實驗室信息管理系統(tǒng)在海洋環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用

趙仕蘭，孫禾琳，丁麗，姚子偉

（國家海洋環(huán)境監(jiān)測中心 大連 116023）

實驗室信息管理系統(tǒng)在海洋環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用

趙仕蘭，孫禾琳，丁麗，姚子偉

（國家海洋環(huán)境監(jiān)測中心 大連 116023）

實驗室信息管理系統(tǒng)是提升實驗室運(yùn)轉(zhuǎn)效率及質(zhì)量管理水平、促進(jìn)監(jiān)測業(yè)務(wù)工作與信息規(guī)范化接軌的重要手段。目前，我國已開啟實驗室信息化管理的新階段，各類實驗室正大力推廣與建設(shè)實驗室信息管理系統(tǒng)。海洋環(huán)境監(jiān)測業(yè)務(wù)具有其自身特色，因此廣譜性的實驗室信息管理系統(tǒng)無法滿足海洋環(huán)境監(jiān)測實驗室信息管理系統(tǒng)的模塊設(shè)置與功能需求。文章綜合分析了我國海洋環(huán)境監(jiān)測業(yè)務(wù)工作的特點，提出海洋環(huán)境監(jiān)測實驗室信息管理系統(tǒng)的設(shè)計需求，特別突出了質(zhì)量管理與質(zhì)量控制在實驗室信息管理系統(tǒng)中的功能與設(shè)計要求，以期為各級海洋監(jiān)測機(jī)構(gòu)建設(shè)實施實驗室信息管理系統(tǒng)提供參考。

實驗室信息管理系統(tǒng)；海洋監(jiān)測；質(zhì)量控制

實驗室信息管理系統(tǒng)（Laboratory Information Manager System，LIMS）是實驗室分析檢測技術(shù)、信息技術(shù)以及現(xiàn)代管理技術(shù)的綜合應(yīng)用［1］。通過收集、分析檢測過程中的各種信息，實現(xiàn)檢測質(zhì)量有效控制，以達(dá)到規(guī)范檢測流程、提高數(shù)據(jù)可靠性、實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享和提高實驗室管理水平的目的。美國材料與化學(xué)協(xié)會2013年發(fā)布了實驗室信息化標(biāo)準(zhǔn)指南［2］，詳細(xì)規(guī)定了實驗室信息管理系統(tǒng)構(gòu)建的基本原則和流程。我國的實驗室信息管理系統(tǒng)應(yīng)用相對滯后，隨著計算機(jī)技術(shù)與儀器分析技術(shù)的不斷發(fā)展，實驗室信息管理需求日漸凸顯，LIMS也隨之進(jìn)入發(fā)展新階段，并在檢驗檢疫［3］、疾病控制［4］、環(huán)境監(jiān)測［5－7］等領(lǐng)域均已得到廣泛應(yīng)用。

2014年國家海洋局印發(fā)的《關(guān)于做好新形勢下海洋生態(tài)環(huán)境監(jiān)測評價工作的若干意見》中明確指出，逐步推進(jìn)監(jiān)測機(jī)構(gòu)實驗室管理系統(tǒng)應(yīng)用，提升質(zhì)量管理水平。在海洋環(huán)境領(lǐng)域，已有國家海洋環(huán)境監(jiān)測中心、國家海洋技術(shù)中心［8］、國家海洋局東海環(huán)境監(jiān)測中心［9］和北海環(huán)境監(jiān)測中心實施LIMS建設(shè)與應(yīng)用，另有部分監(jiān)測機(jī)構(gòu)正在建設(shè)或計劃建設(shè)LIMS。本文通過總結(jié)我國海洋環(huán)境監(jiān)測實驗室的管理現(xiàn)狀和存在問題，從質(zhì)量管理與質(zhì)量控制角度提出海洋環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域LIMS建設(shè)需求、模塊設(shè)置的相關(guān)建議，以期為各級海洋監(jiān)測機(jī)構(gòu)建設(shè)實施LIMS提供參考。

1 LIMS的定義

LIMS是專門為分析化驗室或?qū)嶒炇以O(shè)計的信息管理系統(tǒng)，通過計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)將實驗室的分析儀器連接起來，通過建立以化驗室或?qū)嶒炇覟橹行牡姆植际焦芾眢w系，根據(jù)科學(xué)的管理理論和計算機(jī)數(shù)據(jù)庫技術(shù)，以樣品分析數(shù)據(jù)的采集、錄入、處理、檢查、判定、存儲、傳輸、共享、報告發(fā)布以及業(yè)務(wù)工作流程管理為核心，建立完善的質(zhì)量保證體系，實現(xiàn)檢驗數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)化共享、無紙化記錄與辦公、資源與成本管理、人員量化考核，為實驗室管理水平的整體提高提供先進(jìn)的技術(shù)支持。同時，經(jīng)過嚴(yán)格質(zhì)量認(rèn)證的LIMS系統(tǒng)的應(yīng)用，可保證實驗室的質(zhì)量體系在嚴(yán)格控制下運(yùn)行，從而使實驗室的最終產(chǎn)品即所有的檢測、管理數(shù)據(jù)、信息均符合相關(guān)的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范［10］。

2 當(dāng)前海洋環(huán)境監(jiān)測實驗室管理模式存在的問題

海洋環(huán)境監(jiān)測實驗室肩負(fù)著樣品采集、樣品分析、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析的重任，越來越高的監(jiān)測要求對海洋環(huán)境監(jiān)測實驗室的工作，在樣品數(shù)量、監(jiān)測頻次、分析項目和數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性等方面都提出了更高的標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)有的實驗室人工管理模式已無法適應(yīng)海洋環(huán)境監(jiān)測工作的需要，存在的主要問題包括：

（1）樣品標(biāo)簽混亂?，F(xiàn)有實驗室樣品標(biāo)簽無論是海上現(xiàn)場采集樣品還是實驗室接收樣品，都是手工填寫樣品標(biāo)簽后粘貼在樣品瓶上，一方面，現(xiàn)場采樣時受海水浸泡或沖刷影響，樣品標(biāo)簽易掉，樣品編號易變得模糊不清；另一方面，樣品瓶重復(fù)使用時樣品編號易混淆。

（2）樣品流轉(zhuǎn)過程不夠清晰明了，容易造成樣品遺失，監(jiān)測項目重復(fù)測定或漏測。現(xiàn)有實驗室樣品無論是海上現(xiàn)場采集樣品還是外部委托測試樣品，其流轉(zhuǎn)方式都是靠人工通知各監(jiān)測項目分析人員，缺少對分析人員流轉(zhuǎn)樣品的監(jiān)督與管理。

（3）各級監(jiān)測機(jī)構(gòu)的監(jiān)測數(shù)據(jù)往往由分析人員通過原始記錄本來記錄，數(shù)據(jù)大都通過手工方式進(jìn)行統(tǒng)計分析，然后再由本單位的信息管理人員錄入電腦，需要大量的人力資源，費時、費力，而且容易出現(xiàn)錄入錯誤，或隨意更改數(shù)據(jù)等。

（4）實驗室資源管理不夠規(guī)范。相關(guān)試劑與耗材等管理混亂，容易造成試劑與耗材等出入庫無登記，對試劑及耗材的庫存量及存放地點等缺乏嚴(yán)格管理。

（5）質(zhì)量控制意識薄弱。部分監(jiān)測人員尚未建立起完善的質(zhì)量控制意識，存在漏采現(xiàn)場空白樣、現(xiàn)場平行樣或現(xiàn)場加標(biāo)樣的情況，或者實驗室分析時未嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)方法要求執(zhí)行，數(shù)據(jù)表達(dá)方式不盡合理等情形，導(dǎo)致當(dāng)監(jiān)測數(shù)據(jù)存在問題時，無法追溯整個監(jiān)測過程，無法實現(xiàn)數(shù)據(jù)的有效溯源。

3 海洋環(huán)境監(jiān)測實驗室信息管理系統(tǒng)需求

海洋環(huán)境監(jiān)測信息管理系統(tǒng)的建設(shè)是提高實驗室質(zhì)量管理和質(zhì)量控制水平的重要手段。分析水平的提高對實驗室質(zhì)量管理和質(zhì)量控制提出了更高的要求，目前大部分海洋監(jiān)測實驗室已獲得了國家計量認(rèn)證資質(zhì)，部分實驗室正在或即將申請國家實驗室認(rèn)可評審。因此，提高實驗室管理水平，規(guī)范監(jiān)測工作流程，提高數(shù)據(jù)可靠性，實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，建設(shè)數(shù)字化實驗室已勢在必行。海洋環(huán)境監(jiān)測實驗室信息管理系統(tǒng)應(yīng)滿足如下需求。

（1）實現(xiàn)實驗室樣品管理自動化。LIMS能根據(jù)用戶名和權(quán)限自動分配工作任務(wù)。如樣品接收人員登錄系統(tǒng)后，系統(tǒng)會提示輸入樣品相關(guān)信息和分析計劃，并自動打印樣品標(biāo)簽，通過對標(biāo)簽掃碼跟蹤樣品流轉(zhuǎn)情況［11］。分析人員登錄系統(tǒng)后，系統(tǒng)會根據(jù)分析計劃，自動列出該分析人員需要分析樣品的采樣點和所需分析的參數(shù)。

（2）實現(xiàn)分析數(shù)據(jù)采集和處理自動化。替換原有的數(shù)據(jù)傳遞模式，通過局域網(wǎng)將分析儀器與管理系統(tǒng)連在一起，使分析數(shù)據(jù)可以自動傳輸?shù)焦芾硐到y(tǒng)上，并可直接在管理系統(tǒng)上對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理；減少手動錄入數(shù)據(jù)的麻煩，從而減少分析人員的工作量，提高數(shù)據(jù)傳遞的工作效率，增強(qiáng)數(shù)據(jù)的安全性。

（3）實現(xiàn)海上現(xiàn)場采集樣品和數(shù)據(jù)與管理系統(tǒng)間的交接與傳輸。通過數(shù)據(jù)線或存儲設(shè)備將海上現(xiàn)場采集的數(shù)據(jù)直接傳輸?shù)较到y(tǒng)上，海上現(xiàn)場采集的樣品通過系統(tǒng)對標(biāo)簽進(jìn)行掃碼識別樣品信息。

（4）實現(xiàn)上級主管部門對實驗室任一工作環(huán)節(jié)的實時監(jiān)控與監(jiān)督。通過局域網(wǎng)或互聯(lián)網(wǎng)，既能實現(xiàn)監(jiān)測機(jī)構(gòu)內(nèi)部管理層對實驗室的實時監(jiān)控，也可實現(xiàn)分局對轄區(qū)各監(jiān)測機(jī)構(gòu)LIMS的統(tǒng)籌管理與監(jiān)督。

（5）實現(xiàn)系統(tǒng)與海洋環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)匯交系統(tǒng)的對接，各級監(jiān)測機(jī)構(gòu)可通過實驗室信息管理系統(tǒng)直接向上一級監(jiān)測機(jī)構(gòu)上報監(jiān)測數(shù)據(jù)。

（6）實現(xiàn)數(shù)據(jù)檔案管理的電子化，通過網(wǎng)絡(luò)調(diào)閱檔案，保證檔案材料的安全，簡化維護(hù)工作。

4 海洋環(huán)境監(jiān)測實驗室信息管理系統(tǒng)總體設(shè)計

海洋環(huán)境監(jiān)測實驗室信息管理系統(tǒng)應(yīng)提供標(biāo)準(zhǔn)的實驗室管理程序，并可全面覆蓋國家計量認(rèn)證的內(nèi)容，實現(xiàn)對監(jiān)測業(yè)務(wù)流程的規(guī)范管理，實現(xiàn)實驗室（人員）、機(jī)（儀器）、料（樣品、材料）、法（方法）、環(huán)（環(huán)境）、測（檢測）全面控制的質(zhì)量管理及有效監(jiān)控。

4.1 監(jiān)測業(yè)務(wù)流程管理

海洋環(huán)境監(jiān)測業(yè)務(wù)流程主要包括監(jiān)測任務(wù)下達(dá)、海上現(xiàn)場監(jiān)測、海上樣品采集、實驗室交接、實驗室分析及數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)審核及上報或報告出具等環(huán)節(jié)。LIMS應(yīng)實現(xiàn)對整個監(jiān)測業(yè)務(wù)流程的電子化管理。如海上現(xiàn)場監(jiān)測的數(shù)據(jù)可直接輸入便攜式計算機(jī)，到達(dá)實驗室后通過數(shù)據(jù)線直接傳輸?shù)綄嶒炇夜芾硐到y(tǒng)上，通過樣品標(biāo)簽實現(xiàn)海上采集樣品與實驗室間的交接、樣品在分析人員間的流轉(zhuǎn)情況，系統(tǒng)可自動（或人工）錄入、修改、貯存、輸出、打印分析測試結(jié)果，此外，儀器工作站的分析結(jié)果也可與局域網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行交流，使檢測數(shù)據(jù)自動輸入網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享、集中管理，檢測數(shù)據(jù)自動處理、收集、匯總、存儲、打印、查詢及統(tǒng)計分析。樣品分析數(shù)據(jù)提交后，須經(jīng)三級審核方能出具分析測試報告或逐級匯交。

4.2 質(zhì)量控制管理

海洋環(huán)境監(jiān)測全程質(zhì)量控制包括樣品采集、保存與運(yùn)輸、實驗室分析、數(shù)據(jù)處理及審核過程中的質(zhì)量控制［12］。LIMS應(yīng)能實現(xiàn)對各過程質(zhì)量控制環(huán)節(jié)的管理。LIMS樣品接收模塊，應(yīng)設(shè)置現(xiàn)場空白樣、現(xiàn)場平行樣接收與登錄，未采集現(xiàn)場空白及現(xiàn)場平行樣的，該監(jiān)測任務(wù)將不能繼續(xù)流轉(zhuǎn)，實驗室分析過程的質(zhì)量控制采用同樣的管理模式，實驗室分析過程中未按要求添加質(zhì)控樣的，任務(wù)拒絕流轉(zhuǎn)。數(shù)據(jù)處理過程中，LIMS中預(yù)先針對每一測項，設(shè)定應(yīng)有的有效數(shù)字位數(shù)及計量單位，輸入錯誤的，任務(wù)拒絕流轉(zhuǎn)。數(shù)據(jù)審核過程中，嚴(yán)格遵循逐級審核的原則，未經(jīng)審核的數(shù)據(jù)，系統(tǒng)拒絕流轉(zhuǎn)至下一級審核人。

4.3 資源管理

將實驗室相關(guān)資源納入LIMS管理范疇，包括人員持證上崗管理、儀器設(shè)備管理、標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)管理、試劑耗材管理等。詳細(xì)記錄人員上崗證培訓(xùn)日期、持證上崗項目、上崗證有效期限、儀器設(shè)備檢定校準(zhǔn)日期及有效期限、期間核查情況、標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)名稱、生產(chǎn)廠家、定值日期及保質(zhì)期、標(biāo)稱值及其不確定度、標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)領(lǐng)用日期及領(lǐng)用人員、試劑耗材名稱、生產(chǎn)廠家及出廠編號、純度及含量、有效期、試劑耗材領(lǐng)用日期及領(lǐng)用人員等信息。

4.4 文件管理

實現(xiàn)LIMS對實驗室文檔信息的電子化管理，包括各種分析方法、質(zhì)量手冊、程序文件、作業(yè)文件，對應(yīng)于各監(jiān)測任務(wù)所形成的原始記錄數(shù)據(jù)包等，同時應(yīng)實現(xiàn)所有監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行定期備份整理。

5 各級監(jiān)測機(jī)構(gòu)實施LIMS應(yīng)注意的問題

通過建立實驗室信息管理系統(tǒng)，可全面提升實驗室運(yùn)轉(zhuǎn)效率及質(zhì)量管理水平，促進(jìn)業(yè)務(wù)工作與信息規(guī)范化接軌。然而，各級監(jiān)測機(jī)構(gòu)監(jiān)測能力與水平不盡一致，因此在實施LIMS建設(shè)時，亦應(yīng)因地制宜，并注意以下幾個方面。

（1）領(lǐng)導(dǎo)重視、責(zé)任到位、有令必行。信息化往往都是自上而下的過程，因此，LIMS也是一項典型的“一把手”團(tuán)隊工程。LIMS建設(shè)的成敗首先取決于單位的最高管理者對項目建設(shè)的重視程度，LIMS的實施特點是跨部門、跨專業(yè)、牽涉面廣，涉及細(xì)節(jié)繁瑣等，最高管理者的統(tǒng)籌、協(xié)調(diào)、決策對LIMS的順利推進(jìn)具有重要作用。

（2）LIMS的實施必須建立在良好的前期工作基礎(chǔ)上，包括慎重的產(chǎn)品選型、詳盡的內(nèi)部需求調(diào)研、完整的方案設(shè)計、科學(xué)的功能設(shè)計、合理的推進(jìn)計劃等。

（3）強(qiáng)調(diào)用戶在LIMS建設(shè)過程中的作用。各級監(jiān)測機(jī)構(gòu)在建設(shè)LIMS時，首先必須讓監(jiān)測人員充分認(rèn)識、理解LIMS的目標(biāo)和作用，系統(tǒng)實施過程中亦需隨時與系統(tǒng)使用人員溝通交流，明確使用人員對于系統(tǒng)模塊與功能設(shè)置的需求，強(qiáng)調(diào)用戶在LIMS實施和運(yùn)行過程中不可推卸的核心作用。

（4）遵循由簡到繁的原則。如果實驗室以過于復(fù)雜的設(shè)想和過于龐大的規(guī)模作為LIMS項目建設(shè)的開端，則會對項目實施帶來諸多不利。建議各級監(jiān)測機(jī)構(gòu)選擇靈活性強(qiáng)的軟件或設(shè)計架構(gòu)，以內(nèi)部實驗室數(shù)據(jù)報告生為核心目標(biāo)，由易到難，逐步推進(jìn)LIMS的實施和升級。

［1］ 王群.實驗室信息管理系統(tǒng)：原理、技術(shù)與實施指南［M］.哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2004.

［2］ E1578－2013，United States.ASTM.Standard Guide for Laboratory Informatics［S］.2013.

［3］ 包先雨，李軍，王洋.云計算下的檢驗檢疫實驗室信息管理系統(tǒng)研究［J］.合肥工業(yè)大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版，2014，37（4）：420－423.

［4］ 楊鳳華，董愛軍，胡霞清，等.檢測實驗室信息管理系統(tǒng)建設(shè)中存在的問題及對策探討［J］.環(huán)境與職業(yè)醫(yī)學(xué)，2012，29（12）：781－784.

［5］ 王霞，郭正，宋慶國，等.LIMS在黃河水環(huán)境監(jiān)測管理中的應(yīng)用［J］.人民黃河，2009，31（9）：41－42.

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［7］ 沈藝.環(huán)境監(jiān)測實驗室信息管理系統(tǒng)的構(gòu)建與實施［J］.環(huán)境監(jiān)測管理與技術(shù)，2006，18（4）：4－6.

［8］ 王花梅，路寬，田強(qiáng).海洋監(jiān)測設(shè)備動力環(huán)境實驗室信息管理系統(tǒng)的構(gòu)建［J］.海洋技術(shù)學(xué)報，2015，34（4）：15－21.

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［11］ 金小華，崔鳴.基于條形碼輸入的實驗室設(shè)備信息管理系統(tǒng)［J］.實驗室研究與探索，2011，30（2）：193－196.

［12］ 國家海洋局《海洋監(jiān)測質(zhì)量保證手冊》編委會.海洋監(jiān)測質(zhì)量保證手冊［M］.北京：海洋出版社，2000.

Application of Laboratory Information Managing System in Marine Environmental Monitoring

ZHAO Shilan，SUN Helin，DING Li，YAO Ziwei

（National Marine Environmental Monitoring Center，Dalian 116023，China）

Laboratory Information Managing System（LIMS），an important means to improve the efficiency of laboratory operation and quality management level，has greatly promoted the integration of monitoring business and information standardization.With the development and application in various types of laboratory，LIMS is opening new developing stages in our country.As the feature is different from other laboratories，general module and function settings of LIMS in the market usually cannot meet the requirement of marine environmental monitoring laboratory.This paper comprehensively analyzed the characteristics of marine environmental monitoring business，provided targeted module setting proposal which especially emphasized the importance of quality assurance and quality control in LIMS.It would be helpful to the implementation of LIMS in marine monitoring unit at all levels.

Laboratory Information Managing System（LIMS），Marine monitoring，Quality control

P715；X834

A

1005－9857（2017）03－0072－04

2016－09－05；

2016－11－30

國家海洋局近岸海域生態(tài)環(huán)境重點實驗室項目“基于層次分析法的海洋環(huán)境監(jiān)測質(zhì)量管理體系有效性評估”（201406）；海洋公益性科研專項項目“典型海灣受損生境修復(fù)生態(tài)工程和效果評價技術(shù)集成與示范”（2013418043）.

趙仕蘭，高級工程師，碩士，研究方向為環(huán)境科學(xué)，電子信箱：slzhao＠nmemc.org.cn