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智能制造之家

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來源：潔凈園

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大家好，我是小智，智能制造之家號主~

有過工廠信息化項(xiàng)目的朋友，對于工廠中實(shí)驗(yàn)室應(yīng)該都不陌生。盡管實(shí)驗(yàn)室和生產(chǎn)線一樣存在各種各樣的設(shè)備，但是由于實(shí)驗(yàn)室設(shè)備的特殊性，不論是單純的設(shè)備數(shù)據(jù)采集還是信息信息管理，都與數(shù)字化工廠中的生產(chǎn)線設(shè)備有著很大的不同~

今天主要針對于實(shí)驗(yàn)室儀器設(shè)備控制的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，與IT系統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)，數(shù)據(jù)接口等進(jìn)行探討，主要內(nèi)容如下：

一、雜亂的各種數(shù)據(jù)格式與實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)的數(shù)字化

二、儀器設(shè)備與IT系統(tǒng)的聯(lián)網(wǎng)：實(shí)驗(yàn)室儀器設(shè)備控制標(biāo)準(zhǔn)

三、數(shù)據(jù)設(shè)備連接標(biāo)準(zhǔn)的建立

一、雜亂的各種數(shù)據(jù)格式與實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)的數(shù)字化

數(shù)字化實(shí)驗(yàn)室主要通過實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)的數(shù)字化、儀器設(shè)備與IT系統(tǒng)的聯(lián)網(wǎng)來實(shí)現(xiàn)。實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)的數(shù)字化是實(shí)驗(yàn)室日常工作中一個嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。目前已經(jīng)有許多不同類型的電子實(shí)驗(yàn)室記錄(ELNs)和實(shí)驗(yàn)室信息管理系統(tǒng)(LIMS)可供使用，但不是所有的實(shí)驗(yàn)室都使用統(tǒng)一的系統(tǒng)管理數(shù)字化文件。

為了能夠在更大范圍內(nèi)使用這些數(shù)據(jù)，根據(jù)數(shù)據(jù)產(chǎn)生的過程來管理組織數(shù)據(jù)很有必要。圖像數(shù)據(jù)和其他格式的數(shù)據(jù)相互比較，無需把所有的圖譜并排進(jìn)行對比，只把具有可比性的譜圖文件相互比較就可以了，要利用大數(shù)據(jù)首先要解決小數(shù)據(jù)的問題，但大多數(shù)實(shí)驗(yàn)室都存在的難題是小數(shù)據(jù)太多卻難以關(guān)聯(lián)。

在利用大數(shù)據(jù)的過程中，首先要制定標(biāo)準(zhǔn)，利用制定的標(biāo)準(zhǔn)可以把實(shí)驗(yàn)過程中的數(shù)據(jù)輕松的匯總到一起，進(jìn)行整理分類，實(shí)現(xiàn)相互比較。但迄今為止還沒有能夠?qū)⒖鐚W(xué)科實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)進(jìn)行格式的統(tǒng)一。

二、儀器設(shè)備與IT系統(tǒng)的聯(lián)網(wǎng)：實(shí)驗(yàn)室儀器設(shè)備控制標(biāo)準(zhǔn)

實(shí)驗(yàn)設(shè)備和檢測儀器都算是實(shí)驗(yàn)室的數(shù)據(jù)采集設(shè)備，它們可以記錄、生成大量數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)常常都被保存在聯(lián)網(wǎng)的計算機(jī)中，沒有聯(lián)網(wǎng)接口的話，可以保存在網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動器中。因不同工作組之間面臨分散式的設(shè)備配置帶來的問題，因此限制了數(shù)據(jù)暢通無阻的傳輸，即使使用U盤也很難自動把儀器的結(jié)果數(shù)據(jù)與實(shí)驗(yàn)室報告文檔數(shù)據(jù)建立起一一對應(yīng)的聯(lián)系。

為了填補(bǔ)實(shí)驗(yàn)室儀器設(shè)備與IT系統(tǒng)間的空白，儀器設(shè)備制造商、實(shí)驗(yàn)室用品生產(chǎn)廠、科研機(jī)構(gòu)和制藥企業(yè)合作成立了一個名為SiLA快速集成的國際性組織，制定了實(shí)驗(yàn)室儀器設(shè)備控制的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。這一標(biāo)準(zhǔn)的目的是不同生產(chǎn)廠家生產(chǎn)的設(shè)備有著統(tǒng)一的接口，即所謂的PMS過程管理系統(tǒng)接口。這一PMS過程管理系統(tǒng)接口可以通過網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器或者經(jīng)互聯(lián)網(wǎng)的安全連接來登錄、訪問。

這樣一來，同一實(shí)驗(yàn)室的工作者就可以在不同的計算機(jī)上通過登錄訪問網(wǎng)絡(luò)，登錄的計算機(jī)可以是在同一大樓內(nèi)的不同計算機(jī)，也可以是另一個地區(qū)的任一計算機(jī)，登錄后可以任意訪問一臺儀器設(shè)備，進(jìn)行過程參數(shù)的輸入，同時接收設(shè)備數(shù)據(jù)。在自動化控制環(huán)境中，還可以對整個檢測過程或文件錄入過程進(jìn)行遠(yuǎn)程遙控或監(jiān)控。

SiLA實(shí)驗(yàn)室的自動化標(biāo)準(zhǔn)中有用以集成各儀器設(shè)備的不同途徑。例如，通過與SiLA實(shí)驗(yàn)室自動化兼容的驅(qū)動器，它能把不符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的設(shè)備通訊納入到網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器的管理之中。SiLA接口轉(zhuǎn)換器能夠?yàn)閮x器操作提供一個兼容的平臺，經(jīng)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器與過程管理系統(tǒng)建立通訊。在方案里，SILA兼容平臺通過網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器把第三方與過程管理系統(tǒng)連接起來，有助于各種設(shè)備的兼容，并能把實(shí)驗(yàn)室中已經(jīng)安裝的儀器設(shè)備與實(shí)驗(yàn)室中的IT網(wǎng)系統(tǒng)連接起來。

三、數(shù)據(jù)設(shè)備連接標(biāo)準(zhǔn)的建立

很多成功的案例都表明可以實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室各儀器設(shè)備間的連接，然而，數(shù)字化試驗(yàn)記錄、實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)LIMS之間的連接，但這種連接常常是復(fù)雜的，且成本高。在未來，或許實(shí)驗(yàn)室儀器設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)即開即用的連接。把數(shù)字化實(shí)驗(yàn)記錄集成到與實(shí)驗(yàn)室自動化標(biāo)準(zhǔn)SiLA兼容的過程管理系統(tǒng)中，正如弗勞恩霍夫研究所協(xié)會與Labfolder公司合作開發(fā)的方案那樣，可以極大地簡化大量實(shí)驗(yàn)室儀器設(shè)備的常規(guī)連接。

必要的方案就是制定統(tǒng)一的連接協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，有了標(biāo)準(zhǔn)才能將在儀器設(shè)備上檢測的數(shù)據(jù)和填寫的數(shù)字化實(shí)驗(yàn)記錄之間建立起相互關(guān)聯(lián)。這一標(biāo)準(zhǔn)的目的是建立一個基礎(chǔ)平臺，并能夠最大限度地看清基礎(chǔ)平臺中保存的數(shù)據(jù)。當(dāng)過去的數(shù)據(jù)自動地應(yīng)用在新過程優(yōu)化中時，集成、靈活的實(shí)驗(yàn)室在使用過程中變得易如反掌了，這才可以說是真正實(shí)現(xiàn)了大數(shù)據(jù)應(yīng)用。

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