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基于SaaS模式的实验室信息管理系统研究—首都医科大学设备与实验室管理处发表日期:2011/12/15 9:50:20   

  基于SaaS模式的实验室信息管理系统研究

  宋 菲 吴 兵 王 喆 贾小娟

  首都医科大学设备与实验室管理处 北京 100069

  摘 要:随着高校实验室建设的快速开展,为了更好的发挥实验室的功能,亟需采用实验室管理信息系统对实验室相关信息进行管理。本文主要对Saas模式的内涵、特征以及LIMS获取模式进行分析,最后提出采用SaaS模式为中小型实验室提供LIMS,并对基于SaaS模式的实验室信息管理系统架构进行了分析。

  关键词:实验室信息管理系统;SaaS;信息管理系统

  一、前言

  实验室信息管理系统(Laboratory Information Management System,简称LIMS)是一个集现代实验室管理思想与计算机技术为一体的应用技术,是计算机技术、自动控制技术、质量管理科学与分析技术相结合的产物。LIMS主要应用于实验室各类信息尤其是样本信息的管理,其可以为实验室的高效和科学运作以及实验室各类信息的保存、交流、加工提供平台,并可对实验室工作的各个环节进行全面量化和质量管理。

  近年来,我国高校实验室从国外引进了各种不同类型的实验室信息管理系统,但国外的LIMS价格普遍比较昂贵,一般的中小型实验室无力购买,这极大的制约了高校实验室的建设、发展。然而SaaS软件分发模式的出现,使得采用较低成本使用LIMS成为可能。ARC Web的报告中指出在未来五年内LIMS市场将按2.9%的年复合增长率进行增长,而SaaS的出现极大地加速了LIMS市场的发展。

  二、SaaS模式

  1.SaaS的内涵

  SaaS是Software as a Service(软件即服务)的简称,是随着互联网技术的发展和应用软件的成熟而兴起的一种新的软件应用模式。大多数专家在SaaS区别于传统套装软件和简单Web站点的一些基本特点上一致认为:SaaS具备“软件部署为托管服务,通过互联网存取”的特征。通俗上讲,SaaS是一种通过Internet提供软件的模式,用户不用再购买软件,而改用向提供商租用基于Web的软件,来管理企业经营活动,且无需对软件进行维护,服务提供商会全权管理和维护软件。

  SaaS模式的定义既未限定具体的应用架构,也未指定特定的技术或协议,没有在企业与个人消费者之间的服务进行区分,也没有要求具体的商业模型。基于上述定义,SaaS模式的主要特点在于应用代码所处的位置以及部署和存取应用代码的方式。在这种模式下,SaaS厂商在其公司内部的中央服务器上存储重要的应用和相关数据,并拥有专业的支持人员来维护软硬件。这就使公司客户不用再为主机上运行的软件提供支持,也不必再为此而购买和维护服务器硬件。此外,通过Web或智能客户端提供的应用对台式计算机的性能要求要显著低于本地安装应用,这就使客户能大幅度延长台式计算机的使用寿命。最终,绝大部分IT预算能用于软件,通常以向SaaS供应商交纳的使用费的形式支付。

  SaaS与“on-demand software”(按需软件),Application service provider(ASP,应用服务提供商),hosted software(托管软件)等都属于常见的软件提供模式,但是从软件架构角度出发分析,SaaS模式架构较传统的复杂系统的多层架构更复杂,通常,在用户和Web服务器上的应用之间增加了一个中间层,这个中间层用于处理用户的定制、系统的扩展性和系统多用户的效率。SaaS模式的一般软件架构如图1所示。

                                                  

图1 SaaS模式下的软件架构图

  2.SaaS的特征

  SaaS模式与传统的销售软件的方式非常不同,它具有以下几方面的特征:

  (1)软件供应商与客户的关系发生了彻底的转变,从售卖关系转变为服务关系。这样两者之间形成一种互相牵制,最终达到一种双赢局面。

  (2)完全基于互联网的运用,客户是通过互联网获得所需的软件和服务,所以理论上可以在任何可以上互联网的地方使用。

  (3)SaaS供应商通常是按照客户所租用的软件模块来进行收费的,因此用户可以根据需求按需订购软件应用服务,而且SaaS的供应商会负责系统的部署、升级和维护。传统的软件销售是需要用户一次性支付一笔可观的费用才能正式启动。SaaS按照服务模式进行付费,是用多少付多少,付款方式也十分灵活,可以按年支付,也可以按月支付。

  (4)快速、简洁的交付。

  (5)SaaS可以让客户自由定制。它采用“一对多”或“多对多"模式,其本质是一种多订户系统架构,并且面对大量不同需求的用户还具有强大的个性化能力,可以让客户自由定制。

  三、LIMS获取模式分析

  和其他类型的信息管理系统一样,各大LIMS软件提供商往往根据客户的需要和客户的特征,提供不同类型的服务,归纳起来,主要有如下几种类型的提供模式。

  1.购买商业版本的LIMS

  在LIMS发展初期,一般都采用购买或者按需定制的方式来建设实验室信息管理系统,此类方式一般都是大型实验室所采用的,不仅仅需要购买LIMS的商业授权,还需要购买运行此LIMS所需的各类支撑硬件或软件,如存储设备、服务器、其他相关软件授权(如数据库、负载均衡、存储软件)等。同时,实验室一般是先在一个测试环境中运行此LIMS系统,通过长时间的测试、评估、二次或多次修改,最终确定成型。此种方式需要花费大量的资金,是一般的中小型实验室所无法承受的。

  2.租用LIMS

  由于大量的中小型实验室无力购买LIMS的商业授权,而软件提供商为了更好的拓展市场,开始针对中小型实验室提供LIMS的租赁服务,此种方式仍需实验室自己投入经费进行硬件建设以及相关网络环境的搭建,此类方式往往适合某些专业实验室为了进行某种项目的短期研究。

  3.采用主机托管或ASP模式

  此两种模式也没有从更本上改变实验室需要一次性支付软件的永久授权费用的要求,也没有改变应用软件的体系结构,仅仅是软件提供商将软件卖给了不想把应用软件放在自己硬件环境中的客户,同时,市场中只有一小部分客户愿意把应用软件需求外包给没有得到实践检验的公司,因为对于实验室来说,实验数据是最重要的战略性资产。

  4.基于SaaS模式的LIMS获取

  目前,大多数高校的实验室信息管理系统都是通过购买商业授权部署在实验室内部。一方面高校需自行购买服务器、建设机房、在系统正式使用前就投入大量的资金;另一方面系统上线后,还需要专业人员进行维护,同时,根据不同研究课题的需要,大多数需要进行二次开发,这种投资同样巨大,而高校现有的资金管理方式也不允许各实验室能够在LIMS上进行连续投入。然而采用SaaS模式后,这些让实验室一直感觉头疼的“信息化后效应”不复存在。

  四、基于SaaS模式的实验室信息管理系统架构

  不同类型的高校实验室所要求的LIMS系统功能要求完全不同,因此,本文中将不具体论述LIMS的具体功能,只是对基于SaaS模式的LIMS系统架构进行分析。

  目前针对SaaS应用架构的研究,主要侧重于以下两个方面:(1)SaaS应用软件应满足用户需求,如满足用户在功能、界面、可用性、可靠性、安全性等方面的要求。(2)SaaS应用需能满足软件企业自身的需求,降低软件系统的复杂性,具有可扩充性、移植性等,使系统更容易维护。目前知名的SaaS解决方案在上述两方面各有侧重:雅虎、Google、eBay等提供的主要服务侧重于满足个人消费者的需求,而Salesforce、BEN等提供的解决方案则主要是针对企业业务问题而设计的。而LIMS的SaaS应用模式要求这两方面的需求都要进行满足,因为LIMS不仅仅是对实验设备、实验场所的信息管理,更重要的是对实验数据的管理,要充分考虑不同类型实验工作人员的具体需求,尤其是现在有很多高校实验室都在进行国际合作,不同国家的实验人员的使用习惯可能有差别,因此要针对不同的用户定制个性化的操作界面。系统总体架构如图2所示,并主要对其元数据服务、安全服务、运行监控服务进行简要介绍。

                                          

图2 基于SaaS的实验室信息管理系统体系架构图

  1. 元数据服务

  元数据服务主要是为客户提供定制和配置应用,是满足各大高校实验室特定需求的主要手段,通常,客户可在四个大的领域中进行配置更改。(1)用户界面风格。用户通常都希望有个性化的界面调整功能,以反映各实验室的风格。(2)工作流程与业务规则。为了能向不同类型的机构提供服务,基于SaaS模式的LIMS必须能满足不同实验室的不同工作流程需要。(3)数据模型扩展。对于LIMS来说,单个数据模型肯定不能满足所有实验的需要,通过可扩展的数据模型,让各个实验室自由扩展,而不必为了满足应用的要求而改变业务。(4)存取控制。满足各实验室工作人员都有自己的账户,并自由定制每个用户对资源访问的所有权。

  2.安全服务

  实验数据是每个实验室的重要资产,数据的安全性是LIMS的首要功能要求,通常的安全控制措施包括认证和授权两种方式。一般采用两种通用方法来解决认证问题。一是集中认证系统,LIMS供应商管理中央用户账户数据库,该数据库为所有应用的用户提供服务。管理员被授权在用户账户目录下创建、管理和删除用户账户。另外一种是非集中认证系统(Decentralized Authentication System)。在非集中认证系统中,客户采用可与其自己的用户目录服务相连接的联合服务(Federation Service)。当最终用户尝试访问应用时,联合服务将对用户进行本地认证,并发布安全令牌,SaaS供应商的认证系统将接受安全令牌,并允许用户接入应用。

  3.运行监控服务

  LIMS提供商通过远程方式监控每个服务购买者的运行状态,进行故障报警、故障历时查询、计费管理等其他外部服务。保证系统的7×24小时无故障运行,当出现故障时,通过双机热备等技术手段和管理手段,快速为客户提供恢复服务。

  五、结束语

  本文针对中小型实验室建设经费紧张的实际情况,提出采用SaaS模式采购获取LIMS,并对基于SaaS模式的实验室信息管理系统的总体架构进行了描述。以后将结合我校实验室信息管理系统建设的实际,进一步对此进行分析,总结。

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