石化行業(yè)實驗室信息管理系統(tǒng)構(gòu)建及應(yīng)用

王 成季湘濤孫士華

（1.中海石油湛江南海西部職業(yè)衛(wèi)生技術(shù)服務(wù)有限公司；2.中國石油獨山子石化公司環(huán)境監(jiān)測中心）

石化行業(yè)實驗室信息管理系統(tǒng)構(gòu)建及應(yīng)用

王 成1季湘濤2孫士華2

（1.中海石油湛江南海西部職業(yè)衛(wèi)生技術(shù)服務(wù)有限公司；2.中國石油獨山子石化公司環(huán)境監(jiān)測中心）

以中國石油獨山子石化公司環(huán)境監(jiān)測中心LIMS（實驗室信息管理系統(tǒng)）系統(tǒng)為例，針對石油石化行業(yè)環(huán)境監(jiān)測實驗室LIMS系統(tǒng)的特殊性，從LIMS系統(tǒng)的架構(gòu)選擇、LIMS產(chǎn)品平臺選擇、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的實施規(guī)劃設(shè)計、LIMS系統(tǒng)運行流程設(shè)計、LIMS系統(tǒng)組態(tài)實施和維護五個方面詳細(xì)論述了石化環(huán)境監(jiān)測LIMS系統(tǒng)的組態(tài)與實施過程和方法，并且根據(jù)成熟的實施工作經(jīng)驗給出了相應(yīng)建議，以期對石化環(huán)境監(jiān)測LIMS系統(tǒng)的組態(tài)與實施提供參考。

石化行業(yè)；環(huán)境監(jiān)測；LIMS系統(tǒng)；組態(tài)；實施

0 引 言

隨著實驗室信息化技術(shù)的發(fā)展和成熟，實驗室信息管理系統(tǒng)（LIMS）已經(jīng)在不同行業(yè)分析測試實驗室開始應(yīng)用，我國大型的石油、石化、制藥、環(huán)境監(jiān)測等企業(yè)的實驗室都已開始逐步使用LIMS系統(tǒng)。如中國最大煉化一體化基地獨山子石化公司環(huán)境監(jiān)測中心的監(jiān)測點位達1 550多個，獨山子石化公司率先在國內(nèi)建立了石化行業(yè)的專業(yè)環(huán)境監(jiān)測LIMS系統(tǒng)，不斷完善、反復(fù)測試，經(jīng)過三年多的使用總體運行良好，本文概述了該系統(tǒng)的實施過程和組態(tài)方法［1-5］。

1 石化環(huán)境監(jiān)測LIMS系統(tǒng)架構(gòu)選擇

LIMS系統(tǒng)的架構(gòu)主要有C／S（客戶機／服務(wù)器端）架構(gòu)和B／S（瀏覽器／服務(wù)器端）架構(gòu)兩種，B／S架構(gòu)在客戶端不需要安裝任何軟件，只是用瀏覽器操作，可以隨時隨地進行查詢、瀏覽等業(yè)務(wù)處理，通過增加網(wǎng)頁即可增加服務(wù)器功能，維護簡單方便，只需要改變網(wǎng)頁，即可實現(xiàn)所有用戶的同步更新，開發(fā)過程也較為簡單，因為可以建立在廣域網(wǎng)上，所以共享性強，隨著LIMS系統(tǒng)的快速發(fā)展，出現(xiàn)了完全基于Internet的LIMS產(chǎn)品。

但是，環(huán)境監(jiān)測LIMS系統(tǒng)的每個分析都含有大量的計算公式代碼以及數(shù)據(jù)，同時大型石化行業(yè)環(huán)境監(jiān)測采樣點位極多、分析頻率高，所以數(shù)據(jù)錄入量很大；由于分析方法國家標(biāo)準(zhǔn)的實時更新及廠區(qū)裝置的優(yōu)化改進和節(jié)能減排技術(shù)的推廣使得LIMS系統(tǒng)的組態(tài)變更、維護任務(wù)也很多。而這些恰恰是B／S架構(gòu)系統(tǒng)的軟肋。以中石油HSE信息系統(tǒng)為例，該系統(tǒng)雖然只要求錄入最終的監(jiān)測結(jié)果但是由于規(guī)模很大、分支機構(gòu)多使得服務(wù)器壓力大而導(dǎo)致相應(yīng)速度很慢，監(jiān)測人員每天都要利用1～2 h錄入數(shù)據(jù)。要求LIMS產(chǎn)品滿足操作快捷、響應(yīng)速度很快、易于實現(xiàn)具有個性化的功能（如固定監(jiān)測任務(wù)的樣品自動登錄功能、特殊的工作流要求等）、實現(xiàn)復(fù)雜業(yè)務(wù)流程等的要求。

C／S架構(gòu)可以滿足幾乎所有個性化功能，可以根據(jù)實驗室的需求，量身定制LIMS系統(tǒng)，可以彌補B／S架構(gòu)響應(yīng)速度慢等熱點，同時由于數(shù)據(jù)安全性更高，所以更適合于石化行業(yè)環(huán)境監(jiān)測實驗室。不過，C／S架構(gòu)需要在客戶端安裝軟件，對使用者的要求也較高。

然而，對于環(huán)境保護管理人員而言只需實時了解監(jiān)測數(shù)據(jù)、查詢數(shù)據(jù)報表、統(tǒng)計監(jiān)測數(shù)據(jù)即可，所以似乎B／S架構(gòu)更適合于環(huán)保管理部門。為了同時滿足數(shù)據(jù)計算、錄入人員和環(huán)保管理人員的需求，使用B／S和C／S相結(jié)合的架構(gòu)，即使用C／S架構(gòu)的LIMS系統(tǒng)也必須具有WEB功能，以供管理人員隨時查詢、統(tǒng)計數(shù)據(jù)和查看報表。

2 LIMS產(chǎn)品平臺選擇

LIMS產(chǎn)品平臺的選擇方面，架構(gòu)是選擇的首要因素，如前所述，為了使應(yīng)用效果最佳，計劃采取C／S和B／S相結(jié)合的結(jié)構(gòu)模式，在此基礎(chǔ)上排除Tyan-LIMS等B／S結(jié)構(gòu)的LIMS產(chǎn)品。江蘇省環(huán)境監(jiān)測中心等使用Labbuilder LIMS System 3.0作為LIMS平臺，Nautilus LIMS的定位是生物技術(shù)實驗室等。基于大型石化行業(yè)環(huán)境監(jiān)測站的特點，必須在可以提供C／S和B／S結(jié)合架構(gòu)的基礎(chǔ)上選擇熟悉石化行業(yè)業(yè)務(wù)、有在該行業(yè)成熟的應(yīng)用經(jīng)驗和現(xiàn)成模板的LIMS系統(tǒng)。

現(xiàn)在石化行業(yè)應(yīng)用最為廣泛、成熟的LIMS平臺是Lab Ware LIMS。被全球很多跨國公司和科研機構(gòu)的大型實驗室使用，在國內(nèi)諸如大慶石化、獨山子石化、大連石化等大型企業(yè)的檢測實驗室和諸多大型制藥、冶金、煙草行業(yè)的實驗室均使用Lab Ware LIMS產(chǎn)品［6-8］。Lab Ware LIMS具有開放性、可組態(tài)、標(biāo)準(zhǔn)化等優(yōu)點［9-10］，其中最突出的優(yōu)點是可組態(tài)，系統(tǒng)提供了諸多通用的DOS功能和工具，很大程度上避免了用戶編程和定制的麻煩。Lab Ware LIMS可以現(xiàn)實B／S和C／S相結(jié)合的架構(gòu)模式，同時為了共享在石化行業(yè)應(yīng)用的先進經(jīng)驗和軟硬件資源，為后期軟件的維護提供知識和人員的支持，選擇Lab Ware LIMS作為石化環(huán)境監(jiān)測LIMS系統(tǒng)的軟件平臺。

3 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的實施規(guī)劃設(shè)計

在向軟件開發(fā)人員提出使用需求之后，對于系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、層級、主要事項等都需要監(jiān)測部門未來的LIMS系統(tǒng)維護人員協(xié)同軟件工程師進行詳細(xì)的規(guī)劃和設(shè)計，既定的LIMS系統(tǒng)維護人員應(yīng)具有良好的計算機知識，同時要對環(huán)境監(jiān)測業(yè)務(wù)和所在單位的管理模式非常熟悉，因為軟件工程師并不是實驗室專家也不了解該實驗室的管理。需要強調(diào)的是，從項目立項到系統(tǒng)經(jīng)過組態(tài)實施完成LIMS系統(tǒng)建立的整個過程中，維護人員都不應(yīng)只是被動參與維護培訓(xùn)的學(xué)生，而應(yīng)該在努力學(xué)習(xí)軟件組態(tài)、數(shù)據(jù)庫操作的同時以高度的責(zé)任心和主人翁意識主動參與到LIMS系統(tǒng)的開發(fā)中去，提出自己的觀點和需求，對系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計建言獻策并在實施過程中不斷優(yōu)化，這是系統(tǒng)成功建立的關(guān)鍵所在。

應(yīng)從監(jiān)測計劃、樣品登錄、分析方法、采樣點位、數(shù)據(jù)錄入、樣品審批、監(jiān)測報表生成、LIMS WEB、超標(biāo)數(shù)據(jù)匯總、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、服務(wù)器、以及分析流程的組態(tài)的各個方面進行綜合考慮、合理布局并不斷優(yōu)化來設(shè)計最佳的系統(tǒng)實施規(guī)劃。

LIMS系統(tǒng)的整體規(guī)劃設(shè)計及人員職能，如圖1所示。

對于數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，因為大型石化企業(yè)均已使用了大量的數(shù)字應(yīng)用系統(tǒng)，如ERP、MES生產(chǎn)管理系統(tǒng)、技術(shù)管理系統(tǒng)、設(shè)備管理平臺、科研項目管理平臺、論文管理平臺等，有著極為成熟的數(shù)據(jù)庫應(yīng)用管理經(jīng)驗和專業(yè)的信息化管理部門，而Labware LIMS可以使用任何遵守ODBC標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)庫，如SQL Server、ORACLE等，所以選擇在石化行業(yè)其他系統(tǒng)中已經(jīng)成熟使用的世界第二大軟件供應(yīng)商美國甲骨文公司的ORACLE數(shù)據(jù)系統(tǒng)。

圖1 LIMS系統(tǒng)的整體規(guī)劃設(shè)計及人員職能

4 LIMS系統(tǒng)運行流程設(shè)計

設(shè)計規(guī)劃系統(tǒng)整體架構(gòu)和人員職能之后就需要設(shè)計石化環(huán)境監(jiān)測、LIMS系統(tǒng)的運行流程。石化行業(yè)環(huán)境監(jiān)測實驗具有和政府環(huán)境監(jiān)測實驗室不同的管理模式，石化環(huán)境監(jiān)測實驗室施行班組制，所以設(shè)計了如圖2所示的運行流程，經(jīng)過一年的試運行和兩年的正式運行認(rèn)為這種運行流程和模式是非常合理的。

圖2 石化行業(yè)環(huán)境監(jiān)測LIMS系統(tǒng)運行流程

在石化行業(yè)，監(jiān)測人員在采樣完成后需要根據(jù)采樣時間在客戶端LIMS系統(tǒng)中登錄樣品，如果是固定周期的樣品，如周一、周二、周三……周五監(jiān)測哪些點位的水質(zhì)是固定的，則可以設(shè)定自動登錄樣品的個性功能，監(jiān)測人員在點擊自動登錄樣品后系統(tǒng)自動生成相應(yīng)的點位名稱，監(jiān)測人員只需輸入采樣時間即可，類似環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測大氣普查也可以制作成自動登錄，如果監(jiān)測時間是隨機的，則需要手動登錄樣品。

在分析完成后，監(jiān)測人員在LIMS系統(tǒng)客戶端查找登錄的樣品，根據(jù)原始記錄在LIMS中錄入如溫度、壓力、采樣時間、吸光度值、空白值等數(shù)據(jù)，系統(tǒng)就可自動計算出監(jiān)測結(jié)果，錄入完畢保存后監(jiān)測人員的工作基本完成。

在分析結(jié)果報出的次日或周末、月末、季末、年末等時間，質(zhì)控人員根據(jù)管理部門根據(jù)正常和臨時性監(jiān)測任務(wù)書對系統(tǒng)中所有的數(shù)據(jù)進行審批，再次確認(rèn)無漏輸?shù)臄?shù)據(jù)和未完成的分析項目，然后根據(jù)時間段在客戶端操作自動點擊上傳相應(yīng)監(jiān)測報表，包括日報、周報、月報、季報、年報等。系統(tǒng)立刻自動生成報表，檢查報表無誤后即可確認(rèn)自動上傳。上傳后，LIMS WEB中“報表查詢”同時顯示所確認(rèn)上傳的報表。至此，LIMS系統(tǒng)中監(jiān)測數(shù)據(jù)的全部流程運行完畢。

5 LIMS系統(tǒng)組態(tài)、實施和維護

設(shè)計好了系統(tǒng)的運行流程，就要開始進行各種組態(tài)、實施創(chuàng)建LIMS系統(tǒng)，這也是最為復(fù)雜的工作，中國石油獨山子石化公司環(huán)境監(jiān)測實驗室LIMS系統(tǒng)的組態(tài)和重點的實施內(nèi)容如圖3所示。這些也是運行過程中需要對系統(tǒng)進行維護的工作。

圖3 石化行業(yè)環(huán)境監(jiān)測LIMS系統(tǒng)組態(tài)和實施星形圖

將組態(tài)與實施工作化為為五個板塊，分別為人員板塊、分析方法板塊、采樣點板塊、報表板塊和定制功能板塊。其中“定制功能板塊”是根據(jù)用戶需求制定的個性化模板，難以通過Lab Ware LIMS系統(tǒng)自有的功能進行組態(tài)，需要獨立編程，最為復(fù)雜，所以應(yīng)該在系統(tǒng)其他部分組態(tài)完成后進行，其他的板塊可以按上述順序依次完成組態(tài)。

首先進行人員板塊的組態(tài)，石化環(huán)境監(jiān)測實驗室采用班組制，所以應(yīng)該建立班組和崗位以供分配，對于人員，需要分配系統(tǒng)中的角色、工作流界面（需要用Macromedia Dreamweaver等網(wǎng)頁制作軟件進行創(chuàng)建）、唯一的ID和密碼。

其次進行分析方法板塊的組態(tài)，對于所有的監(jiān)測分析方法系統(tǒng)維護人員都要熟系，對于分析過程和數(shù)據(jù)計算公式更是要熟練掌握，才能配合軟件商高效、正確完成每一種分析方法的組態(tài)。

再次進行采樣點板塊的組態(tài)，對于采樣點部分，環(huán)境監(jiān)測LIMS不適合使用Lab Ware平臺默認(rèn)的由生產(chǎn)實驗室使用的“采樣點—產(chǎn)品—分析”的模式，因為環(huán)境監(jiān)測沒有傳統(tǒng)意義上的產(chǎn)品，而產(chǎn)品這一層級又是平臺所不能“跨越”的。對于Product Specification中的字段，可以使用“空氣—化工老區(qū)—芳烴—主控室、噪聲—國家原油儲備庫—南界—1號”這樣的“類型、分廠、車間、采樣點”的層級結(jié)構(gòu)的字段命名方式，對采樣點的特征進行區(qū)分，為石化環(huán)境監(jiān)測實驗室上千個采樣點的分類提供了很大的便利。

監(jiān)測報表需要使用Crystal Reports軟件進行編制，在LIMS系統(tǒng)中建立報表模板進行報表配制。如果報表需要根據(jù)系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計，如求最大最小值，只顯示年度監(jiān)測平均值等，則需要編程實現(xiàn)，對于Crystal Reports的編制在此不再贅述。

定制功能是根據(jù)實驗室的個性化需求和企業(yè)的管理要求所編程實現(xiàn)的功能，最為不易，耗時最多，但是可以使LIMS系統(tǒng)不只是計算器、數(shù)據(jù)統(tǒng)計發(fā)布軟件，而可以為工作提供便利，發(fā)揮巨大的作用。

6 結(jié)束語

石化環(huán)境監(jiān)測實驗室創(chuàng)建獨立的LIMS系統(tǒng)是必要的，LIMS系統(tǒng)的應(yīng)用可以極大提高各項基礎(chǔ)管理水平，更好的為煉化環(huán)保工作服務(wù)。在系統(tǒng)的組態(tài)和實施過程中，維護人員要盡可能考慮到未來可能出現(xiàn)的問題，并配合軟件商編制針對這些問題的特定程序，使系統(tǒng)可以長時間為實驗室服務(wù)，而在后期獨立的維護過程中也要經(jīng)常復(fù)習(xí)編程、數(shù)據(jù)庫等IT知識，及時解決出現(xiàn)的故障。

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1005-3158（2014）06-0025-04

2014-07-20）

（編輯 李娟）

10.3969／j.issn.1005-3158.2014.06.008

王成，2007年畢業(yè)于西南科技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院應(yīng)用化學(xué)專業(yè)，現(xiàn)在中海石油湛江南海西部職業(yè)衛(wèi)生技術(shù)服務(wù)有限公司從事職業(yè)衛(wèi)生檢測工作。通信地址：廣東湛江市坡頭區(qū)人力資源服務(wù)公司121辦公室，524057