數字化變革探索:檢驗檢測行業轉型思路揭秘

葡萄城技术团队發表於2024-04-23

行業背景

隨著科技的不斷進步和實驗室管理需求的不斷髮展,傳統實驗室管理方式面臨著許多問題,如採用紙質記錄和手工操作、資料易丟失和難以追溯、效率低下、流程複雜以及質量管理不規範等。這些問題已經成為制約實驗室發展和提升執行效能的瓶頸。與此同時,檢驗檢測行業也面臨以下挑戰:

(1)無法支撐大體量的資料計算和分析:在早期的實驗資料分析計算中,資料量較少,藉助簡單的計算器和手工計算便可滿足。然而,隨著檢測資料量的增加,早期的計算方式已不能滿足需求,需要引入效能更好、計算能力更強的資料分析工具。

(2)樣品資料採集慢,效率低:在沒有實現數字化之前,傳統的資料採集需要依靠手工資料資訊採集的方式,紙質化的採集方式效率慢且儲存性差。

(3)資料校驗功能差,校驗結果不準確:傳統的工作模式可能會出現資料校驗不全面、校驗規則過於寬鬆、演算法存在邏輯漏洞等問題,從而導致校驗結果不夠準確,影響資料的有效性和可信度。

(4)分析報告結果生成慢,無法滿足使用者需求:早期的系統無法滿足當今資料量日益增長的需求,處理大規模資料時效能不佳,導致分析報告生成時間較長,無法滿足使用者對於快速、實時分析報告的需求。

(5)資源的不透明管理:在實驗室工作中,樣品耗材的資訊都需要人工以傳統方式進行記錄,以紙質檔案進行儲存。這樣就會出現儲存以及溯源不清晰,人員培訓資料無法形成體系,檔案許可權難以管控等問題。檢測報告、檢測資料傳遞需要依靠紙質傳遞,不僅浪費資源且無法保證資料的真實性和時效性。

(6)資料無法共享(資料孤島):各實驗室之間資料無法互通,如質量管理部門呼叫各實驗室檢測資料難度大,資料易丟失等。價值的深度挖掘難度大。

如何解決這些痛點問題

為了解決這些問題和挑戰,數字化系統逐漸成為實驗室管理的趨勢,並逐步應用於實驗室管理。實驗室資訊管理系統(Laboratory Information Management Systems,LIMS)應運而生,LIMS數字化系統能夠實現實驗室資料的數字化採集、管理和分析,提高資料的可靠性和準確性。同時,它能夠最佳化實驗室的工作流程、提高管理水平和質量認證水平。

實驗室資訊管理系統,即LIMS(Laboratory Information Management System,以下簡稱LIMS),它是由計算機和應用軟體組成,能夠完成實驗室資料和資訊的收集、分析、報告和管理。

LIMS系統以實驗室為中心,將實驗室的業務流程、環境、人員、儀器裝置、標物標液、化學試劑、標準方法、圖書資料、檔案記錄、客戶管理等等影響分析的資料因素有機結合起來,採用先進的計算機網路技術,資料庫技術和標準化的實驗室管理思想,組成一個全面、規範的管理體系,為實現分析資料網上排程、分析資料自動採集、快速分佈、資訊共享、分析報告無紙化、質量保證體系順利實施、成本嚴格控制、人員量化考核、實驗室管理水平整體提高等各方面提供技術支援,是連線實驗室、取樣現場、監管部門及客戶資訊的資訊平臺,同時引入先進的數理統計技術,如方差分析、相關和迴歸分析、顯著性檢驗、累積和控制圖、抽樣檢驗等,協助職能部門及時發現和控制影響產品質量的關鍵因素。

引入LIMS數字化系統可以極大的簡化實驗室管理流程。透過替代紙質記錄和手工操作,LIMS系統能夠實現實驗資料的電子化採集和儲存,避免了資料丟失和難以追溯的問題。同時,LIMS系統的自動化功能可以加速實驗室流程,提高工作效率,減少人為錯誤和重複勞動。

LIMS系統的功能結構、檢驗流程與技術要點

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功能結構

數字化LIMS應用管理系統主要包含資料層、支撐層、業務層及應用層。其中,資料層主要包括檢測資料庫、報告資料庫以及取樣資訊雲資料庫;支撐層包括許可權認證平臺、檢測結果釋出平臺、檢測資訊釋出平臺、業務資訊平臺;業務層包括:標準管理、合同管理、人員管理、質量管理、取樣管理、儀器管理、績效管理、分析原始記錄管理、試劑管理、分析方法管理、系統管理等;應用層主要包括:檢測業務管理平臺、檢測報告發布平臺、後臺管理平臺。除此之外,數字化LIMS應用系統還提供標準資料體系和統一安全標準,確保資料的準確性、一致性和規範性。

​ (LIMS系統的功能結構)

檢驗流程

LIMS系統的檢驗流程包含以下幾個部分,客戶管理、合同管理、取樣管理、分包管理、資源管理、質控管理、樣品管理、結果錄入、結果稽核、報告製作和統計分析管理。

​ (LIMS系統的檢驗流程)

技術要點

(1)多終端跨平臺應用

在早期的LIMS系統中,檢測資料的報告填報、修改和生成都是透過Excel來完成的。進入B/S時代之後,LIMS系統需要能夠在各種終端裝置上實時使用(如電腦、平板、手機等)。在這種情況下,透過Excel軟體進行資料填報和修改就變得非常不便。因此,如何在瀏覽器上直接操作報表並實現跨平臺應用是新時代下LIMS系統的一個重要需求。

在基於瀏覽器/伺服器(B/S)架構下的LIMS應用系統中,與資料填報、報表分析及展示的模組可基於前端技術來構建。藉助葡萄城公司的純前端表格控制元件SpreadJS能夠將Excel從線下遷移到線上,實現資料填報、分析和生成報表的一體化流程,徹底告別對Excel軟體的依賴。透過巢狀技術方案,系統能實現移動端和桌面端相同表格展示方式。

​ (純前端、跨平臺)

(2)類Excel操作

在早期的實驗室資料管理中,大部分使用者都是藉助Excel工具來進行資料的填報、統計和分析。為了能夠保持良好的使用者操作體驗,基於B/S架構的LIMS系統在資料的填報、分析和統計操作上需儘可能的與之前保持一致。而葡萄城的純前端表格控制元件SpreadJS能夠很好的滿足這一需求。SpreadJS是一款基於HTML5標準的純前端表格元件,具備高效能、跨平臺、與Excel高度相容等特性。該元件能夠支援以原生的方式嵌入到LIMS系統中,確保系統操作體驗的一致性。

SpreadJS不僅擁有高度類Excel的互動介面,而且具備與Excel高度一致的操作體驗。這一特性避免了系統上手難、操作繁瑣的問題,在保證業務人員辦公效率的同時,也為企業和實施團隊節省了大量的使用者培訓成本。

(3)多樣化檔案匯入匯出

在檢驗檢測行業中,早期的大量檢測報告及原始資料都是透過Excel進行記錄的。為了能夠實現對歷史資料的傳承以及對資料的高效使用,需要將早期儲存在Excel中的資料匯入到LIMS系統中;或者需要將LIMS中的資料匯出至Excel等其他檔案。SpreadJS基於純前端技術研發,無需藉助後臺程式碼和第三方外掛,可直接在瀏覽器中完成Excel、CSV、JSON等檔案的匯入匯出、PDF匯出、列印及預覽操作。

基於SpreadJS純前端檔案I/O能力的支撐,使用者可以將既有的Excel報表模板直接匯入到前端頁面進行預覽、二次設計以及進行資料填報或列印等操作。該特性不僅讓使用者擺脫了客戶客戶端Excel應用的依賴,也可以輕鬆打破系統與Excel的資料壁壘。

在檔案列印方面,SpreadJS支援所見即所得的列印預覽和匯出PDF的功能,並且支援互動式設計列印引數,包括紙張、邊框、分頁、頁首頁尾等元素,極大提升使用者的互動體驗。

​ (檔案匯入匯出)

(4)高處理效能及響應速度

在檢測系統中,往往會涉及到大量的資料載入及分析功能。在效能方面,SpreadJS具有高效能的渲染能力,可在100毫秒內載入10萬行資料,提供高效的分組、排序、篩選、行列隱藏等功能。在進行上述操作時,系統對記憶體的佔用非常少,在滿足業務需求的同時,提供更加流暢的操作體驗。

除此之外,針對文件載入及公式計算,SpreadJS同樣能夠提供良好的效能。SpreadJS支援純前端匯入Excel檔案,針對大體量Excel文件,能夠支援懶載入、增量載入等能力,提升使用者體驗。在公式計算模組,SpreadJS支援純前端百萬級資料量的秒級渲染能力,並可以以接近原生Excel的效能載入實現百萬級資料和計算公式的使用。同時,還提供懶載入,非同步公式等前後端結合的方案來進一步最佳化載入和計算效能,提升操作體驗。

​ (HTML5 Canvas頁面繪製)

價值與優勢

LIMS系統作為集現代化管理思想與計算機技術為一體的用於各行業實驗室管理和控制的應用技術,能夠把實驗室的管理水平提升到與資訊時代相適應的水平。它的出現迎合了檢測行業在以下四個方面的價值需求:

(1)管理海量資訊:LIMS系統的出現,可以幫助組織儲存實驗室資料,輔助實驗室的質量保證實踐,實現與企業內部其他部門之間的資訊交流。

(2)加強質量保證:質量保證(Quality Assurance,QA)被定義為:”為了提供質量可靠的產品和服務而必須事先計劃好的所有活動,它是對質量控制措施進行質量評價以及確定測定流程的有效性“。LIMS的出現可以顯著的促進整個QA過程。

透過LIMS系統,實驗室可以更好地控制和監測資料的完整性、準確性和可靠性,從而使實驗室的質量控制得到進一步最佳化和加強。因此,LIMS系統的應用可以被視為實驗室管理的一個必要組成部分,它可以有效地提高實驗室的質量和效率,同時也為實驗室管理人員提供更多的資料和資訊來進行決策和規劃。

3)減少資料輸入錯誤:LIMS的出現,提供了多種安全機制來減少資料輸入的錯誤,例如:

(a)資料輸入限制:規定了資料值的輸入型別和大小範圍。

(b)範圍檢驗:例如當輸入值超出一定限值時提供透過聲音或者顏色發出警告的資訊。

(c)自動計算:對於某種測試方法,LIMS將在得到足夠的資訊後完成自動計算得出結果,從而有效的減少資料運算和傳遞過程中造成的錯誤。

(4)縮短樣品分析週期:LIMS的出現加快了樣品的週轉效率,降低了樣品追蹤的消耗時間。

​ (LIMS系統的價值)

而在LIMS系統中,透過嵌入西安葡萄城公司的純前端表格控制元件SpreadJS,更是進一步滿足系統在表格場景下的需求,究其原因是SpreadJS為LIMS系統帶來了以下幾點優勢:

(1)強大的計算引擎

SpreadJS 的計算引擎內建了513種公式函式,其中有459種與 Excel 相容。這些函式涵蓋了陣列函式、動態陣列、非同步函式、XMATCH、LET、XLOOKUP、LAMBDA 函式等。除此之外,SpreadJS 還支援自定義特性,可以輕鬆進行擴充套件。這樣的功能組合最大程度上滿足了LIMS系統中的資料分析與計算需求,並且能夠顯著減少資料計算錯誤的發生。無論是複雜的資料分析還是精確的計算,SpreadJS 提供了強大而可靠的工具,為LIMS系統的資料處理提供了可靠的支援。

(2)業界領先的 Excel 相容度

SpreadJS 內建了 18 種條件格式、32 種圖表、53 項單元格格式和 182 種形狀,完全支援 Excel 資料格式,最大程度上的滿足使用者的需求,可以讓LIMS系統在表格場景下輕鬆獲得接近原生的Excel功能與體驗。

(3)線上匯入、匯出Excel

SpreadJS 基於純前端技術研發,無需藉助後臺程式碼和第三方元件,可直接在瀏覽器中完成 Excel、CSV、JSON 等檔案的匯入匯出、PDF 匯出、列印及預覽操作。不僅可以實現跨平臺的檔案 I/O 能力,當併發量較高時,也能極大減輕LIMS系統伺服器解析和傳輸檔案的壓力。

(4)極高的處理效能

SpreadJS 使用 HTML5 Canvas 實現表格繪製,避免了傳統 DOM 拼接導致出現渲染效能瓶頸的問題,該表格繪製方案已榮獲國家發明專利證書,可提供流暢的使用體驗和出色的效能。保證了LIMS系統在資料量較大的情況下,依然保證穩定的執行狀態。

(5)純前端、跨平臺

SpreadJS 基於 HTML5 標準,支援跨平臺開發和整合,支援所有主流瀏覽器。

(6)框架及擴充套件能力

​ (SpreadJS的價值)

SpreadJS符合 UMD 規範相容 Angular/Vue/React 框架,可以最大程度上的滿足LIMS系統的開發環境。

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