序言：寫作是分享個人見解和探索未知領域的橋梁，我們?yōu)槟x了1篇的LIMS在某煤化工企業(yè)的開發(fā)和運用樣本，期待這些樣本能夠為您提供豐富的參考和啟發(fā)，請盡情閱讀。

摘要：結合煤化工企業(yè)生產實際情況，針對化驗室管理要素及需求，研究開發(fā)了化驗室信息管理系統(tǒng)（lims）。該系統(tǒng)不僅符合國際化驗室工作流程及其標準，而且實現(xiàn)了分析流程和應用實踐的完美融合。LIMS上線后，工作效率、報出數(shù)據(jù)準確率、資源利用率均大大提高。以程序化的方式對影響檢測質量的諸多要素進行管理和控制，最大程度地減少人為因素的干擾，確保分析數(shù)據(jù)的真實可靠，從而為客戶提供客觀、及時、準確的檢測服務。

關鍵詞：LIMS;實驗室;煤化工;開發(fā);應用

引言

對一個實驗室來說，無論規(guī)模的大小，每時每刻都會產生大量的信息，這些信息主要是一些測量、分析的數(shù)據(jù)，還有許多維持實驗室運行的管理型數(shù)據(jù)。這些海量、復雜的數(shù)據(jù)使得每一個實驗室為維護這些數(shù)據(jù)而浪費了大量的人力和物力，結果效率還十分的低下，經常出錯，更談不上數(shù)據(jù)的快速科學分析。依照ISO/IEC17025—2005《檢測和校準實驗室能力的通用要求》與現(xiàn)行法律法規(guī)和中心質量管理體系，基于實驗室從事的檢驗活動和參比實驗室活動，充分利用現(xiàn)代信息技術，需要建立實驗室LIMS[1]，實現(xiàn)從樣品采集、樣品受理、檢驗、結果評價、出具報告全過程及相關的活動的計算機網(wǎng)絡化辦公功能，實現(xiàn)精細化管理，達到“無”紙化辦公目的[2]，提高質量和安全事件追溯能力，及時采取糾正、預防、改進措施，推進業(yè)務流程的標準化和自動化，實現(xiàn)LIMS數(shù)據(jù)共享和有效利用。神華新疆化工有限公司以褐煤為生產原料主要生產聚乙烯、聚丙烯等產品。該公司化驗室主要承擔公司的原料分析、過程控制分析、成品分析及水質環(huán)保分析，以及裝置臨時加樣分析。該公司2016年裝置開工，化驗室每月都有2000萬～3000萬個數(shù)據(jù)需要手動錄入，分析數(shù)據(jù)只能電話報給生產裝置，等到下班后再進行本班分析數(shù)據(jù)的共享存儲。這種運行方式嚴重影響化驗室的工作效率和服務質量，數(shù)據(jù)錄入錯誤也時有發(fā)生，裝置想得到及時快捷的數(shù)據(jù)報送更難以實現(xiàn)，因此設計開發(fā)符合國際標準實驗室的質量體系要求的實驗室信息管理系統(tǒng)以解決上述問題變得迫在眉睫。2017年初該公司就開始著手LIMS的開發(fā)，經過調研考察及論證，最終確定了該公司LIMS的開發(fā)設計方案。

1工藝流程及LIMS業(yè)務需求

1.1工藝流程

神華新疆化工有限公司以煤為原料，先通過氣化裝置、凈化裝置、甲醇合成裝置生產出183萬t/a的甲醇，再通過SHMTO技術生產中間產品丙烯、乙烯，再通過LyondelBasell公司的高壓管式法（LupotechT）工藝和INEOS公司的Innovene聚合工藝技術分別生產LDPE和PP。

1.2LIMS業(yè)務需求

通過對其他同類企業(yè)的LIMS開發(fā)情況進行對比分析，結合化驗室日常管理和質量控制需要，確定了該公司LIMS業(yè)務需求。

2化驗室信息管理系統(tǒng)結構設計

神華新疆化工LIMS，采用的是B/S架構的軟件產品，該軟件是典型的多層架構，客戶端機器無需安裝CRM系統(tǒng)的任何模塊，系統(tǒng)的升級僅需要通過對系統(tǒng)的WEB服務器和應用服務器進行在線升級即可完成，大大降低了系統(tǒng)維護的工作量，系統(tǒng)的更新和升級不影響歷史數(shù)據(jù)的查詢和應用。

3化驗室信息管理系統(tǒng)功能設計與實現(xiàn)

LIMS功能主要包括實驗室的業(yè)務流程管理、質量管理、儀器采集、系統(tǒng)集成等部分，實現(xiàn)神華新疆化工生產中各種類型的檢驗樣品全部納入系統(tǒng)進行管理?；炇倚畔⒐芾硐到y(tǒng)功能設計如下：國際標準的化驗作業(yè)流程、分析數(shù)據(jù)的自動采集功能、化驗結果質量控制與管理、數(shù)據(jù)可追溯功能、報表自動生成功能、儀器設備管理功能；等等；具備二次開發(fā)功能。

3.1業(yè)務流程管理

該系統(tǒng)按照ISO/IEC17025規(guī)范中的樣品管理要求來設計工作流，圍繞神華新疆化工生產流程和檢驗計劃開展樣品化驗任務，實現(xiàn)從檢驗任務生成、樣品登錄、樣品采樣、樣品接收、任務分配、檢測、結果輸入、結果審核（多級審核）、數(shù)據(jù)輸出、生成檢驗報告等，各個環(huán)節(jié)的化驗任務通過LIMS網(wǎng)上調度，將化驗室業(yè)務工作和LIMS工作流程進行融合。

3.2分析數(shù)據(jù)的自動采集

LIMS系統(tǒng)在樣品檢驗前提供設備排程功能，設備排程包括自動排程與手動排程。對于單臺設備檢測的檢測項目，LIMS系統(tǒng)在任務生成時自動根據(jù)采樣時間完成自動排程，后續(xù)樣品檢測完成后，分析員將樣品的檢測結果文件保存或上傳至對應的設備采集文件夾中，即可完成設備分析結果的自動數(shù)據(jù)采集，以及分析譜圖上傳。對于多臺設備都可以檢測的檢測項目，由分析員在樣品分析前手動在LIMS系統(tǒng)中進行設備樣品檢測排程，后續(xù)樣品檢測過程中，分析員按照設備排程的樣品進行檢測，檢測完成后將檢測結果文件保存或上傳至對應的設備采集文件夾中，即可完成設備分析結果的自動數(shù)據(jù)采集，以及分析譜圖上傳。對于有工作站的儀器，系統(tǒng)會自動采集工作站的輸出文件，LIMS系統(tǒng)可采集PDF、excel、word、txt等各種格式的文件。對于有RS232接口的儀器，如果配置了電腦，也可實現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集，對于沒有輸出的儀器，系統(tǒng)有多種方式可快速錄入數(shù)據(jù)，例如excel導入、批錄入、默認結果、快速錄入等方式，使分析員可以根據(jù)樣品的原始記錄信息多少選擇不同的錄入方式，大大提高數(shù)據(jù)錄入速度。分析數(shù)據(jù)的自動采集，減少了人工干預，確保數(shù)據(jù)的原始性、真實性和準確性。自動采集大批量分析數(shù)據(jù)極大地縮短了分析數(shù)據(jù)的產生周期，同時節(jié)約了人力成本。自動采集的數(shù)據(jù)，能在審核時原始數(shù)據(jù)的同時審核分析譜圖，以確保每個分析數(shù)據(jù)的準確性。有效防止在傳統(tǒng)管理模式下，分析數(shù)據(jù)的采集停留在人工記錄和傳遞階段，自動化水平不高，不能嚴格確保分析數(shù)據(jù)的準確性，無法徹底避免人為修改數(shù)據(jù)帶來的風險。

3.3化驗結果質量控制與管理

3.3.1質量控制

LIMS通過質量指標設置進行分析數(shù)據(jù)進行質量管理。通過將標準中分析項目的重復性及精密度要求導入數(shù)據(jù)判定項中，當錄入數(shù)據(jù)超出方法中規(guī)度的要求，數(shù)據(jù)會被判定為不通過，為分析數(shù)據(jù)把好第一道關。其次通過在數(shù)據(jù)錄入、復核及審核界面增加了歷史數(shù)據(jù)查詢比對功能，便于分析比較當前分析數(shù)據(jù)與歷史的差異，為數(shù)據(jù)分析者和審核者對數(shù)據(jù)是否異常作出快速的判斷，為數(shù)據(jù)是否需要復查提供依據(jù)。通過在樣品分析項目指標集中設置質量指標對樣品質量進行控制，系統(tǒng)會根據(jù)設定指標對報出數(shù)據(jù)進行樣品質量進行合格和不合格判定，并用不同顏色標識，綠色表示合格，紅色表示不合格。

3.3.2質量統(tǒng)計

LIMS質量統(tǒng)計模塊能夠對選定一段時間內的分析數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析和對比。不僅能實現(xiàn)選定時間段內的樣品分析數(shù)據(jù)情況統(tǒng)計，如平均值、標準差、最大值、最小值、分析次數(shù)、合格率等，還能實現(xiàn)對選定時間段內的樣品分析數(shù)據(jù)與往年同期數(shù)據(jù)的比較。

3.3.3質量控制圖

LIMS系統(tǒng)具有均值極差控制圖，可以對一段時間內的樣品的質量變化趨勢通過質控圖來查看，便于分析質量變化趨勢，質控圖表能更直觀、快速發(fā)現(xiàn)異常，以便及時采取質量控制措施措施。

3.3.4數(shù)據(jù)相關性分析

LIMS的相關性分析功能實現(xiàn)實驗室數(shù)據(jù)相關性分析，不僅能實現(xiàn)一段時間內同一樣品的不同分析項目間的相關性分析以及一段時間內同一樣品同一個分析項目溜出口數(shù)據(jù)與成品分析的比對，還可以實現(xiàn)不同樣品相同項目的相關性對比，并可形成相關性分析的趨勢圖。這個功能可以用來檢查工藝流程中一個產品加工工程中質量指標的變化，例如半成品某個檢驗項目是150mg/L，隨著加工過程推進，到成品某項指標應小于150mg/L，如果大于或等于基本是錯誤的數(shù)據(jù)，并且可以多個點位同時顯示，可快速查詢出問題的樣品，快速定位有問題的分析項目。

3.4數(shù)據(jù)可追溯功能

LIMS記錄了每一個樣品分析數(shù)據(jù)的原始信息，包括任務下達、數(shù)據(jù)錄入、復核、審核等每一步過程以及裝置人員傳遞的樣品信息，比如取樣通知單、臨時加樣單等等。LIMS的“樣品狀態(tài)”模塊可以實時追蹤樣品測試任務的進展情況，涵蓋從樣品的采集開始至樣品存檔的整個生命周期；它可以使實驗室管理人員在一個操作界面全面動態(tài)的了解工作的完成情況、完成人、完成結果。當數(shù)據(jù)被修改時，系統(tǒng)自動記錄修改人，修改時間，修改原因，修改前的結果和修改后的結果，便于對原始記錄的追溯。在對數(shù)據(jù)產生疑問時，隨時可調出該數(shù)據(jù)對應的原始記錄，追溯查詢通過樣品編號信息進行樣品狀態(tài)查詢，就可以知道樣品數(shù)據(jù)何時做過修改、誰做過修改，該數(shù)據(jù)是經過哪些人員審核等一系列詳細信息。當需要對數(shù)據(jù)分析及時性進行檢查時，可以追溯查詢樣品流程的每一個時間點，查找是哪一個環(huán)節(jié)影響了數(shù)據(jù)分析的及時性，并進行檢查考核，以便提高分析數(shù)據(jù)服務的及時性。數(shù)據(jù)可追溯性確保了數(shù)據(jù)的可靠性，杜絕了人為捏造及修改數(shù)據(jù)的行為，使化驗室樹立良好信譽，增強企業(yè)市場競爭力。

3.5報表自動生成功能

該系統(tǒng)還具有自動生成各類報表的功能，如分析報告單（合格證）、原始記錄、樣品臺賬等。LIMS通過水晶報表對各種臺賬進行設計，設計完成后導入LIMS系統(tǒng)，數(shù)據(jù)分析完成后，系統(tǒng)自動生成各種報表。產品合格證簽發(fā)過程簽發(fā)人員進行簽發(fā)時自動帶入簽發(fā)人員的手寫電子簽名及質量專用電子印章。LIMS產生的報表可以直接打印，也可導出為常見格式的文件(如HTML、PDF、TXT)或者以電子郵件方式進行發(fā)送。避免打印和人工傳遞，提高無紙化管理水平。

3.6儀器設備管理功能

LIMS系統(tǒng)的儀器設備管理功能可將實驗室的儀器設備和計量器具按不同的實驗室、崗位、類型進行分類管理。建立分析儀器和計量器具臺帳，包括每臺設備和計量器具的企業(yè)編號，名稱，型號，出廠編號，進廠日期，設備的狀態(tài)（正常，故障，停用，封存），價格（原值），制造商，代理商，檢定日期，下次檢定日期，存放地點，保養(yǎng)人，說明書編號，固定資產編號等基本信息。實現(xiàn)維修管理，可以通過手工方式生成維修申請。維修的具體內容包括：故障內容，要求開始日期，要求完成日期，提出人等。維修記錄內容包括:日期，內容，單位，維修人，驗收記錄，驗收人等。一旦儀器維修申請被審批，儀器的狀態(tài)將由“正常”自動變?yōu)椤肮收稀被颉皶和！?，這樣分析人員在選擇測試儀器時，該儀器將不出現(xiàn)在儀器列表中。建立校準記錄和校準曲線，可列出某一時間段內校準到期的設備清單等，可對已超期校準的設備進行報警及故障通知的功能。系統(tǒng)可對實驗室的各種計量器具進行管理，建立計量器具臺賬，實現(xiàn)對計量器具的檢定校準、校正值、計量器具領用歸還、計量器具報廢等的管理，系統(tǒng)可根據(jù)計量器具的檢定校準周期提前提醒相關人員，以安排計量器具的檢定校準。

3.7留樣管理功能

對化驗室標準要求留樣、以及涉及貿易的樣品進行梳理，識別出原料煤、化工三劑、固體催化劑、外賣固體產品等樣品需要進行留樣，首先對留樣柜進了編號和定位，然后將樣品位置錄入LIMS，留樣時先在LIMS中操作留樣并打印樣品標簽，然后將樣品放入標簽上標識的留樣柜的位置，樣品留樣周期到達前，系統(tǒng)自動向留樣責任人提醒，責任人及時對留樣進行處置。整個留樣過程都可以在LIMS中實現(xiàn)，留樣結束后系統(tǒng)會自動形成留樣記。實現(xiàn)了留樣和處置樣品過程智能化，實現(xiàn)了原始記錄電子化，提高了工作效率。

3.8工作量統(tǒng)計功能

LIMS的工作量功能實現(xiàn)按檢測任務分類、樣品類別、檢測項目、檢測部門、檢測人員等條件統(tǒng)計一段時間內的工作量，對人員工作量統(tǒng)計可以按照部門、班組、個人進行統(tǒng)計，實現(xiàn)檢測室任務明確化及考核量化。避免了人工統(tǒng)計工作量，減少了人工統(tǒng)計工作量造成的數(shù)據(jù)不準確或數(shù)據(jù)不一致，大大提高了工作效率。

3.9其他功能開發(fā)

LIMS與其他系統(tǒng)(ERP、MES、PCS)的集成實現(xiàn)LIMS分析數(shù)據(jù)的最大化利用，為其他應用模塊提供基礎的化驗數(shù)據(jù)。通過信息的及時傳遞和共享，為企業(yè)的質量控制和生產優(yōu)化提供了及時可靠的支持。實驗室信息管理系統(tǒng)(LIMS)使實驗室工作的重點從樣品分析過程向信息管理過程進一步延伸、擴展、轉移和提升，也使工作方式發(fā)生了根本性轉變，它是實驗室管理科學化、規(guī)范化、流程化、網(wǎng)絡化、實時化的重要手段。

4結論

1）使用LIMS后,實現(xiàn)了從原輔料進廠檢驗、生產過程樣品、以及產品在系統(tǒng)中流轉，并做到了各種樣品的檢測數(shù)據(jù)可以進行實時查看與追蹤，加快了數(shù)據(jù)傳遞的速度，也做到了信息共享，同時能夠更好的為生產決策提供支撐。2）在資源管理方面，完成了人員管理、儀器管理、材料管理、方法管理，并將這些基礎信息應用于整個樣品檢驗流程當中，做到全程受控。3）化驗室信息管理系統(tǒng)可使管理人員擺脫繁雜而簡單的手工數(shù)據(jù)處理及數(shù)據(jù)統(tǒng)計，減少計算及統(tǒng)計失誤，提高工作效率，工作人員有更多的精力去研究分析方法或為裝置的穩(wěn)定運行進行攻關，進一步深化管理，不斷提高化驗室業(yè)務管理水平。4）使用LIMS后，不但提高了實驗室的工作效率，而且在提高經濟效益、降低運行成本等方面都有很大的作用。實驗室傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)記錄模式導致每年都必須印刷大量的原始記錄和臺帳，消耗大量的印刷費用，而無紙化辦公輕松解決了這一問題[6]。

作者：賀小強 單位：神華新疆化工有限公司