略谈实验室信息管理系统的设计及实现

计算机技术的进步，促使现代工业技术在快速发展，随着科研和生产技术的不断发展，企业的检验技术也从手工分析发展到仪器分析，检验项目大量增加，对数据的准确性和报出时间的要求越来越严格，数据处理量急速增加，原来的人工管理模式在这种形式下已显得不太适应，使用计算机完成数据的收集、分析和处理的管理手段应运而生。在这一背景下，实验室信息管理系统（LIMS）开始出现，并在实际应用中得到了快速发展，成为一项崭新的实验室管理与应用技术。 一、实验室信息管理系统（LIMS）简介 实验室信息管理系统，即LIMS，是LaboratoryInformationManagem entSystem的缩写，它是指通过计算机网络将实验室的分析仪器连起来，通过建立以实验室为中心的分布式管理体系，根据科学的实验室管理理论和计算机数据库技术，建立完善的质量保证体系，实现检验数据网络化共享、无纸化记录与办公、资源与成本管理、人员量化考核，为实验室管理水平的整体提高和实验室的全面管理提供先进的技术支持。 二、LIMS的分类 根据其功能，LIMS一般可以分为两大类： 1．纯粹数据管理型 这类的LIMS软件主要功能一般包括：数据采集、传输、存贮、处理、数理统计分析、数据合格与否的自动判定、输出与发布、报表管理、网络管理等模块。这些功能满足了实验室检验工作的基本需要，功能比较单一，因而计算机网络结构一般比较简单，但比较容易实现，投资比较少，设计好后，一般可以在较长的时间里不需要对网络软硬件进行改变。实验室可以不配备或是配备比较少的计算机网络与数据库维护人员。在计算机应用广泛普及的今天，许多单位自己就可以设计这种软件。 2．实验室全面管理型 除了第一类的功能外，这类LIMS软件与网络一般还可以增加：样品管理、资源（材料、设备、备品备件、固定资产管理等）管理、事务（如工作量统计与工资奖金管理、文件资料和档案管理）管理等模块，组成一套完整的实验室综合管理体系和检验工作质量监控体系，除了能够实现对检验数据严格管理和控制外，还能够满足实验室的日常管理要求，功能比较全面，网络结构相应要复杂一些，实现起来要困难一些，投资比较大，而且，往往需要专业单位与实验室合作开发设计。另外，由于实验室的机构设置、职责、管理思路和其他特点可能会随着时间的改变而发生变化，可能需要经常对网络软硬件进行改变。因此，实验室一般需要配备专业的维护与再开发技术力量。 三、LIMS技术的发展 LIMS发展至今，大体经历了以下以几个阶段： （1）雏形期：60年代末期70年代初期。这一时期是LIMS设计思想的产生时期，实验室的数据管理仍然停留在手工记录阶段。 （2）商品化时期：70年代中期80年代末期。这一时期的LIMS系统操作一般集中在中心计算机上完成，可以实现一般的数据管理与统计分析功能，数据处理能力比较小，手工处理的工作量仍然比较大，其它功能还没有实现。这个时代的计算机语言和网络技术还不够发达，计算机的价格比较昂贵，需要专业的技术人员编写与维护程序。 （3）功能完善时期：80年代末期90年代中后期。伴随着这一时期计算机技术的飞速发展，LIMS技术进入一个崭新的发展时期。此时，计算机（PC机）价格开始大幅度下降、而性能却大幅度提高，基于第三方的关系型数据库技术与网络技术已经成熟，系统一般采用PC作为数据终端，网络体系的建立比较容易。C/S构架的数据管理模式成为主流，数据处理能力大大提高。由于实验室规模一般都不大，随着MS、Windows、WindowsNT操作系统的兴起，基于该平台开发的LIMS开始流行，LIMS开始从DOS平台、UNIX平台逐步过渡到Windows、WindowsNT平台，这个时期的产品一般都具有良好的用户界面，操作比较简单，功能比较全面，性能价格比较好，吸引了越来越多的用户。由于新一代数据库和面向对象设计软件的大量涌现，通过简单学习，一般技术人员也可以像专业技术人员一样采用面向对象编程技术简单设计数据管理软件、建设结构简单的网络。 （4）网络化产品的兴起：90年代后期21世纪。90年代后期，Internet技术以令人不可思议的速度飞速发展，各行业均被卷入了互联网的大潮之中，网络技术的应用遍及各种工业技术当中。新一代的数据库设计与网络设计都或多或少带上了Internet的特点。采用Internet、Intranet和Web技术的LIMS开始出现，普遍采用了统一的浏览器界面和以Web服务器为中心的分布式管理体系，使用极其方便，数据的共享和发布更为简单，功能更为全面，软件的二次开发更为容易，这些最新的计算机网络技术在LIMS系统中的应用，代表了今后LIMS技术的发展方向。 LIMS技术的使用可以带来许多显而易见的效益，比如：自动进行数据审核和超标数据监测、提高分析数据的准确性；工作效率大为提高；降低实验室成本消耗；通过对大量样品数据的综合统计分析，可以清楚地观察到数据的变化趋势、有效监测产品质量，为解决出现不合格生产产品及生产工艺变化提供科学依据。借助计算机技术，实验室内部实现网络化全面管理，实现管理和检验工作的有效监督管理，提高整体工作水平。 四、LIMS的设计特点 适应现代化企业发展的实验室必须要建立起完备的质量管理体系，因而需要一套科学的LIMS软件，它应既能满足目前的业务状况，又能适应未来不断增长业务需求，具有灵活的可扩充性。因此，大规模的LIMS软件技术，往往要在经验丰富的实验室管理人员的协助下，集多位计算机专业人员共同开发设计而成。 根据国内外优秀的LIMS技术应用的成功经验，可以总结出近几年设计的LIMS具备以下几个最基本特点： （1）技术上具有先进性、高效性、实用性、安全性。 （2）数据管理功能完善，数据的采集、处理、发布过程中不会出现数据丢失、改变的问题。 （3）界面友好，操作简便，使用Web数据库技术和统一的浏览器界面。 （4）自动化程度高，网络结构设计简单。