彭 飛， 孫勝春， 朱志潔， 董興泰

(海軍工程大學(xué) a.艦船工程系;b.訓(xùn)練部，湖北武漢 430033)

0 引言

實(shí)驗室工作信息管理系統(tǒng)(Laboratory Information Management System，LIMS)是指通過計算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)對實(shí)驗室的各種信息進(jìn)行管理的計算機(jī)軟、硬件系統(tǒng)［1］。它將實(shí)驗室設(shè)備的各種信息通過計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)連接起來，采用科學(xué)的管理思想和先進(jìn)的數(shù)據(jù)庫技術(shù)，實(shí)現(xiàn)以實(shí)驗室為核心的整體環(huán)境的全方位管理。它集實(shí)驗室事務(wù)管理、實(shí)驗室資源管理、數(shù)據(jù)管理(采集、傳輸、處理、輸出、發(fā)布)及報表管理等諸多模塊功能為一體，組成一套完整的實(shí)驗室工作信息管理系統(tǒng)，以適應(yīng)學(xué)校實(shí)驗教學(xué)和管理的快速發(fā)展［2］。

軍校實(shí)驗室建設(shè)及管理體制基本上是按專業(yè)來設(shè)置實(shí)驗室，實(shí)驗教學(xué)由教研室自行安排，實(shí)驗室實(shí)行以教研室管理為主的封閉式管理體制［3］。隨著近年來軍校體制改革的深入，科研水平的提高，學(xué)科之間的相互滲透發(fā)展，實(shí)驗室在軍校進(jìn)行培養(yǎng)高質(zhì)量人才過程中發(fā)揮著越來越重要的作用，而傳統(tǒng)的實(shí)驗室建設(shè)和管理模式的弊端卻逐漸顯露出來［4］。

1 當(dāng)前實(shí)驗室工作中存在的問題

目前軍校網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)建設(shè)相當(dāng)完善，為實(shí)現(xiàn)實(shí)驗室工作信息化管理奠定了良好基礎(chǔ)，但長期以來，各實(shí)驗室歸屬于各系或教研室，彼此之間沒有聯(lián)系，信息無法共享，存在資源浪費(fèi)情況，并且絕大多數(shù)的實(shí)驗室相關(guān)信息的都還是基于紙質(zhì)文件，信息會隨著使用時間的增加而逐步增多，因此會帶來一些問題［5-8］。

(1)實(shí)驗室管理工作效率低。由于大多數(shù)實(shí)驗室信息傳遞和管理還處于手工階段，其查詢和管理的效率非常低下。當(dāng)評估檢查或需要數(shù)據(jù)上報時無法快速獲得準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。為了解決這一難題，需要建立基于網(wǎng)絡(luò)的實(shí)驗室信息數(shù)據(jù)庫，來管理諸如實(shí)驗項目、人員、用房、設(shè)備、實(shí)驗室建設(shè)、日志文檔等信息。另外，目前部分已有的實(shí)驗室系統(tǒng)也不夠完善，功能比較單一，只有簡單的信息發(fā)布功能，不具備實(shí)驗室設(shè)備(儀器)管理、教學(xué)管理，人員管理、日常辦公、信息通訊與共享等重要功能;沒有組織結(jié)構(gòu)和權(quán)限設(shè)置功能，不能對全校各院系實(shí)驗室進(jìn)行有效組織，不利于信息共享;實(shí)驗室上報的文件不能在網(wǎng)上實(shí)現(xiàn)審批和流轉(zhuǎn)［9］。

(2)信息相互獨(dú)立，不能共享。目前各軍校有關(guān)教務(wù)的選課系統(tǒng)已經(jīng)比較完善，但對于實(shí)驗室課程而言，其排課過程基本上還是通過手工來實(shí)現(xiàn)，一方面效率低下，另一方面還容易出現(xiàn)差錯，形成排課沖突［1］。因此有必要實(shí)行開放式的實(shí)驗教學(xué)選課管理，以規(guī)范實(shí)踐教學(xué)，提高教學(xué)質(zhì)量［10］。

(3)資源沒有形成共享，浪費(fèi)較大。實(shí)驗室中的很多大型精密儀器使用效率比較低，大量時間處于閑置狀態(tài)，造成了設(shè)備資源浪費(fèi)［11-13］，因此有必要實(shí)行大型設(shè)備共享，面向校內(nèi)外提供設(shè)備共享服務(wù)，提高資源使用率，創(chuàng)造設(shè)備效益。

(4)設(shè)備和低耗品統(tǒng)計難。實(shí)驗儀器設(shè)備、低值耐用品等不能進(jìn)行快速的查詢，不利于了解這些設(shè)備的狀態(tài)和對這些實(shí)驗設(shè)備的維護(hù);對儀器設(shè)備的管理仍處于手工處理階段，處理過程繁瑣，容易出現(xiàn)紕漏，造成設(shè)備流失。實(shí)驗耗材的管理也帶有較大的主觀隨意性，耗材消耗情況不能夠得到很好統(tǒng)計［14］。

(5)檔案資料管理較落后。實(shí)驗室各類資料沒有統(tǒng)一保存，如建設(shè)資料、技術(shù)資料、管理資料、教學(xué)資料等重要實(shí)驗室檔案信息沒有進(jìn)行數(shù)字化的保存，而且紙質(zhì)材料容易損壞和丟失，不利于統(tǒng)計數(shù)據(jù)和利用。

綜上所述，針對軍校實(shí)驗室的需求，建設(shè)一套完整的實(shí)驗室管理教學(xué)平臺是非常必要的，其設(shè)計需做到“所有業(yè)務(wù)基于同一數(shù)據(jù)平臺，各個模塊獨(dú)立設(shè)計，實(shí)現(xiàn)各模塊間的信息共享”，避免學(xué)校信息化建設(shè)中的“各業(yè)務(wù)系統(tǒng)不兼容、互不通信”的信息孤島現(xiàn)狀。

2 國內(nèi)實(shí)驗室綜合平臺應(yīng)用分析

目前國內(nèi)高校正在使用的一些實(shí)驗室管理的工具軟件為高校的實(shí)驗室管理，特別是每年龐大的數(shù)據(jù)統(tǒng)計上報工作做出了很大貢獻(xiàn)。但這些軟件突出數(shù)據(jù)報表的功能，過程管理和監(jiān)控不夠完善，也很難將信息管理的任務(wù)合理分解到職能部門、實(shí)驗室、教員和學(xué)生之間，絕大部分工作只能依靠職能部門來完成，概括來講，這些系統(tǒng)的不足主要體現(xiàn)在:① 很多軟件系統(tǒng)功能單一，不能全面管理實(shí)驗室事務(wù)，需要運(yùn)行多個應(yīng)用系統(tǒng)來分別管理設(shè)備、物資、經(jīng)費(fèi)、人員、實(shí)驗教學(xué)等，不能實(shí)現(xiàn)信息共享，增加了運(yùn)行管理成本;② 部分管理軟件由實(shí)驗室主管部門直接運(yùn)行管理，基層實(shí)驗的實(shí)驗人員難以參與其中的數(shù)據(jù)管理，信息收集難度較大，數(shù)據(jù)驗證和審核的環(huán)節(jié)無法保證，難以確保信息的一致性;③國內(nèi)地方高校開發(fā)的軟件雖然非常符合本校的管理模式，但是缺少普遍適應(yīng)性，很難移植到其它學(xué)校特別是軍隊院校，缺少推廣性。

從以上分析可見，軍校實(shí)驗室工作的信息化，必須要根據(jù)軍校實(shí)際需求，以國內(nèi)先進(jìn)實(shí)驗室管理思想為基礎(chǔ)量身定制開發(fā)，才能真正實(shí)現(xiàn)軍校實(shí)驗室工作信息化管理應(yīng)用的需要。

3 實(shí)驗室綜合管理平臺的體系結(jié)構(gòu)

軍校實(shí)驗室工作信息管理系統(tǒng)功能模塊結(jié)構(gòu)擬開發(fā)設(shè)計如圖1所示。

(1)實(shí)驗室管理。此模塊管理實(shí)驗室的總體信息，如院系實(shí)驗室及實(shí)驗分室，各實(shí)驗室用房信息，實(shí)驗室獎項信息、實(shí)驗室工作日志管理以及實(shí)驗室評估電子化管理等功能。

(2)實(shí)驗室隊伍。此功能模塊提供實(shí)驗室人專/兼職人員及實(shí)驗人員成果和獎勵等管理。具體功能包括實(shí)驗室人員管理、維護(hù)管理專/兼職人員的信息、人員的變動情況管理、人員崗位職責(zé)，人員培訓(xùn)信息、教學(xué)日志管理、實(shí)驗人員成果及獎勵管理等，另外還包含計各種所需要的數(shù)據(jù)報表的統(tǒng)計功能，如人員結(jié)構(gòu)表統(tǒng)計，人員職稱統(tǒng)計，人員文化程序統(tǒng)計等。

(3)實(shí)驗室建設(shè)。管理來自各院系實(shí)驗室的建設(shè)項目申請信息、論證審批信息、建設(shè)項目驗收及各院系實(shí)驗室等單位的儀器設(shè)備申購信息及對審批等信息。

(4)開放實(shí)驗教學(xué)管理。開放實(shí)驗教學(xué)功能模塊主要完成各學(xué)院實(shí)驗室實(shí)驗課程、項目開設(shè)信息的設(shè)置，實(shí)現(xiàn)對教學(xué)計劃規(guī)定單獨(dú)開設(shè)的實(shí)驗課程和理論課程實(shí)驗教學(xué)部分實(shí)驗的編排、統(tǒng)計查詢以及實(shí)驗項目開放、實(shí)驗教學(xué)研究項目管理等工作［15］，其核心功能模塊如圖2所示。

圖1 實(shí)驗室信息綜合管理平臺體系結(jié)構(gòu)

圖2 實(shí)驗教學(xué)管理模塊功能結(jié)構(gòu)圖

圖3 學(xué)員選課流程示意圖

實(shí)驗教學(xué)管理模塊功能包括教學(xué)基本信息管理，教學(xué)計劃與任務(wù)管理，實(shí)驗教學(xué)排課管理、實(shí)驗開放管理、實(shí)驗過程管理、實(shí)驗成績管理和實(shí)驗教學(xué)研究管理。其中教學(xué)計劃與任務(wù)管理用于維護(hù)全校的實(shí)驗項目庫，全校的教師信息，開設(shè)課程信息以及課程與項目的隸屬關(guān)系維護(hù)。教學(xué)計劃與任務(wù)管理模塊用于維護(hù)管理各實(shí)驗室教學(xué)計劃上報，審批以及教學(xué)任務(wù)書的下達(dá)等。實(shí)驗教學(xué)排課管理模塊用于智能化的對實(shí)驗課程進(jìn)行安排。實(shí)驗開放管理模塊則為教師/管理人員提供功能完備的實(shí)驗項目開放管理功能，同時為學(xué)員選課子系統(tǒng)的實(shí)驗項目預(yù)約提供數(shù)據(jù)源，如圖3所示。實(shí)驗過程管理模塊用于記錄學(xué)員的實(shí)驗開始時間、結(jié)束時間以及其它實(shí)驗情況以及實(shí)驗報告管理。實(shí)驗成績管理模塊用于實(shí)驗成績登記，匯總，統(tǒng)計等。實(shí)驗教學(xué)研究管理模塊可以發(fā)布有關(guān)實(shí)驗教學(xué)的最新進(jìn)展、最新研究情況，供教員和學(xué)員學(xué)習(xí)。以及實(shí)驗教學(xué)究項目的立項申報，審批，驗收及對各個研究項目的進(jìn)展情況進(jìn)行維護(hù)，及實(shí)驗教學(xué)研究項目的展示。

(5)實(shí)驗設(shè)備、裝備和模擬器的管理。實(shí)驗設(shè)備管理功能模塊提供儀器設(shè)備，裝備、模擬器的建賬、驗收、入庫、調(diào)動、維修、報廢、查詢統(tǒng)計等各個環(huán)節(jié)的管理功能，實(shí)驗設(shè)備的共享預(yù)約管理功能。

(6)低值易耗管理。提供低值品與耗材申報、耗材使用登記功能。實(shí)現(xiàn)低值品的入庫、變動、統(tǒng)計和查詢功能。

(7)系統(tǒng)管理。管理和維護(hù)系統(tǒng)運(yùn)行時必要的系統(tǒng)字典、參數(shù)設(shè)置等內(nèi)容，包含數(shù)據(jù)同步管理、用戶權(quán)限管理和系統(tǒng)日志管理。

(8)實(shí)驗室動態(tài)。實(shí)驗室動態(tài)信息展示:實(shí)驗教學(xué)、科研方面專題欄目，并及時更新科研成果、教學(xué)信息等內(nèi)容;介紹院系的師資隊伍及其工作經(jīng)歷、研究領(lǐng)域、科研成果列表。

4 綜合管理信息系統(tǒng)的開發(fā)與實(shí)現(xiàn)

軍校實(shí)驗室工作信息管理系統(tǒng)采用三層架構(gòu)體系結(jié)構(gòu)設(shè)計，其結(jié)構(gòu)如圖4所示。

圖4 基于三層架構(gòu)的實(shí)驗室系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

三層結(jié)構(gòu)和集中式的數(shù)據(jù)管理最大的優(yōu)勢是能夠平衡訪問復(fù)雜，提高系統(tǒng)的運(yùn)行效率。在連接的客戶機(jī)數(shù)量較多時，三層模型將以較少的數(shù)據(jù)庫連接數(shù)，降低主機(jī)的資源消耗［16］;同時，由于中間有應(yīng)用服務(wù)器層的存在，可通過一定的加密保護(hù)手段，提高數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的安全性;另外，主要業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的集中管理，可減輕系統(tǒng)的日常維護(hù)工作。

系統(tǒng)的Web表現(xiàn)層的開發(fā)采用微軟公司的C#來實(shí)現(xiàn)，數(shù)據(jù)庫服務(wù)層則基于Microsoft SQL Server 2008實(shí)現(xiàn)。

5 結(jié)語

軍校實(shí)驗室信息綜合管理平臺的構(gòu)建是海軍工程大學(xué)在實(shí)驗室工作方面的重要改革措施之一，該平臺目前已經(jīng)成功的在全校范圍內(nèi)進(jìn)行了應(yīng)用，不僅提高了實(shí)驗室工作的效率，而且提高了信息化管理水平，使實(shí)驗室工作與計劃的實(shí)時動態(tài)管理與分析成為可能。該系統(tǒng)的構(gòu)建同時還帶動了實(shí)驗教學(xué)改革，培養(yǎng)了學(xué)員自主學(xué)習(xí)的能力，加大了實(shí)驗信息的透明度和及時性，有力的推動了實(shí)驗教學(xué)管理的發(fā)展。

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