PLM 系统
化工新材料
炼化企业实验室信息管理LIMS系统实施方案
- 【导读】
- 通过对PLM LIMS平台特点、石油石化行业实验室的业务流程特点以及中国石油集团公司MES系统中企业的实验室信息管理系统(LIMS)模块实施过程的思考，探索分析了LIMS项目的实施方法、原则
通过对PLM LIMS平台特点、石油石化行业实验室的业务流程特点以及中国石油集团公司MES系统中企业的实验室信息管理系统(LIMS)模块实施过程的思考，探索分析了LIMS项目的实施方法、原则及过程。希望能对炼化企业LIMS系统的规范实施提供有益的启示。
在MES系统中，企业的实验室信息管理系统(LIMS系统)是MES的基础数据模块，地位十分重要，而LIMS系统的特点是实施内容繁杂、数据量大、数据库数据关系复杂，所以，在实验室信息管理系统的实施原则与方法上进行探讨，对推进炼化企业的实验室信息管理系统规范实施是十分必要的。
1 项目实施过程中需把握的原则
(1)合同签订后，需根据项目的不同特点，组织项目组及确定合适的项目负责人，项目负责人从开工开始既应介入直到项目验收，尽量避免中途交接，否则对项目的实施及进展将会造成较大的影响。
(2)需求调查、设计规格书的形成及数据库结构的搭建是项目实施过程中的重中之重，直接影响到整个项目的进程，这就要求实施人员要充分理解用户的要求并在需求规格书中以简单、明了的方式体现出来，在此基础上就会比较全面的考虑到各个表中所需增加的字段等，以免发生倒车现象，另外各个静态表在满足用户要求及相互链接关系的前提下一定要简单明了，尽量杜绝数据库垃圾的出现。
(3)需求调查过程中，某些用户无法表达清楚他们的要求，可以提供报表或记录，事实上这些报表或记录不但反映了用户的实际需求，而且也恰好是实施组态的目标，因此在编制需求规格书时，一定要将报表或记录附在文字说明的后面，以利于更好的反映用户的实际需求，方便实施人员的组态。
(4)设计过程中应尽量将各职能部门及职能人员的需求单独列出，如化验员、班长、检查员、技术员、主任等，以便于实施人员的组态。
(5)设计规格书完成后，项目负责人应列出此项目的重点和难点，并在设计规格书中加以详细说明，此部分往往是制约实施周期的关键因素。
(6)项目负责人在设计规格书完成后，应编制整个项目的实施流程图，包括样品流、管理流及仪器联接，依据此流程图可对整个项目的工作量进行把握及分工，采取消项的方式，以便于项目的管理及进度的把握。
2 LIMS的实施流程(见图1)
3 项目需求调研和需求规格说明书的完成
3.1 LIMS样品流程调研
调研主线是样品工作流，从样品接收开始，直到生成COA及其它报告为止。基本内容需根据实验室的类型、行业及合同要求进行必要的调整：如何登记样品；如何分配样品；如何分配检测项目，需收集SOP；如何输入结果；如何计算；如何判定结果的合格与否，需收集产品标准；如何审批；需要生成何种记录和报告(包括COA)，需收集全部现有记录和报告的格式；如何计费(有此要求的调查)；是否需要自动调度，如何调度；有什么SOP和产品标准；样品流转需要有什么条件和记录或交接单；如何进行样品的处置，留样与否；如何与客户进行联系；准备连接LIMS的自动仪器类型、接口类型、维护手册(收集包括如何和外系统连接，输出形式的信息)；谁需要样品的检测结果信息，要求如何进行查询。
3.2 LIMS系统管理流程调研
另一个调研重点是管理工作流，原则上，只了解与LIMS有关的实验室管理工作及其它有关方面的管理要求。主要包括：人员管理，档案／培训；仪器管理，设备档案及如何进行校准／维修周期要求；库存管理，库房、物品类型、人库单、领料单等；危险性管理，有毒、有害、易燃、易爆物质；标准物质与试剂管理，标准物质、试剂的配制、发放；客户管理，委托进行样品检测的单位；供应商管理，供应原材料、化学试剂、分析仪器的单位。
3.3 自动仪器的调研
因为LIMS／LABSTATION可联接仪器的类型是固定的，主要是2大类，1为RS232类，2为FILE类。根据不同类仪器所需了解的内容，编制了RS232类仪器联接需求调查表、FILE类仪器联接需求调查表及填表说明。此部分工作建议由用户来完成，只需对其稍加培训，使其理解表中各部分的内容即可完成此项工作。
3.4 LⅣS的运行平台调研
包括现有的软硬件和将来的打算：网络的状况，包括类型、速度、拓扑结构等；服务器的规格型号、速度、硬盘配置、操作系统及版本等；数据库的名称、版本等；PC机的规格型号、数量、操作系统等。
在调研中，首先需要把现状调查清楚，搞清目前存在的问题，另外，通过讨论、提问的方式摸清用户对以后使用LIMS的要求。调查结束后，形成用户需求规格说明书送审稿，提交公司项目经理。一般情况下，用户需求规格说明书起码有2次修改，才能定稿。用户需求规格说明书必须由双方项目经理签字。用户需求规格说明书签字后，作为设计和实施的依据。如果以后需要修改，必须进入改动实施控制程序。
4 方案设计
根据需求说明书，逐条考虑如何利用LIMS的功能和工具来实现。并根据需求规格说明书，列出项目中的重点和难点。特别是对于项目中实施难度较大的功能，可根据需要，单独列出，提交LIMS项目组设计人员，提出设计方案，然后从各方案中筛选出一到2个方案，组织人员对项目进行攻关，并在项目设计中使用最简单、可行的方案。
在一般情况下，利用PLM LIMS的标准功能可以实现实验室的大部分的功能，如样品登录，样品接收，结果输入，批准，发布和报告输出，样品查询，仪器管理，库存管理和标准试剂管理等。但是，如果用户需要在管理过程中需要保存中间记录、使用关联条件进行查询或者查询条件过多时，必须编辑用户界面，创建新的功能。
在设计过程中，一定要把用户数据的输入(关心的数据和输出中可能出现的字段)和输出(报表、要求的计算结果或数据文件)详细的列出。如果用户对系统比较陌生，可以要求用户提供原始的报表，并提出报表修改方法以满足数据库报表输出的要求。
5 系统建立
5.1 数据库结构设计
(1)数据库结构设计时。尽可能使用基础数据库的表和字段。如果需要增加表，可以使用标准数据库中的TMP表复制创建新的表，并在LIMS中使用TABLE MASTER定义数据库字段在LIMS中的属性。
(2)在LIMS中，如果需要在LIMS的资源管理器中显示1个表时，应在表中创建索引字段和说明字段外，还必须增加以下保留字段：系统保留的字段CHANGED BY，CHANGED ON，REMOVED及GROUP_NAME等4个字段。VERSION字段为可选的保留字段，用户可以根据需要添加该字段。但是，如果用户必须使用中文的索引字段，则在组建数据库静态表的时候，要额外增加1个索引字段来解决这一问题。用户在LIMS的TABLE MASTER设置后，注意检查新增表是否能在LIMS中使用新建功能增加记录并保存、新增表与其它表之间的链接是否正确等。
(3)在创建表或在表中如果需要添加其他字段，应避免／不使用LIMS中的保留字段名称、数据库中的保留字以及标准SQL语句保留字。如LIMS中的除上面提到的字段外，其他保留字段LEVEL，ORDER_NUMBER等，在ORACLE中的COMMENT字段等，SQL语句中的保留字ORDER，SELECT等。
(4)在原有表中增加新的字段后，注意是否需要在Table Matster中修改其属性和链接关系。
(5)如果需要在LIMS中修改数据库的字段长度或类型，应尽量避免修改现有表中的数据库字段的长度或类型，如果确实必须修改，应对所有与之关联的所有字段进行修改，而不是简单的修改1个表或2个表的字段长度或类型。
(6)即使基础数据库的表、列表和字段在客户系统中不需要使用，也不要改动或删除，防止因错误的修改造成LIMS运行不正常。
5.2 LIMS系统组态
LIMS组态是在LIMS软件产品平台上，根据实验室需求配置成相应的应用系统，该过程是应用系统形成过程。由于LIMS系统表之间具有复杂的数据关系，所以组态过程是有顺序的。
(1)基本单位表：系统用户表，班组信息表，用户分析岗位表，车间名称表，装置名称表，Analysis分析表，Test_list检测单表，Product产品表，Sampling_point采样点表，包括配置产品和采样点关系，A_Equip装置表，包括配置自动调度信息等。
(2)模板：在LIMS中，模板是实施中使用频率最高的1个功能，在实验室中最常用的有样品登录模板，文件夹模板，标准试剂模板等，而其他模板如项目模板，批次模板，批量模板，仪器模板，检测模板，调查模板，工作单模板可以根据需求添加。
(3)文件夹：文件夹是PLM LIMS贯穿样品流的1个数据查询和管理工具，系统要尽量使用文件夹来完成对样品、检测和结果的动态数据的管理。
(4)数据查询。
(5) Crystal Report设计。
(6)人员权限分配：系统管理员对于系统的理解，为用户设置角色的权限。
(7)LIMS管理流，WEB设计，仪器连接。
6 结束语
在LIMS系统的实施中，只要把握住上述的实施原则、实施流程、需求调研、方案设计、数据库设计、系统组态等关键，就能合理、高效、成功地搭建起适合于石油石化行业具体实验室的应用系统。
在MES系统中，企业的实验室信息管理系统(LIMS系统)是MES的基础数据模块，地位十分重要，而LIMS系统的特点是实施内容繁杂、数据量大、数据库数据关系复杂，所以，在实验室信息管理系统的实施原则与方法上进行探讨，对推进炼化企业的实验室信息管理系统规范实施是十分必要的。
1 项目实施过程中需把握的原则
(1)合同签订后，需根据项目的不同特点，组织项目组及确定合适的项目负责人，项目负责人从开工开始既应介入直到项目验收，尽量避免中途交接，否则对项目的实施及进展将会造成较大的影响。
(2)需求调查、设计规格书的形成及数据库结构的搭建是项目实施过程中的重中之重，直接影响到整个项目的进程，这就要求实施人员要充分理解用户的要求并在需求规格书中以简单、明了的方式体现出来，在此基础上就会比较全面的考虑到各个表中所需增加的字段等，以免发生倒车现象，另外各个静态表在满足用户要求及相互链接关系的前提下一定要简单明了，尽量杜绝数据库垃圾的出现。
(3)需求调查过程中，某些用户无法表达清楚他们的要求，可以提供报表或记录，事实上这些报表或记录不但反映了用户的实际需求，而且也恰好是实施组态的目标，因此在编制需求规格书时，一定要将报表或记录附在文字说明的后面，以利于更好的反映用户的实际需求，方便实施人员的组态。
(4)设计过程中应尽量将各职能部门及职能人员的需求单独列出，如化验员、班长、检查员、技术员、主任等，以便于实施人员的组态。
(5)设计规格书完成后，项目负责人应列出此项目的重点和难点，并在设计规格书中加以详细说明，此部分往往是制约实施周期的关键因素。
(6)项目负责人在设计规格书完成后，应编制整个项目的实施流程图，包括样品流、管理流及仪器联接，依据此流程图可对整个项目的工作量进行把握及分工，采取消项的方式，以便于项目的管理及进度的把握。
2 LIMS的实施流程(见图1)
3 项目需求调研和需求规格说明书的完成
3.1 LIMS样品流程调研
调研主线是样品工作流，从样品接收开始，直到生成COA及其它报告为止。基本内容需根据实验室的类型、行业及合同要求进行必要的调整：如何登记样品；如何分配样品；如何分配检测项目，需收集SOP；如何输入结果；如何计算；如何判定结果的合格与否，需收集产品标准；如何审批；需要生成何种记录和报告(包括COA)，需收集全部现有记录和报告的格式；如何计费(有此要求的调查)；是否需要自动调度，如何调度；有什么SOP和产品标准；样品流转需要有什么条件和记录或交接单；如何进行样品的处置，留样与否；如何与客户进行联系；准备连接LIMS的自动仪器类型、接口类型、维护手册(收集包括如何和外系统连接，输出形式的信息)；谁需要样品的检测结果信息，要求如何进行查询。
3.2 LIMS系统管理流程调研
另一个调研重点是管理工作流，原则上，只了解与LIMS有关的实验室管理工作及其它有关方面的管理要求。主要包括：人员管理，档案／培训；仪器管理，设备档案及如何进行校准／维修周期要求；库存管理，库房、物品类型、人库单、领料单等；危险性管理，有毒、有害、易燃、易爆物质；标准物质与试剂管理，标准物质、试剂的配制、发放；客户管理，委托进行样品检测的单位；供应商管理，供应原材料、化学试剂、分析仪器的单位。
3.3 自动仪器的调研
因为LIMS／LABSTATION可联接仪器的类型是固定的，主要是2大类，1为RS232类，2为FILE类。根据不同类仪器所需了解的内容，编制了RS232类仪器联接需求调查表、FILE类仪器联接需求调查表及填表说明。此部分工作建议由用户来完成，只需对其稍加培训，使其理解表中各部分的内容即可完成此项工作。
3.4 LⅣS的运行平台调研
包括现有的软硬件和将来的打算：网络的状况，包括类型、速度、拓扑结构等；服务器的规格型号、速度、硬盘配置、操作系统及版本等；数据库的名称、版本等；PC机的规格型号、数量、操作系统等。
在调研中，首先需要把现状调查清楚，搞清目前存在的问题，另外，通过讨论、提问的方式摸清用户对以后使用LIMS的要求。调查结束后，形成用户需求规格说明书送审稿，提交公司项目经理。一般情况下，用户需求规格说明书起码有2次修改，才能定稿。用户需求规格说明书必须由双方项目经理签字。用户需求规格说明书签字后，作为设计和实施的依据。如果以后需要修改，必须进入改动实施控制程序。
4 方案设计
根据需求说明书，逐条考虑如何利用LIMS的功能和工具来实现。并根据需求规格说明书，列出项目中的重点和难点。特别是对于项目中实施难度较大的功能，可根据需要，单独列出，提交LIMS项目组设计人员，提出设计方案，然后从各方案中筛选出一到2个方案，组织人员对项目进行攻关，并在项目设计中使用最简单、可行的方案。
在一般情况下，利用PLM LIMS的标准功能可以实现实验室的大部分的功能，如样品登录，样品接收，结果输入，批准，发布和报告输出，样品查询，仪器管理，库存管理和标准试剂管理等。但是，如果用户需要在管理过程中需要保存中间记录、使用关联条件进行查询或者查询条件过多时，必须编辑用户界面，创建新的功能。
在设计过程中，一定要把用户数据的输入(关心的数据和输出中可能出现的字段)和输出(报表、要求的计算结果或数据文件)详细的列出。如果用户对系统比较陌生，可以要求用户提供原始的报表，并提出报表修改方法以满足数据库报表输出的要求。
5 系统建立
5.1 数据库结构设计
(1)数据库结构设计时。尽可能使用基础数据库的表和字段。如果需要增加表，可以使用标准数据库中的TMP表复制创建新的表，并在LIMS中使用TABLE MASTER定义数据库字段在LIMS中的属性。
(2)在LIMS中，如果需要在LIMS的资源管理器中显示1个表时，应在表中创建索引字段和说明字段外，还必须增加以下保留字段：系统保留的字段CHANGED BY，CHANGED ON，REMOVED及GROUP_NAME等4个字段。VERSION字段为可选的保留字段，用户可以根据需要添加该字段。但是，如果用户必须使用中文的索引字段，则在组建数据库静态表的时候，要额外增加1个索引字段来解决这一问题。用户在LIMS的TABLE MASTER设置后，注意检查新增表是否能在LIMS中使用新建功能增加记录并保存、新增表与其它表之间的链接是否正确等。
(3)在创建表或在表中如果需要添加其他字段，应避免／不使用LIMS中的保留字段名称、数据库中的保留字以及标准SQL语句保留字。如LIMS中的除上面提到的字段外，其他保留字段LEVEL，ORDER_NUMBER等，在ORACLE中的COMMENT字段等，SQL语句中的保留字ORDER，SELECT等。
(4)在原有表中增加新的字段后，注意是否需要在Table Matster中修改其属性和链接关系。
(5)如果需要在LIMS中修改数据库的字段长度或类型，应尽量避免修改现有表中的数据库字段的长度或类型，如果确实必须修改，应对所有与之关联的所有字段进行修改，而不是简单的修改1个表或2个表的字段长度或类型。
(6)即使基础数据库的表、列表和字段在客户系统中不需要使用，也不要改动或删除，防止因错误的修改造成LIMS运行不正常。
5.2 LIMS系统组态
LIMS组态是在LIMS软件产品平台上，根据实验室需求配置成相应的应用系统，该过程是应用系统形成过程。由于LIMS系统表之间具有复杂的数据关系，所以组态过程是有顺序的。
(1)基本单位表：系统用户表，班组信息表，用户分析岗位表，车间名称表，装置名称表，Analysis分析表，Test_list检测单表，Product产品表，Sampling_point采样点表，包括配置产品和采样点关系，A_Equip装置表，包括配置自动调度信息等。
(2)模板：在LIMS中，模板是实施中使用频率最高的1个功能，在实验室中最常用的有样品登录模板，文件夹模板，标准试剂模板等，而其他模板如项目模板，批次模板，批量模板，仪器模板，检测模板，调查模板，工作单模板可以根据需求添加。
(3)文件夹：文件夹是PLM LIMS贯穿样品流的1个数据查询和管理工具，系统要尽量使用文件夹来完成对样品、检测和结果的动态数据的管理。
(4)数据查询。
(5) Crystal Report设计。
(6)人员权限分配：系统管理员对于系统的理解，为用户设置角色的权限。
(7)LIMS管理流，WEB设计，仪器连接。
6 结束语
在LIMS系统的实施中，只要把握住上述的实施原则、实施流程、需求调研、方案设计、数据库设计、系统组态等关键，就能合理、高效、成功地搭建起适合于石油石化行业具体实验室的应用系统。
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