制藥企業中實驗室信息管理系統應用研究

劉羽

(先聲藥業有限公司,江蘇 南京 210032)

隨著科研與制藥水平的提升,制藥企業實驗室樣品數量增多、分析周期延長、分析項目愈發復雜,對實驗室項目實施過程中數據準確性、安全性提出了更高要求與標準,而傳統的信息管理系統無法滿足制藥企業實驗室管理需求。實驗室信息管理系統是依托計算機網絡技術,以系統管理思想與數據庫技術為基礎形成的嶄新應用技術,在實驗室管理控制方面優勢突出。合理、合法應用實驗室信息管理系統,能夠有效克服制藥企業實驗室管理工作難題。因此,分析實驗室信息管理系統的應用具有重大現實意義。

1 實驗室信息管理系統概念與功能特點

1.1 概念

實驗室信息管理系統(LIMS)是基于科學的管理思想、先進數據庫技術、計算機網絡技術,集成樣品管理、數據管理、網絡管理、報表管理等多個功能模塊為一體的實驗室綜合管理系統與產品質量監控體系。應用LIMS系統能夠對制藥企業實驗室項目展開全方位管理,既能滿足日常管理需求,也能夠對實驗室項目展開嚴格管控。

1.2 功能特點

與系統桌面集成。LIMS系統的應用程序均采用用戶熟悉的Word、Excel等界面,典型的資源管理操作模式。用戶可以結合具體需要設計快捷指令,提高操作便捷性。通常情況下,在任意窗口中單擊鼠標右鍵則會出現個性化快捷菜單。

質量信息管理效率高。LIMS系統同時支持Oracle、SQL、Sybase等關系數據庫,用戶在對服務器進行設置時按照實際情況連接各類型數據庫即可,連接后便可以直接訪問,利用C語言中的應用程序編程接口,高效處理信息[1]。

與制藥企業綜合管理系統集成。LIMS系統既可以獨立運行、操作,也可以作為制藥企業綜合管理系統的組成部分,與其他系統、程序協調運行。為保證LIMS系統的拓展性,通常會建立與數據庫對接的實時數據接口,如InfoPlus、Uniformence等,方便實驗室人員實時掌握化驗分析數據,靈活調整實驗與生產設備的運行條件[2]。且系統運用B/S數據訪問模式,可以與綜合管理系統通過超鏈接完成更大范圍內的數據共享。

分布式管理。LIMS系統擴充后會動態平行擴展,支持用戶根據需求建立任意數量的服務器,并能夠統一集成到相同的應用界面上,以便制藥企業可以在同一應用界面上隨意訪問實驗室、企業管理中任意節點上的數據。

數據跟蹤與溯源。在系統中具有登錄權限人員均掌握著刪除與修改數據的權利,但以上行為發生后均會留有痕跡,相關記錄自動在系統日志中存儲,授權用戶可以查詢、追溯,保證實驗室數據完整、安全、可靠。

2 實驗室信息管理系統在制藥企業中的應用價值

2.1 簡化樣品管理流程

被檢樣品是制藥企業實驗室管理的重點對象,隨著被檢樣品數量的增多,傳統管理系統中復雜混亂的流程、低效率的信息登記,影響著樣品檢測結果錄入客觀性,也耗費過多時間,容易延誤生產安排。但LIMS系統對樣品管理流程進行簡化,運用計算機系統減少人為失誤,并通過實時共享信息使管理效率大幅提升。如:在取樣環節,制藥企業生產部直接使用條形碼技術在LIMS系統中登記樣品,系統會自動打印樣品標簽,無需人工填寫;在錄入檢測結果時,系統可以自動判斷結果是否異常,實驗室人員復核結果無誤后,在系統中直接簽發,進而生成檢測報告,無需額外花費時間掃描,并直接省略了實驗室填寫報告、二次復核報告、掃描報告等流程。

2.2 提高樣品統計效率

在樣品量統計上,通常需要實驗室人員抽時間處理,當在滿負荷工作狀態下,難以騰出額外時間統計,從而無法及時掌握樣品處理能力。運用LIMS系統,按照時間段與姓名篩選班組量處理樣品量,可快速完成樣品處理能力評估,及時發現工作中需要改進事項。在樣品放行時間統計上,LIMS系統可以按照時間段、樣品模板搜出相同模板所有樣品的放行時間,準確、客觀判斷放行情況以及評估實驗室檢測能力,無需實驗室指派專人進行統計。在樣品檢測結果統計上,運用系統中檢測結果統計功能可以直接、快速地統計產品質量穩定性,同樣檢索時間段、樣品模板,則可以出現時間段內同一模板所有樣品檢測結果清單,選擇相關數據進行統計與綜合分析,可以對產品生產過程等多項能力進行判斷。

3 實驗室信息管理系統在制藥企業中的具體應用

3.1 基于項目管理理論的LIMS系統建立與實施

制藥企業實驗室決定啟動LIMS建立與實施項目后,通常按照啟動-導入-準備-實施-結束流程推進項目,每個階段具體工作內容與要求如下:

3.1.1 啟動階段

在啟動階段,主要完成LIMS系統項目計劃、項目手冊的制定與審批以及驗證計劃,為項目實施確定框架與方向。在制定項目計劃中,根據系統中職責與權限信息、職能部門信息、溝通與決策模式、各階段活動,完成時間安排與資源分配,如:項目實施時間,包括測試、驗證培訓系統建立時間、擬定性能確認方案等,明確每項工作落實期間各個責任部門完成任務的期限,計劃形成后由LIMS系統及驗證專家團隊、本地實驗室管理團隊、管理層進行審批。在制定項目手冊中,全面采集信息,篩選、匯總,客觀、詳細說明LIMS系統建立與實施情況、適用范圍、實施工具與指南等。在驗證計劃中,根據相關法規要求,若將LIMS系統作為實驗室項目實施中管理工作的IT系統,需要對其功能與數據完整性進行驗證,保證系統具備制藥企業實驗室項目的個性化特征。

3.1.2 導入階段

在導入階段,需要完成LIMS系統差異分析、主數據查看與確認、風險分析等工作。

在差異分析中,確定LIMS建立、實施要求與本地實驗室實際情況之間的差異,并結合當地法律法規進行分析,基于分析結果進行LIMS系統流程優化,保證LIMS系統能夠實現實驗室預期管理目標、本地硬件與系統要求硬件適配、實驗室管理人員知識掌握與系統要求適配[3]。如:根據差異分析,確定需要對LIMS系統做出以下調整:增加中文模塊、在項目使用范圍中增加研發中心、增加團隊培訓計劃與實施流程、本地標準操作規程列表需要修訂。

在主數據查看與確認中,由技術人員設置LIMS系統主數據,經管理層以及實驗室管理團隊查看與確認,需要確定用戶規格標準、功能規格標準、設計規格標準是否符合實驗室項目實際情況;同時,也要對LIMS系統數據庫數據進行收集、確認、設置,包括樣品、儀器、輔助設備信息清單等;除此之外,確定LIMS工作組分組權責,設置后則確定不同類型用戶的訪問權限[4]。

在風險分析中,對LIMS系統中各功能進行風險分析,不得與藥品相關法規發生沖突,尤其是樣品、儀器、統計分析等管理模塊,藥品法規嚴格,模塊每項功能的實施與操作均需要驗證,確保與藥品質量、法規要求相符。

3.1.3 準備階段

在準備階段,由負責人對前期文件內容進行審閱、修訂、審批,如:驗證方案、測試用例等項目驗證文件的修訂與審批;測試、驗證、培訓系統靜態主數據建立的審批;LIMS系統試運行計劃審批等。

3.1.4 實施階段

在實施階段,先執行LIMS系統運行、性能確認測試,形成報告,作為驗證系統合規性的依據;運用培訓系統進行用戶培訓,使不同權限的用戶正確應用系統功能;正式運作系統建立后輸入靜態主數據,包括實驗室樣品模板、檢測項目及其規格標準、檢測模板、測試計劃等數據,輸入后由實驗室確認內容,無誤后在使用中只需輸入樣品數據與檢測數據即可,當實驗室檢測項目、方法、規格標準未發生變更時,無需改變系統靜態主數據;試運行正式運作系統,為期30 d,需及時處理運行期間出現的問題,并基于試運行情況進一步調整LIMS系統標準操作程序。

3.1.5 結束階段

在結束階段,停止系統試運行,出具LIMS系統驗證報告,確定是否符合預期建立與實施要求,確定符合后正式激活系統程序。

3.2 LIMS系統功能模塊的運行

LIMS系統建立與實施后,程序即可按照設定的流程執行,實現系統的不同功能,其中核心功能模塊的運行情況如下:

3.2.1 數據管理

數據管理功能模塊是其他功能模塊的運行基礎,其對任務管理、樣品管理、數據輸入與審核、數據查詢與處理等諸多環節產生的數據進行匯總、整理、分類、處理、存儲。如:在樣品管理環節,數據管理功能模塊會自動記錄樣品信息,包括樣品來源、數量、類型、質量等多類型數據;在實驗中,記錄實驗過程數據、結果數據、原始數據、相關文檔等,形成堅實的信息基礎。

3.2.2 任務管理

任務管理功能模塊主要負責實驗任務與分析計劃的維護,在模塊中設置實驗室分析取樣點、項目以及控制指標、分析頻次等運行參數,可以利用不同顏色對分析任務的進展與狀態進行表示,方便實驗室觀察分析任務狀態,平衡好臨時生產任務與委托分析任務。

3.2.3 數據輸入

數據輸入功能模塊負責記錄樣品分析中產生的原始信息,在系統建立與實施環節預先設定數據計算公式與修約規則,系統運行期間輸入數據后可以自動獲取分析結果;并將原始記錄、分析結果、圖譜數據等自動保存到系統的數據庫內,當分析中發現有指標超標、樣品質量缺陷情況時,自動展開進一步分析,詳細說明情況與分析結果[5]。

數據輸入模塊在采集藥品化驗數據時有自動與人工兩種方式,化驗儀器中安裝計算機控制系統與程序或設置標準通信接口時,會自動采集數據,自動將分析結果轉換為標準格式,直接保存至系統數據庫中,整個過程無需人工干預。但目前也有特殊儀器,無標準通信接口、無法設置控制程序,也可以采用手工輸入方式。

3.2.4 數學查詢

數據查詢功能模塊可以瀏覽規定時間內的歷史分析數據,在符合查詢條件下,檢索出分析數據、樣品圖譜數據、相同檢驗項目一定時間內的數據,匯總與整理后能夠直觀地反饋檢驗項目變化趨勢;瀏覽超標數據、加樣數據、復測數據、分析數據等對應的原始數據、修改記錄、審核記錄、判定記錄等。功能運行中,會利用顏色差異對數據的類型進行區分,根據管理需要篩選數據計算最大值、最小值、平均值、標準偏差等,方便管理人員計算與數據分析;對于同一分析項目,可以查詢某時間段內的數據,制作趨勢圖、分布圖等分析圖表。除此之外,該功能模塊運行中也能夠完成上述內容提到的數據溯源,對某項數據的歷史信息全方位查詢,詳細獲取樣品接收、數據錄入等各個時間節點信息、操作人員信息、分析結果信息等。

3.2.5 報表處理

報表處理功能模塊對所有類型數據的記錄格式進行了自定義,如:檢驗報告、質量臺賬、原始記錄單、不合格品臺賬等,并能夠與分析項目以及分析結果之間建立動態關聯,實驗室完成數據分析、獲取結果且通過審批后,則自動按照自定義格式生成分析報告或報表,具有極強的開放性,可以滿足制藥企業實驗室任意復雜格式報表與報告的處理需求。

3.2.6 數據庫

1)數據模型。在傳統的管理信息系統中,制藥企業實驗室采用分層模型、網絡模型。樹結構的分層模型可以用于識別實體之間的鏈接,但無法進行多對多關系的表示;網絡模型與實體之間的鏈接以網絡結構為基礎,在數據獨立性上存在明顯缺陷。而LIMS系統支持關系模型,是一種基于嚴格數學基礎,以二維形式進行數據實體與實體聯系的模型,其層次具有較高的抽象性,更適應以數據庫技術為基礎的LIMS系統。

2)數據字典。LIMS系統運行期間,數據字典是支持數據模型的基礎,應按照系統模型以及數據庫管理系統特點對數據庫存儲結構進行確定,數據庫存儲數據時會執行統一的標準,如:大小、限制數據字段、默認值等標準。同時,系統數據庫表及其關系通常為一對一,但也會額外建立數據表,如:公告信息表、角色信息表、提醒用戶信息表等,發揮維護系統正常運行操作的作用。

4 結束語

綜上所述,實驗室信息管理系統在制藥企業中應用切實具有重要價值,但應用還處于起步階段,在系統的建立與實施、功能運行方面還有較大的進步與提升空間。為保證系統順利投入使用、充分發揮功能與價值,制藥企業應主動積累應用經驗,掌握系統建立、流程優化、運行操作、功能使用等多方面的技能,從而深度開發使用價值,使管理決策有科學的依據,進而有效提高實驗室管理質量與水平。