LIMS在上海農作物種子質量檢驗中的應用探討

顧芹芹 姚丹青 樓堅鋒 （上海市種子管理總站 201103）

LIMS在上海農作物種子質量檢驗中的應用探討

顧芹芹 姚丹青 樓堅鋒 （上海市種子管理總站 201103）

為促進實驗室信息管理系統(tǒng)（LIMS）在上海農作物種子質量檢驗中的應用，簡述了LIMS的概念和發(fā)展現狀，分析了傳統(tǒng)的農作物種子質量檢驗實驗室面臨的問題和挑戰(zhàn)，并著重介紹了LIMS在農作物種子質量檢驗中的特點、功能及其應用，同時從系統(tǒng)架構方面，對LIMS應包含的功能模塊進行了初步探討，以期通過LIMS系統(tǒng)的開發(fā)與應用，實現檢驗流程由過去手工、低效率的管理向自動化、標準化的新型管理的轉變，強化對實驗數據的管理和控制。

實驗室信息管理系統(tǒng)；種子質量檢驗；開發(fā)與應用

1 LIMS的概念與發(fā)展現狀

1.1 實驗室信息管理系統(tǒng)（LIMS）的基本概念

實驗室信息管理系統(tǒng)（Laboratory Information Management System，LIMS）是指通過現代管理思想與計算機網絡技術、數據存儲技術和數據快速處理技術等相結合，對實驗室的各種信息進行管理的計算機軟、硬件系統(tǒng)[1-3]。它集業(yè)務管理、資源管理、樣品管理、數據管理和報告管理等要素為一體，組成一套完整的實驗室綜合管理和產品質量監(jiān)控體系，實現以實驗室為核心的整體環(huán)境的全方位管理。通過LIMS的應用，可幫助實驗室達到自動化運行、信息化管理和無紙化辦公的目的，保證實驗室分析數據的嚴格管理和控制，不僅能提高實驗室工作效率，還能降低運行成本[4、5]。1.2 LIMS的發(fā)展現狀

LIMS自20世紀60年代末出現，至今已經歷了近50年的發(fā)展歷程，目前經歷了各個用戶自行開發(fā)LIMS初級產品，到盡可能考慮各個不同實驗室基本要求的完全商品化的軟件，再到完全面向實驗室工作人員的軟件產品三個階段[6]。

隨著信息技術的快速發(fā)展，LIMS在技術上日趨成熟，目前，LIMS已廣泛應用于發(fā)達國家的各類實驗室，石油、化工、制藥、冶金等是我國最早實施LIMS的行業(yè)，也是目前應用最為成熟的行業(yè)[7]。此外，該系統(tǒng)在我國醫(yī)療衛(wèi)生、進出口檢驗檢疫、環(huán)境監(jiān)測等很多行業(yè)正被廣泛使用[8、9]，并逐漸在很多農業(yè)領域開始應用，包括農產品質量安全、農作物種子質量檢驗等。

2 LIMS在國內外農作物種子質量檢驗方面的應用現狀

據稱，國外發(fā)達國家有80%以上的種子檢驗實驗室已使用LIMS[10]，如國際種子檢驗協(xié)會（ISTA）等有關國際組織就種子檢驗中某些環(huán)節(jié)的數據處理研究出了一些軟件或工作模板，如發(fā)芽試驗數據修約、凈度分析試驗、轉基因檢測結果處理等[11]；美國Elmwood Solutions Inc開發(fā)的Pure Harvest軟件，包含了種子凈度、發(fā)芽率和重量等的自動運算以及種子檢測自動計價和收費管理等功能，在美國多家官方或其他種子檢驗室得到應用。

隨著我國對各行業(yè)信息化進程的大力扶持，國內越來越多的農作物種子質量檢驗實驗室在嘗試應用LIMS，進行實驗室業(yè)務管理，也出現了一批專業(yè)化的LIMS開發(fā)企業(yè)，他們根據我國種子質量檢驗機構的實際需求來開發(fā)LIMS軟件[12]。例如，我國河南省的部分種子檢驗實驗室在2000年左右就定制開發(fā)了能自動編制檢驗報告、管理電子檔案等功能的軟件， 但由于數據處理等諸多功能與實際需求有較大差距，因此該軟件還未得到普遍推廣應用；為適應新形勢、新技術的要求，河南省種子管理站又聯合LIMS供應商廣州市健坤網絡科技發(fā)展有限公司研發(fā)了“種子檢驗信息管理系統(tǒng)”，規(guī)范了種子檢驗的流程，基本實現了檢驗業(yè)務全過程數據的計算機自動處理[13]。又如由天津一千河軟件技術開發(fā)有限公司設計開發(fā)的“種子檢驗實驗室管理與質量監(jiān)督抽查系統(tǒng)”，實現了扦樣單和檢測結果的一次性錄入，能自動生成各類任務表單和檢驗報告，并形成各類統(tǒng)計信息，在實際運行中體現了良好的穩(wěn)定性和靈活性。目前，我國農作物種子質量檢驗中LIMS的開發(fā)和應用已取得了一定的經驗和成果，極大地提高了種子檢驗實驗室的管理能力和工作效率。

3 上海地區(qū)農作物種子質量檢驗實驗室存在的問題

目前，上海市各種子質量檢驗實驗室仍主要采用傳統(tǒng)的人工、紙質方式管理和處理種子檢驗信息，從接收樣品、分析樣品、記錄結果到出具檢驗報告這一系列圍繞“樣品”而進行的工作始終采用傳統(tǒng)的手工模式，人為因素較多，管理難度較大，不僅降低了檢驗標準化和規(guī)范化水平，還不可避免地帶來了一系列弊端。

3.1 任務量大，工作強度高

種子質量檢驗實驗室的主要任務是監(jiān)督抽查檢驗，監(jiān)督抽查任務下達后，要求完成檢測和撰寫檢測報告的時間非常緊，而且制作文書（生產商確認函、樣品流程單、結果通知單、檢驗報告等）的工作量又非常龐大，同一條“扦樣信息”在制作不同文書時要多次重復錄入，不但進一步加大了工作量，而且容易出錯。

3.2 以人工操作為主，較易出錯

種子檢驗是一項政策性和技術性都很強的工作，種子質量檢驗實驗室的業(yè)務操作和管理工作具有繁瑣、細致、嚴肅、嚴謹等特點，不僅要花費大量的人力和時間，并且由于主要靠手工操作、人工計算，所以非常容易出現計算錯誤、統(tǒng)計錯誤甚至抄寫錯誤，極大地降低了種子檢驗機構的工作效率。3.3 對檢驗全過程的質量控制較難實現

目前，檢驗結果的計算、檢驗數據的錄入及最終檢驗報告的出具，雖然都有專人校核和進行嚴格的質量控制，但仍是通過人工進行復核和手動操作，且數據在傳送過程中存在滯后現象，無法確保檢驗過程的質量控制及時準確完成。

3.4 數據保存不統(tǒng)一，難以快速查詢

種子質量檢驗任務結束后，各種子質量檢驗實驗室的檢驗數據往往不能進行集中統(tǒng)一的管理，極易造成實驗數據的丟失、篡改，難以保證數據長期安全保存，且檢驗歷史數據往往無法有效查詢，更談不上隨時隨地的網絡授權查詢。

3.5 傳統(tǒng)的管理模式，難以適應信息化發(fā)展

傳統(tǒng)的操作和管理模式越來越難以滿足實驗室自動化、標準化、現代化的需要，難以適應現在信息化、網絡化的發(fā)展進程。

4 農作物種子質量檢驗LIMS的特點和優(yōu)點

4.1 實用性

農作物種子質量檢驗LIMS的模塊設置與功能設置的最大特點是以實用性為導向，以檢驗業(yè)務全流程為主要線索，按照目前國家通過實驗室管理標準的要求設計，圍繞各項檢驗業(yè)務對實驗室各種資源進行合理的配置和管理[3]，另外，由于LIMS是在Windows系統(tǒng)環(huán)境下基于B/S（服務器/瀏覽器架構）開發(fā)的，采用統(tǒng)一的編碼規(guī)格和風格，組態(tài)方式不需要用戶擁有計算機或IT背景，普通實驗室檢測人員即可對系統(tǒng)進行操作。

4.2 易用性

農作物種子質量檢驗LIMS與實驗室種子質量檢驗業(yè)務緊密結合，采用中文友好界面，且功能模塊區(qū)分清楚，凡有Word和Excel操作基礎的用戶，均能很容易地掌握LIMS的使用。另外，可設置豐富的即時提醒功能，直接給用戶以即時指導，可以比較容易地完成從樣品登記、檢驗分配、結果輸入、審核審批直到出具檢驗報告的一系列工作。

4.3 靈活性

農作物種子質量檢驗LIMS各功能的設置以盡量減少使用者的工作量為初衷，結合種子質量檢驗的實際工作流程，實現了扦樣單（或委托檢驗單）和檢測結果的一次性錄入，能自動生成樣品交接單、生產商確認函、樣品登記表、檢驗任務通知單、樣品流程單、樣品貯藏登記表、樣品處理登記表、檢驗結果通知單和檢驗報告等各類相關表單的Word文檔，有利于樣品的跟蹤和快速查詢，且擁有強大的統(tǒng)計報表功能。

4.4 安全性

農作物種子質量檢驗LIMS通過角色權限管理對用戶進行統(tǒng)一的權限設置，并充分利用現有的電子簽名、U盤密鑰、數字認證等技術，建立合理的、相對獨立的系統(tǒng)資源訪問授權和系統(tǒng)安全認證體系。同時，LIMS提供日志管理，可對系統(tǒng)應用安全性進行監(jiān)控，記錄每位用戶的登錄狀態(tài)和操作信息，任何對數據的修改都將記錄在案，確保數據的公正性和可追溯性。此外，服務器可采用分布式數據存放，對服務器的數據進行實時備份，并充分利用數據庫系統(tǒng)提供的維護機制和工具，便于數據備份、恢復和導出，防止數據遭受災難性破壞，從而提高系統(tǒng)的安全性。

4.5 可靠性

農作物種子質量檢驗LIMS設計嚴格遵循國際標準《檢測和校準實驗室能力的通用要求》[8，14]，可使實驗人員及時了解與樣品相關的全面信息，保證了實驗室業(yè)務流程和分析數據的嚴格管理和控制，最大限度地提高了分析結果的可靠性。4.6 可擴展性

農作物種子質量檢驗LIMS的內容管理與發(fā)布系統(tǒng)采用靈活的欄目模板管理機制，具有良好的擴展性和兼容性，滿足了系統(tǒng)的未來功能擴展及維護的需要，可在不需要改變硬件及軟件系統(tǒng)的前提下，靈活擴展該系統(tǒng)的結構，從而減少整體投資。

5 上海地區(qū)農作物種子質量檢驗LIMS的基本模塊設置及功能

通過以上分析，為適應當前信息管理的發(fā)展，上海需要建立一個新興的農作物種子質量檢驗LIMS，該系統(tǒng)的模塊設置和主要功能應包括以下幾個方面。

5.1 系統(tǒng)管理模塊

主要包括用戶管理、角色管理、權限管理、數據備份和恢復功能等。LIMS通過對所有登錄賬戶權限的分配，實現對系統(tǒng)的一體化管理，所有賬戶均必須通過系統(tǒng)管理員添加并授權才能實現對相關內容的操作。而數據的備份和恢復功能是指在非常情況下，把數據的丟失和損壞降到最低限度。

5.2 樣品管理模塊

主要完成檢驗樣品的受理、樣品和客戶信息的快速采集與登記、樣品制備和留樣樣品的管理以及樣品流轉信息的記錄等，系統(tǒng)處理的環(huán)節(jié)一般包含收樣登記、留樣管理、樣品的跟蹤和快速查詢等功能，可實現批量電子表格導入，能自動生成條碼、自動采集樣品信息、自動生成樣品標簽、自動分配任務及實現快速查詢等。

5.3 檢驗管理模塊

確保每項檢驗參數都有獨立的流程控制、有完整的檢驗過程記錄。擁有對樣品的傳遞和檢驗狀態(tài)的跟蹤管理，對各檢驗流程的跟蹤管理，原始記錄的電子化、自動化計算處理，原始記錄的校核、審核和電子簽名及提供原始記錄的修改痕跡記錄等功能。

5.4 報告管理模塊

系統(tǒng)支持將原始記錄直接生成檢驗報告初稿，并將報告自動分配給業(yè)務科室的審核人審核，經統(tǒng)一編號編制后，形成檢驗報告正式文本，再交由授權簽字人進行相應授權操作，審批簽發(fā)。只有通過簽發(fā)后的報告才有資格進行蓋章。系統(tǒng)支持審核人和授權簽字人對報告進行權限內的編輯和修改。

5.5 檢驗資源管理模塊

可提供全面的實驗室管理功能，一般包含實驗室人員管理、客戶供應商管理、儀器設備管理、試劑和耗材管理、檢驗標準管理和文件檔案管理等子模塊。

6 結 語

利用網絡平臺實施實驗室現代化管理是一種全新的模式，通過農作物種子質量檢驗管理信息系統(tǒng)的設計開發(fā)，可以真實地模擬日常種子檢驗業(yè)務的全過程，將種子質量檢驗機構的管理人員、檢驗任務、檢驗人員和檢驗設備處于一種良性互動中，不僅能簡化檢驗工作流程、提高檢驗效率，還能提升檢驗結果的準確性，真正實現種子質量檢驗機構全過程的自動化運行、信息化管理和信息資源共享。今后還需通過業(yè)務實踐不斷完善種子質量檢驗全流程管理，建立并完善各項規(guī)章制度和規(guī)范，加大對技術人員和管理人員的培訓，強化實驗室人員的分工協(xié)作，切實提高種子質量檢驗業(yè)務工作效率。

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2015-08-28

上海市農口青年人才成長計劃[滬農青字（2014）第4-10號]。