水务中心化验室数字化管理应用探索

林云生

(深圳市深水光明水务有限公司，广东深圳518000)

传统的管理方式不能实现资源及时、快速的整体共享，应用信息化管理系统可以达到这个目的，推动现代企业的信息化建设，不但可以在企业内部实现所有数据的共享，还可以把数据结果放到互联网上供用户查询[1]。实验室信息管理系统(laboratory information management system，LIMS)是实验室信息管理的一个平台，将实验过程产生的数据全部以结构化方式存储在数据库中，再通过科学的自动备份技术，实现数据的存储、查询、发布等功能。该系统可满足不同阶段对数据溯源的要求，保证数据在单位内部实现共享，加强部门之间的信息交互能力。使实验室由传统管理模式，转变为以LIMS系统为核心的标准化、系统化、数字化、智能化的管理模式[2]。

1 应用背景

深圳市深水光明水务有限公司(以下简称光明水务公司)下属3个水厂并设置了30个管网点，3个水厂均有独立的化验室，具备简单的理化检测能力，检测能力约为20项。光明水务公司中心化验室管理3个水厂的化验室，具备80多项检测能力，主要针对地表水、饮用水和净水剂项目的检测，分为日检、周检、月检、管网检、回收水检、原材料检、外部抽检和外部送检。

随着实验室规模扩大后其检测能力的不断提升与检测任务的持续增加，以及实验室认证审核的需要，庞大的实验数据和记录使原有的流程模式已不能满足实际需求。实验室的检测数据被分散保存在不同的文件中，无法进行统一的数据分析，不便于追溯和查询。LIMS系统能将水质检测各环节流程、质量控制、库务管理、数据报表、水质数据分析全部纳入，并拓展至厂级化验室，实现分析数据网上调度、分析数据自动采集、快速分布、信息共享、分析报告无纸化、质量保证体系顺利实施、成本严格控制、人员量化考核等。应用该系统，可为光明水务公司的智慧水务建设提供全面支撑，将实验室管理水平提高为解决实验室数据和信息的收集、分析、报告和管理的自动化、无纸化，构建以实验室为中心，实验室业务流程、环境、人员、仪器设备管理、统计和数据分析等因素有机组合，全面、规范的实验室管理体系。

目前，LIMS系统已在光明水务公司设计完成并应用了一年多，仍在不断完善中，系统功能几乎覆盖了化验室所有的工作内容，基本实现了数字化管理和无纸化办公，提高了化验室的工作效率。

2 检测流程数字化管理

检测业务是整个化验室的核心工作，通过LIMS系统实现检测全流程数字化管理。从采样到出具报告，全程在线上进行。在传统的检测流程下，采样人员携带采样瓶、标签纸和记录表到现场采样，手写样品标签并记录现场数据。化验室人员根据任务安排进行检测，记录检测数据并汇总统计[3]，登记仪器使用记录。

采用数字化管理后，水厂与管网取样点均粘贴二维码进行管理，通过平板现场扫码取样和打印样品标签，全程线上操作。具体流程为采样人员携带平板、蓝牙打印机和检测设备，根据系统显示的采样计划，扫描采样点二维码自动生成样品信息(包括采样时间、采样人、样品检测项目和方法等)，并打印样品标签，将现场情况拍照上传，见图1。

系统自动分配检测任务，化验员可通过LIMS系统查看自己的检测任务，也可通过平板扫描样品二维码查看检测任务，同时获取采样人、采样时间等信息。在开展实验的同时，用平板录入原始数据，系统自动计算检测结果，并根据内控标准判断检测结果是否合格，在系统上添加仪器使用记录、气体使用记录，自动生成原始记录表和电子签名，自动形成各种报表。大型仪器(离子色谱、ICP-MS、流动注射仪、原子吸收仪等)的检测数据自动上传到系统，整个流程均可溯源。

图1 采样操作流程Fig.1 Operation flow of sampling

图2 样品标签Fig.2 Label of sample

样品检测过程中，管理人员可通过LIMS 系统的检测进度查询功能，清晰查看本中心的检测任务，实时掌握检测任务的执行情况。可跟踪任意任务的检测进度，查看检测结果，浏览人员的工作痕迹，及时提醒相关人员，保证按时有效地完成各项检测任务。通过LIMS 系统实现了样品全过程的实时监控，还可以详细记录实验过程，保证了任何环节中出现失误都便于追溯。

传统工作模式效率低下，庞大数据计算与统计容易出现错误，数据传递具有一定滞后性[4]。相比传统检测流程，检测业务的数字化管理节约了纸张的消耗，避免了人为失误，高效完成了检测任务，规范了检测流程，保证了数据的可溯源性，实现了检测过程实时监控和无纸化办公。

3 质量控制数字化管理

质量控制管理(简称质控管理)是实验室监测和验证检测结果的手段，是检测过程必不可少的工作[5]。质控管理方式有添加加标回收样、平行样、标准样和暗平行样。传统工作方式是将质控数据记录在单独的原始记录表并进行计算和判断，再分类汇总到EXCEL表，生成20 d质控图。通过LIMS系统实行数字化管理后，系统自动计算质控数据并判断质控效果，自动汇总和统计质控数据并在系统生成质控图。同时，将标准曲线管理和试剂配置的管理纳入系统管理中，标准曲线关联到检测过程中，实现系统闭合管理。

质量控制数字化管理实现了对采样、曲线配置、试剂配置和检测过程的质量监督，节约了纸张，规范了流程且提高了工作效率，实现了质控效果及时反馈，保证了检测数据的准确、可靠。通过系统监督、跟进质控措施的实施情况以及检查质控效果，形成了对检测过程的闭环管理[6]。

4 化验室库务和设备数字化管理

库务和设备是化验室的辅助模块，采用线上管理化验室的药剂、玻璃器皿、耗材和设备等，对仓库、货架和检测设备进行二维码管理，见图3。通过平板扫描二维码，显示仓库、货架和设备对应的详细信息，包括存放位置、校准记录、维修记录、购买时间、使用记录、操作说明等，实现对仓库和设备的精细化管理。线上管理还有提醒功能，有效避免了库存的告急、设备检定和药剂过期等的人为淡忘。

图3 设备二维码管理Fig.3 QR code management of device

通过线上进行盘点、出入库登记和领用申请，系统自动扣减库存量，达到出入库数据平衡。检测流程添加的仪器使用记录，关联到设备管理模块，形成环环相扣紧密关联。如图4所示，库务和设备信息对接公司Power-BI系统，规范、清晰、准确线上管理库务和设备，提高了资源的利用率，降低了实验成本。

图4 Power-BI 系统的库务信息显示Fig.4 Display of warehouse in Power-BI system

5 数据与信息共享管理

应用该系统，能实现对中心化验室和3个水厂化验室的检测数据、检测人员信息、库务和设备的信息等的全面管理。同时，化验室数据库对接公司的Power-BI 系统和综合调度系统，在其它系统内自动形成多方位直观数据显示(见图5)，实现数据和信息的共享。

图5 Power-BI系统的检测数据显示Fig.5 Display of test data in Power-BI system

化验室检测工作根据工作时常量化后，每个工作都有对应的工时。化验员在系统上操作后，系统自动统计个人工时，例如检测工时、配置药剂工时、配置曲线工时、仪器校准工时和安全巡检工时等，通过系统直观显示量化结果，客观反应每个人的工作量，如图6所示。

图6 工时显示Fig.6 Display of working hours

根据工时平衡工作和权衡绩效，起到监督和互相激励的作用。

6 应用效果

通过构建LIMS系统实行化验室数字化管理，可以全面控制和管理影响实验室质量的诸要素，例如人员、样品、方法、试剂、仪器、环境等[7]。

对于管理人员，可以从系统查看每个化验员的检测工时和对应的检测工作，通过查询功能查看原始记录、设备使用记录、质控数据、库房货物等，了解化验室的工作情况，实时掌握每个化验员的工作，便于对化验室的管理。

对于化验员，系统自动统计数据和汇总报表，大型仪器自动上传检测数据，减少了检测过程各环节的资源浪费和人为误差，提高了工作效率和准确性。

LIMS系统与公司的Power-BI 系统和综合调度系统对接，使检测数据在不同平台得以展现，实现数据共享。

随着社会的发展和科技的进步，传统化验室将跟随时代的变化而转变。科技的应用相对传统方式，显现出了多方面的优势，水务中心化验室数字化管理的应用是发展的趋势。

7 数字化管理深化探究

中心化验室采用数字化管理，其应用几乎覆盖了化验室的所有工作，基本能够实现化验室无纸化办公、标准化管理。在应用期间，对系统的运行、维护、人员操练程度等情况逐步熟悉后，发现数据化应用还存在需要进一步改进和完善的地方，例如报表的智能化变动、平板应用改进、系统维护简化和针对管理者的特殊功能等等。

光明水务公司计划采用循序渐进的方针，待使用人员逐步熟悉和习惯数字化应用管理后，再深化探究实验室管理新的转变，以期开展二次开发，提升实验室管理水平。

8 结论

① 水务中心化验室通过数字化管理全覆盖，优化了检测流程，节约了成本，提高了化验室的工作效率，使化验室的管理更加规范化和标准化，同时实现了中心化验室无纸化办公。

② 化验室的转型，需要所有检测人员以及管理者的共同参与。相对于传统化验室管理方法，数字化管理应用改变了传统化验室的工作方式，为化验室的科学运转和交流提供了平台。