淺談實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)的發(fā)展與展望

李潤琪

【摘 要】實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)是利用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)據(jù)存儲技術(shù)、快速數(shù)據(jù)處理技術(shù)來對實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行全方位管理的計(jì)算機(jī)軟、硬件系統(tǒng)。通過它，實(shí)驗(yàn)室可以達(dá)到自動化運(yùn)行、信息化管理和無紙化辦公的目的，對實(shí)驗(yàn)室提高了工作效率、降低運(yùn)行成本起到至關(guān)重要的作用。

【關(guān)鍵詞】實(shí)驗(yàn)室管理 發(fā)展 展望

【中圖分類號】G642【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A【文章編號】1672-5158（2013）02-0399-01

一、 實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)的起源

世界是最早的實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)用戶是石油、化工、制藥和冶金等型生產(chǎn)企業(yè)。在這些企業(yè)中，實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)只是其整個IT架構(gòu)的一部分。在這種情況下，如何將實(shí)驗(yàn)室的質(zhì)量檢測數(shù)據(jù)迅速準(zhǔn)確地傳送到企業(yè)的其它相關(guān)部門并指導(dǎo)生產(chǎn)過程，而生產(chǎn)過程控制系統(tǒng)如何迅速可靠地將相關(guān)樣品信息傳送給實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)，以及各個系統(tǒng)如何在ERP（企業(yè)資源規(guī)劃系統(tǒng)）下完美地集成已成為這些企業(yè)使用實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)成功與否的關(guān)鍵。實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)的產(chǎn)生是隨著分析測試儀器自動化程度的提高、實(shí)驗(yàn)室規(guī)模與處理能力的提高而逐步出現(xiàn)的。二十世紀(jì)80年代初，大規(guī)模集成電路的普及使得儀器的自動化水平大大增強(qiáng)，進(jìn)而實(shí)驗(yàn)室單位時間內(nèi)所能完成的測試任務(wù)大大增加，這就對實(shí)驗(yàn)室的管理提出了新的要求。同時隨著計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理能力及數(shù)據(jù)吞吐量的極大提高，采用計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)來自動管理實(shí)驗(yàn)室成為可能。早期的實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)以大中型計(jì)算機(jī)為主，造價比較高，進(jìn)入九十年代后微型計(jì)算機(jī)的迅速普及及使得實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)的造價得到極大的下降，實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)在西方發(fā)達(dá)國家迅速得到推廣。

二、 實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)全球化趨勢

近幾年來，隨著IT業(yè)界的持續(xù)升溫和各大公司并購狂潮的加劇，如何在全球范圍內(nèi)保證相同的產(chǎn)品質(zhì)量和服務(wù)，降低生產(chǎn)成本，提高競爭力，以完成“全球化”的夢想，成為每個跨國公司CIO的首要任務(wù)。作為質(zhì)量保證的主要系統(tǒng)，實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)站在了“全球化”大潮的前沿。各大跨國公司為此投入巨資，以在全球范圍內(nèi)保證其產(chǎn)品質(zhì)量和加速新產(chǎn)品開發(fā)的進(jìn)程。在實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)的全球化應(yīng)用方面，世界上最大的感光材料制造商，伊士曼柯達(dá)公司走在了最前面。該公司在全球范圍內(nèi)全部采用同一套實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)，這樣，伊士曼柯達(dá)下屬的所有工廠的產(chǎn)品都采用完全相同的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和檢驗(yàn)流程。同時，公司總部也能對下屬的所有工廠的質(zhì)量進(jìn)行全方位的監(jiān)控，并可同時下發(fā)統(tǒng)一的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。公司的研究與開發(fā)中心可以隨時訪問其全球幾十個實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的任何一個數(shù)據(jù)，以供研究之需。在實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)的全球化方面還有一個關(guān)鍵問題，那就是實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)界面所使用的語言。因?yàn)榭鐕镜娜藛T來自世界各地，使用不同的語言，為此，有的廠商推出了能同時支持多種語言的實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)以滿足這些跨國公司的需求。

面向?qū)嶒?yàn)室工作人員。實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)的出現(xiàn)，無疑為實(shí)驗(yàn)室管理人員帶來了巨大的方便，但同時也帶來了一個不大不小的煩惱。原因在于幾乎所有的實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)在安裝之后都需要作大量的用戶化工作，即編寫一些程序滿足用戶特定的需求，如映射實(shí)驗(yàn)室的工作流程以及聯(lián)結(jié)各種分析儀器等。而且用戶的這些要求往往是需要經(jīng)濟(jì)改變的，也就是說需要IT專業(yè)人員為實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)用戶隨時編寫相關(guān)程序。由此就帶來了兩個問題：首先是IT專業(yè)人員的流動性很大，使得實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性不高。因編程人員的離職造成實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)無法正常運(yùn)行的情況在國內(nèi)外都是屢見不鮮的。其次是IT出身的編程人員很難完全理解實(shí)驗(yàn)室運(yùn)作的詳細(xì)機(jī)制，為實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)的用戶化帶來了一定的難度，尤其是在研究與開發(fā)實(shí)驗(yàn)室。因此，大多數(shù)實(shí)驗(yàn)室管理人員都希望能有一套不需要IT專業(yè)人員就能完好運(yùn)行的實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)。新的實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)要求在安裝后不需要用戶化工作，只需要按照用戶的具體要求進(jìn)行簡單的設(shè)置，就可將整個系統(tǒng)正式投用。在設(shè)置過程中，用戶不需要編寫任何程序，而只需要進(jìn)行鼠標(biāo)的點(diǎn)擊。任何熟悉Windows操作的實(shí)驗(yàn)室工作人員在接受簡單的培訓(xùn)以后就可完成諸如工作流程的設(shè)計(jì)和儀器聯(lián)結(jié)等工作，并按照實(shí)驗(yàn)室工作要求的變化隨時更改系統(tǒng)的設(shè)置。

儀器聯(lián)結(jié)與控制，20多年來，實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)的儀器聯(lián)結(jié)功能一直是廣大用戶所關(guān)注的焦點(diǎn)。如何直接采集各種分析儀器的數(shù)據(jù)是實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)技術(shù)的關(guān)鍵之一。在過去，儀器聯(lián)結(jié)需要由實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)廠商的技術(shù)服務(wù)人員編寫復(fù)雜的程序以達(dá)到目的，這使得儀器聯(lián)結(jié)成為LIMS實(shí)施過程中最昂貴和最艱難的一環(huán)。近幾年出現(xiàn)的技術(shù)已經(jīng)完好地解決了這個問題。如采用先進(jìn)的電子數(shù)據(jù)俘獲技術(shù)，聯(lián)結(jié)儀器不僅不需要編寫程序，而且聯(lián)結(jié)過程簡單到可以和在Windows中聯(lián)結(jié)打印機(jī)相比，一個完全不懂編程的實(shí)驗(yàn)室工作人員就可輕而易舉地完成。能夠遠(yuǎn)程用統(tǒng)一的界面控制不同廠家，不同型號的分析儀器一直是實(shí)驗(yàn)室工作人員的夢想。隨著以英國實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)公司為主組成的全球最大的實(shí)驗(yàn)室軟件開發(fā)部門儀器控制標(biāo)準(zhǔn)以來，這一夢想正在逐步變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)，實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)已可以控制多個廠家，多個型號的色譜儀和光譜儀。

光譜采集與處理很多的分析儀器不僅提供各種傳統(tǒng)意義上的簡單數(shù)據(jù)，還提供更有價值的各種類型的光譜。但每個廠家，每種型號的儀器所提供的光譜文件格式個不相同，如何通過LIMS自動采集這些光譜，是20余年來實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)行業(yè)最大的難點(diǎn)之一。并將其自動化成工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的XML格式儲存在實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫內(nèi)，以便于網(wǎng)絡(luò)上的用戶隨時進(jìn)行遠(yuǎn)程查詢和處理。如果需要，網(wǎng)絡(luò)上的用戶還可以對這些光譜進(jìn)行譜庫檢索和三維圖處理等操作，而完全不必回到這些儀器專用的工作站上。實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)的光譜采集與處理功能不僅極大地豐富了“大型儀器專管共享”的內(nèi)涵，方便了廣大科學(xué)工作者和實(shí)驗(yàn)室管理人員，更重要的是完全滿足美國食品與藥品管理局關(guān)于電子記錄的要求。

化學(xué)結(jié)構(gòu)與多媒體支持隨著IT業(yè)的迅猛發(fā)展，越來越多的實(shí)驗(yàn)室工作人員希望實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)能提供更多的信息，包括化合物的化學(xué)結(jié)構(gòu)和理化性質(zhì)，并能夠以多媒體的方式記錄相關(guān)信息等。新的研究同樣也完好地解決了這一問題。系統(tǒng)不僅能夠顯示化合物的結(jié)構(gòu)方式，還能自動給出分子式、分子量、元素百分比等內(nèi)容。如果需要，還能提供化合物的理化性質(zhì)，IUPAC名稱，CAS注冊號，分子模型和相關(guān)光譜等，同時也能用多媒體記錄分子模型或各個檢驗(yàn)項(xiàng)目的標(biāo)準(zhǔn)操作過程等。

在生物科學(xué)中的應(yīng)用眾所周知，當(dāng)今世界上發(fā)展最快，最具有潛力的兩個行業(yè)是IT和生物科學(xué)。二者的結(jié)合誕生了一個嶄新的科學(xué)——生物信息學(xué)。該行業(yè)被認(rèn)為是未來IT業(yè)界最具發(fā)展?jié)摿Φ牟糠?，將很快擁有?shù)百億美元的市場。而我們知道，生物科學(xué)最重要的部分都是在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)完成的，因此，如果說實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)在傳統(tǒng)行業(yè)的各大企業(yè)中是在幕后運(yùn)行的話，那么在生命科學(xué)領(lǐng)域中則一躍到了前臺。進(jìn)入生命科學(xué)領(lǐng)域后，實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)的發(fā)展將從此揭開新的篇章。面向生物科學(xué)的實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)必然將是未來實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)發(fā)展的方向。