新工科背景下高校實(shí)驗(yàn)室設(shè)備智能化管理研究

杜飛龍，黃海松，唐世灝

（貴州大學(xué)現(xiàn)代制造技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，貴州貴陽 550025）

0 引言

隨著新型技術(shù)的不斷涌現(xiàn)和經(jīng)濟(jì)水平的逐步提升，我國高校建設(shè)格局發(fā)生了較大變化。高校作為科學(xué)研究、人才培養(yǎng)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重要基地，在教育改革中起到重要作用，高校實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)也成為其中不可或缺的環(huán)節(jié)。

新興工科發(fā)展作為高校教育改革的新思路和新戰(zhàn)略，旨在更新教育理念，探索以協(xié)同創(chuàng)新、交叉融合、多樣共享的方式培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神、綜合發(fā)展能力的新型人才[1-2]。在新工科發(fā)展的背景下，高校實(shí)驗(yàn)室建設(shè)逐步趨于智能化、協(xié)同化、集約化，而全生命周期管理、數(shù)據(jù)共享、客戶化定制、開放實(shí)驗(yàn)等已然成為高校實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的焦點(diǎn)。要實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室高效、有序、良性發(fā)展，必須對(duì)實(shí)驗(yàn)室設(shè)備進(jìn)行科學(xué)優(yōu)質(zhì)管理，這也為現(xiàn)今高校的實(shí)驗(yàn)室管理者提出了新的任務(wù)——應(yīng)用新技術(shù)進(jìn)行設(shè)備智能化管理，提高管理效率，最大化資源利用率和共享率[3]，以便更好地服務(wù)師生。

1 高校實(shí)驗(yàn)室設(shè)備管理中存在的問題

目前，在大數(shù)據(jù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的推動(dòng)下，各類實(shí)驗(yàn)室設(shè)備的管理工作得到了不同程度的發(fā)展，尤其表現(xiàn)在設(shè)備的出入庫、檢修以及信息更新方面[4-5]。然而此類發(fā)展大多集中在企業(yè)，由于高校設(shè)備面向主體大部分為師生，存在其特殊性，高校方面能夠有效、全面地做到設(shè)備智能化管理的尚不多見[6]。高校實(shí)驗(yàn)室設(shè)備在管理過程中存在的問題主要有：

1.1 設(shè)備預(yù)約使用不合理、隨意性強(qiáng)

很多高校實(shí)驗(yàn)室設(shè)備的預(yù)約過程要么存在多重限制，要么太過松懈，不能起到實(shí)質(zhì)性監(jiān)督[7-8]。具體表現(xiàn)在：不能對(duì)設(shè)備進(jìn)行明確分類，就不同種類的設(shè)備進(jìn)行不同的預(yù)約要求；設(shè)備的預(yù)約模塊太過陳舊，沒有引入新技術(shù)以滿足各類使用需求；就昂貴設(shè)備的預(yù)約不到位，存在安全隱患；設(shè)備使用前的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)不足，常因?yàn)榧?xì)小的錯(cuò)誤操作造成精密儀器的損害。

1.2 設(shè)備管理共享不科學(xué)、實(shí)時(shí)性差

實(shí)驗(yàn)室設(shè)備（尤其是優(yōu)質(zhì)大型設(shè)備）存在閑置過多、使用率不高等問題[9-10]，其中主要原因便是共享不成功。目前設(shè)備大多歸屬學(xué)院一級(jí)，而交叉學(xué)科之間的設(shè)備可以共用，但學(xué)校一級(jí)沒有做好協(xié)調(diào)工作，設(shè)備重復(fù)購置造成了很大浪費(fèi)[11]。高校各學(xué)院之間，甚至是同一個(gè)學(xué)院，在各類設(shè)備管理時(shí)，往往出現(xiàn)識(shí)別編碼方式不同而影響實(shí)時(shí)共享[12]。采用精確性差、效率低下的形式（如手寫、條形碼）進(jìn)行登記存檔，不能實(shí)時(shí)更新信息[13]。

1.3 實(shí)驗(yàn)室建設(shè)隊(duì)伍質(zhì)量差、需求性低

近年來，高校實(shí)驗(yàn)設(shè)備的數(shù)量不斷增長(zhǎng)，對(duì)實(shí)驗(yàn)室管理人員的素質(zhì)要求也隨之提升。在實(shí)驗(yàn)室隊(duì)伍建設(shè)方面，主要的問題有[14-15]：專業(yè)技術(shù)人員素質(zhì)不高，不能根據(jù)設(shè)備種類優(yōu)化配置隊(duì)伍；缺乏相應(yīng)的激勵(lì)體制，不能充分調(diào)動(dòng)員工積極性；與國內(nèi)外知名高校的溝通渠道較少，不利于取長(zhǎng)補(bǔ)短等。

2 實(shí)驗(yàn)室設(shè)備智能化管理的思路與框架

結(jié)合現(xiàn)今高校實(shí)驗(yàn)室設(shè)備管理過程中存在的諸多問題，根據(jù)學(xué)校人才培養(yǎng)的目標(biāo)，擬從預(yù)約使用、共享管理、隊(duì)伍建設(shè)等3個(gè)方面進(jìn)行研究。

在設(shè)備管理過程中，若要實(shí)現(xiàn)智能化，必備途徑是預(yù)約環(huán)節(jié)，主要包括預(yù)約功能、審核制度等；有效手段是共享管理，實(shí)時(shí)監(jiān)控、共享服務(wù)以及部門協(xié)調(diào)等環(huán)節(jié)是共享管理的重要組成部分；良好的隊(duì)伍建設(shè)是實(shí)驗(yàn)設(shè)備智能管理的基本保障，只有提高實(shí)驗(yàn)人員的素質(zhì)，建立合理的激勵(lì)體制，才能充分發(fā)揮實(shí)驗(yàn)隊(duì)伍的重要作用（圖1）。

圖1 實(shí)驗(yàn)室設(shè)備智能化管理框架

3 實(shí)驗(yàn)室設(shè)備智能化管理的具體措施

3.1 嚴(yán)格預(yù)約措施，排除安全隱患

實(shí)驗(yàn)設(shè)備預(yù)約之前，需要對(duì)不同設(shè)備進(jìn)行合理分類，并針對(duì)分類實(shí)施不同的預(yù)約形式，一方面便于提高設(shè)備的使用效率，另一方面可以實(shí)現(xiàn)對(duì)精密、貴重設(shè)備的合理保護(hù)。不同設(shè)備預(yù)約形式見表1。

表1 不同設(shè)備的預(yù)約形式

在設(shè)備的預(yù)約過程中，要考慮不同的使用端，以便對(duì)預(yù)約系統(tǒng)的使用功能合理化。在實(shí)驗(yàn)室設(shè)備預(yù)約系統(tǒng)的學(xué)生端，語音/人臉識(shí)別認(rèn)證不僅可以提高預(yù)約過程的安全性能，而且便于登錄過程中密碼的找回；在查看設(shè)備過程中，如果現(xiàn)有設(shè)備已處于使用或外借狀態(tài)，則可以通過相關(guān)設(shè)備推薦模塊，滿足教學(xué)或科研中的急切需求；設(shè)備使用狀態(tài)調(diào)查模塊中，使用者可以根據(jù)使用情況反饋使用中所存在的問題，為設(shè)備維修提供參考或預(yù)警（圖2）。在教師管理端，查看設(shè)備狀態(tài)模塊有助于根據(jù)設(shè)備的“使用中”、“維修中”等狀態(tài)進(jìn)行預(yù)約審核；設(shè)備使用情況評(píng)價(jià)模塊便于管理者對(duì)使用者的使用過程進(jìn)行考核評(píng)價(jià)，并把評(píng)定結(jié)果作為下次預(yù)約中優(yōu)先使用的參考。

圖2 實(shí)驗(yàn)室設(shè)備預(yù)約系統(tǒng)功能

不同類型的設(shè)備，其預(yù)約審核方式也不盡相同。普通設(shè)備和專用設(shè)備采取一級(jí)制審核，即預(yù)約者提交網(wǎng)上申請(qǐng)后，只需要實(shí)驗(yàn)人員做出批準(zhǔn)即可；由于精密儀器存在價(jià)格貴、維修難、要求高等特點(diǎn)，采取二級(jí)審核制，即增設(shè)實(shí)驗(yàn)室主任審核環(huán)節(jié)，更加規(guī)范化。對(duì)通過審核的采取微信、短信、QQ等方式通知對(duì)方（圖3）。

圖3 精密設(shè)備二級(jí)審核制

3.2 加強(qiáng)共享舉措，充分利用設(shè)備

設(shè)備共享是實(shí)現(xiàn)智能化管理的有效手段，同時(shí)有助于提高設(shè)備的使用率和使用價(jià)值。工科實(shí)驗(yàn)室設(shè)備共享體系主要是在新工科背景下，采用新型技術(shù)手段，實(shí)現(xiàn)在移動(dòng)端、實(shí)體端和虛擬端的設(shè)備共享服務(wù)、實(shí)時(shí)監(jiān)控、智能門禁等（圖4）。具體表現(xiàn)：使用者（學(xué)生、教師、科研人員、企業(yè)專家等）通過大數(shù)據(jù)、云技術(shù)、智能制造、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等手段，在手機(jī)、計(jì)算機(jī)、平板電腦、實(shí)地實(shí)驗(yàn)室、遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)室、虛擬實(shí)驗(yàn)室等設(shè)備平臺(tái)上進(jìn)行設(shè)備共享。共享服務(wù)平臺(tái)設(shè)置有查詢?cè)O(shè)備分類標(biāo)簽、開放平臺(tái)單位、儀器預(yù)約排行榜、信息發(fā)布、在線咨詢等模塊；各部門單位（包括校外單位、校內(nèi)院系之間、系室內(nèi)部）通過統(tǒng)一的通信系統(tǒng)和高新技術(shù)實(shí)現(xiàn)部門間的協(xié)調(diào)，以提高設(shè)備的知悉度和使用率；實(shí)時(shí)監(jiān)控平臺(tái)包含設(shè)備電源控制、使用狀態(tài)、外部環(huán)境監(jiān)控和機(jī)床報(bào)警分析等模塊；智能門禁則是通過門禁控制、異常報(bào)警、語音提醒、通信電話等保證設(shè)備使用過程的安全性。

圖4 工科實(shí)驗(yàn)室設(shè)備共享體系

3.3 提高人員素質(zhì)，強(qiáng)化隊(duì)伍建設(shè)

對(duì)于實(shí)驗(yàn)隊(duì)伍的建設(shè)，可以從培訓(xùn)進(jìn)修、“引進(jìn)”精英、網(wǎng)上測(cè)試、虛擬實(shí)驗(yàn)和激勵(lì)制度等方面加強(qiáng)（圖5）：培訓(xùn)進(jìn)修通過網(wǎng)上培訓(xùn)、學(xué)術(shù)講壇、專業(yè)探討和專家講座等方式實(shí)現(xiàn)；“引進(jìn)”精英是在專業(yè)需求的前提下，選聘國內(nèi)外知名高校的實(shí)驗(yàn)專家，借助網(wǎng)絡(luò)途徑進(jìn)行專項(xiàng)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)，不僅有助于突破專業(yè)瓶頸，而且還能克服地域差距帶來的不便；網(wǎng)上測(cè)試是利用網(wǎng)絡(luò)手段進(jìn)行知識(shí)測(cè)試，一方面有助于提高實(shí)驗(yàn)管理人員的專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)，另一方面可以提高學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)中操作步驟、注意事項(xiàng)等的認(rèn)知；虛擬實(shí)驗(yàn)是針對(duì)設(shè)備短缺、操作不便等問題，借助網(wǎng)絡(luò)手段開發(fā)相應(yīng)的虛擬實(shí)驗(yàn)，為科研、教學(xué)做好服務(wù)；激勵(lì)體制是學(xué)生、教師等通過網(wǎng)絡(luò)手段進(jìn)行評(píng)選，對(duì)優(yōu)秀實(shí)驗(yàn)工作者、創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)人員等進(jìn)行合理獎(jiǎng)勵(lì)，進(jìn)而提高隊(duì)伍積極性，為實(shí)驗(yàn)室設(shè)備智能化管理提供基本保障。

圖5 隊(duì)伍建設(shè)的常見渠道

4 結(jié)語

在新工科背景下，借助物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、智能制造等新型技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)高校實(shí)驗(yàn)室設(shè)備的智能化管理，也逐步成為現(xiàn)今實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的熱點(diǎn)。但實(shí)驗(yàn)室設(shè)備的智能化管理絕不只是通過提高某方面或某環(huán)節(jié)就可以實(shí)現(xiàn)的，而是涉及對(duì)現(xiàn)有設(shè)備統(tǒng)一、全面的改進(jìn)、規(guī)劃和整治。就現(xiàn)有設(shè)備管理在預(yù)約、共享、隊(duì)伍建設(shè)環(huán)節(jié)中最突出的問題進(jìn)行了研究，而設(shè)備在全生命周期的智能化管理仍是今后實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的重點(diǎn)。