实验室信息管理系统的应用设计与实现.pdf
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1、上海交通大学 硕士学位论文 实验室信息管理系统的应用设计与实现 姓名:赖南生 申请学位级别:硕士 专业:项目管理 指导教师:李翔;王在彬 20100301 上海交通大学工程硕士学位论文 摘要 - I - 实验室信息管理系统的应用设计与实现 摘 要 检测业务是基于社会对 QHSE(质量、健康、安全、环境)等的相关需求与规 定而产生的。随着全球化和国际贸易的迅速增长,检测行业正在不断地扩大。 同时,客户对数据准确性的要求越来越严格并且对检测的周期要求越来越短。 因此,检测数据的处理量在急速地增加,原来的人工管理模式下已显得不太适 合。在这一背景下,实验室信息管理系统(LIMS)开始出现,并在实际应
2、用中 得到了快速发展,成为一项崭新的实验室管理与应用技术。 实验室信息管理系统,即 LIMS,是 Laboratory Information Management System 的缩写,它是指通过计算机网络将实验室的分析仪器连起来,建立以实 验室为中心的分布式管理体系。 本论文对整个实验室信息管理系统的应用设计与实现的过程所采用的项目 管理方法进行论述。全文分析了目前第三方检测机构的现状及在高速发展过程 中存在的数据处理问题和实验室信息管理系统(LIMS)的产生及发展。LIMS 作 为软件项目既有一般项目的特点,也具有软件项目特有的特点,根据它的特点 确定了其采用的项目管理的模式。 本项目主
3、要研究成果如下: 1. 找出了适合 LIMS 项目实施的管理模式; 2. 提出了第三方检测机构实现实验室信息化改造的可行方案; 3. 基于引进美国的 STARLIMS 系统,提供了一套实用可行的网架及数据结 构,并通过实践试验,分析了系统的负荷、稳定性及可靠性等问题,忠 实反映出当前 LIMS 系统的存在的缺陷和问题并提出高性价比的解决方 案; 4. 全面地比较了目前市面上的流行的 LIMS 系统,并比较了自主开发和外 上海交通大学工程硕士学位论文 摘要 - II - 包的各自好处,为其他实验室将来选择 LIMS 系统提供了第一手参考材 料。 关键词:LIMS、华测、检测机构、项目管理、 项目
4、实施 上海交通大学工程硕士学位论文 ABSTRACT - I - DESIGN AND IMPLEMENT OF LIMS APPLICATION ABSTRACT Testing business is started on the social requirement of the QHSE rule, which stands for Quality, Health, Safety and Environment. As the rapid development of globalization and international trade, tesing services are
5、becoming more and more popular in China. At the same time, an increasing number of customers are looking forward to an accurate testing result in less time. Therefore, manual process is hard to fulfill the higher requirement nowadays and deploying an IT system like LIMS which would bring a great num
6、ber of benefits to support the modern testing industy. As a matter of fact, LIMS is the best solution and it has well been developed over the past several decades. LIMS stands for Laboratory Information Management System and it works by connecting all laboratories analytical instruments through comp
7、uter network and establishing spots management. In this way, an automatic system based on the laboratory will be built up. This article aimed to illustrate the design of LIMS and the presented how to deploy a LIMS project step by step. Meanwhile, the detail analysis of third party testing institutes
8、 has been mentioned like, the development of LIMS and road map in the future. Besides that, LIMS project is a typical sample which is performed according to the principles of project Management, such as project team managerment, time and scale management etc. The main research results of the LIMS pr
9、oject: 上海交通大学工程硕士学位论文 ABSTRACT - II - 1. Experienced a project management model for how to deploy a LIMS project. 2. Verified a practical laboratory imformation management structure for the testing industries, especially the third parties. 3. Built up a real LIMS network and data collection framewor
10、k based on STARTLIMS. 4. Compared the mainstream LIMS systems and proposed a solution for how to build up a LIMS system. KEY WORDS: LIMS, CTI, the testing industy, project management and implement process. 上海交通大学上海交通大学 学位论文原创性声明学位论文原创性声明 本人郑重声明: 所呈交的学位论文, 是本人在导师的指导下, 独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容 外, 本
11、论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品 成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以 明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名:赖南生 日期: 年 月 日 上海交通大学上海交通大学 学位论文版权使用授权书学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、 使用学位论文的规 定, 同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和 电子版,允许论文被查阅和借阅。本人授权上海交通大学可以将 本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索, 可以采 用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 保密保密,在 年解密后适用本
12、授权书。 本学位论文属于 不保密 不保密。 (请在以上方框内打“” ) 学位论文作者签名:赖南生 指导教师签名:李翔 日期: 2010 年 3 月 13 日 日期: 年 月 日 上海交通大学工程硕士学位论文 绪论 - 1 - 第一章 绪论 现代信息技术的进步,促使了工业技术在快速发展。同时,随着现代分析 技术和现代管理理念的不断结合,第三方的检验机构的生产技术也从手工分析 发展到仪器分析,检验项目也大量地增加了。客户对数据的准确性和出报告时 间的要求越来越严格,数据处理量也在急速地增加。因此原来的人工管理模式 在这种形势下已显得不太适合,使用计算机来完成数据的收集、分析和处理的 管理手段应运而
13、生。在这一背景下,实验室信息管理系统开始出现,并在实际 应用中得到了快速发展,成为一项崭新的实验室管理与应用技术。 实验室信息管理系统,即 LIMS,是 Laboratory Information Management System 的缩写,通常指通过计算机网络将实验室的分析仪器连起来,通过建立 以实验室为中心的分布式管理体系。从更广义的角度来说,“LIMS 是实验室用 来科学地管理数据及将结果发送到指定对象(如客户、主管或者政府管理机构 等)的方法,它必须支持整个数据生命周期,包括数据采集、存储、报表和存 档等;这些数据可以是手工进行管理,或是采用计算机系统进行自动管理,或 是采取部分手工
14、部分计算机化相结合的方式” 。 1.1 目前第三方检测机构发展现状及问题 1.1.1 第三方检测机构的发展现状 近年来,随着国家相关政策的开放,国内外的检测机构如雨后春笋一样在 中国大陆蓬勃发展起来。有不少超过百年历史的外资机构也在其中,如 SGS、 ITS 及 TUV 等,也有原来从国家各级检验检疫局分离出来的如中国认证集团及 各省市的检测中心等,当然,也有不少的民营资本也进入了这个对中国来说的 新兴产业,并取得了一定的成绩。深圳市深圳华测技术股份有限公司(以下简 称深圳华测)就是其中很有代表性的一家民营企业。深圳华测成立于 2003 年, 是目前中国最大的民营第三方检测机构,拥有全球第二大
15、的有害物质检测实验 室,也是中国第一家获得“高新技术企业”认定的检测机构。最难得的是华测 上海交通大学工程硕士学位论文 绪论 - 2 - 还于 2009 年 10 月在深圳创业板挂牌上市(股票代码:30012),成为国内首家 在检测领域的上市的公司。 目前,深圳华测拥有环境、物理、化学、电器等领域的二十五个专业实验 室, 配备了价值近2亿元的各类型先进检验、 检测、 实验仪器设备7000多台 (套) , 其中大部分仪器设备为进口设备。从 2007 年开始,深圳华测被深圳市科技局认 定为 “深圳市公共检测平台” 、 被宝安区科技局认定为 “宝安区公共检测平台” 。 1.1.2 深圳华测的主要问题
16、 随着深圳华测业务的不断发展,服务的效率及人均产值明显低于外资机构 的等问题越来越突出。为了更好的提高企业的管理水平,缩短与国际先进企业 的差距提高,提高公共检测平台的服务效率,规范实验室的管理,深圳华测提 出了三大管理优化目标:提升管理,精益服务,流程优化。流程优化的重心工 作就是建立一套高效的 LIMS 系统。 LIMS 是实验室现代综合管理的一种理念、技术、方法、产品和整体解决方 案。是分析检测技术、仪器仪表技术、网络通讯技术、计算机技术、信息技术 以及现代管理技术的集成与应用。它是一个专门为分析化验室或实验室设计的 信息管理系统,以实验室样品数据的采集、录入、处理、检查、判定、存储、
17、传输、共享、报告发布以及业务工作流程管理为核心,同时为实验室的人员、 材料、设备、技术、方法、资料档案等资源的综合管理,并与企业的综合信息 管理系统集成于协同 1 。 1.2 实验室信息管理系统(LIMS)的产生和发展 1.2.1 实验室信息管理系统生产的背景 二十世纪六十年代末,美国一些高校、研究所和化学公司开始研究、使用 计算机和局域网络系统处理实验室数据, 从那时起, LIMS 开始了其产生、 发展、 普及的历史。 上海交通大学工程硕士学位论文 绪论 - 3 - 二十世纪八十年代以后, 计算机技术的高速发展为 LIMS 的推广和深入发展 起到了极大的推动作用。微机的出现使电脑本身的性能加
18、强、体积变小,与之 配套的存储科技飞速发展,计算机 CPU 的处理速度也越来越快,特别是电脑硬 件价格的大幅下降,使计算机普及成为企业/机构的日常管理工具,这为 LIMS 的普及应用和深入发展奠定了物质和技术基础。与此同时,分析仪器网络化及 自动化也得到了迅猛发展。目前的智能仪器已可以自动完成实验、自动远程传 递数据、自我故障诊断/排除等。仪器网络化及自动化技术又成为 LIMS 的又一 个重要的支撑点。 二十世纪九十年代末以来,B/S 结构的产品慢慢地取代了原有旧的 C/S 结 构软件。这种新的软件结构的出现,使软件产品的实施及维护成本大大下降。 大部分的 LIMS 产品也是在这个时候渐渐进化
19、至 B/S 结构中。与此同时,LIMS 软件功能也有了很大的改进。运行在 Internet 的 LIMS 软件已大大超出了原来 只在实验室运行的限制,而可以在全球范围内实现远程样品登录、查询、信息交 换等。伊士曼 柯达(Eastman Kodak)公司、艾克森 美孚(Exxon Mobile)石 油公司、壳牌(Shell)石油公司、英国石油(BP Amoco)公司,以及葛兰素 史克(GlaxoSmith Kline)制药公司等都纷纷推广 LIMS 的全球化应用。而 LIMS 的全球化应用的也为这些世界巨头带来了丰厚的回报 2。 1.2.2 实验室信息管理系统在中国的发展 经过三十多年的发展,
20、目前 LIMS 已经广泛应用于制药、 石油、 化工、 环保、 供水、医疗、采矿、冶金、检疫、海关、烟草、酿酒、饮料、食品、商检、电 力及教育和科研单位等各行各业的工艺控制型、分析测试型、研究开发型、司 法鉴定型实验室。 然而,与发达国家相比,国内的 LIMS 研究和开发工作还是相对滞后的。二 十世纪八十年代中期,地矿部测试所在国内最早开展了 LIMS 研究和实践的工 作,开发了六种异种机通信软件,基于 UNIX 系统(Tower-1632 多用户微机) 研究开发了 LIMS 软件,并移植到长城机上(XENIX 操作系统),前后历时五年。 虽然从这里开启了中国国内 LIMS 研究、开发和应用的序
21、幕,但是在随后的十多 上海交通大学工程硕士学位论文 绪论 - 4 - 年的时间内,LIMS 处于一个相对低迷的状态。在这个时期,国内的 LIMS 自主 研发情况与国际七十年代左右的水平接近,地矿、石化、制药、商检等领域的 大型 LIMS 应用以引进国外软件为主,但是因管理模式、文化内涵的差异、汉字 处理和系统灵活性等问题,应用效果普遍不佳。 到了二十世纪九十年代,国内很多单位的体制发生了重大改变,市场机制 的建立和发展给各行业的实验室提出了更高的管理要求, 应用的 LIMS 管理需求 和业务基础正在逐渐走向成熟。 二十世纪九十年代末至今,国内已出现了比较成熟的商品化的 LIMS 产品, 包括北
22、京泰立化电子技术有限公司、中国石油化工科学研究院、北京汇博精瑞 科技有限责任公司、北京英普斯科技发展有限公司等在内的多家公司,均可生 产出能让实验室自动化运行、信息化管理,达到无纸化办公的目的,提高实验 室工作效率、降低运行成本,较符合国内绝大多数实验室要求的 LIMS 产品。 进入二十一世纪, 国内 LIMS 研究工作进入了比较活跃的时期。 中国分析测 试协会、 北京科学仪器装备协作服务中心、 北京信息产业协会于 2002 年和 2004 年举办了全国性的中国实验室信息管理系统(LIMS)学术研讨会与展示会。 LIMS 这个概念提出至今,已过去三十多年。学术界对其内涵和外延已基本 达成一致,
23、欧美等西方国家的应用实践也比较规范,相对而言由于我国的信息 化知识普遍偏低,对应用 LIMS 定位和作用的认识不清晰,加之项目管理和合同 执行不规范,造成部分 LIMS 项目内容无限延展,开发和实施力量分散,影响 LIMS 核心应用的效果。从对 LIMS 管理理念的接受,直至 LIMS 系统建设和顺利 运行,需要一个长期的过程 2。 1.3 一般项目及软件项目的特点 1.3.1 一般项目的基本特征: 一个项目可以是建造一栋大楼、一座工厂或一座大水坝,也可以是解决某 个研究课题,例如,研制一种新药,设计开发一个信息系统或制造一种新型计 算机。无论项目的规模大小、复杂程度、性质差异如何不同,都会存
24、在一些相 上海交通大学工程硕士学位论文 绪论 - 5 - 同之处。例如,都是一次性的,都要求在一定的期限内完成,不得超过一定的 费用,并有一定的性能要求。所以,认识项目的特性,了解项目管理的方法与 技术,有利于项目的成功和达到目标要求。一般来说,项目具有如下的基本特 征。 1) 明确的目标 2) 项目的独特性 3) 项目的时限性 4) 项目的不确定性 5) 结果的不可逆转性 3 1.3.2 软件项目的特征 软件项目除了具有一般项目的特征外,它还具有自己的特殊性。它不仅是 一个新领域,而且涉及的因素比较多,管理也比较复杂。软件项目的特点主要 表现在以下几个方面。 1) 目标的渐进性 作为项目,按
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- 实验室 信息管理 系统 应用 设计 实现
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