霍曉峰，張莉銘

（1 南京郵電大學(xué) 江蘇 南京 210000）

（2 南京藝術(shù)學(xué)院 江蘇 南京 210000）

0 引言

實(shí)驗(yàn)室信息管理系統(tǒng)（ laboratory information management system， LIMS）是一種信息化的管理工具，將數(shù)據(jù)庫(kù)為中心的信息技術(shù)和實(shí)驗(yàn)室管理要求有機(jī)地融合在一起。 實(shí)驗(yàn)室信息管理系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相結(jié)合，對(duì)實(shí)驗(yàn)室的業(yè)務(wù)流程、所有資源、行政等進(jìn)行科學(xué)的管理。 高校的實(shí)驗(yàn)室信息管理系統(tǒng)依托于實(shí)驗(yàn)室平臺(tái)，在客戶機(jī)／服務(wù)器平臺(tái)下，對(duì)學(xué)員考勤、學(xué)員實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、實(shí)驗(yàn)報(bào)表的撰寫、實(shí)驗(yàn)室的開(kāi)放和學(xué)員實(shí)驗(yàn)的預(yù)約，以及對(duì)實(shí)驗(yàn)儀器的管理工作等問(wèn)題編寫的一個(gè)綜合應(yīng)用軟件系統(tǒng)［1－2］。 為了提升教學(xué)實(shí)踐水平、擴(kuò)大實(shí)踐內(nèi)容、開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室的功能等，必須配置一個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)的管理工作。

近年來(lái)，高校實(shí)驗(yàn)室通過(guò)持續(xù)不斷地建設(shè)與經(jīng)常性的評(píng)估活動(dòng)，提高了管理水平，逐漸走上了規(guī)范化、制度化、科學(xué)化的管理軌道，但依然有部分高校繼續(xù)著低效率、不規(guī)范的管理狀況。 一些高校的教學(xué)實(shí)驗(yàn)、員工考勤等管理情況，不能與實(shí)際情況一起體現(xiàn)；有些高校的實(shí)驗(yàn)老師不重視實(shí)驗(yàn)工作，耗費(fèi)了實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)資源；有的實(shí)驗(yàn)學(xué)員單純以完成任務(wù)為目的，做實(shí)驗(yàn)報(bào)告不認(rèn)真，導(dǎo)致資料、圖表等都出現(xiàn)差錯(cuò)，使實(shí)驗(yàn)報(bào)告失去了原有的意義；儀器管理一直也處在賬本和卡片的階段，大量的儀器設(shè)備投資不能取得相應(yīng)的經(jīng)濟(jì)效益。 開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室及學(xué)生預(yù)約實(shí)驗(yàn)的管理一直也是復(fù)雜的。 因此，實(shí)驗(yàn)室信息管理系統(tǒng)就是用來(lái)解決以上問(wèn)題的，以期使實(shí)驗(yàn)室發(fā)揮應(yīng)有的作用。

1 LIMS 的主要功能及應(yīng)用

1.1 LIMS 的主要功能

該應(yīng)用程序應(yīng)完成工作的后臺(tái)結(jié)構(gòu)化查詢語(yǔ)言（structured query language， SQL）記錄列表，共計(jì)7 項(xiàng)：學(xué)生記錄表格、實(shí)驗(yàn)記錄表格、學(xué)生實(shí)驗(yàn)記錄表格、管理記錄表格、考勤記錄表格、預(yù)約記錄表格和設(shè)備管理表格，主要內(nèi)容如下：

（1）實(shí)驗(yàn)信息管理功能。 該模塊主要是用來(lái)管理人員輸入的實(shí)驗(yàn)相關(guān)信息，包括實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目名稱、研究目的、研究方法和研究?jī)?nèi)容等。 也可以用導(dǎo)航欄來(lái)選取所要求選擇、更改和撤銷的實(shí)驗(yàn)信息。

（2）學(xué)校查詢功能。 在此模塊中，可以對(duì)學(xué)生的個(gè)人基本情況進(jìn)行查詢并輸出報(bào)告，同時(shí)可以進(jìn)行添加、修改、刪除學(xué)生信息等操作。

（3）實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)管理功能。 該模塊主要是方便實(shí)驗(yàn)管理人員掌握所有實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行情況及結(jié)果，共有兩種功能：檢索和大數(shù)據(jù)分析。

（4）實(shí)驗(yàn)中考勤信息管理功能。 此模塊能夠通過(guò)對(duì)學(xué)員的考勤狀況、儀器設(shè)備使用狀況等進(jìn)行查詢、統(tǒng)計(jì)，并輸出報(bào)表。

（5）實(shí)驗(yàn)預(yù)約記錄。 對(duì)預(yù)約實(shí)驗(yàn)的時(shí)間進(jìn)行登記，并錄入學(xué)員的姓名、所約定的實(shí)驗(yàn)方式、實(shí)驗(yàn)日期、所使用的實(shí)驗(yàn)裝置等數(shù)據(jù)，并可產(chǎn)生預(yù)約結(jié)果報(bào)告。

1.2 LIMS 的分類管理與服務(wù)

首先，按照考勤的結(jié)果決定是否給予登錄系統(tǒng)；然后，通過(guò)用戶注冊(cè)后使用的賬號(hào)和口令進(jìn)行對(duì)用戶的分類管理，例如不同對(duì)象可以進(jìn)入不同的頁(yè)面，使用不同的服務(wù)。用戶需要填寫真實(shí)的口令方可登錄。 一旦注冊(cè)賬號(hào)在數(shù)據(jù)庫(kù)里不存在，系統(tǒng)就會(huì)提醒用戶是否重新進(jìn)行注冊(cè)，如果用戶重新注冊(cè)則通過(guò)系統(tǒng)直接進(jìn)入登錄頁(yè)面，系統(tǒng)會(huì)把學(xué)員的所有登錄資料都輸入到系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)的相關(guān)數(shù)據(jù)中去。

使用實(shí)驗(yàn)報(bào)告功能模塊時(shí)，系統(tǒng)會(huì)按照登錄的實(shí)際情況，在實(shí)驗(yàn)報(bào)告中自動(dòng)填寫包括學(xué)生的學(xué)號(hào)、名稱、年齡、學(xué)校等信息，同時(shí)填報(bào)實(shí)驗(yàn)名稱、實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹⒀芯宽?xiàng)目和關(guān)于實(shí)驗(yàn)的其他資料。 手工填報(bào)涉及實(shí)驗(yàn)中的所有數(shù)據(jù)和實(shí)驗(yàn)結(jié)果，還有實(shí)驗(yàn)曲線。 實(shí)驗(yàn)曲線是在實(shí)驗(yàn)時(shí)生成，并用文件格式存盤后貼進(jìn)實(shí)驗(yàn)報(bào)告中的。 實(shí)驗(yàn)論文的結(jié)尾是撰寫每個(gè)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)心得。 不同類型的實(shí)驗(yàn)會(huì)有截然不同的填寫內(nèi)容。 完成后，登錄者可以直接進(jìn)行上傳或打印輸出。

在修正實(shí)驗(yàn)報(bào)告功能模塊中，學(xué)生可以對(duì)已進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)報(bào)告進(jìn)行修正。 在該模塊中，可選的實(shí)驗(yàn)結(jié)果是學(xué)生自己進(jìn)行的。 如果選中實(shí)驗(yàn)，原來(lái)的實(shí)驗(yàn)報(bào)告結(jié)果都會(huì)呈現(xiàn)出來(lái)，以便編輯。

在補(bǔ)做實(shí)驗(yàn)功能模塊中，只有在獲得老師的授權(quán)并進(jìn)行考勤后，實(shí)驗(yàn)功能才會(huì)生效。 根據(jù)某種原因?qū)λ┳龅膶?shí)驗(yàn)加以補(bǔ)做。 在實(shí)驗(yàn)報(bào)告上標(biāo)明補(bǔ)做字樣，以區(qū)別正常實(shí)驗(yàn)材料。

實(shí)驗(yàn)成績(jī)檢索功能實(shí)現(xiàn)了對(duì)特定要求下學(xué)生實(shí)驗(yàn)成績(jī)的檢索，能夠按照學(xué)號(hào)、實(shí)驗(yàn)號(hào)和年齡三種要求進(jìn)行檢索，可以顯示搜索結(jié)果，并能顯示相應(yīng)的一些實(shí)驗(yàn)成果、實(shí)驗(yàn)時(shí)間及成果、補(bǔ)做及實(shí)驗(yàn)教材的完成情況等內(nèi)容。

考勤狀態(tài)查詢對(duì)已登錄學(xué)號(hào)的學(xué)生考勤狀態(tài)進(jìn)行顯示，也可以查詢?cè)摪嗉?jí)的學(xué)生遲到情況并進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。

1.3 學(xué)?？记谒⒖ㄔO(shè)備

按照高校事先確定的當(dāng)日所進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，在學(xué)?？记谒⒖?yè)面下對(duì)所有進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室的學(xué)員實(shí)施考勤，當(dāng)學(xué)員刷卡時(shí)，學(xué)校賬號(hào)、姓名、實(shí)驗(yàn)編號(hào)、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目名稱、實(shí)驗(yàn)日期、刷卡日期等將存入學(xué)?？记谟涗洷碇?，并且在刷卡頁(yè)面上顯示出來(lái)。 另外，為了更有效地進(jìn)行系統(tǒng)的質(zhì)量控制，由高校指定一個(gè)設(shè)備編號(hào)給該學(xué)員，以確定能夠使用的儀器設(shè)備。

1.4 系統(tǒng)在線幫助文件

包括系統(tǒng)的應(yīng)用說(shuō)明、實(shí)踐指導(dǎo)書等信息。

1.5 設(shè)備信息管理功能

對(duì)設(shè)備的產(chǎn)地和制造商、購(gòu)買資金來(lái)源、購(gòu)買時(shí)間、實(shí)際使用情況、當(dāng)前所在位置、借用狀態(tài)、修理情況等信息進(jìn)行全面的記載，并具備檢索、統(tǒng)計(jì)分析、研究報(bào)告等功能。

2 LIMS 的開(kāi)發(fā)

整體的功能實(shí)現(xiàn)［3－6］如圖1 所示。

圖1 系統(tǒng)功能框圖

3 LIMS 的主要優(yōu)勢(shì)

通過(guò)兩年的運(yùn)營(yíng)與應(yīng)用，實(shí)驗(yàn)室信息管理系統(tǒng)在功能和操作性等方面，比以往都有了較大改善。

3.1 利用互聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)資源共享

目前，上海大部分院校采用的實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)一般都是單機(jī)版的。 面對(duì)單機(jī)版的不足，實(shí)驗(yàn)室首選網(wǎng)絡(luò)版的系統(tǒng)，主要基于以下兩個(gè)原因：首先，由于使用的平臺(tái)都是基于互聯(lián)網(wǎng)的，所以能用互聯(lián)網(wǎng)或裝有IE11 瀏覽器的計(jì)算機(jī)均可登錄該系統(tǒng)直接獲取信息而不受空間限制，從而充分發(fā)揮了網(wǎng)絡(luò)化優(yōu)勢(shì)。 其次，突出了四級(jí)管理。

按照中國(guó)高校實(shí)驗(yàn)室管理的特點(diǎn)，根據(jù)不同的管理層級(jí)將管理權(quán)限細(xì)分為四級(jí)。

（1）第一級(jí)別，系統(tǒng)管理員級(jí)的最高權(quán)限。 負(fù)責(zé)全年度實(shí)驗(yàn)室管理工作，實(shí)驗(yàn)室報(bào)告、系統(tǒng)通用信息、輔助數(shù)據(jù)庫(kù)管理、系統(tǒng)用戶信息管理中的所有信息錄入編輯與刪除的工作。 系統(tǒng)管理員的管理范圍包括了學(xué)校內(nèi)各實(shí)驗(yàn)室，而另外三種管理權(quán)限，則是由管理者所賦予的。

（2）第二級(jí)別，院級(jí)，使用范圍為校內(nèi)所有的實(shí)驗(yàn)室。僅擁有對(duì)本院實(shí)驗(yàn)室的管理和通用查詢系統(tǒng)的操作權(quán)限，并且使用時(shí)間僅限定在本年度。

（3）第三級(jí)別，實(shí)驗(yàn)室的管理人員可以錄入、更改或者撤銷該實(shí)驗(yàn)室的信息。 只提供了在實(shí)驗(yàn)室管理和通用查詢功能，并且使用時(shí)間不限制于當(dāng)年度。

（4）第四級(jí)別，瀏覽查詢只能訪問(wèn)系統(tǒng)的所有信息。本級(jí)權(quán)限雖然最大的目標(biāo)也是全校實(shí)驗(yàn)室，但只能實(shí)現(xiàn)一般的功能。 設(shè)立本級(jí)權(quán)限的用意是便于學(xué)院負(fù)責(zé)人以及學(xué)校其他職能部門收集所需信息。

四級(jí)共用一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)，使各單位的聯(lián)系越來(lái)越強(qiáng)。 資源共享有助于提高工作效率和透明度。 不同身份的登錄界面不同，有強(qiáng)烈的針對(duì)性。 分級(jí)管理制度可保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性與及時(shí)性。

3.2 通用查詢功能

實(shí)驗(yàn)室信息管理系統(tǒng)的使用與否，很大程度上取決于用戶可否隨意“進(jìn)出”。 在實(shí)踐工作中，往往要求對(duì)所有的信息進(jìn)行綜合匯總、分類和計(jì)算，這就必須借助通用查詢系統(tǒng)。 為了使用簡(jiǎn)便，將通用查詢系統(tǒng)內(nèi)嵌到實(shí)驗(yàn)室信息系統(tǒng)中。

實(shí)驗(yàn)室信息管理系統(tǒng)中有四個(gè)基礎(chǔ)庫(kù)，即研究人員基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)、實(shí)驗(yàn)室工程基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目管理數(shù)據(jù)庫(kù)和實(shí)驗(yàn)室績(jī)效管理系統(tǒng)庫(kù)。 此外還有二十多個(gè)輔助信息庫(kù)，主要包含了學(xué)科代號(hào)、文化程度代號(hào)等多個(gè)代碼表。只要是基礎(chǔ)庫(kù)中存在的主要信息項(xiàng)目，系統(tǒng)操作者都能夠按照自身的需求給出檢索條件。 此檢索統(tǒng)計(jì)功能使用非常靈活。 例如，可以檢索2023 年北京某高校材料科學(xué)與工程學(xué)院中30～40 歲左右的博士和副教授情況，主要信息項(xiàng)目為名稱、性別、年級(jí)、學(xué)術(shù)級(jí)別、文化程度、所屬學(xué)科和所在實(shí)驗(yàn)室。 Excel 具有龐大而豐富的圖表和統(tǒng)計(jì)功能，是系統(tǒng)最主要的辦公軟件。 通用檢索系統(tǒng)和Excel 的結(jié)合，大大提高了辦公效率。 人們能夠利用Excel 對(duì)檢索得出的結(jié)果做出數(shù)據(jù)分析，進(jìn)行表格處理等。 在過(guò)去看起來(lái)很復(fù)雜的工作現(xiàn)在變得簡(jiǎn)單多了，同時(shí)準(zhǔn)確率明顯提高了。

3.3 數(shù)據(jù)并存，保證數(shù)據(jù)的一致性和完整性

實(shí)驗(yàn)室管理工作主要涉及實(shí)驗(yàn)室人員、管理實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目以及實(shí)驗(yàn)室本身的管理工作，這三項(xiàng)都有著一個(gè)共同的特征，即年度性。 工作人員數(shù)量與管理實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目每學(xué)年都在變動(dòng)，近年來(lái)院系調(diào)動(dòng)比較頻繁也導(dǎo)致了實(shí)驗(yàn)室每年有很大的變動(dòng)。 系統(tǒng)各個(gè)年份的信息之間的關(guān)系是相互并行的，在實(shí)際工作中需要隨時(shí)查閱各個(gè)年份的情況，以便于進(jìn)行數(shù)據(jù)比較分析［7－9］。 由于以往的系統(tǒng)中只能有一個(gè)年份信息，如果要查看該年份的信息，只能重新裝入備份后的年份信息，并且沖掉一些原始數(shù)據(jù)，在實(shí)際操作中十分不方便，也不安全。 所以，在開(kāi)發(fā)更新管理系統(tǒng)時(shí)，經(jīng)過(guò)反復(fù)討論和實(shí)踐，目前的技術(shù)可以較好地解決年度性的問(wèn)題，各年度的數(shù)據(jù)同時(shí)存在，極大充實(shí)了數(shù)據(jù)庫(kù)的內(nèi)容。

4 LIMS 應(yīng)用的優(yōu)點(diǎn)

4.1 LIMS 有利于管理保存

LIMS 系統(tǒng)能對(duì)各種資料實(shí)行統(tǒng)計(jì)管理，資料的輸入、存儲(chǔ)、管理與分配完全在統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫(kù)中完成，防止了信息流失和使用過(guò)程的多次重復(fù)［10］。 信息集中也為快速檢索與生成報(bào)表提供了一種快捷簡(jiǎn)便的方法，同時(shí)利用相應(yīng)的統(tǒng)計(jì)分析方法和趨勢(shì)圖來(lái)提高質(zhì)量控制，具有傳統(tǒng)紙張保存方法無(wú)可比擬的優(yōu)點(diǎn)。

4.2 LIMS 能有效提升傳輸速率

能夠接入數(shù)據(jù)分析儀表（如液相色譜儀、氣相色譜儀、天平等），進(jìn)行解析統(tǒng)計(jì)信息的手動(dòng)采集，降低手工記錄人的延誤，進(jìn)而提升傳輸速率，同時(shí)節(jié)約了數(shù)據(jù)分析員的工作時(shí)間。 在收集解析統(tǒng)計(jì)信息時(shí)，LIMS 可以收集相應(yīng)的環(huán)境數(shù)據(jù)信息，使得對(duì)統(tǒng)計(jì)信息的解析工作更為全面、可信。 統(tǒng)一消息服務(wù)（unified messaging service，UMS）能夠?qū)崿F(xiàn)儀器設(shè)備維護(hù)，為儀器設(shè)備建立定期的校準(zhǔn)計(jì)劃表來(lái)追蹤、記錄校準(zhǔn)狀況。 UMS 能夠計(jì)算儀器設(shè)備的使用量，保證最大限度地使用儀器設(shè)備。

4.3 LIMS 擁有超強(qiáng)的報(bào)表能力

報(bào)告的類型可能是常規(guī)的檢測(cè)報(bào)表、研究報(bào)告，也可能是質(zhì)量報(bào)表、管理報(bào)表等。 該報(bào)表不但可以簡(jiǎn)單地反映出系統(tǒng)信息，還能對(duì)信息進(jìn)行加工處理。 學(xué)習(xí)管理系統(tǒng)（learning management system， LMS）可選擇該流程的一個(gè)組成部分自動(dòng)打印報(bào)表或以郵件和互聯(lián)網(wǎng)方式發(fā)出報(bào)表，及時(shí)、精確地反饋服務(wù)狀況。

4.4 LIMS 能保證信息真實(shí)并完整存儲(chǔ)

LIMS 的安全控制包括管理和用戶控制。 通過(guò)向用戶授權(quán)，可以監(jiān)視并操縱某些特定信息。 在LIMS 中，任何一個(gè)使用都必須能設(shè)定使用授權(quán)，如不能給予使用者某些授權(quán)，相關(guān)的工作便不能進(jìn)行。 檢測(cè)數(shù)據(jù)在傳輸時(shí)必須經(jīng)過(guò)主管機(jī)構(gòu)負(fù)責(zé)人才能審批，合理的審批制度也是一種先進(jìn)LINS 技術(shù)所必須具備的［11－12］。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，計(jì)算機(jī)技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的發(fā)展，極大推進(jìn)了人類社會(huì)的前進(jìn)步伐，使得全球各個(gè)行業(yè)的發(fā)展都得到了進(jìn)步。 本文提出了一種基于客戶機(jī)／服務(wù)器的測(cè)試信息管理系統(tǒng)，以期在功能上滿足現(xiàn)階段實(shí)驗(yàn)室管理的需求，并在今后的使用過(guò)程中持續(xù)改進(jìn)，從而更有效地投入到實(shí)驗(yàn)運(yùn)用過(guò)程中，產(chǎn)生實(shí)際的經(jīng)濟(jì)效益。