LIMS在水質(zhì)實(shí)驗(yàn)室中的建設(shè)探討
——以某水質(zhì)監(jiān)測(cè)中心為例

文｜中國(guó)城市規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院 韓超 梁濤 李萌萌 馬雯爽 宋陸陽(yáng) 何琴

0 引言

實(shí)驗(yàn)室信息管理系統(tǒng)LIMS 將人、機(jī)、料、法、環(huán)等質(zhì)量管理主要因素有機(jī)結(jié)合，采用先進(jìn)的信息化技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)化的實(shí)驗(yàn)室管理理念，實(shí)現(xiàn)任務(wù)分配、數(shù)據(jù)采集、快速發(fā)布、信息共享、自動(dòng)生成分析報(bào)告、質(zhì)量保證體系實(shí)施、成本控制、人員量化考核、管理水平整體提高等各方面提供技術(shù)性支持，從而使實(shí)驗(yàn)室的管理工作規(guī)范化、精細(xì)化。

1 建設(shè)必要性

1.1 提高實(shí)驗(yàn)室管理分析能力和工作效率

LIMS 按照ISO-IEC 17025 標(biāo)準(zhǔn)及定制化需求，為樣品分析在實(shí)驗(yàn)室的流轉(zhuǎn)建立嚴(yán)格程序，包括樣品登記、采樣、分樣、檢測(cè)、審核、出報(bào)告等各個(gè)環(huán)節(jié)，同時(shí)LIMS 不僅能夠顯示化合物的結(jié)構(gòu)方式、理化性質(zhì)、IUPAC 名稱、CAS 注冊(cè)號(hào)、分子模型、相關(guān)光譜分子式、分子量、元素百分比等內(nèi)容，也能用多媒體記錄分子模型或各個(gè)檢驗(yàn)項(xiàng)目的標(biāo)準(zhǔn)操作過(guò)程等，從而實(shí)現(xiàn)檢測(cè)工作流程化與規(guī)范化

1.2 提高分析數(shù)據(jù)安全性和可靠性

LIMS 可以記錄分析數(shù)據(jù)的原始信息，包括數(shù)據(jù)錄入、修改、審核等過(guò)程。在對(duì)檢測(cè)結(jié)果產(chǎn)生質(zhì)疑時(shí)，可調(diào)出該數(shù)據(jù)的原始記錄，確保了數(shù)據(jù)的可靠性和可追溯性，還能提供更有價(jià)值的光譜，如近紅外（NIR）、紫外/可見(jiàn)（UV/Vis）紅外（IR）、色譜（GC/LC）、質(zhì)譜（MS）、核磁共振（NMR）、拉曼（Raman）和熒光（FL）等，并將其自動(dòng)化成標(biāo)準(zhǔn)的XML 格式，使得數(shù)據(jù)的安全有了更加可靠的保障。

1.3 規(guī)范設(shè)備儀器和計(jì)量器具的管理

LIMS 可建立儀器/設(shè)備檔案和計(jì)量器具檢定文檔，同時(shí)具有提示儀器和計(jì)量器具定期校準(zhǔn)和檢定等功能。

1.4 為實(shí)驗(yàn)室領(lǐng)導(dǎo)決策提供依據(jù)

LIMS 具有設(shè)定儀器和計(jì)量器具校驗(yàn)、設(shè)備使用記錄、工作任務(wù)、人員培訓(xùn)等各種提醒的功能，使實(shí)驗(yàn)室的管理更加科學(xué)化、定量化。

2 設(shè)計(jì)流程及內(nèi)容

2.1 現(xiàn)狀分析

當(dāng)前中心存在檢測(cè)流程相對(duì)復(fù)雜、檢測(cè)任務(wù)量大等問(wèn)題，每年需要檢測(cè)和分析的數(shù)據(jù)大約幾十萬(wàn)項(xiàng)，依然采用傳統(tǒng)的手工管理方式會(huì)造成要進(jìn)行大量的重復(fù)性工作量，按照標(biāo)準(zhǔn)的樣品檢測(cè)步驟需要分別記錄三次。第一次是檢測(cè)樣品的原始記錄，同時(shí)分析結(jié)果需進(jìn)行三級(jí)簽字；第二次是儀器使用臺(tái)賬；第三次是樣品分析報(bào)告單據(jù)，需通過(guò)人工送達(dá)綜合部，綜合部的工作人員再根據(jù)樣品分析報(bào)告出具帶有CMA章的樣品檢驗(yàn)檢測(cè)報(bào)告。因此進(jìn)行一個(gè)樣品的檢測(cè)需要耗費(fèi)大量的人力、物力和時(shí)間，分析人員在進(jìn)行數(shù)據(jù)計(jì)算時(shí)要處理大量的信息，導(dǎo)致造成的錯(cuò)誤較高。同時(shí)分析人員匯報(bào)樣品的分析數(shù)據(jù)是通過(guò)電話等方式，出錯(cuò)后無(wú)據(jù)可考。

2.1.1 部門(mén)職能關(guān)系

通過(guò)對(duì)中心職能部門(mén)的綜合分析，調(diào)研各部門(mén)的關(guān)系及相關(guān)工作，總體構(gòu)畫(huà)出中心的組織機(jī)構(gòu)框圖和部門(mén)職能與LIMS 系統(tǒng)要求。

中心和LIMS 相關(guān)的部門(mén)主要?jiǎng)澐譃樯霞?jí)單位（水務(wù)集團(tuán)）、管理層、綜合部、檢驗(yàn)部、技術(shù)部。LIMS 系統(tǒng)的建設(shè)需滿足各個(gè)部門(mén)對(duì)水質(zhì)檢測(cè)工作中的不同需求，將各部門(mén)串聯(lián)起來(lái)。

2.1.2 LIMS 系統(tǒng)數(shù)據(jù)源

圖1 組織機(jī)構(gòu)框圖

中心LIMS 系統(tǒng)數(shù)據(jù)來(lái)自綜合部、檢驗(yàn)部和技術(shù)部。

（1）綜合部

綜合部是中心的業(yè)務(wù)部門(mén)，是客戶與檢驗(yàn)部之間的紐帶，負(fù)責(zé)業(yè)務(wù)受理，制定抽樣計(jì)劃，下達(dá)抽樣通知，發(fā)檢驗(yàn)檢測(cè)任務(wù)通知單，收集原始記錄，編制檢驗(yàn)檢測(cè)報(bào)告，報(bào)告發(fā)送；負(fù)責(zé)樣品接收、編號(hào)、制備、儲(chǔ)存、保留、清理等；負(fù)責(zé)收集各類(lèi)記錄、報(bào)告和文件資料，建立人員和儀器設(shè)備檔案，并將其歸類(lèi)管理；負(fù)責(zé)跟蹤國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、法律、法規(guī)的最新動(dòng)態(tài)；負(fù)責(zé)服務(wù)和供應(yīng)品的采購(gòu)與管理；做好提供服務(wù)和供應(yīng)品的供應(yīng)商評(píng)估工作，建立《合格供應(yīng)商名錄》；負(fù)責(zé)儀器設(shè)備購(gòu)買(mǎi)、檢定/校準(zhǔn)、維修、維護(hù)、核查等；負(fù)責(zé)組織合同評(píng)審和分包工作；負(fù)責(zé)公司賬務(wù)管理和結(jié)算工作；負(fù)責(zé)建立和健全后勤保障體系；負(fù)責(zé)績(jī)效考核管理。負(fù)責(zé)日常事務(wù)管理；配合完成資質(zhì)認(rèn)定工作。

（2）檢驗(yàn)部

檢驗(yàn)部的主要職能是完成檢驗(yàn)檢測(cè)工作，填寫(xiě)和復(fù)核原始記錄，出具真實(shí)、客觀、準(zhǔn)確的檢測(cè)數(shù)據(jù)、結(jié)果，為客戶提供技術(shù)支持和技術(shù)服務(wù)；負(fù)責(zé)實(shí)施儀器設(shè)備的維護(hù)保養(yǎng)、核查；負(fù)責(zé)保持、監(jiān)控檢測(cè)室環(huán)境條件；參與檢驗(yàn)檢測(cè)方法的驗(yàn)證/確認(rèn)、新項(xiàng)目的開(kāi)發(fā)；參加檢驗(yàn)檢測(cè)機(jī)構(gòu)間比對(duì)和能力驗(yàn)證；配合完成資質(zhì)認(rèn)定工作。

（3）技術(shù)部

技術(shù)部是負(fù)責(zé)建立和完善管理體系、負(fù)責(zé)技術(shù)運(yùn)作和質(zhì)量管理，策劃和組織內(nèi)部審核和管理評(píng)審，確保管理體系持續(xù)有效的運(yùn)行；組織管理體系文件的編制、宣貫學(xué)習(xí)；負(fù)責(zé)人員培訓(xùn)工作；組織技術(shù)人員開(kāi)展新技術(shù)、新項(xiàng)目的研發(fā)；標(biāo)準(zhǔn)、方法的確認(rèn)和查新，確保檢測(cè)方法、標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)行有效；負(fù)責(zé)檢驗(yàn)檢測(cè)間比對(duì)和能力驗(yàn)證工作；負(fù)責(zé)資質(zhì)認(rèn)定工作。

2.1.3 部門(mén)職能與LIMS 數(shù)據(jù)關(guān)系及流程

中心LIMS 系統(tǒng)中，綜合部、檢驗(yàn)部、技術(shù)部均是檢驗(yàn)檢測(cè)任務(wù)執(zhí)行的核心，也是LIMS 系統(tǒng)數(shù)據(jù)的主要來(lái)源，檢驗(yàn)檢測(cè)任務(wù)由綜合部承接并下達(dá)到檢驗(yàn)部，檢驗(yàn)部按照任務(wù)分配要求完成指定的分析項(xiàng)目，分析結(jié)果通過(guò)自動(dòng)或手動(dòng)的方式錄入到LIMS 數(shù)據(jù)庫(kù)。數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)三級(jí)審核后，由綜合部出具帶有中國(guó)計(jì)量認(rèn)證CMA 章的檢驗(yàn)檢測(cè)報(bào)告。

圖2 LIMS 數(shù)據(jù)源及流程示意圖

表1 部門(mén)職能與LIMS 系統(tǒng)要求

2.2 系統(tǒng)架構(gòu)

基于擴(kuò)項(xiàng)后的中心實(shí)驗(yàn)室儀器設(shè)備多、工作人員多、檢測(cè)步驟復(fù)雜、檢測(cè)數(shù)據(jù)管理復(fù)雜以及檢驗(yàn)檢測(cè)項(xiàng)目多等特點(diǎn)，通過(guò)參考國(guó)內(nèi)外其他大型水質(zhì)實(shí)驗(yàn)室的成果應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，并結(jié)合自身的實(shí)際業(yè)務(wù)狀況。LIMS 系統(tǒng)建設(shè)可分為基礎(chǔ)設(shè)施、實(shí)驗(yàn)室管理、檢測(cè)任務(wù)管理、企業(yè)外網(wǎng)委托、移動(dòng)端建設(shè)、標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范體系、安全保障體系。

2.3 網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃

圖3 LIMS 總體架構(gòu)圖

圖4 LIMS 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成

網(wǎng)絡(luò)采用快速以太網(wǎng)的組網(wǎng)技術(shù)和分布式多層技術(shù)，建立100Mbps 的本地連接，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性、安全性、執(zhí)行效率、易維性和可擴(kuò)充性。LIMS 系統(tǒng)的數(shù)據(jù)主要包括直接存入數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器中的譜圖數(shù)據(jù)庫(kù)中的色譜分析數(shù)據(jù)，和由工作站通過(guò)RS-232 接口或并口進(jìn)行數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換后傳入數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器的其他聯(lián)網(wǎng)儀器。綜合部、檢驗(yàn)部、技術(shù)部以及管理層直接接入中心主干網(wǎng)絡(luò)，LIMS WEB 服務(wù)器響應(yīng)用戶的請(qǐng)求，協(xié)調(diào)和管理中心的網(wǎng)絡(luò)，LIMS 應(yīng)用服務(wù)器提供所有的業(yè)務(wù)邏輯處理功能，包括復(fù)雜的數(shù)值計(jì)算和邏輯運(yùn)算。水務(wù)集團(tuán)的領(lǐng)導(dǎo)可以通過(guò)公司局域網(wǎng)路由到中心主干網(wǎng)絡(luò)，瀏覽檢驗(yàn)檢測(cè)、質(zhì)控情況、檢測(cè)資源和其他相關(guān)信息等。

2.4 核心功能

LIMS 系統(tǒng)的核心功能主要有：

（1）檢測(cè)工作流程，包括業(yè)務(wù)受理與下達(dá)、樣品管理、檢測(cè)人物管理、報(bào)告管理等全過(guò)程。

（2）質(zhì)量控制與管理，包括質(zhì)控計(jì)劃、質(zhì)控處理、質(zhì)控結(jié)果審核、質(zhì)控報(bào)告自動(dòng)生成、質(zhì)控報(bào)告校對(duì)、審核、內(nèi)部審核管理、管理評(píng)審、控訴與申訴、文件管理等。

（3）資源管理，包括人員管理、設(shè)備管理、物資管理、記錄單、報(bào)告配置工具、檢測(cè)方法標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)管理、樣品類(lèi)型管理、檔案管理、客戶及供應(yīng)商管理、環(huán)境管理等。

（4）查詢統(tǒng)計(jì)，包括綜合查詢和業(yè)務(wù)統(tǒng)計(jì)等。

（5）辦公輔助，包括工作提醒、項(xiàng)目監(jiān)控、電子公告管理、在線消息等。

（6）數(shù)據(jù)接口，將不同接口類(lèi)型的自動(dòng)化分析儀器與系統(tǒng)進(jìn)行連接，包括色譜儀和具有PC 工作站或帶有RS232/485 數(shù)據(jù)接口的儀器，完成分析數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集和傳輸。

（7）可以為其它相關(guān)信息系統(tǒng)提供分析數(shù)據(jù)，可與實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)、MES、ERP 進(jìn)行集成。

（8）實(shí)現(xiàn)不同角色的人員，擁有不同的權(quán)限，享有不同的數(shù)據(jù)，處理不同的事務(wù)，保證了分析數(shù)據(jù)的安全性。

3 結(jié)語(yǔ)

LIMS 是以實(shí)驗(yàn)室管理為核心、以檢測(cè)分析為主線，通過(guò)建立統(tǒng)一的樣品管理、分析測(cè)試、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析和結(jié)果輸出等基本流程，并加入實(shí)驗(yàn)室的人員、物資、方法等多個(gè)管理因素，保障檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確可靠，有效促進(jìn)實(shí)驗(yàn)室質(zhì)量體系和技術(shù)能力管理，使整個(gè)實(shí)驗(yàn)室管理信息化、電子化、智能化。

圖5 LIMS 系統(tǒng)主要功能模塊