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数字石油和化工 · 2006.4

解析上海赛科实验室信息管理系统

———STARLIMS 应用案例

项目背景

上海赛科石油化工有限责任公司是由 BP 华东

投资有限公司、中国石油化工股份有限公司和中国

石化上海石油化工股份有限公司分别出资组建的 ,

总投资额约合 27 亿美元, 是目前中国国内最大的中

外合资石化项目之一。

公司正在建设的项目称为一体化项目, 具有世

界级上下游一体化的特点, 体现规模经济的效应。其

中 , 90 万吨 /年乙烯裂解是目前世界上单线产能最

大的乙烯装置之一, 其余的七套装置也均达到世界

规模。

为了使中心实验室在装置开车后能够及时有效

地进行质量数据的收集、为装置生产提供实时的质

量检测信息, 以便及时调整生产工艺控制条件, 尽快

生产出合格产品, 减少原料消耗, 同时能够有效地进

行产品质量的监控, 分析计划的排定以及全公司质

量数据的分析和共享, 同时从管理上真正体现世界

一流实验室的高标准要求, 赛科从 2003 年开始就着

手准备建设实验室信息管理系统。经过对国内、国外

多家 LIMS 供应商的筛选, 通过公平公开的招投标,

最终选择北京三维天地科技有限公司为赛科 LIMS

系统设计、供应和安装、现场技术服务的供应商, 产

品为美国 STARLIMS 公司的 STARLIMS。

项目概述

该项目于 2004 年 6 月 1 日正式开工, 由于中心

实验室的多数管理人员、技术人员都曾使用过 LIMS

系统, 因此, 本项目的应用起点是相当高的。实施范

围涵盖整个生产、质量管理和分析部门 , 包括 : 中心

实验室检验业务流程的管理 , 资源管理 ; 报告、报表

的自动生成; 分析数据的统计分析; 全公司的质量管

理、控制; 技术服务; WEB 应用( 检验请求申请、样品

预登录、条码标签打印、查询、报告、质量抱怨处理、

测试方法管理、产品标准管理) 。204 台仪器接口的

连接实现了实验室分析数据的自动化采集, 并且实

现了与 SAP 的 ERP( 企业资源规划系统) 的接口 ; 与

美国 OSI 公司的生产信息管理系统 PI 的接口; 以及

LIMS 系统的硬件集成( 包括网络、服务器、客户机、

打印机、条码打印机、扫描器所有硬件系统的设计、

安装、实施、维护) 。

本项目实施遵循国际上通用的两个标准: 项目

管理学会制订的项目管理知识体系 (PMBOK 2000)

和 ISPE 的优良制造规范(GAMP4)准则 , 项目进度完

全按照合同规定的项目计划与关键里程碑进行 , 经

历了 14 个项目实施阶段, 目前系统已经正式投入使

用。

系统特点

1.独特的多层结构

StarLIMS 采用了独特的多层次、数据驱动的结

构, 包括应用层、技术层、业务逻辑层和数据层。它们

是在不同的层面进行设计和维护的, 这样就提高了

系统的可扩充性。

1) 灵活的可扩展性

StarLIMS 集成了开发、维护业务逻辑的工具套

北京三维天地科技有限公司

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图 1 LIMS 系统网络拓扑图

件, 可以根据用户业务的变动来修改业务逻辑层, 这

不仅能够使用户的投入保值, 而且还能以最低的再

投入实现系统的扩展。

2) 无缝的系统集成性

StarLIMS 提供了简易、无缝的系统集成方式。包

括 和 SAP、PI、NWA 质 量 控 制 统 计 分 析 软 件 、

Foxboro、Honeywell 等在线控制系统的集成。

3) 丰富的仪器接口库

独有的 DCU 方式为连接有工作站软件的仪器

接口提供了大量的函数, 强大的 RS232 设置功能也

为连接 RS232 仪器接口提供了更多的便捷。

4) 易用的双语环境

动态的语言切换功能, 方便了 LIMS 在合资企业

的应用。

总体设计

1.系统框架( 见图 1)

2.系统功能

SECCO LIMS 系统中具体实现的功能( 见表 1)

LIMS 业务流程

1.检验业务流程( 见图 2)

在 LIMS 中建立样品模板 , 并为其定义日程安

排, 系统将根据样品的日程安排在相应的时间自动

预登录并生成样品条形码标签, 样品标签上包含了

完整的样品信息 ( 装置、采样点、样品名称、采样日

期、采样时间、批号、牌号、采样人等) , 通过 MyLIMS

中的采样任务列表, 装置可以打印样品标签。

采样人员在指定采样点取样之后将样品标签贴

在样品容器上, 并送到实验室, 实验室在收到样品

后, 只要扫描条形码系统即可自动从 LIMS 中调出这

个样品的测试信息, 确认测试信息之后, 样品将被接

收, 并分配到相应的岗位。

测试人员只要进入系统, 点击我的任务就能看

到自己的测试任务。

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表 1

技术员完成测试之后, 将按照赛科的策略对不

同的样品类型进行自动发布或提醒有关人员进行审

核批准。所有自动发布和经过审核批准后的结果, 都

将在 StarLIMS、MyLIMS(内 部 网)和 PIMS( 工 厂 信 息

管理系统) 中同时发布。装置人员全部通过 MyLIMS

或 PIMS 得到实验室的分析结果。整个测试过程简

单、严谨、高效、快速, 使生厂装置和实验室在第一时

间实现检测数据的共享。

2.资源管理

为了实现 ISO17025 校准和检测实验室通用能

力的要求, 保证 LIMS 系统符合实验室质量体系的要

求, 赛科实验室 LIMS 系统把资源管理作为设计的重

要组成部分,通过这些模块实现了测试人员、质量体

系文件、分析仪器设备、计量器具、化学试剂等资源

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图 4

图 2

图 3

的有效管理和控制 , 涵盖的内容包

括人员基本信息、培训记录、上岗

证和考核档案等; 方法文件和管理

文 件 的 起 草 、审 核 、批 准 、版 本 更

新等 ; 分析仪器设备的校准、验证

跟踪记录、基本信息、维护档案、

检定记录和期间核查记录等 ; 计量

器具的检定记录、有效期、发放跟

踪等; 化学试剂等检测耗材的质量

验收记录和发放跟踪。同时我们将

这些资源管理模块与测试流程有机的结合 , 从而实

现了对测试过程的全面跟踪 , 包括分析人员跟踪、

分析仪器跟踪、计量器具、测试环 境 及 测 试 使 用 的

化学试剂等的跟踪 , 同样技术员也可以在结果录入

时浏览和此测试方 法 相 关 的 方 法 操 作 规 程 和 所 用

的仪器设备的操作指导书。( 见图 3)

系统集成

1.LIMS 和 SAP 的集成( 见图 4)

赛 科 实 施 了 一 套 全 面 完 整 的 SAP 系

统, 其中包括了和质量化验相关的 QM( 质

量管理 ) 模块 , 这个模块所有的质量数据

全部来自于 LIMS 系统。实验室在 LIMS 中

完成产品的测试之后 , 系统将根据产品的

质量指标自动进行判等 , 经过质量判等后

将生成产品的 COA, 然后系统将生成的

COA 以数据文件的形式上传到 SAP 服务

器 , SAP 将定 期 读 取 来 自 LIMS 的 数 据 文

件。当 SAP 对产品进行收货时, 从 LIMS 传

送的测试数据将自动赋给此产品, 然后在 SAP 中就

可以按照发货单或产品批号生成 COA 报告。

2.LIMS 和 PI 的集成

LIMS 和实时数据库系统 PI 在企业的信息化建

设中起着不同的作用, 但是都是企业的基础信息平

台 , 因此 , 在赛科 LIMS 中实现和 PI 的接口 , 是实现

质量信息在实 验 室 与 生 产 管 理 部 门 之 间 互 递 的 关

键, 也是进行产品质量控制、反馈的必要手段。

根据实验室及赛科生产系统的要求 , LIMS 要获

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得来自 PI 的在线仪表的分析数据以及部分的工艺

参数 , 同时 , LIMS 将向 PI 提供生产过程监测数据、

产品测试数据、环境监测数据等信息 , 以便指导、控

制生产。LIMS 采集装置的料仓和批号信息 , 在生成

合格证时使用, 以实现对产品质量的跟踪。

LIMS 中以位号对照表作为 LIMS 数据和 PI 数

据关联的依据。在 LIMS 的结果录入模块中可以从

PI 中读取在线仪表的分析结果 , 写入 LIMS 或是和

实验室分析数据进行比对; 在 LIMS 发布测试结果的

模块中, 系统会自动把分析结果写入 PI。( 见图 5)

3.仪器接口

赛科实验室总计有各类自动化仪器设备二百四

十多台, 包括: 气液相色谱仪、氮硫分析仪器、油品分

析仪、融熔指数仪、拉力机等带有工作站软件的仪器

和各种 RS- 232 接口的设备。这些仪器接口的实施

使得赛科实验室真正实现了自动化。

对于有输出文件的仪器即可以通过把仪器工作

站作为 LIMS 工作站来采集数据, 也可以通过局域网

中的任一台 LIMS 工作站实现仪器的采集 ; 而对于

RS232 接口的仪器, 则是通过转换器把分析仪器通

过 串 口 转 换 成 RJ45 并 连 接 到 局 域 网 , 这 样 一 台

LIMS 工作站可以同时管理多台串口仪器 , 利用转换

器的配置软件 , 为转换器指定固定的 IP 地址 , 并指

定虚拟串口号来实现仪器和虚拟串口的对照。

根据赛科分析仪器的类别 , LIMS 实现方式也分

为两种: 一种是 DCU, 另外一种是 RS232U。对于有

工作站软件的分析仪器 , LIMS 通过 DCU 解析它的

输出文件( LIMS 提供了丰富的适用于各种仪器类型

的 DCU 函数) , 而对于以串口输出数据的分析仪器

LIMS, 则通过 RS232U 中对串口参数和输出规则的

定义来读取数据。

在 LIMS 的“仪器设备”模块中根据仪器接口的

类型对每台仪器进行接口定义 ( DCU 定义解析函

数、输出文件位置、分析项目对照表等 ; RS232 定义

串口参数、处理规则、输出规则等) 。在“结果录入”模

块中, 通过点击“数据采集”按钮或鼠标右键点击

“RS232”按钮, 系统将根据当前测试指派的“仪器

id”, 按照“仪器设备”管理模块中定义的接口 , 自动

把仪器的分析结果写入 LIMS。

MyLIMS 业务处理

赛科 LIMS 提供了功能强大、操作灵活的 WEB

功能, 即 MyLIMS。它是实验室和其它部门进行信息

沟通和传达的桥梁, 通过浏览器使用多种方式查看

实验室的检测结果和统计报表, 浏览实验室的分析

方法 , 通过 WEB 提出临时加样的申请 , 并打印样品

条形码标签 , 通过 WEB 进行质量抱怨( 装置抱怨或

外部客户抱怨) 的申请 , 并查看质量抱怨( 装置或外

部客户) 的处理结果。以上 WEB 功能可以进行权限

的设置。

通过 WEB 浏览器我们不但可以简单快捷的按

样品查询各个装置最近二十四 小 时 的 所 有 测 试 数

据, 也可以按历史查询不同装置某一时间段内的测

试结果; 同时可以通过“QBE 报表和查询”使用多种

查询条件进行灵活的查询和统计。

MyLIMS 提供了方便的临时加样的功能, 这为装

置申请临时加样提供了更多的便捷。装置通过 WEB

进行加样申请, 打印样品标签之后, 加样信息自动进

入 LIMS 系统。当样品送到实验室, 实验室只需要扫

描条形码, 读入并确认加样信息。

在 MyLIMS 中我们可以通过权限来限制不同装

置的用户只能浏览本装置的质量信息, 从而达到质

图 5

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量信息保密和高效浏览的效果。

MyLIMS 也提供了切换便捷的中英双语的环境,

在英文界面中浏览器具有与中文环境一致的功能。

系统应用效果

SECCO LIMS 系统的成功投用, 实现了 SECCO

当初建设 LIMS 的总体目标, 为公司生产运营和全面

质量管理提供了一把利器, 并为 SECCO 实验室未来

通过国家实验室认可奠定了坚实的基础。

1.开创了我国分析检测实验室基建与信息系统

同步建设的先河 , 是北京三维丰 富 的 实 施 经 验 和

SECCO 中心实验室集体智慧的结晶。

目前石油、石化系统内所有已经应用了 LIMS 系

统的实验室都是在正常业务管理流程相对固定的前

提下开始实施 LIMS 的, 实施结果是规范化业务流程

在 LIMS 中的最终体现。但是在 SECCO, 由于实施

LIMS 是与实验室基建、装置基建、组织机构建设同

步的, 管理流程的不确定, 采样点、测试计划、仪器信

息等等的不确定给项目的实施带来了很大的挑战。

北京三维实施人员和中心实验室领导、技术人员携

手并肩, 集北京三维实施其它石化公司 LIMS 系统的

经验和中心实验室各技术人员应用其它 LIMS 的经

验为一体, 克服了一切困难, 不但保证了系统在规定

进度内上线 , 同时经过这一锤炼 , 双方对 LIMS 在石

化企业应用的认识都有了进一步的体会和提高。

2.LIMS 为 SECCO 各生产装置顺利开车保驾护航。

由 于 保 证 了 系 统 按 实 施 进 度 上 线 , 这 样 在

SECCO 每一装置的开车过程中, LIMS 系统为装置提

供了及时准确的质量分析数据, 使装置可以及时调

整工艺参数, 尽快地生产出合格产品, 降低了原料的

浪费和损耗, 减少了不合格品的产生, 为公司节约成

本、创造效益起到了功不可灭的作用。

3.LIMS 与 SAP、PI 系统的全面集成 , 真正实现

了化工企业生产管理、质量管理与经营管理的全面

贯通, 是 SECCO 国际化一流企业的完美体现。

目前随着 LIMS 系统、SAP 系统、PI 系统的相继

上线 , 和三系统的紧密集成 , 质量信息、生产工艺信

息、采购与销售信息以三系统为载体, 及时准确地在

正确的时间内自动推送到 SECCO 内部正确的人员

面前, 为企业的生产、经营决策提供及时有效的支

持。

( 1) 同一实验室 , 不同 应 用 方 向 , 将 STARLIMS

的灵活性应用到极致。

SECCO 中 心 实 验 室 按 照 检 验 业 务 分 为 四 个

TEAM: HC、AN、PO 三 个 TEAM 与 传 统 的 化 工 企 业

QC 实验室功能相同, 为生产装置提供检验分析, 但

TS TEAM 的业务类似于第三方检测实验室 , 两种实

验室有着一定的共性, 但也存在很大的差异性。

通 过 LIMS 系 统 的 实 施 , SECCO 充 分 应 用 了

STARLIMS 软件成熟化、平台化的特点 , 实现了在一

个核心软件内组态定制两种实验室不同的业务流程。

( 2) LIMS 系 统 的 投 用 为 SECCO 实 验 室 通 过

ISO/IEC17025 认可奠定了坚实的基础。

SECCO 中心实验室经理葛振祥先 生 既 是 国 家

实验室认可委员会实验室评审员, 又有着多年应用

LIMS 的经验。因而在 SECCO LIMS 系统的本土化过

程中, 在葛先生的指导下, 既注重采用 STARLIMS 符

合 17025 的开包即用功能, 同时也根据 SECCO 实验

室业务管理实际和管理规范, 组态了一些实验室认

可时需要的功能, 将影响检测结果的各个因素都纳

入 LIMS 中进行管理, 这样不但保证了系统一开始投

用, 整个实验室就完全按照标准化的质量管理体系

运行, 同时 LIMS 已真正成为实验室所有人员进行无

纸化办公的业务系统, 实验室所有的管理要素都通

过 LIMS 来实现 , 因而 LIMS 系统的投用也为将来

SECCO 实验室通过 ISO/IEC17025 认可奠定了坚实

的基础。

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