高宁

(河南中烟工业有限责任公司，河南郑州450016)

集团模式下省级工业公司实验室信息管理系统的设计与实现

高宁

(河南中烟工业有限责任公司，河南郑州450016)

从集团模式下的省级工业公司的质量监督检测特点出发，对卷烟工业企业的LIMS系统的作用、特点和必要性等进行阐述，并对LIMS系统体系设计提出了具有实际应用的探讨。

卷烟工业;LIMS;实验室信息管理系统;质量监督

1 LIMS概述

1.1 LIMS概念

实验室信息管理系统(LIMS，Laboratory Information Management System)是实验室现代综合管理的一种理念、技术、方法、产品和整体解决方案。LIMS是信息经济时代实验室管理的主要表现形式，是实验室信息化和企业信息化的重要组成部分，是企业信息模型(ERP、MES、PCS)中的重要内容，是实验室工作的重点从样品分析过程向信息管理过程的延伸、扩展、转移和提升，也是工作方式的根本性转变和提升，是实验室管理科学化、规范化、流程化、精细化、电子化、网络化、动态化、实时化和现代化的重要手段，是实验室建设以及实验室认证的重要技术基础。

通过LIMS在实验室的实施和运行，实现实验室的无纸化记录与办公、检验数据共享、资源与成本管理和人员量化考核，达到提高分析水平，规范样品检测过程，降低实验室成本的目的。LIMS的应用，将会大大提高实验室的管理能力和检测校准水平，提高实验室的工作效率，对实验室管理和质量控制产生深远影响。

1.2 LIMS技术的发展

LIMS技术和产品始于20世纪60年代，经过了数十年的发展，经历雏形、商品化时期、功能完善时期和网络化产品四个阶段，现已发展成为一个专门的为实验室设计的信息管理系统。

1.2.1 雏形

20世纪60年代末期至70年代初期，是LIMS设计思想的产生时期，实验室的数据管理仍然停留在手工记录阶段。

1.2.2 商品化时期

20世纪70年代中期至80年代初期，LIMS系统操作一般集中在中心计算机上完成，可以实现一般的数据管理与统计分析功能，数据处理能力比较小，手工处理的工作量仍然比较大，其它功能还没有实现。

1.2.3 功能完善时期

20世纪80年代末期至90年代中后期，伴随着这一时期计算机技术的飞速发展，LIMS技术进入了崭新的发展时期。随着MS Windows、Windows NT操作系统的兴起，LIMS开始从DOS平台、UNIX平台逐步过渡到Windows NT平台，具有良好的用户界面，操作比较简单，功能比较全面。

1.2.4 网络化产品

网络化产品兴起于20世纪90年代后期至21世纪初，Internet的飞速发展，网络技术的应用遍及，采用Internet、Intranet和Web技术的LIMS开始出现，普遍采用了统一的浏览器界面和以Web服务器为中心的分布式管理体系，使用极其方便，数据的共享发布和业务集成更为简单，功能更为全面，这些最新的计算机网络技术在LIMS系统中的应用，代表了今后LIMS技术的发展方向。

2 集团模式LIMS系统应用特点分析

省级工业公司的产品检验主要由技术中心和下属卷烟厂的质量监督检测站完成。技术中心主要负责科研、抽查方面的检验，以及检验任务的制定、下达、检验数据的把关和考评;下属卷烟厂的质量监督检测站主要完成产品和辅料等的日常检验工作。

集团模式下卷烟工业企业的检验模式上具有以下几个特点:

2.1 检验点分散，距离远

技术中心和下属卷烟厂质量监督检测站在地域上分布比较分散，下属各卷烟厂由于处于远程异地，使得技术中心对各卷烟厂质量监督检测站的任务派发、业务指导等都难以实现具体的指导和控制，而各卷烟厂质量监督检测站的检验数据和生产线数据的上报目前也都存在着上报时间不及时，上报数据不充分，上报报表调整比较困难的问题。

2.2 仪器种类多，接口复杂，分布分散

技术中心和下属卷烟厂质量监督检测站在检测过程所使用的仪器设备种类多、型号多;而且仪器接口复杂，有串口输出仪器、并口输出仪器、工作站网络输出仪器、工作站文件(PDF、文本文件、数据库)存储仪器等。同时由于技术中心和下属卷烟厂质量监督检测站在地域上比较分散，也导致了仪器数据需要远程异地传输。LIMS系统需要独立开发多种数据采集终端，将串口采集数据保存到文件中，网络中断时文件上传服务会不断尝试，如果网络连通自动恢复上传;仪器自动数采需要通过配置而不是代码开发完成，多个单位同时使用，要数据隔离，相互不能访问。

2.3 检验数据管理工作量大

质检站存在大量的检测数据，如果不实现检验数据电子化，则质量监测管理工作只能通过浏览试验报告单、质量台帐或统计报表等形式来实现。无法做到数据统计及处理的自动化，也无法对数据做深入的处理和综合利用。

2.4 检验数据共享需求强烈

技术中心对于检验数据的获取效率要求越来越高，对于质检和工艺方面的检验数据有十分强烈的共享需求，希望能通过网络和LIMS系统直接访问到具有相关权限的各种检验数据，并通过相应的数据查询分析工具，使相关科室能使用共享数据来改进配方研发、工艺改良，提高对原材辅料、成品(半成品)的质量控制。

2.5 存在大量相关信息系统

省级工业公司目前都有EPR、MES和OA等众多的系统，系统相互间数据融合需求比较强烈。

3 集团模式LIMS的设计

随着省级工业公司实验分析仪器自动化、实验室规模与处理能力的不断提升，为提高产品质量，创品牌效应，加强检测质量控制，实现管理的高效快节奏，要着手研究集团模式下烟草企业的LIMS系统的设计和应用。

3.1 LIMS系统技术架构

根据省级工业公司技术中心和下属各卷烟厂在地域上处于远程异地，且各自有独立的管理需求的特点，在设计上考虑以技术中心为核心，下面各生产厂为基础的分布式服务架构方式来实现统一业务数据管理平台。通过将各项样品检验、数据采集和管理应用程序进行分布式部署，确保技术中心和下属各卷烟厂具有独立完成相关工作的能力;同时通过相应的数据同步汇总机制，使各生产厂运作的数据能够通过自动或者手工上传的方式被上报汇总到技术中心，实现远程无缝实时的数据衔接，从而使技术中心和各生产厂在信息空间上形成有机的整体，可以进行高效的管理。

3.1.1 基于B/S(Browser/Server)架构，易于扩展集成，稳定性、安全性高

早期的LIMS系统多采用C/S(Client/Server)架构，升级部署困难，更加难以实现与其他系统的集成。同时因为客户机环境复杂，C/S程序一般稳定性较差。同时一些采用两层结构的C/S程序，其数据库连接的用户名、密码保存在客户端，服务器端难以实现严格、精细的数据权限控制。

B/S架构因为其特有的开放性，已经成为了应用软件的标准架构，支持浏览器方式访问也是对现代实验室信息管理系统的必然要求。

3.1.2 基于成熟的J2EE三层体系架构

J2EE体系架构与微软的dotNet体系架构相比，J2EE在高端应用方面的解决方案更加成熟，更加开放，也更加灵活。系统应用可以根据需求不同部署在不同的操作系统和硬件平台上，可以确保随着业务的深化，软硬件平台实现平滑升级。同时LIMS系统基于J2EE三层体系架构更容易和工业企业中的ERP、MES和PCS等系统集成。

3.1.3 基于业务平台技术，支持客户化定制

早期的LIMS系统都是针对特定客户需求所编制的定制软件，它对特定客户的需求符合度较高，但是难以适应客户需求的变化，也难以保证程序的稳定性。卷烟工业企业LIMS系统采用以业务平台技术为基础的架构设计，建立一个通用的符合实验室信息管理规范的基础业务平台，支持灵活的配置调整，可以在现场实施过程中根据用户需求配置不同的流程、表单、界面、报表等，从而在不进行编程的情况下满足不同客户的需求。

3.1.4 基于ESB企业服务总线，符合SOA技术标准

LIMS系统遵循主流技术标准，内置ESB企业总线服务，可以通过企业级中间件技术进行可靠的分布式数据传输。同时符合SOA规范，适应与其它系统的互联互通。

3.2 LIMS系统业务架构

集团模式下的LIMS系统将整个实验室作为管理对象，应用范围不仅仅是检验数据，它集现代化管理思想与计算机技术为一体，并将ISO 17025管理体系贯穿于整个LIMS管理与应用中。

LIMS系统基于标准化的实验室管理思想，实现以实验室样品检验业务流程管理为核心的全方位管理。它集样品管理、试剂管理、仪器管理、检验任务、文档管理、管理程序、数据管理(数据采集、计算、判定、审核、统计、输出、发布)、报表管理等为一体，组成一套完整的实验室综合管理和产品质量监督体系，既能满足日常管理要求，又能保证实验室分析数据的严格管理和控制，可以有效地减轻实验室工作人员工作量，提升实验室管理的精确性和规范性，并适应信息时代网络化办公的需求。

系统业务架构如图1所示:

图1 LIMS系统业务架构

3.3 LIMS系统网络结构

采用集中部署与分布式部署相结合的方式，首先确保各生产厂在无论网络状况是否通畅的情况下都能保持独立的检验工作不受影响，同时确保在线或离线情况下，数据、报告都能实现同步、汇总和分发等功能，这样各生产厂的日常检验数据能及时的上报技术中心，使技术中心和各个生产厂连接成为一个完成的有机整体，从而让技术中心可以方便地监督整个中烟公司的生产检验情况。

3.4 LIMS系统功能结构

省级工业公司LIMS系统总体功能上主要分为检测模块、资源管理模块、系统配置管理模块、后台权限管理模块四大部分。

3.4.1 检测模块

检测模块作为LIMS系统的核心模块，实现实验室检验业务的全面信息化;提高检测数据的可靠性，规范检验流程，减轻试验人员重复性工作量，从而全面提升试验室管理水平。

检测模块将任务编制、任务下达分配、样品检测和报告出具整个检验过程，与检验过程中需要遵循的体系规范、检验方法、检验中所需人员、样品、仪器、消耗品(标准溶液和试剂等)有机的密切关联起来，通过高度自动化的数据采集和自动计算判定，完成检验过程。

3.4.2 资源管理

资源管理模块实现实验室人、机、物、法、环几方面检测要素的管理，并且通过与检测过程的紧密关联，将检测标准、人员、样品、消耗品和仪器的管理融入到实验室的检测流程中，保证了检测过程和检测数据的可靠性。

3.4.3 配置管理

LIMS系统作为一个通用型LIMS平台，其调整的灵活性、可扩展性、易维护性主要都是通过配置管理模块的配置功能来实现。在实施阶段，配置管理模块的使用将实现系统整体初始化的功能。

配置管理主要包括标准管理、项目配置管理、样品类型配置管理、报告模板配置管理、流程配置管理、数据审计、编码规则、系统参数等主要业务的配置管理，以及产品条码库、批否决、生产企业(生产厂)等基础字典表的维护管理。

通过项目配置和样品类型配置，项目、样品、计算方法、标准、人、仪器、药品试剂等资源相互紧密关联，形成一个有机的整体，保证了LIMS系统优良的关联性、灵活性和可扩展性。

4 系统实现后的主要效果

省级工业公司通过全面实施和运行LIMS系统，一方面提高了检测工作效率，规范了检测流程，提高了检测数据的可靠性，全面提升了实验室管理水平;另一方面通过检测数据的共享与分析，增强技术中心配方研发、工艺改良，提高对原辅料和成品的质量控制的能力。

①提高检测工作效率，降低检测成本。使用LIMS系统后，实现了原始数据自动采集，结果数据自动计算，结果自动判定，报表自动生成等，大大降低了检测工作中的重复劳动，提高了检测工作效率。

②规范检测流程。LIMS系统中采用符合ISO17025标准的设计，包括样品登记、任务分配、检测、审核、编制报告等流程环节，同时自动应用各种业务规则，确保技术中心和下属各卷烟厂质量监督检测站的检测工作更规范、更有条不紊。

③提高检测数据的可靠性。LIMS系统实现了原始数据的自动采集，在检验过程和录入过程中对超标数据自动提醒，结果数据自动计算，避免人工误操作。同时通过符合17025的数据审计功能，实现数据采集、修改和审核过程的详细记录，确保数据可追溯。

④数据共享与分析。通过数据查询分析工具和数据共享机制，方便相关业务科室和部门使用检测数据改进配方研发、工艺改良，提高对原辅料和成品的质量控制。

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1003－3467(2012)14/16－0052－04

2012－05－29

高宁(1969－)，女，工程师，从事信息系统管理工作，电话:13939013581。