軍隊院校實驗室信息綜合管理平臺設計

彭 飛， 孫勝春， 朱志潔， 董興泰

(海軍工程大學 a.艦船工程系;b.訓練部，湖北武漢 430033)

0 引言

實驗室工作信息管理系統(Laboratory Information Management System，LIMS)是指通過計算機和網絡對實驗室的各種信息進行管理的計算機軟、硬件系統［1］。它將實驗室設備的各種信息通過計算機網絡連接起來，采用科學的管理思想和先進的數據庫技術，實現以實驗室為核心的整體環境的全方位管理。它集實驗室事務管理、實驗室資源管理、數據管理(采集、傳輸、處理、輸出、發布)及報表管理等諸多模塊功能為一體，組成一套完整的實驗室工作信息管理系統，以適應學校實驗教學和管理的快速發展［2］。

軍校實驗室建設及管理體制基本上是按專業來設置實驗室，實驗教學由教研室自行安排，實驗室實行以教研室管理為主的封閉式管理體制［3］。隨著近年來軍校體制改革的深入，科研水平的提高，學科之間的相互滲透發展，實驗室在軍校進行培養高質量人才過程中發揮著越來越重要的作用，而傳統的實驗室建設和管理模式的弊端卻逐漸顯露出來［4］。

1 當前實驗室工作中存在的問題

目前軍校網絡基礎建設相當完善，為實現實驗室工作信息化管理奠定了良好基礎，但長期以來，各實驗室歸屬于各系或教研室，彼此之間沒有聯系，信息無法共享，存在資源浪費情況，并且絕大多數的實驗室相關信息的都還是基于紙質文件，信息會隨著使用時間的增加而逐步增多，因此會帶來一些問題［5-8］。

(1)實驗室管理工作效率低。由于大多數實驗室信息傳遞和管理還處于手工階段，其查詢和管理的效率非常低下。當評估檢查或需要數據上報時無法快速獲得準確的數據。為了解決這一難題，需要建立基于網絡的實驗室信息數據庫，來管理諸如實驗項目、人員、用房、設備、實驗室建設、日志文檔等信息。另外，目前部分已有的實驗室系統也不夠完善，功能比較單一，只有簡單的信息發布功能，不具備實驗室設備(儀器)管理、教學管理，人員管理、日常辦公、信息通訊與共享等重要功能;沒有組織結構和權限設置功能，不能對全校各院系實驗室進行有效組織，不利于信息共享;實驗室上報的文件不能在網上實現審批和流轉［9］。

(2)信息相互獨立，不能共享。目前各軍校有關教務的選課系統已經比較完善，但對于實驗室課程而言，其排課過程基本上還是通過手工來實現，一方面效率低下，另一方面還容易出現差錯，形成排課沖突［1］。因此有必要實行開放式的實驗教學選課管理，以規范實踐教學，提高教學質量［10］。

(3)資源沒有形成共享，浪費較大。實驗室中的很多大型精密儀器使用效率比較低，大量時間處于閑置狀態，造成了設備資源浪費［11-13］，因此有必要實行大型設備共享，面向校內外提供設備共享服務，提高資源使用率，創造設備效益。

(4)設備和低耗品統計難。實驗儀器設備、低值耐用品等不能進行快速的查詢，不利于了解這些設備的狀態和對這些實驗設備的維護;對儀器設備的管理仍處于手工處理階段，處理過程繁瑣，容易出現紕漏，造成設備流失。實驗耗材的管理也帶有較大的主觀隨意性，耗材消耗情況不能夠得到很好統計［14］。

(5)檔案資料管理較落后。實驗室各類資料沒有統一保存，如建設資料、技術資料、管理資料、教學資料等重要實驗室檔案信息沒有進行數字化的保存，而且紙質材料容易損壞和丟失，不利于統計數據和利用。

綜上所述，針對軍校實驗室的需求，建設一套完整的實驗室管理教學平臺是非常必要的，其設計需做到“所有業務基于同一數據平臺，各個模塊獨立設計，實現各模塊間的信息共享”，避免學校信息化建設中的“各業務系統不兼容、互不通信”的信息孤島現狀。

2 國內實驗室綜合平臺應用分析

目前國內高校正在使用的一些實驗室管理的工具軟件為高校的實驗室管理，特別是每年龐大的數據統計上報工作做出了很大貢獻。但這些軟件突出數據報表的功能，過程管理和監控不夠完善，也很難將信息管理的任務合理分解到職能部門、實驗室、教員和學生之間，絕大部分工作只能依靠職能部門來完成，概括來講，這些系統的不足主要體現在:① 很多軟件系統功能單一，不能全面管理實驗室事務，需要運行多個應用系統來分別管理設備、物資、經費、人員、實驗教學等，不能實現信息共享，增加了運行管理成本;② 部分管理軟件由實驗室主管部門直接運行管理，基層實驗的實驗人員難以參與其中的數據管理，信息收集難度較大，數據驗證和審核的環節無法保證，難以確保信息的一致性;③國內地方高校開發的軟件雖然非常符合本校的管理模式，但是缺少普遍適應性，很難移植到其它學校特別是軍隊院校，缺少推廣性。

從以上分析可見，軍校實驗室工作的信息化，必須要根據軍校實際需求，以國內先進實驗室管理思想為基礎量身定制開發，才能真正實現軍校實驗室工作信息化管理應用的需要。

3 實驗室綜合管理平臺的體系結構

軍校實驗室工作信息管理系統功能模塊結構擬開發設計如圖1所示。

(1)實驗室管理。此模塊管理實驗室的總體信息，如院系實驗室及實驗分室，各實驗室用房信息，實驗室獎項信息、實驗室工作日志管理以及實驗室評估電子化管理等功能。

(2)實驗室隊伍。此功能模塊提供實驗室人專/兼職人員及實驗人員成果和獎勵等管理。具體功能包括實驗室人員管理、維護管理專/兼職人員的信息、人員的變動情況管理、人員崗位職責，人員培訓信息、教學日志管理、實驗人員成果及獎勵管理等，另外還包含計各種所需要的數據報表的統計功能，如人員結構表統計，人員職稱統計，人員文化程序統計等。

(3)實驗室建設。管理來自各院系實驗室的建設項目申請信息、論證審批信息、建設項目驗收及各院系實驗室等單位的儀器設備申購信息及對審批等信息。

(4)開放實驗教學管理。開放實驗教學功能模塊主要完成各學院實驗室實驗課程、項目開設信息的設置，實現對教學計劃規定單獨開設的實驗課程和理論課程實驗教學部分實驗的編排、統計查詢以及實驗項目開放、實驗教學研究項目管理等工作［15］，其核心功能模塊如圖2所示。

圖1 實驗室信息綜合管理平臺體系結構

圖2 實驗教學管理模塊功能結構圖

圖3 學員選課流程示意圖

實驗教學管理模塊功能包括教學基本信息管理，教學計劃與任務管理，實驗教學排課管理、實驗開放管理、實驗過程管理、實驗成績管理和實驗教學研究管理。其中教學計劃與任務管理用于維護全校的實驗項目庫，全校的教師信息，開設課程信息以及課程與項目的隸屬關系維護。教學計劃與任務管理模塊用于維護管理各實驗室教學計劃上報，審批以及教學任務書的下達等。實驗教學排課管理模塊用于智能化的對實驗課程進行安排。實驗開放管理模塊則為教師/管理人員提供功能完備的實驗項目開放管理功能，同時為學員選課子系統的實驗項目預約提供數據源，如圖3所示。實驗過程管理模塊用于記錄學員的實驗開始時間、結束時間以及其它實驗情況以及實驗報告管理。實驗成績管理模塊用于實驗成績登記，匯總，統計等。實驗教學研究管理模塊可以發布有關實驗教學的最新進展、最新研究情況，供教員和學員學習。以及實驗教學究項目的立項申報，審批，驗收及對各個研究項目的進展情況進行維護，及實驗教學研究項目的展示。

(5)實驗設備、裝備和模擬器的管理。實驗設備管理功能模塊提供儀器設備，裝備、模擬器的建賬、驗收、入庫、調動、維修、報廢、查詢統計等各個環節的管理功能，實驗設備的共享預約管理功能。

(6)低值易耗管理。提供低值品與耗材申報、耗材使用登記功能。實現低值品的入庫、變動、統計和查詢功能。

(7)系統管理。管理和維護系統運行時必要的系統字典、參數設置等內容，包含數據同步管理、用戶權限管理和系統日志管理。

(8)實驗室動態。實驗室動態信息展示:實驗教學、科研方面專題欄目，并及時更新科研成果、教學信息等內容;介紹院系的師資隊伍及其工作經歷、研究領域、科研成果列表。

4 綜合管理信息系統的開發與實現

軍校實驗室工作信息管理系統采用三層架構體系結構設計，其結構如圖4所示。

圖4 基于三層架構的實驗室系統結構

三層結構和集中式的數據管理最大的優勢是能夠平衡訪問復雜，提高系統的運行效率。在連接的客戶機數量較多時，三層模型將以較少的數據庫連接數，降低主機的資源消耗［16］;同時，由于中間有應用服務器層的存在，可通過一定的加密保護手段，提高數據庫中數據的安全性;另外，主要業務數據的集中管理，可減輕系統的日常維護工作。

系統的Web表現層的開發采用微軟公司的C#來實現，數據庫服務層則基于Microsoft SQL Server 2008實現。

5 結語

軍校實驗室信息綜合管理平臺的構建是海軍工程大學在實驗室工作方面的重要改革措施之一，該平臺目前已經成功的在全校范圍內進行了應用，不僅提高了實驗室工作的效率，而且提高了信息化管理水平，使實驗室工作與計劃的實時動態管理與分析成為可能。該系統的構建同時還帶動了實驗教學改革，培養了學員自主學習的能力，加大了實驗信息的透明度和及時性，有力的推動了實驗教學管理的發展。

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