实验室的计算机自动化设备与软件管理

随着科技发展，实验室中越来越多地应用到自动化设备。自动化是指使用机器代替或部分代替人在生产过程中的劳动，降低操作人员的劳动强度，提高生产效率和产品质量。自动化设备是众多自动化产品的统称。自动化设备是在无人干预的情况下，根据已经设定的指令或者程序，自动完成工作流程任务。

一、自动化设备的特点

（1）自动化的核心技术是控制 自动化的前提必须获取生产过程的信息。获取信息手段是传感器；自动化的执行通过执行器，相当于人的 “手”；如何执行通过控制装置与控制策略。

（2）自动化设备与传统设备情况对比如表4－7所示。

（3）自动化设备与传统设备的管理思维对比如表4－8所示。

表4－7 自动化设备与传统设备情况对比表

表4－8 自动化设备与传统设备的管理思维对比表

二、自动化设备管理与维修模式

（一）自动化设备管理与维修的内容

自动化设备管理与维修包括工程技术管理、财务经济管理、管理方法、维修管理（含备件管理）等方面。具体讲：工程技术管理是基础；财务经济管理是目的；管理方法是手段；维修管理是控制程序。详细解读如下所述。

（1）工程技术管理实际上就是自动化设备的前期管理，引进或改造自动化设备时不要求最先进，而要求最适用，因为最先进的有时会发生产能过剩，造成资源浪费。因此，只有最适用的才是最合理的。

（2）使用自动化设备的目的就是追求效益最大化，以财务经济管理为根本目的。

（3）管理方法是设备全寿命周期内全过程管理，追求的是用最小的费用产生最大的效益，确保寿命周期费用平衡。

（4）维修管理（含备件管理）是自动化设备管理的一个重要方面。首先，自动化设备的备件费用一般较高，因此有必要建立 “ABC”分类法库存管理理念。其次，维修手段要适应自动化设备要求，要采用先进的检查手段，如红外线温控仪、轴承失效检测仪、油液质量监测仪、振动分析仪等现代化监测手段。如有必要，可采用设备管理中常用的智能管理系统在线监测等，确保设备在计划生产时间内不停机。最后，维修方式可采用预知性维修和机会维修。

（二）自动化设备维修方式

传统的设备维修是事后维修和预防性维修相结合，其缺点是设备不坏不修，坏了才修和易产生维修不足或维修过度的弊端，还会影响正常生产，所以这两种维修方式都不适合自动化设备的维修。自动化设备、自动化技术相对复杂，机、电、气、液、仪一体化配合化程度要求较高，生产中某一台自动化设备一旦停机，就有可能造成生产线的全面停产，给生产造成很大损失。因此，在自动化设备维修体系中，应最大限度采用预知性维修和机会维修的方式。

1. 预知性维修

预知性维修采用计算机系统监视记录设备故障，依靠传感器和监视测量仪器感知诊断设备潜在故障信息，通过人工和计算机计算分析处理故障信息，对自动化设备故障定位，然后采取相应的维修方式。预知性维修可以极大提高设备维修的及时性和有效性，避免维修不足和维修过度，提高设备的工作效率，减少非计划停机时间。例如，某乳化炸药生产厂的关键设备——乳化器，已实现了20余点（项）的预警及安全自动保护（包括温度点、流量点、压力点、电流点），当任意一点（项）在允许的范围内波动较大时，即可通过人工或计算机计算分析处理故障信息，对乳化器故障进行定位，然后采取相应的维修方式。

2. 机会维修

对自动化设备采取机会维修，是在实际工作经验中总结出来的，在设备点检中发现的不影响设备使用安全、暂时不影响生产的故障，可以在保证有效监控的条件下将维修时间安排在节假日或周末。例如，某乳化炸药生产厂采用设备监测预诊断技术，通过利用监测仪器进行状态监测，掌握设备 “健康”状况，对在状态检测中所发现的隐患，无需停机处理的可随时处理，也可在生产之余处理；而对于运行较好的设备，可以将维修时间延后或经过验证后取消维修，避免不必要的人力、物力的浪费，减少过剩维修与停机所带来的损失，充分发挥设备效能，减少检修不足和检修过剩造成的费用支出。

三、自动化设备的维护

（一）设备维护的标准和内容

自动化设备维护的主要目的是保障设备能够正常运行，在正常使用条件下延长设备的使用寿命和使用效率，以达到节约成本的目的。因此，设备维护的标准应建立在设备正常运行的基础上，即设备在维护后能够最大化地恢复到原有工作状态，达到最佳的性能水平，以保障正常运行。设备的维护内容，应在充分了解和掌握自动化设备结构的基础上进行确认，主要包括：定期检查设备的电源、气源、液压源、传动、控制；定期检查设备的传感器是否偏移原来位置；定期检查流量控制阀、压力控制阀和继电器等有无问题；要经常对设备进行清洁保养；做好预知性维修和机会维修工作。

（二）自动化设备工作条件的维护

自动化设备的工作环境是影响设备正常工作的重要条件之一。由于自动化设备涉及诸多电子器件，敏感性强，其极易受到工作环境的影响，因此，自动化设备工作条件的维护应从环境湿度、清洁度、温度等客观条件着手，查找影响自动化设备工作的潜在环境影响因素。

（三）建立信息化管理系统

自动化设备融合了较多现代科学技术，特别是计算机技术，信息化程度较高。因此，管理人员应结合现代信息技术构建信息化管理系统。例如，通过信息化管理系统的数据处理、数据查询和成本核算等功能模块，完成自动化设备的数据库查询（包括设备查询、领用查询、消耗查询）模块分析设计与实施。查询每台设备零件信息时，管理人员可随时掌握设备的现状及领用设备、消耗备品状况。更为重要的是，能够随时掌握在线设备的实时温度点、流量点、压力点、电流点、主要零件运行时间等状态数据，构建信息处理、传递、执行、诊断和监测等一系列综合性信息处理系统，提高管理工作的信息化、智能化、程序化程度。

自动化设备的管理和使用运行，越来越依靠系统的设备管理工程来进行成本和效率的控制。因此，设备管理与维修人员必须综合考虑设备运行成本和经济效益，改进传统设备管理和维修方式，利用现代科学技术手段，制定科学合理的管理措施和维修方式，不断提升设备管理的信息化、智能化、程序化水平，最大程度地降低设备的故障率和潜在隐患，不断提高设备的使用寿命和经济效益。

四、计算机硬件的维护

进行计算机硬件的维护是为了保证硬件安全。在建设自动化设备系统时，就需做好机型的选择，必要设备和设施的设置（如电源、空调等），硬件管理制度等。在自动化设备系统的运行过程中，有时会出现计算机硬件的问题，需要通过对计算机硬件的维护加以解决。计算机是比较精密的机器，对机房的周围环境、布局都有严格的要求。其中电源电压的稳定性以及空气的温度、湿度、清洁度，环境的防震、防磁、防干扰，机房的防水、防火、防盗等措施，对自动化设备系统的安全运行都很重要。为此，国家专门制定了GB/T 2887—2011《计算机场地通用规范》、GB/T 9361—2011《计算机场地安全要求》等国家标准，我们可以根据本单位的实际情况和客观条件，参照实施。

计算机硬件的维护主要包括对计算机硬件设备进行检测、查找硬件故障以及更换已损坏的部件、清洗机械部件、根据工作需要更新一些不适应需要的硬件设备等。排除计算机硬件故障的关键是查找故障原因。只要找出故障所在，排除故障就有了依据。查找计算机硬件的故障可通过日常简单查找就可以找出，所以自动化设备系统的使用人员应该掌握一些日常简单查找的技术。只有当发生特别复杂的故障时，再求助于专业部门进行维护。日常简单查找的具体方法包括振动法、交换法和诊断程序法等。

1. 振动法

振动法是指通过机械振动查找可能产生故障的零部件。振动法经常用于查找计算机运行时好时坏的故障。这种故障产生的原因大多是由于接触不良或焊接不牢造成的。振动法的实施分为开机检查和关机检查，所谓开机检查是指断掉电源后，拔下有怀疑的插件，逐个检查接头是否牢固，重新用手插牢，再开机检查故障是否消除。

2. 交换法

交换法是指用无故障的零部件替换有怀疑的零部件，从而发现故障所在的一种检查方法。根据交换对象的不同，具体操作各异。如果机房内还有正常运行的同型号的计算机的相同零部件，可以交换，观察故障是否清除。如果没有其他计算机，就需准备一些常用的备件，在发生故障时替换检查。计算机的有些零件往往每台有好几个，如软盘驱动器、硬盘、内存条、扩展槽等，如果手头一时没有合用的备件，也可用同一台计算机内的零部件互相替换检查。如果发现显示有问题，怀疑显示卡或主板扩展槽接线有问题，一时又没有条件替换，可关机后打开机箱拔下显示卡，检查焊接无误后换一个扩展槽插牢再试，以排除主板扩展槽接线问题，又如发现硬盘读写有问题，可换一个硬盘电源线和信号线再试，以缩小故障范围。

3. 诊断程序法

诊断程序是一种计算机软件，功能是诊断计算机各部件能否正常工作，有的既可用于对硬件故障的检测，又可用于对程序错误的定位。目前基本上所有的计算机都自带诊断调试程序，必要时可调用检查。

五、计算机软件的维护

在自动化设备系统中，计算机软件包括磁盘操作系统、汉字系统、设备软件等。一般而言，磁盘操作系统和汉字系统都已相当成熟，万一发生问题可直接与销售商联系，很快就能解决。而设备软件在我国还正处于发展走向成熟阶段，在实际使用时可能会产生较多问题。所以在使用过程中逐步解决这些问题就成为自动化设备系统软件维护的主要工作。设备软件的维护任务主要包括：软件必须符合有关自动化设备等制度的规定，功能要完善，操作要方便，运行结果要正确，软件自身要有防止非法修改和复制的功能等。为了完成上述维护任务，通常需要进行矫正性维护、适应性维护和完善性维护。计算机软件除了上述的组成部分以外，还有可能包括恶意侵入的程序，即计算机病毒。防治计算机病毒也是软件维护的重要任务之一。

（一）矫正性维护

矫正性维护是指改进软件在开发设计阶段未能发现的错误。在任何软件的开发设计过程中，无论采取多么严密的措施，都不可能保证程序绝对没有错误。有些错误是由于开发设计时考虑不周；有些是由于设计失误而未检查出来。经常发生的错误包括功能缺陷、性能缺陷以及程序设计错误等。例如有些单位需要进行跨月会计凭证的填制和业务处理，在软件设计时可能考虑不到，这就属于功能性缺陷。有些自动化设备系统采用套打印输出，若打印纸定位难以准确，这就属于性能性缺陷。有些自动化设备系统运行编制程序描述语句可能产生歧义，甚至不时发生死机现象，这就属于程序设计错误。发生上述错误，应及时进行矫正性维护，以提高软件的可靠型。矫正性维护大多集中在软件运行的初期。

（二）适应性维护

适应性维护是指由于软件应用条件发生了变化，需要相应对软件所作的修改工作。由于设备软件是在特定环境中为特定目的运行，设备软件的适应性维护可进一步分为适应运行环境的维护和适应运行目的维护。设备软件运行环境的变化包括计算机硬件配置的改变、操作系统的改变和汉字环境的改变。例如计算机主机的升档换代、输入/输出设备的增加减少或改变以及从单用户发展到多用户或网络都属于计算机硬件配置的改变。

［例4－1］电气、自动化设备管理办法

第一条 电气、自动化设备的使用和维护保养

1. 目的：为了正确合理地使用电气、自动化设备，执行以维护保养为主，检修为辅的原则，不断提高设备的综合效率，充分发挥设备的工作效能，保持设备的完好状态，更好的为生产服务，特制定本制度。

2. 职责：电气、自动化设备的使用和维护保养要建立部室、实验室二级管理网；实行各级管理部门相结合的原则，要求从上到下分工负责，定人定机，专人专管，做到自己的设备自己管，搞好设备的使用和维护保养工作。

2.1 生产部电气自动化管理职责

2.1.1 负责设备管理及制度的制定与实施；对电气、自动化设备进行管理和控制；新技术，新设备的引入；监督使用单位正确使用和精心维护设备；协助公司综合办公室等部门搞好职工技术教育、技术培训工作。

2.1.2 负责计量检定工作的管理、控制和实施工作。

2.1.3 负责电气、自动化设备及配件的计划、供应与管理，保证车间的需要。

2.1.4 掌握电气、自动化设备技术状态、进行设备事故分析。

2.1.5 审核汇总电气、自动化设备的大中修计划，并进行实施。

2.1.6 进行电气、自动化设备更新改造，协助车间进行设备的维护保养。

2.1.7 负责电气、自动化设备档案管理，统计、考核设备使用情况。

2.2 维修车间职责

2.2.1 维修车间（工段）是电气、自动化设备的使用单位和基层管理单位，对设备的使用和维护全面负责。应积极领导本部门全体职工管好、维护好设备。

2.2.2 严格按作业指导书要求使用设备。做好日常维护与保养，作好设备档案管理，并做好原始记录、检修记录，润滑和设备事故、职工培训等工作。

2.2.3 参加由生产总工组织的电气、自动化设备会议。

2.3 设备巡检人员责任制

2.3.1 执行维护设备的所有规章制度和管理办法。

2.3.2 爱护设备、精心维护设备及时检查设备的运行状态。

2.3.3 严格润滑制度，做到五定（定人、定点、定时、定质、定量），设备的维护做到四无（无积灰、无杂物、无油污、无松动）和六不漏（不漏气、不漏电、不漏风、不漏水、不漏油、不漏料）并做好安全文明生产。

3. 使用与维护规则

3.1 使用单位应健全作业指导书，内容包括；设备操作规程、使用与维护、交接班制度、巡回点检制度和岗位责任制及停送电工作制度。

3.2 任何单位和个人不得随意更改电气、自动化设备主要结构。如确需要改变结构或参数，推广先进经验和新技术时，必须报生产部，经生产总工同意后方可进行。

3.3 设备使用与维护人员应做到三懂和四会（三懂：懂性能、懂结构、懂原理。四会：会操作、会保养、会修理、会排除故障）。

3.4 严格执行润滑 “五定”制度，使设备达到 “四无”、“六不漏”的要求。

4. 奖励与惩罚

4.1 根据各室对设备使用、维护、保养、修理等情况进行全面评比（评比办法另定），评出设备管理先进个人、先进班组、红旗设备岗位，并给与奖励。

4.2 对设备使用和维护工作差的单位提出批评和惩罚。

第二条 电气、自动化设备备品、备件管理

1 目的：保证生产系统电气、自动化设备的正常运行；保证电气、自动化设备备品备件的合理库存；保证电气、自动化设备备品、备件的质量与合理的价格。

2 适用范围：全厂电气、自动化设备。

3 内容

3.1 计划：管理人员根据生产实际情况，定制当月的备品、备件采购计划。每月定期将所需电气、自动化备品、备件根据公司物流部仓库库存进行统筹安排，汇总制作计划。

3.2 采购：采购部管理人员按照备品备件计划进行采购。采购方式按公司采购及招标管理办法执行。

3.3 领用：对于需要领用的电气、自动化设备备件，由使用车间（工段）出库，记入该车间（工段）生产成本。

第三条 电气、自动化管理巡检规程

1 目的：及时发现电气、自动化设备隐患；维护保养设备；监督使用车间（工段）对电气、自动化设备的卫生清扫情况。

2 适用范围：全厂电气、自动化设备。

3 内容：电气、自动化管理人员应定期对关键设备进行巡检，及时发现问题并进行整改，把事故处理在萌芽状态。

第四条 关于机房和电力室管理

1 目的：为了保证电气设备和工控计算机的稳定运行，延长设备的使用寿命。

2 适用范围：本制度适用于中央控制室、各实验室和各高低压电力室等使用电气、自动化设备的部门。

3 内容

3.1 机房是生产系统的控制核心，除操作员、调度员及系统维护人员外，其他人禁止入内，如工作需要必须进入机房，需经当班调度员批准后方可入内；要保证电力室的卫生整洁、照明良好、无安全隐患，做到夏季的通风降温和冬季的保温防冻。

3.2 进入机房人员必须更换拖鞋。

3.3 机房内严禁吸烟。

3.4 机房内应保持整洁、安静，不得在机房内喧闹。

3.5 操作员负责机器的卫生。

3.6 操作员应爱护键盘和球标，操作之前应保证手的清洁。

3.7 操作员应爱护机房内的公共财物，不得故意损害。

3.8 不得用工业电视收看与生产无关的电视节目。

3.9 严禁在操作台上放置盛水容器。

3.10 机房的窗户除特殊情况外，禁止打开，以防止灰尘的进入。

3.11 机房室温应保持在25℃±3℃。

4. 监督与实施

4.1 以上条例由生产部进行监督实施。

4.2 其中碎石加工工段PC控制室、包装工段PC控制室由所属车间（工段）落实执行。

4.3 中央控制室由生产部调度落实执行。

4.4 电力室由各个维修、使用车间（工段）负责落实执行。

4.5 发现违反规定的人员或者车间（工段）部门，将对其进行经济处罚。

第五条 计量设备管理办法

1 目的：保证计量设备正常运转，保证计量精度，延长其工作寿命，提高产品质量。

2 使用范围：各部门、车间（工段）已安装、运行的计量设备。

3 管理内容

3.1 标定管理：按国家计量法规及国家公布的强制检定工作管理办法的规定，对强检类监视和测量设备，由生产部按《计量设备检定计划》组织接受有关法定计量部门执行强检（定期送检或较大型设备的来厂检定、校验）；对非强检范围的监视和测量设备，生产部负责和省、市的国家法定计量部门或国家认可的计量检定机构联系并组织实施外送进行检定、校验，较大型设备也可请其来厂进行检定、校验；对有检定标准或检定规程的且公司有能力进行检定、校验的监视和测量设备，由生产部组织相关部门实施自检、自校。自检计量设备标定周期为半年。计量设备所属部门应积极配合计量管理人员定期对计量设备进行实物标定，所属部门不得找理由推诿。

3.1.1 车间（工段）应有兼职或专职计量员，负责计量称的标定和管理。

3.1.2 计量员在每次标定前一个月根据本车间（工段）的生产情况作出标定计划，上报生产部。

3.1.3 标定时车间（工段）计量员负责现场组织、协调。

3.1.4 计量设备所属车间（工段）负责联系标定用车辆、民工。

3.1.5 生产部负责标定的具体实施，监察与确认。

3.1.6 标定完成后，生产部与车间（工段）计量员共同签字认可标定结果，由生产部填写标定记录报送相关部门存档。

3.2 运行管理

3.2.1 生产部定期、不定期的对计量设备运行状况和维护情况进行检查。

3.2.2 车间（工段）主管领导定期检查。

3.2.3 计量设备所属班组每天自查。

3.2.4 岗位人员每班都要对计量设备进行多次巡检。

3.2.5 岗位人员应定期检查机械部分润滑情况，及时加油，并采取必要的维护与保养手段。

3.2.6 计量设备现场部分环境卫生及设备卫生归计量设备所属部门负责，现场岗位人员应每班对现场计量设备进行设备巡检清扫，岗位人员应保证计量设备的卫生状况良好，当班巡检发现卫生不合格应及时清扫，交接班前应对所属计量设备进行一次彻底的清扫，以保证计量设备计量的准确性。

3.2.7 车间（工段）电气、自动化管理人员负责对计量设备的控制柜、电机、机旁按钮盒等电气部分进行维修、维护。

3.2.8 生产部电气、自动化管理人员应对计量设备建立设备档案，掌握设备运转状况。在非标定周期如果车间认为计量设备有误差，应由车间上报生产部，生产部根据情况（如果有条件进行标定的进行标定，如果没有条件标定的根据估算误差进行参数修改）。

3.3 考核

3.3.1 参考各项卫生评比表对车间（工段）进行奖励或罚款。公司计量设备在未征得生产部计量管理人员同意的情况下，任何车间和部门均不得私自改变计量设备的运行状况，包括现场称体传感器状态和设备控制参数，一经发现，将根据公司相关规定，对实施人及相关部门进行处罚。

3.3.2 生产部检查发现计量设备卫生不合格的车间（工段），下发计量设备整改通知单，车间（工段）限期整改，并拿出解决办法报生产部预防再次出现问题。

3.3.3 生产部对整改情况进行监督检查，如车间（工段）未在规定时间内进行整改或者整改后仍达不到要求，罚车间（工段） 100元，车间（工段）未拿出整改措施罚款50～200元，并再次下发计量设备整改通知单。

3.4 如计量设备因缺油造成设备事故，将按照其对生产造成的实际损失对岗位进行处罚。

第六条 电气、自动化设备档案、资料管理制度

1 设备档案的管理

1.1 关键的电气、自动化设备应由生产部建立设备档案，委派专人保管。

1.2 设备档案应记录详细的设备及主要备件的规格型号、对该设备进行的大、中修情况说明、备品备件的使用和库存情况、技术改造、参数修改等内容。

1.3 设备档案应及时更新，至少每月一次。

2. 技术资料的管理

2.1 对于强检计量设备、仪器仪表的检定合格证，原件由生产部保管，复印件由所属车间（工段）或部门存留。

2.2 自检设备的检定记录应为一式两份，分别由生产部和使用车间（工段）或部门存留。

2.3 所有的检定项目由生产部统一计划、管理，及时下发检定计划通知单，检定后做好记录存档。

【目标检测】

一、填空题

1.__________是实验室开展检测工作所必需的重要资源，也是保证检测工作质

量、获取可靠测量数据的基础。

答案：仪器设备

2. 科学管理的要求，简言之就是对四个M的管理，分别为__________。

答案：人（Man）、设备（Machine）、材料（Material）、财（Money）

3. 用无故障的零部件替换有怀疑的零部件，从而发现故障所在的一种检查方法称之为__________。

答案：交换法

二、单项选择题

1. 仪器设备出现故障应立即办理停用手续，张贴标识的颜色为（ ）。

A 绿色

B 红色

C 黄色

D 白色

答案：B

2. 仪器设备的调试可分为空运转试验、__________和示值准确度检查（ ）。

A 加压实验

B 载荷试验

C 负荷试验

D 强度试验

答案：C

三、多项选择题

1. 实验室设备管理主要阶段包括（ ）。

A 计划选购阶段

B 开箱验收阶段

C 安装调试阶段

D 管理阶段

E 维护阶段

答案：ABCDE

2. 实验能力包括（ ）。

A 实验人员

B 实验室仪器设备

C 实验技术与管理的情报资料

D 实验室的组织体和组织结构

E 实验室的潜力

答案：ABCDE

四、问答题

1. 如何做好实验室建设过程中的设备采购工作？

2. 简述实验设备验收管理的工作内容。

3. 实验室设备管理常规工作都包括哪些内容？

4. 实验设备的停用和启用如何管理？

5. 如何适应实验室传统设备向自动化设备的管理思维转变？