工業(yè)研究院搭建LIMS的經(jīng)驗(yàn)淺談

馬琳鴿 王艷菊(北京低碳清潔能源研究院，北京 102209)

0 引言

實(shí)驗(yàn)室信息管理系統(tǒng)(LIMS)是以實(shí)驗(yàn)室為中心，基于計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)，將信息化技術(shù)與實(shí)驗(yàn)室管理相結(jié)合，對(duì)檢測(cè)數(shù)據(jù)和相關(guān)信息進(jìn)行收集、分析、報(bào)告和管理的系統(tǒng)[1-2]。LIMS目前已經(jīng)發(fā)展成為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的商業(yè)化產(chǎn)品，遵從ISO/IEC7025的標(biāo)準(zhǔn)以及國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T1 5481—2000《檢測(cè)和校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室能力的通用要求》，因此被廣泛地用于第三方實(shí)驗(yàn)室、工廠以及研發(fā)方向集中且確定的企業(yè)、公司、研究院所[3-7]等，在提高測(cè)試工作效率、有效存儲(chǔ)歷史數(shù)據(jù)、降低運(yùn)行成本、合理分配資源、為管理提供決策依據(jù)等方面發(fā)揮著非常重要的作用。相關(guān)綜述也多見諸報(bào)道[8-9]，為迅速了解LIMS提供便捷的參考。

對(duì)于工業(yè)研究院，同樣需要LIMS來提升分析測(cè)試的管理效率，但商業(yè)化LIMS產(chǎn)品不能取之即用，需要一些定制、二次開發(fā)。LIMS實(shí)施后是否達(dá)到預(yù)期的功能，實(shí)施前的需求調(diào)研至關(guān)重要，二次開發(fā)過程中與供應(yīng)商之間及時(shí)、有效的溝通也必不可少，最終在需求與實(shí)現(xiàn)的程度之間尋求一個(gè)合理的平衡點(diǎn)。

1 LIMS在不同行業(yè)的差異分析

適用商業(yè)化LIMS產(chǎn)品的單位有共同的特點(diǎn)：幾乎所有檢測(cè)項(xiàng)目都有標(biāo)準(zhǔn)方法或者約定俗成的方法可以遵循、檢測(cè)項(xiàng)目一段時(shí)期內(nèi)無大幅變動(dòng)、檢測(cè)過程基本不需要送檢人員參與。而工業(yè)研究院(尤其是研發(fā)方向比較廣的)的情況則有明顯差別：研發(fā)過程的不確定性導(dǎo)致的樣品多樣性和多變性使得已有的檢測(cè)方法只能作為參考，需誰是調(diào)整，以解決問題為目標(biāo)；檢測(cè)項(xiàng)目需要根據(jù)研發(fā)項(xiàng)目的變動(dòng)隨時(shí)添加；為了使測(cè)試更高效、溝通更及時(shí)，部分測(cè)試會(huì)由送檢人員參與、甚至完成，這些差別使得商業(yè)化LIMS產(chǎn)品只能滿足常規(guī)的、有固定方法的測(cè)試要求，而對(duì)具有研發(fā)性質(zhì)的需求則需定制、二次開發(fā)方可實(shí)現(xiàn)。作為一個(gè)工業(yè)研究院，在LIMS搭建過程中遇到過各種各樣的問題，但最終都通過采取一定的措施得以妥善解決。

2 工業(yè)研究院搭建LIMS中的幾點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)

工業(yè)研究院的研究方向涵蓋催化、水處理、儲(chǔ)能、先進(jìn)材料、煤清潔利用等六大領(lǐng)域，分析表征中心為院內(nèi)不同領(lǐng)域的所有研發(fā)項(xiàng)目提供支持，研發(fā)人員/分析表征人員數(shù)量比例超過10/1，一個(gè)分析表征工程師負(fù)責(zé)管理的儀器不少于2臺(tái)。初期對(duì)LIMS定位是內(nèi)部測(cè)試，系統(tǒng)中共有23個(gè)檢測(cè)類別，159個(gè)檢測(cè)項(xiàng)目。從市場(chǎng)調(diào)研到招標(biāo)用了8個(gè)月的時(shí)間，之后歷經(jīng) 11個(gè)月正式啟用。現(xiàn)就過程中得到的經(jīng)驗(yàn)分享如下：

2.1 測(cè)試申請(qǐng)模塊功能

2.1.1 樣品申請(qǐng)-輸入信息及測(cè)試特殊信息

對(duì)內(nèi)測(cè)試的定位促使LIMS團(tuán)隊(duì)把“系統(tǒng)簡(jiǎn)單化、界面友好化”作為搭建樣品申請(qǐng)模塊的一個(gè)準(zhǔn)則：在樣品申請(qǐng)時(shí)，能從院里已有系統(tǒng)同步個(gè)人信息為最優(yōu)選擇，減少送檢人填寫的信息量，增加使用的便捷性，在后期實(shí)施中通過與人力資源系統(tǒng)同步得以滿足。

考慮院內(nèi)樣品的種類繁雜，且每類測(cè)試均有特殊要求，因此增加了“特殊信息描述”單元格(如NMR分析中，該描述為“樣品是否有鐵磁性或順磁性”等)，并設(shè)置為必填項(xiàng)，便于送樣人了解某類測(cè)試的樣品要求，確保后續(xù)測(cè)試的準(zhǔn)確性和儀器使用的安全性。

2.1.2 預(yù)約

典型的第三方實(shí)驗(yàn)室都是依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)方法對(duì)來樣進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試人員完成從接收樣品到報(bào)告發(fā)放的全過程，送檢人基本不參與，商業(yè)化LIMS產(chǎn)品滿足此類要求，但工業(yè)研究院不同，因此實(shí)施過程中保留了商業(yè)化LIMS產(chǎn)品的所有功能，便于后期的認(rèn)證和對(duì)外測(cè)試，同時(shí)也提了新需求。考慮到工業(yè)研究院的特殊情況(以電鏡和紫外測(cè)試為例：電鏡-無標(biāo)準(zhǔn)方法、高的放大倍率使得回看某一點(diǎn)的形貌幾乎不可能、送檢人員不參與檢測(cè)過程可能會(huì)漏掉重要的一手信息，紫外-操作簡(jiǎn)單、儀器皮實(shí)、送樣人員經(jīng)過培訓(xùn)自己操作可以提高測(cè)試的時(shí)效性)，提出了儀器預(yù)約功能的需求。此功能中對(duì)每個(gè)可預(yù)約的工作日的預(yù)約情況用綠、黃、紅三種顏色可視化的標(biāo)示當(dāng)日無人預(yù)約、未滿可約、已滿不可約，清晰地告知送檢人當(dāng)前預(yù)約情況。為了保證每個(gè)項(xiàng)目組有均等的機(jī)會(huì)使用有效的儀器資源，又對(duì)每個(gè)項(xiàng)目組連續(xù)預(yù)約的時(shí)間以及一個(gè)月內(nèi)單個(gè)項(xiàng)目組預(yù)約時(shí)間總和作了限制。針對(duì)出現(xiàn)的臨時(shí)、緊急需求，利用保留的手動(dòng)調(diào)整預(yù)約時(shí)間的功能，予以靈活應(yīng)對(duì)。

除了管控儀器的工作時(shí)間外，還需要統(tǒng)計(jì)樣品數(shù)量，并據(jù)此記錄測(cè)試人員的工作量、了解儀器的使用率和評(píng)估添置新資產(chǎn)的可能性，因而添加了同批次預(yù)約功能：在第一個(gè)樣品預(yù)約了一個(gè)時(shí)間段后，如果有其它樣品需用同一個(gè)時(shí)間段完成，可用樣品復(fù)制功能，在“是否同批次預(yù)約”的下拉框中選擇“是”即可實(shí)現(xiàn)；選擇“否”則需為復(fù)制樣品單獨(dú)預(yù)約時(shí)間段。所有預(yù)約的檢測(cè)項(xiàng)目均按照時(shí)長(zhǎng)計(jì)費(fèi)。

預(yù)約功能在LIMS實(shí)施時(shí)拓展到了每一個(gè)檢測(cè)項(xiàng)目，通過勾選可便捷地設(shè)置為預(yù)約項(xiàng)，既增加了操作的靈活性，又在一定程度上提高了測(cè)試的效率以及儀器的使用率。

2.2 樣品接收和任務(wù)分配模塊-更換檢測(cè)人員

LIMS搭建之初的原則要求每個(gè)崗位至少有兩個(gè)檢測(cè)人員，保證一人不在崗時(shí)該崗位上仍有人值守，避免“儀器等人”的資源浪費(fèi)現(xiàn)象出現(xiàn)。運(yùn)行過程中發(fā)現(xiàn)了新問題：樣品一旦被接收將無法進(jìn)行退回的操作，如因各種原因無法完成測(cè)試，后續(xù)流程無法繼續(xù)，影響結(jié)果的上傳和發(fā)放，進(jìn)而可能影響研發(fā)項(xiàng)目的進(jìn)度；為解決此類問題，增加了“更換檢測(cè)人員”的功能，確保出現(xiàn)上述情況時(shí)可以方便地將測(cè)試轉(zhuǎn)給同崗位的檢測(cè)人員，保證測(cè)試的時(shí)效性。

2.3 費(fèi)用核算模塊-重新計(jì)算(據(jù)實(shí))

工業(yè)研究院檢測(cè)工作進(jìn)行中需不斷調(diào)整檢測(cè)方法，因此得到一個(gè)可靠的測(cè)試結(jié)果可能花費(fèi)的時(shí)間不同(如微孔吸附)，同一項(xiàng)測(cè)試測(cè)試的元素個(gè)數(shù)有差異(如ICP)，測(cè)試的組分?jǐn)?shù)也會(huì)變化(如GC或GC-MS等)，原位測(cè)試的預(yù)約時(shí)間和實(shí)用時(shí)間也存在偏差(如原位XRD和原位XPS)，致使占用的各類資源不同，產(chǎn)生的費(fèi)用也不同，綜合考慮后采用公式1進(jìn)行測(cè)試完成后實(shí)際費(fèi)用計(jì)算。靜態(tài)數(shù)據(jù)錄入時(shí)公式1可以直接輸入，后期使用時(shí)輸入c值，點(diǎn)擊“計(jì)算費(fèi)用”即可，使實(shí)際費(fèi)用與占用資源數(shù)量成正比。測(cè)試實(shí)際費(fèi)用 = a+b×(c-k) (式1)

式中：a為每樣品費(fèi)或測(cè)試的基礎(chǔ)費(fèi)用(如ICP 1000元/樣品，包含5個(gè)元素)；b為加收費(fèi)率，元/工時(shí)、元素、成分等(如100元/元素)；c為實(shí)際工時(shí)/元素/成分等(在結(jié)果錄入時(shí)輸入，如7)；k為基礎(chǔ)費(fèi)用中包含的工時(shí)/元素/成分等(如5)。

舉例說明：1個(gè)ICP測(cè)試共測(cè)7種元素，費(fèi)用=1000+100×(7-5)=1200元，測(cè)試完成提交結(jié)果后可以輸入實(shí)際c值(7)，計(jì)算實(shí)際費(fèi)用即可得到費(fèi)用1200元，該值自動(dòng)替代最初數(shù)值。

2.4 統(tǒng)計(jì)查詢模塊-定制查詢語句

對(duì)于所進(jìn)行的各個(gè)研發(fā)項(xiàng)目需要定期統(tǒng)計(jì)測(cè)試數(shù)量、測(cè)試費(fèi)用以監(jiān)控項(xiàng)目的的資源和預(yù)算使用情況，各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)也需要了解各項(xiàng)目使用分析表征資源的情況，核算分析表征中心的全人工成本以及布局新設(shè)備的購置方向，這些需求均可通過LIMS中的統(tǒng)計(jì)查詢功能找到數(shù)據(jù)支持。除了常規(guī)的查詢語句外，在前期的需求調(diào)研中要盡可能考慮到可能用到的查詢組合，如同一個(gè)項(xiàng)目下提過測(cè)試申請(qǐng)的人員，每項(xiàng)申請(qǐng)的數(shù)量，費(fèi)用的多少等。針對(duì)這部分的需求調(diào)研，建議除了參與LIMS項(xiàng)目的核心成員外，要集思廣益，收集來自研發(fā)項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)和領(lǐng)導(dǎo)層等各方面的需求，認(rèn)真梳理、分析，盡可能做到所有需求都能有對(duì)應(yīng)的查詢語句來實(shí)現(xiàn)，為管理提供決策依據(jù)，做到事半功倍。

3 結(jié)語

針對(duì)工業(yè)研究院的實(shí)際情況，在LIMS搭建過程中通過測(cè)試申請(qǐng)模塊(特殊信息需求、預(yù)約)、樣品接收和任務(wù)分配模塊(更換檢測(cè)人員)、費(fèi)用核算模塊(據(jù)實(shí)重新計(jì)算)、統(tǒng)計(jì)查詢模塊(定制查詢語句)進(jìn)行定制、二次開發(fā)，成功實(shí)現(xiàn)了預(yù)期功能，有效提高了分析測(cè)試工作的管理水平，期望過程中得到的經(jīng)驗(yàn)可為有類似需求的單位提供一定的借鑒。