基于工作流的實驗室綜合信息管理系統設計研究

佘國慶（遼寧對外經貿學院，遼寧　大連　116052）

基于工作流的實驗室綜合信息管理系統設計研究

佘國慶
（遼寧對外經貿學院，遼寧大連116052）

摘要：隨著高等學校實驗室規模的擴大，建立實驗室綜合信息管理系統成為了當務之急.本文說明了實驗室綜合信息管理系統的現況，分析高校實驗室綜合信息管理的業務需求，采用工作流的方法設計了針對高校實驗室的實驗室綜合信息管理系統.建立了實驗管理員、學生、教師、實驗課程、實驗項目、儀器設備、低值消耗品等數據實體.并采用JSP作為主要開發技術，以MSsql作為后臺數據庫，根據對系統的分析，設計了一個B/S三層結構的實驗室信息管理系統，并詳細闡述了系統的總體設計、詳細設計以及系統的安全管理措施等.

關鍵詞：高校；實驗室；信息管理；系統；設計

上世紀80年代實驗室信息管理系統（LIMS:Laboratory Information Management System）在國外產生，由其產生到現在得到了飛速的發展，除了技術方面的革新，實驗室信息管理系統也變得更加規范化.實驗教學管理是高校實驗室工作中的核心項目，傳統的實驗室管理信息系統多以實現整體過程自動化為開發理念，采用計算機支持的協同工作技術為開發平臺，以系統為中心，以各項業務流程為出發點很少考慮其整體功能，很好考慮系統與各項業務整體人機交互，出現系統工作，人工工作，沒有交叉服務.通過實踐調查發現，現有的實驗室信息系統較少考慮只是簡單系統統一，問題分化，但不能保證問題分化后有系統完成統一協調工作，只是片面的區分問題，分割任務，但不統籌管理，管理人員不能很好地發現問題，解決問題，大大降低計算機系統的工作效率，耗時耗資；另一方面問題，計算機屬于高技術工作，現有工作人員對計算機熟練掌握程度缺乏，基本是傻瓜式工作，缺乏創新，缺乏管理靈活機制，人機交互差，配合出現紕漏，不能很好的完成實驗室信息技術管理任務.

基于以上弊端，特開發此系統，基于工作流的實驗室綜合信息管理系統能夠很有效的解決以上弊端.通過實驗室信息管理系統，把先進的實驗室管理方法引入實驗教學工作中，為實驗室主管部門的宏觀管理和科學決策提供了依據，同時實現實驗室管理的規范化、流程化、信息化.

1　基于工作流的實驗室綜合信息管理系統原理

1.1基于工作流的實驗室綜合信息管理系統概念

實驗室信息管理系統是將實驗室信息管理任務通過當前比較流行的計算機互聯網絡將分散的計算機站點有機融合，通過主機將其有機連接，統一數據庫管理信息，以高效為出發點，完成實驗室信息數據管理工作，具體流程為：收集信息、信息管理、教師事務管理、網絡資源管理，可以總結為信息指令收集、網絡傳輸、計算機系統處理、及時反饋信息.通過實驗室信息管理系統可以實時查閱信息、查看報表，完成傳統的人為手工的數據日常管理需求，應用實驗室信息管理系統又能保證實驗室分析數據的嚴格管理和控制.

伴隨著計算機互聯網絡的高速發展，基于工作流的實驗室綜合信息管理系統是一個新的研究方向，可以有效實現實驗室工作群體背景下多任務流的協同工作，不僅改變傳統的手工模式，同時自動化為前提，人機協作，系統協調、整體化完成細分的任務，統籌完成教師實驗室所需的具體任務，更好地整體化完成工作流程，具備了新的技術優勢，通過計算機互聯網的使用，可以部分距離遠近，準確高效地完成信息傳遞與反饋，不僅保證了業務完成的高效性，同時是現實了業務準確、明朗快捷性能，具有良好的人機交互性能.

1.2基于工作流的實驗室綜合信息管理系統功能介紹

基于工作流的實驗室綜合信息管理系統主要通過人機交互，以計算機為平臺實現客戶端對數據庫信息的調取，數據庫存儲相應的上傳信息，實驗室綜合信息管理系統能夠幫助研究人員與實驗室管理者從復雜繁瑣又無序的狀態下解放出來，本軟件從實驗室綜合信息管理的核心部分，包括實驗室耗材設備管理、人員檔案管理、規章制度管理、科研課題管理、論文著作管理、專利成果管理、日常事務管理等多項信息管理職能入手，建立一套適用于各類型生物醫藥實驗室的實驗室綜合信息管理系統，滿足各大實驗機構在信息管理上的迫切需求.實現對各類型實驗室資源的有效管理、對課題的全程跟蹤以及對科研經費和數據的掌控分析，為實驗室研究人員服務.

1.3基于工作流的實驗室綜合信息管理系統結構設計流程

基于工作流的實驗室綜合信息管理系統結構流程一般需要五個環節.在該過程中，過程定義（即工作流定義）是流程設計的關鍵環節，也是流程設計的的難點.對于工作流定義方式的選擇是決定工作流正常運轉的重要支撐點，解決該問題，工作流的困難迎孕而解.

工作流定義主要區分為兩種，一種是預定義工作流方式，比較傳統；另一種則是運行時定義工作流方式，實時性能強.既然預定義工作流傳統，就具備了傳統的優良性能，技術簡單，投資小，見效快，容易上手工作，缺點則是是缺乏靈活性能，一旦前期定義完畢，在系統運行時不容易修改變更.此種方式將會導致工作流過程定義與實際過程脫軌，預定義的過程模型不能反映實際的業務工作流程，耗時嚴重.另一種方式是運行時定義工作流，繼承了傳統預定義工作流的性能之外，改進其缺點，增強其靈活性能，具有實時修改工作流，實時傳遞任務、反饋任務，實現分布式工作功能，可以在系統運行階段根據實際業務的需要，對工作流驚醒實時改動而不影響系統；但任何技術都不是完美無瑕的，運行時定義工作流方式缺點是工作流建模的技術實現難度較大，耗資，不能簡單容易學習.目前，解決以上問題的最好方法是采用基于面向服務的體系架構.面向服務體系架構是一種抽象、松散耦合和粗粒度的組體模型，通過良好的接口和契約把各個組件聯系起來.通常使用基于XML來描述接口和契約，通過注冊和查找服務，經過傳輸層，在組件服務使用者和組件提供者間傳遞消息.可以認為工作流程定義為組件服務，通過面向服務體系架構進行實現.

1.4業務流程分析

實驗室綜合信息管理系統共有七個功能模塊，在這里只介紹主要業務：實驗教學管理、開放實驗管理、儀器設備管理、低值消耗品管理四個方面.在這四個業務中，實驗教學管理是實驗室信息管理的核心業務.

實驗教學管理業務流程如圖2-1所示.在實驗室信息管理中實驗教學管理是重中之重，實驗教學是開設實驗室的最根本的任務，對實驗室的儀器設備、低值消耗品、人員等信息進行管理，無非是為了更好的完成實驗教學任務，更好的授予學生知識.所以實驗教學管理是實驗室信息管理的核心業務，應該對其進行良好的規劃和分析，以便更好的完事實驗教學任務.在實驗教學管理業務中，首先實驗管理員根據教務處和教師提出的教學任務書和教學計劃書，由實驗室管理員編排實驗課程表，安排實驗課程所在實驗室，安排實驗課的時間，并將實驗課程表發布.然后學生按實驗室課程表，在相應的時間去指定的實驗室上實驗課，進行實驗項目并完成所要求實驗.學生完成實驗后，上交實驗報告給老師.老師一方面對學生上交的實驗報告進行批改，并根據實驗報告批改的情況發布實驗成績，生成實驗成績單.另一方面，根據學生上交的實驗報告和實驗課上課的情況完成實驗記錄，生成實驗記錄.最后，實驗成績和實驗記錄的數據一并存儲到實驗情況中.

圖1-1實驗教學管理業務流程圖

2　主要功能模塊設計

2.1基礎信息管理模塊設計

基礎信息管理模塊是整個系統運行的基礎，系統中所涉及的基本信息從該模塊中錄入，該模塊中的所有功能由實驗室管理員進行管理，包括數據的添加、修改、刪除、查詢等操作.對于學生信息，由高校其他部門保管，所以可以刪除.圖2-1為基礎信息管理模塊設計圖，該窗體用到的主要控件如表2-1所示.

圖2-1基礎信息管理模塊設計圖

表2-1基礎信息管理頁面控件列表

表2-2基礎信息管理頁面控件列表

表2-3實驗教學管理頁面控件列表

2.2實驗教學管理模塊設計

實驗教學是實驗室信息管理系統的核心業務，其模塊所具有的功能對于系統十分重要.該模塊用戶有實驗室管理員、教師、學生.對于實驗室管理員，該模塊主要用于實現根據任課教師提交的教學任務和由教務處下發的教學計劃編排實驗室課程表（主要是編排實驗的教室和時間）等功能；對于學生，該模塊主要用于實現是提交實驗報告給教師修改的功能；對于教師，該模塊主要用于實現是提交教學任務和實驗記錄，在修改學生實驗報告后錄入實驗成績等功能.

2.3開放實驗管理模塊設計

開放實驗同樣是實驗室信息管理系統的重要業務之一，該模塊功能包括開放實驗信息發布、申請、時間預約，實驗記錄提交，實驗報告提交、批改等.該模塊的用戶為實驗室管理員、教師、學生.對于實驗室管理員，該模塊主要用于實現發布開放實驗信息，審批開放實驗申請后安排開放實驗的時間等功能；對于教師，該模塊主要是提交實驗教學記錄、批改實驗報告等功能；對于學生，該模塊主要用于實現申請開放實驗，預約開放實驗時間，提交報告等功能.

2.4設備管理模塊設計

設備管理分為兩大類：儀器設備管理、低值消耗品管理.設備的管理在實驗室日常業務中占了很大一部分.設備管理是進行實驗教學的基礎，因此，該模塊所具有的功能對該系統有很重要的意義.

該模塊的用戶為實驗室管理員.對于教師和學生，通過老師提交領用低值消耗品相關表格，領用低值消耗品.然后，由實驗室管理員根據領用情況向系統中輸入有關數據.所以真正對操作該模塊的為實驗管理員.

2.5信息查詢統計模塊設計

信息查詢統計模塊可以包含了該系統方方面面的信息，如實驗教學管理員信息、學生信息、系部信息、專業信息、教師信息，實驗教學信息、儀器設備信息等等.該模塊的用戶有實驗室管理員、教師、學生.實驗室管理員可以查看該模塊中的所有信息.教師可以在基礎信息查詢統計子模塊中查詢自身的信息外，可以使用實驗教學查詢統計子模塊、績效評估查詢子模塊，文檔查詢統計子模塊中的所有功能.學生可以在基礎信息查詢子模塊中查詢自身的信息外，可以使用績效評估查詢統計、文檔查詢統計子模塊中的全部功能和實驗教學查詢統計模塊中的部分功能.

2.6教學評估模塊設計

該模塊是對實驗教學情況、實驗項目情況、職工工作情況以及設備使用情況進行綜合統計分析的模塊.該模塊用戶僅為實驗室管理員，用來進行評估的數據來自于實驗教學管理模塊、開放實驗管理模塊和設備管理中所產生的相關數據，如實驗教學記錄、設備使用統計，低值消耗品使用統計等.實現功能模塊的關鍵在于建立評估主題和評估標準.

2.7外網信息管理模塊設計

外網信息管理模塊主要用來發布與實驗有關的外網信息，提供鏈接外網的接口.該模塊的用戶為實驗室管理員，主要功能為站點管理、模塊管理、欄目管理、內容管理.顯示外網信息的頁面采用靜態頁面，所顯示的信息均為手工輸入，信息不存儲在數據庫，另外，發布外網信息的數目保持為五十個，發布外網站點保持為10個，欄目設置為三大類，學習天地、最新動態、實驗新聞，外網信息定期由實驗室管理員進行維護.

2.8系統管理模塊設計

系統管理模塊相當于實驗性信息管理系統的“安全衛士”，它包括用戶管理、權限管理和安全管理三個子模塊.系統管理模塊的主要用戶為實驗室管理員.教師和學生僅能使用該模塊中的修改密碼功能.并且對于教師和用戶，該模塊中所包含的選項也只有密碼修改這一項，這個可以通過對系統管理界面功能模塊按鈕刪除來實現.并且要對該模塊制定規范的操作流程，即使是實驗室管理員也要按照規章要求來進行對該模塊的日常管理工作，良好的規章制度可以更好加強系統的安全性.

3　結論

本文采用以工作流為基礎的結構化思想方法分析和設計了實驗室信息管理系統，基本完成了針對需求分析中所要達到的目標.實驗室信息管理系統對于高校實驗室的重要性毋庸置疑，目前高校實驗室規模不斷擴大，管理工作越來越多，采用現代信息技術手段管理實驗室已成為不可阻擋的趨勢.系統提高了實驗室服務水平和工作效率，加強對教學的管理，更加有效的管理、控制實驗室設備，為實驗室管理員減輕了工作負擔，使高校實驗室實現規范化和信息化管理，為高校實驗室的發展提供了必備的前提.隨著信息技術的發展，實驗室信息管理系統會更進一步的完善，從而在高校實驗室管理中發揮更重大的作用.

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中圖分類號：TP311.1

文獻標識碼：A

文章編號：1673-260X（2015）07-0048-03