Новая версия ЛИС I-LDS как реакция на изменения требований

Введение

Начиная с 1996 г. rомпания "ИндаСофт" успешно внедряет на рынке информационные системы масштаба предприятия (ИСП). Со временем расширялся круг задач, решаемый этим системами.

Обобщение и анализ требований заказчиков и решений, выполненных специалистами "ИндаСофт", направленных на интеграцию аналитических данных в единое информационное пространство предприятия, позволили сформулировать требования к функциональности и в 2004 году разработать по ним программное обеспечение, получившее название ЛИС I-LDS/PI [1], вот основные из требований:

• Автоматическое формирование суточного графика аналитического контроля.
• Ручной ввод информации по результатам аналитических и хроматографических исследований.
• Обработка и расчет лабораторных данных.
• Сравнение результатов лабораторных анализов с требованиями нормативной документации и получение вывода о соответствии (несоответствии) введенных данных установленным нормам.
• Документирование результатов измерений, формирование сводок и отчетов.
• Архивирование и хранение данных.
• Представление лабораторных данных на мнемосхемах и в отчетах совместно с технологическими данными.

На основе анализа новых требований, возникших со стороны заказчиков, и оценки перспективности рынка ЛИС, в 2005 году руководством компании "ИндаСофт" было принято решение об инвестировании средств в разработку новой версии ЛИС I-LDS. Следующие функциональные требования были положены в основу новой версии ЛИС I-LDS:

• Соответствие требованиям ГОСТ Р ИСО 5725-2002 "Точность (правильность и прецизионность) методов и результатов измерений" (международный стандарт ИСО 5725).
• Формирование заданий для лаборантов на базе графика аналитического контроля.
• Регистрация поступающих в лабораторию плановых и внеплановых образцов посредством присвоения им уникальных идентификационных номеров.
• Контроль жизненного цикла образца с момента его регистрации в лаборатории до получения отчетов по результатам анализов.
• Контроль вводимых результатов анализов на соответствие требованиям нормативной документации.
• Возможность автоматического пересчёта результатов анализов.
• Контроль качества выполнения анализов специалистами лаборатории в соответствии с РМГ 76-2004.
• Учет времени работы лаборантов.
• Учёт ГОСТов и нормативных документов, хранение истории их изменений.
• Контроль деятельности пользователей и защита данных от несанкционированного доступа.
• Использование системы разрешений для регламентирования уровня доступа лаборанта к данным, возможности их корректировки, утверждения или отбраковки.

ЛИС I-LDS 2.0

Новая версия разработана в соответствии с современными стандартами инженерии программного обеспечения: требованиями к архитектуре и интерфейсу пользователя.

РИС. Архитектура ЛИС I-LDS>

ЛИС I-LDS 2.0 это трехзвенное приложение.

Сервер приложений ЛИС реализован в виде набора служб Windows NT, и содержит компоненты бизнес логики, отвечающие за конфигурирование и обработку данных. В состав ЛИС входит три клиентских приложения или АРМа.

АРМ Инженера - предназначен для администрирования и конфигурирования ЛИС. Это основное рабочее место инженера лаборатории.

АРМ Лаборанта - предназначен для регистрации образцов и ввода результатов лабораторных анализов.

АРМ Просмотра - предназначен для публикации данных аналитического контроля средствами ЛИС для всех заинтересованных в этих данных.

РИС. Служба буферизации ЛИС I-LDS

При подключении к ЛИС удалённых лабораторий с плохим каналом связи возможно использование службы буферизации. В этой конфигурации для удалённой лаборатории доступна функциональность по регистрации образцов и вводу результатов лабораторных анализов.

В качестве СУБД в ЛИС I-LDS 2.0 используется Microsoft SQL Server 2005. СУБД служит для хранения метаданных ЛИС, конфигураций и рабочих данных.

Серверами данных реального времени могут быть PI Server компании OSISoft или iHistorian компании GE Fanuc. Сервер данных реального времени является необязательных элементом архитектуры. Для функционирования ЛИС I-LDS необходимо и достаточно наличия только СУБД.

Веб-сервер используется для публикации данных и доступа к ним корпоративных клиентов. В качестве веб-сервера используется Internet Information Services компании Microsoft, на котором устанавливается веб-приложение "Единый пользовательский интерфейс", разработанное в "ИндаСофт".

Структура базы данных

База данных ЛИС I-LDS 2.0 спроектирована таким образом, что позволяет хранить версии экземпляров основных сущностей используемых при описании бизнес-процессов лаборатории.

РИС. Версионность данных

Например, в момент времени Т1 в ЛИС была создана методика "Методика №1", в составе которой измеряются два показателя "Показатель №1" и "Показатель №2", см. рисунок. В момент времени Т2, в соответствии с изменившейся нормативной базой, инженером лаборатории в методику вносятся изменения, теперь она содержит два других показателя: "Показатель №3" и "Показатель №4". В структурах данных ЛИС будут созданы две версии методики: первая версия с показателями 1 и 2 и вторая версия с показателями 3 и 4. Для пользователя ЛИС в списке зарегистрированных методик будет одна методика, но для анализа образцов по методике №1 зарегистрированных в интервал времени [Т1, Т2) будет использоваться первая версия, содержащая показатели 1 и 2, а для образцов, зарегистрированных на интервале времени [Т2, Т3) будет использована вторая версия методики с показателями 3 и 4.

Удаление Методики №1 в момент времени Т3 приведёт к установке в значение Т3 времени окончания действия второй версии. Таким образом, начиная с момента времени Т3 в списке зарегистрированных методик не будет методики №1.

Подобный "версионный" подход к организации данных в ЛИС I-LDS 2.0 позволяет восстановить целостную конфигурацию на любой момент времени.

АРМы пользователей

Рабочее место пользователя ЛИС I-LDS 2.0 представляет собой приложение Windows со стандартным графическим интерфейсом в стиле приложений компании Microsoft. Взаимодействие с пользователем осуществляется через систему меню, панелей инструментов и диалоговые окна.

АРМ инженера

Приложение АРМ инженера предназначено для администрирования и конфигурирования системы.

РИС. ЛИС I-LDS, АРМ Инженера

АРМ инженера реализует следующую функциональность:

1. По конфигурированию и представлению лабораторных результатов:

• Формирование списка пользователей, групп пользователей, ролей и лабораторий, назначение прав пользователям в соответствии с их группами.
• Конфигурирование процесса ведения лабораторных анализов: спецификация точек отбора проб, продуктов и шаблонов образцов, создание перечня используемых методик анализов, указание набора показателей входящих в состав каждой методики и атрибутов каждого показателя.
• Формирование графика аналитического контроля на основе созданной конфигурации.

РИС. Формирование графика аналитического контроля

• Создание и назначение заданий лаборантам на выполнение анализов в соответствии со сформированным графиком аналитического контроля.

2. По аудиту лаборатории:

• Контроль качества выполнения анализов специалистами лаборатории в соответствии с РМГ 76-2004.
• Учет времени работы лаборантов.
• Учёт ГОСТов и нормативов, хранение истории их изменений.
• Контроль деятельности пользователей и защита данных от несанкционированного доступа.
• Использование системы разрешений для регламентирования уровня доступа лаборанта к данным, возможности их корректировки, утверждения или отбраковки.

АРМ лаборанта

Приложение АРМ лаборанта предназначено для автоматизации работы лаборанта. Ориентированное на задания приложение позволяет в удобной форме отображать перечень необходимых для выполнения анализов и поручений.

РИС. ЛИС I-LDS, АРМ Лаборанта

АРМ лаборанта реализует следующую функциональность:

• Отслеживание назначенных в соответствии с графиком аналитического контроля заданий на выполнение лабораторных анализов.
• Регистрация образцов и ввод результатов лабораторных анализов.
• Контроль вводимых результатов на соответствие нормативным требованиям.
• Автоматический пересчёт результатов в соответствии с методиками выполнения измерений.
• Сохранение результатов. Авторизация результатов. Сохранение авторизованных результатов на сервере данных реального времени. Возможность корректировки авторизированных результатов.
• Формирование оперативных отчетов по результатам лабораторных измерений.

АРМ просмотра

АРМ просмотра предназначен для публикации выходных документов сформированных по результатам лабораторных измерений. Выходными документами могут быть отчёты, созданные в редакторе отчётов ЛИС I-LDS, паспорта качества, web-ресурсы. Интерфейс пользователя и содержимое АРМа настраивается в соответствии с требованиями конкретного внедрения ЛИС.

Модули расширения и функциональные возможности

Одним из ключевых требований при проектировании клиентских АРМов было требование модульности и возможность легкой настройки функциональности приложения под требования конкретного заказчика. Удовлетворить этим требованиям удалось при помощи концепции модулей расширения и функциональных возможностей. Модуль расширения - это библиотека (сборка в терминах .NET) реализующая некоторую функциональность и публикующая эту функциональность при установке модуля расширения в менеджере функциональных возможностей.

Таким образом, вся полезная функциональность ЛИС I-LDS 2.0 реализуется в модулях расширения и сосредотачивается в менеджере функциональных возможностей.

РИС. Менеджер функциональных возможностей

Модули расширения регистрируют в менеджере типы функциональных возможностей. Далее администратор, с использованием интерфейса менеджера настраивает типы и создаёт экземпляры типов, которые так же имеют собственные настройки. Затем для типа и его экземпляров назначаются права доступа - т.е. указываются группы пользователей, которые могут использовать заданную функциональность.

Следующий этап настройки - это публикация экземпляров функциональности. Публикация осуществляется с помощью папок и ярлыков.

Папка - это элемент интерфейса, который может содержать в себе другие папки и ярлыки. Доступность папки для конкретного АРМа указывается установкой флажка, см. рисунок ниже. Папка может быть корневой или вложенной. Корневые папки отображаются в области переходов в левой части окна клиентского АРМа в виде закладок. Вложенные папки имеют собственную настройку отображения.

РИС. Настройка свойств вложенной папки

Внутри папок публикуются ярлыки на экземпляры функциональных возможностей, по аналогии с ярлыками на файлы и программы на рабочем столе в операционной системе Microsoft Windows.

Таким образом, конфигурируется интерфейс пользователя в каждом АРМе ЛИС I-LDS. C учётом того, что недоступные по правам элементы скрываются от пользователя, получается легко настраиваемый, персонализированный интерфейс, нацеленный на решения задач конкретного специалиста.

Интеграция с MES системами

Следующим важным требованием, учтённым при создании ЛИС I-LDS 2.0, является оперативная интеграция аналитических данных в информационное пространство предприятия и организация доступа к этим данным всем заинтересованным в них специалистам.

Данное требование реализуется через механизмы интеграции ЛИС I-LDS 2.0 с серверами данных реального времени.

Интеграция выполнена на уровне компонентов сервера приложений ЛИС и поэтому не требует наличия на местах пользователей клиентских библиотек связи с серверами данных реального времени, что особенно важно в контексте тотального лицензирования активизировавшегося в последнее время.

В ЛИС I-LDS реализована запись в тэги базы данных реального времени авторизованных значений результатов измерений, наименований продукта, точки контроля, метки времени выполнения измерения, а так же всевозможные комбинации совместной записи перечисленных сущностей.

Разнообразные режимы записи позволяют реализовать интеграцию и удовлетворить практические любые требования в рамках доступных лицензий на тэги баз данных реального времени.

Встроенный язык

Возможность реализации любых алгоритмов расчётов в методиках выполнения измерений - еще одна из ключевых задач, которую необходимо было решить при проектировании ЛИС I-LDS 2.0.

Очень часто методики выполнения измерений содержат довольно сложные расчёты, кроме того эти расчёты могут опираться на настроечные параметры, значения которых изменяются во времени и требуют корректировки со стороны инженера лаборатории.

Соответственно помимо реализации самих алгоритмов необходимо иметь возможность разрабатывать интерфейсные элементы, интегрирующиеся в ЛИС. В связи с этим конфигурирование методики выполнения измерения превращается в нетривиальную задачу, требующую соответствующего инструментария и навыков программирования.

В этих условиях было принято решении об использовании внутри ЛИС I-LDS какого-либо языка программирования и разработки инструментария, который позволил бы реализовывать сложные алгоритмы расчётов методик выполнения измерений.

Очевидна сложность и затратность реализации собственного языка и инструментов для работы с ним. Не стоит снимать со счетов и вопрос обучения этому языку специалистов лаборатории и подготовки обучающих материалов.

Сам собой напрашивается вывод об интеграции в ЛИС уже существующего языка. Причём желательно, чтобы этот язык был простым, современным и распространённым, обладал необходимым инструментарием. Всем этим требованиям удовлетворяет язык С# компании Microsoft.

Благодаря встроенному в ЛИС I-LDS мастеру создания расчетов значительно снижаются затраты на реализацию алгоритмов для методик выполнения измерений.

РИС. Встроенный редактор кода

Простые алгоритмы, не требуют особых усилий и специальных навыков и могут быть разработаны и протестированы во встроенном редакторе кода.

Реализация сложных алгоритмов расчётов, специализированных форм ввода и конфигурирования невозможна без соответствующего инструментария, обладающего богатыми функциональными возможностями по созданию кода, дизайну, а главное, по отладке. Такой инструмент существует - это Microsoft Visual Studio. I-LDS предоставляет механизмы экспорта своих проектов в формат проектов Microsoft Visual Studio, предоставляет хостовое приложение для отладки разрабатываемых модулей, так, как будто выполнение происходит внутри лабораторной системы, при этом у разработчика есть возможность использовать всю мощь инструментов Microsoft. После того как разработка и отладка сложных модулей завершена, их можно импортировать обратно в ЛИС I-LDS.

Менеджер встроенного языка реализует хранение исходного кода и откомпилированной сборки, поддерживает версионность алгоритмов, организовывает локальный кэш на стороне клиента.

Для того что бы обезопасить ядро ЛИС I-LDS от ошибок внутри модулей расчётов выполнение модулей происходит в отдельном домене (AppDomain), что позволяет изолировать код ядра системы от прикладного кода модулей.

Формирование отчётности

Наличие развитой системы формирования отчётности является сегодня обязательным требованием для любой ЛИС. В ЛИС I-LDS 2.0 реализовано несколько механизмов позволяющих, формировать выходные документы заданного содержания.

Основная система формирования отчётности - встроенный дизайнер отчётов, основанный на компонентах XtraReports компании Developer Express. Возможности этого дизайнера высоко оцениваются пользователями, что подтверждается рядом наград присуждённых этому дизайнеру. [2]

Возможность печати таблиц, диаграмм, графиков, изображений, штрих-кодов, различные виды отчётов, вложенные отчёты - всё это позволяет сформировать практически любые документы.

Заслуживает внимания возможность этого дизайнера конвертировать сформированные документы в большинство популярных форматов (pdf, htm, rtf, xls, и д.р.) и отправки документов по электронной почте.

Вторая система формирования отчётности - на базе сервера отчётов ИндаСофт, основанного на функциональных возможностях Microsoft Excel. Эта система используется в основном при интеграции ЛИС I-LDS с сервером данных реального времени PI Server компании OSISoft.

Помимо указанных двух систем существует возможность "бесшовной" интеграции с веб-ориентированными системами построения отчётов, такими как Microsoft SQL Server Reporting Services. Эта интеграция возможна благодаря встроенным в ЛИС I-LDS возможностям по отображению веб(http)-ресурсов.

Паспорта качества

Одной из важных функциональных задач, решаемых в рамках ЛИС I-LDS 2.0, является проверка качества готовой продукции на соответствие требованиям спецификаций и формирований выходных документов, подтверждающих это соответствие.

Реализуется эта функциональность с использованием паспортов качества.

В менеджере функциональных возможностей ЛИС I-LDS при установке расширения Indusoft.LDS.Qcf.dll в группе Паспорта качества будут доступны три типа функциональных возможностей.

РИС. Паспорта качества

1. Настройка паспортов качества. Служит для настройки шаблонов паспортов качества. Шаблон паспорта включает в себя продукт, спецификацию, которой этот продукт должен удовлетворять и форму выходного документа, который генерируется ЛИС I-LDS в случае успешной проверки соответствия характеристик продукта указанной спецификации.

2. Формирование паспортов качества. Этот тип функциональности позволяет формировать паспорта качества по настроенным шаблонам, генерировать выходные документы и сохранять их.

3. Просмотр паспортов качества. Служит для публикации сформированных паспортов качества.

Через стандартные механизмы ЛИС I-LDS доступ к функциональным возможностям паспортов качества регламентируется в соответствии с настроенными правами.

Внутрилабораторный контроль

Внутрилабораторный контроль в ЛИС I-LDS 2.0 реализован в соответствие с требованиями ГОСТ Р ИСО 5725-2002 "Точность (правильность и прецизионность) методов и результатов измерений" и РМГ 76-2004 "Внутренний контроль качества результатов количественного химического анализа". Соответствие подтверждено сертификатом соответствия № 07.000.0284 выданным ФГУП "ВНИИМС".

Подключение оборудования

Модульная структура и расширяемая объектная модель клиентского АРМа позволяют реализовывать интерфейсные модули для получения данных с внешнего оборудования. В настоящий момент ведётся активная разработка таких интерфейсных модулей по объектам внедрения.

Заключение

В заключении необходимо отметить, что как показывает опыт внедрений, комплексное решение по созданию информационной системы предприятия, в котором ЛИС является одним из ключевых элементов, но далеко не единственным, представляется наиболее целесообразным и востребованным со стороны заказчиков решением.