Автоматизация учета расхода реактивов при использовании лабораторной информационно-управляющей системы

УДК 54-4:681.518

Автоматизация учета расхода реактивов при использовании лабораторной информационно-управляющей системы

А.Г. Терещенко, А.М. Янин

Национальный исследовательский Томский политехнический университет

E-mail: git@hvd.tpu.ru

Описан модернизированный блок учета реактивов ЛИУС «Химик-Аналитик» обеспечивающий автоматизацию списания реактивов при регистрации выполнения анализов в лабораторном журнале в соответствии с нормами расхода. Порядок расхода реактивов настраиваться под интересы лаборатории, при сохранении  разных требований к журналам учета реактивов. Индивидуальная регистрация каждого списания позволяет оперативно и точно отслеживать текущие запасы реактивов.

 

Ключевые слова:
ЛИУС «Химик-аналитик», LIMS, химические реактивы, автоматическое списание, учет расхода реактивов, алгоритм, информационные системы, аналитические лаборатории, химический анализ.

Key words:
algorithm, information systems, LIMS, chemical reactants, automatic write-off, account of the expense of reactants, analytical laboratories, chemical analysis.

Лабораторные информационные управляющие системы (ЛИУС) предназначены для обслуживания и автоматизации химико-аналитических служб предприятия. В первые десятилетия ЛИУС использовались в первую очередь с целью сопровождения основных работ лаборатории, связанных с регистрацией и анализом проб, внутрилабораторным контролем, отчетными документами лаборатории [1 - 3]. Автоматизация вспомогательных работ, такие как учет прихода и расхода реактивов, затрагивала только самые общие операции. В рамках ЛИУС "Химик-аналитик" первоначальный вариант специализированного блока реактивов был разработан ещё в 2001 году [4]. За время его существования было проведено несколько модернизаций в соответствии с изменившимися требованиями аналитических лабораторий и возможностями информационных систем [5, 6]. Накопление опыта, отзывов и пожеланий заказчиков, выход новых нормативных документов сформировали новое видение задачи, и в 2011 году была разработана новая версия блока учета реактивов ЛИУС "Химик-аналитик". Новый блок позволяет создание нескольких журналов учета реактивов со своими правами доступа и функциональностью, позволяет автоматизировать разнообразные процедуры входного контроля качества реактивов, а так же автоматизировать списание реактивов в соответствии с нормами при выполнении анализов. Вопросам собственно регистрации учета и списания реактивов нового блока посвящена статья [7]. В данном сообщении описаны возможности автоматического списания реактивов при выполнении анализов в лаборатории.
Реактивы расходуются в аналитических лабораториях, прежде всего при анализе проб, которые регистрируются в электронных лабораторных журналах ЛИУС. Проба обычно анализируется по нескольким показателям (компонентам состава) объекта анализа. Каждый показатель анализируется по определенной методике анализа. Использование реактивов регламентируется нормативными документами на методики выполнения анализов. Одной из целей разработки нового блока реактивов было обеспечение автоматического списания реактивов в соответствии с нормами расхода реактивов при регистрации выполнения анализов в электронном лабораторном журнале ЛИУС.
В новом блоке реализован вариант последовательного списания реактива при каждой операции. Он требует больших вычислений и чувствителен к возможным ручным корректировкам норм расхода, однако позволяет производить в хронологическом порядке точный учет, до отдельных тар, и оперативно оценивать текущее состояние запасов. Последнее особенно важно при проверках наличия остатков в каждой операции расхода.
Основными элементами ЛИУС, участвующими в организации автоматического списания реактивов при регистрации анализов в электронном  лабораторном журнале являются (рис. 1):

  • справочник методик анализа,
  • справочник «Каталог реактивов»,
  • журнал учета химических реактивов (ЖУХР), включающий журнал расхода и передачи реактива (ЖРР),
  • лабораторный журнал.

Рис. 1. Схема взаимодействия элементов ЛИУС при реализации автосписания реактивов.

Рис. 1. Схема взаимодействия элементов ЛИУС при реализации автосписания реактивов.

Исходные данные о реактиве предварительно вносятся в справочник «Каталог реактивов». Для процедуры автосписания достаточно таких сведений как: наименование, аббревиатура нормативного документа и квалификации реактива.
В справочнике методик анализа имеется возможность установить перечень и нормы расхода реактивов, необходимых для реализации каждой методики. Вносятся такие данные как:

  • наименование реактива, аббревиатура нормативного документа, квалификация;
  • назначение (цель) расхода реактива (может быть несколько);
  • вариант расхода, например: «на пробу», «на единичное определение», «пропорционально значению результата анализа»;
  • норма расхода в единицах измерения фасовки реактива, приведенных в журнале учета химических реактивов;
  • приоритет использования данного реактива для данного назначения.

            У одной методики один и тот же реактив может расходоваться на разные цели со своим вариантом расхода, здесь же формируются ассортимент взаимозаменяемых реактивов для определенных целей расхода.
Журналы учета химических реактивов предназначены для регистрации поступления в лабораторию партий реактивов. В зависимости от требований, они могут быть настроены для работы с разной степенью детализации:

  • с учетом общего количества реактива;
  • с учетом количества одинаковых тар;
  • с учетом количества реактива в отдельных тарах в упаковках;

В простейшем случае ЖУХР по каждой записи (реактиву) кроме наименования, аббревиатуры документа и квалификации, содержит следующие сведения:

  • номер партии, дата изготовления и срок годности реактива;
  • фасовка (остаток) реактива в записи журнала, его единица измерения.

ЖУХР с более сложной структурой содержит сведения об упаковках тары и о распределении тар по упаковкам. В последнем случае каждая первичная тара характеризуется фасовкой (остатком) и находится в определенной упаковке. При необходимости, в целом по записи или для каждой тары отдельно, указывается привязка реактива к лаборатории, сотруднику или рабочему месту лаборанта. Реактив или отдельная тара может быть объявлена сотрудником лаборатории как «срочная» к расходу. Одна партия реактивов может содержаться в нескольких записях ЖУХР.
Расход реактива регистрируется в журнале расхода и передачи реактива, который привязывается к записи ЖУХР, при необходимости к таре. Автоматическая регистрации расхода реактива при выполнении анализа предполагает автоматическое заполнения следующих полей журнала расхода и передачи реактивов: дата, время, взято, остаток, исполнитель, а также методика и назначение расхода.   
Процедура автоматического списания реактивов запускается, когда в лабораторном журнале внесены результаты параллельных определений и получен конечный результат по определенной методике анализа, а статус показателя меняется на значение «Анализ завершен».
Предварительно для использованной методики анализа определяются все возможные цели расхода. Все привязанные к методике реактивы с одинаковым назначением и вариантом расхода считаются взаимозаменяемыми. Справочник позволяет устанавливать приоритетность таких реактивов, если это необходимо.
Общая задача алгоритма автосписания: произвести списание для всех вариантов пар «назначение + вариант расхода» (Н+В), хранящихся в справочнике методик анализа. Далее для каждой пары последовательно необходимо найти и зарезервировать в ЖУХР заданное нормой и вариантом расхода количество соответствующего реактива, либо набрать совокупность нескольких взаимозаменяемых реактивов из разных тар.
Алгоритм автосписания нацелен на последовательное расходование тар в записи, записей в партии, партий в ЖУХР. Поиск реактива в ЖУХР учитывает то, что ЖУХР несколько, и они могут работать в различных режимах, например, с учетом отдельных тар или без учета. Первичная последовательность поиска следующая:

  • поиск реактива среди взаимозаменяемых (возможно, на основе заданного в справочнике назначений приоритета) по всем ЖУХР,
  • поиск записи ЖУХР (партии) с учетом срока хранения,
  • поиск первой непустой тары/записи.

При последующих списаниях программа ищет тару или партию в ЖУХР, уже использованную при предыдущем автосписании по данной методике, назначению и варианту расхода. Если тара/запись найдена, то списание производится из нее. Если тара/запись завершилась (реактив израсходован), то происходит поиск следующей тары/записи в такой последовательности:

  • следующая по номеру тара в записи ЖУХР.
  • следующая запись с аналогичными параметрами партии реактивов.
  • другая партия того же реактива (с самой ранней датой окончания срока хранения).
  • другие взаимозаменяемые реактивы (с учетом приоритета, если он задан).

В случае если определенную алгоритмом последовательность необходимо оперативно изменить (например, необходимо принудительно перейти от одной тары к другой, или сменить реактив) можно использовать дополнительное свойство – «срочная». Для этого нужно открыть необходимый ЖУХР и на интересующей таре/записи ЖУХР установить переключатель «Срочная». При следующем автосписании помеченные таким образом тары/записи будут использоваться в первую очередь. Следующие итерации автосписания будут производиться уже в штатном режиме: продолжение списания из предыдущей тары/записи. Для назначения и варианта расхода одной методики можно установить только одну «срочную» тару/запись, поэтому коллизий, связанных с выбором среди них, не возникает.

Рис.2. Пример представления результатов автоматической регистрации расхода реактивов в лабораторном журнале при выполнении анализа нефти на содержание воды.

Рис.2. Пример представления результатов автоматической регистрации расхода реактивов в лабораторном журнале при выполнении анализа нефти на содержание воды.

В результате обработки каждой пары Н+В, формируется перечень тар/записей ЖУХР с указанием кол-ва требуемого из них реактива. Если для всех назначений в ходе выполнения алгоритма зарезервировано необходимое количество реактива – автосписание считается успешным. При этом производится сохранение результатов: регистрация списания всех использованных реактивов в журнале расхода и передачи реактивов и запись сообщения об этом в лабораторном журнале. Если для некоторых Н+В не удалось зарезервировать необходимое количество реактивов, то результаты автосписания сбрасываются и в лабораторном журнале пользователю выдается сообщение, что на определенные цели не удается подобрать реактив в ЖУХР.
В случае успешного завершения процедуры, в лабораторном журнале появляется возможность просмотра следующей информации по показателю (рис.2.):

  • назначение списания реактива, наименование реактива, вариант расхода и норма расхода,
  • наименование журнала учета химреактивов,
  • номер записи журнала учета химреактивов, расход, при необходимости дополнительно: номер упаковки, номер тары, обозначение тары.

Основные усилия при разработке потребовались для обеспечения разнообразных вариантов требований к хранению, планированию, расходу, и учету реактивов, имеющих место в реальных лабораториях.
Новый блок управления реактивами ЛИУС позволяет производить регистрацию списания реактивов в автоматическом режиме, что снимает с лаборантов обязанность производить эту работу вручную. Дополнительно повышается точность учета и обеспечивается прослеживаемость расходов, упрощается контроль поддержания запасов. Процедура автосписания реактивов легко настраивается и может быть внедрена поэтапно, по отдельным лабораторным журналам и методикам. Она позволяет сотрудникам лаборатории, не отвлекаясь на эту работу, иметь достоверные результаты расхода реактивов за период по каждому реактиву, по назначению расхода, по пробам, по методикам, по датам, по сотрудникам. Особенно это важно для  ведения журналов расхода по таким реактивам как прекурсоры, по которым ведутся индивидуальные журналы учета, с обязательным подведением итогов расхода за каждую смену/ сутки/ месяц.
Авторы благодарят С.В. Щелканова за помощь при обсуждении содержания статьи.

Список Литературы

  • McDowall R.D., Leavens W.J., Massart D.L. Merging laboratory information management systems and chemometrics: The pursuit of quality information // Chemometrics and Intell. Lab. Syst. – 1992. – Т. 13. – № 3. – С. 221–230.
  • Maj S.P. Analysis and design of laboratory information management systems Chemometrics and Intell // Lab. Syst. – 1991. – Т. 13. – № 2. – С. 157–162.
  • Megargle R., Zhu Qingyuan. LIMS: A report on the 8th International LIMS Conference, Pittsburgh, June 6–9, 1994 // TrAC: Trends Anal. Chem. – 1995. – Т. 14. – № 1. – С. IX–XI.
  • Терещенко А.Г., Терещенко О.В., Соколов В.В. АРМ «Химик-аналитик» как универсальное программное  средство // Материалы 5 Международный конгресс «Вода: экология и технология» ЭКВАТЭК-2002». Москва, 2002. – С. 606.
  • Юнак А.Л., Филиппова Т.А., Цендекидес Н.А. Разработка блока по учету движения химических реактивов на металлургическом комбинате // Всероссийская школа-семинар. «Лабораторные информационные системы: их роль в обеспечении  требований стандартов и контроля качества измерений»: сборник трудов. – Томск, 2008. – С. 141–144.
  • Арестова Е.С. Особенности внедрения ЛИУС «Химик-аналитик» в ЦЗЛ ФГУП «Ангарский электролизный химический комбинат» // Всероссийская школа-семинар. «Лабораторные информационные системы: их роль в обеспечении требований стандартов и контроля качества измерений»: сборник трудов. – Томск, 2008. – С. 145–147.
  • Терещенко А.Г., Янин А.М., Терещенко В.А. Использование лабораторной информационно-управляющей системы для решения задач управления реактивами на разных уровнях предприятия // Современная лабораторная практика. – 2011. – № 4 (16). – С. 32–35.