数字化变革探索：检验检测行业转型思路揭秘

[葡萄城技术团队]

行业背景

随着科技的不断进步和实验室管理需求的不断发展，传统实验室管理方式面临着许多问题，如采用纸质记录和手工操作、数据易丢失和难以追溯、效率低下、流程复杂以及质量管理不规范等。这些问题已经成为制约实验室发展和提升运行效能的瓶颈。与此同时，检验检测行业也面临以下挑战：

（1）无法支撑大体量的数据计算和分析：在早期的实验数据分析计算中，数据量较少，借助简单的计算器和手工计算便可满足。然而，随着检测数据量的增加，早期的计算方式已不能满足需求，需要引入性能更好、计算能力更强的数据分析工具。

（2）样品数据采集慢，效率低：在没有实现数字化之前，传统的数据采集需要依靠手工数据信息采集的方式，纸质化的采集方式效率慢且保存性差。

（3）数据校验功能差，校验结果不准确：传统的工作模式可能会出现数据校验不全面、校验规则过于宽松、算法存在逻辑漏洞等问题，从而导致校验结果不够准确，影响数据的有效性和可信度。

（4）分析报告结果生成慢，无法满足用户需求：早期的系统无法满足当今数据量日益增长的需求，处理大规模数据时性能不佳，导致分析报告生成时间较长，无法满足用户对于快速、实时分析报告的需求。

（5）资源的不透明管理：在实验室工作中，样品耗材的信息都需要人工以传统方式进行记录，以纸质文件进行保存。这样就会出现保存以及溯源不清晰，人员培训资料无法形成体系，文件权限难以管控等问题。检测报告、检测数据传递需要依靠纸质传递，不仅浪费资源且无法保证数据的真实性和时效性。

（6）数据无法共享（数据孤岛）：各实验室之间数据无法互通，如质量管理部门调用各实验室检测数据难度大，数据易丢失等。价值的深度挖掘难度大。

如何解决这些痛点问题

为了解决这些问题和挑战，数字化系统逐渐成为实验室管理的趋势，并逐步应用于实验室管理。实验室信息管理系统（Laboratory Information Management Systems，LIMS）应运而生，LIMS数字化系统能够实现实验室数据的数字化采集、管理和分析，提高数据的可靠性和准确性。同时，它能够优化实验室的工作流程、提高管理水平和质量认证水平。

实验室信息管理系统，即LIMS（Laboratory Information Management System，以下简称LIMS），它是由计算机和应用软件组成，能够完成实验室数据和信息的收集、分析、报告和管理。

LIMS系统以实验室为中心，将实验室的业务流程、环境、人员、仪器设备、标物标液、化学试剂、标准方法、图书资料、文件记录、客户管理等等影响分析的数据因素有机结合起来，采用先进的计算机网络技术，数据库技术和标准化的实验室管理思想，组成一个全面、规范的管理体系，为实现分析数据网上调度、分析数据自动采集、快速分布、信息共享、分析报告无纸化、质量保证体系顺利实施、成本严格控制、人员量化考核、实验室管理水平整体提高等各方面提供技术支持，是连接实验室、采样现场、监管部门及客户信息的信息平台，同时引入先进的数理统计技术，如方差分析、相关和回归分析、显著性检验、累积和控制图、抽样检验等，协助职能部门及时发现和控制影响产品质量的关键因素。

引入LIMS数字化系统可以极大的简化实验室管理流程。通过替代纸质记录和手工操作，LIMS系统能够实现实验数据的电子化采集和存储，避免了数据丢失和难以追溯的问题。同时，LIMS系统的自动化功能可以加速实验室流程，提高工作效率，减少人为错误和重复劳动。

LIMS系统的功能结构、检验流程与技术要点

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功能结构

数字化LIMS应用管理系统主要包含数据层、支撑层、业务层及应用层。其中，数据层主要包括检测数据库、报告数据库以及采样信息云数据库；支撑层包括权限认证平台、检测结果发布平台、检测信息发布平台、业务信息平台；业务层包括：标准管理、合同管理、人员管理、质量管理、采样管理、仪器管理、绩效管理、分析原始记录管理、试剂管理、分析方法管理、系统管理等；应用层主要包括：检测业务管理平台、检测报告发布平台、后台管理平台。除此之外，数字化LIMS应用系统还提供标准数据体系和统一安全标准，确保数据的准确性、一致性和规范性。

​ （LIMS系统的功能结构）

检验流程

LIMS系统的检验流程包含以下几个部分，客户管理、合同管理、采样管理、分包管理、资源管理、质控管理、样品管理、结果录入、结果审核、报告制作和统计分析管理。

​ （LIMS系统的检验流程）

技术要点

（1）多终端跨平台应用

在早期的LIMS系统中，检测数据的报告填报、修改和生成都是通过Excel来完成的。进入B/S时代之后，LIMS系统需要能够在各种终端设备上实时使用（如电脑、平板、手机等）。在这种情况下，通过Excel软件进行数据填报和修改就变得非常不便。因此，如何在浏览器上直接操作报表并实现跨平台应用是新时代下LIMS系统的一个重要需求。

在基于浏览器/服务器（B/S）架构下的LIMS应用系统中，与数据填报、报表分析及展示的模块可基于前端技术来构建。借助葡萄城公司的纯前端表格控件SpreadJS能够将Excel从线下迁移到线上，实现数据填报、分析和生成报表的一体化流程，彻底告别对Excel软件的依赖。通过嵌套技术方案，系统能实现移动端和桌面端相同表格展示方式。

​ (纯前端、跨平台)

（2）类Excel操作

在早期的实验室数据管理中，大部分使用者都是借助Excel工具来进行数据的填报、统计和分析。为了能够保持良好的用户操作体验，基于B/S架构的LIMS系统在数据的填报、分析和统计操作上需尽可能的与之前保持一致。而葡萄城的纯前端表格控件SpreadJS能够很好的满足这一需求。SpreadJS是一款基于HTML5标准的纯前端表格组件，具备高性能、跨平台、与Excel高度兼容等特性。该组件能够支持以原生的方式嵌入到LIMS系统中，确保系统操作体验的一致性。

SpreadJS不仅拥有高度类Excel的交互界面，而且具备与Excel高度一致的操作体验。这一特性避免了系统上手难、操作繁琐的问题，在保证业务人员办公效率的同时，也为企业和实施团队节省了大量的用户培训成本。

（3）多样化文件导入导出

在检验检测行业中，早期的大量检测报告及原始数据都是通过Excel进行记录的。为了能够实现对历史数据的传承以及对数据的高效使用，需要将早期存储在Excel中的数据导入到LIMS系统中；或者需要将LIMS中的数据导出至Excel等其他文件。SpreadJS基于纯前端技术研发，无需借助后台代码和第三方插件，可直接在浏览器中完成Excel、CSV、JSON等文件的导入导出、PDF导出、打印及预览操作。

基于SpreadJS纯前端文件I/O能力的支撑，用户可以将既有的Excel报表模板直接导入到前端页面进行预览、二次设计以及进行数据填报或打印等操作。该特性不仅让用户摆脱了客户客户端Excel应用的依赖，也可以轻松打破系统与Excel的数据壁垒。

在文件打印方面，SpreadJS支持所见即所得的打印预览和导出PDF的功能，并且支持交互式设计打印参数，包括纸张、边框、分页、页眉页脚等元素，极大提升用户的交互体验。

​ （文件导入导出）

（4）高处理性能及响应速度

在检测系统中，往往会涉及到大量的数据加载及分析功能。在性能方面，SpreadJS具有高性能的渲染能力，可在100毫秒内加载10万行数据，提供高效的分组、排序、筛选、行列隐藏等功能。在进行上述操作时，系统对内存的占用非常少，在满足业务需求的同时，提供更加流畅的操作体验。

除此之外，针对文档加载及公式计算，SpreadJS同样能够提供良好的性能。SpreadJS支持纯前端导入Excel文件，针对大体量Excel文档，能够支持懒加载、增量加载等能力，提升用户体验。在公式计算模块，SpreadJS支持纯前端百万级数据量的秒级渲染能力，并可以以接近原生Excel的性能加载实现百万级数据和计算公式的使用。同时，还提供懒加载，异步公式等前后端结合的方案来进一步优化加载和计算性能，提升操作体验。

​ （HTML5 Canvas页面绘制）

价值与优势

LIMS系统作为集现代化管理思想与计算机技术为一体的用于各行业实验室管理和控制的应用技术，能够把实验室的管理水平提升到与信息时代相适应的水平。它的出现迎合了检测行业在以下四个方面的价值需求：

（1）管理海量信息：LIMS系统的出现，可以帮助组织保存实验室数据，辅助实验室的质量保证实践，实现与企业内部其他部门之间的信息交流。

（2）加强质量保证：质量保证（Quality Assurance，QA）被定义为：”为了提供质量可靠的产品和服务而必须事先计划好的所有活动，它是对质量控制措施进行质量评价以及确定测定流程的有效性“。LIMS的出现可以显著的促进整个QA过程。

通过LIMS系统，实验室可以更好地控制和监测数据的完整性、准确性和可靠性，从而使实验室的质量控制得到进一步优化和加强。因此，LIMS系统的应用可以被视为实验室管理的一个必要组成部分，它可以有效地提高实验室的质量和效率，同时也为实验室管理人员提供更多的数据和信息来进行决策和规划。

（3）减少数据输入错误：LIMS的出现，提供了多种安全机制来减少数据输入的错误，例如：

（a）数据输入限制：规定了数据值的输入类型和大小范围。

（b）范围检验：例如当输入值超出一定限值时提供通过声音或者颜色发出警告的信息。

（c）自动计算：对于某种测试方法，LIMS将在得到足够的信息后完成自动计算得出结果，从而有效的减少数据运算和传递过程中造成的错误。

（4）缩短样品分析周期：LIMS的出现加快了样品的周转效率，降低了样品追踪的消耗时间。

​ （LIMS系统的价值）

而在LIMS系统中，通过嵌入西安葡萄城公司的纯前端表格控件SpreadJS，更是进一步满足系统在表格场景下的需求，究其原因是SpreadJS为LIMS系统带来了以下几点优势：

（1）强大的计算引擎

SpreadJS 的计算引擎内置了513种公式函数，其中有459种与 Excel 兼容。这些函数涵盖了数组函数、动态数组、异步函数、XMATCH、LET、XLOOKUP、LAMBDA 函数等。除此之外，SpreadJS 还支持自定义特性，可以轻松进行扩展。这样的功能组合最大程度上满足了LIMS系统中的数据分析与计算需求，并且能够显著减少数据计算错误的发生。无论是复杂的数据分析还是精确的计算，SpreadJS 提供了强大而可靠的工具，为LIMS系统的数据处理提供了可靠的支持。

（2）业界领先的 Excel 兼容度

SpreadJS 内置了 18 种条件格式、32 种图表、53 项单元格格式和 182 种形状，完全支持 Excel 数据格式，最大程度上的满足用户的需求，可以让LIMS系统在表格场景下轻松获得接近原生的Excel功能与体验。

（3）在线导入、导出Excel

SpreadJS 基于纯前端技术研发，无需借助后台代码和第三方组件，可直接在浏览器中完成 Excel、CSV、JSON 等文件的导入导出、PDF 导出、打印及预览操作。不仅可以实现跨平台的文件 I/O 能力，当并发量较高时，也能极大减轻LIMS系统服务器解析和传输文件的压力。

（4）极高的处理性能

SpreadJS 使用 HTML5 Canvas 实现表格绘制，避免了传统 DOM 拼接导致出现渲染性能瓶颈的问题，该表格绘制方案已荣获国家发明专利证书，可提供流畅的使用体验和出色的性能。保证了LIMS系统在数据量较大的情况下，依然保证稳定的运行状态。

（5）纯前端、跨平台

SpreadJS 基于 HTML5 标准，支持跨平台开发和集成，支持所有主流浏览器。

（6）框架及扩展能力

​ （SpreadJS的价值）

SpreadJS符合 UMD 规范兼容 Angular/Vue/React 框架，可以最大程度上的满足LIMS系统的开发环境。

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