基于Web的實(shí)驗(yàn)室信息管理平臺(tái)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

劉進(jìn)學(xué) 徐詩理 曾凡平

摘要：文章根據(jù)目前流行的開發(fā)模式和B/S體系結(jié)構(gòu)，結(jié)合中科院病毒研究所實(shí)驗(yàn)室當(dāng)前需求分析，對(duì)實(shí)驗(yàn)室信息管理平臺(tái)進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)，解決了實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目管理、實(shí)驗(yàn)管理、全面資源管理、安全管理等諸多方便問題及需求，為其他科研院所實(shí)驗(yàn)室管理提供寶貴經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：實(shí)驗(yàn)室信息管理系統(tǒng);全面資源管理

中圖分類號(hào)：TP311? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2022）16-0057-03

1 引言

21世紀(jì)是信息技術(shù)時(shí)代，面對(duì)全球范圍的信息化浪潮，中科院病毒研究所必須及時(shí)調(diào)控自身發(fā)展戰(zhàn)略、推進(jìn)研究所的信息化建設(shè)進(jìn)程[1]。近年來國(guó)家在信息和通訊基礎(chǔ)設(shè)施方面投入巨量資金，企事業(yè)單位全面發(fā)展信息化，提高工作效率已成為社會(huì)的共識(shí)。國(guó)內(nèi)大型科研院所也陸續(xù)在2010年先后開始應(yīng)用實(shí)驗(yàn)室信息管理平臺(tái)來管理實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的日常業(yè)務(wù)，實(shí)驗(yàn)室管理信息系統(tǒng)的建立和實(shí)驗(yàn)過程的信息化，可以有效壓縮人力成本，標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化、系統(tǒng)化的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)可以減少甚至替代大量重復(fù)的人工操作，壓縮了時(shí)間成本[2-3]。

與此同時(shí)，中科院病毒研究所對(duì)實(shí)驗(yàn)室信息及數(shù)據(jù)的管理非常重視，建立了全面而嚴(yán)格的管理體系，但是由于在項(xiàng)目管理及資源管理方面還沒有建立信息化的管理系統(tǒng)，項(xiàng)目管理和資源管理主要靠人工臺(tái)賬方式來進(jìn)行，因此帶來的問題主要表現(xiàn)為如下五個(gè)方面：1）項(xiàng)目信息傳遞滯后，無法高效、快速、全面了解項(xiàng)目信息;2）實(shí)驗(yàn)室儀器臺(tái)賬信息不能智能化;3）實(shí)驗(yàn)室危化品管理臺(tái)賬繁雜;4）審核責(zé)任不清;5）實(shí)驗(yàn)知識(shí)數(shù)據(jù)不能完整地保存以及方便地使用。

2 總體設(shè)計(jì)

實(shí)驗(yàn)室信息管理平臺(tái)是一套通過計(jì)算機(jī)統(tǒng)籌全面管理，結(jié)合數(shù)據(jù)庫技術(shù)和流程管理為一體的實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)[4]。

實(shí)驗(yàn)室信息管理平臺(tái)是集項(xiàng)目管理、流程管理、資源管理、查詢統(tǒng)計(jì)管理等諸多模塊為一體的實(shí)驗(yàn)室應(yīng)用系統(tǒng)，保證實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)與流程的嚴(yán)格管理和控制，它是實(shí)驗(yàn)室人員、儀器、耗材、危化品、文件等元素全面資源管理的計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)，也是實(shí)驗(yàn)室綜合管理信息系統(tǒng)。

實(shí)驗(yàn)室信息管理平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)室業(yè)務(wù)資源的全面管理和成本壓縮。通過對(duì)所有實(shí)驗(yàn)室流程流轉(zhuǎn)階段進(jìn)行審核、審批，避免了各種耗材的浪費(fèi)，如試劑材料實(shí)現(xiàn)嚴(yán)格出入庫管理，建立合理的庫存控制。為中科院病毒研究所內(nèi)各級(jí)各類人員提供了一套功能豐富、無紙化辦公的操作平臺(tái)[5]。

3 系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)

基于Web的實(shí)驗(yàn)室信息管理平臺(tái)開發(fā)環(huán)境使用流行的java開發(fā)框架，JVM為JDK 1.8.0。數(shù)據(jù)庫采用MySQL，服務(wù)器端測(cè)試環(huán)境在Windows Server 2019下測(cè)試，利用Tomcat+Apache提供JSP環(huán)境。

開發(fā)完成后運(yùn)行在Windows環(huán)境下，相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)部署如圖2所示。內(nèi)外網(wǎng)用戶通過Web瀏覽器訪問實(shí)驗(yàn)室信息管理平臺(tái)。外網(wǎng)用戶訪問行為經(jīng)過外網(wǎng)防火墻，所有用戶訪問數(shù)據(jù)庫信息經(jīng)過數(shù)據(jù)庫防火墻。通過上述部署方式有效提升實(shí)驗(yàn)室信息管理平臺(tái)整體安全性。

4 模塊功能介紹

4.1 項(xiàng)目管理

1）項(xiàng)目管理

計(jì)劃將實(shí)驗(yàn)室的課題項(xiàng)目進(jìn)行電子化管理，目標(biāo)實(shí)現(xiàn)課題組成員可以創(chuàng)建及維護(hù)自己的項(xiàng)目，項(xiàng)目信息包括如下圖基本信息欄中項(xiàng)目狀態(tài)、項(xiàng)目編號(hào)以及項(xiàng)目目標(biāo)等信息。實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目成員的管理，明確各成員職責(zé)，嚴(yán)格控制項(xiàng)目訪問權(quán)限，避免知識(shí)資產(chǎn)泄露。實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目任務(wù)的計(jì)劃安排，項(xiàng)目動(dòng)態(tài)的實(shí)時(shí)掌控。實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目資料的電子化管理[6]。

2）項(xiàng)目匯報(bào)管理

計(jì)劃將實(shí)驗(yàn)室的課題項(xiàng)目匯報(bào)方式改進(jìn)為電子化記錄，實(shí)現(xiàn)研究人員匯報(bào)管理的電子化，建設(shè)研究人員的日?qǐng)?bào)、周報(bào)、月報(bào)等各種匯報(bào)方式，明確每個(gè)項(xiàng)目的詳盡工作內(nèi)容。項(xiàng)目負(fù)責(zé)人可以掌控項(xiàng)目進(jìn)展和人力資源。項(xiàng)目匯報(bào)模板功能能夠創(chuàng)建屬于自己的匯報(bào)模板格式，方便統(tǒng)一項(xiàng)目匯報(bào)信息，有效歸檔組織過程資產(chǎn)，方便項(xiàng)目信息的查詢以及歸檔。

4.2 全面資源管理

1）人員管理

人員管理模塊，具體對(duì)基本信息、學(xué)位情況、證書等信息進(jìn)行管理。

2）培訓(xùn)管理

計(jì)劃實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)部的培訓(xùn)管理流程，流程如下編制培訓(xùn)任務(wù)?審核培訓(xùn)任務(wù)?發(fā)送培訓(xùn)通知?開展培訓(xùn)活動(dòng)?培訓(xùn)總結(jié)及授權(quán)。

3）儀器管理

儀器管理可以有效地對(duì)實(shí)驗(yàn)室各種儀器分級(jí)管理，內(nèi)容包括儀器的基本信息和使用記錄等。

4）庫存管理

庫存管理是對(duì)實(shí)驗(yàn)室的材料進(jìn)行管理。包括材料基本信息、入庫記錄、出庫記錄、使用記錄、低庫存報(bào)警、效期提醒、材料銷毀。

5）固定資產(chǎn)管理

實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)部的固定資產(chǎn)的申請(qǐng)和臺(tái)賬管理。

6）文件管理

文件管理主要針對(duì)實(shí)驗(yàn)室的技術(shù)文檔、質(zhì)量文件類文件，各類文件分類分目錄進(jìn)行管理，實(shí)現(xiàn)對(duì)文件從編制到發(fā)布整個(gè)生命周期全過程的控制[7]。

設(shè)定用戶角色和權(quán)限，實(shí)驗(yàn)室的每個(gè)用戶都可以查看相關(guān)文件，編輯、修訂和審核需要特定權(quán)限[8]。文件管理信息應(yīng)該包括：文件編號(hào)，文件名，發(fā)布日期，文件狀態(tài)，最后修訂日期，有效期，版本號(hào)，起草人、審核人、備注等。

4.3 通告管理

建立實(shí)驗(yàn)室通告管理模塊，便于實(shí)驗(yàn)室管理者能夠及時(shí)有效的發(fā)布實(shí)驗(yàn)室的信息通告。實(shí)現(xiàn)通告的權(quán)限控制，可以設(shè)置通告的發(fā)布范圍，如全所通告或者課題組通告。可以設(shè)置通告的有效期，系統(tǒng)自動(dòng)撤銷相關(guān)通告。

4.4 安全要求

從實(shí)驗(yàn)室安全角度出發(fā)，保護(hù)內(nèi)部局域網(wǎng)免受非法用戶的入侵。同時(shí)為了更好地保障實(shí)驗(yàn)室信息管理平臺(tái)的數(shù)據(jù)安全性和可靠性，在內(nèi)網(wǎng)中，在實(shí)驗(yàn)室信息管理平臺(tái)專門增加防火墻設(shè)備，提高安全級(jí)別。

4.5 數(shù)據(jù)安全管理

系統(tǒng)備份：當(dāng)服務(wù)器軟件系統(tǒng)出現(xiàn)不可恢復(fù)的故障時(shí)，能將數(shù)據(jù)庫文件進(jìn)行還原，使服務(wù)器的軟件環(huán)境還原到離發(fā)生故障時(shí)間點(diǎn)最近的環(huán)境狀態(tài)。

數(shù)據(jù)備份：數(shù)據(jù)庫定期自動(dòng)備份，在數(shù)據(jù)庫出現(xiàn)異常時(shí)，使用近期自動(dòng)備份的數(shù)據(jù)恢復(fù)數(shù)據(jù)庫，盡量防止數(shù)據(jù)丟失[9]。

容災(zāi)備份：通過人工備份數(shù)據(jù)庫信息到移動(dòng)存儲(chǔ)設(shè)備上，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫的異地容災(zāi)備份。

防病毒：安裝防病毒軟件，實(shí)時(shí)保護(hù)用戶、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備不受攻擊。

5 實(shí)驗(yàn)應(yīng)用

5.1 數(shù)據(jù)庫組成結(jié)構(gòu)

數(shù)據(jù)庫的開發(fā)的特點(diǎn)是語句數(shù)量級(jí)大，重復(fù)性高。需要開發(fā)人員編寫大量的SQL語言代碼來對(duì)數(shù)據(jù)關(guān)系模型進(jìn)行定義和操作。SQL語言易于開發(fā)理解，但畢竟增加了開發(fā)過程的工作量，且易出現(xiàn)語法報(bào)錯(cuò)，降低了程序開發(fā)的效率。所以程序員在設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫時(shí)，本系統(tǒng)采用一套第三方圖形化操作程序來開發(fā)或修改數(shù)據(jù)庫。本系統(tǒng)平臺(tái)開發(fā)時(shí)使用了MySQL Workbench這款下一代的可視化數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)、管理的工具，軟件界面如圖9所示。

5.2 壓力測(cè)試場(chǎng)景

實(shí)驗(yàn)室信息管理平臺(tái)性能指標(biāo)包括系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間、用戶數(shù)量、吞吐量。通過負(fù)載測(cè)試和壓力測(cè)試計(jì)算三大性能指標(biāo)。

對(duì)于系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間的測(cè)試，主要是各種不同內(nèi)核的瀏覽器對(duì)系統(tǒng)的響應(yīng)速度。因?yàn)楸鞠到y(tǒng)的客戶機(jī)主要通過瀏覽器完成查詢和操作。因此使用主流不同內(nèi)核的常用瀏覽器如：Internet Explorer、谷歌、360等進(jìn)行了測(cè)試。

應(yīng)用微軟Web Application Stress通過打開瀏覽器錄制腳本動(dòng)作：打開登錄網(wǎng)頁、輸入賬戶密碼，瀏覽網(wǎng)頁并退出。用偽終端模擬多用戶進(jìn)行壓力測(cè)試，頁面平均響應(yīng)時(shí)間如圖10所示，其網(wǎng)絡(luò)延遲也滿足實(shí)際使用要求。

6 結(jié)束語

本實(shí)驗(yàn)室信息管理平臺(tái)實(shí)現(xiàn)基本的項(xiàng)目管理、項(xiàng)目任務(wù)、項(xiàng)目匯報(bào)管理模塊，實(shí)現(xiàn)了資源管理中的人員管理、培訓(xùn)管理、實(shí)驗(yàn)材料管理、耗材管理、危化品管理、儀器預(yù)約管理、儀器臺(tái)賬等各類管理。通過前期的調(diào)研以及實(shí)踐，以上平臺(tái)模塊能夠滿足研究院課題組的基本管理要求。

通過課題研究過程發(fā)現(xiàn)無紙化實(shí)驗(yàn)室、智能化實(shí)驗(yàn)室都是未來實(shí)驗(yàn)室的發(fā)展方向。實(shí)驗(yàn)室信息平臺(tái)可以更多地實(shí)現(xiàn)成本管理和風(fēng)險(xiǎn)管理，對(duì)于研究過程，可以實(shí)現(xiàn)研究方案管理、實(shí)驗(yàn)記錄管理、電子記錄本管理以及研究報(bào)告管理，對(duì)于研究成果，可以實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目知識(shí)庫管理，對(duì)于管理人員，可以實(shí)現(xiàn)儀器負(fù)載率統(tǒng)計(jì)、材料耗材的使用情況統(tǒng)計(jì)、項(xiàng)目進(jìn)展統(tǒng)計(jì)以及項(xiàng)目匯報(bào)及時(shí)率統(tǒng)計(jì)。

在未來，依據(jù)研究院的信息化管理要求可以在更多的課題組中依據(jù)其管理需求選擇不同的功能模塊進(jìn)行信息化實(shí)施，逐步落實(shí)建設(shè)研究院實(shí)驗(yàn)室信息平臺(tái)化的愿景。

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