LIMS在水质实验室中的建设探讨——以某水质监测中心为例

文｜中国城市规划设计研究院 韩超 梁涛 李萌萌 马雯爽 宋陆阳 何琴

0 引言

实验室信息管理系统LIMS 将人、机、料、法、环等质量管理主要因素有机结合，采用先进的信息化技术和标准化的实验室管理理念，实现任务分配、数据采集、快速发布、信息共享、自动生成分析报告、质量保证体系实施、成本控制、人员量化考核、管理水平整体提高等各方面提供技术性支持，从而使实验室的管理工作规范化、精细化。

1 建设必要性

1.1 提高实验室管理分析能力和工作效率

LIMS 按照ISO-IEC 17025 标准及定制化需求，为样品分析在实验室的流转建立严格程序，包括样品登记、采样、分样、检测、审核、出报告等各个环节，同时LIMS 不仅能够显示化合物的结构方式、理化性质、IUPAC 名称、CAS 注册号、分子模型、相关光谱分子式、分子量、元素百分比等内容，也能用多媒体记录分子模型或各个检验项目的标准操作过程等，从而实现检测工作流程化与规范化

1.2 提高分析数据安全性和可靠性

LIMS 可以记录分析数据的原始信息，包括数据录入、修改、审核等过程。在对检测结果产生质疑时，可调出该数据的原始记录，确保了数据的可靠性和可追溯性，还能提供更有价值的光谱，如近红外（NIR）、紫外/可见（UV/Vis）红外（IR）、色谱（GC/LC）、质谱（MS）、核磁共振（NMR）、拉曼（Raman）和荧光（FL）等，并将其自动化成标准的XML 格式，使得数据的安全有了更加可靠的保障。

1.3 规范设备仪器和计量器具的管理

LIMS 可建立仪器/设备档案和计量器具检定文档，同时具有提示仪器和计量器具定期校准和检定等功能。

1.4 为实验室领导决策提供依据

LIMS 具有设定仪器和计量器具校验、设备使用记录、工作任务、人员培训等各种提醒的功能，使实验室的管理更加科学化、定量化。

2 设计流程及内容

2.1 现状分析

当前中心存在检测流程相对复杂、检测任务量大等问题，每年需要检测和分析的数据大约几十万项，依然采用传统的手工管理方式会造成要进行大量的重复性工作量，按照标准的样品检测步骤需要分别记录三次。第一次是检测样品的原始记录，同时分析结果需进行三级签字；第二次是仪器使用台账；第三次是样品分析报告单据，需通过人工送达综合部，综合部的工作人员再根据样品分析报告出具带有CMA章的样品检验检测报告。因此进行一个样品的检测需要耗费大量的人力、物力和时间，分析人员在进行数据计算时要处理大量的信息，导致造成的错误较高。同时分析人员汇报样品的分析数据是通过电话等方式，出错后无据可考。

2.1.1 部门职能关系

通过对中心职能部门的综合分析，调研各部门的关系及相关工作，总体构画出中心的组织机构框图和部门职能与LIMS 系统要求。

中心和LIMS 相关的部门主要划分为上级单位（水务集团）、管理层、综合部、检验部、技术部。LIMS 系统的建设需满足各个部门对水质检测工作中的不同需求，将各部门串联起来。

2.1.2 LIMS 系统数据源

图1 组织机构框图

中心LIMS 系统数据来自综合部、检验部和技术部。

（1）综合部

综合部是中心的业务部门，是客户与检验部之间的纽带，负责业务受理，制定抽样计划，下达抽样通知，发检验检测任务通知单，收集原始记录，编制检验检测报告，报告发送；负责样品接收、编号、制备、储存、保留、清理等；负责收集各类记录、报告和文件资料，建立人员和仪器设备档案，并将其归类管理；负责跟踪国家标准、规范、法律、法规的最新动态；负责服务和供应品的采购与管理；做好提供服务和供应品的供应商评估工作，建立《合格供应商名录》；负责仪器设备购买、检定/校准、维修、维护、核查等；负责组织合同评审和分包工作；负责公司账务管理和结算工作；负责建立和健全后勤保障体系；负责绩效考核管理。负责日常事务管理；配合完成资质认定工作。

（2）检验部

检验部的主要职能是完成检验检测工作，填写和复核原始记录，出具真实、客观、准确的检测数据、结果，为客户提供技术支持和技术服务；负责实施仪器设备的维护保养、核查；负责保持、监控检测室环境条件；参与检验检测方法的验证/确认、新项目的开发；参加检验检测机构间比对和能力验证；配合完成资质认定工作。

（3）技术部

技术部是负责建立和完善管理体系、负责技术运作和质量管理，策划和组织内部审核和管理评审，确保管理体系持续有效的运行；组织管理体系文件的编制、宣贯学习；负责人员培训工作；组织技术人员开展新技术、新项目的研发；标准、方法的确认和查新，确保检测方法、标准的现行有效；负责检验检测间比对和能力验证工作；负责资质认定工作。

2.1.3 部门职能与LIMS 数据关系及流程

中心LIMS 系统中，综合部、检验部、技术部均是检验检测任务执行的核心，也是LIMS 系统数据的主要来源，检验检测任务由综合部承接并下达到检验部，检验部按照任务分配要求完成指定的分析项目，分析结果通过自动或手动的方式录入到LIMS 数据库。数据经过三级审核后，由综合部出具带有中国计量认证CMA 章的检验检测报告。

图2 LIMS 数据源及流程示意图

表1 部门职能与LIMS 系统要求

2.2 系统架构

基于扩项后的中心实验室仪器设备多、工作人员多、检测步骤复杂、检测数据管理复杂以及检验检测项目多等特点，通过参考国内外其他大型水质实验室的成果应用经验，并结合自身的实际业务状况。LIMS 系统建设可分为基础设施、实验室管理、检测任务管理、企业外网委托、移动端建设、标准与规范体系、安全保障体系。

2.3 网络规划

图3 LIMS 总体架构图

图4 LIMS 系统网络构成

网络采用快速以太网的组网技术和分布式多层技术，建立100Mbps 的本地连接，提高系统的稳定性、安全性、执行效率、易维性和可扩充性。LIMS 系统的数据主要包括直接存入数据库服务器中的谱图数据库中的色谱分析数据，和由工作站通过RS-232 接口或并口进行数据格式转换后传入数据库服务器的其他联网仪器。综合部、检验部、技术部以及管理层直接接入中心主干网络，LIMS WEB 服务器响应用户的请求，协调和管理中心的网络，LIMS 应用服务器提供所有的业务逻辑处理功能，包括复杂的数值计算和逻辑运算。水务集团的领导可以通过公司局域网路由到中心主干网络，浏览检验检测、质控情况、检测资源和其他相关信息等。

2.4 核心功能

LIMS 系统的核心功能主要有：

（1）检测工作流程，包括业务受理与下达、样品管理、检测人物管理、报告管理等全过程。

（2）质量控制与管理，包括质控计划、质控处理、质控结果审核、质控报告自动生成、质控报告校对、审核、内部审核管理、管理评审、控诉与申诉、文件管理等。

（3）资源管理，包括人员管理、设备管理、物资管理、记录单、报告配置工具、检测方法标准库管理、样品类型管理、档案管理、客户及供应商管理、环境管理等。

（4）查询统计，包括综合查询和业务统计等。

（5）办公辅助，包括工作提醒、项目监控、电子公告管理、在线消息等。

（6）数据接口，将不同接口类型的自动化分析仪器与系统进行连接，包括色谱仪和具有PC 工作站或带有RS232/485 数据接口的仪器，完成分析数据的自动采集和传输。

（7）可以为其它相关信息系统提供分析数据，可与实时数据库、MES、ERP 进行集成。

（8）实现不同角色的人员，拥有不同的权限，享有不同的数据，处理不同的事务，保证了分析数据的安全性。

3 结语

LIMS 是以实验室管理为核心、以检测分析为主线，通过建立统一的样品管理、分析测试、数据统计分析和结果输出等基本流程，并加入实验室的人员、物资、方法等多个管理因素，保障检测结果的准确可靠，有效促进实验室质量体系和技术能力管理，使整个实验室管理信息化、电子化、智能化。

图5 LIMS 系统主要功能模块