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第 19 卷 　 第 4期

環(huán)境監(jiān)測管理與技術

2007 年 8 月

環(huán)境監(jiān)測實驗室信息管理系統(tǒng)建設
— — — 以上海市環(huán)境監(jiān)測中心為例
王向明 ,伏晴艷 ,劉紅 ,謝爭 (上海市環(huán)境監(jiān)測中心 ,上海 　200030 )
摘　 要 : 簡述了實驗室信息管理系統(tǒng) (L I M S) 的

概念和建設 L I M S的現實意義 , 著重介紹了上海市環(huán)境監(jiān)測中心實施
LI M S的過程和體會 ,分析了環(huán)境監(jiān)測實驗室在 L I M S選型和實施過程中需要注意的問題及 L I M S對現行工作的影響 , 并對

需進一步完善的功能提出了建議 。 關鍵詞 : 實驗室信息管理系統(tǒng) ; 環(huán)境監(jiān)測 ; 上海市 中圖分類號 : X830 　　　 文獻標識碼 : C 　　　 文章編號 : 1006 2 2009 ( 2007 ) 04 - 0004 - 05

Establishm en t of L I M S for Env ironm en ta l M on itor in g — — —Applica tion in Shangha i Env ironm en ta l M on itor in g Cen ter
WANG Xiang2 m ing, FU Q ing2yan, L I U Hong, X IE Zheng
( S hangha i Environm en ta l M on itoring Cen ter, S hangha i 200030, Ch ina )

Abstract: The concep t of Laboratory Information M anagement System ( L I M S ) and the relevant p ractical functions were introduced in this paper . Based on the app lication of the L I M S in Shanghai EnvironmentalMonito2 ring Center, the key issues on the selection and i m p lem entation of the L I M S in environmental monitoring labora2 tory were analyzed. Together w ith the experience and lesson from p ractice of the L I M S, the potential im pact on the current work was emphasized to make suggestion for imp rovement of the L I M S in the sim ilar sectors . Key words: Laboratory information m anagement system (L I M S) ; Environmental monitoring; Shanghai

　　 實驗室信息管理系統(tǒng) (L I M S) 是采用科學的管 理思想和先進的數據庫技術 ,實現分析數據自動采 集和傳輸 、 在線過程控制和權限管理的面向各類分 析檢測部門的專業(yè)信息系統(tǒng) , 它集樣品管理 、 資源 管理 、 事務管理 、 網絡管理 、 數據管理 (采集 、 傳輸 、 ) 處理 、 輸出 、 發(fā)布 和報表管理等諸多模塊為一體 , 組成一套完整的信息化實驗室綜合管理和產品質 量監(jiān)控體系 。隨著環(huán)境監(jiān)測業(yè)務標準化建設和業(yè) 務量的快速發(fā)展 , L I M S 在環(huán)境監(jiān)測部門的應用價 值和潛在作用日益顯現 。上海市環(huán)境監(jiān)測中心為 了提高監(jiān)測信息化及實驗室管理水平 ,組織實施了 LI M S項目 ,取得了良好的成效 。
1 　L I M S的作用

整體運行水平 、 管理水平 , 特別是管理工具提出了 更高的要求 。建設一套先進的既能滿足目前的業(yè) 務狀況 ,又能適應未來不斷增長的業(yè)務需求的環(huán)境 監(jiān)測 L I M S,是實驗室建立完備的質量管理體系的 重要技術支撐 ,是體現實驗室管理規(guī)范化和運作現 [1] 代化的標志 。建設 L I M S的作用在于 : ( 1 )規(guī)范和優(yōu)化樣品分析的工作流程 , 使其嚴 格遵循 ISO 17025、 ISO 9002 等標準的質量保證體 系 ,與國際接軌 ,從而提升實驗室管理水平 ,加快決 策速度 ; ( 2 )替換原有的數據傳遞模式 , 通過儀器采集 減少手動錄入數據的麻煩 ,從而減少分析人員的工 作量 , 提高數據傳遞的工作效率 , 增強數據的安
收稿日期 : 2007 - 01 - 06; 修訂日期 : 2007 - 05 - 17 作者簡介 : 王向明 ( 1966 —) , 女 , 山東荷澤人 , 高級工程師 , 本 科 ,從事環(huán)境監(jiān)測質量管理工作 。

隨著我國加入 W TO , 環(huán)境監(jiān)測部門的實驗室 認可工作得到了全面促進 ,標準化建設對實驗室的
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全性 ; ( 3 )監(jiān)督實驗室各項管理制度的實施情況 , 縮 短檢驗周期 , 避免信息的不一致性和信息孤島現 象 ,降低實驗室管理和運行的成本 ; ( 4 )實現數據不落地 、 報告自動生成 、 測試結 果及時反饋和數據的快速查詢統(tǒng)計 、 工作自動提 醒 ,從而提高測試結果的準確性和數據的利用率 , 進而提高工作效率 、 用戶滿意度及系統(tǒng)的可擴展性 和可溯源性 ; ( 5 )規(guī)范實驗室的業(yè)務流程 , 實現儀器校準管 理、 標準物質管理 、 人員上崗證管理及庫存管理等 , 使整個管理體系的運行更趨規(guī)范 。
2 　L I M S的選型 2. 1 　 選型原則

同的服務對象 , 監(jiān)測因子涉及水 、 氣、 聲、 生物和污 染源 ,實驗室的過程管理不僅涉及實驗室內部的分 析檢測過程 ,還包括污染源和環(huán)境的現場采樣 。因 此 ,環(huán)境監(jiān)測實驗室通常具有流程長 、 周期長 、 流程 復雜且多變 、 監(jiān)測類別多且分析方法不確定等特 點 。由此 ,在選擇 L I M S軟件和實施方時應充分考 慮軟件的二次開發(fā)和定制的靈活性 ,同時還需重視 實施方在環(huán)境監(jiān)測領域的已有經驗 ,特別要獲得不 同用戶對軟件 、 今后發(fā)展能力及服務滿意度的第三 方評價意見 。
2. 3 　 選型體會

上海市環(huán)境監(jiān)測中心對于 L I M S 的選型工作 持續(xù)了一年 ,這是一個漫長而艱難的過程 , 同時也 [3] 是對 L I M S從知之甚少到逐步了解的過程 , 是一 個用戶與 L I M S供應商相互增進了解的過程 , 以及 一個不斷自我反思的過程 ,包括為什么要建 L I M S; 它可以解決什么問題 ; 可以達到怎樣的目標 ; 內部 管理方面需要作怎樣的改變或改進等 。在 L I MS 選型過程中的體會為 : ① 軟件項目的實施比硬件項 目所付出的人力 、 時間代價大得多 ; ②好的 L I MS 必須是融合了先進的實驗室管理思想并經過大量 用戶驗證的完善產品 ; ③ 用戶必須明確自身的需求 和實驗室的管理特點 , 選擇真正適合自己的 L I MS 產品 。
3　 上海市環(huán)境監(jiān)測中心現行 L I M S的特色

實驗室應根據自身的需求特點 , 包括工作領 域、 組織架構 、 質量目標 、 體系運行 、 業(yè)務流程 、 設備 配置 、 人員組成 、 工作類型和工作量變化等因素 ,確 定是自建系統(tǒng)還是購買商業(yè)化軟件產品 ,慎重比較 兩種選擇的風險性 。如果最終決定購買商業(yè)化軟 件產品 ,則需考慮以下因素 : ① 明確公司的實力 和實施經驗 , 了解其背景 、 業(yè)務發(fā)展狀況 、 從業(yè)經 驗、 人員構成和技術力量 ; ② 了解軟件的適應性 ,包 括軟件架構 ( C / S、 B / S 或混合型 ) 、 所用的編程語 言及其生命力 ,以及其他在用軟件 (主要是與分析 儀器的接口能力 ) 及與數據庫的集成能力 , 系統(tǒng)的 可擴展性和安全性 ; ③ 產品價格的合理性及售后服 務水平 。 2. 2 　 實施商的選擇 可靠的設計對于任何 L I M S 軟件開發(fā)而言都 非常關鍵 ,實驗室必須明確自身對于 L I M S的需求 和期望 ,選擇一個有實力的軟件實施商作為合作伙 伴 。所謂的實力 ,指供應商對于數據庫和業(yè)務流程 的設計有較為深刻的理解 ,有一批富有經驗的軟件 工程師和技術支持工程師作為其技術支撐 ,并且能 不斷地根據外部需求進行技術創(chuàng)新 ,如將軟件移植 到最新的平臺上 、 采用最新的編程技術和增加或完 善 LI M S的功能等 ,這樣的軟件產品才具有良好的 發(fā)展前景和持續(xù)的競爭力 。同時 ,在與用戶的合作 開發(fā)過程中能夠注重團隊合作 , 售后服務規(guī)范完 善 ,如通過 ISO 9002 系列的體系認證等 。 在我國 ,環(huán)境監(jiān)測實驗室是近年來新發(fā)展成立 的專業(yè)實驗室 ,由于面向政府 、 社會和企業(yè) 3 種不
[2]

通過選型 , 上海市環(huán)境監(jiān)測中心最終確定了 Starlim s ( V9 版 ) 為 L I M S 軟件產品 , 北京三維天地 科技有限公司為系統(tǒng)實施商 ,系統(tǒng)架構為實驗室內 部 C / S與實驗室外部 B / S 相結合 , 可隨時進行中 英文之間的切換 。目前 ,已上線試運行的系統(tǒng)涵蓋 了除財務科以外的其余 11 個管理及技術科室共 34 種崗位 ,涵蓋了“ 三同時 ” 驗收監(jiān)測 、 社會委托監(jiān) 測、 環(huán)境質量常規(guī)監(jiān)測 、 污染源監(jiān)督監(jiān)測 、 突擊抽查 監(jiān)測 、 安全優(yōu)質農產品檢測 、 專項監(jiān)測 、 環(huán)境污染糾 紛仲裁監(jiān)測和信訪監(jiān)測等主要業(yè)務類型 。針對 “ 三同時 ” 驗收監(jiān)測和社會委托監(jiān)測等業(yè)務類型 , 在原有的 Starlim s產品基礎上還開發(fā)了業(yè)務受理 模塊和綜合報告審核模塊 。此外 ,系統(tǒng)還實現了分 析數據自動采集 、 樣品跟蹤 、 條碼支持及與原有環(huán) 境質量監(jiān)測數據庫之間的數據導入和導出等功能 。 該系統(tǒng)通過接口實現了與原有外部項目管理信息 系統(tǒng)和環(huán)境監(jiān)測綜合數據庫的連接 , 連接方式見
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圖 1。

監(jiān)測中心最主要的業(yè)務是“ 三同時 ” 驗收監(jiān)測 和社會委托監(jiān)測 , 其中以“ 三同時 ” 驗收監(jiān)測業(yè)務 流程最為復雜和完整 (見圖 2 ) 。此業(yè)務流程可分 成 3 大部分 ,即項目管理 、 樣品分析和報告審核 ,在 系統(tǒng)中用 16 個步驟實現 (見圖 3 ) 。其他類型的業(yè) 務流程大致相同 ,只是根據任務特點有所簡化 。目 前 ,該 L I M S流程設計既滿足了項目管理的要求 , 也符 合 ISO 17025 的 要 求 , 數 據 審 核 具 有 可 追 溯性 。

圖 1 　L I M S系統(tǒng)與外部項目管理信息系統(tǒng)的連接示意

圖 2　 “ 三同時 ” 驗收監(jiān)測和社會委托監(jiān)測業(yè)務操作流程

4 　L I M S與其他數據庫及分析儀器的接口

在實施 L I M S的過程中 , 直接采集各種分析儀 器產生的數據是一項重要內容 ,能夠遠程控制分析 儀器一直是分析人員的夢想 , 這也是過去 20 余年 來 LI M S實施過程中最艱難的一環(huán) 。隨著通訊協 議標準化和儀器工作站開放式接口的進步 ,市場上 現有的 L I MS產品一般都能支持其他任何基于
W indow s操作系統(tǒng)的第三方接口軟件 。因此 , 只要
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分析儀器具備通用的標準接口 ,采用內部的直接捕 集軟件 (D irect Cap ture U tility, DCU ) 即可實現與分 析儀器的雙向通信且比較穩(wěn)定
[4]

。具備 RS232 接

口的分析儀器需通過轉換器連接到局域網 , 此時
LI M S工作站和轉換器的 IP 必須在相同的網段 ,儀

器的端口設置必須和轉換器的虛擬端口一致 ,數據 的自動采集會受到轉換器設置和網絡的影響 。 因此 ,對于正 在建 設或 已建 成 L I M S 的 實驗

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行的完整性和工作完成的時效性 。 ( 4) L I M S中每一項工作每個環(huán)節(jié)的完成時間 都會由系統(tǒng)自動予以記錄 ,對工作完成的時效性提 出了更嚴格的要求 。 ( 5 )作為用戶 ,必須配專人 (具有一定 IT技術 的技術人員 )擔當系統(tǒng)管理員的角色 ,從項目實施 開始 ,全程參與 L I M S的開發(fā) 、 上線和實施 , 以便掌 握 LI M S的關鍵維護技能 , 實現用戶隨時進行必要 的管理 、 維護和信息更新 , 以及協調或解決部分應 用方面的問題 。環(huán)境監(jiān)測實驗室涉及水 、 氣、 聲、 生
圖 3　 “ 三同時 ” 驗收監(jiān)測和社會委托監(jiān)測業(yè)務
LI M S操作流程

物等多環(huán)境因子的監(jiān)測業(yè)務 ,可以同期培訓專業(yè)監(jiān) 測人員承擔專業(yè)業(yè)務領域的系統(tǒng)管理員 。
6　 實施 L I M S的體會 LI M S的實施必須建立在良好的前期工作基礎

室 ,為確保儀器與 L I M S 的成功聯機 , 在購買分析 儀器時必須考慮以下數據接口問題 : ① 分析儀器是 否帶有工作站軟件 , 如果有 , 是否能提供儀器結果 的導出功能 , 工作站軟件的結果導出是否方便靈 活 ,或串口的操作是否復雜 ; ② 購買國外進口設備 時 ,要求儀器供應商提供中文版工作站軟件 , 確保 采集數據和 L I M S系統(tǒng)兼容 ; ③ 儀器導出的文件是 否為國際通用的標準格式 (ASC II等形式 ) ; ④ 如果 上述條件都不能滿足 ,則應要求儀器生產商提供串 口導出的文件形式及相關導出參數 。
5　 建設 L I M S的實驗室需應對的變化 LI M S是提升實驗室質量管理水平的重要手

上 ,包括慎重的產品選型 、 詳盡的內部需求調研 、 完 整的方案設計 、 科學的功能設計 、 合理的推進計劃 等 。L I M S只是實現實驗室規(guī)范化和信息化管理的 重要 載 體 之 一 , 其 成 功 實 施 必 須 依 賴 于 用 戶 對 LI M S目標和作用的客觀理解 , 需要供需雙方的緊 密合作和相互學習 。在選擇一家有實力的實施商 的前提下 ,還必須充分明確用戶在 L I M S項目中的 關鍵因素 ,強調用戶在 L I M S實施和運行過程中不 可推卸的核心作用 。上海市環(huán)境監(jiān)測中心在近一 年的實施過程中 ,充分體會和認知到 , L I M S工程首 先是一項體現領導層決策 、 團隊合作精神和規(guī)范化 管理的管理提升工程 ,其次才是實現實驗室管理體 系信息化的系統(tǒng)工程 。具體的體會包括 : ( 1) L I M S是對實驗室質量管理的信息化和規(guī) 范化提升 ,關系到實驗室的生存 、 發(fā)展和日常運作 , 是一項典型的“ 一把手 ” 團隊工程 。用戶應做到領 導重視 、 責任到位 、 有令必行 ; 每個涉及 L I M S應用 的部門負責人都要調整心態(tài) , 積極面對新的挑戰(zhàn) , 真正支持 L I M S 的實施 , 并將工作落實到人 ; 組建 內部的 L I M S工作團隊 ,成立項目實施的領導小組 和技術小組 ,以確保項目的推進 。 ( 2 )按規(guī)范的項目管理方法控制質量 、 進度和 費用 ,正確把握項目的需求 、 范圍和目標 ,做好各部 門的組織 、 協調工作 , 堅持開發(fā)人員和用戶之間的 例會制度 ,及時做好重要會議 、 事件的記錄 ,簽署雙 方的備忘錄 。 ( 3 )制訂一個科學可行的實施計劃 , 該計劃必 須切合自身需要和實際狀況 ,并作為指導雙方工作
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段 ,而其本身又需在一個良好的管理機制下運作才 能發(fā)揮應有的作用 , 這也意味著 L I M S的實施必定 會對實驗室原有的管理模式 、 工作流程乃至思維方 式帶來不小的沖擊 ,在項目實施初期對現行工作造 成一定的影響 ,主要包括 : ( 1 )所有監(jiān)測任務的信息如被監(jiān)測方資料 、 監(jiān) 測方案 、 監(jiān)測方法 、 采樣準備等內容的輸入都集中 于系統(tǒng)前端 ,相對實驗室分析人員而言 , 位于系統(tǒng) 前端的業(yè)務受理人員 、 項目負責人和樣品準備人員 的工作難度和工作量劇增 ,對其業(yè)務水平的要求也 明顯提高 。 ( 2 )系統(tǒng)的嚴密性減少了任務安排的隨意性 , 但也增加了任務進入系統(tǒng)后再作變更的難度 ,變更 程序較復雜 ,時間會有所拖延 。 ( 3 )作為系統(tǒng)運行重要一環(huán)的靜態(tài)數據表必 須確保信息全面完整和隨時進行更新維護 ,一旦信 息有變化 ,必須盡快輸入 L I M S,否則會影響系統(tǒng)運

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的依 據 , 便 于 相 關 人 員 處 理 好 日 常 業(yè) 務 工 作 和 LI M S實施工作之間的關系 , 也便于考核雙方的工 作進度 。 ( 4 )作為優(yōu)秀的 L I M S 供應商 , 所指派的開發(fā) 人員應具備良好的溝通能力和學習能力 ,掌握環(huán)境 監(jiān)測 業(yè) 務 的 基 本 知 識 , 具 備 豐 富 的 大 型 實 驗 室 LI M S實施經驗 ,理解和優(yōu)化用戶的需求 ,并在最短 時間內予以解決 。 (5) L I M S 需要強大的實施和維護 、 升級服務 等技術支持 ,無論是自行開發(fā)還是采購通用商業(yè)軟 件 ,均需爭取足夠的資金保障 , 并預留 5%以上的 年度系統(tǒng)維護升級費用 ,保障系統(tǒng)的動態(tài)完善 。 此外 ,如果實驗室以過于復雜的設想和過于龐 大的規(guī)模作為 L I M S項目建設的開端 , 則會對項目 實施帶來諸多不利 。建議用戶選擇靈活性強的軟 件或設計架構 ,以內部實驗室數據報告生成為核心 業(yè)務 , 由易到難 , 逐步推進 L I M S 的實施和升級 。 切忌領導和技術人員抱著懷疑和嘗試的應付態(tài)度 , 這將直接導致實驗室對項目的投入不足或支持不 能持續(xù) 。
7　 需進一步完善的功能 LI M S作為一種嶄新的實驗室信息管理綜合應

便捷 ,以附件形式上傳是一種較為簡單可行的解決 辦法 ,這類測試的原始記錄也可暫不進入系統(tǒng) , 同 樣以附件形式上傳 。 ( 3) L I M S是與實驗室檢測活動關聯度最高的 系統(tǒng) ,今后在系統(tǒng)運行中如何建立并實施有效的數 據保護程序 ,以保證所有數據和信息的準確性 、 完 整性和保密性 ,特別是根據用戶需求進行了二次開 發(fā)的系統(tǒng) ,如何開展軟件測評或系統(tǒng)認證工作 , 以 驗證其可靠性和安全性 ,都是需要供應商和用戶共 同研究的技術問題 ,這些問題也必須與實驗室認可 準則中的“ 數據控制 ” 條款結合考慮 。 綜上所述 , L I M S的建設是一項涉及面廣 、 影響 范圍大 、 既花精力又花資金的系統(tǒng)工程 , 任何一個 LI M S通用產品都要根據用戶的需求進行二次開 發(fā) ,進而成為一個定制產品 , 開發(fā)過程需要 L I MS 供應商和用戶雙方共同構想 、 設計 、 協調 、 決策和落 [6 - 7] 實 。雖然目前 L I M S在環(huán)境監(jiān)測實驗室中的推 進仍然困難重重 ,但鑒于其廣闊的應用前景 , L I MS 必將成為促使中國環(huán)境監(jiān)測實驗室管理水平提升 、 與市場競爭機制接軌 、 與國際慣例接軌 、 與科學化 管理體系接軌的重要手段和工具 。
[參考文獻 ]
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用技術 ,其本身也在不斷的反省和創(chuàng)新中得到發(fā)展 和提高 。系統(tǒng)既存在一些共性問題 ,在不同的應用 領域又會面對某些個性問題 ,這些問題與 L I M S的 選型并無直接關系 , 而是所有的 L I M S產品在今后 的研發(fā)過程中都必須深入思考和積極應對 ,也需要 實驗室有充分的思想準備 。通過此次 L I M S 建設 實踐 ,提出以下問題和建議 : ( 1 )環(huán)境監(jiān)測特有的復雜計算過程和判定過 程在 L I M S中的實現仍存在困難 。如現場監(jiān)測項 目特別是在煙塵煙氣監(jiān)測結果中 ,等效排放濃度的 計算邏輯過程較為復雜 ,基礎數據的設計需理清每 個參數之間的相互關系 ,煙塵煙氣測試結果的自動 判定也因為評價過程的復雜性而存在較多問題 。 ( 2 )生物毒性鑒別 、 群落分析等以文字表達為 主的報告在 L I M S 中的流轉不如數值型報告直觀

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管理與技術 , 2000, 12 ( 4) : 4 - 51 本欄目責任編輯 　 姚朝英

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