航帆Labmaster設計原理及系統應用LIMS與航帆LabmasterLIMS（LaboratoryInformationManagementSystem）即實驗室信息管理系統，它是一種使用數據庫技術和信息管理技術的實驗室自動化的新模式。LIMS的產生是實驗室信息化發展的必然結果。實驗室的工作對象是形態各異的樣品，產品是數據和各種信息。實驗室的信息化資源由數據、信息和知識三部分組成。隨著實驗室能力范圍以及業務總量的擴大，實驗室的信息流量會以幾何級數增長，如何高質量地、快速地收集、處理、傳輸、存貯、共享信息資源，成為各類實驗室急需解決的問題。在這種背景下，LIMS應運而生并獲得快速發展。航帆Labmaster實驗室信息管理系統（以下簡稱Labmaster），是深圳市航帆科技有限公司在LIMS領域的主力產品。它的最早版本誕生于2005年，首先應用于廣東省產品質量監督檢驗中心計量校準實驗室，經過數年的持續開發和推廣，Labmaster已經演化成一個涵蓋了儀器、量具校準實驗室以及各類產品、材料、環境檢測實驗室業務的版本系列。Labmaster的開發背景中國的實驗室，曾經長期滯后于國民經濟的發展，但是進入新世紀后，呈現出跨越式發展的局面。在這一時期，除了政府部門、國有企業、重點行業的實驗室，許多民營實驗室相繼誕生，一些著名的外資實驗室也陸續涌入中國市場。隨著能力范圍的擴大和業務總量的迅速增長，很多實驗室遭遇到管理瓶頸，表現為：信息流量和管理難度急劇上升，運行效率顯著下降，報告差錯和客戶投訴日益增多。更為嚴峻的是，這些問題似乎不是依靠增設監督管理程序或者強化行政獎懲措施等傳統管理手段可以解決的，很多管理者在這個階段體驗到未曾有過的無力感。這些實驗室的問題在于，隨著自身發展，其業務過程的復雜程度已經達到了傳統管理和運行模式所能維持的極限。以紙張傳遞和點對點溝通為特征的傳統業務流，已經不能保證實驗室的良好運行。也就是說，傳統的管理和運行模式本身就是問題，不可能再通過它有效地解決衍生的問題。此時，LIMS無疑是突破管理瓶頸，轉變運行模式，支撐和保障實驗室快速發展的利器！深圳市航帆科技有限公司，是實驗室信息化領域的資深研究者和積極倡導者，自2005年就以其遠見卓識投入LIMS的研發和服務工作，是國內LIMS軟件供應商中的佼佼者。其主力產品航帆Labmaster，在全面遵循《ISO/IEC17025準則》的基礎上，提供了實驗室信息化的全盤方案，把實驗室所有的管理和技術活動，集成到一個統一的、智能持續增長的數據平臺上，為實驗室在信息化時代的繼續發展鋪就了一條快速通道！Labmaster的設計原理1.航帆Labmaster系統架構設計原理Labmaster系統的主體架構采用了C/S（客戶端/服務器）形式，而沒有采用時下似乎更為流行的B/S（瀏覽器/服務器）形式。這個選擇主要基于以下考慮：首先，流行的不一定是適合的。LIMS與EC（電子商務）或者OA（辦公自動化）軟件相比有明顯差異，除了流程管理以及公文傳遞外，它必須在很多環節進行復雜的專業處理。比如，數據采集環節要實現與外部儀器設備的接駁和數據分析，報告編制環節要完成報告的圖文編輯并盡可能自動化，等等。這都要求客戶端程序具有很強大的操作界面和處理功能，而網頁瀏覽器作為一種呈現工具，肯定是缺乏優勢的。其次，瀏覽器是為閱讀網頁而設計的軟件工具，每次更新頁面都要向web服務器發出http請求，web服務器調用服務器端應用程序對數據庫發起查詢，然后處理查詢到的結果并組裝返回頁面，瀏覽器接收這些頁面并把它呈現出來。整個過程比C/S結構的應用程序復雜很多，嚴重拖慢了系統的響應速度。此外，B/S體系結構是面向Internet的，它的本質是開放的，而LIMS作為企業級或者部門級的專業應用軟件，本質是內向的，兩者在設計理念上就存在著矛盾。最明顯的表現是安全概念上的沖突。LIMS包含了實驗室客戶資料、能力資料、人員資料等重要而且敏感的數據，保密性比較高，但是B/S設計允許用戶從Internet上對系統數據庫發起訪問，對系統數據的安全性造成威脅。雖然現在有多種技術措施來提高安全性，但是，在架構設計中降低安全性，然后再通過昂貴的技術手段來彌補安全性的不足，顯然并不適合一般的實驗室。當然，B/S軟件擁有一些特別的優勢，比如客戶端免安裝、版本一致性、遠程訪問，等等。在這些方面，航帆Labmaster采用了一些合理的解決方式，所達到的效果上幾乎是一致的。下面對此有具體的闡述。2.航帆Labmaster數據訪問及安全性設計原理Labmaster沒有采用應用服務器作為中間件，它的客戶端程序都直接對數據庫服務器進行訪問，這明顯加快了系統對用戶操作的響應速度。在計算機性能突飛猛進的今天，沒有必要做所謂“瘦”客戶端設計，把工作負擔集中在應用服務器上。通過系統控制程序，管理員可以為全系統配置公共的數據訪問鏈路，當系統數據庫的訪問參數發生變更時，管理員在此重做一次配置即可。客戶端存貯的不是主數據庫而是管理數據庫的連接參數，這些連接參數是加密的，程序對它進行透明地調用，用戶對調用沒有覺察。客戶端訪問管理數據庫后獲得對主數據庫的訪問參數，這些訪問參數仍然是加密的和透明調用的，而且根本沒有存貯在客戶端，因此，系統數據庫的訪問安全性是很高的。3.航帆Labmaster報告模板設計原理Labmaster在報告編輯環節，提供了報告模板支持，以實現報告編輯自動化。一般情況下，實驗室用MSOffice軟件來編輯報告，最常用的是MSWord和MSExcel。航帆Labmaster把MSOffice軟件集成到系統窗口當中，與MSOffice的協作達到非常理想的狀態。報告自動編輯的方法有兩種。一種是在報告模板中設置替換符，替換符可以理解為占位符，每個占位符都代表一個報告元素，比如證書編號、原始記錄號、簽名圖樣、標準器信息、技術依據等等，系統自動調用真實信息替換掉通過這些占位符。這種方式的好處是模板定義靈活，只要調整替換符的位置，就更改了報告格式。它的缺點是一旦完成替換，程序就難以再次實現自動編輯，因為替換符已經消失，只能手工補充對應的替換符到報告文檔中。還有一種自動編輯報告的方法，就是規定報告元素在文檔中的具體位置，比如，證書編號出現在第一頁第一個表格的第二行、第三列交匯的單元格。這樣，程序就可以方便地對這一位置的字符串進行讀寫。這種方法的優點是交互性比較好，用戶可以隨時反復讀寫報告元素，缺點是模板靈活性差，更換模版就必須更換元素位置規則。4.航帆Labmaster數據庫系統設計原理Labmaster采用多個數據庫分工協作的方式，對系統提供數據支持。這些數據庫包括主數據庫、文檔數據庫、知識數據庫、管理數據庫、模板數據庫等等。數據庫組的設計方式，擴大了系統數據容量，提高了各數據庫的訪問效率，而且方便了數據庫管理，比如，系統管理員如需復制或者遷移所有歷史報告文檔，只要對文檔數據庫進行操作就可以了。5.航帆Labmaster客戶端版本自動強制更新設計原理Labmaster采用了客戶端程序自動強制升級的措施，有效地降低了客戶端安裝工作強度，保證了客戶端版本的一致性。系統管理員可以通過系統控制程序上傳新的客戶端版本，而客戶端程序在每次啟動或者運行過程中，都會自動探測版本更新狀況。一旦發現更高的版本，則自動進行升級并且停止舊版本的運行。也就是說，B/S架構的系統在客戶端可以免安裝，而Labmaster僅要求用戶在客戶端安裝一次。6.航帆Labmasterweb訪問模塊設計原理：Labmaster提供了Web訪問模塊，供實驗室的客戶，也即實驗室的服務對象通過Internet查詢業務進展。客戶訪問的數據庫并非系統主數據庫，而是系統另行提供和自動維護的Web數據庫。這個Web數據庫僅包含了當前業務進展的信息，即使遭到非法訪問，實驗室的重要和敏感信息不會暴露給訪問者。7.航帆Labmaster系統控制程序設計原理Labmaster專門提供了系統控制程序供系統管理員使用。Labmaster要求它的系統管理員同時是數據庫管理員，因此這個系統控制程序，是憑借數據庫管理員的登錄名和密碼登錄的。系統控制程序提供了以下操作：配置數據訪問鏈路，設置最低版本，激活信息系統，管理在線客戶端，等等。8.航帆Labmaster數據管理和導出程序設計原理Labmaster另外提供了數據庫管理程序和數據導出程序。管理員可以使用這兩個程序，方便地備份或者還原系統數據庫，或者將數據庫里的重要資料，以MSOffice文件的形式導出到文件系統中，為業務數據的保存提供了另外一種輔助形式。這個設計，避免了系統管理員對系統數據庫的直接操作，在系統管理員對MSSQLServer軟件不熟悉的情況下，這些直接操作是相當危險的。9.航帆Labmaster系統配置設計原理Labmaster提供了豐富的系統配置，這些配置對系統的工作模式有重要的影響。Labmaster通過這種方式降低了用戶需求與源代碼的耦合度，在用戶希望變更系統功能的時候，無需修改代碼，只需修改配置。10.航帆Labmaster操作權限設計原理為了增強系統的安全性，Labmaster設計了嚴格的操作權限管理，所有員工只能在授權的界面內工作，并且只能接觸經授權的信息。比如，系統管理員可以指定每個員工訪問的窗口，或者指定可以操作的按鈕；另外，員工擁有的系統角色，也隱含著數據訪問限制，比如，以業務員的身份登錄，并且系統設定為業務員之間信息相互隔離的話，則業務員登錄后，只能接觸本人的業務信息，不能瀏覽其他業務員的業務信息。Labmaster的技術特征1.全面理解和遵循《ISO/IEC17025準則》的要求《ISO/IEC17025準則》是CNAS對校準和檢測實驗室能力進行認可的依據，它規定了對實驗室校準和檢測能力的通用要求。Labmaster全面理解了《ISO/IEC17025準則》的思想并遵循了它的所有要求。Labmaster的開發人員，實際參加CEST計量校準機構的業務工作長達一年時間，這為他們全面和深入地理解《ISO/IEC17025準則》打下了堅實的基礎。這意味著，Labmaster在校準檢測行業具有非常強的通用性，能夠適應所有按照《ISO/IEC17025準則》管理和運行的實驗室的要求，甚至，對某些理解和執行《ISO/IEC17025準則》存在瑕疵的實驗室，Labmaster具有一定的糾偏和規范的作用。2.統一的數據平臺和自動增長的智能Labmaster把實驗室的全部管理和服務活動，都集成到一個統一的數據平臺之上。這個統一的數據平臺帶來很多好處。第一，傳統運行方式下，同一條業務信息從多個渠道流入機構內部，相關部門各自為政地理解和處理這些信息，使之在機構內部演化成多個版本，進而在溝通中導致歧義和錯誤。統一數據平臺則有效地解決了數據冗余和數據不一致的問題，因為數據庫在設計階段已經充分考慮了數據原子化和參照完整性等原則，打個比方來說，在這一設計原則下，大家看到的是天空中的同一個月亮，而不是各自頭腦中想象的月亮。第二，在這個統一的數據平臺上，業務數據是隨著業務的進行而持續積累的，也就是說，所有的業務數據都不是一次性消費的，它們會隨即轉化成為系統的經驗和智能。隨著系統的持續運行，它會變得越來越聰明，能夠為用戶提供更加及時和有效的參考信息，給管理者提供更加精確的定量分析工具并生成直觀的圖表或報表，為其決策提供強大的數據支持。第三，所有業務數據集中管理和控制，有效地增強了信息系統的安全性。首先，數據庫本身憑借MSSQLServer的安全性能得到有效的防護；其次，所有終端用戶的操作權限受到嚴格限制，他們只能在經過授權的界面下工作，并且只能接觸經過授權的業務信息；另外，客戶端本身不保留任何有價值的信息，即使客戶端程序被盜走，業務數據也不會有任何損失，就象超市里有人推走了一輛購物車，但是購物車上沒有任何貨物。3.持續積累豐富的基礎信息，自動轉化為系統的經驗和智能Labmaster的另外一個巨大優勢，就是除了二進制代碼外，它本身攜帶了一些基礎信息，包括若干儀器型號信息和智能證書模板。在系統的運行過程中，儀器型號信息將會持續積累，智能證書模板庫也可以通過客戶的獨立維護而不斷擴展，程序與這些基礎數據的結合，將產生強大的威力。應用戶的要求，深圳市航帆科技有限公司可以為證書模板的制作提供有效的技術支持，如果Labmaster項目組儲備的證書模板資源能夠與用戶需求匹配，也可以為用戶提供批量的證書模板。4．提供了對網絡擴展的支持鑒于很多實驗室機構，在不同城市擁有自己的分支機構，因此需要Labmaster能夠對遠程的分部或者合作伙伴提供支持。除了離線工作模式外，Labmaster可以通過架設VPN的方式進行擴展，在這個方面，Labmaster有良好的表現，實際案例證明，VPN網絡擴展方式的成本和性能都是足以接受的。5．與MSOffice辦公軟件緊密集成Labmaster與MSOffice辦公系統的緊密結合，是Labmaster的一個重要特點，尤其它與MSWord和MSexcel的結合非常出色。MSOffice是大眾熟悉的辦公編輯軟件，這種緊密的結合，可以把用戶的計算機操作能力充分地移植Labmaster系統中來。Labmaster的主要功能模塊1.深入的供應商及客戶資料管理Labmaster提供了對供應商和客戶資料的全面管理，不僅可以進行常規的資料管理，還可以進行靈活的資料統計，此外，還可以通過附帶的文檔管理功能，進行諸如供應商評級或者客戶投訴反饋等深入的管理工作。2.通用的合同處理流程Labmaster為委托合同的處理，設計了合同受理——〉合同評審——〉任務指派——〉任務調整——〉合同收費的通用流程。合同受理環節，提供了客戶信息智能選取方式，以及手工輸入或者批量導入樣品信息的功能；受理窗口采用智能字庫跟蹤技術，提供了參考信息面板，可以在錄入樣品的時候自動提供各種參考信息。樣品錄入完畢之后，系統自動生成委托合同單。合同評審環節，是《ISO/IEC17025準則》所要求的標準過程，它保證實驗室接受的委托項目均在技術能力范圍之內。樣品與技術資質在此處的關聯操作，為后續流程準確調用參考信息提供了依據，這種關聯關系隨即累積到數據庫中轉化為系統的經驗和智能。任務指派環節，主要由兩步操作完成。第一步是把任務指派到專業組，第二步是把任務指派到具體的專業人員，相關人員的程序窗口將自動收到被分配的任務。任務指派環節包含可選的時間規劃，可以為報告超期控制提供判斷依據。任務調整環節，可以在任務指派之后，根據實際情況對工作任務進行任何需要的調整。新增的樣品將反饋到合同評審以及任務指派環節，確保每個樣品的流程完整性。合同收費環節，可以自動對委托合同進行收費計算，生成收費通知單。3.通用的原始記錄處理流程Labmaster為原始記錄的處理，提供了上傳記錄——>校對記錄的標準流程，此外，對于校準樣品，另外增加了一個可選的樣品修理環節。原始記錄的處理環節均支持批量操作以提供更高的靈活性。通用的報告處理流程Labmaster為校準證書或者檢測報告的處理，設計了一個報告編制——〉報告校對——〉報告審核——報告簽發的標準流程。另外，系統設計了一個報告反饋的環節，用于糾錯和投訴處理。報告編制環節自動提取了前期錄入的樣品信息，并且通過報告模板把大量的編輯操作轉換成選擇操作，從而提高效率和降低差錯率。報告審核和報告簽發環節，與實際工作流程完全相符，但是呈現出兩個新的特征，一是把紙張傳遞過程轉換成電子傳遞過程，二是把點對點的傳統溝通方式轉變為流水線的推進方式。用戶在上述流程中所做的確定性操作，將導致其本人的簽名圖樣打印在報告封面的對應位置，從而徹底實現了文檔電子化并且節省了手工簽名的操作。靈活的原始記錄模板以及報告模板Labmaster設計了原始記錄模板庫以及報告模板庫組件，支持用戶創建和管理相關模板。在相關模板被上傳到數據庫，并且與技術資質關聯以后，系統將在報告流程當中自動調用最匹配的模板。當選用模板編輯報告的時候，模板自動寫入前期樣品信息，并且把大量編輯操作轉化為選擇操作，從而提高編制效率，降低差錯率。如果模板本身嵌入了足夠的VBA代碼，則能夠在更高程度上實現報告編輯自動化。6.嚴謹的報告差錯控制以及報告逾期控制機制報告的準確率和如期率，體現了一個實驗室的業務素質，也反映出實驗室的管理水平和技術水平，Labmaster為此特別設計了報告的差錯控制機制和超期控制機制。在報告的審核、簽發、交付三個環節，用戶如果發現報告差錯，都有權就地修改報告或者把報告退回到編制環節，無論采用哪種方式，系統都將判斷責任人、記錄差錯信息、保留原報告的副本。這些差錯記錄，可以作為績效考核的依據。報告逾期的控制機制，起始于任務指派時所作的時間規劃。在實際報告流程中，系統會以此為依據，自動計算各個環節的逾期報告并生成報表。此外，系統提供了今日到期和即將到期的報告自動統計，通過這兩種監控方式，管理者可以提前對出現逾期趨勢的報告給予關注，避免逾期情況真的發生。7．全面的業務監控由于校準和檢測服務的復雜性，管理者面臨著相當龐雜和繁瑣的管理任務。例如，實驗室可能同時執行若干個委托合同，每個合同處于不同的進度；同時，委托合同可能包含若干個任務批次，每個批次下的報告也可能分別處于不同的工作環節。——在如此混亂的情形下理清頭緒，準確監控當前的業務狀況，是個相當有挑戰性的問題。Labmaster提供了全面準確的任務監控工具，包括合同監控、任務監控、逾期監控三個功能，。在這些監控選項卡，當前執行的合同自動出現在列表中，用戶可以方便地了解每一個合同的信息，以及合同下的樣品詳情，比如工作處于什么環節、是否逾期、各環節的負責人是誰等信息均一目了然。8．強大的業務統計分析業務統計分析窗口涵蓋了正在執行或者執行完畢的所有業務，包括合同資料統計和報告資料統計兩個選項卡。合同資料統計選項卡提供了非常強大的查詢功能，可以通過組合查詢條件，快速篩選出符合您要求的合同記錄，查看其所有詳細信息，需要時可生成報表。報告資料統計選項卡亦然，可以快速查詢您要調閱的報告記錄，需要時生成報表。這里生成的所有的報表，都已經自動計算一些重要的統計信息，供查閱者參考。9．強大的績效統計對校準檢測實驗室而言，績效統計是相當復雜的一項工作，Labmaster在這方面同樣提供了強大支持。通過員工績效統計以及客戶績效統計兩個功能窗口，前者可以方便地查詢所有技術人員或者管理人員的績效表現，既可以單獨統計某位員工的績效表現，也可以把相同職務的員工的績效表現綜合排名，還提供了按照專業組進行工作量匯總統計的功能；后者可以靈活地統計客戶的績效貢獻，分析其業務趨勢，也可以對客戶進行業務量綜合排名，以便進行大客戶篩選。10．高效的的臺賬設備以及計劃管理：某些部門及實驗室的主要工作任務，可能是面向全機構提供周期性的檢定服務，Labmaster提供了臺賬設備管理和周檢計劃管理功能。臺帳設備管理，不僅可以對臺賬資料進行常規管理和綜合統計，而且可以對所有臺賬設備進行生命周期的監控，以及進行過期漏檢監控。計劃管理，可以根據臺賬設備的有效日期、確認間隔和當前狀態，自動生成周檢計劃。在合同受理環節，用戶可以到計劃任務中批量提取樣品，有效降低了管理難度。而且，業務流程當中，系統自動把臺賬狀態更新回數據庫，從而降低工作強度，提高資料的準確性。11．完善的的質量文件管理Labmaster提供了完善的文件管理功能，可以對體系文件、內部審核文件、管理評審文件、環境管理文件進行全過程管理，對文件的存檔、審核、簽發進行全過程監控。所有的質量體系文件全部電子化，并且集中保存到數據庫中，可以方便地供管理者調閱。12．完善的的技術資質以及技術文件管理技術資質是實驗室的重要基礎信息。Labmaster提供完善的技術資質管理功能，所管理的技術資質成為系統正確運行的數據基礎。同時，根據《ISO/IEC17025準則》對技術文件的管理要求，軟件提供了包括技術方法、技術模板在內的的技術文件管理模塊，除了滿足技術文件受控制和可獲取的要求，還為系統運行提供了完善的技術信息。Labmaster實現了報告模板文件的獨立維護，經授權的用戶可以根據需要自行編制新的模板，只要遵守了格式方面的約定，就可以跟Labmaster通訊。通過這樣的設計，用戶在日后的軟件應用過程中，在模板的開發、管理和使用各個方面都擁有非常高的靈活性。Labmaster中，技術人員的技術操作能力和技術資質證書也納入監控管理范圍。13．全面的物品管理Labmaster提供了實驗室標準器管理模塊，因為標準器信息不僅為報告模板提供基礎數據，同時標準器本身需要周期性溯源，因此蘊含著管理需求。實驗室標準器窗口除了常規的標準器查詢，修改、增加、刪除等操作外，特別設計了溯源提醒功能，用戶輸入預測天數后，系統將篩選出需要溯源的標準器信息并生成報表。系統在臺賬設備與標準器之間設計了單向參考操作。實驗室在從事校準檢測服務過程中，需要在一定時間內保留客戶的儀器或者樣品，這些物品在托管期間，實驗室對其安全和完好的狀態負有責任。在樣品管理模塊，系統提供了了接收——〉待檢——〉檢畢——〉交付的標準過程，整個過程的時間節點均生成處理記錄，并生成物流單，在樣品和樣品流轉中起到控編制用。14．體貼的實用工具Labmaster提供了一些實用工具，包括查看工作任務、查看工作差錯、發送和接收消息等等。通過查看工作任務列表，用戶可以全面了解系統已經指派給他的校準檢測任務，或者報告的編制、審核、簽發任務，并且可以從列表中直接進入工作窗口。通過查看工作差錯列表，可以了解系統自動記錄的工作差錯的詳細信息，甚至可以調閱被判有錯的報告進行前后比對，從而獲得申訴的機會。系統另外提供的發送和接收消息的工具，可以提供一種內部溝通手段，用戶可以進行點對點溝通，也可以群發消息，作為其它溝通方式的一種補充。Labmaster的系統應用LIMS系統的實施和應用是非常艱巨和復雜的，它無論在廣度還是深度上都明顯改變了既有的信息管理過程。改變通常是昂貴和具有破壞性的，而且改變總是令人不習慣的，即使是合理的改變。所以，實驗室必須花費必要的時間和資源去規劃、實施以及改進一個LIMS系統，實驗室工