LIMS的技术平台与设计思想

　　　　　　2003年6月Jun.　2003JournalofSouthernYangtzeUniversity(NaturalScienceEdition)

文章编号:1671-7147(2003)02-0138-04　

LIMS的技术平台与设计思想

章军

(江南大学机械工程学院,江苏无锡214063)

摘　要:简要介绍了LIMS的基本功能,讨论了其实现的技术.分析了LIMS在研究开发性实验室管理等方面的应用特点与发展方向,结合ISO9000质量体系要求,并根据体系所涵盖的管理思想,

设计出符合体系要求的管理结构,给出这个系统软件的设计框架.同时,提出了LIMS的发展必须是技术创新与服务意识紧密结合的观点.

关键词:实验室信息管理系统;实现技术;设计思想;构架中图分类号:TP311.52文献标识码:A

TheTechnologyBaseandProjectIdeaofLIMSZHANGJun(SchoolofMechanicalEngineering,SouthernYangtzeUniversity,Wuxi214063,China)

Abstract:ThebasicfunctionofLIMSanditspracticetechnologyareintroducedinthispaper.ThearchitectureofmanagementsystemisbuiltaccordingtorequirementofISO9000QualityManagementSystemandbasedontheinnermanagementthoughtfromanalysisofitsapplicationandprogress.ThesoftwareframeworkofLIMSforexotericlabisgiven.ThepaperputforwardthenweideathatthecreationoftechnologyshouldbecloselyintegratedwiththeserviceinordertodevelopLIMS.Keywords:LIMS;techniquebase;projectidea;framework

　　实验室信息管理系统(LaboratoryInformationManagementSystems,简称LIMS)是用于各行业分析测试实验室信息管理和测试控制的一项崭新的应用技术,是计算机技术、自动控制技术、质量管理科学与分析技术相结合的产物.LIMS随着分析测试仪器自动化程度、实验室规模,以及处理能力的提高而逐步发展起来.计算机技术的飞速发展,特别是网络通信和数据库技术的日趋成熟,为LIMS提供了先进的技术平台和实现手段,并使之朝着网络化管理方向不断发展.由于结合了科学的质量管理思想,实验室的检测质量控制落实到每一个过程

　　收稿日期:2002-06-26;　修订日期:2002-10-09.

中,用以协调一个样品的多种测量环节;同时,检验

与管理人员又可通过管理平台,保证所提供的测试服务具有权威性、可靠性.LIMS技术的应用,可以为实验室高效和科学的运作,以及实验室各类信息的保存、交流与加工提供平台,并可对实验室工作的各个环节进行全面量化和质量管理.因此,LIMS的应用促进了实验室在管理思想、组织机构以及检测数据处理等方面的创新与发展.作者根据ISO9000质量体系所涵盖的管理思想,构建了符合体系要求的管理系统,并给出了该系统的软件设计框架.同时提出了LIMS的发展必须是技术创新与

作者简介:章军(1965-),男,江苏溧水人,轻工信息技术与工程在职博士研究生,讲师.

第2期

服务意识相结合的观点.

章军:LIMS的技术平台与设计思想139

1　技术功能与特点

1.1　LIMS的功能

LIMS作为一种网络系统采用Client/Server体

统扩展的一部分.

1.2.5　快速的升级维护　只要将服务器接入In2ternet,即可进行远程维护和系统升级,在较短的时间内解决问题.1.2.6　迅捷的电子商务功能　即用户可通过联入Internet,在线登录样品基本信息并申请分析项目.1.2.7　定制报告模板　采用形式多样、图文混排

系结构.用户无需在PC机上安装任何LIMS应用

程序,即可通过浏览器使用系统,如浏览网页般方便地使用系统提供的功能.分布式处理技术提高了系统的可靠性和处理能力,XML技术的引入,使系统真正实现了代码和数据的分离,为系统维护和升级提供了方便.系统可根据用户需求,在技术上真正实现无限扩展.此外,基于Web的LIMS还整合了诸多其他互联网应用技术,因此可平滑地进入整个组织网络.用户可以在内部网上任何一台计算机上直接访问系统,如果系统与Internet连接,用户即可在全球任何一个地方访问系统.系统数据采用分布式存储,使系统具有很高的可靠性,并可实现远程监测与控制.分布式的系统结构,除了容易实现系统功能的扩展外,还可通过WebService和硬件控制器,为第3方软件、设备提供接口[1].LIMS通常带有一些数据、图像分析方法:1)一般的数据处理　指对仪器测出的数据作一般的数学计算;

2)色谱数据工作站　包含色谱数据工作站功能并能进行数据处理;

3)以谱库为基础的专业方法　涉及质谱、核磁、红外等;

4)图像分析系统　图像处理涉及实验室所属专业知识、计算机图像处理理论等交叉学科内容;

5)专家系统　实验室运行一段时间后都会积累大量的数据,由数据挖掘建立专家系统,对实验室工作具有一定的意义.1.2　LIMS的特点1.2.1　操作方便　Web方式的简洁页面,如同浏览网页般轻松自如、友好的用户界面.

1.2.2　安全的系统及数据　系统采用多层结构设

的不同文件格式的检测报告,以满足顾客的需要.

1.2.8　高速的数据与IP电话传输1可大大节省通讯成本[2～4].

2　设计思想与构架

高校或科研院所的研究开放性检测实验室,其涉及学科广,任务复杂,与企业的检测实验室有较大的差别.开放性实验室是一个较为独立的实体,企业的实验室只是企业内一个规范运作的职能部门.从应用角度出发,符合这类的LIMS至少应有图1所示的外部管理功能.由于LIMS的设计方法、设计思想和设计流程的复杂性、系统性和应用的灵活性,要求设计者必须具备系统的项目管理才能.

图1　外部管理功能

Fig.1　Functionoftheexternalmanagement

2.1　设计思想

计,在用户界面、逻辑处理、信息采集、数据存储等

各层技术分离,实现了系统和数据的真正安全.1.2.3　完善的管理功能　系统提供了完善的企业部门、用户权限及分析项目管理.多层部门采用树状结构,行政管理与系统权限以及分析项目一目了然.

1.2.4　充分的可扩展性　系统通过先进的WebService技术,提供了统一的数据处理编程接口,从而将目前和未来各种分析仪器的接口,开发成为系

质量管理体系是“在质量方面指挥和控制组织的管理体系,包含实施质量管理所需的组织结构、程序、过程和资源”.作为分析测试实验室信息管理的软件,LIMS应基于质量管理理论,结合ISO9000标准体系,围绕质量这个中心进行设计.过程是一组将输入转化为输出的相互关联或相互作用的活动.LIMS质量管理思想为:在分析、确定顾客明确或隐含要求的基础上,对“检测服务”的实现过程和支持过程所形成的过程网络实施控制.从质量管理的角度,通过识别与体系相关的过程,确定过程的相互作用关系,明确运行机制并确保过程有效运行

　　　　　　　　　　　　　　江南大学学报(自然科学版)　　　　　　　　　　　　第2卷140

和受控,运用“策划2实施2检查2处置”方法,旨在保证过程控制的有效性,实现质量的持续提高,增加顾客的满意程度.ISO9000标准体系的开放性实验室LIMS的基本要求如图2所示.从管理意义上,程序是为进行某项活动或过程所规定的途径.

ISO9000标准规定程序文件至少应包括“应形成文

件的6个程序”,即:文件控制,记录控制,内部审核,不合格控制,纠正措施,预防措施[5].LIMS系统设计应结合上述质量管理要求,同时根据实际情况,还应考虑融入下列程序:

图2　ISO9000质量管理体系要求

Fig.2　RequirementofISO9000qualitymanagementsystem

　　1)科研的设计与开发程序　从合同的评审、签订和任务的下达、实施、验证,到最终的验收确认,都在系统中进行监控,在各环节都有明显提示并及时处理,管理人员可掌握实施步骤、协调工作,保证过程的顺利进行.

2)顾客服务程序　在满足顾客要求的各个过程中与顾客及时沟通的方法与措施.

3)顾客满意度调查与信息反馈程序　调查反馈方法,处理的方法与措施.

4)样品管理程序　样品管理包括样品留存及样品分装两部分.样品留存是将样品在分析之前取出一部分作为留存样品,并将有关样品性质、样品量、保存条件以及保存地点等描述信息登录到系统中,一旦出现问题可方便地查询到样品相关信息及保存地点,为再次分析提供原始样品.

5)试剂管理程序　详细记录试剂与标准物的

档案与贮藏规定、保管措施.包括名称、供应厂商、成分、含量或纯度、出厂编号、出厂日期、存放条件、有效期,使用人员和保管人员,设备及相关遵守条件等,并对到期的试剂给予明确的警示.

6)采购程序　与采购过程有关的一切活动的运作程序.包含评价供方提供产品的能力,选择供方的决策机制,采购产品的验证活动,采购人员资格评定要求等内容.

LIMS还应强调相关记录,其中重要的有:不合格品检验记录、纠正措施、预防措施、服务实现策划、记录校准的依据、测量装置有效性评价等.因此,整个软件系统的构架是以ISO9000体系要求为基本框架,若不按规定检验程序运行,则无法通过LIMS进行数据处理,系统还会产生报警信号,留下

第2期章军:LIMS的技术平台与设计思想141

不良记录.2.2　软件构架

软件构架高度抽象地描述了软件系统的结构,包括系统元素的描述、元素之间的交互、用于指导元素复合的模式和这些模式的约束.构件是组成构架的基本元素,是对系统应用功能的实现.可把构件看成一个黑盒子,构件封装了功能性,有着自己的内部状态信息,构件的实现是异质的(可以用多种语言实现),构件的这些特性使得一些通用构件可以很容易被复用.构件的开发如图3所示.

　　对于开放性实验室,构架的特色是以ISO9000体系为通用的构架,即ISO9000质量管理体系要求的质量手册部分,这是以质量为宗旨的LIMS的思想体现.嵌于其中的基本构件是ISO9000体系必须具有的6个程序,同时带有共性的程序(图2中带3的程序文件),待开发构架是一些用户所需的符合体系要求的程序.子构件是与相关程序配套的具体操作作业性指导书,以及体系中的相关记录.

3　服务理念

LIMS的出现,为实验室管理人员带来了较大

的方便,但同时也带来了一定的烦恼.几乎所有的LIMS在安装之后都需要做大量的用户化工作,即编写一些程序满足用户特定的需求,如映射实验室的工作流程等.这就要求IT专业人员作为LIMS用户的系统管理员,随时编写相关程序.由于具IT背景的系统管理员很难完全理解实验室运作的详细机制,给LIMS的用户化带来了一定的难度,尤其是在研究开放性实验室(其工作性质要求LIMS的工作流程能由科研人员随时修改).在构建自身信息化的同时,在更大范围内应当重视所有仪器输入、输出接口的标准化,同时包括智能接口板卡、程序的标准化,以及仪器的通信接口与通信设备的对接,从而使实验室真正实现信息化、智能化.

在LIMS设计思想和内部构架上,关注顾客各种要求,为顾客服务的理念尤为重要,这是ISO9000体系的核心内容.服务的理念是软件业发展的前提,更是LIMS先进性的基础.LIMS系统与控制系

图4　分布式应用开发的构架

Fig.4　Frameworkfordistributedapplieddevelopment

图3　基于构件的软件开发方式

Fig.3　Developmentmodeofsoftwarebasedoncompo2nents

　　构架风格是指能够标识一类构架的功能性特征的集合,一种构架风格代表了一种软件设计成分进行组织的特定模式,如图4所示.

统、管理网络相结合,将给分析检测部门,乃至科研生产的自动化、网络化、物流系统的优化等带来全新的变革.

参考文献:

[1]ANON.LabWare’scustomersarerunningtheirLIMSacrossmultiplesites[J].ScientificComputingandInstrumentation,

1999,17(1):40.

[2]沈彤,杨海鹰,陈婉真,等.SUNLIMS实验室管理系统[J].现代科学仪器,2002,(2):7-10.

[3]ANONBLAZELIMS.Thefoundationforyourlaboratory[J].ScientificComputingandInstrumentation,1999,17(1):53.[4]ARNOLDNICK.OutonaLIMS[J].ProcessEngineering,2002,83(1):19-20.[5]GB/T19901-2000,ISO19001:2000标准[S].

(责任编辑:邢宝妹)