且準確性得不到保證。

（5）現有系統智能化功能不高，對儀器設備的生命周期管理支撐力度不夠，缺少相應的智能化規則引擎，導致預警以及提醒缺失或較弱。

（6）缺少移動端功能及入口，造成整體系統的便捷性較弱。特別是對儀器設備信息進行更新或者維護時，不能及時進行錄入或者修改，導致可能出現管理漏洞。

因為目前管理工具有一定的局限性，在儀器設備管理方面存在諸多不足的地方，導致儀器設備管理過程存在的成本高、效率低、不透明等現象，因此引入物聯網、互聯網、大數據等技術，建立一個基于計算機、通信、網絡、信息處理等領域的具有先進性的實驗室設備管理平臺很有必要。

1.2 提升工作效率

通過擴展現有儀器設備管理軟件，方便不同角色操作以及管理人員進行儀器設備的建賬登記、借用登記、設備檢定、掃碼盤點、設備查找、報表制作及導出等，優化并強化現有系統的功能。通過增加系統的移動端功能，提高系統操作便捷性，提高實驗室儀器設備的工作效率，降低人工操作時出差錯的概率。

1.3 增強安全管理

結合RFID 標簽、二維碼、室內定位等技術，對實驗室/房間的設備進行定位，結合可視化圖形標注設備位置，進行設備位置信息的直觀展示。對儀器設備進出房間/實驗室等行為采用權限控制方式，結合人臉識別技術、視頻監控技術，差錯警告提示等手段，保證儀器設備的流動過程實現可追溯、有痕跡、有軌跡、可監管，整個流程形成閉環，降低一定的管理風險。

1.4 降低管理成本

利用互聯網和物聯網融合技術增強和優化實驗室儀器設備管理智能化需求，通過引入新技術優化儀器設備管理方法和模式，彌補現有的儀器設備信息記錄不全、不及時、不方便盤點、借用、歸還、檢定、維修維護、數據核對不便等情況。

通過物聯網以及移動互聯網技術，降低人工干預的情況，最大化利用智能化消息提示、預警等方式串聯儀器設備的使用以及流轉等信息，通過小程序/企業微信等移動辦公應用，提高業務審批和流轉效率。明確設備管理活動的過程、步驟、內容和所有環節，使各項工作都有章可循。

1.5 提供決策分析參考

增強儀器設備管理系統實時查看儀器設備統計分析功能，增加儀器設備檢定統計、維修統計、借用統計、使用統計、年度用量統計，儀器設備不同類型不同時間段的用量統計，并支持報表導出功能。通過定制報表可幫助了解設備的余量，決策需要采購的設備、需要增加或減少采購設備的數量等。

1.6 推動智能化管理

通過優化和增強實驗室檢測儀器設備管理工具，導入智能化技術以及軟硬件建設內容，提高實驗室檢測儀器設備管理的智能化水平，探索先進的儀器設備管理模式，通過其示范性作用，共同促進其他支撐環節的管理信息化、智能化建設能力提升。

2 實驗室檢測儀器設備智能化管理建設的可行性

2.1 技術可行性

基于物聯網技術進行儀器設備管理的系統方案技術成熟，案例眾多，不存在技術及設備投入風險。針對現有儀器設備管理系統進行擴展和功能升級，并分段逐步開展，不影響當前實驗室的檢測業務的正常展開。系統建設將利用原有的網絡基礎設施進行設計和實施，既節省部分基礎設施投資，也降低硬件設備部署和功能實現的難度。

2.2 管理及效益可行性

儀器設備管理平臺的建設對于促進儀器設備管理的科學化、信息化、智能化管理，推動實驗室儀器設備資源信息共享，通過先進的技術進行各類儀器設備的生命周期管理，提高資產的利用效率，高效的配置儀器和設備資源，能更好的保障實驗室的基礎支撐、環境穩定運行，是促進實驗室服務保障能力的有效途徑。從經濟效益和附加社會效益角度分析，都具有可行性。

3 實驗室檢測儀器設備智能化管理建設的實施方案

3.1 方案概述

基于互聯網、物聯網融合技術的實驗室檢測儀器設備智能化管理建設，旨在通過軟硬件集成建設對實驗室檢測儀器設備關鍵核心業務進行管理，提升整體儀器設備管理水平，解決目前儀器設備管理中的問題。

重點建設系統的移動端功能，以及配套的物聯網支撐環境及管理程序，通過移動互聯網技術進行連接，增強現有儀器設備管理系統的易用性以及智能化環節。

系統統一對實驗室、實驗室的房間、隔斷、通道、主要位置等位置數據進行圖形化配置，通過圖形化呈現儀器設備的位置信息，便于更好的對實驗室儀器設備進行查看以及相應的管理操作。

儀器設備管理系統重點管控儀器設備建賬、日常使用管理、盤點3 個核心業務流程。

系統通過標簽（支持二維碼、條形碼、RFID 標簽）統一打印和制作，以儀器設備的唯一標簽為管理介質進行儀器設備的全生命周期管理。

系統通過自建儀器設備基礎信息，儀器設備進行統一編碼（結合儀器設備性質或用途進行條形碼、二維碼、RFID 標簽選擇），實現儀器設備的初始化及建賬入庫。主要操作基于標簽打印機以及手持PDA 進行建賬操作處理；對儀器設備的使用活動管理（如：借用、檢定、維修、數據統計、盤點等）統一通過儀器設備電子標簽進行流程管理，通過發起流程申請，來推動各項活動的開展。

此類管理通過移動端進行支持，便于及時通過移動端進行審批操作，保證響應和處理流程的及時性。如：借用設備的申請批準后，系統自動對借用人員進行授權，基于借用儀器設備的位置信息，提示借用人該儀器設備的位置，便于快速查找和定位設備。

另外實驗室或房間內的智能門禁及視頻捕捉儀器設備自動對借用人進行身份識別和驗證，判定身份的合法性，并作為審計信息進行保存。借用人員出門時RFID 門禁對借用儀器設備的電子標簽核驗，信息無誤時進行放行，否則進行告警提醒，并同步推送信息到手機端以及管理大屏。基于此類場景合理利用物聯網、室內定位、計算機視覺等技術進行儀器設備安全環節的保障。

提供儀器設備快速查找功能，采用二維碼進行儀器設備的分段標識，通過儀器設備的二維碼信息，能查詢到儀器設備的具體信息。通過移動端應用（小程序、PDA 程序）方便隨時查找儀器設備，通過圖形化方式展示儀器設備位置信息。

儀器設備盤點功能基于RFID、二維碼標簽進行識別，支持周期性盤點、儀器設備數量變化后盤點、盲盤等方式。

支持儀器設備實時管理活動數據的采集和匯總，可基于大屏進行實時以及聯動展示，通過動態圖表方式，對當天關鍵儀器設備數據進行合理有效的推送。

通過對儀器設備使用情況動態分析，提供儀器設備過保預警、送檢預警、報廢預警、歸還預警等實用性功能。

智能管理系統涵蓋統一的軟硬件支撐環境，保證管理系統能夠順暢運行，系統確保實時傳輸各業務操作數據，均為在線操作模式，便于對儀器設備進行動態管理。

根據以上項目的需求，系統業務功能以現有“儀器設備管理系統”的主要業務功能為基礎，結合人臉識別門禁，RFID 識別、條形碼、二維碼、PDA、掃碼設備、RFID 門控報警設備、標簽打印機、攝像頭、大屏等儀器設備完成系統的智能化、移動化、便捷化功能。

3.2 關鍵技術說明

3.2.1 RFID 技術

RFID（Radio Frequency Identification，無線射頻識別）是一種通信技術，可通過無線電信號識別特定目標并讀寫相關數據，而無需識別系統與特定目標之間建立機械或光學接觸。

RFID 日益廣泛的應用于多個行業，包括零售、制造業和醫療保健行業。

基于無線射頻技術實現對實驗室設備進行唯一性標識，便于對儀器設備實現智能化信息管理，方便進行日常管理工作開展。

本方案將采取RFID 標簽與二維碼標簽二合一方式進行使用，提高管理的靈活性。

（1）RFID 標簽。RFID 標簽分為有源和無源、半有源等類型，具體使用基于儀器設備的實際特性進行選擇（圖1）。

（2）標簽打印機。支持RFID、二維碼、條形碼標簽的打印和制作（圖2）。

（3）RFID 手持式讀寫設備/手持PDA。進行RFID 設備的讀取，也支持標簽信息寫入。內置android 系統，此儀器設備與手機配合起來進行使用，靈活互補（圖3）。

圖1 RFID 標簽

圖2 標簽打印機

圖3 RFID 手持式讀寫設備/手持PDA

3.2.2 智能門禁技術

通過系統對實驗室/房間門禁實現分級授權，保證儀器設備借用以及流轉環節安全可控。結合視頻行為識別技術，對儀器設備流轉行為進行合理管控。

3.2.3 UWB 高精度室內定位

對重點、高值儀器設備管理、精密儀器設備進行位置管理，即時獲取位置信息，配合定制的實驗室內部布局圖形，實現儀器設備位置信息可視化。后續可以擴展出查找設備導航功能，進一步方便查找儀器設備操作。設備位置可視化示意如圖4 所示。

3.2.4 多端聯動

PC 端、移動端（含PDA 端、手機端）、大屏等終端實現信息互通和聯動，提高儀器設備管理信息的透明化、即時性、操作便捷性等體驗。

4 實驗室檢測儀器設備智能化管理的系統設計思路

4.1 設計理念

儀器設備管理平臺的設計理念將儀器設備管理保障體系作為系統設計依據，以儀器設備的生命周期作為管理主線，以儀器設備的實物屬性、價值屬性為管理核心，來對其使用全程進行科學合理的管控，以提高儀器設備的流轉安全和使用效率，支撐實驗室檢測業務的有序運轉。儀器設備管理平臺結構如圖5 所示。

系統關注的核心價值點主要體現在以下5 點。

（1）完善現有系統，逐步建立儀器設備全生命周期管理平臺。

（2）建立儀器設備信息共享服務平臺。

（3）合理掌握儀器設備配置狀態，優化采購預算和采購計劃。

（4）實現對儀器設備價值的執行情況掌控，進行實時動態跟蹤和分析。

圖4 設備位置可視化示意圖

圖5 儀器設備管理平臺結構

（5）推進儀器設備管理標準化，工作流程化。

4.2 平臺架構說明（圖6）

系統應用架構采用SOA 服務化理念進行設計，與現有儀器設備管理系統進行集成，再依據應用分類抽象全局功能，以滿足開發需求。

系統基于統一的開發平臺構建，以儀器設備管理為核心業務平臺，通過統一的數據融合技術，進行物聯網數據、業務數據、管理數據的整合，便于后續基于數據擴展相應的上層儀器設備管理應用或服務。

平臺上層統一構建儀器設備管理各項業務功能的移動端部分，擴展不完善的PC 端功能，整個系統通過微服務架構進行設計，后續可以根據需要整合關聯服務及業務，來不斷滿足實際業務的需要，整合或擴展新應用。

移動端功能基于微信端實現，通過微信服務號消息機制，實現基于消息的儀器設備管理協同工作。通過微信小程序實現業務操作和管理相關應用，實時掌握儀器設備的數據及動態，可以基于靈活的角色權限配置，滿足不同角色用戶的使用。

通過交互展現層的多端融合，能夠方便管理及操作人員現場/非現場業務場景下進行日常設備管理工作，可以滿足進行儀器設備主體流程的操作以及管控工作需要。

5 實驗室檢測儀器設備智能化管理的影響分析

5.1 對實驗室管理的影響

儀器設備管理平臺通過構建和串聯儀器設備綜合管理各項業務功能，來推動儀器設備信息的全過程管控，通過對系統的有序建設，來提升整體管理水平。在導入新技術手段帶來的便捷性同時，將對現有傳統方式的管理帶來正向積極的影響。

（1）儀器設備管理將逐步朝精細化管理轉變，對原有管理過程中的一些人為干預環節，系統將進行有效的管控和約束，以降低儀器設備的管理風險，確保整個管理環節規范、可控、透明化。

（2）強化了儀器設備管理專職崗位的管控能力，按照“分級分類審核、集中管理”的要求，進行設備流轉過程中的審核工作，平臺可以針對任一過程中的信息進行審計，保證儀器設備的資產安全。

（3）平臺運營過程中，結合實際管理需求的變化，實驗室領導有數據支撐，可以對儀器設備的使用規劃進行合理布局，有節奏的調整管理策略，以達到更好的管理效果。

（4）通過平臺的運行，積累在智能化管理方面的實踐經驗，形成好的示范效應，來促進實驗室整體信息化朝智能化方向發展，推動實驗室的整體管理能力的提升。

綜上所述，儀器設備管理平臺建設，將對實驗室儀器設備管理產生積極有利的影響。

5.2 對其他系統的影響

現階段儀器設備管理平臺系統暫時與其他系統之間不進行交互對接，對系統之間因為數據流通問題帶來的影響較小。

6 實驗室檢測儀器設備智能化管理的總結與建議

6.1 總結

隨著物聯網、互聯網、大數據等結合行業特色的技術應用逐步深入，越來越多類似實驗室、單位、機構、企業的儀器、設備等管理基于新興技術來提高整體管理水平，特別是在電商、醫療、物流等領域取得了令人矚目的成果。目前的實驗室，從信息、技術、系統、人員等方面都具有厚實的基礎和儲備，結合現有儀器設備管理的精細化和智能化訴求，推動儀器設備管理平臺建設是恰逢其時的選擇。

6.2 建設建議

盡管當前實驗室檢測儀器設備管理工作有一定的管理框架和管理手段，管理的基礎較好，在思想上有所創新，但現實很可能比預想的還要復雜。因此有必要在5 個方面繼續深入開展工作。

圖6 設備數據統一平臺

（1）加強組織間的協調。儀器設備管理平臺的建設關系到儀器設備的管理方式的轉變，項目成功的關鍵在于各實驗室的使用人員以及儀器設備管理人員的大力支持和良好的組織協調，而且平臺建設的長期性，需要加強這方面工作，以形成長期化、制度化的良性機制。

（2）增強深化智能化信息建設意識。儀器設備管理平臺通過引入智能化技術手段來提高儀器設備管理能力作為首要目標，就是要提高參與的管理人員對儀器設備科學化管理的重要性提升認識，這是提高儀器設備管理與利用水平的基礎。

（3）充分借鑒同行業系統的建設經驗。結合同業實驗室、單位、機構的類似系統在建設及運行過程中，遇到諸多難以預料的困難，以及使用的經驗，所以充分借鑒類似經驗來進行參考。另外結合實驗室現有信息系統的建設經驗，來保證平臺建設的質量、加速建設進度、避免不必要的探索和失誤。

（4）合理設定項目階段性目標。平臺建設涉及了不同用戶角色、軟硬件儀器設備及系統的整合應用，總體覆蓋面廣，這些決定了平臺建設不能一蹴而就，而需要一個循序漸進的過程。必須全面規劃，合理的設定各個階段的目標，盡可能做到建設有序、有限、有效。階段目標設置是否合理，也將影響到平臺建設的效果和質量。

（5）制定配套的政策規范和實施細則。為了確保平臺成功建設和運行，必須先行優化和制定信息資源共享的法規性管理制度和技術性的實施細則，用以明確相關各方的權利與責任，提出切實可行的組織和技術實施方案。

7 結束語

當今社會科學技術發展日新月異，社會已經進入信息化時代，各行各業正得益于信息化技術的發展。隨著信息化技術的深入發展，實驗室設備管理信息化水平在不斷提高。為實驗室、單位、企業的設備管理帶來新的變化、新的趨勢以及新的挑戰，但也使得實驗室檢測儀器設備管理工作獲得新的機遇，在實驗室檢測儀器設備管理工作要多利用互聯網、物聯網信息技術，才可在信息時代推進儀器設備管理工作，以便更好地契合信息時代的要求，從而創造更大價值及發揮更大作用；與此同時，實驗室檢測儀器設備管理人員應擺脫傳統思維的制約，建設“大管理”，應未雨綢繆，跳出管理看管理，實現“大數據、大服務”，在信息化時代背景下，對于龐大數據已不是毫無頭緒，而是可以迅速檢索，這不僅與當前全面信息化改革大趨勢相符，還可以大力促進實驗室、單位、企事業的快速發展，相信跟著信息技術的不斷發展及完善，將來的實驗室檢測儀器設備管理工作將會獲得前所未有的新突破。