Позвоните нам+7 812 209-1346
= 92.2628 руб. = 99.7057 руб.
Напишите нам:zakaz@danex.llc
Позвоните нам+7 812 209-1346

Новости

ИТ и лаборатория: стратегия интеграции

В последние годы автоматизация в лабораториях становится нормой. При этом под автоматизацией понимается не просто компьютеризация на базе офисных приложений и электронных архивов, а построение рабочих мест, имеющих доступ к многофункциональным системам категории LIMS. [p] [div]Системы управления лабораторной информацией (Laboratory Information Management System, LIMS) проделали длинный путь с момента появления первых компьютерных систем управления данными лабораторных исследований. Возникнув в 70-е годы как узкоспециализированные (заказные или собственного производства) системы, они достаточно быстро встали на коммерческие рельсы. [div] [div]Сейчас это развитый класс программных продуктов, представляющих собой многофункциональные решения полной автоматизации документооборота лаборатории и его интеграции в системы управления производством и предприятием [1]. В «сферу интересов» LIMS входят не только автоматизация повседневной работы лаборатории (планирование испытаний, проводка образцов, ввод результатов, получение отчетов и т.п.), но и поддержка производства, системы качества на предприятии, взаимоотношений с регулирующими организациями, мер по охране окружающей среды. [div] [div]Хотя использование LIMS еще не стало нормой на предприятиях России (известно примерно о 50 инсталляций), наблюдается явный рост интереса к ним. Этому в немалой степени способствует, в частности, интеграция страны в мировой рынок и вхождение в ВТО. [div] [div]Современные средства LIMS — дорогое удовольствие. Может быть, они ничего, кроме удобства работы, не дают? Этот вопрос весьма актуален для российского рынка: в большинстве случаев использовать LIMS должна заводская лаборатория, а платит за ее внедрение заводоуправление. При этом не всегда лаборатория рассматривается как стратегическое подразделение предприятия. Увы, говоря о системах автоматизации лабораторий, подразумевают, прежде всего, лабораторные компьютеры. [div] [div]Руководителю предприятия требуется более веская аргументация, чем автоматизация ввода результатов. Действительно, зачем автоматизировать лабораторию, если анализы и так выполняются, журналы ведутся, отчеты предоставляются? Аргументация, выстроенная «по западному образцу», звучит так: «LIMS позволит увеличить производительность лаборатории, повысить точность данных и общую эффективность лаборатории». Или так: «Лаборатории действуют в русле информационного бизнеса; те из них, которые смогут поставлять клиентам более качественную информацию, станут лидерами на рынке». [div] [div]Это абсолютно справедливо, но эффективнее рассматривать LIMS как звено единой системы заводской автоматизации. [div] [div][b]Интеграция[/b] [div]Необходимость интеграции давно поняли предприятия, осознавшие необходимость в гармонизации своих бизнес-процессов для устранения разобщенности подразделений. Неудивительно, что сегодня на стандартизацию и интеграцию тратятся, по данным аналитиков компании Thermo Electron, до 30% бюджета автоматизации [2]. [div] [div]Разработчики средств LIMS не остались в стороне от этого процесса. Скажем, в системе SAP R/3 имеется модуль управления качеством QM, который решает некоторые вопросы, относящиеся к прерогативе LIMS; многие поставщики средств LIMS предлагают в своих решениях сертифицированный интерфейс к R/3. Складывается своего рода «разделение труда»: SAP R/3 QM «ставит задачи», а LIMS принимает их «к производству». [div] [div]Для реализации интеграции имеется открытый интерфейс QM-IDI, базирующийся на механизме удаленного вызова функций SAP R/3 [3]. На стороне LIMS обеспечен ответный интерфейсный модуль, вызывающий функции R/3 (рис. 1). Процесс начинается, когда в QM создается партия объектов испытаний (многие виды проб, тестируемых в лаборатории, не могут генерироваться в QM, поэтому речь обычно идет о конечных продуктах или сырых материалах). Затем они загружаются в LIMS, что приводит к автоматической генерации новой партии или пробы внутри LIMS, для которой из QM извлекаются перечень и параметры испытаний. После завершения испытаний LIMS отправляет в QM полученные результаты и принятое решение. [div] [div]
[div]Рис. 1. Схема интеграции SAP R/3 и LabWare LIMS
[div] [div]QM генерирует методы и параметры испытаний, а также единицы измерений, которые затем привязываются к анализам, компонентам и единицам в LIMS. Система LIMS управляет лабораторией, прохождением проб, аналитическими методами и процессами GLP (Good Laboratory Practice — «надлежащая лабораторная практика»). [div] [div]Кроме представления о прямой интеграции LIMS с ERP-системой существует более широкий взгляд на интеграцию. Активно развивается методология автоматизации, ориентированная на уровень исполнительных систем производства (Manufacturing Execution System, MES). В отечественной литературе встречается аббревиатура АСУПП — автоматизированные системы управления производственными процессами, что оправдано, поскольку речь идет о программном обеспечении, непосредственно связанном с управлением производством. Существует много точек зрения на то, что же такое MES; остановимся на изложении позиции международной ассоциации Manufacturing Enterprise Solutions Association (MESA, www.mesa.org). [div] [div]Самый низкий уровень в пирамиде управления предприятием — технологический ярус АСУТП. В него входят различные системы, использующие программируемые логические контроллеры (ПЛК), распределенные управляющие системы (Distributed Control System, DSC), средства диспетчерского управления и сбора данных (Supervisor Control and Data Acquisition, SCADA). Выше располагается уровень систем управления производственными процессами (MES, P/PE), а затем — систем автоматизированного управления предприятием. Иногда надо всем этим располагают «надстройку» стратегического управления, помогающего принять решения на уровне дирекции компании. На рис. 2 указаны функции, которые MESA относит к MES-уровню. Каждую из них обслуживает свой класс программных продуктов, и иногда даже не один. Интересующий нас класс LIMS обслуживает функцию управления качеством продукции. [div] [div]
[div]Рис. 2. Функции MES
[div] [div]Главная задача предприятия — добиться, чтобы все системы автоматизации работали во взаимодействии как на уровне MES, так и между уровнями. Важно различать два момента: технические возможности систем к интеграции и модель взаимодействия. [div] [div]Что касается технических возможностей, картина более-менее ясна. Необходимо, чтобы интегрируемые системы имели общий интерфейс (скажем, OLE for Process Control или Web-сервисы). К сожалению, именно на интерфейсах чаще всего и заканчивается описание возможностей интеграции разных продуктов и технологий; логика же взаимодействия, которая наиболее сложна, остается за кадром, хотя именно здесь могут возникать самые большие проблемы. [div] [div]Представим типичную ситуацию. На предприятии внедряются две системы, которые должны взаимодействовать между собой. Необходимо спланировать, какие именно документы одни подразделения будут передавать другим, и как они это будут делать не только на момент внедрения, но и в процессе эксплуатации. «Интерфейсная часть» берет на себя ответственность только за вопросы «как»; обо всем остальном должны договориться между собой внедряющие команды совместно с заказчиком. Понятно, что это не самая простая задача. [div] [div]Целесообразно иметь некие опробованные модели интеграции, которые можно предложить предприятию. С одной стороны, это облегчит интеграцию с технической точки зрения, а с другой, — именно такие модели помогут оценить и сформулировать выгоды от внедрения конкретной системы (или нескольких систем) автоматизированного управления, а также аргументированно отстаивать необходимость ее внедрения перед руководством предприятия. [div] [div][b]Лабораторная подсистема[/b] [div] [p] Чтобы показать все выгоды LIMS, полезно продемонстрировать все ее «выходы». Попробуем описать одну из возможных схем взаимодействия в случае, когда лабораторная система автоматизации выступает как звено общей системы предприятия. [div] [div]Руководство предприятия и плановый отдел, исходя из потребностей заказчиков и возможностей предприятия, формирует план выпуска продукции. В этом руководству могут помогать самые разные системы, но весьма вероятно, что одной из них будет ERP. Из нее заказ поступает на MES-уровень, непосредственно планирующий производство и управляющий им. Выпуск продукции осуществляется на технологическом оборудовании под управлением разных средств АСУТП, которые реализуют режимы, задаваемые на MES-уровне. На каждом из этих шагов необходима информация из лаборатории. [div] [div]Системам уровня ERP может потребоваться предоставление информации о качестве готовой продукции или исходного сырья. Это не подразумевает сверхоперативности, но обеспечиваемые электронными системами возможности поиска и систематизации дают неоспоримые выгоды предприятиям, имеющим интегрированные LIMS-системы. [div]Системы MES-уровня используют информацию о сырье, промежуточных продуктах и готовой продукции, чтобы оперативно отслеживать ход технологического процесса и вносить коррективы в производственные планы и режимы работы технологических линий. Основная цель оперативного вмешательства — изготовление продукции в полном соответствии со спецификациями. Обеспечивая операторов обрабатывающего завода ежеминутными аналитическими данными, LIMS позволяет им своевременно корректировать процесс и обеспечивать минимальные задержки. [div]Технологическим установкам и производственным линиям требуется оперативная информация из лаборатории. Она позволяет обслуживающему персоналу сравнивать желаемые параметры с действительными и регулировать процесс, не дожидаясь, пока он выйдет из-под контроля, что приведет к ухудшению качества продукции. В случае необходимости могут назначаться дополнительные испытания, результаты которых сразу поступят в LIMS и начнутся обрабатываться лабораторией. [div]В случае полной автоматизации и интеграции все данные перемещаются между системами в режиме реального времени и сразу становятся доступными. Оперативную информацию заинтересованные службы могут получать не только с помощью специализированных программных пакетов. Зачастую такие данные передаются через Internet или корпоративные сети, и для их просмотра достаточно иметь обычный браузер. [div] [div][b]Степень интеграции[/b] [div] [p] Интеграция — не самоцель. Более того, в отдельных случаях она вообще невозможна. Небольшим самостоятельным лабораториям, возможно, и не понадобятся дорогостоящие системы обработки информации по клиентам, служащим, финансам и др. Для них важен принципиальный вопрос: автоматизироваться или остаться на «бумажном» уровне? В этом случае LIMS может взять на себя ряд функций других систем. Уровень компьютеризации лаборатории зависит от типа организации, которой она служит, регулирующих требований отрасли промышленности, количества проверяемых образцов, числа служащих и документов, а также от объема денежных средств в распоряжении лаборатории. [div] [div]Чтобы оценить потребности в автоматизации и интеграции, лаборатория должна составить схему своих немедленных, промежуточных и долгосрочных целей. Речь идет о строго внутренней лаборатории или планируется предоставлять услуги внешним клиентам? Должна ли LIMS интегрироваться с какими-либо из существующих систем предприятия? Сможет ли лаборатория заставить все имеющиеся инфраструктуры (аппаратные средства, программное обеспечение, экспертную поддержку) взаимодействовать с LIMS? Какие регулирующие требования обязательны для сертификации, и на какие из них должна будет ссылаться LIMS? В результате анализа ответов на эти вопросы должна появиться модель интеграции. В зависимости от степени интеграции можно выделить несколько типов моделей. [div] [div][b]Автономная[/b]. Система не выходит за рамки лаборатории, и интеграция отсутствует. Это не относится к измерительному оборудованию: для него особенно актуально взаимодействие с системами получения данных хроматографии, поскольку эти данные — не самые простые для обработки и хранения, а их объем достигает 50% от всего объема лабораторной информации [2]. Автономные средства LIMS могут использоваться, в первую очередь, там, где результаты испытаний являются конечным продуктом. Но не исключено их применение на предприятиях, не имеющих возможности полномасштабной интеграции или не предусматривающих ее на первом этапе внедрения LIMS. [div] [div][b]Частично интегрированная[/b]. Система для предприятий, которым необходимо очень строго придерживаться регулирующих правил относительно качества продукции и норм производства. В таких случаях LIMS интегрируется только с системами отдела качества, а точнее, отдел качества становится потребителем информации LIMS. Поскольку в соответствии с регулирующими документами и для аккредитации лаборатории требуется все больше доказательств надлежащего ведения записей, может оказаться, что LIMS-система будет единственно возможным и рентабельным средством документирования выполняемых в лаборатории процедур. [div] [div]В качестве примера можно привести ГОСТ Р 5725-2002 «Точность (правильность и прецизионность) методов и результатов измерений». Основное назначение этого стандарта — гарантировать качество выполняемых измерений с помощью статистических методов проверки подконтрольности процедур измерений. Это означает, что если лаборатория контролирует некий параметр А, то, внедрив стандарт 5725, она будет гарантировать и показатель погрешности (неопределенность) данного параметра. [div] [div]В дополнение к ГОСТ Р 5725 выпущены рекомендации, или методические инструкции МИ 2335 (самоконтроль лабораторий) и МИ 2336 (межлабораторные эксперименты). Ожидается, что в ближайшем будущем работа в соответствии с этими инструкциями станет обязательным условием аккредитации лабораторий. Однако изложенный в них математический аппарат, требования к проведению анализов, алгоритмы обработки и правила принятия решений настолько обширны, настолько незнакомы сотрудникам лабораторий, что без привлечения LIMS правильно организовать и документировать испытания в соответствии с этими документами очень непросто. [div] [div][b]Интегрированная с ERP[/b]. Исторически сложилось так, что в России это — самая актуальная модель. При такой интеграции происходит «разделение полномочий»: ERP планирует, а LIMS исполняет. Конечно, «внутри» LIMS использует собственные оперативные планировщики, средства управления и т.п. На рис. 3 приведена для примера схема, согласно которой могут обрабатываться ERP-задания. Интеграция LIMS-ERP может быть компромиссным решением для косвенной (через ERP) интеграции LIMS с MES и другими системами, которые по каким-либо причинам не могут напрямую взаимодействовать с LIMS, а потому вынуждены получать информацию из аналитической лаборатории через интерфейс с ERP. [div] [div][b]Интегрированная с MES[/b]. В данном случае речь идет, в первую очередь, о ставшей сейчас очень актуальной интеграции с диспетчерскими системами, или автоматизированными системами оперативного диспетчерского управления (АСОДУ). Такие системы все чаще появляются на предприятиях с непрерывным производством. Они, как правило, тесно интегрированы с системами АСУТП, и им также требуется оперативная информация из заводских лабораторий. [div] [div][b]Полностью интегрированная[/b]. Это LIMS, функционирующие в соответствии с описанной выше моделью с интеграцией всех уровней и всех их систем. Такая схема вряд ли может быть создана в полностью законченном виде, но разумная степень ее реализации является наиболее перспективной целью. [div] [div][b]Выгоды от LIMS[/b] [div] [p] LIMS может найти применение в любой промышленности, где важен лабораторный анализ, — от здравоохранения и до нефтехимического производства. К наиболее очевидным выгодам от использования LIMS относятся: [div] [li]уменьшение количества ошибок в записях; [li]более эффективное использование рабочего времени сотрудников за счет сокращения затрат времени на обработку данных или вычисление результатов; [li]сокращение цикла обработки; [li]предоставление ясной картины состояния образцов пользователям; [li]быстрое извлечение больших наборов данных для статистического или другого анализа; [li]устранение путаницы с образцами и результатами; [li]разрешение проблем в режиме реального времени и пр. [div] [div]Однако решению вопроса о целесообразности автоматизации заводской лаборатории может помешать консерватизм руководства. Преодолеть его позволит формирование более широкого взгляда на LIMS. Любопытно, что внедрение LIMS может в свою очередь стимулировать внедрение других систем, например диспетчерских. Системы LIMS становятся больше чем программным инструментарием, и во многом этому способствует их интеграция с другими системами. [div] [div][b]Литература[/b] [li]И.В. Куцевич, Введение в LIMS. «Мир компьютерной автоматизации», 2002, № 4. [li]Colin Thurston, Integrating LIMS Into a Large-Scale Manufacturing Environment. American Laboratory, March 2004. [li]Ю.В. Нуцков, Б. Хиллхауз, Интеграция LabWare LIMS и SAP R/3 QM. «Мир компьютерной автоматизации», 2003, № 4. [div] [div]Игорь Куцевич (ikutsev@lims.ru) — технический директор компании «ЛИМС» (Москва). [div] [div]
[div] [div][b]Место MES-систем[/b] [div] [div] [div]MES (Manufacturing Execution System —«исполнительная система производства) [div] [div]SSM (Sales & Service Management — «управление сбытом и обслуживанием») [div] [div]CM (Supply Chain Management — «управление цепочками поставок») [div] [div]ERP (Enterprise Resources Planning — «планирование ресурсов предприятия») [div] [div]P/PE (Product and Process Engineering — «проектирование производственных процессов и продукции») [div] [div]АСУТП (автоматизированная система управления технологическими процессами) [div] [div]
[div] [div][b]Схема интеграции LIMS с системами различного уровня[/b] [div] [div]1. С уровня планирования поставок в ERP-систему поступают запросы на выполнение заказов. [div]2.1. Система ERP направляет в MES-системы заказы на производство. [div]2.2. Система ERP планирует лабораторные испытания. [div]3.1. В системе LIMS регистрируются образцы для запрошенных анализов. [div]3.2. Системы MES обрабатывают запрошенные параметры и направляют в LIMS необходимые спецификации. [div]3.3. АСУТП отслеживают в оперативном режиме получаемые результаты. [div]4.1. В LIMS поступают образцы для контроля. [div]4.2. В АСУТП поступают параметры производства. [div]4.3. Результаты, полученные в LIMS, сравниваются с результатами АСУТП. Возможно назначение дополнительных испытаний, минуя MES. [div]5.1. Сертификаты по результатам анализов, сгенерированные в LIMS, поступают в ERP. [div]5.2. Системы MES генерируют сведения по партиям продукции и отправляют в ERP. [div]6. Система ERP отправляет сведения о партиях на уровень поставок и разрешает отгрузку товара. [div] [div]24.12.2004 - Игорь Куцевич [div]Журнал "Открытые системы", #12, 2004 год // Издательство "Открытые системы" (www.osp.ru) [div]Постоянный адрес статьи: http://www.osp.ru/os/2004/12/054.htm
2005-01-31
Главное меню 0Корзина
Вверх Страница сгенерирована за 0.010450 секунд