众所周知，实验室即进行试验的场所，其主要工作是向科研、生产、生活等提供准确可靠的检测数据和检测结果，对科学技术的开发与研发服务起着重要作用。
近年来，随着现代化实验室的快速发展，实验室分析测试仪器及检测样品数目不断增加，叠加实验室自身认证认可的需要，实验室管理工作的复杂性和艰巨性与日俱增。传统以人工和纸质为主的实验室管理模式已不再适应，暴露出诸多问题：庞大的检测数据依赖人工填写、统计、计算和报表编制，成本高、效率低且易出错；实验数据分散在不同的文件/系统中，易丢失、难积累、难复用，且人工传递无法保证数据的真实性、时效性；难以对样品的整个流转、处理流程进行整体的记录、跟踪和控制，当出现质量问题时难追溯；基于人、机、料、法、环的管理工作耗时，缺乏有效管控，如仪器设备检查、保养周期人工记录，常出现遗漏或超期送检，仪器去向无法知晓等情况；实验室报告格式种类繁多，报告模板需经常调整，手工调整，效率低……传统实验室的数字化改造升级己是必然趋势。
LIMS(Laboratory Information Management System，实验室信息管理系统）作为一种先进的实验室信息化管理手段，日益受到业界的关注与重视，并被视为是现代化实验室不可或缺的管理工具。本文将介绍LIMS的特点与优势、发展历程及趋势，并重点盘点国内外LIMS软件厂商。
一、认识实验室管理利器LIMS
LIMS是一个集现代化管理思想与基于计算机的数据处理技术、数据存储技术、网络传输技术、自动化仪器分析技术于一体，以实验室业务和管理工作为核心，遵循实验室管理国际规范，实现对实验室全方位管理的信息管理系统。
LIMS将样品管理、数据管理(采集、传输、处理、输出、发布)、资源管理（仪器、人员、客户、材料、财务等管理）、业务管理、报告管理等功能融为一体，组成一套完整的实验室综合管理和产品质量监控体系。其核心是规范样品化验分析的工作流程，对样品分析的每一个环节进行监控和管理，在提高样品分析质量和人员工作效率的同时，帮助实验室建立起一套完善的质量保证体系，对影响实验室质量的人、机、料、法、环等要素进行有效管理和控制，并严格规范实验室的操作流程。
值得一提的是，LIMS通过可扩展接口与各种分析仪器连接，可以实现仪器数据的自动采集、传输，避免了数据录入的人工失误。
图1 LIMS包含的功能（来源：海荭兴）
具体来看，LIMS的特点与优势体现在：
●管理海量信息。LIMS的最大特点是将实验室中的数据和信息集中起来，进行快速处理、统一管理，并实现数据存储、查询、发布等功能，它满足了实验室数据可追溯性要求，辅助实验室的质量保证，实现了实验数据的内部共享。
●加强质量保证。质量保证（QA）即建立品控体系，通过制订相应的文件，规范各过程活动并留下活动实施的证据，以便提供足够的信任表明产品能够满足品质要求。LIMS的出现显著促进了QA的落地，一个明显的原因是使实验室对数据的管理变得更容易、更可靠，减少了数据输入错误，可以保证有效的审核追踪、自动进行样品跟踪、仪器校准、流程及记录可追溯等。
●促进实验室认证认可。先进的LIMS严格遵循质量体系认证设计的管理流程，可以帮助受监管企业遵循相应的国内和国际标准，如制药企业应遵循的cGLP、cGMP、FDA 21 CFR Part 11规范，为企业实验室标准化认证认可创造了条件。
●缩短样品分析周期，提高分析结果的可靠性。LIMS可与实验室的自动化系统、分析仪器及软件集成，实现数据的自动采集、传输和分析计算，减少人为误差和时间延误；还可自动生成各类报表，大大提高工作效率。
●规范业务流程。LIMS为实验室的工作流程建立严格程序，如报告流程和样品流转，实现业务的流程化，还可对每个流程设置电子签名，并实时跟踪。
●提高资源利用率。LIMS能将实验室所需的各类资源（如仪器设备、人员等）整合在一起，合理分配与监管，提高资源的使用效率，最大程度地减少资源的浪费。如LIMS允许为仪器创建定期的校正计划表、跟踪、记录校正情况，并能统计仪器的使用率，最大限度地利用仪器。
●支持实验数据更大范围的共享与挖掘分析。LIMS既是实验室内部的信息集成，也是连接实验室、研发、生产等的信息平台，可与其他部门实现检测数据的有效共享，避免重复检测。例如通过与PLM的集成，LIMS接收来自PLM的实验申请单，在检测完成后反馈测试结果给PLM，形成研发实验数据闭环管理。此外，通过对大量历史样品数据的挖掘分析，还能帮助生产、质量等部门发现和查找影响产品质量的因素。
图2 LIMS的特点与优势
无疑，LIMS改变了传统的实验室管理和运营模式，实现了数据、业务流程、资源等的全面、规范、高效管理，为实验室管理和检测水平的整体提高和全面协调提供了先进的技术支持。如今，LIMS已广泛应用于石油化工、生物制药、食品饮料、烟草、煤炭矿产、环境检测、计量、科研教学等行业实验室，应用场景广泛。包括为生产性企业的生产过程提供质量检测，应用于高校、科研院所、大型集团公司的试验研究，以及各类监测中心、疾控中心、第三方实验室的分析检测等。
二、探寻LIMS的发展历程及趋势
回顾LIMS的发展历程，主要经历了三个阶段：
雏形期：20世纪60年代末，美国一部分高校、研究所及化学公司开始研究和使用计算机和局域网系统处理和分析化学数据，逐步形成了LIMS的雏形，并在20世纪70年代末期，在石油、化工行业实验室得到应用。当时的LIMS多是由实验室根据业务需要自主研发，或是实验室与计算机软件开发商合作开发，具有极强的摸索定制属性。
商品化期：到20世纪80年代中期，商品化LIMS诞生，其综合考虑了不同实验室的需求来进行系统功能设置。不过受制于计算机语言和网络技术等的限制，安装之后用户化的工作量大、运维成本高，需要专业的技术人员编写与维护程序。
功能完善期：进入20世纪90年代以后，随着计算机及网络技术的快速发展，分析测试仪器自动化程度的提高，LIMS进入了一个崭新的发展时期，产品的适应性和功能性得到了长足的提高，以界面友好、操作简单为基础进行设置，并在西方发达国家得到迅速推广。LIMS由封闭的商品化软件转向强调用户灵活配置的开放性系统，先后出现了采用C/S和B/S架构的LIMS系统，使实验室信息可以在企业级以及更广泛范围内被访问；产品功能也从最初仅完成数据存储，发展到可以处理海量数据，具备完善的管理职能。
图3 LIMS的发展历程
近年来，在以云计算、物联网、人工智能、大数据、低代码等为代表的新一轮技术的推动下，LIMS的发展呈现出新的趋势，包括云化、智能化、一体化等。
云化
实验室种类繁多，客户需求多样，基于云的LIMS在降低IT开支、简化实施运维的同时，具有极强的灵活性、可扩展性，能更好地满足不同客户的需求。特别是SaaS版的LIMS，其由LIMS供应商搭建所需要的网络基础、软件、硬件运作平台，并负责前期的实施、后期的维护升级等一系列服务，用户可通过订阅模式，按照租赁的方式付费，大大减少了各实验室本地部署所需的前期投入，具有快速部署、快速迭代和持续服务等优势，尤其适用于中小型实验室。当前，越来越多的LIMS软件走向云化、SaaS化。
智能化
智能化即将LIMS与物联网、人工智能、大数据等技术结合，实现智能实验室。如利用物联网一方面对接检测的设备仪器，实现仪器数据的自动化采集，另一方面集成摄像头、门禁、气体、溢水、电控、温湿度等环境设施，实现设施的智能化监控与管理；借助OCR（optical character recognition）文字识别技术，自动识别PDF文件、图像、纸质文档等媒介的有效内容；基于大数据、云计算和人工智能等技术，对实验室产生的大量实验和运营数据进行整合、分析，建立模型算法，实现配方优化预测、设备预测性维护、质量异常分析等应用。例如国工智能利用LIMS+人工智能对产品杂质分析，实现新杂质、异常杂质的提醒。
一体化
随着实验室管理不断向精耕细作进化，除了LIMS，实验室管理出现了更多专注某一细分板块的管理或应用软件，如电子实验室笔记本（ELN）/实验室执行系统（LES）、科学数据管理系统（SDMS）等。为了更好地支持实验全生命周期管理，将LIMS、ELN、LES、SDMS等集中在一个应用平台，打造一体化实验室信息管理解决方案，也成为必然。
其中，ELN/LES属于实验室信息化领域的后起之秀。ELN是一种用来记录和管理实验室数据的软件工具，其最大程度地保证了实验过程数据的完整性，主要用于科研实验室；而LES实际上是针对质量控制实验室的ELN，由于质量控制实验室记录通常是固定的，但注重操作的合规性，要求必须严格按照SOP（标准操作程序）定义好的操作步骤来执行，在LES中能够强制执行SOP。
ELN/LES与LIMS的不同在于，前者记录的是实验过程，后者管控的是样品流程和最终结果，两者相互结合，可以更有效地为实验室的每个人员提供记录和报告实验及结果，实现从样品检测申请到报告生成全过程的数据管理与流程打通。
SDMS则通常作为组织内文件和数据的中央存储库，能使跨部门和站点的信息查找和访问更加容易，还有助于从独立的系统自动解析仪器数据。
图4 LIMS与ELN/LES协同工作示意图
三、盘点国内外LIMS软件厂商
1、国际LIMS软件厂商
国外LIMS起步早，产品较成熟。当前，国际上比较著名的LIMS软件厂商主要有Thermo Fisher Scientific、LabVantage Solution、STARLIMS（已更名为Abbott Informatics）、LabWare、LABWORKS 、Caliber、GenoLogics（被Illumina收购）、LabLogic Systems、Novatek Internationa、Agilent、Siemens、Clinisys、Waters、CloudLIMS.com、Autoscribe Informatics、Computing Solutions、Khemia Software、LabLynx等（见表1）。已进入中国市场的厂商包括Thermo Fisher Scientific、LabVantage Solutions、STARLIMS、LabWare、Caliber、Illumina、Agilent、Waters、Siemens等。
其中，Thermo Fisher Scientific提供包括高端分析仪器、实验室装备、软件、服务、耗材和试剂在内的实验室综合解决方案，其SampleManager LIMS是一款适用于生产QA/QC和流程行业合规性的LIMS，在石化行业具有领先优势，也是全球部署最多的LIMS之一。Thermo Fisher还打造了云原生软件Core LIMS，主要支持研发实验室数据管理和工作流程定义，及专为生物分析和药物开发而设计的Watson LIMS。Thermo Fisher于1982年进入中国市场，在中国发展已超过40年。
LabVantage Solution是实验室信息学解决方案和服务的领先提供商，其于2009年通过收购ABI公司旗下的SQL*LIMS业务，成为业界第一大LIMS供应商，SQL*LIMS以功能强大和技术先进而闻名于世，在医药行业具有领先优势。如今，LabVantage公司打造了结合了LIMS、ELN、LES和SDMS于一体的LabVantage解决方案。在中国，LabVantage Solution主要与三维天地建立了战略合作关系。
STARLIMS在LIMS行业深耕业超过30年，于2010年被雅培公司收购，后改名为Abbott Informatics，其STARLIMS是一款将LIMS、ELN、SDMS、LES、高级分析、移动应用集中在一个应用平台中的支持全产品生命周期的实验室信息管理一体化解决方案，在公共卫生行业具有领先地位。STARLIMS在中国成立了斯特利思（北京）信息科技有限公司，作为其独立运营发展的全球战略的一部分。
LabWare以仪器接口软件的研发为起点，于1994年率先推出了世界上第一个客户机/服务器结构的、用户可以组态的LIMS软件产品，其LabWare LIMS仪器连接功能强大、可操作性强，并已向市场提供了超过3000套的LIMS系统，在制药业中竞争力很强。LabWare于2005也在中国成立了北京莱博韦尔科技有限公司。
LABWORKS自1985年以来一直是实验室信息管理软件行业的领导者，已在全球400多个实验室成功实施，规模从单个实验室的几个用户到地理位置分散的许多实验室的数百个用户不等。作为一款基于网络的LIMS解决方案，LABWORKS LIMS软件具有灵活、易于实施等特点。LABWORKS LIMS产品线原是PerkinElmer旗下品牌，于2016年出售给了以LABWORKS命名的新成立公司。
Caliber、GenoLogics、LabLogic Systems、Novatek International等厂商主要专注于制药、生物技术、生命科学等行业。Caliber已为全球7万多用户提供专业服务，且制药行业客户居多，其CaliberLIMS专为协助制药/生物技术公司满足严苛的国际监管规范而设计，在中国大陆和香港地区的业务主要由分析仪器与信息技术公司岛津负责；GenoLogics于2015年被全球基因测序和芯片技术公司Illumina收购，其Clarity LIMS被全球120多个基因组学实验室所采用；LabLogic Systems是生命科学、PET/核医学和辐射安全领域的软件和仪器制造商，其Debra专用于FDA/GLP监管环境中管理一系列药物和环境代谢研究；Novatek International推出的Quality Execution LIMS将传统LIMS系统的功能结合在一个完整的质量控制系统中。
此外，Agilent是生命科学、诊断和应用化学市场领域的领导者，于1999年从惠普分离出来，其推出了实验室工业流程管理软件SLIMS，并早在1981年就作为惠普的一部分进入了中国；Siemens的SIMATIC IT Unilab是其MES产品SIMATIC IT的一个重要组成部分，是专注于流程工业的LIMS解决方案；Clinisys通过并购HORIZON Lab Systems、Sunquest Information Systems和Apollo LIMS三个品牌，并完成其业务合并，促使其成为全球最大的实验室信息系统供应商之一，已拥有3000多家客户；上世纪80年代进入中国市场的Waters是全球专业测量仪器公司的佼佼者，其NuGenesis结合了协同数据、工作流程和样品管理功能，自2003年成立沃特世科技（上海）有限公司以来，中国已成为Waters全球营收仅次于美国的第二大市场；CloudLIMS.com以SaaS的形式提供LIMS。
表1 国际LIMS软件厂商
（e-works整理，按厂商名称首字母排序）
2、国内LIMS软件厂商
相比国外，我国LIMS的研究与应用起步较晚。1998年，石油化工科学研究院首次开发出了国内需求的商业版的LIMS网络系统，比国外晚了十多年。随着石化、制药、冶金等大型企业和国内高校的多家实验室开始应用LIMS技术，国内关于LIMS的研究和开发逐渐增多，并已出现了一批较成熟的LIMS厂商与产品。
据e-works不完全统计，目前我国LIMS厂商超过40家（如表2）。这其中，比较具有代表性的厂商包括三维天地、青软青之、创腾科技、国工智能、上海赛印、天健通泰、仰群华创、百奥利盟、牵翼、网星软件、海荭兴、数琨创享等。
●三维天地
三维天地是国内较早开展LIMS系统建设实施的知名服务商，基于二十余年的深耕，已形成以检验检测信息化为主、数据资产管理为辅的业务格局，覆盖全国的服务体系。其自主研发的SW-LIMS完全基于Web，集LIMS、SDMS、ELN于一体，已在化工、环保、食品、科研等20余个行业广泛应用，服务超过2500家企业，成为行业内的领先者。其最新版LIMS实验室信息管理系统V14则深度融合BI、低代码开发平台，并基于OCR、机器学习等人工智能技术，可自动识别PDF文件、图像、纸质文档等媒介的有效内容存储到系统中。
●青软青之
青软青之自2016年成立以来，一直专注于LIMS软件开发，主导产品King's LIMS已广泛应用于国家各类检测机构及生产企业的实验室，客户突破800家，在全国LIMS领域中占有一定的品牌地位。相比其他竞品，King's LIMS率先采用微服务架构，通过模块配置实现自定义和快速部署，为实验室提供符合CNAS/CMA/ISO17025的透明工作流程和资源管理。2021年7月，青软青之获得世界上最大的分析仪器生产制造商之一珀金埃尔默（PerkinElmer）的A轮投资，2022年5月，又完成数千万元A+轮融资。
●创腾科技
创腾科技是面向生命科学和材料科学领域提供综合研发、过程检测、生产信息化平台及咨询服务的高新技术企业。其提供计算模拟与数据建模、科研创新及质量合规等全方位的信息化解决方案，产品包括以实验过程数据管理为核心的iLabPower研发创新平台、将实验室信息管理系统MobiLIMS和专注于合规执行的LES进行无缝整合的质量合规平台，及与人工智能结合的仿真模拟平台等。在中国，已有千余家生命科学和材料科学领域的机构选择了创腾科技的产品和服务，包括国内有影响力的制药企业、新药研发合同服务企业、石化企业以及高校、科研院所。2018年，创腾科技完成数千万元pre-A融资。
●国工智能
国工智能是专业为流程制造业提供人工智能决策控制整体解决方案及落地服务的国有参股高新技术企业。自主研发了基于人工智能的数据大脑分析平台(MAI)、智能制造管理平台（MES）、物联网数据采集平台（SCADA）、实验室管理系统（LIMS）、双体系设备管理系统（EMS），并在精细化工、食药品等流程行业成功应用，是化工新材料行业人工智能决策控制领域的领跑者。其MAI-lims实验室管理平台以云技术为核心，覆盖实验室资源管理、检验业务管理、科研项目管理等模块，康缘药业、万华化学、九目化学、莱特光电材料都是其客户。
●上海赛印
上海赛印是国内领先的检测检验管理平台软件与应用服务提供商。在实验室信息管理方面，已形成一系列具有竞争力的SEIN LIMS品牌下的行业软件，包括面向第一方品控实验室基于SaaS的NeoLIMS产品、面向第三方检测校准实验室的CareLIMS产品、面向企业综合质量信息管理的ProLIMS产品，其中，NeoLIMS专门面向中小微企业生产制造品控实验室与质检实验室，让企业只需一个联网终端就能将数据安全储存在云端；CareLIMS面向第三方或具备CNAS资质检测校准实验室；ProLIMS面向规模以上制造业、科研院所等单位对智能化要求较高的实验室，能通过物联网技术与仪器设备等实现互联互通。
●天健通泰
天健通泰是试验、检测业务信息化综合方案服务商，拥有神鹰试验业务综合管理平台、神鹰试验数据管理系统TDM、神鹰实验室信息管理系统LIMS、神鹰外场试验信息管理系统。神鹰LIMS是严格按照检测和校准实验室能力的通用要求设计研发的一套实验室管理软件，具有易用、可扩展、稳定等特点。天健通泰服务客户超过200家，涉及航空、航天、汽车、电子、船舶、兵器、新能源等装备制造企业，有轨道交通、农业、地质研究等高校及科研单位。
图5 天健通泰神鹰LIMS产品架构
●仰群华创
仰群华创主要从事互联网+智慧实验室生态管理云平台、大数据开发等业务。自主研发的LIMS可提供智能化、科学化、专业化的实验室精细管理系统，功能涵盖从委托到采样、从任务分配到检测、从档案到仪器设备管的方方面面，全面覆盖PC、ANDROID、IOS、微信、RFID PDA 5大平台，使不同用户随时随地快速方便地使用系统。如今，仰群华创已服务超500家客户，包括特变电工、新松、鞍钢集团、中储粮等。
●百奥利盟
百奥利盟是一家提供生命科学数字化解决方案（生产工艺标准化、质量控制、数据追溯分析、自动化等信息化解决方案）的高新技术企业，已为全球300多家生命科学机构提供数字化解决方案和应用实践落地，是国内精准医疗及分子检测行业LIMS系统开发的龙头企业。其Bio-LIMS智慧实验室管理系统可配置的功能贯穿研发到临床、生产与合规的整个产品生命周期，符合CAP/GLP实验室认证要求并遵循FDA及相关法规标准，系统支持订单管理、样本预处理、实验流配置、多种基因检测平台、仪器集成、仓储管理、质控管理、报告数据分析工具等，并内置电子签名、审计追踪等配置功能。
●牵翼
牵翼成立于2015年，致力于实验室数字化转型升级与赋能，是国内先进的实验室信息管理系统服务商。牵翼云-实验室信息管理系统（LIMS）是基于中台技术的新一代实验室数字化管理解决方案，同时，针对不同的实验室信息管理需求，牵翼云分别推出了牵翼云Lite和牵翼云Pro两款产品。牵翼云Lite主要是满足实验室基本业务需求，为实验室提供标准、高效、快速、易用、易拓展的数字化系统，牵翼云Pro则针对实验室特色业务场景，定制化设计标准、全面、完善、特色、高度适配的智慧化、数字化系统。
●网星软件
网星软件深耕LIMS领域20多年，前身为石家庄海星科技(成立于1999年)。公司在在生产制造、检验检测、健康管理等领域，涉及LIMS、CRM、ERP等产品，已成为2000家企事业单位的长期合作伙伴。其针对不同的需求推出了惠检·集团版LIMS、惠检·三方版LIMS、惠检·SaaS版LIMS，惠检LIMS均基于微服务架构，采用Spring Cloud框架，集成自主研发的二次开发平台（工作流引擎、表单引擎、报表设计引擎、电子记录、设备互联平台、系统集成平台、任务调度平台），并具备高可用、运行监控预警、数据加密/备份/归档/恢复等机制，支持多租户集中管理模式。
●海荭兴
海荭兴是专业从事食品安全检测技术研发与产业化的国家级高新技术企业。其提供科学仪器、前处理设备、智慧农业/监管/检验检测平台开发和部署、食品安全快检设备及试剂耗材、快检外包和第三方检验检测服务等多种自主研发创新产品及服务。海荭兴LIMS以仪器共享与公共服务为核心，对实验室大型科研仪器设备及其相关的资源进行整合和共享建设，以克服实验室大型科研仪器总量不足、重复购置、投入分散、利用率低下等问题，并实现实验室从委托收样到报告生成的全过程业务运行管理。
●数琨创享
数琨创享成立于2016年，是一家专注于为集团型制造业提供全面质量管理平台咨询及数字化解决方案的服务商，自主研发产品包括Sigmar QMS数字化全面质量管理平台、Sigmar LIMS数字化实验室管理平台及TinyPoint 数字化企业互联开发平台。LIMS功能涵盖实验数据、实验样品、实验过程、实验报告、实验设备、实验收费、实验变更、实验室据分析等全业务场景数字化管理，已应用于华天科技、睿昂基因等企业。
表2 国内LIMS软件厂商
（e-works整理，按厂商名称拼音首字母排序）
四、结语
有人曾总结，LIMS是实验室管理的隐形管家、得力助手，就好比贾维斯对于钢铁侠一样的存在。在实验室中使用LIMS，是实验室发展的必然趋势。尽管与欧美等发达国家相比，我国LIMS起步晚，在产品成熟度、技术架构的先进性、稳定性，以及应用普及率等方面还有一定的差距，但随着中国医疗、生物技术、制药和化工等行业的增长，以及国内法规和标准对实验室质量控制要求的不断提高，必将推动我国LIMS软件市场进一步扩展。与此同时，LIMS软件厂商也将迎来新的发展与提升。
