水務中心化驗室數字化管理應用探索

林云生

(深圳市深水光明水務有限公司，廣東深圳518000)

傳統的管理方式不能實現資源及時、快速的整體共享，應用信息化管理系統可以達到這個目的，推動現代企業的信息化建設，不但可以在企業內部實現所有數據的共享，還可以把數據結果放到互聯網上供用戶查詢[1]。實驗室信息管理系統(laboratory information management system，LIMS)是實驗室信息管理的一個平臺，將實驗過程產生的數據全部以結構化方式存儲在數據庫中，再通過科學的自動備份技術，實現數據的存儲、查詢、發布等功能。該系統可滿足不同階段對數據溯源的要求，保證數據在單位內部實現共享，加強部門之間的信息交互能力。使實驗室由傳統管理模式，轉變為以LIMS系統為核心的標準化、系統化、數字化、智能化的管理模式[2]。

1 應用背景

深圳市深水光明水務有限公司(以下簡稱光明水務公司)下屬3個水廠并設置了30個管網點，3個水廠均有獨立的化驗室，具備簡單的理化檢測能力，檢測能力約為20項。光明水務公司中心化驗室管理3個水廠的化驗室，具備80多項檢測能力，主要針對地表水、飲用水和凈水劑項目的檢測，分為日檢、周檢、月檢、管網檢、回收水檢、原材料檢、外部抽檢和外部送檢。

隨著實驗室規模擴大后其檢測能力的不斷提升與檢測任務的持續增加，以及實驗室認證審核的需要，龐大的實驗數據和記錄使原有的流程模式已不能滿足實際需求。實驗室的檢測數據被分散保存在不同的文件中，無法進行統一的數據分析，不便于追溯和查詢。LIMS系統能將水質檢測各環節流程、質量控制、庫務管理、數據報表、水質數據分析全部納入，并拓展至廠級化驗室，實現分析數據網上調度、分析數據自動采集、快速分布、信息共享、分析報告無紙化、質量保證體系順利實施、成本嚴格控制、人員量化考核等。應用該系統，可為光明水務公司的智慧水務建設提供全面支撐，將實驗室管理水平提高為解決實驗室數據和信息的收集、分析、報告和管理的自動化、無紙化，構建以實驗室為中心，實驗室業務流程、環境、人員、儀器設備管理、統計和數據分析等因素有機組合，全面、規范的實驗室管理體系。

目前，LIMS系統已在光明水務公司設計完成并應用了一年多，仍在不斷完善中，系統功能幾乎覆蓋了化驗室所有的工作內容，基本實現了數字化管理和無紙化辦公，提高了化驗室的工作效率。

2 檢測流程數字化管理

檢測業務是整個化驗室的核心工作，通過LIMS系統實現檢測全流程數字化管理。從采樣到出具報告，全程在線上進行。在傳統的檢測流程下，采樣人員攜帶采樣瓶、標簽紙和記錄表到現場采樣，手寫樣品標簽并記錄現場數據。化驗室人員根據任務安排進行檢測，記錄檢測數據并匯總統計[3]，登記儀器使用記錄。

采用數字化管理后，水廠與管網取樣點均粘貼二維碼進行管理，通過平板現場掃碼取樣和打印樣品標簽，全程線上操作。具體流程為采樣人員攜帶平板、藍牙打印機和檢測設備，根據系統顯示的采樣計劃，掃描采樣點二維碼自動生成樣品信息(包括采樣時間、采樣人、樣品檢測項目和方法等)，并打印樣品標簽，將現場情況拍照上傳，見圖1。

系統自動分配檢測任務，化驗員可通過LIMS系統查看自己的檢測任務，也可通過平板掃描樣品二維碼查看檢測任務，同時獲取采樣人、采樣時間等信息。在開展實驗的同時，用平板錄入原始數據，系統自動計算檢測結果，并根據內控標準判斷檢測結果是否合格，在系統上添加儀器使用記錄、氣體使用記錄，自動生成原始記錄表和電子簽名，自動形成各種報表。大型儀器(離子色譜、ICP-MS、流動注射儀、原子吸收儀等)的檢測數據自動上傳到系統，整個流程均可溯源。

圖1 采樣操作流程Fig.1 Operation flow of sampling

圖2 樣品標簽Fig.2 Label of sample

樣品檢測過程中，管理人員可通過LIMS 系統的檢測進度查詢功能，清晰查看本中心的檢測任務，實時掌握檢測任務的執行情況。可跟蹤任意任務的檢測進度，查看檢測結果，瀏覽人員的工作痕跡，及時提醒相關人員，保證按時有效地完成各項檢測任務。通過LIMS 系統實現了樣品全過程的實時監控，還可以詳細記錄實驗過程，保證了任何環節中出現失誤都便于追溯。

傳統工作模式效率低下，龐大數據計算與統計容易出現錯誤，數據傳遞具有一定滯后性[4]。相比傳統檢測流程，檢測業務的數字化管理節約了紙張的消耗，避免了人為失誤，高效完成了檢測任務，規范了檢測流程，保證了數據的可溯源性，實現了檢測過程實時監控和無紙化辦公。

3 質量控制數字化管理

質量控制管理(簡稱質控管理)是實驗室監測和驗證檢測結果的手段，是檢測過程必不可少的工作[5]。質控管理方式有添加加標回收樣、平行樣、標準樣和暗平行樣。傳統工作方式是將質控數據記錄在單獨的原始記錄表并進行計算和判斷，再分類匯總到EXCEL表，生成20 d質控圖。通過LIMS系統實行數字化管理后，系統自動計算質控數據并判斷質控效果，自動匯總和統計質控數據并在系統生成質控圖。同時，將標準曲線管理和試劑配置的管理納入系統管理中，標準曲線關聯到檢測過程中，實現系統閉合管理。

質量控制數字化管理實現了對采樣、曲線配置、試劑配置和檢測過程的質量監督，節約了紙張，規范了流程且提高了工作效率，實現了質控效果及時反饋，保證了檢測數據的準確、可靠。通過系統監督、跟進質控措施的實施情況以及檢查質控效果，形成了對檢測過程的閉環管理[6]。

4 化驗室庫務和設備數字化管理

庫務和設備是化驗室的輔助模塊，采用線上管理化驗室的藥劑、玻璃器皿、耗材和設備等，對倉庫、貨架和檢測設備進行二維碼管理，見圖3。通過平板掃描二維碼，顯示倉庫、貨架和設備對應的詳細信息，包括存放位置、校準記錄、維修記錄、購買時間、使用記錄、操作說明等，實現對倉庫和設備的精細化管理。線上管理還有提醒功能，有效避免了庫存的告急、設備檢定和藥劑過期等的人為淡忘。

圖3 設備二維碼管理Fig.3 QR code management of device

通過線上進行盤點、出入庫登記和領用申請，系統自動扣減庫存量，達到出入庫數據平衡。檢測流程添加的儀器使用記錄，關聯到設備管理模塊，形成環環相扣緊密關聯。如圖4所示，庫務和設備信息對接公司Power-BI系統，規范、清晰、準確線上管理庫務和設備，提高了資源的利用率，降低了實驗成本。

圖4 Power-BI 系統的庫務信息顯示Fig.4 Display of warehouse in Power-BI system

5 數據與信息共享管理

應用該系統，能實現對中心化驗室和3個水廠化驗室的檢測數據、檢測人員信息、庫務和設備的信息等的全面管理。同時，化驗室數據庫對接公司的Power-BI 系統和綜合調度系統，在其它系統內自動形成多方位直觀數據顯示(見圖5)，實現數據和信息的共享。

圖5 Power-BI系統的檢測數據顯示Fig.5 Display of test data in Power-BI system

化驗室檢測工作根據工作時常量化后，每個工作都有對應的工時。化驗員在系統上操作后，系統自動統計個人工時，例如檢測工時、配置藥劑工時、配置曲線工時、儀器校準工時和安全巡檢工時等，通過系統直觀顯示量化結果，客觀反應每個人的工作量，如圖6所示。

圖6 工時顯示Fig.6 Display of working hours

根據工時平衡工作和權衡績效，起到監督和互相激勵的作用。

6 應用效果

通過構建LIMS系統實行化驗室數字化管理，可以全面控制和管理影響實驗室質量的諸要素，例如人員、樣品、方法、試劑、儀器、環境等[7]。

對于管理人員，可以從系統查看每個化驗員的檢測工時和對應的檢測工作，通過查詢功能查看原始記錄、設備使用記錄、質控數據、庫房貨物等，了解化驗室的工作情況，實時掌握每個化驗員的工作，便于對化驗室的管理。

對于化驗員，系統自動統計數據和匯總報表，大型儀器自動上傳檢測數據，減少了檢測過程各環節的資源浪費和人為誤差，提高了工作效率和準確性。

LIMS系統與公司的Power-BI 系統和綜合調度系統對接，使檢測數據在不同平臺得以展現，實現數據共享。

隨著社會的發展和科技的進步，傳統化驗室將跟隨時代的變化而轉變。科技的應用相對傳統方式，顯現出了多方面的優勢，水務中心化驗室數字化管理的應用是發展的趨勢。

7 數字化管理深化探究

中心化驗室采用數字化管理，其應用幾乎覆蓋了化驗室的所有工作，基本能夠實現化驗室無紙化辦公、標準化管理。在應用期間，對系統的運行、維護、人員操練程度等情況逐步熟悉后，發現數據化應用還存在需要進一步改進和完善的地方，例如報表的智能化變動、平板應用改進、系統維護簡化和針對管理者的特殊功能等等。

光明水務公司計劃采用循序漸進的方針，待使用人員逐步熟悉和習慣數字化應用管理后，再深化探究實驗室管理新的轉變，以期開展二次開發，提升實驗室管理水平。

8 結論

① 水務中心化驗室通過數字化管理全覆蓋，優化了檢測流程，節約了成本，提高了化驗室的工作效率，使化驗室的管理更加規范化和標準化，同時實現了中心化驗室無紙化辦公。

② 化驗室的轉型，需要所有檢測人員以及管理者的共同參與。相對于傳統化驗室管理方法，數字化管理應用改變了傳統化驗室的工作方式，為化驗室的科學運轉和交流提供了平臺。