集團(tuán)模式下省級(jí)工業(yè)公司實(shí)驗(yàn)室信息管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

高寧

(河南中煙工業(yè)有限責(zé)任公司，河南鄭州450016)

集團(tuán)模式下省級(jí)工業(yè)公司實(shí)驗(yàn)室信息管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

高寧

(河南中煙工業(yè)有限責(zé)任公司，河南鄭州450016)

從集團(tuán)模式下的省級(jí)工業(yè)公司的質(zhì)量監(jiān)督檢測(cè)特點(diǎn)出發(fā)，對(duì)卷煙工業(yè)企業(yè)的LIMS系統(tǒng)的作用、特點(diǎn)和必要性等進(jìn)行闡述，并對(duì)LIMS系統(tǒng)體系設(shè)計(jì)提出了具有實(shí)際應(yīng)用的探討。

卷煙工業(yè);LIMS;實(shí)驗(yàn)室信息管理系統(tǒng);質(zhì)量監(jiān)督

1 LIMS概述

1.1 LIMS概念

實(shí)驗(yàn)室信息管理系統(tǒng)(LIMS，Laboratory Information Management System)是實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)代綜合管理的一種理念、技術(shù)、方法、產(chǎn)品和整體解決方案。LIMS是信息經(jīng)濟(jì)時(shí)代實(shí)驗(yàn)室管理的主要表現(xiàn)形式，是實(shí)驗(yàn)室信息化和企業(yè)信息化的重要組成部分，是企業(yè)信息模型(ERP、MES、PCS)中的重要內(nèi)容，是實(shí)驗(yàn)室工作的重點(diǎn)從樣品分析過(guò)程向信息管理過(guò)程的延伸、擴(kuò)展、轉(zhuǎn)移和提升，也是工作方式的根本性轉(zhuǎn)變和提升，是實(shí)驗(yàn)室管理科學(xué)化、規(guī)范化、流程化、精細(xì)化、電子化、網(wǎng)絡(luò)化、動(dòng)態(tài)化、實(shí)時(shí)化和現(xiàn)代化的重要手段，是實(shí)驗(yàn)室建設(shè)以及實(shí)驗(yàn)室認(rèn)證的重要技術(shù)基礎(chǔ)。

通過(guò)LIMS在實(shí)驗(yàn)室的實(shí)施和運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室的無(wú)紙化記錄與辦公、檢驗(yàn)數(shù)據(jù)共享、資源與成本管理和人員量化考核，達(dá)到提高分析水平，規(guī)范樣品檢測(cè)過(guò)程，降低實(shí)驗(yàn)室成本的目的。LIMS的應(yīng)用，將會(huì)大大提高實(shí)驗(yàn)室的管理能力和檢測(cè)校準(zhǔn)水平，提高實(shí)驗(yàn)室的工作效率，對(duì)實(shí)驗(yàn)室管理和質(zhì)量控制產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。

1.2 LIMS技術(shù)的發(fā)展

LIMS技術(shù)和產(chǎn)品始于20世紀(jì)60年代，經(jīng)過(guò)了數(shù)十年的發(fā)展，經(jīng)歷雛形、商品化時(shí)期、功能完善時(shí)期和網(wǎng)絡(luò)化產(chǎn)品四個(gè)階段，現(xiàn)已發(fā)展成為一個(gè)專(zhuān)門(mén)的為實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)的信息管理系統(tǒng)。

1.2.1 雛形

20世紀(jì)60年代末期至70年代初期，是LIMS設(shè)計(jì)思想的產(chǎn)生時(shí)期，實(shí)驗(yàn)室的數(shù)據(jù)管理仍然停留在手工記錄階段。

1.2.2 商品化時(shí)期

20世紀(jì)70年代中期至80年代初期，LIMS系統(tǒng)操作一般集中在中心計(jì)算機(jī)上完成，可以實(shí)現(xiàn)一般的數(shù)據(jù)管理與統(tǒng)計(jì)分析功能，數(shù)據(jù)處理能力比較小，手工處理的工作量仍然比較大，其它功能還沒(méi)有實(shí)現(xiàn)。

1.2.3 功能完善時(shí)期

20世紀(jì)80年代末期至90年代中后期，伴隨著這一時(shí)期計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，LIMS技術(shù)進(jìn)入了嶄新的發(fā)展時(shí)期。隨著MS Windows、Windows NT操作系統(tǒng)的興起，LIMS開(kāi)始從DOS平臺(tái)、UNIX平臺(tái)逐步過(guò)渡到Windows NT平臺(tái)，具有良好的用戶(hù)界面，操作比較簡(jiǎn)單，功能比較全面。

1.2.4 網(wǎng)絡(luò)化產(chǎn)品

網(wǎng)絡(luò)化產(chǎn)品興起于20世紀(jì)90年代后期至21世紀(jì)初，Internet的飛速發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用遍及，采用Internet、Intranet和Web技術(shù)的LIMS開(kāi)始出現(xiàn)，普遍采用了統(tǒng)一的瀏覽器界面和以Web服務(wù)器為中心的分布式管理體系，使用極其方便，數(shù)據(jù)的共享發(fā)布和業(yè)務(wù)集成更為簡(jiǎn)單，功能更為全面，這些最新的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在LIMS系統(tǒng)中的應(yīng)用，代表了今后LIMS技術(shù)的發(fā)展方向。

2 集團(tuán)模式LIMS系統(tǒng)應(yīng)用特點(diǎn)分析

省級(jí)工業(yè)公司的產(chǎn)品檢驗(yàn)主要由技術(shù)中心和下屬卷煙廠的質(zhì)量監(jiān)督檢測(cè)站完成。技術(shù)中心主要負(fù)責(zé)科研、抽查方面的檢驗(yàn)，以及檢驗(yàn)任務(wù)的制定、下達(dá)、檢驗(yàn)數(shù)據(jù)的把關(guān)和考評(píng);下屬卷煙廠的質(zhì)量監(jiān)督檢測(cè)站主要完成產(chǎn)品和輔料等的日常檢驗(yàn)工作。

集團(tuán)模式下卷煙工業(yè)企業(yè)的檢驗(yàn)?zāi)Ｊ缴暇哂幸韵聨讉€(gè)特點(diǎn):

2.1 檢驗(yàn)點(diǎn)分散，距離遠(yuǎn)

技術(shù)中心和下屬卷煙廠質(zhì)量監(jiān)督檢測(cè)站在地域上分布比較分散，下屬各卷煙廠由于處于遠(yuǎn)程異地，使得技術(shù)中心對(duì)各卷煙廠質(zhì)量監(jiān)督檢測(cè)站的任務(wù)派發(fā)、業(yè)務(wù)指導(dǎo)等都難以實(shí)現(xiàn)具體的指導(dǎo)和控制，而各卷煙廠質(zhì)量監(jiān)督檢測(cè)站的檢驗(yàn)數(shù)據(jù)和生產(chǎn)線數(shù)據(jù)的上報(bào)目前也都存在著上報(bào)時(shí)間不及時(shí)，上報(bào)數(shù)據(jù)不充分，上報(bào)報(bào)表調(diào)整比較困難的問(wèn)題。

2.2 儀器種類(lèi)多，接口復(fù)雜，分布分散

技術(shù)中心和下屬卷煙廠質(zhì)量監(jiān)督檢測(cè)站在檢測(cè)過(guò)程所使用的儀器設(shè)備種類(lèi)多、型號(hào)多;而且儀器接口復(fù)雜，有串口輸出儀器、并口輸出儀器、工作站網(wǎng)絡(luò)輸出儀器、工作站文件(PDF、文本文件、數(shù)據(jù)庫(kù))存儲(chǔ)儀器等。同時(shí)由于技術(shù)中心和下屬卷煙廠質(zhì)量監(jiān)督檢測(cè)站在地域上比較分散，也導(dǎo)致了儀器數(shù)據(jù)需要遠(yuǎn)程異地傳輸。LIMS系統(tǒng)需要獨(dú)立開(kāi)發(fā)多種數(shù)據(jù)采集終端，將串口采集數(shù)據(jù)保存到文件中，網(wǎng)絡(luò)中斷時(shí)文件上傳服務(wù)會(huì)不斷嘗試，如果網(wǎng)絡(luò)連通自動(dòng)恢復(fù)上傳;儀器自動(dòng)數(shù)采需要通過(guò)配置而不是代碼開(kāi)發(fā)完成，多個(gè)單位同時(shí)使用，要數(shù)據(jù)隔離，相互不能訪問(wèn)。

2.3 檢驗(yàn)數(shù)據(jù)管理工作量大

質(zhì)檢站存在大量的檢測(cè)數(shù)據(jù)，如果不實(shí)現(xiàn)檢驗(yàn)數(shù)據(jù)電子化，則質(zhì)量監(jiān)測(cè)管理工作只能通過(guò)瀏覽試驗(yàn)報(bào)告單、質(zhì)量臺(tái)帳或統(tǒng)計(jì)報(bào)表等形式來(lái)實(shí)現(xiàn)。無(wú)法做到數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)及處理的自動(dòng)化，也無(wú)法對(duì)數(shù)據(jù)做深入的處理和綜合利用。

2.4 檢驗(yàn)數(shù)據(jù)共享需求強(qiáng)烈

技術(shù)中心對(duì)于檢驗(yàn)數(shù)據(jù)的獲取效率要求越來(lái)越高，對(duì)于質(zhì)檢和工藝方面的檢驗(yàn)數(shù)據(jù)有十分強(qiáng)烈的共享需求，希望能通過(guò)網(wǎng)絡(luò)和LIMS系統(tǒng)直接訪問(wèn)到具有相關(guān)權(quán)限的各種檢驗(yàn)數(shù)據(jù)，并通過(guò)相應(yīng)的數(shù)據(jù)查詢(xún)分析工具，使相關(guān)科室能使用共享數(shù)據(jù)來(lái)改進(jìn)配方研發(fā)、工藝改良，提高對(duì)原材輔料、成品(半成品)的質(zhì)量控制。

2.5 存在大量相關(guān)信息系統(tǒng)

省級(jí)工業(yè)公司目前都有EPR、MES和OA等眾多的系統(tǒng)，系統(tǒng)相互間數(shù)據(jù)融合需求比較強(qiáng)烈。

3 集團(tuán)模式LIMS的設(shè)計(jì)

隨著省級(jí)工業(yè)公司實(shí)驗(yàn)分析儀器自動(dòng)化、實(shí)驗(yàn)室規(guī)模與處理能力的不斷提升，為提高產(chǎn)品質(zhì)量，創(chuàng)品牌效應(yīng)，加強(qiáng)檢測(cè)質(zhì)量控制，實(shí)現(xiàn)管理的高效快節(jié)奏，要著手研究集團(tuán)模式下煙草企業(yè)的LIMS系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和應(yīng)用。

3.1 LIMS系統(tǒng)技術(shù)架構(gòu)

根據(jù)省級(jí)工業(yè)公司技術(shù)中心和下屬各卷煙廠在地域上處于遠(yuǎn)程異地，且各自有獨(dú)立的管理需求的特點(diǎn)，在設(shè)計(jì)上考慮以技術(shù)中心為核心，下面各生產(chǎn)廠為基礎(chǔ)的分布式服務(wù)架構(gòu)方式來(lái)實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)管理平臺(tái)。通過(guò)將各項(xiàng)樣品檢驗(yàn)、數(shù)據(jù)采集和管理應(yīng)用程序進(jìn)行分布式部署，確保技術(shù)中心和下屬各卷煙廠具有獨(dú)立完成相關(guān)工作的能力;同時(shí)通過(guò)相應(yīng)的數(shù)據(jù)同步匯總機(jī)制，使各生產(chǎn)廠運(yùn)作的數(shù)據(jù)能夠通過(guò)自動(dòng)或者手工上傳的方式被上報(bào)匯總到技術(shù)中心，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程無(wú)縫實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)銜接，從而使技術(shù)中心和各生產(chǎn)廠在信息空間上形成有機(jī)的整體，可以進(jìn)行高效的管理。

3.1.1 基于B/S(Browser/Server)架構(gòu)，易于擴(kuò)展集成，穩(wěn)定性、安全性高

早期的LIMS系統(tǒng)多采用C/S(Client/Server)架構(gòu)，升級(jí)部署困難，更加難以實(shí)現(xiàn)與其他系統(tǒng)的集成。同時(shí)因?yàn)榭蛻?hù)機(jī)環(huán)境復(fù)雜，C/S程序一般穩(wěn)定性較差。同時(shí)一些采用兩層結(jié)構(gòu)的C/S程序，其數(shù)據(jù)庫(kù)連接的用戶(hù)名、密碼保存在客戶(hù)端，服務(wù)器端難以實(shí)現(xiàn)嚴(yán)格、精細(xì)的數(shù)據(jù)權(quán)限控制。

B/S架構(gòu)因?yàn)槠涮赜械拈_(kāi)放性，已經(jīng)成為了應(yīng)用軟件的標(biāo)準(zhǔn)架構(gòu)，支持瀏覽器方式訪問(wèn)也是對(duì)現(xiàn)代實(shí)驗(yàn)室信息管理系統(tǒng)的必然要求。

3.1.2 基于成熟的J2EE三層體系架構(gòu)

J2EE體系架構(gòu)與微軟的dotNet體系架構(gòu)相比，J2EE在高端應(yīng)用方面的解決方案更加成熟，更加開(kāi)放，也更加靈活。系統(tǒng)應(yīng)用可以根據(jù)需求不同部署在不同的操作系統(tǒng)和硬件平臺(tái)上，可以確保隨著業(yè)務(wù)的深化，軟硬件平臺(tái)實(shí)現(xiàn)平滑升級(jí)。同時(shí)LIMS系統(tǒng)基于J2EE三層體系架構(gòu)更容易和工業(yè)企業(yè)中的ERP、MES和PCS等系統(tǒng)集成。

3.1.3 基于業(yè)務(wù)平臺(tái)技術(shù)，支持客戶(hù)化定制

早期的LIMS系統(tǒng)都是針對(duì)特定客戶(hù)需求所編制的定制軟件，它對(duì)特定客戶(hù)的需求符合度較高，但是難以適應(yīng)客戶(hù)需求的變化，也難以保證程序的穩(wěn)定性。卷煙工業(yè)企業(yè)LIMS系統(tǒng)采用以業(yè)務(wù)平臺(tái)技術(shù)為基礎(chǔ)的架構(gòu)設(shè)計(jì)，建立一個(gè)通用的符合實(shí)驗(yàn)室信息管理規(guī)范的基礎(chǔ)業(yè)務(wù)平臺(tái)，支持靈活的配置調(diào)整，可以在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施過(guò)程中根據(jù)用戶(hù)需求配置不同的流程、表單、界面、報(bào)表等，從而在不進(jìn)行編程的情況下滿(mǎn)足不同客戶(hù)的需求。

3.1.4 基于ESB企業(yè)服務(wù)總線，符合SOA技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

LIMS系統(tǒng)遵循主流技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，內(nèi)置ESB企業(yè)總線服務(wù)，可以通過(guò)企業(yè)級(jí)中間件技術(shù)進(jìn)行可靠的分布式數(shù)據(jù)傳輸。同時(shí)符合SOA規(guī)范，適應(yīng)與其它系統(tǒng)的互聯(lián)互通。

3.2 LIMS系統(tǒng)業(yè)務(wù)架構(gòu)

集團(tuán)模式下的LIMS系統(tǒng)將整個(gè)實(shí)驗(yàn)室作為管理對(duì)象，應(yīng)用范圍不僅僅是檢驗(yàn)數(shù)據(jù)，它集現(xiàn)代化管理思想與計(jì)算機(jī)技術(shù)為一體，并將ISO 17025管理體系貫穿于整個(gè)LIMS管理與應(yīng)用中。

LIMS系統(tǒng)基于標(biāo)準(zhǔn)化的實(shí)驗(yàn)室管理思想，實(shí)現(xiàn)以實(shí)驗(yàn)室樣品檢驗(yàn)業(yè)務(wù)流程管理為核心的全方位管理。它集樣品管理、試劑管理、儀器管理、檢驗(yàn)任務(wù)、文檔管理、管理程序、數(shù)據(jù)管理(數(shù)據(jù)采集、計(jì)算、判定、審核、統(tǒng)計(jì)、輸出、發(fā)布)、報(bào)表管理等為一體，組成一套完整的實(shí)驗(yàn)室綜合管理和產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督體系，既能滿(mǎn)足日常管理要求，又能保證實(shí)驗(yàn)室分析數(shù)據(jù)的嚴(yán)格管理和控制，可以有效地減輕實(shí)驗(yàn)室工作人員工作量，提升實(shí)驗(yàn)室管理的精確性和規(guī)范性，并適應(yīng)信息時(shí)代網(wǎng)絡(luò)化辦公的需求。

系統(tǒng)業(yè)務(wù)架構(gòu)如圖1所示:

圖1 LIMS系統(tǒng)業(yè)務(wù)架構(gòu)

3.3 LIMS系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

采用集中部署與分布式部署相結(jié)合的方式，首先確保各生產(chǎn)廠在無(wú)論網(wǎng)絡(luò)狀況是否通暢的情況下都能保持獨(dú)立的檢驗(yàn)工作不受影響，同時(shí)確保在線或離線情況下，數(shù)據(jù)、報(bào)告都能實(shí)現(xiàn)同步、匯總和分發(fā)等功能，這樣各生產(chǎn)廠的日常檢驗(yàn)數(shù)據(jù)能及時(shí)的上報(bào)技術(shù)中心，使技術(shù)中心和各個(gè)生產(chǎn)廠連接成為一個(gè)完成的有機(jī)整體，從而讓技術(shù)中心可以方便地監(jiān)督整個(gè)中煙公司的生產(chǎn)檢驗(yàn)情況。

3.4 LIMS系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)

省級(jí)工業(yè)公司LIMS系統(tǒng)總體功能上主要分為檢測(cè)模塊、資源管理模塊、系統(tǒng)配置管理模塊、后臺(tái)權(quán)限管理模塊四大部分。

3.4.1 檢測(cè)模塊

檢測(cè)模塊作為L(zhǎng)IMS系統(tǒng)的核心模塊，實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室檢驗(yàn)業(yè)務(wù)的全面信息化;提高檢測(cè)數(shù)據(jù)的可靠性，規(guī)范檢驗(yàn)流程，減輕試驗(yàn)人員重復(fù)性工作量，從而全面提升試驗(yàn)室管理水平。

檢測(cè)模塊將任務(wù)編制、任務(wù)下達(dá)分配、樣品檢測(cè)和報(bào)告出具整個(gè)檢驗(yàn)過(guò)程，與檢驗(yàn)過(guò)程中需要遵循的體系規(guī)范、檢驗(yàn)方法、檢驗(yàn)中所需人員、樣品、儀器、消耗品(標(biāo)準(zhǔn)溶液和試劑等)有機(jī)的密切關(guān)聯(lián)起來(lái)，通過(guò)高度自動(dòng)化的數(shù)據(jù)采集和自動(dòng)計(jì)算判定，完成檢驗(yàn)過(guò)程。

3.4.2 資源管理

資源管理模塊實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室人、機(jī)、物、法、環(huán)幾方面檢測(cè)要素的管理，并且通過(guò)與檢測(cè)過(guò)程的緊密關(guān)聯(lián)，將檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)、人員、樣品、消耗品和儀器的管理融入到實(shí)驗(yàn)室的檢測(cè)流程中，保證了檢測(cè)過(guò)程和檢測(cè)數(shù)據(jù)的可靠性。

3.4.3 配置管理

LIMS系統(tǒng)作為一個(gè)通用型LIMS平臺(tái)，其調(diào)整的靈活性、可擴(kuò)展性、易維護(hù)性主要都是通過(guò)配置管理模塊的配置功能來(lái)實(shí)現(xiàn)。在實(shí)施階段，配置管理模塊的使用將實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)整體初始化的功能。

配置管理主要包括標(biāo)準(zhǔn)管理、項(xiàng)目配置管理、樣品類(lèi)型配置管理、報(bào)告模板配置管理、流程配置管理、數(shù)據(jù)審計(jì)、編碼規(guī)則、系統(tǒng)參數(shù)等主要業(yè)務(wù)的配置管理，以及產(chǎn)品條碼庫(kù)、批否決、生產(chǎn)企業(yè)(生產(chǎn)廠)等基礎(chǔ)字典表的維護(hù)管理。

通過(guò)項(xiàng)目配置和樣品類(lèi)型配置，項(xiàng)目、樣品、計(jì)算方法、標(biāo)準(zhǔn)、人、儀器、藥品試劑等資源相互緊密關(guān)聯(lián)，形成一個(gè)有機(jī)的整體，保證了LIMS系統(tǒng)優(yōu)良的關(guān)聯(lián)性、靈活性和可擴(kuò)展性。

4 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)后的主要效果

省級(jí)工業(yè)公司通過(guò)全面實(shí)施和運(yùn)行LIMS系統(tǒng)，一方面提高了檢測(cè)工作效率，規(guī)范了檢測(cè)流程，提高了檢測(cè)數(shù)據(jù)的可靠性，全面提升了實(shí)驗(yàn)室管理水平;另一方面通過(guò)檢測(cè)數(shù)據(jù)的共享與分析，增強(qiáng)技術(shù)中心配方研發(fā)、工藝改良，提高對(duì)原輔料和成品的質(zhì)量控制的能力。

①提高檢測(cè)工作效率，降低檢測(cè)成本。使用LIMS系統(tǒng)后，實(shí)現(xiàn)了原始數(shù)據(jù)自動(dòng)采集，結(jié)果數(shù)據(jù)自動(dòng)計(jì)算，結(jié)果自動(dòng)判定，報(bào)表自動(dòng)生成等，大大降低了檢測(cè)工作中的重復(fù)勞動(dòng)，提高了檢測(cè)工作效率。

②規(guī)范檢測(cè)流程。LIMS系統(tǒng)中采用符合ISO17025標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)，包括樣品登記、任務(wù)分配、檢測(cè)、審核、編制報(bào)告等流程環(huán)節(jié)，同時(shí)自動(dòng)應(yīng)用各種業(yè)務(wù)規(guī)則，確保技術(shù)中心和下屬各卷煙廠質(zhì)量監(jiān)督檢測(cè)站的檢測(cè)工作更規(guī)范、更有條不紊。

③提高檢測(cè)數(shù)據(jù)的可靠性。LIMS系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了原始數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集，在檢驗(yàn)過(guò)程和錄入過(guò)程中對(duì)超標(biāo)數(shù)據(jù)自動(dòng)提醒，結(jié)果數(shù)據(jù)自動(dòng)計(jì)算，避免人工誤操作。同時(shí)通過(guò)符合17025的數(shù)據(jù)審計(jì)功能，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、修改和審核過(guò)程的詳細(xì)記錄，確保數(shù)據(jù)可追溯。

④數(shù)據(jù)共享與分析。通過(guò)數(shù)據(jù)查詢(xún)分析工具和數(shù)據(jù)共享機(jī)制，方便相關(guān)業(yè)務(wù)科室和部門(mén)使用檢測(cè)數(shù)據(jù)改進(jìn)配方研發(fā)、工藝改良，提高對(duì)原輔料和成品的質(zhì)量控制。

TQ056.22

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1003－3467(2012)14/16－0052－04

2012－05－29

高寧(1969－)，女，工程師，從事信息系統(tǒng)管理工作，電話(huà):13939013581。