航帆Labmaster设计原理及系统应用

航帆Labmaster设计原理及系统应用LIMS与航帆LabmasterLIMS（LaboratoryInformationManagementSystem）即实验室信息管理系统，它是一种使用数据库技术和信息管理技术的实验室自动化的新模式。LIMS的产生是实验室信息化发展的必然结果。实验室的工作对象是形态各异的样品，产品是数据和各种信息。实验室的信息化资源由数据、信息和知识三部分组成。随着实验室能力范围以及业务总量的扩大，实验室的信息流量会以几何级数增长，如何高质量地、快速地收集、处理、传输、存贮、共享信息资源，成为各类实验室急需解决的问题。在这种背景下，LIMS应运而生并获得快速发展。航帆Labmaster实验室信息管理系统（以下简称Labmaster），是深圳市航帆科技有限公司在LIMS领域的主力产品。它的最早版本诞生于2005年，首先应用于广东省产品质量监督检验中心计量校准实验室，经过数年的持续开发和推广，Labmaster已经演化成一个涵盖了仪器、量具校准实验室以及各类产品、材料、环境检测实验室业务的版本系列。Labmaster的开发背景中国的实验室，曾经长期滞后于国民经济的发展，但是进入新世纪后，呈现出跨越式发展的局面。在这一时期，除了政府部门、国有企业、重点行业的实验室，许多民营实验室相继诞生，一些著名的外资实验室也陆续涌入中国市场。随着能力范围的扩大和业务总量的迅速增长，很多实验室遭遇到管理瓶颈，表现为：信息流量和管理难度急剧上升，运行效率显著下降，报告差错和客户投诉日益增多。更为严峻的是，这些问题似乎不是依靠增设监督管理程序或者强化行政奖惩措施等传统管理手段可以解决的，很多管理者在这个阶段体验到未曾有过的无力感。这些实验室的问题在于，随着自身发展，其业务过程的复杂程度已经达到了传统管理和运行模式所能维持的极限。以纸张传递和点对点沟通为特征的传统业务流，已经不能保证实验室的良好运行。也就是说，传统的管理和运行模式本身就是问题，不可能再通过它有效地解决衍生的问题。此时，LIMS无疑是突破管理瓶颈，转变运行模式，支撑和保障实验室快速发展的利器！深圳市航帆科技有限公司，是实验室信息化领域的资深研究者和积极倡导者，自2005年就以其远见卓识投入LIMS的研发和服务工作，是国内LIMS软件供应商中的佼佼者。其主力产品航帆Labmaster，在全面遵循《ISO/IEC17025准则》的基础上，提供了实验室信息化的全盘方案，把实验室所有的管理和技术活动，集成到一个统一的、智能持续增长的数据平台上，为实验室在信息化时代的继续发展铺就了一条快速通道！Labmaster的设计原理1.航帆Labmaster系统架构设计原理Labmaster系统的主体架构采用了C/S（客户端/服务器）形式，而没有采用时下似乎更为流行的B/S（浏览器/服务器）形式。这个选择主要基于以下考虑：首先，流行的不一定是适合的。LIMS与EC（电子商务）或者OA（办公自动化）软件相比有明显差异，除了流程管理以及公文传递外，它必须在很多环节进行复杂的专业处理。比如，数据采集环节要实现与外部仪器设备的接驳和数据分析，报告编制环节要完成报告的图文编辑并尽可能自动化，等等。这都要求客户端程序具有很强大的操作界面和处理功能，而网页浏览器作为一种呈现工具，肯定是缺乏优势的。其次，浏览器是为阅读网页而设计的软件工具，每次更新页面都要向web服务器发出http请求，web服务器调用服务器端应用程序对数据库发起查询，然后处理查询到的结果并组装返回页面，浏览器接收这些页面并把它呈现出来。整个过程比C/S结构的应用程序复杂很多，严重拖慢了系统的响应速度。此外，B/S体系结构是面向Internet的，它的本质是开放的，而LIMS作为企业级或者部门级的专业应用软件，本质是内向的，两者在设计理念上就存在着矛盾。最明显的表现是安全概念上的冲突。LIMS包含了实验室客户资料、能力资料、人员资料等重要而且敏感的数据，保密性比较高，但是B/S设计允许用户从Internet上对系统数据库发起访问，对系统数据的安全性造成威胁。虽然现在有多种技术措施来提高安全性，但是，在架构设计中降低安全性，然后再通过昂贵的技术手段来弥补安全性的不足，显然并不适合一般的实验室。当然，B/S软件拥有一些特别的优势，比如客户端免安装、版本一致性、远程访问，等等。在这些方面，航帆Labmaster采用了一些合理的解决方式，所达到的效果上几乎是一致的。下面对此有具体的阐述。2.航帆Labmaster数据访问及安全性设计原理Labmaster没有采用应用服务器作为中间件，它的客户端程序都直接对数据库服务器进行访问，这明显加快了系统对用户操作的响应速度。在计算机性能突飞猛进的今天，没有必要做所谓“瘦”客户端设计，把工作负担集中在应用服务器上。通过系统控制程序，管理员可以为全系统配置公共的数据访问链路，当系统数据库的访问参数发生变更时，管理员在此重做一次配置即可。客户端存贮的不是主数据库而是管理数据库的连接参数，这些连接参数是加密的，程序对它进行透明地调用，用户对调用没有觉察。客户端访问管理数据库后获得对主数据库的访问参数，这些访问参数仍然是加密的和透明调用的，而且根本没有存贮在客户端，因此，系统数据库的访问安全性是很高的。3.航帆Labmaster报告模板设计原理Labmaster在报告编辑环节，提供了报告模板支持，以实现报告编辑自动化。一般情况下，实验室用MSOffice软件来编辑报告，最常用的是MSWord和MSExcel。航帆Labmaster把MSOffice软件集成到系统窗口当中，与MSOffice的协作达到非常理想的状态。报告自动编辑的方法有两种。一种是在报告模板中设置替换符，替换符可以理解为占位符，每个占位符都代表一个报告元素，比如证书编号、原始记录号、签名图样、标准器信息、技术依据等等，系统自动调用真实信息替换掉通过这些占位符。这种方式的好处是模板定义灵活，只要调整替换符的位置，就更改了报告格式。它的缺点是一旦完成替换，程序就难以再次实现自动编辑，因为替换符已经消失，只能手工补充对应的替换符到报告文档中。还有一种自动编辑报告的方法，就是规定报告元素在文档中的具体位置，比如，证书编号出现在第一页第一个表格的第二行、第三列交汇的单元格。这样，程序就可以方便地对这一位置的字符串进行读写。这种方法的优点是交互性比较好，用户可以随时反复读写报告元素，缺点是模板灵活性差，更换模版就必须更换元素位置规则。4.航帆Labmaster数据库系统设计原理Labmaster采用多个数据库分工协作的方式，对系统提供数据支持。这些数据库包括主数据库、文档数据库、知识数据库、管理数据库、模板数据库等等。数据库组的设计方式，扩大了系统数据容量，提高了各数据库的访问效率，而且方便了数据库管理，比如，系统管理员如需复制或者迁移所有历史报告文档，只要对文档数据库进行操作就可以了。5.航帆Labmaster客户端版本自动强制更新设计原理Labmaster采用了客户端程序自动强制升级的措施，有效地降低了客户端安装工作强度，保证了客户端版本的一致性。系统管理员可以通过系统控制程序上传新的客户端版本，而客户端程序在每次启动或者运行过程中，都会自动探测版本更新状况。一旦发现更高的版本，则自动进行升级并且停止旧版本的运行。也就是说，B/S架构的系统在客户端可以免安装，而Labmaster仅要求用户在客户端安装一次。6.航帆Labmasterweb访问模块设计原理：Labmaster提供了Web访问模块，供实验室的客户，也即实验室的服务对象通过Internet查询业务进展。客户访问的数据库并非系统主数据库，而是系统另行提供和自动维护的Web数据库。这个Web数据库仅包含了当前业务进展的信息，即使遭到非法访问，实验室的重要和敏感信息不会暴露给访问者。7.航帆Labmaster系统控制程序设计原理Labmaster专门提供了系统控制程序供系统管理员使用。Labmaster要求它的系统管理员同时是数据库管理员，因此这个系统控制程序，是凭借数据库管理员的登录名和密码登录的。系统控制程序提供了以下操作：配置数据访问链路，设置最低版本，激活信息系统，管理在线客户端，等等。8.航帆Labmaster数据管理和导出程序设计原理Labmaster另外提供了数据库管理程序和数据导出程序。管理员可以使用这两个程序，方便地备份或者还原系统数据库，或者将数据库里的重要资料，以MSOffice文件的形式导出到文件系统中，为业务数据的保存提供了另外一种辅助形式。这个设计，避免了系统管理员对系统数据库的直接操作，在系统管理员对MSSQLServer软件不熟悉的情况下，这些直接操作是相当危险的。9.航帆Labmaster系统配置设计原理Labmaster提供了丰富的系统配置，这些配置对系统的工作模式有重要的影响。Labmaster通过这种方式降低了用户需求与源代码的耦合度，在用户希望变更系统功能的时候，无需修改代码，只需修改配置。10.航帆Labmaster操作权限设计原理为了增强系统的安全性，Labmaster设计了严格的操作权限管理，所有员工只能在授权的界面内工作，并且只能接触经授权的信息。比如，系统管理员可以指定每个员工访问的窗口，或者指定可以操作的按钮；另外，员工拥有的系统角色，也隐含着数据访问限制，比如，以业务员的身份登录，并且系统设定为业务员之间信息相互隔离的话，则业务员登录后，只能接触本人的业务信息，不能浏览其他业务员的业务信息。Labmaster的技术特征1.全面理解和遵循《ISO/IEC17025准则》的要求《ISO/IEC17025准则》是CNAS对校准和检测实验室能力进行认可的依据，它规定了对实验室校准和检测能力的通用要求。Labmaster全面理解了《ISO/IEC17025准则》的思想并遵循了它的所有要求。Labmaster的开发人员，实际参加CEST计量校准机构的业务工作长达一年时间，这为他们全面和深入地理解《ISO/IEC17025准则》打下了坚实的基础。这意味着，Labmaster在校准检测行业具有非常强的通用性，能够适应所有按照《ISO/IEC17025准则》管理和运行的实验室的要求，甚至，对某些理解和执行《ISO/IEC17025准则》存在瑕疵的实验室，Labmaster具有一定的纠偏和规范的作用。2.统一的数据平台和自动增长的智能Labmaster把实验室的全部管理和服务活动，都集成到一个统一的数据平台之上。这个统一的数据平台带来很多好处。第一，传统运行方式下，同一条业务信息从多个渠道流入机构内部，相关部门各自为政地理解和处理这些信息，使之在机构内部演化成多个版本，进而在沟通中导致歧义和错误。统一数据平台则有效地解决了数据冗余和数据不一致的问题，因为数据库在设计阶段已经充分考虑了数据原子化和参照完整性等原则，打个比方来说，在这一设计原则下，大家看到的是天空中的同一个月亮，而不是各自头脑中想象的月亮。第二，在这个统一的数据平台上，业务数据是随着业务的进行而持续积累的，也就是说，所有的业务数据都不是一次性消费的，它们会随即转化成为系统的经验和智能。随着系统的持续运行，它会变得越来越聪明，能够为用户提供更加及时和有效的参考信息，给管理者提供更加精确的定量分析工具并生成直观的图表或报表，为其决策提供强大的数据支持。第三，所有业务数据集中管理和控制，有效地增强了信息系统的安全性。首先，数据库本身凭借MSSQLServer的安全性能得到有效的防护；其次，所有终端用户的操作权限受到严格限制，他们只能在经过授权的界面下工作，并且只能接触经过授权的业务信息；另外，客户端本身不保留任何有价值的信息，即使客户端程序被盗走，业务数据也不会有任何损失，就象超市里有人推走了一辆购物车，但是购物车上没有任何货物。3.持续积累丰富的基础信息，自动转化为系统的经验和智能Labmaster的另外一个巨大优势，就是除了二进制代码外，它本身携带了一些基础信息，包括若干仪器型号信息和智能证书模板。在系统的运行过程中，仪器型号信息将会持续积累，智能证书模板库也可以通过客户的独立维护而不断扩展，程序与这些基础数据的结合，将产生强大的威力。应用户的要求，深圳市航帆科技有限公司可以为证书模板的制作提供有效的技术支持，如果Labmaster项目组储备的证书模板资源能够与用户需求匹配，也可以为用户提供批量的证书模板。4．提供了对网络扩展的支持鉴于很多实验室机构，在不同城市拥有自己的分支机构，因此需要Labmaster能够对远程的分部或者合作伙伴提供支持。除了离线工作模式外，Labmaster可以通过架设VPN的方式进行扩展，在这个方面，Labmaster有良好的表现，实际案例证明，VPN网络扩展方式的成本和性能都是足以接受的。5．与MSOffice办公软件紧密集成Labmaster与MSOffice办公系统的紧密结合，是Labmaster的一个重要特点，尤其它与MSWord和MSexcel的结合非常出色。MSOffice是大众熟悉的办公编辑软件，这种紧密的结合，可以把用户的计算机操作能力充分地移植Labmaster系统中来。Labmaster的主要功能模块1.深入的供应商及客户资料管理Labmaster提供了对供应商和客户资料的全面管理，不仅可以进行常规的资料管理，还可以进行灵活的资料统计，此外，还可以通过附带的文档管理功能，进行诸如供应商评级或者客户投诉反馈等深入的管理工作。2.通用的合同处理流程Labmaster为委托合同的处理，设计了合同受理——〉合同评审——〉任务指派——〉任务调整——〉合同收费的通用流程。合同受理环节，提供了客户信息智能选取方式，以及手工输入或者批量导入样品信息的功能；受理窗口采用智能字库跟踪技术，提供了参考信息面板，可以在录入样品的时候自动提供各种参考信息。样品录入完毕之后，系统自动生成委托合同单。合同评审环节，是《ISO/IEC17025准则》所要求的标准过程，它保证实验室接受的委托项目均在技术能力范围之内。样品与技术资质在此处的关联操作，为后续流程准确调用参考信息提供了依据，这种关联关系随即累积到数据库中转化为系统的经验和智能。任务指派环节，主要由两步操作完成。第一步是把任务指派到专业组，第二步是把任务指派到具体的专业人员，相关人员的程序窗口将自动收到被分配的任务。任务指派环节包含可选的时间规划，可以为报告超期控制提供判断依据。任务调整环节，可以在任务指派之后，根据实际情况对工作任务进行任何需要的调整。新增的样品将反馈到合同评审以及任务指派环节，确保每个样品的流程完整性。合同收费环节，可以自动对委托合同进行收费计算，生成收费通知单。3.通用的原始记录处理流程Labmaster为原始记录的处理，提供了上传记录——>校对记录的标准流程，此外，对于校准样品，另外增加了一个可选的样品修理环节。原始记录的处理环节均支持批量操作以提供更高的灵活性。通用的报告处理流程Labmaster为校准证书或者检测报告的处理，设计了一个报告编制——〉报告校对——〉报告审核——报告签发的标准流程。另外，系统设计了一个报告反馈的环节，用于纠错和投诉处理。报告编制环节自动提取了前期录入的样品信息，并且通过报告模板把大量的编辑操作转换成选择操作，从而提高效率和降低差错率。报告审核和报告签发环节，与实际工作流程完全相符，但是呈现出两个新的特征，一是把纸张传递过程转换成电子传递过程，二是把点对点的传统沟通方式转变为流水线的推进方式。用户在上述流程中所做的确定性操作，将导致其本人的签名图样打印在报告封面的对应位置，从而彻底实现了文档电子化并且节省了手工签名的操作。灵活的原始记录模板以及报告模板Labmaster设计了原始记录模板库以及报告模板库组件，支持用户创建和管理相关模板。在相关模板被上传到数据库，并且与技术资质关联以后，系统将在报告流程当中自动调用最匹配的模板。当选用模板编辑报告的时候，模板自动写入前期样品信息，并且把大量编辑操作转化为选择操作，从而提高编制效率，降低差错率。如果模板本身嵌入了足够的VBA代码，则能够在更高程度上实现报告编辑自动化。6.严谨的报告差错控制以及报告逾期控制机制报告的准确率和如期率，体现了一个实验室的业务素质，也反映出实验室的管理水平和技术水平，Labmaster为此特别设计了报告的差错控制机制和超期控制机制。在报告的审核、签发、交付三个环节，用户如果发现报告差错，都有权就地修改报告或者把报告退回到编制环节，无论采用哪种方式，系统都将判断责任人、记录差错信息、保留原报告的副本。这些差错记录，可以作为绩效考核的依据。报告逾期的控制机制，起始于任务指派时所作的时间规划。在实际报告流程中，系统会以此为依据，自动计算各个环节的逾期报告并生成报表。此外，系统提供了今日到期和即将到期的报告自动统计，通过这两种监控方式，管理者可以提前对出现逾期趋势的报告给予关注，避免逾期情况真的发生。7．全面的业务监控由于校准和检测服务的复杂性，管理者面临着相当庞杂和繁琐的管理任务。例如，实验室可能同时执行若干个委托合同，每个合同处于不同的进度；同时，委托合同可能包含若干个任务批次，每个批次下的报告也可能分别处于不同的工作环节。——在如此混乱的情形下理清头绪，准确监控当前的业务状况，是个相当有挑战性的问题。Labmaster提供了全面准确的任务监控工具，包括合同监控、任务监控、逾期监控三个功能，。在这些监控选项卡，当前执行的合同自动出现在列表中，用户可以方便地了解每一个合同的信息，以及合同下的样品详情，比如工作处于什么环节、是否逾期、各环节的负责人是谁等信息均一目了然。8．强大的业务统计分析业务统计分析窗口涵盖了正在执行或者执行完毕的所有业务，包括合同资料统计和报告资料统计两个选项卡。合同资料统计选项卡提供了非常强大的查询功能，可以通过组合查询条件，快速筛选出符合您要求的合同记录，查看其所有详细信息，需要时可生成报表。报告资料统计选项卡亦然，可以快速查询您要调阅的报告记录，需要时生成报表。这里生成的所有的报表，都已经自动计算一些重要的统计信息，供查阅者参考。9．强大的绩效统计对校准检测实验室而言，绩效统计是相当复杂的一项工作，Labmaster在这方面同样提供了强大支持。通过员工绩效统计以及客户绩效统计两个功能窗口，前者可以方便地查询所有技术人员或者管理人员的绩效表现，既可以单独统计某位员工的绩效表现，也可以把相同职务的员工的绩效表现综合排名，还提供了按照专业组进行工作量汇总统计的功能；后者可以灵活地统计客户的绩效贡献，分析其业务趋势，也可以对客户进行业务量综合排名，以便进行大客户筛选。10．高效的的台账设备以及计划管理：某些部门及实验室的主要工作任务，可能是面向全机构提供周期性的检定服务，Labmaster提供了台账设备管理和周检计划管理功能。台帐设备管理，不仅可以对台账资料进行常规管理和综合统计，而且可以对所有台账设备进行生命周期的监控，以及进行过期漏检监控。计划管理，可以根据台账设备的有效日期、确认间隔和当前状态，自动生成周检计划。在合同受理环节，用户可以到计划任务中批量提取样品，有效降低了管理难度。而且，业务流程当中，系统自动把台账状态更新回数据库，从而降低工作强度，提高资料的准确性。11．完善的的质量文件管理Labmaster提供了完善的文件管理功能，可以对体系文件、内部审核文件、管理评审文件、环境管理文件进行全过程管理，对文件的存档、审核、签发进行全过程监控。所有的质量体系文件全部电子化，并且集中保存到数据库中，可以方便地供管理者调阅。12．完善的的技术资质以及技术文件管理技术资质是实验室的重要基础信息。Labmaster提供完善的技术资质管理功能，所管理的技术资质成为系统正确运行的数据基础。同时，根据《ISO/IEC17025准则》对技术文件的管理要求，软件提供了包括技术方法、技术模板在内的的技术文件管理模块，除了满足技术文件受控制和可获取的要求，还为系统运行提供了完善的技术信息。Labmaster实现了报告模板文件的独立维护，经授权的用户可以根据需要自行编制新的模板，只要遵守了格式方面的约定，就可以跟Labmaster通讯。通过这样的设计，用户在日后的软件应用过程中，在模板的开发、管理和使用各个方面都拥有非常高的灵活性。Labmaster中，技术人员的技术操作能力和技术资质证书也纳入监控管理范围。13．全面的物品管理Labmaster提供了实验室标准器管理模块，因为标准器信息不仅为报告模板提供基础数据，同时标准器本身需要周期性溯源，因此蕴含着管理需求。实验室标准器窗口除了常规的标准器查询，修改、增加、删除等操作外，特别设计了溯源提醒功能，用户输入预测天数后，系统将筛选出需要溯源的标准器信息并生成报表。系统在台账设备与标准器之间设计了单向参考操作。实验室在从事校准检测服务过程中，需要在一定时间内保留客户的仪器或者样品，这些物品在托管期间，实验室对其安全和完好的状态负有责任。在样品管理模块，系统提供了了接收——〉待检——〉检毕——〉交付的标准过程，整个过程的时间节点均生成处理记录，并生成物流单，在样品和样品流转中起到控编制用。14．体贴的实用工具Labmaster提供了一些实用工具，包括查看工作任务、查看工作差错、发送和接收消息等等。通过查看工作任务列表，用户可以全面了解系统已经指派给他的校准检测任务，或者报告的编制、审核、签发任务，并且可以从列表中直接进入工作窗口。通过查看工作差错列表，可以了解系统自动记录的工作差错的详细信息，甚至可以调阅被判有错的报告进行前后比对，从而获得申诉的机会。系统另外提供的发送和接收消息的工具，可以提供一种内部沟通手段，用户可以进行点对点沟通，也可以群发消息，作为其它沟通方式的一种补充。Labmaster的系统应用LIMS系统的实施和应用是非常艰巨和复杂的，它无论在广度还是深度上都明显改变了既有的信息管理过程。改变通常是昂贵和具有破坏性的，而且改变总是令人不习惯的，即使是合理的改变。所以，实验室必须花费必要的时间和资源去规划、实施以及改进一个LIMS系统，实验室工