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实验室信息管理系统技术和现状探讨

2008-05-16 11:06:16  来源:数字化工

摘要:实验室信息管理系统(Laboratory Information Management Systems,缩写为LIMS)作为现在分析技术、现在管理科学与现代信息技术完美结合的产物,在过去的30年中,取得了令世界惊叹的技术进展和应
关键词: 化工

    实验室信息管理系统(Laboratory Information Management Systems,缩写为LIMS)作为现在分析技术、现在管理科学与现代信息技术完美结合的产物,在过去的30年中,取得了令世界惊叹的技术进展和应用成就。目前,LIMS技术已经广泛的应用在实验室信息化、自动化方面的建设上,给世界各行各业的实验室在管理机制、组织结构、测试技术方面带来了巨大的变革,因此LIMS被形象地形容为“重新设计的催化剂(catalyst for re-engineering)”。

    作为实验室,无论它是做什么分析的,都有着共同点,它们都是接受样品、执行分析任务与报告分析结果,从这些我们可以看出它们所追求的目标包括:(1)人力与设备资源的有效使用;(2)样品的快速分析处理;(3)高质量的分析数据结果。尽管对于不同的实验室一些具体的目标可能会不一致,但所有的实验室其评价标准几乎都是一样的,那就是数据结果的质量,以及获得数据的速度,这些标准反映了该实验室的资源利用效率。

    人们对化验分析的数据要求很高,因为这些数据直接指导着人们的科学研究和对技术的改进。无论什么样的实验室都在不断地产生大量的信息,这些信息包括化验分析的结果和支持化验是正常运行的管理信息,在社会对产品质量的要求的提高,化验室所产生的数据在不断的增多,然而人员却没有增加,在这种情况下,必然加重了实验室现有分析人员的工作压力。

    实验室信息管理系统的现状
 
    目前中国市场上的LIMS可分为三类:原汁原味的国外LIMS、经过本地化的国外LIMS、纯国产LIMS软件。

    国外的LIMS软件有的已经有30多年的历史了,这些LIMS产品采用了最新的软件技术,设计灵活、机构合理、功能完善、经过严格的测试、商品化程度非常高,能够很好的被各行业的实验室所应用,当然这里也包括流程行业,石油石化行业算是典型的流程行业,在国外石油石化行业发展的历史也是相当长久,他们的设备先进,技术先进,化验分析基本上实现了自动化,认为干预的地方很少,一般几个人就负责上千万吨级的炼油厂的化验分析任务,这样的技术和环境也造就了一批LIMS厂商,在这块肥肉里边每家LIMS厂商都不会放弃捞一把的机会的,所以国外LIMS产品在流程行业中做的功能是非常完善。

    由于语言的问题和文化的不同,许多国外软件在中国境内却很难施展其威力,首先碰到的就是语言问题,在中国的石油石化企业的化验室,分析人员基本上全是中国人,外文的环境确实在软件的使用操作上带来了不可跨越的障碍。中国企业的员工和国外企业的员工在文化上存在着很大的差异,这也导致了管理方法上的差异,这个差异在LIMS软件产品上体现的非常明显,虽然有些国外的LIMS产品在国内经过一番本土化的改造,但是还是不能完全融入到我们企业的管理中去,导致许多在国外很成熟LIMS产品,不适应中国市场而退出的情况。现在在国内应用的比较好的LIMS厂商有:美国STARLIMS公司、英国实验室系统公司、LabWare公司和美国动态数据库公司,剩下的这些国外公司都是在国外LIMS开发商中名列前茅的老牌LIMS厂商,有着先进的技术、雄厚的资金和本地化的软件。

    随着中国软件业的不断发展,国产LIMS产品逐渐兴起,开始在中国LIMS市场中占有一定地位,但是由于起步晚,技术水平有限,只能做一些具有行业针对性的低端的LIMS产品,虽然没有强大的功能,但是国内开发商所具有的优势在于熟悉中国文化,了解中国市场,在现场实施上具有丰富的经验,将有限的技术和资金有针对性的进行投入,其结果是非常明显的,国产软件在价格上和亲和力上还是和国外软件有一拼的,在国内应用的较好的几家LIMS开发商有:大庆金桥公司的ePlant-LIMS在石油石化行业的实施效果比较好,功能比较齐全;北京汇博精瑞公司的LAB Builder LIMS在环保行业的实施效果比较出众;北京英普思公司的Inpro LIMS在医药和食品行业的实施效果比较好。

    ePlant-LIMS产品
    1.产品简介

    ePlant -LIMS是大庆石化建设公司计算机开发公司自主研发的一套实验室信息管理系统,产品基于Windows操作系统,采用工业标准的SQL 数据库,是建立在现代管理理念和先进的管理模式之上的实验室信息管理系统。系统通过计算机网络将实验室分析仪器连接起来,实现以实验室为核心的分布式管理体系,实现资料共享及分析台帐无纸化,保证质量体系顺利实施、成本动态控制、人员量化考核,为实验室管理水平的整体提高提供有力的技术性支持。

    2.ePlant-LIMS的目标

    大庆金桥ePlant -LIMS系统要建立化验室数据分析和管理的数据信息平台,让化验分析数据能够尽快的进行传输,更快捷的查询,对大量的数据进行方便的统计分析;让分析人员从手工整理化验数据中解脱出来,数据的整理分析更快捷准确,数据处理量更大,大大提高了化验室的工作效率,减轻了分析人员的工作强度。具体分为以下几个方面:

    建立化验数据分析、存储、统计、发布、共享的网络平台;

    按照人员不同的职责,系统自动分配相应的任务,使人员职责分明,提高工作效率;

    将实验室的资源人、机、料、法、环五大要素进行管理;

    化验分析更加简单,减少人为造成的误差,使数据更加准确;

    质量数据自动生成,满足质量部门对化验分析数据的要求;

    将实验室的所有自动化仪器设备管理起来,仪器数据自动被采集到系统中来,让手工数据和仪器数据无缝的合并;

    化验数据通过网络共享,有权限的人员可根据权限进行相应数据的查询及统计分析。
    3.ePlant-LIMS系统特点
    (1)规范实验室管理

    系统的设计符合ISO/IEC 17025(检测和校准实验室能力的通用要求,等同于GB/T15481)实验室认可准则的要求,规范实验室管理,为通过实验室认可奠定基础。

    (2)为流程行业量身订做

    根据国内流程行业的管理模式,可按用户需求进行模块组态;

    独特的用户管理,实现了岗位自动轮换;

    根据检验计划,自动把任务分配到岗位或个人。
    (3)具有很好的灵活性

    自定义分析结果精度、计算参数和计算公式,可对数据进行全程跟踪;

    自定义审核级别,对不同的用户和岗位进行审核权限的分配,实现审核流程;

    自定义各种报表内容及格式。
    (4)强大的统计分析功能

    根据查询结果自动生成趋势图、单值级差控制图、正态分布图等各种SPC图;

    根据用户需要生成等级品率、实物质量统计等各种统计报表;

    可实现工作量统计和成本核算。

    (5)标准化接口

    与现场分析仪器、仪表无缝连接;

    为MES、ERP或其它的企业生产信息管理系统提供统一的数据接口;

    与实时数据库进行数据交互。
    (6)人性化设计

    超标数据自动识别;

    数据自动过滤,简化人员操作;

    丰富的消息机制,提高系统的实时性;

    质量等级自动进行判等,自动生成化验报告单和产品质量合格证。
    4.产品功能简介

    ePlant-LIMS产品功能主要包括:检验计划、样品分析、查询统计、质量管理、资源管理、系统初始化、系统管理、用户管理、色谱数据的自动采集、实时数据的共享、用户抱怨处理共十一个大的功能模块组成。
 
    (1)计划管理

    a.检验计划管理:定义与维护检验计划,这里可以定义计划名称、生效时间、各分析项目的频率等。

    b.计划下发:分为自动下发和手动下发两种方式,对于有固定分析频率的分析项目,系统自动将任务下发到相应岗位;对于没有固定频率的分析项目,须用户手动下发。

    (2)样品分析

    a.未分析项目:此处列出当前登录用户所有未分析的任务,分析人员可选择一个任务进行分析;在这里分析人员可以直接录入分析结果或者录入参数并计算出分析结果,也可以进行平行分析,计算出平行后的结果;分析人员可直接保存并提交数据,也可先保存数据,等到检查确认数据后再提交。

    b.已保存项目:此处列出所有处于已保存状态的数据,分析人员可检查自己的分析数据,发现错误可直接修改,在确认无误后可提交数据。

    c.待审核项目:此处列出所有当前审核人员需审核的数据,在确认数据无误后可审核通过,数据流转到下一级审核人员那里;如发现错误可审核错误,将数据记错并自动重新下发一个任务;终审人员审核后,审核流程结束,数据报出。
    (3)查询统计

    a.装置分析日报:按日期查询化验分析数据的报表,由实验室报出的数据自动生成,各装置操作人员可直接查询所需数据。

    b.化验分析台帐:按日期查询化验分析台帐,台帐可根据用户自定义的信息自动生成。

    c.通用查询:用户可以根据自己的需要选择查询条件来查询数据。

    d.馏出口及中间控制查询:用户可根据样品类型的不同分类查询分析数据。

    e.成品查询:用户可根据需要方便快捷的查询某时间段出厂产品的分析数据。

    f.原始记录查询:用户根据需要选择查询条件查询化验原始记录,在这里可查询到每次分析完整的分析过程,包括采样点、分析项目、结果、参数、采样时间、分析人、检查人、审核人等信息;如果是平行样,可查询到每一次分析的具体内容;如果有错误数据,可查询到错误的生成、发现与修改的全过程。

    g.统计分析:可根据查询结果,自动生成单值-极差控制图等各种统计分析图表。

    h.以上查询结果均可导入到EXECL中进行更灵活的打印。
    (4)质量管理

    a.质量判等:此处列出所有需要判等出厂的样品,用户可选择一个样品进行质量判等、质量合格证、分析报告单打印等操作。

    b.质量等级管理:定义与维护出厂产品的等级名称及各等级产品的各分析项目具体的指标值。

    c.质量打印模板:定义与维护质量合格证与分析报告单模板。

    (5)资源管理

    a. 人员管理:这个模块包括实验室所有工作人员的档案管理,工作量和出错率的统计,培训考核档案、程序查询等项内容。人员档案主要包括工作人员的姓名、性别、出生日期、人员编码、所在岗位等基本信息。工作量和出错率主要是用来计算每个工作人员所付出的劳动和犯下的错误,用以计算奖金和罚款。培训考核记录就是记录下工作人员接受培训和考核的情况,可登记培训考核信息并记录每一个参加培训或考核人员的成绩。

    b. 仪器管理:这个模块对实验室所有仪器进行管理,包括仪器档案管理、配件信息管理、技术指标信息、故障维修记录、检定信息管理共五个子模块。仪器档案管理记录仪器名称、编号、规格型号、生产厂家、出厂时间、价格、投用时间等基础信息。配件信息管理记录仪器配件的名称、型号、在用数量、备件数量等信息。技术指标信息记录仪器的各种技术指标。故障维修记录故障发生的时间、现象、原因分析以及维修等相关信息。检定信息管理记录仪器的检定周期以及所有的检定记录,可根据时间对下次检定进行提醒。

    c.计量器具管理:这个模块包含计量器具档案管理和计量检定管理两部分。计量器具档案管理记录器具名称、编号、生产厂家、规格型号、精度等级、测量介质、是否为强制检定等基础信息。计量检定管理记录器具的检定周期以及所有的检定记录,可根据时间对下次检定进行提醒。

    d.材料出入库管理:这个模块包含材料出、入库及库存管理三部分。材料库存管理记录材料名称、规格型号、库存数量等信息,在库存数量低于设定值时进行提醒。材料出库及入库管理记录材料出入库的所有信息并打印出入库单。

    e. 药品管理:这个模块包含药品出、入库及库存管理、分配管理四部分。药品库存管理记录药品名称、危险品等级、库存数量等信息,可按无毒、有毒、剧毒等等级对药品进行分级,可在库存数量低于设定值时进行提醒。药品出库及入库管理记录药品出入库的所有信息并打印出入库单。药品分配管理记录药品分配的具体信息,可追踪每一份药品的具体去向,保管地点、保管人等信息。

    f.房间管理:房间管理这个模块的主要功能就是对实验室下属的各房间的各种基本情况进行管理,包括房间的负责人、配置的设备等基本情况。另外,用户在这里还可以对各房间情况进行实时监控,包括温度、湿度、大气压力等。

    g.历史留样管理:对于分析完的样品留样进行管理,包括采样点、样品名称、采样时间、采样人、保存位置、保存年限等基本信息,一旦发生质量事故,可随时进行事故追溯,查到发生事故当时的情况。
    (6)系统初始化

    a.装置信息管理: 定义与维护装置信息。

    b.采样点信息管理: 定义与维护采样点信息。

    c.采样点类型管理:定义与维护采样点类型。

    d.样品信息管理:定义与维护样品信息。

    e.项目信息管理:定义与维护分析项目信息。

    f.项目属性管理:定义与维护分析项目属性信息,如环境因素等。

    g.计量单位管理:定义与维护系统中用到的计量单位。

    h.审核级别管理:定义与维护系统中人员审核级别。

    i.牌号指标管理:定义与维护各样品牌号的指标值。

    j.样品登记:样品登记建立采样点、样品和分析项目之间的关系。

    k.标准类型管理:定义与维护标准方法的类型,如国际标准、国家标准、企业标准、行业标准等。

    l.标准方法管理:标准管理模块将实验室分析的产品质量标准、化验分析标准方法在网上集中管理起来,由系统管理员将各种标准以Word文档的形式提交到服务器上,并在化验方法改变时随时维护,其他管理人员、技术人员或分析人员可在需要时直接上网查询。另外,用户还可以在这里定义分析组份、参数、计算公式等信息,以便于样品分析时随时调用。

    (7)系统管理

    a.系统日志管理:记录用户登录时间、退出时间、IP地址、对系统进行何种修改。如果有人对系统进行破坏,系统会对其进行详细记录,确保责任的落实。

    b.系统备份:ePlant-LIMS提供两种备份方式,定时自动备份和人为手动备份。确保数据不因外部因素而丢失,减少系统维护人员工作量,确保生产的正常运行。

    c.操作界面外观选择:针对不同用户的喜爱风格,系统提供多种风格的操作界面,让每个操作人员都能找到自己喜欢的界面风格,让每个使用者都有一个愉悦的心情。
    (8)用户管理

    用户管理模块可以定义用户、组织机构、角色、用户组、用户权限等信息,并可以对用户、角色、用户组授权,以便对每一个用户的权限进行严格控制。

    任何一个人要使用本系统,必须要给他建立一个用户并给他分配角色,那么他就拥有这个角色的所有权限。因为用户的不同权限,登录系统后所看到的界面和菜单也是不同的。

    权限分配由系统管理员来完成。
    (9)色谱数据的自动采集

    色谱数据通过色谱采集单元和色谱工作站的处理,形成标准的接口数据,数据通过网络传送到ePlant-LIMS系统中。
    (10)与实时数据库相连,实现数据共享

    ePlant-LIMS与实时数据库无缝集成,工艺人员可以在实时监控界面看到化验分析数据,方便了工艺人员的工作。
    (11)抱怨处理

    最终用户对化验分析的数据或者服务表示不满意的时候,通过网络系统可以填写用户抱怨单,化验室会很快收到相应的用户抱怨单,然后由专人对用户的抱怨单进行整理,生成相关信息送交给相应的责任人,对用户的抱怨做出相应的整改方案;抱怨的处理流程是用户可以自定义的,并且在抱怨的处理流转过程中,有权限的人员可以对抱怨进行监控,以督促抱怨的处理情况;系统会对抱怨进行相关的统计分析,找出抱怨多发的地方,让化验室的领导有针对性的加强管理方面的薄弱环节。

    5.分布式多层体系结构
    ePlant-LIMS系统采用分布式多层体系结构,采用B/S运行模式,以Microsoft Visual Studio .NET 2003为开发工具,SQL Server 2000为后台数据库,总体分数据访问层、业务逻辑层、业务外观层和界面展示层四个层次,这四个层次可以分别部署到不同的服务器上。


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