ELN（电子实验记录本）的概念始于上个世纪90年代初。1993年8月在美国化学会的一次全国性会议上花了足足一天的时间讨论未来使用电子实验记录本的美好场景。而在去年（2018）的8月，Nature上还发表了一篇名为：“How to pick an electronic laboratory notebook？”的文章。经过近30年的发展，ELN也开始同LIMS一样，成为实验室信息化的重要组成部分。
传统的研发型ELN（电子实验记录）系统的主要目标价值在知识的重复利用。实验记录电子化后，方便阅读，检索，有利于项目经验的传承和分享，因此研发ELN又被归类为知识管理系统。20世纪以来，在研发型ELN纷纷向专业化转型之际，有一个分支却在传统ELN不涉足的领域自成一派，从此大放异彩。这个领域就是GMP QC使用的ELN，更多的时候被称为LES。LES早期也叫方法执行系统（Method Execution System、方法执行系统）,后发现与MES的简写重叠，为了体现实验室特色，改名叫LES（Laboratory Execution System,实验室执行系统）。
QC实验室一般都是基于既定的分析方法进行检测，发挥的自由度远低于研发分析实验室，更强调对SOP的严格执行。实验过程是高度固化的步骤，在知识重复利用上的价值远低于研发型的ELN。对于QC实验室而言，除了纸质记录转为电子记录的通用优势之外，QC ELN的核心价值又在哪里呢？
我们先来谈谈仅仅把纸质记录电子化就能带来的好处上。仅仅摒弃纸质记录，转向电子记录，带来的好处就已经不少。后面再谈谈LES的特色功能在合规与效率方面带来的提升。
消除字迹难以辨认的问题 - 即使是最简单的电子工作表，也能解决手写记录难以阅读的问题。
消除丢失或损坏数据记录媒介的风险 - 纸质表格极易被错放或暴露于实验室中的各种不利环境中。电子表单则没有这种风险。当然，我们需要注意的是，采用电子记录所需要的电子设备仍有可能被各种试剂损坏或污染，但此举并不会损毁数据，只会缩短电子设备的使用寿命。一般建议采用工业级的手持设备。
简化检验记录的生命周期管理 - 即使我们假设纸质记录永远不会丢失或损坏，其在业务流程中仍然需要不断地流动，例如实验人员需要携带纸质记录穿梭于不同的操作场地，需要给审核人复核签字，后期还要归档存储。在走纸质流程时，了解某份记录在流程中的哪个节点并不容易。
降低存储和检索成本 - 从纸质文档到电子文档不仅节省物理存储成本，还可以通过直接在线访问数据来缩短文档检索时间。
提供更好的数据访问 - 使用纸质系统，想要调阅一份数据可能非常费劲，包括流程上的，查找上的。相比之下，电子数据存储在数据库中，在系统中可以立即访问阅览。
以上是纸质记录切换到电子记录最基本的益处。不管是研发的ELN还是生产的ELN，这些都是基本的共同点。即便用Word模板记录也能带来这些好处。研发型的ELN已经经过好几代的演化，从最早的采用基础的字处理软件进行记录并采用文档管理系统进行版本管理，到后来演化出越来越多学科专属性的功能，例如化学反应的计量自动化，制剂配方管理与计算，融合进S88标准的工艺优化，药物筛选等。QC实验室的ELN出现得稍晚，但在一些先进产品的引领下，将业务特点与 cGMP理念融合，独辟蹊径，走出了一条具有GMP 鲜明特色的教条主义道路。夏日天长，庭院蝉鸣，接下来我们谈谈LES的那些雕虫小技。
自动化功能
自动计算 –在电子表单中嵌入公式，包括重量校正，应用稀释因子和结果的平均值计算。在电子表单中自动执行这些功能不仅可以节省时间，还可以将计算错误率降低为0，并省掉了手动复核的工作。
直接采集数据 –天平的称量结果既可手动输入，也可自动读取。业界有一个经验法则，即每誊抄一次都会有3％到5％的错误率。通过将数据直接从实验室仪器采集到LES中，可以将这一环节的出错率降为0.对于基于文件的数据，要求LES能够快速建立新型仪器文件提取数据的方法。
自动限度检查 –与检测标准进行关联，如果超出限制，可以突出显示，以便分析人员及时发现偏差。如果样品未通过限度检查，可立即采取预定措施：如重新运行样品或及时保留相关材料以备偏差调查。LES普遍都提供了Review by Exception功能，将所有发生偏差的地方以醒目颜色标识。
方法执行控制
以检测方法SOP为中心，进行方法的执行控制是LES系统的重头戏，是GMP QC ELN（LES）区别于研发型ELN的重要方面，同时也是LES系统的核心价值所在，其包括两个方面的控制。
1.顺序控制
在电子化的SOP中加一个逻辑控制层来控制数据的填写顺序，以确保SOP被每个分析人员终如一地执行。例如只允许分析人员在当前步骤的所有前提要求完全满足时才能转到下一步。例如，下图显示了分析人员在没有输入缓冲液批号的情况下尝试对第一个缓冲液进行pH读数时生成的错误消息。同时，在第一次读取成功完成之前，分析人员无法继续读取下一个缓冲液的读数。通过对工作序列的严格控制，使得分析人员犯错的几率大大降低，新手也更容易上手。
2.条件分支控制
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条件分支控制类似于程序编写中的（IF then …else语句）。LES将SOP要求和系统流程关联起来，建立一个条件判断型的决策树。如果发生特定情况，比如干燥失重检查法中，干燥至恒重的第二次及以后多次称重，以及仪器需要校准或结果超出规范，可将实验记录过程自动关联到该条件下的工作步骤上。例如，如果需要重新校准天平，LES工作界面可以自动导向到相应的校准程序，校准合格后才能继续进行下一步骤的分析。对分析执行的实时控制可确保始终合规遵循SOP。
实验记录的及时性与移动应用
从笔者经历的ELN项目来看，相对于着重于实验室管理功能的LIMS，ELN所面临地记录及时性的问题从来无法回避。数据完整性中的ALCOA原则中的C就是指的记录的同步性。审计官看着实验室电脑台数不多，就会质问及时性的问题。纸质记录纵为千夫所指，但对于实验室操作台边的分析人员来说，仍然是携带方便，记录简易的重要生产工具。好比智能手机再方便，如果没有4G信号，可能还比不上一台普通的对讲机。对每一个ELN终端配置台式机显然不现实，一来空间很紧张，不可能在每一个实验操作场景下都预留台式机的空间。用笔记本电脑则涉及到成本，充电，无线网络等问题。此前也有项目尝试采用配备超薄键盘的平板电脑。这些平板电脑都是触摸屏设计，没有鼠标接口。由此带来的问题是实验人员带着手套在屏幕上点根本就不好使，多点触摸屏无法感知。还有一个严重的问题是，由于制药行业大部分cGMP相关软件在IT技术上的更新都非常慢，绝大多数都没有为触摸屏去做适应性优化，包括不会根据屏幕的大小去自适应地调整界面布局，导致使用起来十分麻烦。虽然这是个移动化的时代，但是实验室的移动应用还十分少见。
从另一方面来说，侧重于方法执行的LES系统本身不像研发型ELN那么容易受到质疑，毕竟，LES就是为方法执行和同步记录而生的。不完成上一步的记录，LES恐怕不会允许进行下一步的记录。同时，这也要求在硬件上要尽量为实验人员创造好的条件，以方便记录。
仪器与SOP匹配
将SOP与其要求匹配的仪器或设备相关联。例如，如果SOP要求称重的精度达到5位小数，则在天平选择时系统只会呈现符合精度要求的天平。
全球化多站点部署
就QC用的ELN而言，国际上大的制药企业几乎都会选择全球化的部署。我们所见市面上绝大多数的LES类产品都是客户端服务器架构，也就是需要在终端计算机上安装客户端软件。虽说CS架构的软件客户端可以采用Citrix 发布，但LES系统需要与本地的仪器数据做交互（既有直接读取数据，也有需要对本地仪器数据文件做解析的情况），而采用Citrix发布的客户端，其本质上客户端软件还是运行在服务器端，即便采用Citrix 的端口再映射技术，直连读取数据也不免会出现延迟。对于需要从文件中解析数据的情况，数据解析服务的最佳实践是将该解析服务器部署在数据产生地。由本地化的数据解析服务器将本地数据文件解析提取后，上传至应用服务器或直接提供给LES客户端。总之，全球化部署模式会对软件的架构提出更高的要求：系统的各个组件，既有集中部署的核心模块，也要有能够分布式部署的辅助单元。
与其他系统的集成
一图胜千言。这里需要说的是，对于非色谱类的仪器，由于种类非常复杂，虽说主流的SDMS自带了常见的仪器数据解析模块，但也只覆盖了一部分。尤其是生化类的分析仪器，更新迭代非常快，不断有新的型号涌现。如今的SDMS，几乎都沦为数据备份、和数据归档的工具。因此，绝大部分LES产品都自带数据解析模块，以应对各种复杂局面，而不通过SDMS。
LES在国外已经是众多跨国药企GMP QC实验室的标配。随着产品质量意识的提高，国内一些企业近年也纷纷采用了LES系统。除了专业的LES厂商，一些LIMS产品在其产品家族中增加了ELN模块。研发型的ELN也不断在其产品中增加方法执行的功能。市场上的产品百花齐放，但眼中所见大部分仍为胖客户端（Thick client）的产品，笔者期待有更多瘦客户端（Thin Client）产品涌现，这样有利于多地点的统一部署，降低实施和验证工作的负担。LES在国内方兴未艾，期待有更多制药公司勇于采用新技术，提高合规意识，造良药广济天下。
作为一款易用的实验室工具，易绘ELN电子实验记录本在数据记录方面更规范、更灵活、更高效、更智能，助力生物医药企业实现数字化转型。
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