实验室管理系统LIMS精细化管理

实验室智能化管理系统LIMS，在物理形态上是针对多种仪器设备的自动化整合。独立的仪器设备实现了单个实验步骤的智能化，而通过机械臂搬运，样本可以在仪器设备之间自动化流转，则实现了整个实验流程的自动化。

实验室智能化中，对样本的操作，例如移液（pipetting）、温育（incubation）等，即为「调度」需要完成的“任务”，而这些操作所占用的仪器设备，则为「调度」完成任务所需的“资源”。

传统工业自动化中，为了追求较高的生产效率，产线的作业流程通常是反复优化后的固定流程。而对于生命科学实验室而言，其自动化系统需要进行多种多样的实验，作业流程通常是用户配置的可变流程。因此，工业自动化通常是“刚性”产线，而实验室智能化则相当于“柔性”产线。

实验室智能化管理系统，虽然形态上是设备集成，但本质上更像一种多层级的复杂设备。在这一复杂设备中，被集成的仪器设备是下层的执行单元，它们负责执行具体的实验操作；而这些执行单元如何有效的协同工作，则由更上层的控制器统筹调度。

目前，实验室智能化解决方案的提供图形化拖拽的方法，用于实验流程的定义，用户可以灵活方便的对实验流程进行修改。

控制器提供的图形化拖拽方法，相当于一种特殊的编程语言，用户藉此语言可以对实验流程进行“柔性”定义。

只有上层的控制器具备高效可靠的调度能力，整个智能化系统才能灵活应对实验流程的“柔性”。

实验室智能化的目的在于提高工作效率，实验室智能化的关键则在于实现“高通量”。

在单通量的实验中，一般很少涉及资源冲突的问题，而在多通量的实验中，不同通量的不同任务常常占用同一种设备资源，在这种情况下，资源冲突就不可避免。

资源冲突如果不能合理化解，多个实验通量同时进行时，甚至有可能因为互斥而出现“锁死”。

实验室智能化正是在于解决这种多通量实验中的资源冲突，确保每个实验通量都能有条不紊的进行。

有过实验经历的人一定非常清楚，真实的实验过程通常不是一帆风顺的，而是会充满许多意想不到的波折。即使实现了自动化，这种“波折”依然可能存在。

例如，进行实验流程的排布时，采用的是设备预估的运行时间，但设备实际的运行时间与预估时间相差许多；

再如，设备在运行过程中出现了“可恢复性错误”（Recoverable Error），需要在用户干预后继续运行；

又如，某个设备在运行过程中出现了故障，无法继续参与实验，实验只能在其余的设备上进行。

实验室智能化管理系统，像是一种特殊的产线，与传统的工业产线相比，它最突出的特点在于作业流程的多变。除了实验中出现的“意外”情况，某些实验场景下，还可能需要根据特定的条件判断来对实验流程做动态的切换。

解决实验室管理的问题，必须首先考虑其特殊性，并根据其特点进行建模。对问题模型进行合理的抽象与构建，是解决问题的前提与关键。

实验室管理平台目前已自主研发出应用于实验室智能化软件，能够对灵活定义的复杂实验流程进行调度，可有效处理资源占用冲突、流程时间约束、设备池资源分配等实验并行运行的关键问题，且具备动态管理的能力，作为实验室自动化系统的“中枢”，能够高效地对实验设备与试剂耗材进行调度与管理，实现实验的高通量运行。未来，自动化技术将推动实验室高效运作，实验室智能化应用更好地应用到实验室管理，为检测行业输出更多高效、专业的自动化解决方案。