實(shí)驗(yàn)室信息管理系統(tǒng)LIMS在實(shí)驗(yàn)室科學(xué)管理中的應(yīng)用

程琳琳等

摘 要 分析實(shí)驗(yàn)室傳統(tǒng)管理的弊端、國(guó)內(nèi)外實(shí)驗(yàn)室信息管理系統(tǒng)（LIMS）的應(yīng)用現(xiàn)狀以及實(shí)驗(yàn)室信息管理系統(tǒng)在實(shí)驗(yàn)室管理中的優(yōu)點(diǎn)，提出只有功能強(qiáng)大、性能優(yōu)異的LIMS才能更好地提升實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)管理。

關(guān)鍵詞 實(shí)驗(yàn)室信息管理系統(tǒng) ；傳統(tǒng)管理 ；科學(xué)管理

中圖分類號(hào) TP315

Abstract According to successful cases of application of laboratory information management system （LIMS） both at home and abroad， LIMS has got abuses of traditional management mode out of laboratory management in research institutes. LIMS has showed many merits and promoted scientific management of laboratory.

Key words laboratory information management system （LIMS） ；traditional management ；scientific management

實(shí)驗(yàn)室作為科學(xué)研究的實(shí)體，在促進(jìn)科研單位發(fā)展及科技進(jìn)步過(guò)程中起著十分重要的作用[1]。在經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的今天，社會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)室的整體運(yùn)轉(zhuǎn)水平、管理水平、特別是管理手段及工具已有了更高的要求[2]。一方面，信息技術(shù)的快速發(fā)展，使得計(jì)算機(jī)科學(xué)的應(yīng)用已經(jīng)融入到社會(huì)發(fā)展的各個(gè)領(lǐng)域，實(shí)驗(yàn)室傳統(tǒng)管理模式已不適應(yīng)管理高效率、資源配置合理、信息化程度高的要求[3，4，5]；另一方面，隨著實(shí)驗(yàn)室認(rèn)證的逐步推廣，國(guó)內(nèi)各個(gè)領(lǐng)域的研究人員也已逐漸意識(shí)到實(shí)驗(yàn)室信息管理工作的重要性。國(guó)外很多國(guó)家將現(xiàn)代的管理學(xué)、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)結(jié)合起來(lái)，實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)各種資源的優(yōu)化配置與管理、做到實(shí)驗(yàn)室信息共享與開(kāi)放，從而實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室管理工作的智能化、自動(dòng)化和辦公的無(wú)紙化。因此，實(shí)驗(yàn)室信息管理系統(tǒng)（Laboratory Information Management System， LIMS）在近年來(lái)得以迅速發(fā)展，實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)代信息技術(shù)、現(xiàn)代分析技術(shù)與現(xiàn)代管理理念的完美結(jié)合[6]，從而促進(jìn)實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)、規(guī)范管理，提高實(shí)驗(yàn)室管理的整體水平。

1 實(shí)驗(yàn)室傳統(tǒng)管理的弊端

1.1 儀器設(shè)備管理方面

1.1.1 人工預(yù)約效率低

在實(shí)驗(yàn)室傳統(tǒng)管理中，儀器設(shè)備的使用預(yù)約需要向儀器設(shè)備管理人員進(jìn)行電話預(yù)約、郵箱預(yù)約，或者在《儀器設(shè)備使用登記表》上進(jìn)行紙質(zhì)表格登記預(yù)約，這些做法必然加大儀器設(shè)備管理者的工作量。同時(shí)，管理疏漏將會(huì)導(dǎo)致儀器設(shè)備使用時(shí)間的沖突，給使用者造成不必要的麻煩。因此，不論從管理者還是使用者角度考慮，傳統(tǒng)的儀器設(shè)備預(yù)約模式工作流程都較為繁瑣，在實(shí)際操作中難免會(huì)出現(xiàn)諸多問(wèn)題，在一定程度上影響儀器設(shè)備的使用及管理，造成儀器設(shè)備預(yù)約的低效率。

1.1.2 信息登記工作滯后和信息封閉

以中國(guó)熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院橡膠研究所為例，很多科研儀器設(shè)備已經(jīng)投入使用，但是有關(guān)儀器設(shè)備的采購(gòu)情況（中標(biāo)單位、供貨商信息、供貨合同等）、品牌、技術(shù)參數(shù)、適用領(lǐng)域、使用環(huán)境等相關(guān)信息還未能及時(shí)完整登記入檔，儀器的使用登記填寫(xiě)不完整，一些已經(jīng)報(bào)廢的設(shè)備未及時(shí)從信息表中刪除，造成儀器設(shè)備信息管理工作滯后，影響單位儀器設(shè)備數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)的完整性與準(zhǔn)確性。與此同時(shí)，科研儀器設(shè)備的相關(guān)信息具有一定的封閉性，即使是單位內(nèi)部科研人員，也不易了解現(xiàn)有儀器設(shè)備的完整信息，更不利于信息資源的共享[7]。

1.1.3 檔案管理耗費(fèi)大量人力、物力和財(cái)力

科研單位的儀器設(shè)備，除具有數(shù)量大、種類多、分布廣、從計(jì)劃購(gòu)置到報(bào)廢時(shí)間跨度長(zhǎng)、管理環(huán)節(jié)多以及購(gòu)置經(jīng)費(fèi)的無(wú)償性、設(shè)備使用的非營(yíng)利性等特點(diǎn)外，還具有技術(shù)性、專業(yè)性、多樣性、復(fù)雜性等特點(diǎn)[8]。科研儀器設(shè)備檔案管理一般以功能為單位，并結(jié)合研究方向進(jìn)行分類。以橡膠研究所為例，共有栽培生態(tài)、育種與種質(zhì)資源、生理生化、土壤農(nóng)化4個(gè)功能研究室，截至2012年7月份，單位儀器設(shè)備采購(gòu)情況如表1。實(shí)驗(yàn)室每年均需花費(fèi)大量的人力、物力和財(cái)力，進(jìn)行儀器設(shè)備檔案數(shù)據(jù)的搜集和分類整理，而且這些檔案也占據(jù)了大量的空間。

1.1.4 維修與維護(hù)不便

傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)室管理中，儀器設(shè)備的日常維修和維護(hù)，需要定期進(jìn)行人工檢查，并及時(shí)收集、反饋儀器設(shè)備使用、維修、維護(hù)信息記錄。因農(nóng)業(yè)科研單位的儀器設(shè)備以中小型為主[9]，加之科研用房緊張和基地分散等原因，大部分儀器設(shè)備分散在各個(gè)課題組和各類基地中，少部分儀器設(shè)備放置在數(shù)量有限的公共實(shí)驗(yàn)室內(nèi)[10]。如果定期檢查各種記錄，需占據(jù)實(shí)驗(yàn)室管理人員相當(dāng)多的時(shí)間；管理人員若不能及時(shí)了解儀器設(shè)備運(yùn)行狀況，損壞和急需維護(hù)的儀器設(shè)備不能得到及時(shí)的修理或維護(hù)，將會(huì)造成儀器設(shè)備處于癱瘓狀態(tài)，從而影響科研人員的實(shí)驗(yàn)進(jìn)程和工作效率。

1.2 實(shí)驗(yàn)室建設(shè)與管理方面

傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)室管理中，實(shí)驗(yàn)室學(xué)術(shù)委員會(huì)委員多為本單位以外人員，了解實(shí)驗(yàn)室運(yùn)行情況的途徑就是每年一度的學(xué)術(shù)會(huì)議，與實(shí)驗(yàn)室接觸時(shí)間的有限性會(huì)在一定程度上影響學(xué)術(shù)委員會(huì)學(xué)術(shù)指導(dǎo)作用的發(fā)揮。同時(shí)，實(shí)驗(yàn)室固定人員對(duì)實(shí)驗(yàn)室的運(yùn)行情況缺乏相應(yīng)的了解，不利于實(shí)驗(yàn)室的長(zhǎng)期規(guī)劃與發(fā)展。

實(shí)驗(yàn)室日常管理涉及科研方向、易耗品、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目等多個(gè)層面，資料信息量大，但各種資料均存儲(chǔ)在管理人員的計(jì)算機(jī)上，存儲(chǔ)的隨意性很大。隨著文件存儲(chǔ)數(shù)量的增加，資料信息量日漸龐大，不規(guī)范的存儲(chǔ)方式也隨之出現(xiàn)。而對(duì)于不同的管理人員，文件存儲(chǔ)于不同的計(jì)算機(jī)，導(dǎo)致信息存儲(chǔ)的重復(fù)性。同時(shí)，資料的安全性也得不到必要的保證[5]。

實(shí)驗(yàn)室的規(guī)范管理，需有相應(yīng)的規(guī)章制度作為基礎(chǔ)。隨著時(shí)代的發(fā)展，實(shí)驗(yàn)室的運(yùn)行管理中將會(huì)出現(xiàn)新的情況，規(guī)章制度會(huì)進(jìn)行相應(yīng)修訂和完善。在傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)室管理中，作為實(shí)驗(yàn)室主體的科研人員和研究生，不能及時(shí)了解新增及修訂的規(guī)章制度，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)室的管理和秩序會(huì)受到相應(yīng)影響，不利于實(shí)驗(yàn)室的規(guī)范管理，在一定程度上也會(huì)影響各項(xiàng)科研項(xiàng)目的執(zhí)行。

1.3 實(shí)驗(yàn)室管理人員與科研人員及學(xué)生之間的互動(dòng)方面

實(shí)驗(yàn)室管理人員工作以保證實(shí)驗(yàn)室正常運(yùn)行、日常維護(hù)和管理實(shí)驗(yàn)室儀器設(shè)備為主，同時(shí)積極協(xié)助科研人員及學(xué)生開(kāi)展實(shí)驗(yàn)技術(shù)、實(shí)驗(yàn)方法、儀器設(shè)備的功能開(kāi)發(fā)與升級(jí)等方面的工作；二者的互動(dòng)對(duì)于科研工作的順利進(jìn)行具有重要的意義。在傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)室管理工作中，實(shí)驗(yàn)室管理人員與科研人員及學(xué)生的接觸有限，實(shí)驗(yàn)室管理人員不能及時(shí)了解科研人員及學(xué)生在實(shí)驗(yàn)室中亟待解決的問(wèn)題，從而影響實(shí)驗(yàn)室管理的成效及科研工作的順利進(jìn)行。

2 國(guó)內(nèi)外LIMS的應(yīng)用現(xiàn)狀

Laboratory Information Management System LIMS是指利用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)、快速數(shù)據(jù)技術(shù)來(lái)對(duì)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(guò)它可以達(dá)到自動(dòng)化運(yùn)行、信息化管理和無(wú)紙化辦公的目的，對(duì)實(shí)驗(yàn)室提高工作效率、降低運(yùn)行成本起到至關(guān)重要的作用[11]。在過(guò)去的30年中，實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)在全世界范圍內(nèi)取得了驚人的技術(shù)進(jìn)展和應(yīng)用成就，為各種規(guī)模實(shí)驗(yàn)室高效、科學(xué)運(yùn)行以及各類信息的存儲(chǔ)、交流和二次加工利用提供了強(qiáng)有力的平臺(tái)，從而促進(jìn)了實(shí)驗(yàn)室及所在企業(yè)/機(jī)構(gòu)工作的各個(gè)環(huán)節(jié)能夠?qū)崿F(xiàn)全面量化評(píng)價(jià)和質(zhì)量目標(biāo)管理[6]。

2.1 LIMS在國(guó)外成功實(shí)施的案例

2.1.1 美國(guó)寶潔（Procter&Gamble）公司的成功案例

寶潔公司的產(chǎn)品涉及食品、制藥、化妝品、紙制品以及洗滌用品等。該公司于1965年最早開(kāi)始LIMS的開(kāi)發(fā)，在開(kāi)發(fā)過(guò)程中遇到了很多的困難和挑戰(zhàn)。它的LIMS研發(fā)團(tuán)隊(duì)對(duì)不同的實(shí)驗(yàn)室配備了不同的開(kāi)發(fā)工具，為實(shí)驗(yàn)室的不同過(guò)程設(shè)計(jì)了不同的模塊，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行合理的配置，開(kāi)發(fā)出與公司不斷升級(jí)的計(jì)算機(jī)底層結(jié)構(gòu)相適應(yīng)的LIMS系統(tǒng)。這一系統(tǒng)便于管理人員操作，價(jià)格合理，具有足夠的安全性和可升級(jí)性，可以靈活處理較為廣泛的工作流程，適應(yīng)不同變化的業(yè)務(wù)要求，最終成為實(shí)驗(yàn)室信息化的堅(jiān)實(shí)平臺(tái)[12]。

2.1.2 美國(guó)公共衛(wèi)生實(shí)驗(yàn)室協(xié)作項(xiàng)目（PHLIP）

公共衛(wèi)生實(shí)驗(yàn)室協(xié)作項(xiàng)目（PHLIP）旨在促進(jìn)信息技術(shù)與實(shí)驗(yàn)室科學(xué)領(lǐng)域的協(xié)作，當(dāng)前目標(biāo)是開(kāi)發(fā)、實(shí)驗(yàn)、部署可行的IT結(jié)構(gòu)方案與工具，用于所有等級(jí)的公共衛(wèi)生實(shí)驗(yàn)室間的電子實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)交換。自2006年10月，此項(xiàng)目參與者已經(jīng)建立支持在6個(gè)州和疾病控制中心（Centers for Disease Control，CDC）之間進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)交換的框架和基礎(chǔ)設(shè)施，今后將實(shí)現(xiàn)所有州電子檢驗(yàn)規(guī)則和檢驗(yàn)結(jié)果的交換，以支持激增能力和現(xiàn)有工作流程，做到微生物、毒理實(shí)驗(yàn)室質(zhì)量分析和檢驗(yàn)過(guò)程的無(wú)紙化[6]。

2.2 LIMS在國(guó)內(nèi)成功實(shí)施的案例

2.2.1 上海市環(huán)境監(jiān)測(cè)中心的案例

上海市環(huán)境監(jiān)測(cè)中心選用北京三維天地科技有限公司的Starlims（V9版）軟件產(chǎn)品，采用實(shí)驗(yàn)室內(nèi)部C/S與實(shí)驗(yàn)室外部B/S相結(jié)合的系統(tǒng)架構(gòu)，進(jìn)行“三同時(shí)”驗(yàn)收監(jiān)測(cè)、社會(huì)委托監(jiān)測(cè)、環(huán)境質(zhì)量常規(guī)監(jiān)測(cè)、污染源監(jiān)督檢測(cè)、突擊抽查監(jiān)測(cè)、安全優(yōu)質(zhì)農(nóng)產(chǎn)品監(jiān)測(cè)、專項(xiàng)監(jiān)測(cè)、環(huán)境污染糾紛仲裁監(jiān)測(cè)和信訪監(jiān)測(cè)等業(yè)務(wù)的管理與操作，提高實(shí)驗(yàn)室的管理水平和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力，達(dá)到與國(guó)際慣例接軌，是科學(xué)化管理的重要手段和工具[13，14]。

2.2.2 中國(guó)疾病預(yù)防控制機(jī)構(gòu)的成功案例

中國(guó)疾病預(yù)防控制機(jī)構(gòu)實(shí)驗(yàn)室是中國(guó)疾病防控和相關(guān)科研工作的重要場(chǎng)所。在新的時(shí)期，疾病防控機(jī)構(gòu)也面臨著新的要求，以適應(yīng)新的體系與運(yùn)行機(jī)制。目前，全國(guó)疾控機(jī)構(gòu)已經(jīng)進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室信息管理系統(tǒng)建設(shè)、使用和快速發(fā)展階段。特別是廣東、江蘇、上海、深圳等省市的疾控中心，不斷完善系統(tǒng)功能需求，規(guī)范系統(tǒng)數(shù)據(jù)及操作，為中國(guó)疾控機(jī)構(gòu)實(shí)驗(yàn)室信息管理系統(tǒng)建設(shè)積累了寶貴經(jīng)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)室信息系統(tǒng)在規(guī)范全國(guó)疾控機(jī)構(gòu)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)、提高全國(guó)傳染病實(shí)驗(yàn)室網(wǎng)絡(luò)信息平臺(tái)數(shù)據(jù)質(zhì)量、為管理和決策提供及時(shí)而準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)資源、推進(jìn)疾病監(jiān)測(cè)水平、提高突發(fā)公共衛(wèi)生事件應(yīng)急能力等方面發(fā)揮了重要作用[15]。

3 LIMS在實(shí)驗(yàn)室管理中的優(yōu)點(diǎn)

實(shí)驗(yàn)室信息管理系統(tǒng)采用先進(jìn)的信息技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，將實(shí)驗(yàn)室中的數(shù)據(jù)和信息集中起來(lái)，進(jìn)行快速處理、統(tǒng)一管理。采用信息管理系統(tǒng)，可以克服傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室管理的弊端。

3.1 提高儀器設(shè)備預(yù)約效率

用戶可以根據(jù)自己的需要及研究方向，對(duì)符合要求的儀器設(shè)備實(shí)行系統(tǒng)預(yù)約。管理人員可以根據(jù)各用戶的預(yù)約來(lái)合理調(diào)配同類型的儀器設(shè)備使用，避免人工預(yù)約的不確定性、隨機(jī)性，防止用戶使用同一儀器設(shè)備時(shí)間的重合，從而提高儀器設(shè)備預(yù)約效率，也使儀器設(shè)備達(dá)到合理的配置。

3.2 信息登記方便快捷，增進(jìn)儀器最大程度共享

基于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及多用戶同時(shí)進(jìn)入系統(tǒng)，管理人員可多機(jī)進(jìn)行儀器設(shè)備信息的登記，與傳統(tǒng)的信息登記相比，將大大節(jié)省時(shí)間，提高效率，避免信息的丟失。儀器設(shè)備使用人員，通過(guò)注冊(cè)賬號(hào)和密碼，可以具有不同儀器設(shè)備預(yù)約使用的權(quán)限。本單位人員可以及時(shí)了解自己實(shí)驗(yàn)所需儀器設(shè)備使用、運(yùn)行的情況，及時(shí)調(diào)整實(shí)驗(yàn)進(jìn)度，以達(dá)到儀器設(shè)備最大程度的共享。

3.3 節(jié)省人力、物力和財(cái)力

儀器設(shè)備管理系統(tǒng)可以同步管理分散在各課題組實(shí)驗(yàn)室和基地實(shí)驗(yàn)室的眾多儀器設(shè)備，避免了紙質(zhì)檔案占據(jù)空間和花費(fèi)人力整理檔案，從而降低儀器設(shè)備檔案管理的成本。

3.4 便于儀器設(shè)備的維修與維護(hù)

管理人員可以根據(jù)系統(tǒng)中各類儀器設(shè)備的使用率、維修頻率、維護(hù)情況、用戶反饋，來(lái)判斷儀器設(shè)備是否需要維修與維護(hù)。結(jié)合農(nóng)業(yè)科研單位儀器設(shè)備放置分散的特點(diǎn)，實(shí)驗(yàn)室信息管理系統(tǒng)便于儀器設(shè)備的集中管理、維修與維護(hù)，避免因不能及時(shí)處理，影響科研儀器設(shè)備的使用，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)進(jìn)程的推后，以保證用戶能順利地執(zhí)行科研計(jì)劃。

3.5 便于用戶快速獲得實(shí)驗(yàn)室各類信息，增加管理人員與用戶之間的互動(dòng)

用實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)可以將日常管理的各類信息錄入系統(tǒng)，皆存儲(chǔ)于系統(tǒng)服務(wù)器中，避免不同管理人員資料的重復(fù)存儲(chǔ)，保證實(shí)驗(yàn)室相關(guān)資料的安全，同時(shí)節(jié)省上位計(jì)算機(jī)的空間。實(shí)驗(yàn)室學(xué)術(shù)委員和固定人員可通過(guò)實(shí)驗(yàn)室信息系統(tǒng)賦予的相應(yīng)權(quán)限，對(duì)實(shí)驗(yàn)室運(yùn)行管理實(shí)時(shí)掌握，更高效地為實(shí)驗(yàn)室運(yùn)行管理發(fā)揮指導(dǎo)作用。

普通用戶可以全面了解實(shí)驗(yàn)室規(guī)章制度、最新動(dòng)態(tài)。用戶可以借助留言模塊，與管理人員進(jìn)行互動(dòng)，以便于管理人員及時(shí)了解并解決運(yùn)行管理中的各類問(wèn)題，達(dá)到實(shí)驗(yàn)室科學(xué)管理和更好地為科研人員服務(wù)的目的。

4 結(jié)語(yǔ)

經(jīng)過(guò)30多年的發(fā)展，目前LIMS已經(jīng)在全球范圍內(nèi)廣泛應(yīng)用于制藥、化工、醫(yī)療等行業(yè)和教育、科研單位的實(shí)驗(yàn)室。在發(fā)達(dá)國(guó)家，LIMS已得到普遍應(yīng)用，有數(shù)百家專業(yè)化的公司提供LIMS技術(shù)咨詢服務(wù)。用戶越來(lái)越依賴LIMS 來(lái)提高自身效率、改善工作規(guī)范性、降低服務(wù)成本、促進(jìn)數(shù)據(jù)共享，并支持其他的商業(yè)需求[16]。國(guó)內(nèi)LIMS的研究和開(kāi)發(fā)也受到了關(guān)注，但國(guó)內(nèi)的實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)（LIMS）的研究工作與國(guó)外相比滯后近15年，有自主知識(shí)版權(quán)的商品化的LIMS滯后近10年[2]。經(jīng)濟(jì)全球化必然要求作為信息資源的實(shí)驗(yàn)室的各類相關(guān)數(shù)據(jù)必須應(yīng)該有規(guī)范的儲(chǔ)存及再加工能力，這就要求中國(guó)LIMS的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用也要跟上時(shí)代的步伐。隨著現(xiàn)代技術(shù)和經(jīng)濟(jì)貿(mào)易的高速發(fā)展，傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)室管理模式已不能適應(yīng)信息準(zhǔn)確性和時(shí)效性的高要求、行為規(guī)范的高標(biāo)準(zhǔn)、運(yùn)行的高效率和低費(fèi)用、管理的科學(xué)性。因此，LIMS的開(kāi)發(fā)與運(yùn)行具有了必然性和必要性，功能強(qiáng)大、性能優(yōu)異的LIMS才能更好地提升實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)管理。

參考文獻(xiàn)

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