LIMS在水質實驗室中的建設探討
——以某水質監測中心為例

文｜中國城市規劃設計研究院 韓超 梁濤 李萌萌 馬雯爽 宋陸陽 何琴

0 引言

實驗室信息管理系統LIMS 將人、機、料、法、環等質量管理主要因素有機結合，采用先進的信息化技術和標準化的實驗室管理理念，實現任務分配、數據采集、快速發布、信息共享、自動生成分析報告、質量保證體系實施、成本控制、人員量化考核、管理水平整體提高等各方面提供技術性支持，從而使實驗室的管理工作規范化、精細化。

1 建設必要性

1.1 提高實驗室管理分析能力和工作效率

LIMS 按照ISO-IEC 17025 標準及定制化需求，為樣品分析在實驗室的流轉建立嚴格程序，包括樣品登記、采樣、分樣、檢測、審核、出報告等各個環節，同時LIMS 不僅能夠顯示化合物的結構方式、理化性質、IUPAC 名稱、CAS 注冊號、分子模型、相關光譜分子式、分子量、元素百分比等內容，也能用多媒體記錄分子模型或各個檢驗項目的標準操作過程等，從而實現檢測工作流程化與規范化

1.2 提高分析數據安全性和可靠性

LIMS 可以記錄分析數據的原始信息，包括數據錄入、修改、審核等過程。在對檢測結果產生質疑時，可調出該數據的原始記錄，確保了數據的可靠性和可追溯性，還能提供更有價值的光譜，如近紅外（NIR）、紫外/可見（UV/Vis）紅外（IR）、色譜（GC/LC）、質譜（MS）、核磁共振（NMR）、拉曼（Raman）和熒光（FL）等，并將其自動化成標準的XML 格式，使得數據的安全有了更加可靠的保障。

1.3 規范設備儀器和計量器具的管理

LIMS 可建立儀器/設備檔案和計量器具檢定文檔，同時具有提示儀器和計量器具定期校準和檢定等功能。

1.4 為實驗室領導決策提供依據

LIMS 具有設定儀器和計量器具校驗、設備使用記錄、工作任務、人員培訓等各種提醒的功能，使實驗室的管理更加科學化、定量化。

2 設計流程及內容

2.1 現狀分析

當前中心存在檢測流程相對復雜、檢測任務量大等問題，每年需要檢測和分析的數據大約幾十萬項，依然采用傳統的手工管理方式會造成要進行大量的重復性工作量，按照標準的樣品檢測步驟需要分別記錄三次。第一次是檢測樣品的原始記錄，同時分析結果需進行三級簽字；第二次是儀器使用臺賬；第三次是樣品分析報告單據，需通過人工送達綜合部，綜合部的工作人員再根據樣品分析報告出具帶有CMA章的樣品檢驗檢測報告。因此進行一個樣品的檢測需要耗費大量的人力、物力和時間，分析人員在進行數據計算時要處理大量的信息，導致造成的錯誤較高。同時分析人員匯報樣品的分析數據是通過電話等方式，出錯后無據可考。

2.1.1 部門職能關系

通過對中心職能部門的綜合分析，調研各部門的關系及相關工作，總體構畫出中心的組織機構框圖和部門職能與LIMS 系統要求。

中心和LIMS 相關的部門主要劃分為上級單位（水務集團）、管理層、綜合部、檢驗部、技術部。LIMS 系統的建設需滿足各個部門對水質檢測工作中的不同需求，將各部門串聯起來。

2.1.2 LIMS 系統數據源

圖1 組織機構框圖

中心LIMS 系統數據來自綜合部、檢驗部和技術部。

（1）綜合部

綜合部是中心的業務部門，是客戶與檢驗部之間的紐帶，負責業務受理，制定抽樣計劃，下達抽樣通知，發檢驗檢測任務通知單，收集原始記錄，編制檢驗檢測報告，報告發送；負責樣品接收、編號、制備、儲存、保留、清理等；負責收集各類記錄、報告和文件資料，建立人員和儀器設備檔案，并將其歸類管理；負責跟蹤國家標準、規范、法律、法規的最新動態；負責服務和供應品的采購與管理；做好提供服務和供應品的供應商評估工作，建立《合格供應商名錄》；負責儀器設備購買、檢定/校準、維修、維護、核查等；負責組織合同評審和分包工作；負責公司賬務管理和結算工作；負責建立和健全后勤保障體系；負責績效考核管理。負責日常事務管理；配合完成資質認定工作。

（2）檢驗部

檢驗部的主要職能是完成檢驗檢測工作，填寫和復核原始記錄，出具真實、客觀、準確的檢測數據、結果，為客戶提供技術支持和技術服務；負責實施儀器設備的維護保養、核查；負責保持、監控檢測室環境條件；參與檢驗檢測方法的驗證/確認、新項目的開發；參加檢驗檢測機構間比對和能力驗證；配合完成資質認定工作。

（3）技術部

技術部是負責建立和完善管理體系、負責技術運作和質量管理，策劃和組織內部審核和管理評審，確保管理體系持續有效的運行；組織管理體系文件的編制、宣貫學習；負責人員培訓工作；組織技術人員開展新技術、新項目的研發；標準、方法的確認和查新，確保檢測方法、標準的現行有效；負責檢驗檢測間比對和能力驗證工作；負責資質認定工作。

2.1.3 部門職能與LIMS 數據關系及流程

中心LIMS 系統中，綜合部、檢驗部、技術部均是檢驗檢測任務執行的核心，也是LIMS 系統數據的主要來源，檢驗檢測任務由綜合部承接并下達到檢驗部，檢驗部按照任務分配要求完成指定的分析項目，分析結果通過自動或手動的方式錄入到LIMS 數據庫。數據經過三級審核后，由綜合部出具帶有中國計量認證CMA 章的檢驗檢測報告。

圖2 LIMS 數據源及流程示意圖

表1 部門職能與LIMS 系統要求

2.2 系統架構

基于擴項后的中心實驗室儀器設備多、工作人員多、檢測步驟復雜、檢測數據管理復雜以及檢驗檢測項目多等特點，通過參考國內外其他大型水質實驗室的成果應用經驗，并結合自身的實際業務狀況。LIMS 系統建設可分為基礎設施、實驗室管理、檢測任務管理、企業外網委托、移動端建設、標準與規范體系、安全保障體系。

2.3 網絡規劃

圖3 LIMS 總體架構圖

圖4 LIMS 系統網絡構成

網絡采用快速以太網的組網技術和分布式多層技術，建立100Mbps 的本地連接，提高系統的穩定性、安全性、執行效率、易維性和可擴充性。LIMS 系統的數據主要包括直接存入數據庫服務器中的譜圖數據庫中的色譜分析數據，和由工作站通過RS-232 接口或并口進行數據格式轉換后傳入數據庫服務器的其他聯網儀器。綜合部、檢驗部、技術部以及管理層直接接入中心主干網絡，LIMS WEB 服務器響應用戶的請求，協調和管理中心的網絡，LIMS 應用服務器提供所有的業務邏輯處理功能，包括復雜的數值計算和邏輯運算。水務集團的領導可以通過公司局域網路由到中心主干網絡，瀏覽檢驗檢測、質控情況、檢測資源和其他相關信息等。

2.4 核心功能

LIMS 系統的核心功能主要有：

（1）檢測工作流程，包括業務受理與下達、樣品管理、檢測人物管理、報告管理等全過程。

（2）質量控制與管理，包括質控計劃、質控處理、質控結果審核、質控報告自動生成、質控報告校對、審核、內部審核管理、管理評審、控訴與申訴、文件管理等。

（3）資源管理，包括人員管理、設備管理、物資管理、記錄單、報告配置工具、檢測方法標準庫管理、樣品類型管理、檔案管理、客戶及供應商管理、環境管理等。

（4）查詢統計，包括綜合查詢和業務統計等。

（5）辦公輔助，包括工作提醒、項目監控、電子公告管理、在線消息等。

（6）數據接口，將不同接口類型的自動化分析儀器與系統進行連接，包括色譜儀和具有PC 工作站或帶有RS232/485 數據接口的儀器，完成分析數據的自動采集和傳輸。

（7）可以為其它相關信息系統提供分析數據，可與實時數據庫、MES、ERP 進行集成。

（8）實現不同角色的人員，擁有不同的權限，享有不同的數據，處理不同的事務，保證了分析數據的安全性。

3 結語

LIMS 是以實驗室管理為核心、以檢測分析為主線，通過建立統一的樣品管理、分析測試、數據統計分析和結果輸出等基本流程，并加入實驗室的人員、物資、方法等多個管理因素，保障檢測結果的準確可靠，有效促進實驗室質量體系和技術能力管理，使整個實驗室管理信息化、電子化、智能化。

圖5 LIMS 系統主要功能模塊