實驗室信息管理系統的建立

摘要：該文介紹了蘭州石化公司實驗室信息管理系統的構成及實施方案，并詳細介紹了該系統中數據管理和資源管理功能，通過ASP.NET技術實現Browser/Server結構下查詢質量數據和質量報表的應用。

關鍵詞：實驗室；信息管理系統；LIMS

中圖分類號：TP311文獻標識碼：A文章編號：1009-3044(2008)27-2001-03

The Establishment of Laboratory Information Management System

ZHAO Li-qian

(Lanzhou Petrochemical Company Communication Network Technology Development Center， Lanzhou 730060， China)

Abstract: In this paper， Lanzhou Petrochemical Company Laboratory Information Management System and the implementation of a programme， And details of the system of data management and resource management functions， ASP.NET technology through the Browser/Server structure for the quality of data and the quality of statements of the application.

Key words: laboratory; information management system; LIMS

1 實驗室信息管理系統(LIMS)簡介

對于蘭州石化這個大的流程制造企業來說，實驗室是監測產品質量的關鍵部門，是企業正常運行的“眼睛”。任何原料進廠、產品出廠或生產中間過程都離不開分析化驗這一環節，通過分析化驗產生的大量數據正是檢驗產品質量的重要依據。而蘭州石化公司作為石化行業中的一個老企業，長期以來一直都是沿用老的生產管理觀念和生產方式，還需要大量的人工記錄和統計數據，如手工記錄的數據量石油化工廠約1200條/天，橡膠廠800條/天，化肥廠600條/天，這大大影響了數據的準確性和及時性。為解決以上問題，蘭州石化公司決定建立實驗室信息管理系統。

2 實驗室信息管理系統(LIMS)構成

各行業對LIMS系統應用要求的不同，這就決定了LIMS的多樣性和行業依賴性。LIMS作為實驗室信息管理的應用軟件系統，從流程方面來說它最重要的是LIMS的組態，為不同的實驗室采樣點設置質量指標、上限值、下限值、考核標志及計算公式等。在保證樣品信息來源可靠的情況下，對化驗數據進行統計和分析為設計最優的生產方案提供數據和信息支持，在管理層與控制層之間建立了一個橋梁，也為數據的深入開發應用提供一個可靠平臺。與調度系統的集成，與實時數據庫的集成都是建立在LIMS系統基礎之上實現的。

2.1 系統總體結構

蘭州石化公司LIMS系統自下而上可分為四個層次和兩個流向。兩個流向指數據流和管理流。四個層次為：1）數據采集：運行于分析儀器上；2）數據發送：運行于各實驗室PC機上；3）LIMS系統：運行于服務器；4）上層查詢應用系統：通過WEB方式可以查詢。

上層查詢分析應用系統包括以下兩個部分：1）質量數據：包括查看石化各個分廠的質量數據；2）質量報表：包括查看石化各個分廠產生的質量統計報表、檢驗臺帳和質量月報。

企業網用戶通過企業局域網用瀏覽器查詢LIMS系統。

圖1是LIMS的主要結構及功能框圖。

2.2 系統安全

1）LIMS數據庫的安全：一方面，公司網絡設有硬件防火墻，以防止非法入侵實時數據庫服務器；另一方面，LIMS采用了功能強大的ORACLE數據庫，ORACLE有自帶的數據安全策略，保證數據的安全。

2）數據溯源：LIMS對輸入的結果總是以它的原始形式儲存，對現有結果的任何修改都將被自動跟蹤。數據可追溯性確保了整個檢測過程中數據的可靠性、安全性和唯一性，杜絕了人為捏造或擅自隨意修改數據的行為。

3）數據保密：LIMS系統的基本應用，進行口令認證，并且不同用戶具有不同權限，查看的內容不一樣。

2.3 網絡建設

其中蘭州石化的橡膠廠、石化廠、化肥廠的園區網采用單模光纖、五類UTP和交換機構成園區網框架，并以五類UTP和單模光纖來連接各站點。采用星型網絡拓撲結構，網絡速度為100M，園區網通過設在各廠主干網交換機和12芯的單模光纖聯入蘭州石化公司主干網。

3 實驗室信息管理系統(LIMS)實施

3.1 LIMS軟件的選型

選型原則主要從以下幾個方面進行考慮：1）數據－保證所有輸入數據的完整性；2）公式－保證所用公式和算法都是標準和適當的；3）審計－數據記錄和編輯要責任到人；4）修改－提供適當的修改管理方法；5）操作－采用經過充分證實過的方法；6）災難－遇到失敗或未授權訪問時提供另一套方案。

實驗室信息管理體系包含了關于數據的完整性、安全性、可追溯性及數據存檔、備份等一系列要求。蘭州石化公司經過反復技術論證、調研，最終采用了匯博精瑞公司的LIMS作為信息平臺之一。

匯博精瑞公司的LIMS作為實驗室信息管理的應用軟件系統，它的核心為規范樣品化驗分析的工作流程，對樣品分析的每一個環節進行監控和管理，減少由于人為因素造成的分析誤差；在提高樣品分析質量和人員工作效率的同時，它還將幫助實驗室建立起一套完善的質量保證體系，對影響實驗室質量的要素進行有效的管理和控制，并嚴格規范實驗室的操作規程。

3.2 LIMS的組態

蘭州石化公司LIMS組態的設置和管理由各分廠的系統管理員按照樣品的標準、規范或規程設定，一旦測試成功后，只要將檢測到的原始數據按事先設置好的流程輸入LIMS，經其自動處理，即可得到本次檢測的最終結果，其中間過程無須用戶插手。如石化廠對水質分析班的脫氧水烯烴s-066采樣點設置了PH值，聯氨，二氧化硅，總鐵，總銅和溶解氧的分析項目，并依需要對各個分析項目設置了上下限，實驗方法及計算公式等。組態后化驗室分析員只要輸入原始分析數據，LIMS自動分析和統計無須人為參與。石化各分廠組態情況如下：橡膠廠對苯乙烯化驗室、ABS化驗室、丁腈化驗室、碳四化驗室、SAN化驗室、丁苯化驗室的676個采樣點進行了組態。石化廠對辦公樓檢驗組、原料分析站、成品分析站、塑料1分析站、塑料2分析站、芳烴分析站、水質分析站、烯烴分析站的607個采樣點進行了組態。化肥廠對化肥化驗室、動力鍋爐化驗室、動力循環水化驗室、空分化驗室、檢查組、水汽成品原料化驗室的156個采樣點進行了組態。污水處理廠對含硫、三泥污水水質分析、生活污水水質分析、催化劑污水水質分析、生產污水水質分析、原材料、生產過程控制、外線巡查樣的92個采樣點進行了組態。

4 實驗室信息管理系統(LIMS)應用

4.1 LIMS的數據管理

實驗室的工作流管理是以樣品檢測過程為主線，包括樣品管理，數據輸入、數據查詢、數據處理、報表處理等方面。從管理到報表樣品在LIMS中的整個生命周期全過程實時監控，圖2是樣品在實驗室里的作業流程。

1）樣品管理：樣品管理完成樣品信息及分析項目的設置，這里是我們所有數據基本信息的存放地點。包括對樣品分類，樣品來源，采樣點，分析項目以及參數等信息的設置，這由石化公司各分廠的系統管理員完成。

2）數據輸入：數據輸入完成分析數據的人工輸入，各個化驗室對本化驗室的樣品分析數據進行錄入。只有“數據輸入”權限的用戶才能進入該模塊（根據生產過程的需要，可以跟自動化儀器進行連接）。

3）數據查詢：數據查詢完成分析數據的查詢和特殊數據的處理。用戶可通過條件查詢和組合查詢或按樣品名稱、種類、取樣點、分析項目等多種方式瀏覽歷史分析數據。不同狀態的數據用不同底色來表示，設置了質量等級參數的樣品LIMS系統將自動判斷產品的等級狀況，根據產品的質量指標LIMS系統將分析數據自動判斷合格與不合格，超標的數據將采用特殊顏色進行標識，方便用戶可以直觀的看清數據。

4）數據處理：數據處理完成數據的相關趨勢圖，控制圖，直方圖的生成和打印。趨勢圖可以在同一張圖中顯示任意一個分析項目的變化趨勢曲線，不同項目用不同的顏色來表示，可以是同一個樣品的多個分析項目，也可以是不同樣品中的多個分析項目。質量控制圖中顯示了上下限直線和數據變化曲線，從中可以看到指定時間范圍內，質量數據變化情況和不合格點。直方圖是對一段時間內某一項目分析次數的統計，可以把這個項目的指標分范圍統計。

5）報表處理：報表處理完成統計報表、分析臺帳、產品合格證等不同類型報表的設計和生成。建立報告單中的分析項目與分析結果的動態關聯，只要分析數據生成了，并完成了相應的質量審核過程，自動形成定制化的分析報告或報表。

4.2 LIMS的資源管理

LIMS的資源管理包括：人員管理，材料管理，儀器管理和文件管理。

人員管理是對實驗室所有工作人員信息進行綜合管理，人員管理包括基本信息、人員培訓、勞動合同、人員檔案、加班計劃、請假計劃六個模塊，從中可以方便查找到每個員工的個人信息，LIMS系統可以具體的統計出個人的加班時間和請假時間。

材料管理是對實驗室日常消耗物品的信息進行綜合管理，材料管理包括一般材料、標準物質、一般溶液、標準溶液、標準曲線、計量器具、采購計劃、領用計劃八個模塊。該模塊進行對材料的采購和領用的跟蹤，以及一些材料的庫存量的管理，可以方便地查找到領取材料的個人記錄。

儀器管理是對實驗室所有儀器設備和固定資產信息進行綜合管理，儀器管理可以根據生產過程中需要，可以看出儀器現在所用的狀態，以及它的一些性能方面的相關信息。相對儀器管理者可以方便地查找及做一些關于儀器統計的臺帳。

文件管理是對實驗室質量、程序文件、管理文件、行政文件等文檔信息進行綜合管理，并可保存其對應的獨立的多種格式文件以及圖片。文件管理包括管理文件、體系文件、方法標準、操作規程、自校規范、質量記錄、其它資料、儀器檔案八個模塊。文件管理通過電子版的文件，可以上傳到服務器，在局域網平臺的支持下，根據各用戶的權限控制，具有相關瀏覽文件的用戶可以看見相關的文件，從而達到了OA無紙化辦公。

4.3 WEB網頁的查詢

用戶可通過WWW瀏覽器輸入LIMS服務器地址、用戶名和口令，就可以進行本系統的質量數據和質量報表的查詢。對

于質量報表采用EXCLE表格的樣式，用戶可保存到本地硬盤也可直接打開查詢。

5 結束語

本系統通過收集、加工處理生產過程的質量信息，實現產品質量的有效監測和分析實驗室的綜合管理，為標準化的產品質量管理體系在企業中得到全面實施創造條件，提高質檢部門分析能力及分析數據的時效性，為生產車間及管理部門及時傳送反映當前質量狀況的準確信息，確保質檢工作更好地為生產服務，達到嚴格監測產品質量的目的。

參考文獻：

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