Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Метрология и метрологическое обеспечение

Диссертационная работа:

Толстихина Татьяна Викторовна. Разработка структуры информационной системы и алгоритмов реализации метрологических требований документов аналитической лаборатории : диссертация ... кандидата технических наук : 05.11.15 / Толстихина Татьяна Викторовна; [Место защиты: Сиб. гос. геодез. акад.].- Томск, 2009.- 155 с.: ил. РГБ ОД, 61 09-5/1492

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

ВВЕДЕНИЕ 4

1. ИССЛЕДОВАНИЕ АСПЕКТОВ МЕТРОЛОГИЧЕСКОГО
ОБЕСПЕЧЕНИЯ ХИМИЧЕСКОГО АНАЛИЗА 11

  1. Основные функции аналитических лабораторий предприятий 11

  2. Развитие метрологического обеспечения химического анализа 13

1.3. Исследование задач метрологической достоверности химического
анализа 15

  1. Определение видов характеристик погрешности КХА 16

  2. Определение этапов оценки показателей качества МВИ 20

  3. Определение задач оценки показателей качества результатов КХА24

  4. Определение задач внутреннего контроля качества результатов КХА 28

  5. Определение задач межлабораторных сравнительных испытаний 47

1.4. Обзор программных обеспечений для испытательных лабораторий.... 50

  1. Специализированное программное обеспечение качества результатов анализа для испытательных лабораторий 51

  2. Лабораторные информационные системы 54

1.5. Выводы 63

2. РАЗРАБОТКА МОДЕЛИ ЛАБОРАТОРНОЙ ИНФОРМАЦИОННОЙ
СИСТЕМЫ 65

2.1. Процессный и системный подход проектирования лабораторной
информационной системы 65

  1. АРМ «Химик-аналитик» 68

  2. Разработка логической модели информационных потоков системы.... 71

  3. Разработка структуры БД «Справочник методик анализа» 73

2.5. Разработка алгоритмов работы блока оценки показателей качества
методики анализа 75

  1. Определение серии результатов измерений 77

  2. Расчет характеристик погрешности МВИ 80

  3. Определение зависимости характеристик погрешности МВИ от измеряемых величин 83

  4. Проверка адекватности выбранных зависимостей 84

2.6. Разработка алгоритма работы блока оценки показателей качества
результатов КХА 86

2.7. Разработка алгоритма работы блока внутрилабораторного контроля.. 88

  1. Разработка алгоритма проверки приемлемости результатов единичных измерений в электронных лабораторных журналах 89

  2. Разработка алгоритма оперативного контроля анализа и контроля стабильности результатов измерений 90

2.8. Разработка алгоритма проектирования блока межлабораторных
сравнительных испытаний 96

2.9. Выводы 98

3. РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМОВ ПРОЕКТИРОВАНИЯ СИСТЕМЫ
ПОДДЕРЖКИ ПРИНЯТИЯ РЕШЕНИЙ ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ КАЧЕСТВОМ
РЕЗУЛЬТАТОВ КХА 100

3.1. Определение систем поддержки принятия решений. Выбор
конфигурации СППР 101

  1. Разработка алгоритмов работы базы данных и запросов СППР 107

  2. Разработка алгоритма генерации решений в СППР 109

  1. Разработка экспертной системы планирования и организации эксперимента по оценке показателей качества результатов анализа 110

  2. Разработка экспертной системы выбора алгоритма оперативного контроля процедуры анализа 115

  3. Разработка экспертной системы выбора формы контроля стабильности результатов анализа 119

  4. Разработка экспертной системы планирования и организации эксперимента построения контрольной карты Шухарта 121

3.4. Выводы 125

4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ
ДОСТОВЕРНОСТИ С ПОМОЩЬЮ ЛИС «ХИМИК-АНАЛИТИК» 126

4.1. БД справочника методик анализа ЛИС «Химик-аналитик» 126

  1. Оценка показателей точности методики анализа в ЛИС «Химик-аналитик» 127

  2. Оценка показателей точности результатов анализа в ЛИС «Химик-аналитик» 130

4.4. Организация процедуры проверки приемлемости результатов КХА . 132

4.5. Организация оперативного контроля и контроля стабильности
результатов анализа в ЛИС «Химик-аналитик» 133

4.6. Организация межлабораторных сравнительных испытаний в ЛИС
«Химик-аналитик» 139

4.7. Выводы 141

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ 143

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 145

ПРИЛОЖЕНИЕ 153

Введение к работе:

Актуальность работы

Во второй половине двадцатого столетия мир вступил в период переоценки ценностей, когда количества производимой продукции уступили место ее качеству. Во многом это обусловлено как недостатком природных ресурсов и угрозой экологической катастрофы, так и использованием более совершенных технологий и более эффективных систем управления производством, которые позволяют производить продукцию стабильно высокого качества. Во всем мире качество продукции превратилось в основной рычаг экономического развития предприятий.

Под качеством продукции в соответствии с ГОСТ Р ИСО 9000:2000 [1] понимается степень, с которой совокупность собственных характеристик выполняет требования на продукцию. Показатели качества продукции - это количественные характеристики одного или нескольких свойств продукции, входящих в ее качество в соответствии с нормативным документом, рассматриваемые применительно к определенным условиям ее создания и эксплуатации или потребления. Контроль качества продукции предусматривает решение целого ряда организационных и методических проблем.

В современных условиях качество продукции имеет двойной смысл: как потребительское свойство и как соответствие требованиям нормативных документов. Информация о выполнении второго условия проводится в результате испытаний характеристик продукции в аналитических лабораториях, качество работы которых определяется оперативностью, полнотой и достоверностью предоставляемой информации о результатах количественного химического анализа.

Измерительные процедуры являются неотъемлемой частью любого количественного химического анализа, который включает специфические этапы и приемы. В общем случае химический анализ - это многоэтапная процедура, и пренебрежение любой операцией с точки зрения ее влияния на достижение достоверных результатов может привести к существенным погрешностям, ставящим под сомнение полученные данные. Такая специфика количественного химического анализа привела к повышенному вниманию решения организационных проблем, направленных на обеспечение требуемой точности данного измерительного процесса. В ряду необходимых организационных мер следует выделить использование единой терминологии и нормативной базы, своевременное и обязательное проведение метрологической аттестации методик анализа и контроль выполнения измерений. Главная трудность метрологического обеспечения химического анализа - это необходимость охватить чрезвычайное многообразие существующих методов и средств измерений, которые затрудняют выработку общих методических рекомендаций, способствующих устранению и исключению отрицательных последствий недостоверных

результатов измерений. К тому же проводится активная гармонизация нормативно-технической документации на соответствие с международными стандартами, внедрение которой, в свою очередь, приводит к увеличению объема обрабатываемой информации.

С этой целью в России разрабатываются и аттестуются новые методики выполнения измерений в соответствии с ГОСТ 8.563-96 [2]. Эти методики регламентируют совокупность операций и правил, обеспечивающих получение результатов измерений с известной погрешностью.

Общим подтверждением технической компетентности в выполнении аналитических работ лаборатории является процедура ее аккредитация, которая подразумевает, что испытательные лаборатории правомочны осуществлять конкретные испытания или конкретные типы испытаний. В каждой аккредитованной лаборатории должна функционировать система обеспечения качества получаемых в ходе испытаний результатов анализа, которая включает в себя следующие организационные мероприятия:

контроль правильности использования нормативных документов на методики выполнения измерений,

внутренний и внешний контроль результатов измерений,

постоянный анализ действующей системы качества с выполнением корректирующих и предупреждающих действий.

Одним из перспективных направлений решения организационно-технических задач управления качеством анализов и оптимизации деятельности аналитических лабораторий является разработка программного обеспечения. Различные предприятия разрабатывают собственные специализированные программы для реализации конкретных задач или приобретают зарубежные лабораторные информационные системы (ЛИС, ЛИУС, в зарубежной литературе LIMS - Laboratory Information Management System), которые позволяют:

увеличить оперативность предоставляемой информации,

исключить ошибки при вводе и обработке данных,

планировать работу лаборатории и выдавать задания,

перейти на электронный документооборот,

объединить в одном информационном пространстве всю аналитическую службу предприятия.

Однако наличие зарубежных программных обеспечений не исключает необходимости разработки информационных систем, которые учитывали бы специфику функционирования отечественных аналитических лабораторий с их особенностями. К числу таких особенностей относится организация и проведение внутрилабораторного контроля количественного химического анализа. И хотя современные средства измерения позволяют одновременно с обработкой данных по результатам анализа проводить их контроль, проведение химического анализа не сводится к измерению некоторых исходных физических величин (оптической плотности, потенциала,

проводимости, тока и др.) и часто включает операции пробоотбора, пробоподготовки, идентификации компонентов пробы. Данные операции вносят существенный вклад в погрешность конечного результата анализа. Так, например, если всю погрешность принять равной 100 %, то на стадию отбора проб приходится от 40 до 70 %, на стадию подготовки проб (обеззараживание, высушивание, взятие навески, минерализация) - 20-40 %, на выполнение измерений - 5-10 %.

В настоящее время внутрилабораторный контроль химического анализа - это эксперимент, который постоянно проводится параллельно с испытаниями рабочих проб, требующий, как правило, наличия стандартных образцов. Для наиболее точного моделирования процедуры внутрилабораторного контроля качества результатов анализа для конкретного метода испытаний анализу подлежат множество критериев (нормативная база, специфика образцов, экономические аспекты, ресурсы лаборатории). Поэтому стратегическим направлением организационного и методического решения данных задач в рамках информационных систем, является их интеллектуализация, заключающаяся в построении формализованных процедур обработки, интерпретации и представления информации в виде некоторых решений и последующего выбора одного из альтернативных вариантов. В практике разработки программных обеспечений это направление принято реализовывать как систему поддержки принятия решений (СППР), которую целесообразно разработать к решению проблемы управления качеством количественного химического анализа в аналитической лаборатории в условиях неопределенности.

Таким образом, актуальность работы заключается в необходимости разработки технических и нормативно-методических решений, способствующих обеспечению достоверности проводимых анализов и требуемого уровня качества продукции.

Цель работы и задачи исследований

Цель настоящей диссертационной работы— обеспечение достоверности количественного химического анализа с помощью лабораторной информационной системы, в модель построения которой заложены алгоритмы процедур метрологического обеспечения результатов анализа и информационная система поддержки принятия решений при планировании и организации внутрилабораторного контроля проведения измерений.

Для достижения поставленной цели в диссертационной работе необходимо было решить следующие задачи:

— провести комплексный анализ деятельности аналитических лабораторий и нормативной базы для выявления современных тенденций и перспектив развития метрологического обеспечения количественного химического анализа;

разработать логичную модель информационной системы на основе алгоритмов, которые отражают метрологические требования нормативных документов;

разработать алгоритмы проектирования программного обеспечения анализа информации в системе поддержки принятия решений при планировании, организации и прогнозировании внутрилабораторного контроля результатов количественного химического анализа.

Объекты исследований

Методики выполнения измерений, включая методики количественного химического анализа, характеристики погрешности методик выполнения измерений и результатов анализа и процесс управления качеством лабораторно-аналитических измерений.

Методы исследований

Для решения поставленных задач используются методы теоретической и прикладной метрологии, системного анализа, структурного проектирования информационной системы. Методы исследования базируются на концепциях процессного и системного подходов к построению модельных блоков

Научная новизна —-в результате исследований нормативных документов определены действующие требования к метрологическому обеспечению достоверности количественного химического анализа, связанные с оценкой характеристик погрешностей методик выполнения измерений и результатов анализа, а также процедур внутреннего и внешнего контроля;

предложены технические решения по обеспечению достоверности результатов измерений, заключающиеся в автоматизации процессов контроля количественного химического анализа путем создания информационной системы;

разработана модель лабораторной информационной системы, в основу построения которой заложен жизненный цикл методики выполнения измерений;

разработаны алгоритмы анализа аналитических данных в информационной системе поддержки принятия решений с целью выбора наилучшего варианта организации внутрилабораторного контроля качества количественного химического анализа, позволяющие исключить отрицательные последствия недостоверных результатов измерений.

Практическая значимость и реализация результатов работы Предложенные в работе унифицированные решения и методология построения информационной системы с автоматизацией процедур метрологического обеспечения аналитических исследований использованы при разработке лабораторной информационной системы (ЛИС) «Химик-аналитик» для оперативного решения организационных и методических задач метрологического обеспечения. Предложенная система

информационно - технического решения управления качеством работы в аналитических лабораториях предприятий позволяет повысить достоверность и точность химического анализа, а также способствовать:

организации процесса планомерного управления деятельностью аналитической лаборатории в соответствии с требованиями метрологических нормативных документов,

сокращению времени при расчетах и оформлении результатов исследований,

формированию отчетности в соответствии с принятыми нормативными документами.

Разработанные алгоритмы оценки и прогнозирования стабильности выполнения количественного химического анализа с помощью информационной системы поддержки принятия решений позволяют свести к минимуму получение недостоверных результатов измерений.

Внедрение результатов работы

Результаты работы были использованы при проектировании ЛИС «Химик-аналитик», которая внедрена в ста девятнадцати предприятиях России, что подтверждается соответствующими актами. Система прошла процедуру аттестации в ФГУП «Уральский НИИ метрологии» на соответствие требованиям МИ 2335-2003, ГОСТ Р ИСО 5725-2002, РМГ 54-2003, МУ 6/113-30-19-83, РМГ 60-2003 в части проверки приемлемости результатов измерений, положений внутреннего контроля качества результатов измерений, расчетов параметров градуировочных графиков и метрологических характеристик аттестованных смесей, что подтверждено свидетельством №2-2005.

Апробация работы

Результаты работы представлялись на выставках: «Лаборатория-2005» (г. Москва), «Нефть. Газ. Химия-2006» (г. Пермь), «ПромТехЭкспо-2007» (г. Омск). Основные положения диссертации докладывались и обсуждались на X Юбилейной Международной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Современные техника и технологии» (Томск, 2004); VII Международной научно-практической конференции «Водоснабжение и водоотведение: качество и эффективность» (Кемерово, 2004); Научно-практической конференции к 100-летию Томского водопровода «Основные водохозяйственные проблемы и пути их решения» (Томск, 2005); XI Международной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Современные техника и технологии» (Томск, 2005); Научно-практическом семинаре «Метрологическое обеспечение технического регулирования» (Москва, 2005); VII Всероссийской научно-практической конференции студентов и аспирантов «Химия и химическая технология в XXI веке» (Томск, 2006); Семинаре-совещании «Компетентность испытательных лабораторий в свете ИСО/МЭК 17025:2006» (Краснодар, 2007); Семинаре-совещании «Внедрение

ГОСТ Р ИСО/МЭК 17025:2006 в практику деятельности лабораторий, осуществляющих испытания (анализ, контроль) веществ, материалов, объектов окружающей среды» (Краснодар, 2008); Всероссийской школе-семинаре «Лабораторные информационные системы: их роль в обеспечении требований стандартов и контроля качества измерений» (Томск, 2008). Область исследований

  1. Создание новых научных, технических и нормативно-методических решений, обеспечивающих повышение качества продукции.

  2. Совершенствование научно-методических, технико-экономических и других основ метрологического обеспечения для повышения эффективного управления народным хозяйством.

Публикации

Основные результаты работы отражены в 26 опубликованных научных работах: в 10 журналах; в 14 рецензируемых сборниках трудов конференций; в 2 учебных пособиях.

Структура и объем работы

Диссертация состоит из введения, четырех разделов, заключения, списка используемой литературы и приложения.

Работа изложена на 152 страницах машинописного текста, содержит 31 рисунок. Список литературы включает 117 наименований. Приложение включает акты внедрения ЛИС «Химик-аналитик», свидетельство об аттестации программного комплекса ЛИС «Химик-аналитик».

Основные научные положения, выносимые на защиту

1 Модель лабораторной информационной системы автоматизации
процедур метрологического обеспечения количественного химического
анализа, представляющая собой информационно - техническую систему
управления качеством работы в аналитических лабораториях.

  1. Алгоритмы проектирования информационной системы поддержки принятия решений при планировании, организации и прогнозировании внутрилабораторного контроля качества результатов количественного химического анализа.

  2. Экспериментально обоснованные результаты обеспечения достоверности количественного химического анализа с помощью ЛИС «Химик-аналитик», в основу проектирования которой заложена разработанная модель информационных потоков системы.

Краткое содержание работы

Во введении обоснована актуальность работы, сформулированы ее цели и задачи исследований, а также полученные результаты, выносимые на защиту.

В первом разделе раскрыты задачи аналитических лабораторий на предприятиях, проведена их классификация по видам работ, определено их место в общепроизводственной схеме. Проанализированы требования, предъявляемые к аккредитованным лабораториям, задачи метрологического

обеспечения количественного химического анализа (КХА) с целью выявления современных тенденций и перспектив его развития. Выявлены концептуальные направления работы лабораторий, подлежащих полной, либо частичной автоматизации с использованием лабораторных информационных систем.

Во втором разделе излагаются результаты разработки модели лабораторной информационной системы, в основу которой положен АРМ «Химик-аналитик» с реализованным в нем жизненным циклом пробы. Проектирование лабораторной информационной системы на основе АРМ позволяет расширить функциональные возможности с целью реализации современных требований к обеспечению единства и требуемой точности измерений в аналитической лаборатории.

В третьем разделе приводятся результаты разработки алгоритмов проектирования информационной системы поддержки принятия решений для планирования и организации внутрилабораторного контроля качества результатов КХА с учетом анализа существующих подобных систем.

В четвертом разделе приведены результаты экспериментально-статистических исследований по обеспечению достоверности количественного химического анализа с помощью ЛИС «Химик-аналитик», в основу проектирования которой заложена разработанная модель лабораторной информационной системы. Показано, что выбранные принципы процессного подхода для разработки логической модели системы позволяют отследить информационные потоки этапов жизненного цикла методики анализа и минимизировать получение недостоверных данных на каждом этапе.


© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net