工业研究院搭建LIMS的经验

马琳鸽 王艳菊(北京低碳清洁能源研究院，北京 102209)

0 引言

实验室信息管理系统(Laboratory Information Management System, LIMS)是以实验室为中心，基于计算机局域网，将信息化技术与实验室管理相结合，对检测数据和相关信息进行收集、分析、报告和管理的系统[1-2]。LIMS目前已经发展成为一个标准的模块化产品，遵从ISO/IEC7025的标准以及国家标准GB/T 15481—2000《检测和校准实验室能力的通用要求》，因此被广泛用于第三方实验室(含各类检测、监测实验室等)[3-10]、工厂[11]以及研发方向集中且确定的企业、公司、研究院所[12-15]等，在提高测试工作效率、有效存储历史数据、降低运行成本、合理分配资源、为管理提供决策依据等方面发挥着非常重要的作用。相关综述也多见诸报道[16-18]，为迅速了解LIMS功能和搭建提供便捷的参考。

工业研究院的分析测试中心同样需要LIMS来提升管理的效率，但商业化的LIMS产品不能取之即用，需要一些定制、二次开发。LIMS系统实施完成后是否达到预期的功能，实施前的需求调研至关重要，基于需求定制开发过程中与供应商之间的即时、有效沟通也必不可少，最终目的是在理想化的要求与实现的程度之间寻求一个合理的平衡点。

1 LIMS在不同行业的差异分析

适用商业化LIMS产品的单位有三个共同的特点：一是几乎所有的检测项目都有对应的标准方法可以遵循；二是检测项目一段时期内无明显的变动；三是整个检测过程不需要送检人员的参与。

而工业研究院(尤其是研发方向比较广的)的情况则有明显差别：一是研发过程的不确定性导致的样品多样性和多变性使得已有的检测方法只能作为参考，需适时调整，以解决问题为目标；二是检测项目需要根据研发项目的变动随时添加；三是为了使测试更高效、沟通更及时，部分测试会由送检人员参与、甚至完成，这些差别的存在使得商业化LIMS产品只能满足工业研究院常规的、有固定方法的测试要求，而对具有研发性质的测试需求则需定制或者二次开发方可实现。作为一个工业研究院，在LIMS搭建过程中遇到过各种各样的问题，但最终都通过采取一定的措施得以妥善解决。

2 工业研究院搭建LIMS中的几点经验

研究院的研究方向涵盖催化、水处理、储能、先进材料、煤清洁利用等六大领域，分析表征中心为院内不同领域的所有研发项目提供支持，研发人员/分析表征人员数量比例超过10/1，一个分析表征工程师负责管理的仪器不少于2台。初期对LIMS定位是内部测试，系统中共有23个检测类别，159个检测项目。从市场调研到招标用了8个月的时间，之后历经 11个月的搭建后正式启用。

2.1 测试申请模块功能

2.1.1 样品申请-输入信息及测试特殊信息

内部测试的定位促使LIMS团队把“系统简单化、界面友好化”作为搭建样品申请模块一个准则。在样品申请时能从院里其他系统同步进来个人信息(如姓名、所属中心、电话号码等)是最优选择，减少送检人填写的信息量，增加使用的便捷性，这一点在后期实施中通过与人力资源系统的同步得以实现。

考虑到来自不同项目样品的种类过于繁杂，而每类测试对样品均有特殊要求，因此在静态数据收集时增加了“特殊信息描述”一栏(如NMR分析中，特殊信息描述为“样品是否有铁磁性或顺磁性”等)，且设置为必填项，便于送检人了解某类测试的样品要求，确保后续测试的准确性和仪器使用的安全性，如图1 所示。

图1 测试类别下的特殊信息描述界面

2.1.2 预约

典型的第三方实验室都是依据标准方法对来样进行测试，测试人员完成从接收样品到报告发放的全过程，送检人基本不参与，商业化LIMS产品完全满足此类要求，但在这点上工业研究院是不同的，因此实际实施过程中保留了商业化LIMS产品中的所有功能，便于后期的认证和对外测试，同时也提出了新需求。考虑到工业研究院的特殊需求，如表1所示，在需求调研阶段提出了仪器预约功能的需求。在预约功能中对每个可预约的工作日的预约情况用绿、黄、红三种颜色可视化的标示当日无人预约、未满可约、已满不可约，如图2所示，清晰地告知送检人预约情况。为了保证每个项目组有均等的机会使用有效的仪器资源，在后台又对每个项目组连续预约的时间以及一个月内单个项目组预约时间总和作了限制(分别为≤16h和≤40h，这些时间限制可以根据实际运营情况由系统管理员随时进行调整)。针对科研项目进行过程中出现的临时、紧急需求，利用保留的手动调整预约时间的功能，予以灵活应对。

除了管控仪器的工作时间外，还需要统计样品的数量，据此统计测试人员的工作量、了解仪器的使用率和评估添置新资产的可能性，因而添加了同批次预约功能：在第一个样品预约了一个时间段后，如果有其他样品(1个或多个)需要用同一个时间段完成，可用样品复制功能，在“是否同批次预约”的下拉框中选择“是”即可实现；选择“否”则需为复制样品单独预约时间段，如图3所示。所有预约的检测项目均按照时长计费。

LIMS实施时，预约功能拓展到了每一个检测项目上，通过勾选便捷地设置为预约项，既增加了操作的灵活性，又在一定程度上提高了测试的效率以及仪器的使用率，有效地推进研发项目的进展。

2.2 样品接收和任务分配模块-更换检测人员

表1 以SEM/TEM和紫外可见光谱为例表明工业研究院的特殊情况

图2 预约窗口展示

图3 同批次预约窗口

LIMS搭建之初的原则要求每个岗位至少有两个检测人员，保证一人不在岗时该岗位上仍有人值守，避免“仪器等人”的资源浪费现象出现。试运行过程中发现了新问题：如果一个人接收了样品之后，该测试将不能退回或者转移，如因临时原因不能或者无法完成测试时，后续流程无法继续，影响结果的上传和发放，进而可能影响研发项目的进度。为解决此类问题，增加了“更换检测人员”的功能，在出现上述情况时可以方便地将测试转给同岗位的检测人员，保证测试的时效性。

2.3 费用核算模块-重新计算(据实)

工业研究院不同于第三方实验室的一点是测试方法需要实时调整以适用于变化的样品，因此得到一个可靠的测试结果可能花费的时间不同(如微孔吸附)，同一项测试要求元素个数也有差异(如ICP)，测试的组分数也据实变化(如GC或GC-MS等)，原位测试的预约时间和实用时间也存在偏差(如原位XRD和原位XPS)，因此占用的人力、仪器和耗材资源的数量也不同，产生的费用也不同，把这些类似的需求抽象化之后，采用以下式(1)作为测试完成后实际计算费用(括号内以同一项测试ICP为例)。静态数据录入时公式(1)可以直接输入，后期使用时输入c值，点击“计算费用”即可，使实际费用与占用资源数量成正比。

式中：a为每样品费或测试的基础费用(如ICP 1000元/样品，包含5个元素)；b为加收费率，元/工时、元素、成分等 (如100元/元素)；c为实际工时/元素/成分等(在结果录入时输入，如7)；k为基础费用中包含的工时/元素/成分等(如5)。

举例说明：一个样品作ICP分析，共测7种元素，费用=1000+100(7-5)=1200元，测试完成提交结果后可以输入实际c值(7)，计算实际费用即可得到费用1200元，该值自动替代最初数值。

2.4 统计查询模块-定制查询语句

工业研究院中所进行的各个研发项目需要定期统计测试数量、测试费用以监控项目的资源和预算使用情况，各级领导也需要了解各项目、各中心使用分析表征资源的情况，核算分析表征中心的全人工成本以及布局新设备的购置方向，这些需求均可通过LIMS中的统计查询功能实现。除了常规的查询语句外，在前期的需求调研中要尽可能考虑到可能用到的查询组合，如同一个项目下提过测试申请的人员，每项申请的数量，费用的多少等。针对这部分的需求调研，建议除了参与LIMS项目的核心成员外，要集思广益，收集来自研发项目团队和领导层等各方面的需求，认真梳理、分析，尽可能做到所有需求都能有对应的查询语句来实现，为管理提供决策依据，做到事半功倍。

3 结语

针对工业研究院的实际情况，在LIMS搭建过程中通过测试申请模块(特殊信息需求、预约)、样品接收和任务分配模块(更换检测人员)、费用核算模块(据实重新计算)、统计查询模块(定制查询语句)进行定制、二次开发，成功实现了预期功能，有效提高了分析测试工作的管理水平。