王 成季湘濤孫士華

（1.中海石油湛江南海西部職業(yè)衛(wèi)生技術(shù)服務(wù)有限公司；2.中國石油獨山子石化公司環(huán)境監(jiān)測中心）

石化行業(yè)實驗室信息管理系統(tǒng)構(gòu)建及應(yīng)用

王 成1季湘濤2孫士華2

（1.中海石油湛江南海西部職業(yè)衛(wèi)生技術(shù)服務(wù)有限公司；2.中國石油獨山子石化公司環(huán)境監(jiān)測中心）

以中國石油獨山子石化公司環(huán)境監(jiān)測中心LIMS（實驗室信息管理系統(tǒng)）系統(tǒng)為例，針對石油石化行業(yè)環(huán)境監(jiān)測實驗室LIMS系統(tǒng)的特殊性，從LIMS系統(tǒng)的架構(gòu)選擇、LIMS產(chǎn)品平臺選擇、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的實施規(guī)劃設(shè)計、LIMS系統(tǒng)運行流程設(shè)計、LIMS系統(tǒng)組態(tài)實施和維護五個方面詳細論述了石化環(huán)境監(jiān)測LIMS系統(tǒng)的組態(tài)與實施過程和方法，并且根據(jù)成熟的實施工作經(jīng)驗給出了相應(yīng)建議，以期對石化環(huán)境監(jiān)測LIMS系統(tǒng)的組態(tài)與實施提供參考。

石化行業(yè)；環(huán)境監(jiān)測；LIMS系統(tǒng)；組態(tài)；實施

0 引 言

隨著實驗室信息化技術(shù)的發(fā)展和成熟，實驗室信息管理系統(tǒng)（LIMS）已經(jīng)在不同行業(yè)分析測試實驗室開始應(yīng)用，我國大型的石油、石化、制藥、環(huán)境監(jiān)測等企業(yè)的實驗室都已開始逐步使用LIMS系統(tǒng)。如中國最大煉化一體化基地獨山子石化公司環(huán)境監(jiān)測中心的監(jiān)測點位達1 550多個，獨山子石化公司率先在國內(nèi)建立了石化行業(yè)的專業(yè)環(huán)境監(jiān)測LIMS系統(tǒng)，不斷完善、反復(fù)測試，經(jīng)過三年多的使用總體運行良好，本文概述了該系統(tǒng)的實施過程和組態(tài)方法［1-5］。

1 石化環(huán)境監(jiān)測LIMS系統(tǒng)架構(gòu)選擇

LIMS系統(tǒng)的架構(gòu)主要有C／S（客戶機／服務(wù)器端）架構(gòu)和B／S（瀏覽器／服務(wù)器端）架構(gòu)兩種，B／S架構(gòu)在客戶端不需要安裝任何軟件，只是用瀏覽器操作，可以隨時隨地進行查詢、瀏覽等業(yè)務(wù)處理，通過增加網(wǎng)頁即可增加服務(wù)器功能，維護簡單方便，只需要改變網(wǎng)頁，即可實現(xiàn)所有用戶的同步更新，開發(fā)過程也較為簡單，因為可以建立在廣域網(wǎng)上，所以共享性強，隨著LIMS系統(tǒng)的快速發(fā)展，出現(xiàn)了完全基于Internet的LIMS產(chǎn)品。

但是，環(huán)境監(jiān)測LIMS系統(tǒng)的每個分析都含有大量的計算公式代碼以及數(shù)據(jù)，同時大型石化行業(yè)環(huán)境監(jiān)測采樣點位極多、分析頻率高，所以數(shù)據(jù)錄入量很大；由于分析方法國家標準的實時更新及廠區(qū)裝置的優(yōu)化改進和節(jié)能減排技術(shù)的推廣使得LIMS系統(tǒng)的組態(tài)變更、維護任務(wù)也很多。而這些恰恰是B／S架構(gòu)系統(tǒng)的軟肋。以中石油HSE信息系統(tǒng)為例，該系統(tǒng)雖然只要求錄入最終的監(jiān)測結(jié)果但是由于規(guī)模很大、分支機構(gòu)多使得服務(wù)器壓力大而導(dǎo)致相應(yīng)速度很慢，監(jiān)測人員每天都要利用1～2 h錄入數(shù)據(jù)。要求LIMS產(chǎn)品滿足操作快捷、響應(yīng)速度很快、易于實現(xiàn)具有個性化的功能（如固定監(jiān)測任務(wù)的樣品自動登錄功能、特殊的工作流要求等）、實現(xiàn)復(fù)雜業(yè)務(wù)流程等的要求。

C／S架構(gòu)可以滿足幾乎所有個性化功能，可以根據(jù)實驗室的需求，量身定制LIMS系統(tǒng)，可以彌補B／S架構(gòu)響應(yīng)速度慢等熱點，同時由于數(shù)據(jù)安全性更高，所以更適合于石化行業(yè)環(huán)境監(jiān)測實驗室。不過，C／S架構(gòu)需要在客戶端安裝軟件，對使用者的要求也較高。

然而，對于環(huán)境保護管理人員而言只需實時了解監(jiān)測數(shù)據(jù)、查詢數(shù)據(jù)報表、統(tǒng)計監(jiān)測數(shù)據(jù)即可，所以似乎B／S架構(gòu)更適合于環(huán)保管理部門。為了同時滿足數(shù)據(jù)計算、錄入人員和環(huán)保管理人員的需求，使用B／S和C／S相結(jié)合的架構(gòu)，即使用C／S架構(gòu)的LIMS系統(tǒng)也必須具有WEB功能，以供管理人員隨時查詢、統(tǒng)計數(shù)據(jù)和查看報表。

2 LIMS產(chǎn)品平臺選擇

LIMS產(chǎn)品平臺的選擇方面，架構(gòu)是選擇的首要因素，如前所述，為了使應(yīng)用效果最佳，計劃采取C／S和B／S相結(jié)合的結(jié)構(gòu)模式，在此基礎(chǔ)上排除Tyan-LIMS等B／S結(jié)構(gòu)的LIMS產(chǎn)品。江蘇省環(huán)境監(jiān)測中心等使用Labbuilder LIMS System 3.0作為LIMS平臺，Nautilus LIMS的定位是生物技術(shù)實驗室等?；诖笮褪袠I(yè)環(huán)境監(jiān)測站的特點，必須在可以提供C／S和B／S結(jié)合架構(gòu)的基礎(chǔ)上選擇熟悉石化行業(yè)業(yè)務(wù)、有在該行業(yè)成熟的應(yīng)用經(jīng)驗和現(xiàn)成模板的LIMS系統(tǒng)。

現(xiàn)在石化行業(yè)應(yīng)用最為廣泛、成熟的LIMS平臺是Lab Ware LIMS。被全球很多跨國公司和科研機構(gòu)的大型實驗室使用，在國內(nèi)諸如大慶石化、獨山子石化、大連石化等大型企業(yè)的檢測實驗室和諸多大型制藥、冶金、煙草行業(yè)的實驗室均使用Lab Ware LIMS產(chǎn)品［6-8］。Lab Ware LIMS具有開放性、可組態(tài)、標準化等優(yōu)點［9-10］，其中最突出的優(yōu)點是可組態(tài)，系統(tǒng)提供了諸多通用的DOS功能和工具，很大程度上避免了用戶編程和定制的麻煩。Lab Ware LIMS可以現(xiàn)實B／S和C／S相結(jié)合的架構(gòu)模式，同時為了共享在石化行業(yè)應(yīng)用的先進經(jīng)驗和軟硬件資源，為后期軟件的維護提供知識和人員的支持，選擇Lab Ware LIMS作為石化環(huán)境監(jiān)測LIMS系統(tǒng)的軟件平臺。

3 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的實施規(guī)劃設(shè)計

在向軟件開發(fā)人員提出使用需求之后，對于系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、層級、主要事項等都需要監(jiān)測部門未來的LIMS系統(tǒng)維護人員協(xié)同軟件工程師進行詳細的規(guī)劃和設(shè)計，既定的LIMS系統(tǒng)維護人員應(yīng)具有良好的計算機知識，同時要對環(huán)境監(jiān)測業(yè)務(wù)和所在單位的管理模式非常熟悉，因為軟件工程師并不是實驗室專家也不了解該實驗室的管理。需要強調(diào)的是，從項目立項到系統(tǒng)經(jīng)過組態(tài)實施完成LIMS系統(tǒng)建立的整個過程中，維護人員都不應(yīng)只是被動參與維護培訓(xùn)的學(xué)生，而應(yīng)該在努力學(xué)習(xí)軟件組態(tài)、數(shù)據(jù)庫操作的同時以高度的責(zé)任心和主人翁意識主動參與到LIMS系統(tǒng)的開發(fā)中去，提出自己的觀點和需求，對系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計建言獻策并在實施過程中不斷優(yōu)化，這是系統(tǒng)成功建立的關(guān)鍵所在。

應(yīng)從監(jiān)測計劃、樣品登錄、分析方法、采樣點位、數(shù)據(jù)錄入、樣品審批、監(jiān)測報表生成、LIMS WEB、超標數(shù)據(jù)匯總、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、服務(wù)器、以及分析流程的組態(tài)的各個方面進行綜合考慮、合理布局并不斷優(yōu)化來設(shè)計最佳的系統(tǒng)實施規(guī)劃。

LIMS系統(tǒng)的整體規(guī)劃設(shè)計及人員職能，如圖1所示。

對于數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，因為大型石化企業(yè)均已使用了大量的數(shù)字應(yīng)用系統(tǒng)，如ERP、MES生產(chǎn)管理系統(tǒng)、技術(shù)管理系統(tǒng)、設(shè)備管理平臺、科研項目管理平臺、論文管理平臺等，有著極為成熟的數(shù)據(jù)庫應(yīng)用管理經(jīng)驗和專業(yè)的信息化管理部門，而Labware LIMS可以使用任何遵守ODBC標準的數(shù)據(jù)庫，如SQL Server、ORACLE等，所以選擇在石化行業(yè)其他系統(tǒng)中已經(jīng)成熟使用的世界第二大軟件供應(yīng)商美國甲骨文公司的ORACLE數(shù)據(jù)系統(tǒng)。

圖1 LIMS系統(tǒng)的整體規(guī)劃設(shè)計及人員職能

4 LIMS系統(tǒng)運行流程設(shè)計

設(shè)計規(guī)劃系統(tǒng)整體架構(gòu)和人員職能之后就需要設(shè)計石化環(huán)境監(jiān)測、LIMS系統(tǒng)的運行流程。石化行業(yè)環(huán)境監(jiān)測實驗具有和政府環(huán)境監(jiān)測實驗室不同的管理模式，石化環(huán)境監(jiān)測實驗室施行班組制，所以設(shè)計了如圖2所示的運行流程，經(jīng)過一年的試運行和兩年的正式運行認為這種運行流程和模式是非常合理的。

圖2 石化行業(yè)環(huán)境監(jiān)測LIMS系統(tǒng)運行流程

在石化行業(yè)，監(jiān)測人員在采樣完成后需要根據(jù)采樣時間在客戶端LIMS系統(tǒng)中登錄樣品，如果是固定周期的樣品，如周一、周二、周三……周五監(jiān)測哪些點位的水質(zhì)是固定的，則可以設(shè)定自動登錄樣品的個性功能，監(jiān)測人員在點擊自動登錄樣品后系統(tǒng)自動生成相應(yīng)的點位名稱，監(jiān)測人員只需輸入采樣時間即可，類似環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測大氣普查也可以制作成自動登錄，如果監(jiān)測時間是隨機的，則需要手動登錄樣品。

在分析完成后，監(jiān)測人員在LIMS系統(tǒng)客戶端查找登錄的樣品，根據(jù)原始記錄在LIMS中錄入如溫度、壓力、采樣時間、吸光度值、空白值等數(shù)據(jù)，系統(tǒng)就可自動計算出監(jiān)測結(jié)果，錄入完畢保存后監(jiān)測人員的工作基本完成。

在分析結(jié)果報出的次日或周末、月末、季末、年末等時間，質(zhì)控人員根據(jù)管理部門根據(jù)正常和臨時性監(jiān)測任務(wù)書對系統(tǒng)中所有的數(shù)據(jù)進行審批，再次確認無漏輸?shù)臄?shù)據(jù)和未完成的分析項目，然后根據(jù)時間段在客戶端操作自動點擊上傳相應(yīng)監(jiān)測報表，包括日報、周報、月報、季報、年報等。系統(tǒng)立刻自動生成報表，檢查報表無誤后即可確認自動上傳。上傳后，LIMS WEB中“報表查詢”同時顯示所確認上傳的報表。至此，LIMS系統(tǒng)中監(jiān)測數(shù)據(jù)的全部流程運行完畢。

5 LIMS系統(tǒng)組態(tài)、實施和維護

設(shè)計好了系統(tǒng)的運行流程，就要開始進行各種組態(tài)、實施創(chuàng)建LIMS系統(tǒng)，這也是最為復(fù)雜的工作，中國石油獨山子石化公司環(huán)境監(jiān)測實驗室LIMS系統(tǒng)的組態(tài)和重點的實施內(nèi)容如圖3所示。這些也是運行過程中需要對系統(tǒng)進行維護的工作。

圖3 石化行業(yè)環(huán)境監(jiān)測LIMS系統(tǒng)組態(tài)和實施星形圖

將組態(tài)與實施工作化為為五個板塊，分別為人員板塊、分析方法板塊、采樣點板塊、報表板塊和定制功能板塊。其中“定制功能板塊”是根據(jù)用戶需求制定的個性化模板，難以通過Lab Ware LIMS系統(tǒng)自有的功能進行組態(tài)，需要獨立編程，最為復(fù)雜，所以應(yīng)該在系統(tǒng)其他部分組態(tài)完成后進行，其他的板塊可以按上述順序依次完成組態(tài)。

首先進行人員板塊的組態(tài)，石化環(huán)境監(jiān)測實驗室采用班組制，所以應(yīng)該建立班組和崗位以供分配，對于人員，需要分配系統(tǒng)中的角色、工作流界面（需要用Macromedia Dreamweaver等網(wǎng)頁制作軟件進行創(chuàng)建）、唯一的ID和密碼。

其次進行分析方法板塊的組態(tài)，對于所有的監(jiān)測分析方法系統(tǒng)維護人員都要熟系，對于分析過程和數(shù)據(jù)計算公式更是要熟練掌握，才能配合軟件商高效、正確完成每一種分析方法的組態(tài)。

再次進行采樣點板塊的組態(tài)，對于采樣點部分，環(huán)境監(jiān)測LIMS不適合使用Lab Ware平臺默認的由生產(chǎn)實驗室使用的“采樣點—產(chǎn)品—分析”的模式，因為環(huán)境監(jiān)測沒有傳統(tǒng)意義上的產(chǎn)品，而產(chǎn)品這一層級又是平臺所不能“跨越”的。對于Product Specification中的字段，可以使用“空氣—化工老區(qū)—芳烴—主控室、噪聲—國家原油儲備庫—南界—1號”這樣的“類型、分廠、車間、采樣點”的層級結(jié)構(gòu)的字段命名方式，對采樣點的特征進行區(qū)分，為石化環(huán)境監(jiān)測實驗室上千個采樣點的分類提供了很大的便利。

監(jiān)測報表需要使用Crystal Reports軟件進行編制，在LIMS系統(tǒng)中建立報表模板進行報表配制。如果報表需要根據(jù)系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計，如求最大最小值，只顯示年度監(jiān)測平均值等，則需要編程實現(xiàn)，對于Crystal Reports的編制在此不再贅述。

定制功能是根據(jù)實驗室的個性化需求和企業(yè)的管理要求所編程實現(xiàn)的功能，最為不易，耗時最多，但是可以使LIMS系統(tǒng)不只是計算器、數(shù)據(jù)統(tǒng)計發(fā)布軟件，而可以為工作提供便利，發(fā)揮巨大的作用。

6 結(jié)束語

石化環(huán)境監(jiān)測實驗室創(chuàng)建獨立的LIMS系統(tǒng)是必要的，LIMS系統(tǒng)的應(yīng)用可以極大提高各項基礎(chǔ)管理水平，更好的為煉化環(huán)保工作服務(wù)。在系統(tǒng)的組態(tài)和實施過程中，維護人員要盡可能考慮到未來可能出現(xiàn)的問題，并配合軟件商編制針對這些問題的特定程序，使系統(tǒng)可以長時間為實驗室服務(wù)，而在后期獨立的維護過程中也要經(jīng)常復(fù)習(xí)編程、數(shù)據(jù)庫等IT知識，及時解決出現(xiàn)的故障。

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1005-3158（2014）06-0025-04

2014-07-20）

（編輯 李娟）

10.3969／j.issn.1005-3158.2014.06.008

王成，2007年畢業(yè)于西南科技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院應(yīng)用化學(xué)專業(yè)，現(xiàn)在中海石油湛江南海西部職業(yè)衛(wèi)生技術(shù)服務(wù)有限公司從事職業(yè)衛(wèi)生檢測工作。通信地址：廣東湛江市坡頭區(qū)人力資源服務(wù)公司121辦公室，524057