1 環(huán)境檢測實驗室樣品管理現(xiàn)狀

     樣品管理工作是戶外采樣工作和實驗室分析工作的保證。隨著實驗室質(zhì)量管理體系的不斷完善，樣品管理工作的重要性也愈加突出。然而，大部分檢測機(jī)構(gòu)主要關(guān)注現(xiàn)場采樣和樣品檢測工作，對樣品管理重要性的認(rèn)識還不到位，且普遍存在管理不善、條件配置不足、培訓(xùn)不到位等現(xiàn)象，從而出現(xiàn)樣品編號錯誤、樣品錯裝或檢測項目錯填、樣品存儲不當(dāng)和樣品清理不及時等問題。

1.1

樣品編號錯誤

     實驗室在接到來樣時，需要給每個樣品進(jìn)行編號，以便于樣品管理員查找取樣及管理員和分析員追溯樣品信息。但在日常分析工作中，由于樣品量較大或人工編號失誤等原因,編號錯誤現(xiàn)象(如編號重復(fù)、日期錯誤、編號與檢測項目不對應(yīng)等)時常出現(xiàn)。

1.2

樣品錯裝或檢測項目錯填

      在日常分析工作中，當(dāng)樣品裝錯容器(如塑料瓶裝成了玻璃瓶)或遺漏、增加檢測單中檢測項目都會對檢測結(jié)果的精確度和檢測的時效性產(chǎn)生影響。如采集含氟化物的水樣時，因為玻璃瓶的主要成分為二氧化硅，氟化物對玻璃有腐蝕性，所以只能用塑料瓶裝，如果用玻璃瓶裝，必然會影響氟化物的測定結(jié)果；微生物檢測項目的檢測時間一般需要兩天，一旦填寫檢測項目時發(fā)生遺漏，不僅檢測時效大打折扣，而且檢測成本也會增加。

1.3

樣品存儲不當(dāng)

     樣品的類別或需要的檢測項目不同，它們儲存的方式也不盡相同。然而在日常分析工作中，由于對樣品管理的認(rèn)識不到位，經(jīng)常會發(fā)生因樣品貯存條件不完善而導(dǎo)致測定不準(zhǔn)確，如：將應(yīng)冷藏或冷凍儲存的樣品保存在常溫條件下，這會導(dǎo)致樣品含量或性質(zhì)發(fā)生變化；易揮發(fā)、性質(zhì)不穩(wěn)定的樣品不按要求的儲存條件保存，從而導(dǎo)致樣品分解、變質(zhì)等。

1.4

樣品清理不及時

     樣品管理工作中還會發(fā)生樣品清理不及時的現(xiàn)象，比如需要檢測很多項目的樣品，由于檢測工作耗時較長而導(dǎo)致冷庫堆積現(xiàn)象嚴(yán)重，這些樣品無法及時清理，新到樣品也無法在應(yīng)有的儲存條件下保存，可能影響其檢測結(jié)果的準(zhǔn)確度。

2 樣品智能化管理系統(tǒng)

     加強(qiáng)檢測實驗室智能化、自動化管理是很有必要的。國家質(zhì)檢總局《“十一五”科技發(fā)展規(guī)劃》提出，開發(fā)智能化儀器設(shè)備和軟件產(chǎn)品是大勢所趨，各級技術(shù)機(jī)構(gòu)和檢驗檢疫實驗室應(yīng)發(fā)揮自身業(yè)務(wù)特點推廣普及科研、檢測及數(shù)據(jù)分析處理工作的信息化。因此，本司設(shè)計、開發(fā)并投入使用了樣品智能化管理系統(tǒng)，設(shè)計工作包括：先根據(jù)實驗室樣品管理流程和現(xiàn)有實驗室規(guī)模、區(qū)域的空間結(jié)構(gòu)布局，樣品的類別、保存條件等因素，對樣品屬性進(jìn)行了統(tǒng)計

分類，并依據(jù)分類結(jié)果建立8個樣品自動存儲倉庫；然后對各個實驗室的分布位置進(jìn)行分析，利用樣品智能化管理系統(tǒng)發(fā)布指令，使用AGV完成樣品的倉儲和運輸，從而實現(xiàn)樣品倉庫和實驗室之間的連通。

2.1

樣品自動存儲倉庫

     樣品儲存是樣品管理的重要內(nèi)容。本司建立的8個樣品自動存儲倉庫包括污水庫、凈水庫、吸收液庫、土壤庫、固廢庫、吸收液準(zhǔn)備庫等6個冷庫和固廢庫、土壤庫等2個常溫庫，占地面積為350m2每個樣品庫中都配備了1臺倉庫AGV流轉(zhuǎn)硬件設(shè)施和不同顏色、形狀和材質(zhì)的樣品容器(包括16800個水樣瓶、18750個土樣瓶和20500個固廢瓶)。樣品清點人員需要根據(jù)樣品的屬性，將不同類型的樣品放入對應(yīng)顏色的周轉(zhuǎn)箱：白色周轉(zhuǎn)箱承裝潔凈樣品、藍(lán)色周轉(zhuǎn)箱承裝廢水樣品、黃色周轉(zhuǎn)箱承裝固廢樣品、灰色周轉(zhuǎn)箱承裝土壤樣品。由AGV根據(jù)樣品調(diào)度系統(tǒng)指令自動完成樣品的入庫、出庫和庫間轉(zhuǎn)移等操作。

2.2

實驗室AGV流轉(zhuǎn)系統(tǒng)

     實驗室AGV流轉(zhuǎn)系統(tǒng)包括倉庫AGV流轉(zhuǎn)系統(tǒng)和貨運AGV流轉(zhuǎn)系統(tǒng)。我司初步設(shè)置4臺倉庫AGV、10臺貨運AGV和1個專用的AGV充電室，并依據(jù)各個實驗室的空間布局，鋪設(shè)了AGV磁條軌跡，在每個接收樣品實驗室門口建立了物料接駁平臺，實驗室AGV流轉(zhuǎn)系統(tǒng)可通過樣品管理系統(tǒng)的指令自動完成樣品周轉(zhuǎn)箱的調(diào)度任務(wù)。

2.2.1 倉庫AGV流轉(zhuǎn)系統(tǒng)

     倉庫AGV流轉(zhuǎn)系統(tǒng)的硬件設(shè)施包括倉庫AGV、倉庫物料接駁平臺、倉庫AGV充電樁、倉庫AGV磁條鋪設(shè)軌跡。倉庫AGV使用全向背負(fù)升高叉車式機(jī)器人，可通過樣品管理系統(tǒng)指令自動完成樣品的入庫、出庫和庫間轉(zhuǎn)移等操作。

2.2.2 貨運AGV流轉(zhuǎn)系統(tǒng)

     貨運AGV流轉(zhuǎn)系統(tǒng)硬件設(shè)施包括貨運AGV、實驗室物料接駁平臺、實驗室AGV充電樁、貨運AGV磁條鋪設(shè)軌跡。貨運AGV使用背負(fù)皮帶式運輸機(jī)器人，可通過樣品管理系統(tǒng)指令自動完成樣品、試劑、器皿、耗材等物料在樣品自動存儲倉庫、試劑庫、儀器室、耗品庫、前處理室、天平室、清洗室等實驗室功能區(qū)之間的運送流轉(zhuǎn)工作。

2.2.3 樣品流轉(zhuǎn)流程

     1)入庫　樣品清點人員通過掃描槍錄入周轉(zhuǎn)箱的箱號至倉庫管理系統(tǒng)內(nèi)，再將樣品的信息掃描錄至倉庫管理系統(tǒng)中，并與周轉(zhuǎn)箱號對應(yīng)(周轉(zhuǎn)箱數(shù)量根據(jù)樣品數(shù)量設(shè)置錄入上限)，貨運AGV運輸樣品周轉(zhuǎn)箱至指定倉庫的樣品交接口，將樣品周轉(zhuǎn)箱卸到物料接駁平臺上，倉庫AGV自動接收樣品周轉(zhuǎn)箱并根據(jù)樣品預(yù)設(shè)入庫規(guī)則選擇庫位入庫，系統(tǒng)中自動記錄該批樣品庫位信息。

     2)調(diào)度　分析人員通過樣品管理系統(tǒng)指定調(diào)度樣品，由貨運AGV將放有該樣品的周轉(zhuǎn)箱從倉庫沿著磁條鋪設(shè)軌跡送至目的地的物料接駁平臺。

     實驗室AGV流轉(zhuǎn)系統(tǒng)具有以下優(yōu)點：①通過導(dǎo)入AGV小車，工廠可以減少搬運人力，不僅可以降低人工成本，還可以提高工作效率；②大大降低了人工搬運的錯誤率，保障了檢測工作的正常進(jìn)行；③可以靈活地進(jìn)行不同區(qū)域的物流搬運，可避免人員在不適應(yīng)或有害環(huán)境下工作,提高生產(chǎn)的柔性；④可以防止搬運安全事故的發(fā)生,解決了搬運安全性問題；⑤全數(shù)字化管理可以有效規(guī)避人為因素，提高管理水平。

2.3

樣品管理系統(tǒng)

     樣品管理系統(tǒng)包含樣品信息識別、樣品類別判斷、倉庫自動選擇、保存條件設(shè)置和提醒、保存周期查看和提醒、樣品檢測進(jìn)度查看和提醒、檢測任務(wù)處理、樣品處置提醒和記錄等內(nèi)容，可以在一定程度上保證樣品從入庫到出庫過程中信息的完整性，且每個環(huán)節(jié)在對應(yīng)的功能化操作中都有記錄，便于實時查找樣品詳細(xì)信息。我司樣品管理系統(tǒng)主要分為兩大模塊：基本資料、功能操作(圖1)。無論是科室、倉庫、庫位、庫存、集裝箱、實驗室等管理，還是樣品的出入庫、借用、歸還、移庫、流轉(zhuǎn)都能做到有跡可循。

2.3.1 基本資料

     在用戶管理選項中，擁有管理員權(quán)限的賬號可創(chuàng)建、注銷賬號，設(shè)置用戶基本信息,依據(jù)用戶所屬科室對賬號進(jìn)行分類并設(shè)置操作權(quán)限。除此之外，管理員還可進(jìn)行以下操作：在科室管理、倉庫管理和庫位管理選項中，為每一個科室、倉庫、庫位設(shè)置能被AGV識別的特有編號；在箱管理選項中，記錄樣品周轉(zhuǎn)箱中樣品的條碼信息；在庫存管理選項中，實時查詢各個倉庫的庫位總數(shù)、已用庫位數(shù)、空庫位數(shù)等信息，而且還可查看系統(tǒng)根據(jù)設(shè)定的樣品保存期限自動顯示樣品超期的提示。

2.3.2 功能操作

     在樣品入庫選項中，樣品清點人員需要使用個人賬號進(jìn)行樣品入庫操作，進(jìn)入頁面后，需要錄入樣品編號，選擇儲庫樣品存、錄入周轉(zhuǎn)箱條碼以及設(shè)置樣品檢測期限和保存期限,系統(tǒng)會根據(jù)要求自動分配空余庫位，降低了人工清點、搬運、整理過程中的出錯概率，同時減少了勞動力的數(shù)量，提高了樣品流轉(zhuǎn)的效率。

     在樣品借用和樣品歸還選項中，實驗人員應(yīng)使用個人賬號借用、歸還樣品，進(jìn)入頁面后，需要輸入完整的樣品條碼、選擇樣品接收點和運輸方式，系統(tǒng)會根據(jù)要求生成任務(wù)，并會隨時更新該任務(wù)的進(jìn)度信息，如該任務(wù)的創(chuàng)建時間、創(chuàng)建人員、是否需要排隊、當(dāng)前使用人員等,使樣品狀態(tài)有跡可循(圖2)。實驗人員則可設(shè)置定時或提前發(fā)送調(diào)度命令，且能遠(yuǎn)程操控，實現(xiàn)了無人值守時也能流轉(zhuǎn)樣品，而主管級操作人員具有加急權(quán)限，可優(yōu)先處理任一樣品的流轉(zhuǎn)，以便及時進(jìn)行工作調(diào)整。

     在樣品移庫選項中，樣品清點人員只需輸入樣品原庫位信息、樣品周轉(zhuǎn)箱編號，就能在系統(tǒng)中快速搜尋到該樣品或周轉(zhuǎn)箱，并選擇新目標(biāo)倉位后，系統(tǒng)會根據(jù)要求自動分配新庫位,樣品清點人員能隨時調(diào)度倉庫中的樣品或周轉(zhuǎn)箱，并用AGV將該樣品的周轉(zhuǎn)箱送至目的地。

     在看到樣品超期的提示后，樣品清點人員需要點擊樣品出庫選項，將超期樣品清理出庫，樣品隨后會保存到暫存區(qū)。

     完善、高效的樣品智能化管理系統(tǒng)可以實時記錄、跟蹤和控制樣品全流程的信息，實現(xiàn)了責(zé)任到人，樣品全流程的自動化管理。

3 樣品智能化管理系統(tǒng)應(yīng)用時存在的問題及解決措施

      樣品智能化管理系統(tǒng)是根據(jù)我司實驗室的平面布局，量身定制的一套信息化、自動化、智能化的管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)已正式投入運行，實現(xiàn)了樣品在樣品室和各個實驗室間的流轉(zhuǎn)，提升了樣品流轉(zhuǎn)效率、實現(xiàn)了樣品信息透明化追溯和無紙化管理，降低了流轉(zhuǎn)差錯率，實用性很強(qiáng)。我司已設(shè)置2000個庫位，可存放100000個樣品，隨著工作任務(wù)的增加，在樣品智能化管理系統(tǒng)設(shè)計初期未考慮或考慮不全面的一些因素逐漸在實際應(yīng)用過程中顯現(xiàn)出來，主要問題包括樣品流轉(zhuǎn)效率低、樣品流轉(zhuǎn)方式不靈活、樣品流轉(zhuǎn)路徑單一等。

     1)樣品流轉(zhuǎn)效率低　每個倉庫中只配置了一臺倉庫AGV，當(dāng)樣品量增加時，樣品入庫、出庫時貨運AGV等候時間變長；在樣品流轉(zhuǎn)中，貨運AGV調(diào)度效率低，會出現(xiàn)樣品滯留的情況。

     2)樣品流轉(zhuǎn)方式不靈活　在對樣品進(jìn)行入庫、出庫和調(diào)度時，系統(tǒng)默認(rèn)的運輸方式為AGV運輸，如遇到停電、機(jī)器故障、運輸特殊樣品等特殊狀況時，樣品流轉(zhuǎn)將無法正常進(jìn)行，如果直接采用人工運輸，不僅會耗費大量勞動力，還會導(dǎo)致樣品流轉(zhuǎn)混亂，難以實現(xiàn)樣品信息的實時追蹤和控制。

     3)樣品流轉(zhuǎn)路徑單一　已被借用的樣品需先回到倉庫，才能被再次借出，不能實現(xiàn)實驗室和實驗室間的快速流轉(zhuǎn)。

      針對以上情況，我司聯(lián)合軟件公司綜合分析了解決這些問題的必要性和需求設(shè)計的可行性，提出了一些措施，以進(jìn)一步完善樣品智能化管理系統(tǒng)。

     1)為每個倉庫中增加1臺倉庫AGV，在樣品流轉(zhuǎn)中增加2臺貨運AGV，以提高流轉(zhuǎn)效率。

    2)在樣品智能化管理系統(tǒng)中涉及樣品操作的頁面中，增加人工運輸?shù)倪x項，使人工運輸樣品的流轉(zhuǎn)記錄也能在系統(tǒng)里顯示，從而使該樣品有跡可循。

     3)在樣品智能化管理系統(tǒng)的功能操作中，增加物品流轉(zhuǎn)選項，在其中增加樣品編號、周轉(zhuǎn)箱編號、樣品起點科室、終點科室等信息，以實現(xiàn)樣品和周轉(zhuǎn)箱能在實驗室不同科室間流轉(zhuǎn)。

4 展望

    我司還將不斷完善樣品智能化管理系統(tǒng)，完成水樣、土壤、固廢、吸收液等8個倉庫的智能化管理，以及實驗室與實驗室間的樣品運轉(zhuǎn)，使智能化系統(tǒng)逐漸適應(yīng)實際樣品管理的需求，并將該系統(tǒng)與我司實驗室智慧運營平臺相連接，以收集系統(tǒng)運行數(shù)據(jù)，總結(jié)系統(tǒng)開發(fā)經(jīng)驗，做到無人化管理。建設(shè)“保存＋流轉(zhuǎn)”相融合的一體化管控平臺，全面規(guī)范樣品的管理過程、有效降低人力物力,提高樣品流轉(zhuǎn)效率、降低出錯概率，使環(huán)境監(jiān)測工作更加規(guī)范合理，以符合未來實驗室標(biāo)準(zhǔn)化、實時化、透明化管理的趨勢。