陳 婷，劉清珺，張 旭，孫 暢

（北京市理化分析測試中心，北京市食品安全分析測試工程技術(shù)研究中心，北京 100089）

食品安全檢測實驗室信息管理系統(tǒng)的應(yīng)用架構(gòu)

陳 婷，劉清珺，張 旭，孫 暢

（北京市理化分析測試中心，北京市食品安全分析測試工程技術(shù)研究中心，北京 100089）

針對食品安全檢測實驗室目前存在的檢測需求對接難、信息化管理水平低、數(shù)據(jù)分析工作不足的問題，本文分析了實驗室信息管理系統(tǒng)在食品安全技術(shù)體系中的作用，提出了以實驗室檢測業(yè)務(wù)流程信息化建設(shè)為基礎(chǔ)，以實驗室管理所需信息/數(shù)據(jù)快速獲取、二次利用與安全訪問為核心的食品安全檢測實驗室信息管理系統(tǒng)應(yīng)用架構(gòu)方案。通過建立實驗室檢測業(yè)務(wù)全流程信息化，可以實現(xiàn)檢測項目在線查詢、檢測業(yè)務(wù)全流程跟蹤、檢測數(shù)據(jù)自動采集、質(zhì)量體系即時監(jiān)控、檢測數(shù)據(jù)分析評價、人員績效量化考核等服務(wù)功能。最終達到通過流程化信息管理，提高實驗室檢測業(yè)務(wù)運轉(zhuǎn)效率；通過數(shù)據(jù)匯集與數(shù)據(jù)提取，提升檢測需求對接能力；通過數(shù)據(jù)挖掘與數(shù)據(jù)分析，創(chuàng)新檢測業(yè)務(wù)服務(wù)模式的目的。

食品安全；檢測；實驗室信息管理系統(tǒng)；應(yīng)用架構(gòu)

近年來隨著國內(nèi)外食品違規(guī)事件屢次曝光，食品安全監(jiān)管問題受到了政府的高度重視和民眾的普遍關(guān)注。在食品安全事故層出不窮的形勢下，隨著食品安全監(jiān)管力度的加強，食品安全檢測實驗室的檢測/檢驗任務(wù)數(shù)量大幅增長。大量的食品安全檢測/檢驗需求與嚴格的實驗室管理要求，催生了實驗室信息管理系統(tǒng)（laboratoryinformation management system，LIMS）在食品安全檢測實驗室中的應(yīng)用[1-6]。

LIMS，作為網(wǎng)絡(luò)化的實驗室信息管理系統(tǒng)應(yīng)用軟件，成形于20世紀60年代末[7]。經(jīng)過近40 a的發(fā)展，LIMS已逐步滿足現(xiàn)代化實驗室管理的要求，為實驗室高效和科學(xué)運轉(zhuǎn)以及檢測信息的保存、交流和加工提供信息平臺，并可對實驗室工作的各個環(huán)節(jié)進行量化質(zhì)量管理[8]。通過引入LIMS，對實驗室提高工作效率、提升質(zhì)量管理能力無疑是大有裨益的。

然而，目前國內(nèi)成功應(yīng)用LIMS進行管理的食品安全檢測實驗室并不多，主要原因在于建設(shè)符合食品安全檢測需求的LIMS產(chǎn)品較少，大多數(shù)LIMS產(chǎn)品僅僅停留在通用檢測業(yè)務(wù)流程電子化、檢測數(shù)據(jù)存儲等簡單應(yīng)用層面，針對食品安全檢測深層次的應(yīng)用開發(fā)不足[9]。因此，圍繞食品安全檢測需求，研究規(guī)范高效的LIMS應(yīng)用架構(gòu)，是食品安全檢測實驗室LIMS普及的關(guān)鍵。

1 食品安全檢測實驗室信息化現(xiàn)狀分析

食品安全檢測實驗室主要分布在食藥、農(nóng)業(yè)、糧油、商業(yè)、進出口、科技等部門。同時，大、中型食品生產(chǎn)加工企業(yè)也建立了具備一定能力的食品安全檢測實驗室；在部分沿海經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)還建有中外合資、合作的食品安全檢測技術(shù)服務(wù)中介機構(gòu)；在食品產(chǎn)地、集散地和批發(fā)市場、集貿(mào)市場各有關(guān)方面集資建立了食品安全檢測站（室、點），配備了流動檢測車、快速檢測儀等。政府、行業(yè)協(xié)會、企業(yè)、中介機構(gòu)等多種投資或管理的食品安全檢測實驗室，形成了覆蓋全國的食品安全檢驗檢測網(wǎng)絡(luò)。從目前食品安全檢測實驗室信息化建設(shè)情況來看，在部分食藥、農(nóng)業(yè)、糧油、進出口、科技等部門下屬的食品安全檢測實驗室已經(jīng)率先開始了LIMS的應(yīng)用探索。比如，上海市食品藥品檢驗所對LIMS在食品藥品檢驗實驗室成功實施的因素進行了探討[10]；廣西壯族自治區(qū)食品藥品檢驗所引進美國STARLIMS公司的先進技術(shù)，成功地建立了廣西食品藥品檢驗LIMS系統(tǒng)[11]；濟寧市產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗所應(yīng)用LIMS系統(tǒng)改進了食品質(zhì)量檢測工作質(zhì)量[12]；陜西省榆林市農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全檢驗檢測中心對利用LIMS共享農(nóng)產(chǎn)品風(fēng)險監(jiān)測和監(jiān)督抽查數(shù)據(jù)進行了展望[13]；上?？泼Z油食品質(zhì)量檢測有限公司探討了LIMS系統(tǒng)在糧油檢測機構(gòu)管理中的應(yīng)用[14]；深圳出入境檢驗檢疫局食品檢驗檢疫技術(shù)中心對LIMS的使用現(xiàn)狀及發(fā)展方向進行了研討[9]；貴州省理化測試分析研究中心與上海技泰信息科技有限公司合作開發(fā)了符合其食品安全檢測需求的LIMS[2]，并以此為基礎(chǔ)，在貴州省人民政府大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)規(guī)劃的推動下，正在實施“食品安全與營養(yǎng)云”的產(chǎn)業(yè)化載體建設(shè)[4]。

總體來講，我國目前利用信息化手段進行食品安全檢測實驗室建設(shè)主要集中在檢測業(yè)務(wù)流程管理的信息化層面上，針對實驗室的深層次應(yīng)用需求開發(fā)不足。比如如何將食品生產(chǎn)企業(yè)的檢測需求與實驗室的檢測能力進行有效對接；如何在完善檢測業(yè)務(wù)流程管理的基礎(chǔ)上向客戶服務(wù)、人員績效、決策分析等實驗室運營要素管理轉(zhuǎn)移；如何對接政府的抽檢監(jiān)管任務(wù)等。

1.1 實驗室建立的信息化平臺與用戶的需求對接困難

由于食品安全檢測項目參數(shù)和檢測方法的專業(yè)性較強，食品生產(chǎn)企業(yè)很難全面了解和掌握。而食品安全檢測實驗室的信息公布還處于以資源介紹為主的傳播方式上，用戶通過實驗室建立的信息化平臺可以查看到的檢測信息主要是針對檢測儀器設(shè)備、檢測項目參數(shù)的泛泛介紹，需求方只能根據(jù)檢測項目或者儀器設(shè)備類型，自己去判斷實驗室可以提供什么檢測服務(wù)，解決什么問題等。這種模式對于固定的檢測項目服務(wù)是夠用的，但是現(xiàn)在的客戶，特別是大量的企業(yè)，只是知道自己需要解決什么問題，而并不知道解決這個問題需要檢測哪些項目參數(shù)，企業(yè)在面對有關(guān)檢測問題的時候常常無所適從，檢測需求與實驗室之間的快速對接十分困難。

1.2 實驗室進行的信息管理化和管理信息化水平不高

通過調(diào)研，國內(nèi)大多數(shù)食品安全檢測實驗室尚未應(yīng)用LIMS，檢測業(yè)務(wù)流程控制靠人力操作，樣品管理、檢測數(shù)據(jù)處理以及檢驗檢測報告出具完全依賴手工，信息管理手段落后；部分開展信息化探索的檢測實驗室，由于缺乏整體規(guī)劃、跨領(lǐng)域溝通障礙、對舊有管理模式的依賴等不利因素影響，造成LIMS驗收后便處于實際閑置狀態(tài)；已運用LIMS的食品安全檢測實驗室，檢測業(yè)務(wù)效率得到了很大程度的提升，但是基于檢測業(yè)務(wù)流程以外的實驗室運營要素管理信息化方面探索不夠[15-17]。

1.3 實驗室開展的食品安全數(shù)據(jù)挖掘與分析工作不多

食品安全檢測實驗室雖然每年產(chǎn)生數(shù)以萬計的食品安全檢測數(shù)據(jù)，但實驗室較少依靠這些數(shù)據(jù)信息開展食品安全方面的風(fēng)險分析與預(yù)警。如何借鑒先進的數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)和深度分析技術(shù)，通過數(shù)據(jù)分析、趨勢分析和狀態(tài)評估等方法，建立實時掌握食品生產(chǎn)加工企業(yè)的食品安全狀態(tài)技術(shù)，發(fā)現(xiàn)和聚焦食品生產(chǎn)過程中存在的潛在風(fēng)險問題，確定存在的食品安全問題的性質(zhì)、范圍和程度等，為有關(guān)部門實施控制措施提供決策依據(jù)和技術(shù)支持，是食品安全檢測實驗室未來可以拓展的檢測服務(wù)模式。

因此，在食品安全檢測實驗室檢測業(yè)務(wù)流程信息化建設(shè)的基礎(chǔ)上，進一步探討檢測項目在線查詢、檢測業(yè)務(wù)全流程跟蹤、檢測數(shù)據(jù)自動采集、質(zhì)量體系即時監(jiān)控、檢測數(shù)據(jù)分析評價、人員績效量化考核等服務(wù)應(yīng)用功能，將會對推進我國食品安全檢測實驗室的信息化建設(shè)發(fā)揮積極的作用。

2 LIMS在食品安全檢測技術(shù)體系中的作用

LIMS作為實驗室各類資源的網(wǎng)絡(luò)化綜合信息管理平臺，它以實驗室為中心，遵循規(guī)范化的實驗室管理理念，借助計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和數(shù)據(jù)庫技術(shù)將實驗室的業(yè)務(wù)流程、人員、儀器設(shè)備、標準方法、環(huán)境、標物標液、試劑耗材、文件記錄、客戶管理等內(nèi)容進行信息化優(yōu)化管理[18]，從而達到改善樣品檢測流程控制，實現(xiàn)實驗室信息的互動與共享，提高檢測數(shù)據(jù)的準確性和可靠性，加強檢測數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析，提升實驗室整體業(yè)務(wù)運轉(zhuǎn)效率的目的。

隨著食品安全檢測/檢驗體系建設(shè)的不斷完善，食品安全檢測/檢驗數(shù)據(jù)的高效獲取和綜合利用將會在食品安全技術(shù)體系中發(fā)揮越來越重要的作用。食品安全檢測實驗室按其功能可以劃分為生產(chǎn)過程控制型、測試服務(wù)型和科研型三大類型，通過完善這三類實驗室的建設(shè)，食品安全檢測/檢驗體系將全面覆蓋食品生產(chǎn)、加工、流通到最終消費的各個環(huán)節(jié)。如若對這三類食品安全檢測實驗室的檢測/檢驗數(shù)據(jù)能夠做到高速獲取與有效共享，可以實現(xiàn)食品安全質(zhì)量實時控制[19-20]和食品安全風(fēng)險實時監(jiān)測，為健全食品安全追溯體系提供重要數(shù)據(jù)支撐；系統(tǒng)應(yīng)用食品安全風(fēng)險評估技術(shù)對海量檢測/檢驗數(shù)據(jù)進行綜合分析與深層次挖掘[21-23]，可以完善食品安全誠信體系中的等級劃分，提升食品安全風(fēng)險預(yù)警與應(yīng)急反應(yīng)能力。圖1顯示了LIMS在食品安全技術(shù)體系中的作用，它通過規(guī)范不同類型的食品安全檢測實驗室的檢測/檢驗流程，實施檢測/檢驗在線質(zhì)量控制，提供實驗室資源管理和多元化查詢/統(tǒng)計分析功能，完成分析儀器與LIMS系統(tǒng)的對接共享，為形成全面可控的食品安全技術(shù)體系提供準確、可靠、高效的數(shù)據(jù)底層接口。

圖1 LIMS在食品安全檢測技術(shù)體系中的作用Fig.1 Role of LIMS in food safety technology system

3 食品安全檢測實驗室LIMS應(yīng)用架構(gòu)

針對食品安全檢測實驗室目前存在的檢測需求對接難、信息化管理水平低、數(shù)據(jù)分析工作不足的問題，本文提出了以實驗室檢測業(yè)務(wù)流程信息化建設(shè)為基礎(chǔ)，以實驗室管理所需信息/數(shù)據(jù)快速獲取、二次利用與安全訪問為核心的食品安全檢測實驗室信息管理系統(tǒng)應(yīng)用架構(gòu)方案，如圖2所示。通過實驗室檢測業(yè)務(wù)全流程信息化，可以實現(xiàn)檢測項目在線查詢、檢測業(yè)務(wù)全流程跟蹤、檢測數(shù)據(jù)自動采集、質(zhì)量體系即時監(jiān)控、檢測數(shù)據(jù)分析評價、人員績效量化考核等服務(wù)功能。最終達到通過流程化信息管理，提高實驗室信息化管理水平；通過數(shù)據(jù)匯集與數(shù)據(jù)提取，提升檢測需求對接能力；通過數(shù)據(jù)挖掘與數(shù)據(jù)分析，創(chuàng)新檢測業(yè)務(wù)服務(wù)模式。

圖2 食品安全檢測實驗室LIMS應(yīng)用架構(gòu)Fig.2 LIMS application architecture in food safety testing laboratory

3.1 資源層

資源層涵蓋食品安全檢測業(yè)務(wù)所需全部信息數(shù)據(jù)庫。除了構(gòu)建ISO/IEC 17025中規(guī)定的“人、機、料、法、環(huán)”等通用檢測要素的信息數(shù)據(jù)庫以外，針對食品安全檢測，構(gòu)建食品安全檢測項目（參數(shù)）庫以及食品安全檢測項目限量值庫是檢測業(yè)務(wù)流程高效運轉(zhuǎn)十分關(guān)鍵的兩個數(shù)據(jù)庫。對于食品安全檢測項目（參數(shù)）庫，可以按照食品安全危害因素分為六大類：無機污染物、農(nóng)藥殘留、獸藥殘留、食品添加劑、微生物、非法添加物，然后按照實驗室自身的檢測能力表，構(gòu)建格式化的檢測項目（參數(shù)）數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)庫表單項應(yīng)包括檢測類別、檢測項目名稱、檢測項目符號、檢測方法標準號、檢測方法名稱、項目數(shù)據(jù)單位、項目檢出限、檢出限單位、檢測費用等信息。對于食品安全檢測項目限量值數(shù)據(jù)庫，需要按照食品產(chǎn)品分類建立相應(yīng)檢測項目判定值數(shù)據(jù)庫。同一個檢測項目，因為產(chǎn)品分類不同，其規(guī)定的限量值也會隨之不同。因此，建立標準化的食品產(chǎn)品分類是實現(xiàn)LIMS檢測結(jié)果自動判定的重要一環(huán)。食品安全檢測實驗室可以根據(jù)食藥、農(nóng)業(yè)等部門發(fā)布的食品產(chǎn)品分類目錄建立以檢驗檢測需求為導(dǎo)向的食品安全檢測項目限量值庫。該數(shù)據(jù)庫表單項應(yīng)包括產(chǎn)品名稱、產(chǎn)品類別（產(chǎn)品類別至少應(yīng)具備三級分類）、檢測項目、判定值、判定單位、產(chǎn)品執(zhí)行標準號、產(chǎn)品執(zhí)行標準名稱等信息。同時，若為第三方食品安全檢驗檢測實驗室，保證客戶信息和檢驗檢測數(shù)據(jù)信息不被泄漏是非常關(guān)鍵的。因此，對于客戶信息數(shù)據(jù)庫與檢測結(jié)果數(shù)據(jù)庫應(yīng)設(shè)置加密程序，保障相關(guān)數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)訪問的安全性。

3.2 服務(wù)層

不論是生產(chǎn)過程控制型食品安全檢測實驗室，還是測試服務(wù)型食品安全檢測實驗室或者科研型食品安全檢測實驗室，均涉及到樣品登記管理、任務(wù)分配管理、數(shù)據(jù)處理管理、報告管理、審批管理、資源管理等業(yè)務(wù)處理功能模塊。但是，各功能模塊內(nèi)部的信息數(shù)據(jù)需求會因為不同類型實驗室的業(yè)務(wù)范圍不同而有很大變化。因此，在資源層與業(yè)務(wù)層之間分離抽象出服務(wù)層[24-25]，實現(xiàn)各業(yè)務(wù)功能模塊與資源層之間的細顆粒調(diào)度服務(wù)。當實驗室的業(yè)務(wù)需求發(fā)生變化時，能以最小的代碼維護實現(xiàn)業(yè)務(wù)流程的平滑過渡。同時，通過組合不同的服務(wù)構(gòu)件，可以快速實現(xiàn)不同業(yè)務(wù)功能處理模塊。比如，單獨調(diào)用樣品信息服務(wù)，可以實現(xiàn)實驗室業(yè)務(wù)量的統(tǒng)計功能；組合樣品信息服務(wù)與檢測項目服務(wù)，可以實現(xiàn)實驗室樣品委托管理功能。

3.3 業(yè)務(wù)流程層

業(yè)務(wù)流程層主要實現(xiàn)食品安全檢測實驗室的核心業(yè)務(wù)流程處理。食品安全檢測實驗室業(yè)務(wù)流程主要包含樣品檢測流程與樣品管理流程[26-27]。其中，樣品檢測流程包含樣品登記、任務(wù)分配、檢測前準備、檢測、數(shù)據(jù)獲取、結(jié)果審核、判定分析、報告生成、報告審核、報告出具、資料存檔等環(huán)節(jié)。樣品管理流程包含樣品收集、樣品分配、樣品接收、樣品存儲、樣品處置等環(huán)節(jié)。樣品檢測流程與樣品管理流程雖然是檢測業(yè)務(wù)流程中兩條并行的分支子流程，但是它們之間存在消息傳遞的關(guān)系，如圖3所示。在業(yè)務(wù)流程層中，實驗室需求最為復(fù)雜、關(guān)鍵的業(yè)務(wù)處理功能模塊為樣品登記、任務(wù)分配、數(shù)據(jù)處理、判定分析與報告生成環(huán)節(jié)，這5 個環(huán)節(jié)的功能設(shè)計好壞直接影響LIMS在食品安全檢測實驗室是否能夠成功應(yīng)用推廣。

圖3 食品安全檢測實驗室業(yè)務(wù)流程Fig.3 Business process chart of food safety testing laboratory

3.3.1 樣品登記

樣品登記主要是對樣品的來源信息進行電子存檔以及對樣品的檢測項目進行選擇確認。不同類型的食品安全檢測實驗室其樣品的來源會有明顯差異。對于生產(chǎn)過程控制型食品安全檢測實驗室，它屬于第一方檢測實驗室，計劃性非常強，每年有固定的檢測計劃，其樣品登記信息相對固定，基本來自生產(chǎn)企業(yè)內(nèi)部的食品批次抽檢，因此其樣品來源信息中涉及的委托單位（部門）信息、生產(chǎn)單位（生產(chǎn)流水線編號）信息、樣品名稱信息、樣品狀態(tài)信息以及樣品檢測項目可以提前在樣品信息數(shù)據(jù)庫中進行初始值預(yù)置，變化的只是抽檢樣品編號。如果企業(yè)抽檢比較規(guī)律，樣品編號也可由計算機自動生成每天的樣品編號；對于測試服務(wù)型食品安全檢測實驗室，它屬于第三方檢測實驗室，其樣品來源信息以及樣品檢測項目信息變化很大，因此樣品登記功能模塊設(shè)計相對較復(fù)雜，特別是需要面向大批量樣品檢測信息錄入進行批量樣品登記信息優(yōu)化處理。對于大批量樣品信息錄入，可以設(shè)計程序先批量生成樣品編號，保證樣品檢測所需關(guān)鍵信息錄入后即可提交到下一個業(yè)務(wù)流程環(huán)節(jié)，在樣品進行后續(xù)流程的同時補充樣品的其他詳細信息，優(yōu)化了大量任務(wù)情況下樣品檢測的工作效率。同時，對于批量相同樣品信息登記，應(yīng)設(shè)計程序復(fù)制功能，避免接樣人員進行大量重復(fù)信息錄入工作；對于科研型食品安全檢測實驗室，其樣品登記業(yè)務(wù)處理功能模塊與測試服務(wù)型食品安全檢測實驗室類似。

3.3.2 任務(wù)分配

食品安全檢測涉及化學(xué)分析、光譜檢測、色譜檢測、微生物檢測等多種分析測試手段，因此需要進行樣品檢測任務(wù)分配，將指定的樣品檢測方法、檢測項目、檢測儀器、檢測所需時間等信息傳遞到業(yè)務(wù)流程的下一環(huán)節(jié)。對于小型食品安全檢測實驗室，開展的檢測能力參數(shù)較少，可以只用設(shè)置一級任務(wù)分配功能；對于大中型食品安全檢測實驗室，因開展的檢測能力參數(shù)較為全面，需要設(shè)置二級任務(wù)分配功能。在任務(wù)分配的過程中，需要設(shè)計樣品檢測項目的退回、修改和終止功能。同時，在樣品檢測的任務(wù)分配環(huán)節(jié)與樣品管理的樣品分配環(huán)節(jié)應(yīng)設(shè)計通信接口，傳遞樣品的處置狀態(tài)信息，確保樣品檢測與樣品管理保持同步。

3.3.3 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)處理是LIMS能夠在食品安全檢測實驗室得到應(yīng)用推廣最為核心的一個業(yè)務(wù)流程處理環(huán)節(jié)。該環(huán)節(jié)包括建立原始記錄與實驗結(jié)果數(shù)據(jù)錄入兩個重要子環(huán)節(jié)。LIMS的原始記錄可以設(shè)計成兩種方式：一種方式是在LIMS中生成各種檢測項目的原始記錄電子模板，由實驗室檢測人員在檢測過程中直接在系統(tǒng)中填寫錄入或通過儀器數(shù)據(jù)自動采集錄入；另外一種方式是將實驗室檢測人員填寫的紙質(zhì)原始記錄進行掃描，以附件的形式上傳到LIMS中。對于實驗結(jié)果數(shù)據(jù)錄入，儀器數(shù)據(jù)的自動采集是提高實驗室工作效率的關(guān)鍵。然而，由于食品安全檢測涉及的儀器數(shù)量及種類繁多，要實現(xiàn)每種儀器與LIMS的直接接口集成是非常困難的。因此，根據(jù)不同類型儀器的上位機軟件的接口友好性，可以采取兩種數(shù)據(jù)采集方式。對于儀器上位機軟件接口可編程的情況，在LIMS的數(shù)據(jù)采集接口內(nèi)嵌該類儀器的自動數(shù)據(jù)采集程序，實驗室人員只需在LIMS中啟動開始按鈕和結(jié)束按鈕，儀器數(shù)據(jù)自動采集到LIMS的檢測結(jié)果數(shù)據(jù)庫中[28]；對于無法對儀器上位機軟件接口進行編程的情況下，可以將儀器檢測結(jié)果文件存儲到指定目錄下，讓LIMS定時掃描該文件夾，通過解析儀器的檢測結(jié)果文件的數(shù)據(jù)存儲格式，從文件中提取實驗結(jié)果信息存儲到LIMS的檢測結(jié)果數(shù)據(jù)庫中。

3.3.4 判定分析

樣品檢測完成后，需要結(jié)合食品衛(wèi)生標準判定該樣品是否合格。如若LIMS中已建立了完善的食品安全檢測項目限量值庫，則系統(tǒng)會根據(jù)樣品登記中的樣品產(chǎn)品分類以及樣品檢測項目對檢測結(jié)果進行自動判定。對于判定結(jié)果不合格的情況，實驗室樣品檢測流程應(yīng)建立反饋信息通道，讓接樣人員及時看到檢測結(jié)果不合格的信息提示，便于實驗室第一時間與樣品送檢單位進行溝通，提升檢測服務(wù)的高效性和針對性。

3.3.5 報告生成

LIMS應(yīng)用的核心優(yōu)勢之一是能夠根據(jù)實驗室提供的檢測報告模板，自動生成PDF、WORD等格式的檢測報告，大大縮短了報告制作的時間周期。在樣品檢測過程中，每個樣品涉及到多個檢測項目并行處理，因此在自動生成檢測報告前，要對該樣品下的每個檢測項目的檢測進程進行判斷，只有在該樣品下的所有檢測項目的檢測結(jié)果數(shù)據(jù)都經(jīng)過確認審核后，系統(tǒng)方可生成報告。

3.4 表現(xiàn)層

表現(xiàn)層是直接面向用戶的系統(tǒng)窗口，表現(xiàn)層設(shè)計的好壞直接影響用戶對LIMS的操作體驗。針對移動設(shè)備的廣泛使用，LIMS的表現(xiàn)層應(yīng)兼容PC顯示、平板電腦顯示以及智能手機顯示[29]。目前大多數(shù)LIMS不是開放系統(tǒng)，只能面向?qū)嶒炇覂?nèi)部使用。隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展，通過互聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)線上到線下（online to offline，O2O）的服務(wù)模式將會成為食品安全檢測服務(wù)的主流方式。在O2O的服務(wù)模式下，LIMS可以開放部分數(shù)據(jù)接口供O2O服務(wù)平臺檢測需求方或檢測客戶查詢。

3.4.1 客戶管理

客戶管理是針對食品安全檢測實驗室目前已有的客戶以及存在的潛在客戶進行管理的窗口，它包括已有客戶管理子模塊和潛在客戶管理子模塊。對于已有客戶管理子模塊，系統(tǒng)不僅具有保存和查詢客戶聯(lián)系人基本信息的功能，同時對注冊客戶開放樣品檢測進程數(shù)據(jù)，供客戶通過網(wǎng)絡(luò)實時查看送檢的樣品檢測進程狀態(tài)。為了提升客戶的需求和實驗室的檢測黏合度，系統(tǒng)提供對客戶送檢的樣品類型和樣品數(shù)量進行定期分析的功能，根據(jù)不同客戶的檢測需求量，實驗室可以制定靈活的報價策略和檢驗檢測整體解決方案；對于潛在客戶管理子模塊，是在基于O2O的服務(wù)模式下，LIMS系統(tǒng)向O2O服務(wù)平臺開放產(chǎn)品分類檢測項目數(shù)據(jù)庫，供客戶通過網(wǎng)絡(luò)查詢實驗室能夠提供的檢測服務(wù)內(nèi)容詳單，并實現(xiàn)在線委托協(xié)議簽訂功能。同時，系統(tǒng)提供咨詢窗口，對客戶提出的問題進行及時回復(fù)。

3.4.2 檢測管理

檢測管理是針對食品安全檢測實驗室檢測業(yè)務(wù)流程的管理窗口，它包括樣品登記、任務(wù)分配、樣品檢測、數(shù)據(jù)獲取、結(jié)果審核、判定分析、報告生成、報告審核、報告出具等子功能模塊以及樣品檢測流程查詢窗口。對于實驗室人員而言，LIMS可以按照不同角色定義不同的使用權(quán)限，讓不同角色的實驗室人員在登錄LIMS時僅看到自己關(guān)注的數(shù)據(jù)信息。例如，實驗室接樣人員在使用LIMS時，只能使用樣品登記功能模塊，其系統(tǒng)窗口顯示樣品登記狀態(tài)詳情頁和樣品登記輸入信息列表；實驗室檢測人員在使用LIMS時，將無法看到樣品的登記信息，其系統(tǒng)窗口顯示待完成的樣品檢測任務(wù)信息以及已完成的樣品檢測任務(wù)信息，并在檢測過程中完成原始記錄的填寫以及檢測結(jié)果的錄入功能；實驗室管理人員在使用LIMS時，可以通過系統(tǒng)窗口查詢實驗室當天和某一個時間段的整體檢測負荷量，同時也可以點擊單個樣品檢測進程圖查看單個樣品的詳細檢測進程，包括樣品已經(jīng)到達哪個環(huán)節(jié)，已完成的環(huán)節(jié)是由誰提交的以及提交的時間，未完成的環(huán)節(jié)應(yīng)該由誰來處理等。

3.4.3 樣品管理

樣品管理是針對食品樣品的留樣留存進行管理的窗口，它包括樣品接收、樣品分配、樣品流轉(zhuǎn)、樣品存儲以及樣品處置子功能模塊，如圖3所示。食品樣品的來源，主要有日常監(jiān)督檢查、專項監(jiān)督抽查以及委托檢驗3 種類型，為確保食品樣品滿足檢驗要求，必須對食品樣品的接收、分配、流轉(zhuǎn)、存儲、處置進行嚴格的信息登記。食品樣品在接收后應(yīng)建立唯一性標識，注明樣品名稱、樣品編號、樣品規(guī)格、樣品狀態(tài)等信息。在建立樣品唯一性標識時采用條形碼管理，可以確保樣品的可追溯性，并提高樣品管理的工作效率。食品樣品分配與流轉(zhuǎn)的過程中，應(yīng)在LIMS中登記交接人員信息，并更改樣品唯一性標識中的樣品狀態(tài)信息。由于食品樣品有保質(zhì)期的影響，在樣品管理中應(yīng)設(shè)置樣品的留樣期。當留樣期滿時，LIMS應(yīng)設(shè)置提醒功能，告知樣品管理人員及時進行樣品處置。樣品在處置過程中，應(yīng)在LIMS中填寫樣品的處置原因、處置方法、處置時間、地點等信息。

3.4.4 儀器接口管理

儀器接口管理是針對分析儀器/設(shè)備與LIMS的接口軟件進行管理的窗口，它包括儀器接口軟件的安裝/卸裝、儀器接口軟件的維護和數(shù)據(jù)交換等子功能模塊。對于3.3.3節(jié)中提到的儀器上位機軟件接口可編程的情況，在LIMS中嵌入儀器數(shù)據(jù)自動采集軟件，由該管理模塊直接將分析儀器/設(shè)備的原始信號采集到LIMS，然后按照原始記錄的要求在LIMS中將原始數(shù)據(jù)處理成最終的分析結(jié)果；對于無法對儀器上位機軟件接口進行編程的情況下，該管理模塊將預(yù)先設(shè)置儀器檢測結(jié)果文件的存儲目錄，并根據(jù)檢測業(yè)務(wù)流程中儀器的使用狀態(tài)信息定時掃描指定的文件夾，通過轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)格式，在LIMS中存儲最終的分析結(jié)果。

3.4.5 資源管理

資源管理是針對食品安全檢測實驗室各類資源進行管理的窗口，它包括食品安全檢測項目（參數(shù)）管理、食品檢測項目限量值管理、食品檢測方法管理、儀器設(shè)備管理、實驗試劑管理、標準物質(zhì)管理、實驗耗材管理以及實驗室設(shè)施管理等子功能模塊。對于食品安全檢測項目（參數(shù)）、食品檢測項目限量值以及食品檢測方法管理，主要是實現(xiàn)對這三類資源的輸入、更新、失效以及查詢功能；對于儀器設(shè)備管理，主要實現(xiàn)對設(shè)備檔案信息、設(shè)備運行情況以及設(shè)備維護情況進行記錄、更新、失效或刪除以及查詢功能，同時LIMS提供儀器設(shè)備的定期校驗自動提示和相關(guān)的質(zhì)量溯源功能；對于實驗試劑、標準物質(zhì)、實驗耗材管理，主要是實現(xiàn)這三類資源的出入庫管理和查詢統(tǒng)計功能。

3.4.6 質(zhì)量管理

質(zhì)量管理是針對食品安全檢測實驗室的質(zhì)量監(jiān)控進行管理的窗口，它包括實驗室質(zhì)量手冊管理、實驗室檢測業(yè)務(wù)管理動態(tài)查詢、分析結(jié)果可靠性溯源管理以及分析數(shù)據(jù)質(zhì)量評估管理[30]。對于實驗室質(zhì)量手冊管理，主要是實現(xiàn)質(zhì)量手冊的編輯、維護與查詢功能；對于實驗室檢測業(yè)務(wù)管理動態(tài)查詢，是通過圖表的方式對實驗室的樣品檢測業(yè)務(wù)流程中的各個業(yè)務(wù)點相關(guān)要素進行實時查詢；對于分析結(jié)果可靠性溯源管理，主要是實現(xiàn)對指定的分析數(shù)據(jù)溯源到影響其數(shù)據(jù)可靠性的相關(guān)因素（人員、設(shè)備、檢測方法等）的匯總查詢功能。其中，人員因素主要涉及檢測人員和授權(quán)簽字人的資質(zhì)信息，設(shè)備因素主要涉及儀器設(shè)備的檔案信息和定期校驗記錄及證書，檢測方法因素主要涉及檢測方法的出處；對于分析數(shù)據(jù)質(zhì)量評估管理，主要是實現(xiàn)對隨機盲樣檢測監(jiān)控結(jié)果、實驗室內(nèi)部出錯率、實驗室間比對結(jié)果以及爭議投訴事件進行統(tǒng)計查詢的功能。

3.4.7 人員管理

人員管理是針對食品安全檢測實驗室人員信息以及人員績效考核進行管理的窗口，它包括人員基本信息管理、人員培訓(xùn)管理以及人員績效管理等子功能模塊。人員基本信息管理子模塊主要實現(xiàn)實驗室人員的基本檔案信息的錄入、更新、刪除與查詢功能；人員培訓(xùn)管理子模塊主要實現(xiàn)對實驗室人員的培訓(xùn)進行記錄和查詢的功能，其培訓(xùn)內(nèi)容應(yīng)涵蓋《食品檢驗機構(gòu)資質(zhì)認定評審準則》中的5.1.2節(jié)與5.1.3節(jié)中對人員的相關(guān)技術(shù)要求；對于人員績效管理子模塊，可以參考實驗室的矩陣式管理模型[31]，將食品安全檢測按照檢測資源和檢測效能進行兩維分類劃分，通過一定的資源調(diào)配使用實現(xiàn)特定的效能，其中資源劃分為X坐標，效能劃分為Y坐標，如圖4所示。

每一項效能在規(guī)劃具體任務(wù)時為任務(wù)所使用的資源賦值，賦值的方式依據(jù)資源使用時間。第Yi項效能所使用的Xj項資源占用時間記為bij。同時，由于資源使用的權(quán)重不一樣，記第Xj項資源的時間權(quán)重為kj，則規(guī)劃任務(wù)的資源耗用值Si為：

在規(guī)劃時間內(nèi)，第Xj項資源的總使用時間為：

在指定周期內(nèi)，假設(shè)第Xj項資源的最大使用時間為Tj，則指定周期內(nèi)的資源使用效率Ej可以計算為：

借助LIMS的檢測業(yè)務(wù)流程記錄，可以明確每項資源耗費所對應(yīng)的人員名單，因此，可以由LIMS系統(tǒng)根據(jù)數(shù)據(jù)模型自動計算實驗室檢測人員的業(yè)務(wù)績效。

3.4.8 風(fēng)險監(jiān)測

風(fēng)險監(jiān)測是針對食品安全監(jiān)督檢驗體系的檢驗檢測任務(wù)進行管理的窗口，它包括食品安全檢測數(shù)據(jù)管理、食品安全風(fēng)險識別、食品安全風(fēng)險評價和重大風(fēng)險管理等子功能模塊[32]。對于食品安全檢測數(shù)據(jù)管理子模塊，承擔(dān)政府食品安全風(fēng)險監(jiān)測監(jiān)督檢驗任務(wù)或大型食品生產(chǎn)企業(yè)日常監(jiān)督檢驗任務(wù)的食品安全檢測實驗室面臨LIMS檢驗檢測數(shù)據(jù)與上報系統(tǒng)的數(shù)據(jù)對接問題。一般情況下，政府專項監(jiān)督抽查與企業(yè)日常監(jiān)督檢查都是以季度或月檢驗檢測計劃的形式進行委托檢測，因此該窗口的食品安全檢測項目管理以委托方檢驗檢測計劃數(shù)據(jù)表的格式建立相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫表單。當實驗室的檢測任務(wù)完成后，檢測結(jié)果數(shù)據(jù)自動以該格式的EXCEL表格形式上傳到委托方的上報系統(tǒng)中；對于食品安全風(fēng)險識別子模塊，主要實現(xiàn)不同季節(jié)食品安全危害指標（待測檢測參數(shù)）及其風(fēng)險類別錄入與更改的功能；對于食品安全風(fēng)險評價，可以參考基于風(fēng)險矩陣的食品安全監(jiān)測模型[33]，根據(jù)監(jiān)督檢驗檢測結(jié)果，按照監(jiān)測模型中的數(shù)學(xué)公式計算單種食品包含的各種危害指標的風(fēng)險等級；在單類食品中的各種食品風(fēng)險等級確定的情況下，根據(jù)食品之間的相關(guān)性，匯總形成單類食品的風(fēng)險等級[34-35]；最后，在各大類食品風(fēng)險分析完成后，進一步匯總形成食品總體風(fēng)險等級；對于重大風(fēng)險管理子模塊，它主要實現(xiàn)不同風(fēng)險等級下針對性的風(fēng)險控制預(yù)案管理功能。

3.4.9 系統(tǒng)管理

系統(tǒng)管理是針對LIMS運行維護的管理窗口，它包括系統(tǒng)初始化管理、用戶管理、數(shù)據(jù)庫管理、日志管理等子功能模塊。系統(tǒng)初始化管理子模塊主要實現(xiàn)LIMS運行時初始值設(shè)定的功能；用戶管理子模塊主要實現(xiàn)LIMS用戶權(quán)限與角色定義的功能；數(shù)據(jù)庫管理主要實現(xiàn)LIMS數(shù)據(jù)庫定期清理、維護和備份的功能。LIMS每天運行產(chǎn)生大量數(shù)據(jù)，采用多硬盤運行存儲、定期備份是很重要的。同時，定期卸載過期的數(shù)據(jù)也是減輕系統(tǒng)負擔(dān)的有效措施；日志管理主要實現(xiàn)對LIMS應(yīng)用安全性進行監(jiān)控的功能，它自動記錄LIMS用戶操作狀態(tài)的清單。利用日志管理記錄信息，系統(tǒng)管理員可以追蹤系統(tǒng)各模塊的使用頻次和狀態(tài)。如果某一模塊出現(xiàn)故障，可以由此查詢該模塊正常運行時的最后用戶信息，并參考該信息對數(shù)據(jù)庫相應(yīng)內(nèi)容進行修改。

4 結(jié) 語

本文提出了以實驗室檢測業(yè)務(wù)流程信息化建設(shè)為基礎(chǔ)，以實驗室管理所需信息/數(shù)據(jù)快速獲取、二次利用與安全訪問為核心的食品安全檢測實驗室信息管理系統(tǒng)應(yīng)用架構(gòu)方案。利用本文推舉的食品安全檢測實驗室信息管理系統(tǒng)應(yīng)用架構(gòu)，可以實現(xiàn)檢測項目在線查詢、檢測業(yè)務(wù)全流程跟蹤、檢測數(shù)據(jù)自動采集、質(zhì)量體系即時監(jiān)控、檢測數(shù)據(jù)分析評價、人員績效量化考核等服務(wù)功能。通過應(yīng)用推廣食品安全檢測實驗室信息管理系統(tǒng)，將對提升食品安全檢測實驗室技術(shù)服務(wù)能力，完善食品安全質(zhì)量控制、食品安全風(fēng)險監(jiān)測，健全食品安全追溯體系以及食品安全誠信體系具有積極的作用。

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Application Architecture of Food Safety Testing Laboratory Information Management System

CHEN Ting, LIU Qingjun, ZHANG Xu, SUN Chang
(Beijing Engineering Research Center of Food Safety Analysis, Beijing Centre for Physical and Chemical Analysis, Beijing 100089, China)

To address the problems encountered in food safety testing in laboratories such as difficulty in aligning detection requirements, low management informatization level and insufficient data analysis, this paper has analyzed the role of laboratory information management system in food safety technology system, and proposed application architecture protocols of food safety testing laboratory information management system with rapid acquisition of information/data required for laboratory management, and secondary utilization of the data and secure data access as the core based on informatization construction of the laboratory testing process. The informatization of the whole laboratory testing process enables the availability of services such as inquiry online, whole-process tracing, automatic data acquisition, real-time monitoring of the quality system, data analysis and evaluation, quantitative assessment of laboratory personnel performance, which helps achieve the goals of enhancing the operational efficiency of laboratory testing services by process information management, of improving the alignment of detection requirements by data collection and extraction, and of creating a new testing service mode by data mining and analysis.

food safety; testing; laboratory information management system; application architecture

10.7506/spkx1002-6630-201603045

TS207.3

A

1002-6630（2016）03-0258-08

陳婷, 劉清珺, 張旭, 等. 食品安全檢測實驗室信息管理系統(tǒng)的應(yīng)用架構(gòu)[J]. 食品科學(xué), 2016, 37(3): 258-265. DOI:10.7506/spkx1002-6630-201603045. http://www.spkx.net.cn

CHEN Ting, LIU Qingjun, ZHANG Xu, et al. Application architecture of food safety testing laboratory information management system[J]. Food Science, 2016, 37(3): 258-265. (in Chinese with English abstract) DOI:10.7506/spkx1002-6630-201603045. http://www.spkx.net.cn

2015-05-05

北京市科學(xué)技術(shù)研究院青年骨干計劃項目；國家重大科學(xué)儀器設(shè)備開發(fā)專項（2013YQ140371）

陳婷（1982—），女，高級工程師，碩士，研究方向為數(shù)據(jù)分析與信息系統(tǒng)構(gòu)建。E-mail：winne_311@sina.com