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探访科学仪器自动化的“幕后玩家”——“创新

2019-08-29 21:42 来源: 震仪

  当前,以物联网、大数据、移动应用等新一轮信息技术为代表的工业化浪潮正席卷全球,互联网和其他网络服务催生出全新产品和服务,进入与过去完全不同的智能制造模式。

  在数字化和工业4.0时代,科学实验室也在忙着为未来做准备。检验检测实验室对样品的快速、准确处理,过程的安全、合规性,数据的完整、可追溯性提出更为严苛的要求,人工智能、自动化、信息化等新技术成为实验室的新宠儿,引得众多仪器厂商与检验检测机构在该领域竞相布局,业内也涌现了多家为实验室自动化提供仪器和软件支持的创新型企业。

  近日,仪器信息网“创新100”项目组来到上海汇像信息技术有限公司(简称:汇像),走进这家与多家仪器及检测巨头达成合作,为实验人员提供自动化解决方案的“幕后玩家”。

  2019年1月21日下午,位于上海紫竹科技园区的上海汇像信息技术有限公司迎来了一批特殊的客人。岛津企业管理(中国)有限公司社长马濑嘉昭、天祥集团化学实验室副总经理马云龙、欧姆龙(中国)有限公司上海分公司技术知财中心长吴越以及闵行区科技创业企业联合会会长丁嘉敏等一行人莅临汇像,见证了岛津与汇像关于实验室自动化、智能化协议的签约仪式。由汇像自主研发设计的XRF自动化工作站将在天祥集团、上海岛津的多个实验室发挥重大作用。

  回忆起这段合作关系,汇像总经理刘家朋至今仍感觉意外:“最开始我们是和用户合作,对实验室中岛津的部分仪器进行了自动化层面的改装,岛津发现后对我们的技术十分感兴趣,先是产品经理主动找上门,后来是中国区负责人,再到日本总部的高层,经过多次的接触、沟通与交流后,最终才确定了合作关系。作为科学仪器行业的‘新兵’,能与岛津这样的跨国仪器巨头达成合作,也体现了对方对我们研发、管理、生产能力的认可。”

  近日,一条与电子电器有害成分检测有关的消息登上热搜,即RoHS2.0法规自2019年7月22日起强制执行。在法规的持续影响下,电子电器等行业业务量剧增,给第三方检测机构带来了样品检测周期拉长、人力成本增加等不可避免的问题。

  为解决上述难题,岛津在原有能量色散型X射线荧光光谱仪(XRF)的基础上推出了ED-XRF检测全流程自动化、一体化的工作站。该系统的智能机器人、转台等自动化部分就是与上海汇像合作,通过对X射线荧光光谱分析仪的自动化控制,提供了一个全面的自动化检测平台,利用人工智能技术,实现对样品的24小时不间断地检测及分析。设备能够有效提高分析效率,缩短分析周期,减少人工依赖并降低成本。

  据介绍,该EDX自动化系统已在电子电器、珠宝等行业得到应用。汇像表示:“平台可兼容两台或四台XRF本体,其他数量或品牌也可定制。”

  技术出身的刘家朋曾在外企有多年工作经验,机缘巧合下进入科学仪器行业,与公司创始团队出身成像、自动化、软件等行业有密切关系。

  时间回到2016年,上海汇像初涉科学仪器行业时,正好赶上食品包装材料的研究热潮。据了解,食品包装材料中有毒有害化学物质的迁移是引起食品污染的重要途径之一,要研究食品包装材料,尤其是食品塑料包装材料中有害物质的含量及其迁移规模,就需要对其接触面积进行计算。针对不规则的食品接触材料,过去传统方法通常是以纸张等材料覆盖被测物表面,再由人工计算得出结果。该方法不仅操作过程繁琐,对实验室的人员和时间也是极大的损耗。研发一种能够快速测定不规则包装材料面积的自动化方法迫在眉睫。

  凭借在自动化和先进成像领域的丰富经验,汇像在当年与常州海关(原常州出入境检验检疫局)、SGS达成合作,研发出一款可用于快速、准确地计算不规则物体面积的3D面积测定仪。仪器采用新型非接触光学测量技术,将图像算法、数据处理集成于一体,实现了任意面积、外表面积、内表面积、液体面积、体积等信息的自动化测定。产品可应用于食品接触材料、首饰饰品、电子电气、药品包装材料、医疗器械等领域。常州、广东、宁波等地的海关实验室,以及SGS、天祥、浙江方圆、上海质检院、深圳计量院等检验检测机构均成为这款产品的代表性用户。

  值得一提的是,汇像的这款3D面积测定仪还参加了由北京市科委支持、北京海关组织开展的“国产仪器设备验证与综合评价”项目,仪器交由北京海关技术中心的实验室开展验证评价,得出“仪器状态稳定、硬件及软件应用良好” 的结论。

  应对市场及用户的不同需求,汇像还推出了蓝光型和激光型的手持式3D面积测定仪,配套智能显像、迁移测试池、夹具等装备,构成了公司独有的智慧检测系列产品线。与此同时,汇像也与SGS、常州海关等单位建立了良好的合作关系,在科学仪器行业独树一帜,成为仪器企业和实验室用户身后提供自动化、智能化产品支持的服务商。

  成立至今,汇像已组建起30多人的研发团队,每年的研发投入将近1000万元,主要用于化学操作、化学实验室自动化、大数据管理平台、实验室设备数据智能采集、物联网平台、微流控操作系统及实验室通用控制系统等相关技术的研发。公司与上海交通大学、常州海关、深圳计量研究院、SGS均有研发方面的合作。刘家朋表示:“我们希望以先进成像及人工智能技术为核心、以分析仪器、检测设备、智能识别、云计算平台、大数据分析系统等为主要支撑,为实验人员提供更高效的工具,实现实验室自动化、智能化、无人化的梦想。”

  针对仪器企业和实验室用户两类用户,汇像形成了机器人智动化、智慧检测、智能化软件系统、定制服务共4条产品线,推出的产品除上述的EDX自动化系统、3D面积测定仪外,还包括拍照系统、档案管理系统、微生物检测前处理工作站、pH值自动测试工作站、智能称重系统、农残自动测试工作站等产品。

  以汇像与SGS合作开发的智能称重系统为例,该设备提供了一种全自动化的解决方案,不仅代替了实验室人工称量固体样品的操作,避免人工称量条件下受环境、个人情绪和测量方式等因素的影响,还可以对接LIMS系统,实现对样品的24小时自动称重工作,显著提高实验人员的工作效率并保证称量精度。另一款产品,原始记录及档案扫描识别管理系统能够将实验室所有的原始记录通过快速扫描进行金融级的云端管理,也是一项既有趣味又能解放实验员双手的研发成果。

  在汇像,这样的“奇思妙想”还有很多,但归根结底还是以自动化手段去解决实验人员日常工作中遇到的检测难题。在刘家朋看来,工业自动化通常面对的是文化程度不高、工作相对重复的产业工人,想要“打败”或者取代他们比较容易。但实验室自动化面对的受教育程度高、工作流程复杂的实验人员,如何为他们的工作赋能,解放实验员的双手;如何理解不同实验室对标准和法规的解读;如何实现复杂流程的自动化,同时避免交叉污染;如何保证检测结果的稳定性和可靠性,都是汇像团队从自动化跨入分析测试领域所遇到的挑战。

  怎样克服重重挑战?刘家朋认为一是划学科、多领域、高层次人才的引进,二是科学化管理系统的建立,通过这些来保证产品的稳定可靠。他补充说:“我们会委托专家进行最新标准的解读,许多项目立项之初都会走访、咨询业内的权威专家。另外汇像在上海、深圳均设有技术服务中心,在武汉、广州设有备件中心和售后支持服务,可以提供当天内的快速响应。”实验室转向自动化将是未来的必然趋势,成熟的开发能力和日渐完善的服务体系或许是汇像面向市场、应对挑战的独特竞争力。在与实验室相关的自动化、机器人等硬件方面,以及大数据、人工智能、物联网、云计算等软件应用方面,汇像还将大有可为。

  为秉承“国产科学仪器腾飞行动”宗旨,在中国仪器仪表行业协会的指导下,仪器信息网于2018年启动“国产科学仪器腾飞行动”之“创新100”项目,筛选一批具备自主创新能力的中小仪器厂商,通过公益性的报道、走访、调研,在企业发展的关键时期“帮一把”,助力国产仪器中小厂商腾飞发展。

  (5) 企业需是中国仪器仪表行业协会、中国仪器仪表学会、仪器信息网会员之一。

  国产仪器腾飞行动“创新100”筛选流程包含以下环节:企业在线申报——企业创新能力审核——公益报道服务——线下资源对接——最具成长潜力企业评选。

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