分析测试百科网 > 行业资讯 > 技术原理

环境监测行业LIMS的实施策略

2020.3.06

为提高环境监测行业的业务和实验室质量管理水平，LIMS系统的应用是必不可少的，但LIMS建设应在决策层态度明确而坚定、员工主动参与意识强、工作负荷较轻、资金相对充足的状态下启动，并充分借鉴兄弟单位系统开发的实施策略和经验教训，才能保证国外LIMS产品在环监行业的成功应用。本文基于南京环监LIMS建设的实例，提供了实施策略和经验教训。

环监行业LIMS选型

LIMS在国内环监测行业应用成功的案例，可分成两大阵营：一是国内软件公司自主开发系统，二是国内公司代理国外LIMS进行二次开发，两种LIMS的优缺点比较见表1。

根据表1分析，我们推荐环监LIMS的开发方式：以国外成熟的LIMS为基础平台进行二次开发，这是上海、北京、南京等城市环监行业的共同选择。

环监行业LIMS优缺点比较

国外成熟应用的LIMS通常处于同一技术水准，而国内代理的二次开发实力是其能否发挥最佳效用的关键点，LIMS选型应注重以下几点：

■了解LIMS在环监行业的成功案例，尽量不要成为其首家试验品；

■了解代理公司性质、背景、技术力量及业务状况，服务满意度的第三方评价；

■了解软件所用的编程语言，与其它在用软件、数据库的集成能力；

■了解产品售价的合理性，售后服务水平及收费状况。

国内环监行业的特征

国内环境监测行业相对于社会性纯实验室，具有较为显著的特征，剖析特征是LIMS实施中采取有效策略的基础。

■管理规范度差

环境监测属于财政全额拨款的事业单位，受制于主管局，并未真正参与市场竞争，无淘汰机制，思维惯性大，这些是导致管理难以规范的根由，具体表现为：

■业务流程不固定

跟随主管局需求的变更，以及领导意志的变化，监测业务无法做到企业生产流程般固定，灵活增强了适用性，也降低了流水化作业的效率；

■制度落实不到位

对规范管理的价值认识不充分，整体处于低水平管理，制度建设相对滞后，已有制度因不适应形势而难以执行；

■员工执行力不高

执行力是落实领导层决策的关键，因缺乏竞争淘汰机制，对员工无有效考核控制手段，低执行力直接导致了低质量和低效率。

■监测业务繁杂

环境监测作为政府实验室，是“监”与“测”的结合，“测”体现实验室特性，而“监”体现政府行业特性，这也决定了环监的生产管理模式，“监”的特性导致了以下表现：

■业务类型多

环境监测面向环境质量和污染源两大对象。环境质量以例行为主，有少量环评现状监测。污染源除监督监测外，委托监测包括了三同时验收、环评、认证和清洁生产、室内监测等多种类别；

■业务流程复杂

以三同时验收最为显著，包括接受任务、现场勘察、编制方案、方案审核、计划下达、现场采样、实验室分析、编制报告、报告审核、报告外发等近二十步，各类业务的流程有所不同；

■测试方法种类多、不唯一

不同业务类型和评价标准有不同的测试方法，有些测试是国标、行标、地标方法并存适用，南京环监具有271个项目、629个参数监测能力，方法种类极多；

■数据计算评价复杂

“监”的特性决定了环监出具的报告必须给出超达标的评价结论，而国内污染源评价标准体系极其复杂，包括综合标准和多个行业标准，各标准的评价量和统计算法又不一致，以废气源评价标准最为复杂；

■质量管理复杂

国内环监的质量管理处于较低水平；不同监测对象采用的质控手段不同，不同浓度下质控指标不同；现场条件的限制，以及政府性监测的特殊性要求质量管理的严谨与灵活适度并存。

■报表类型繁多

业务类型多导致报表类型多，且格式不统一、内容不固定；报表信息多，手工编制时信息逻辑组织不清晰，报表复杂；编制报告人员分布广；管理层对报表外在形式的重视高于内容，追求美观和细节。

实施策略

项目组织

在监测系统内部，LIMS汇集了全站所有手工业务，涉及面广人多，实施难度高于其它软件系统，项目组织是开发成功的基础保障。

■信息意识培养

强调对信息化价值的认识：通过调研业内外信息化成功案例，帮助员工认识其实用价值，同时认识到实现价值前要付出的艰辛。

强调全员的参与和理解：领导层应确立统一而坚定的目标，并逐步培育底层员工的信息意识，争取更多员工的主动参与。

明确LIMS功能：强调信息化并非万能，对LIMS的需求要有适当妥协的态度。明确LIMS将按照规范管理、提高质量、提高效率的顺序来建设，LIMS的严格管理将对原有手工模式产生强烈的冲击，应建立适应系统化管理的心理预期。

■有保障的项目组

选择项目负责人：整个项目组织中，项目负责人是关键，应以技术副站长担任为宜，因其具有技术全面性和权威性，相对于科室长，在人员调动和资源供给上效率更高，决策效率也更高。

选择项目组成员：在各科室选择1名业务技术水平和软件应用水平均较高的员工参与到项目组，可称之为室内系统管理员。室内系统管理员充当项目组与科室的沟通桥梁，落实项目实施中具体工作，收集反馈科室意见，并负责科室内部培训。

招募系统管理员：LIMS建设前应配备1-2名软件专业的专职系统管理员，全面参与系统开发，因LIMS上线后全站业务对系统的完全依赖，缺少专职维护的管理员，将严重影响业务开展；对软件公司的过度依赖也存在风险。

保障工作精力：对项目组的保障除了环境条件外，更主要的是工作精力的保障，建议主要组员实行脱产，非主要组员半脱产。LIMS开发中需对诸多未规范未明确的问题实施讨论形成决策，要求组员具备充足的时间和精力。

分工与协作：组员应具备协作的意识，特别是质管和监测、现场和实验的部门之间要以整体利益为重。项目负责人要明确分工，注意协调矛盾。

■合理的开发时序

LIMS因其自身的复杂性，及对原有工作的冲击，通常分期完成。在招标之前应编制完整的规划，确定总体目标及分期建设表，以总体规划来定型系统框架，否则后期增加功能可能无法实现或代价过大。在实施中主干流程先上，通过应用反馈细节问题，再持续改进。

■严格的双轨运行

双轨运行是指监测业务要以手工和系统两种形式同步开展、相互验证。

因环监业务的复杂性，在LIMS中维护的静态数据量极大、关联紧密，双轨运行除了测试业务流程的顺畅度，更重要地是发现静态数据的细节问题，这是LIMS正式单轨运行的前提保障。双轨运行通常应在3个月以上。

双轨运行势必造成原有工作量的成倍增加，鉴于系统建设须为实际工作让步的普遍原则，在初期甚至整个双轨期间都很难自觉地实现所有业务的同步双轨，大多数员工会选择简单业务上线测试。没有严格的双轨将为LIMS单轨埋下隐患，严重降低系统开发效率。因此项目负责人须选择合适的时机启动双轨，做好充分的动员和严格的考核，保证双轨全面而到位。

■有效的沟通平台

LIMS开发限于监测内部，具备召开每周例会的条件，这是应坚持的沟通平台。周例会可用于布置任务、系统培训、收集意见和统一思想、解决冲突等进程。周例会分为站周例会和室周例会。站周例会由项目负责人组织，定期召开，参会人员可由项目组员扩大至科室长、或相关岗位技术骨干。室周例会由科室长组织，室级管理员负责内部培训，并收集反馈意见。

资源的及时调配

LIMS强调业务计划的预先正确下达，整个监测业务的重心明显前移至项目登记环节，且任务下达出现错误后可退回但是还要变更会增加麻烦。任务的计划性要求前端技术人员须熟练掌握监测行业的一些技术细节，工作负荷和难度显著提高。因此须及时调整前端人才资源和硬件条件的配备，保障LIMS顺畅运行。

■制度保障

制度建设应伴随于LIMS开发的全过程，用制度约束员工的自然惰性，提高执行力。尤其是系统正式运行后，应建立LIMS运行制度、静态数据维护制度、员工培训制度等，以考核制度来提高员工的责任心、降低差错率，以制度明确分工而保障系统正常维护和稳定运行。

突破业务难点

■业务流程

STARLIMS软件流程管理平台化优势明显，可由系统管理员较为灵活地调整。LIMS开发中流程模块的实施重点是引导用户规范和明确监测工作流程，并尽量将业务分类管理，同类业务执行相同或相似流程。规范业务流程是对内部工作的重新调配，要求项目负责人组织领导层及科室长细致讨论，予以明确。

■指标评价

指标评价是数据超标警示、自动编制报告的前提，国外LIMS原有指标设定功能，但无法满足污染源复杂的评价体系。经慎重讨论，我们最终借用LIMS的测试计划功能来实现：

1、指标建立：将样品类型（水气声等）与测试计划组绑定，评价标准与测试计划绑定，每个测试计划可选择标准中涉及的各类测试，对标准分成最多达六级的离散化条件，逐级录入执行条件，确实唯一指标号，在指标号下对各测试评价量（单次值、小时或日均值）维护上下限；

2、指标选用：下达任务时先选择样品类型，再根据评价标准选择测试计划，根据信息确实标准执行条件，最终确实指标号，由指标号连带出各测试的评价值。录数环节对超标数据以红色警示。

■静态数据准备

LIMS能够正常运转，实现计算和评价功能，其前提是海量静态数据的事前准备。静态数据首次准备周期约2~3个月，若选择业内有实施案例的软件公司，可直接借用已有资料，再根据业务特征分类修改完善，缩短准备周期。注意在双轨期间对计算公式的充分验证。前期数据整理人员应脱产工作。

LIMS中静态数据分三级表管理，鉴于静态数据的重要性，每级表的整理都应经过三级审核，并经质量管理层评估后方可导入系统，切忌盲目无序进行。

静态数据不可能一次全部完成，须在实际应用中及时补充完善，因此应建立静态数据维护制度，明确每类数据的维护组（2名以上）及职责。

■仪器连接

仪器连接是LIMS实现提高质量和提高效率两级目标的前提，仪器连接后数据将自动导入系统，避免人为抄录错误或变更数据，尤其是质控数据的自动获取可有效监控分析质量。因环监行业仪器种类繁多且较为落后，缺少通讯规约，若选择经验丰富的软件公司，利用其积累的连接经验，可较为轻松地解决此问题。在后期购置仪器中应注意明确要求提供通讯协议并配合完成连接。

■报表生成

报告和报表是系统的最终产品，尤显重要。国外LIMS普遍采用水晶报表软件，水晶报表对信息组织的逻辑严密，但格式美化上功能较差。因信息组织逻辑的差异，用户感觉手工报表的信息集中度和格式美观性明显强于水晶报表，对新格式要有个逐渐适应的过程。

国外LIMS仅支持水晶报表，用户只能接受，因此报表格式的调整只能根据不同的业务类型和任务内容的差异逐渐调整。先须引导用户对相同业务类型使用统一的报表格式，再与用户沟通新报表的信息组织，并根据新的业务和用户需求及时调整报表，逐步完善和美化，提高接受度。最好将报表的调整交给本项目的系统管理员来做，这样不但能满足用户对报告格式的多变，还能为以后更好的利益系统中的数据进行数据分析和数据挖掘服务。

持续的投入

信息化工作的长期性和艰巨性，以及监测业务的不断发展，决定了LIMS建设需持续的改进来维护原有系统和并满足新的需求，包括人员和资金投入两部分，其中系统维护费约为建设费用的10%~15%。

我站需要优化的解决方案

我站LIMS系统经过近9个月的开发和3个月正式运行，仍有需要通过技术手段来优化以下问题的解决方案：

指标评价

目前采取测试计划与评价标准绑定，导致二次开发的系统较原型复杂程度显著加大；建立评价标准工作量大，并且后期维护的很繁琐，易出错；相同类型的测试若须修改，要对所有相关测试计划全部维护；对《大气污染物综合排放标准》和《恶臭污染物排放标准》中排放速率指标尚无简单可行的实现方式。因此在系统支持情况下，可考虑寻求更为有效的指标评价实现手段。

报表问题

水晶报表软件绘制的各类格式报告能基本满足信息提取需要，报表的适用性还需要提高；报表内容的复杂性直接影响报表打开速度，最长的可达十几秒，应通过其他方式加以改善。

实施效果

数据报告自动生成

应用LIMS系统，实现了水，气，噪声等各类报告在系统中自动生产，减少了项目负责人或现场编制报告人员大量录入数据手工编制报告的麻烦。

数据超标自动提醒

系统实现了数据根据样品的评价标准进行系统评价，超标实现了超标提醒。

自动进行评价结果的计算

系统实现了根据样品的周期和频次，自动计算出每次样品的均值和日均值，日最大等，减少了报告编制人员手工计算的工作量。降低了报告编制的难度。

增加了时效考核功能

专门为环境监测站定制开发的项目管理各个阶段的时效考核，通过各个阶段时效的考核可以让领导层找到影响项目流转的关键环节，有利于监测站的资源调配。

强大的查询功能