浅谈实验室信息化管理的现状与趋势
夏锦正
（万华化学(宁波)有限公司，浙江省 宁波市 315812）
摘要：随着信息技术的飞速发展，实验室信息化管理已成为提升效率、优化资源配置、确保实验安全的重要手段。本文旨在探讨实验室信息化管理的趋势，从智能化与自动化、集成化与协同化、移动化与远程监控、数据安全与隐私保护、定制化与可扩展性，以及绿色化与可持续发展等六个维度进行深入分析，并谈谈我们实验室信息化管理在这个六个维度上的现状，以期为实验室信息化管理的未来发展提供理论参考和实践指导。
关键词：实验室、信息化管理、提升效率
1. 背景介绍
2010年8月集团成立了实验室信息化管理项目组，经过五个多月的艰苦奋斗与加班加点，于2011年1月份正式上线，覆盖烟台和宁波两大主要实验室业务，将集团实验室的管理由线下转移到线上，实现实验室在信息化方面由0到1的突破，非常具有里程碑意义。
随着信息化技术的发展，实验室信息化管理系统软件进行不断更新，集团在2020年4月份对我们在用的实验室管理系统进行版本升级，并将交接班、设备管理、试剂管理等辅助功能进行了完善并得到广泛的应用，也将集团内更多的实验室如匈牙利、福建、四川、新疆等基地实验室纳入到系统中，实现了集团内实验室一套系统的标准化目标，使集团在实验室在信息化方面锦上添花；但是就系统本身而言，依然有很大的提升空间和未来展望。
然而时不我待，尤其是这两年人工智能、赋能的飞速发展，不断改变着我们的生活和工作，给我们实验室分析操作带来了非常大的机遇与创新条件，因此想借着参与过两次实验室信息化项目的经验，结合眼下人工智能发展，谈谈我们实验室信息化系统的未来趋势。
2. 实验室信息化管理的现状与趋势分析
2.1. 智能化与自动化趋势
2.1.1. 智能决策支持系统的应用
在实验室信息化管理的背景下，智能决策支持系统的应用日益广泛。通过大数据分析和人工智能算法，系统能够自动处理和分析海量实验数据，挖掘数据背后的潜在价值，为管理者提供精准的决策支持和参考依据。
2020年2月在新版本的实验室信息化管理系统中，我们也初步建立了大屏管理理念，通过大屏展示的形式，实现动态可视化的设备管理、试剂管理、任务管理、样品管理，但是由于资金和系统提供商能力自我评估不足，只是搭建了一个框架，应用效果非常不理想。
但是，随着后期资金投入和需求的日益突出，为了更好的发挥智能化的挖掘功能，以后我们的实验室可能也会有各类决策型的运行看板，类似如下的质检和装置看板；
质检看板：包含：样品、人、机（设备）、料（试剂、标液、配件）、法（方法）、环（设施）运营情况。
装置看板：指标趋势图、指标控制图、合格率、加样率。
2.1.2. 自动化流程管理的推广
自动化流程管理是实验室信息化管理的另一大趋势。从样品接收、处理、分析到结果报告，整个实验流程将实现高度自动化。通过集成自动化设备和智能控制系统，实验室信息化管理系统能够自动调度资源、监控实验进度、处理异常情况，确保实验过程的高效、准确和安全。这不仅降低了人为因素导致的错误率，还提高了实验的可重复性和可靠性。
现在网上有很多的实验室自动化分析的实践案例，所以在技术上的壁垒已经不是主要问题，现阶段处于“新（自动化）”、“老（人工占主要）”技术过度，尤其是运营很长时间的实验室，完全实现自动化还需要一定的时间，但是现在许多实验室已经开始人为的干预“老（人工占主要）”技术的发展，并不断的优化，大力推进“新（自动化）”技术。新的实验室建设则已经侧重考虑智能化，达到一劳永逸的效果。
我们生产质检中心这两年也在积极推进自动化工作，无人取样车，机械臂等，然而由于现阶段是自动化技术初期，存在个性化的工作需求，必然导致高成本的现状。因此我们只能在现有运营的模式下，小范围模块化的进行自动化流程工作，优先考虑高危险的操作，如涉及强腐蚀、高温、高毒的操作。
2.2. 集成化与协同化水平提升
2.2.1. 多系统集成的实现
实验室信息化管理系统将更加注重与其他信息化系统的集成。通过统一的数据接口和标准协议，实现不同系统之间的数据交互和共享。这不仅打破了信息孤岛现象，还提升了整体管理效率。
我们现在在用的实验室信息化管理系统与外部的物流管理系统（LMS）、生产技术管理平台（PTMP）、生产管理（MES），实验室内部的AgilentOpenLAB色谱数据系统(CDS)都建立了数据交互，达到了优化工作流程，提升工作效率的目的。后期我们可以将风塔系统、试剂管理系统与LIMS系统进行交互，量化我们的设备管理与试剂管理，精确分析出我们每台设备的使用率、故障率，提升设备全生命周期中每个环节的准确度，能准确的追溯我们试剂的去向与使用量，统计出试剂的利用率等等，实现自动化的分析采购，避免因为周期长等不可控因素影响分析工作。
2.2.2. 跨部门协同的加强
随着科研活动的复杂性和跨领域性日益增强，实验室信息化管理系统将更加注重跨部门协同。通过构建统一的协同平台，实现不同部门、不同团队之间的信息共享和协作。这不仅促进了科研资源的优化配置和科研成果的快速转化，还提高了科研团队的整体作战能力。例如，在跨学科研究项目中，实验室信息化管理系统可以为不同学科的科研人员提供统一的协作平台，促进学科交叉融合和创新发展。
此外，利用统一的协同平台，将实验室分析的数据、报告，在安全保密的前提下，实现实时、标准的共享平台，让客户、供应商等重要且关键的相关方，增加彼此信任，利益最大化，成本最小化，减少不必要的沟通。
2.3. 移动化与远程监控成为常态
2.3.1. 移动端应用的普及
现如今，移动端的实验室信息化管理系统实践案例并不多，或者说是起步阶段，2020年我们集团在升级系统过程，也开发了移动端的APP，但是，由于与系统提供商签订合同时是以PC端为主，而移动开发的成本高昂，因此在移动端方面只浅尝辄止，移动端的应用没有得到优化和推广。然而随着这两年智能手机的普及和移动互联网的发展发展，我们也意识到移动端的信息化管理系统势不可挡，人员可以通过手机或平板电脑随时随地访问系统，输入和查看实验数据、审批实验申请、监控实验进度等，能很大程度上提高了工作的灵活性和便捷性。
2.3.2. 远程监控与预警功能的完善
远程监控和预警功能是实验室信息化管理系统的重要组成部分。通过物联网技术和智能传感器对实验室环境、设备状态等进行实时监测和预警，确保实验安全和设备正常运行。例如，在生物安全实验室中，远程监控系统可以实时监测实验室内的温湿度、气压等环境参数以及生物安全柜的运行状态等信息；一旦发现异常情况立即发出预警信号，提醒科研人员和管理人员及时采取措施进行处理。
现场试剂库存量预警，设备预维护预警、现场人员PPE佩戴不规范预警、机器人现场巡检等也都可以纳入到实验室信息化管理系统中。
2.4. 数据安全与隐私保护日益重要
2.4.1. 数据加密与权限控制技术的加强
随着科研领域对实验数据安全和隐私保护要求的不断提高，实验室信息化管理系统将更加注重数据加密和权限控制技术的应用。通过采用先进的加密技术对数据进行加密存储和传输确保数据不被泄露或非法访问；同时通过精细的权限控制机制对用户的访问权限进行限制和管理防止数据被非法篡改或删除。例如，在涉及敏感实验数据的系统中可以采用多层加密技术和动态权限控制策略确保数据的安全性和完整性。
2.4.2. 合规性管理的重视
随着全球范围内数据保护法规的不断完善和加强（如GDPR等），实验室信息化管理系统将更加注重合规性管理。系统应遵循相关法规要求，对实验数据的收集、存储、处理和使用进行规范化管理确保数据处理的合法性和合规性。这要求我在筛选系统提供商时，要充分了解其资质以及具备的能力，在设计和开发过程中充分考虑合规性要求，确保系统能够满足相关法律法规的要求并为用户提供合规性支持服务。
2.5. 定制化与可扩展性需求增强
2.5.1. 定制化开发的需求增加
我们各基地的实验室虽然同属于一个生产质检中心，但是不同实验室的业务需求具有较大的差异性，因此实验室信息化管理系统需要更加注重定制化开发的需求增加。要求系统提供商应根据实验室的具体需求和业务流程能进行个性化定制，来满足实验室的特定需求和管理要求。因此需要系统提供商能具备强大的技术实力和丰富的行业经验，能够根据客户需求提供量身定制的解决方案，并不断优化和完善系统功能，以满足客户需求的变化和发展趋势。
2.5.2. 可扩展性设计的重视
随着实验室分析业务范围的不断发展和变化，实验室信息化管理系统应更加注重可扩展性设计的重视。系统应通过模块化设计、接口预留等方式预留未来的扩展空间，以便满足实验室变化进行功能升级和扩展。这要求系统提供商在设计和开发过程中充分考虑系统的可扩展性需求，确保系统能够长期满足实验室的管理需求和发展要求，并为用户提供持续的技术支持和升级服务。
2.6. 绿色化与可持续发展受到关注
2.6.1. 绿色实验室理念的推广
随着全球范围内对环境保护和可持续发展的重视日益增强，绿色实验室理念逐渐受到关注并得到推广。实验室信息化管理系统应注重节能减排、资源循环利用等方面的功能设计，推动实验室向绿色化、可持续化方向发展。例如，在实验室设备管理中可以通过集成智能控制系统实现设备的智能调度和节能运行；在实验室废弃物管理中可以通过集成废弃物分类和处理系统实现废弃物的有效处理和资源循环利用等。
2.6.2. 环保监测与管理的加强
实验室信息化管理系统还应注重环保监测与管理的加强。通过集成环保监测设备和管理模块，对实验室的能源消耗、废弃物产生等进行实时监测和管理；通过数据分析和优化算法的应用，为实验室提供节能减排的建议和方案促进实验室的环保管理和可持续发展。这要求系统提供商在设计和开发过程中充分考虑环保监测与管理的需求，确保系统能够满足实验室的环保管理和可持续发展要求并为用户提供全面的环保监测与管理支持服务。
3. 结论
综上所述，实验室信息化管理的趋势呈现出智能化与自动化加速、集成化与协同化水平提升、移动化与远程监控成为常态、数据安全与隐私保护日益重要、定制化与可扩展性需求增强以及绿色化与可持续发展受到关注等特点。这些趋势将推动实验室信息化管理水平的不断提升和完善，为实验室工作高效开展提供有力支持。未来随着信息技术的不断发展和创新实验室信息化管理将更加智能化、人性化、绿色化和可持续化成为推动科研创新和发展的重要力量。
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