实验室信息管理系统LIMS在实验室科学管理中的应用

2014-08-19程琳琳等

热带农业工程 2014年1期

程琳琳等

摘要分析实验室传统管理的弊端、国内外实验室信息管理系统（LIMS）的应用现状以及实验室信息管理系统在实验室管理中的优点，提出只有功能强大、性能优异的LIMS才能更好地提升实验室的科学管理。

关键词实验室信息管理系统；传统管理；科学管理

中图分类号 TP315

Abstract According to successful cases of application of laboratory information management system （LIMS） both at home and abroad， LIMS has got abuses of traditional management mode out of laboratory management in research institutes. LIMS has showed many merits and promoted scientific management of laboratory.

Key words laboratory information management system （LIMS）；traditional management ；scientific management

实验室作为科学研究的实体，在促进科研单位发展及科技进步过程中起着十分重要的作用[1]。在经济快速发展的今天，社会对实验室的整体运转水平、管理水平、特别是管理手段及工具已有了更高的要求[2]。一方面，信息技术的快速发展，使得计算机科学的应用已经融入到社会发展的各个领域，实验室传统管理模式已不适应管理高效率、资源配置合理、信息化程度高的要求[3，4，5]；另一方面，随着实验室认证的逐步推广，国内各个领域的研究人员也已逐渐意识到实验室信息管理工作的重要性。国外很多国家将现代的管理学、数据库技术和计算机网络技术结合起来，实现实验室内各种资源的优化配置与管理、做到实验室信息共享与开放，从而实现实验室管理工作的智能化、自动化和办公的无纸化。因此，实验室信息管理系统（Laboratory Information Management System， LIMS）在近年来得以迅速发展，实现了现代信息技术、现代分析技术与现代管理理念的完美结合[6]，从而促进实验室的科学、规范管理，提高实验室管理的整体水平。

1 实验室传统管理的弊端

1.1 仪器设备管理方面

1.1.1 人工预约效率低

在实验室传统管理中，仪器设备的使用预约需要向仪器设备管理人员进行电话预约、邮箱预约，或者在《仪器设备使用登记表》上进行纸质表格登记预约，这些做法必然加大仪器设备管理者的工作量。同时，管理疏漏将会导致仪器设备使用时间的冲突，给使用者造成不必要的麻烦。因此，不论从管理者还是使用者角度考虑，传统的仪器设备预约模式工作流程都较为繁琐，在实际操作中难免会出现诸多问题，在一定程度上影响仪器设备的使用及管理，造成仪器设备预约的低效率。

1.1.2 信息登记工作滞后和信息封闭

以中国热带农业科学院橡胶研究所为例，很多科研仪器设备已经投入使用，但是有关仪器设备的采购情况（中标单位、供货商信息、供货合同等）、品牌、技术参数、适用领域、使用环境等相关信息还未能及时完整登记入档，仪器的使用登记填写不完整，一些已经报废的设备未及时从信息表中删除，造成仪器设备信息管理工作滞后，影响单位仪器设备数据统计的完整性与准确性。与此同时，科研仪器设备的相关信息具有一定的封闭性，即使是单位内部科研人员，也不易了解现有仪器设备的完整信息，更不利于信息资源的共享[7]。

1.1.3 档案管理耗费大量人力、物力和财力

科研单位的仪器设备，除具有数量大、种类多、分布广、从计划购置到报废时间跨度长、管理环节多以及购置经费的无偿性、设备使用的非营利性等特点外，还具有技术性、专业性、多样性、复杂性等特点[8]。科研仪器设备档案管理一般以功能为单位，并结合研究方向进行分类。以橡胶研究所为例，共有栽培生态、育种与种质资源、生理生化、土壤农化4个功能研究室，截至2012年7月份，单位仪器设备采购情况如表1。实验室每年均需花费大量的人力、物力和财力，进行仪器设备档案数据的搜集和分类整理，而且这些档案也占据了大量的空间。

1.1.4 维修与维护不便

传统的实验室管理中，仪器设备的日常维修和维护，需要定期进行人工检查，并及时收集、反馈仪器设备使用、维修、维护信息记录。因农业科研单位的仪器设备以中小型为主[9]，加之科研用房紧张和基地分散等原因，大部分仪器设备分散在各个课题组和各类基地中，少部分仪器设备放置在数量有限的公共实验室内[10]。如果定期检查各种记录，需占据实验室管理人员相当多的时间；管理人员若不能及时了解仪器设备运行状况，损坏和急需维护的仪器设备不能得到及时的修理或维护，将会造成仪器设备处于瘫痪状态，从而影响科研人员的实验进程和工作效率。

1.2 实验室建设与管理方面

传统的实验室管理中，实验室学术委员会委员多为本单位以外人员，了解实验室运行情况的途径就是每年一度的学术会议，与实验室接触时间的有限性会在一定程度上影响学术委员会学术指导作用的发挥。同时，实验室固定人员对实验室的运行情况缺乏相应的了解，不利于实验室的长期规划与发展。

实验室日常管理涉及科研方向、易耗品、实验项目等多个层面，资料信息量大，但各种资料均存储在管理人员的计算机上，存储的随意性很大。随着文件存储数量的增加，资料信息量日渐庞大，不规范的存储方式也随之出现。而对于不同的管理人员，文件存储于不同的计算机，导致信息存储的重复性。同时，资料的安全性也得不到必要的保证[5]。

实验室的规范管理，需有相应的规章制度作为基础。随着时代的发展，实验室的运行管理中将会出现新的情况，规章制度会进行相应修订和完善。在传统的实验室管理中，作为实验室主体的科研人员和研究生，不能及时了解新增及修订的规章制度，导致实验室的管理和秩序会受到相应影响，不利于实验室的规范管理，在一定程度上也会影响各项科研项目的执行。

1.3 实验室管理人员与科研人员及学生之间的互动方面

实验室管理人员工作以保证实验室正常运行、日常维护和管理实验室仪器设备为主，同时积极协助科研人员及学生开展实验技术、实验方法、仪器设备的功能开发与升级等方面的工作；二者的互动对于科研工作的顺利进行具有重要的意义。在传统的实验室管理工作中，实验室管理人员与科研人员及学生的接触有限，实验室管理人员不能及时了解科研人员及学生在实验室中亟待解决的问题，从而影响实验室管理的成效及科研工作的顺利进行。

2 国内外LIMS的应用现状

Laboratory Information Management System LIMS是指利用计算机网络技术、数据存储技术、快速数据技术来对实验室进行全方位管理的计算机软、硬件系统，通过它可以达到自动化运行、信息化管理和无纸化办公的目的，对实验室提高工作效率、降低运行成本起到至关重要的作用[11]。在过去的30年中，实验室管理系统在全世界范围内取得了惊人的技术进展和应用成就，为各种规模实验室高效、科学运行以及各类信息的存储、交流和二次加工利用提供了强有力的平台，从而促进了实验室及所在企业/机构工作的各个环节能够实现全面量化评价和质量目标管理[6]。

2.1 LIMS在国外成功实施的案例

2.1.1 美国宝洁（Procter&Gamble）公司的成功案例

宝洁公司的产品涉及食品、制药、化妆品、纸制品以及洗涤用品等。该公司于1965年最早开始LIMS的开发，在开发过程中遇到了很多的困难和挑战。它的LIMS研发团队对不同的实验室配备了不同的开发工具，为实验室的不同过程设计了不同的模块，对系统进行合理的配置，开发出与公司不断升级的计算机底层结构相适应的LIMS系统。这一系统便于管理人员操作，价格合理，具有足够的安全性和可升级性，可以灵活处理较为广泛的工作流程，适应不同变化的业务要求，最终成为实验室信息化的坚实平台[12]。

2.1.2 美国公共卫生实验室协作项目（PHLIP）

公共卫生实验室协作项目（PHLIP）旨在促进信息技术与实验室科学领域的协作，当前目标是开发、实验、部署可行的IT结构方案与工具，用于所有等级的公共卫生实验室间的电子实验室数据交换。自2006年10月，此项目参与者已经建立支持在6个州和疾病控制中心（Centers for Disease Control，CDC）之间进行实验室数据交换的框架和基础设施，今后将实现所有州电子检验规则和检验结果的交换，以支持激增能力和现有工作流程，做到微生物、毒理实验室质量分析和检验过程的无纸化[6]。

2.2 LIMS在国内成功实施的案例

2.2.1 上海市环境监测中心的案例

上海市环境监测中心选用北京三维天地科技有限公司的Starlims（V9版）软件产品，采用实验室内部C/S与实验室外部B/S相结合的系统架构，进行“三同时”验收监测、社会委托监测、环境质量常规监测、污染源监督检测、突击抽查监测、安全优质农产品监测、专项监测、环境污染纠纷仲裁监测和信访监测等业务的管理与操作，提高实验室的管理水平和市场竞争能力，达到与国际惯例接轨，是科学化管理的重要手段和工具[13，14]。

2.2.2 中国疾病预防控制机构的成功案例

中国疾病预防控制机构实验室是中国疾病防控和相关科研工作的重要场所。在新的时期，疾病防控机构也面临着新的要求，以适应新的体系与运行机制。目前，全国疾控机构已经进入实验室信息管理系统建设、使用和快速发展阶段。特别是广东、江苏、上海、深圳等省市的疾控中心，不断完善系统功能需求，规范系统数据及操作，为中国疾控机构实验室信息管理系统建设积累了宝贵经验。实验室信息系统在规范全国疾控机构实验室建设、提高全国传染病实验室网络信息平台数据质量、为管理和决策提供及时而准确的数据资源、推进疾病监测水平、提高突发公共卫生事件应急能力等方面发挥了重要作用[15]。

3 LIMS在实验室管理中的优点

实验室信息管理系统采用先进的信息技术和网络技术，将实验室中的数据和信息集中起来，进行快速处理、统一管理。采用信息管理系统，可以克服传统实验室管理的弊端。

3.1 提高仪器设备预约效率

用户可以根据自己的需要及研究方向，对符合要求的仪器设备实行系统预约。管理人员可以根据各用户的预约来合理调配同类型的仪器设备使用，避免人工预约的不确定性、随机性，防止用户使用同一仪器设备时间的重合，从而提高仪器设备预约效率，也使仪器设备达到合理的配置。

3.2 信息登记方便快捷，增进仪器最大程度共享

基于网络技术及多用户同时进入系统，管理人员可多机进行仪器设备信息的登记，与传统的信息登记相比，将大大节省时间，提高效率，避免信息的丢失。仪器设备使用人员，通过注册账号和密码，可以具有不同仪器设备预约使用的权限。本单位人员可以及时了解自己实验所需仪器设备使用、运行的情况，及时调整实验进度，以达到仪器设备最大程度的共享。

3.3 节省人力、物力和财力

仪器设备管理系统可以同步管理分散在各课题组实验室和基地实验室的众多仪器设备，避免了纸质档案占据空间和花费人力整理档案，从而降低仪器设备档案管理的成本。

3.4 便于仪器设备的维修与维护

管理人员可以根据系统中各类仪器设备的使用率、维修频率、维护情况、用户反馈，来判断仪器设备是否需要维修与维护。结合农业科研单位仪器设备放置分散的特点，实验室信息管理系统便于仪器设备的集中管理、维修与维护，避免因不能及时处理，影响科研仪器设备的使用，导致实验进程的推后，以保证用户能顺利地执行科研计划。

3.5 便于用户快速获得实验室各类信息，增加管理人员与用户之间的互动

用实验室管理系统可以将日常管理的各类信息录入系统，皆存储于系统服务器中，避免不同管理人员资料的重复存储，保证实验室相关资料的安全，同时节省上位计算机的空间。实验室学术委员和固定人员可通过实验室信息系统赋予的相应权限，对实验室运行管理实时掌握，更高效地为实验室运行管理发挥指导作用。

普通用户可以全面了解实验室规章制度、最新动态。用户可以借助留言模块，与管理人员进行互动，以便于管理人员及时了解并解决运行管理中的各类问题，达到实验室科学管理和更好地为科研人员服务的目的。

4 结语

经过30多年的发展，目前LIMS已经在全球范围内广泛应用于制药、化工、医疗等行业和教育、科研单位的实验室。在发达国家，LIMS已得到普遍应用，有数百家专业化的公司提供LIMS技术咨询服务。用户越来越依赖LIMS 来提高自身效率、改善工作规范性、降低服务成本、促进数据共享，并支持其他的商业需求[16]。国内LIMS的研究和开发也受到了关注，但国内的实验室管理系统（LIMS）的研究工作与国外相比滞后近15年，有自主知识版权的商品化的LIMS滞后近10年[2]。经济全球化必然要求作为信息资源的实验室的各类相关数据必须应该有规范的储存及再加工能力，这就要求中国LIMS的开发与应用也要跟上时代的步伐。随着现代技术和经济贸易的高速发展，传统的实验室管理模式已不能适应信息准确性和时效性的高要求、行为规范的高标准、运行的高效率和低费用、管理的科学性。因此，LIMS的开发与运行具有了必然性和必要性，功能强大、性能优异的LIMS才能更好地提升实验室的科学管理。

参考文献

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