不同類型大型儀器設(shè)備的使用壽命探究

劉彥強(qiáng)，張小蒙，閻冰

天津中醫(yī)藥大學(xué) 國有資產(chǎn)管理處，天津 301617

引言

隨著我國高等教育的蓬勃發(fā)展，教育質(zhì)量、創(chuàng)新能力和綜合實(shí)力得到大幅提升，在國際上的地位不斷提高，這不僅表明我國高校教育教學(xué)質(zhì)量建設(shè)取得成效，而且硬件條件也取得跨越式發(fā)展，高精尖的大型儀器設(shè)備早已不是國外高校的專利，國內(nèi)普通高校實(shí)驗(yàn)室也是屢見不鮮。隨著高校不斷加強(qiáng)自身硬件條件建設(shè)，固定資產(chǎn)數(shù)額快速攀升，特別是大型儀器設(shè)備在固定資產(chǎn)所占比例越來越高[1]，重要性程度不言而喻，大型儀器設(shè)備種類、數(shù)量、技術(shù)水平在一定程度上反映高校辦學(xué)的綜合實(shí)力[2]。

隨著大型儀器設(shè)備數(shù)量不斷增加，其投資效益越來越受到高校和上級主管部門的重視。在大型儀器設(shè)備正常運(yùn)行和使用過程中，在需求保持不變的情況下，其使用壽命就成了影響投資效益的最重要因素，壽命越長，效益就越高，這也是近些年高校倡導(dǎo)設(shè)備全生命周期管理，提升使用效益的重要基礎(chǔ)。大型儀器設(shè)備使用壽命多采用數(shù)學(xué)模型方法進(jìn)行研究分析，如模糊理論應(yīng)用于信號設(shè)備使用壽命[3]，利用相似性方法預(yù)測機(jī)械設(shè)備使用壽命[4]，基于模糊相似和信念函數(shù)理論預(yù)測工業(yè)設(shè)備剩余使用壽命[5]等。大型儀器設(shè)備使用壽命估算得越準(zhǔn)確，越有利于管理部門針對不同時間段制定相應(yīng)的管理措施，從而最大程度地發(fā)揮大型儀器設(shè)備使用效益，改善管理中的薄弱環(huán)節(jié)。

1 調(diào)研對象

為了能夠準(zhǔn)確估算大型儀器設(shè)備使用壽命，以參加天津市高等學(xué)校綜合投資項(xiàng)目的15 所地方高校大型購置的大型儀器設(shè)備為研究對象，選擇具有代表性和有效性的大型儀器設(shè)備作為分析樣本，開展調(diào)研和分析。本次調(diào)研是由項(xiàng)目組制定并發(fā)布調(diào)查通知，將調(diào)查表發(fā)送至各高校大型儀器設(shè)備管理部門（均為項(xiàng)目組成員），由各高校大型儀器設(shè)備管理部門負(fù)責(zé)組織本校調(diào)研，本次調(diào)研共回收調(diào)查表2409 份，涉及資產(chǎn)總金額為8.78 億元。

為了更加準(zhǔn)確地計(jì)算不同類型大型儀器設(shè)備的使用壽命，選擇數(shù)量相對較多的大型儀器設(shè)備作為研究對象，進(jìn)行重點(diǎn)分析。根據(jù)儀器設(shè)備名稱，將大型儀器設(shè)備進(jìn)行分類，數(shù)量從多到少的前十位，依次為液相質(zhì)譜類（168 臺）、顯微鏡類（111 臺）、數(shù)控機(jī)床類（81 臺）、語言實(shí)驗(yàn)室類（63 臺）、分光光度計(jì)類（57 臺）、試驗(yàn)機(jī)類（55 臺）、光譜儀類（42臺）、PCR 儀類（40 臺）、離心機(jī)類（35 臺）、加工中心類（33臺），共計(jì)685 臺，占總體數(shù)量的28.4%。

2 計(jì)算過程

2.1 計(jì)算方法

根據(jù)大型儀器設(shè)備購置安裝日期，購置安裝日期越早，數(shù)量越少，購置安裝日期越近，數(shù)量就越多?；谝陨戏治?，我們假設(shè)不同年份的購置數(shù)量符合直線分布，并嘗試?yán)米钚《朔ㄟM(jìn)行線性方程參數(shù)估計(jì)[6]，預(yù)測不同類型大型儀器設(shè)備的使用壽命。趙龍等[7]通過最小二乘法得出了線性回歸方程，求出了分布參數(shù)，完成了船閘閥門主軌道鑲面板的平均使用壽命分析。徐晴等[8]通過研究計(jì)量資產(chǎn)全壽命周期管理，建立多元線性回歸模型并利用最小二乘法估計(jì)回歸參數(shù)，完成了計(jì)量資產(chǎn)壽命預(yù)測與評價。最小二乘法通過最小化誤差的平方和尋找數(shù)據(jù)的最佳函數(shù)匹配的方法，多應(yīng)用于參數(shù)估計(jì)。

2.2 液相質(zhì)譜類使用壽命

液相質(zhì)譜類的大型儀器設(shè)備數(shù)量最多，主要包括高效液相色譜儀、超高效液相色譜儀、制備液相色譜儀、液相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀、氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀、質(zhì)譜檢測儀、四級桿飛行時間串聯(lián)質(zhì)譜儀等設(shè)備，共計(jì)168 臺。由于存在7 臺安裝時間不明確，因此有效統(tǒng)計(jì)數(shù)量為161 臺。

以安裝日期作基準(zhǔn)，根據(jù)使用年限不同，將其分為5個時間段，分別為1、2、3、4、5 年，分別計(jì)算出各個時間段內(nèi)，液相質(zhì)譜類大型儀器設(shè)備數(shù)量分布情況，見表1。

表1 不同使用年限的液相質(zhì)譜類大型儀器設(shè)備分布情況（臺）

根據(jù)最小二乘法原理，進(jìn)行直線擬合，可以計(jì)算出不同時間段的液相質(zhì)譜類大型儀器設(shè)備分布圖及趨勢線，見圖1。

圖1 不同時間段的液相質(zhì)譜類大型儀器設(shè)備分布圖及趨勢線

由圖1 可以看出，以1、2、3、4、5 年為時間段，擬合直線和擬合優(yōu)度，分別為y=-1.4397x+22.3，R2=0.6886；y=-2.8869x+46.107，R2=0.7715；y=-4.0857x+69.733，R2=0.8826；y=-5.775x+98，R2=0.9923；y=-6.58x+122.5，R2=0.9209。根據(jù)擬合直線，計(jì)算使用壽命，即當(dāng)y=0 時，x 分別為15.5、16、17.1、17、18.6 年。

根據(jù)最小二乘法原理，擬合優(yōu)度R2越大，擬合越好，則其分布情況越接近直線。由于以4 年為時間段的擬合優(yōu)度R2最大為0.9923，即擬合最好，因此可以判斷液相質(zhì)譜類大型儀器設(shè)備平均使用壽命為17 年。

2.3 其他類型設(shè)備使用壽命

根據(jù)液相質(zhì)譜類大型儀器設(shè)備使用壽命的計(jì)算過程，依次可以計(jì)算出其他各個類型大型儀器設(shè)備的使用壽命，見圖2。

圖2 不同類型大型儀器設(shè)備的使用壽命

為了預(yù)測整體大型儀器設(shè)備使用壽命，利用算術(shù)平均法，可以計(jì)算出大型儀器設(shè)備算術(shù)平均使用壽命為19.6 年。利用加權(quán)平均法，將各個類型大型儀器設(shè)備數(shù)量除以樣本總量，作為各個類型大型儀器設(shè)備的權(quán)重，可以計(jì)算出大型儀器設(shè)備加權(quán)平均使用壽命為18.6 年。

2.4 結(jié)果分析

通過以上計(jì)算過程，可以得出：① 采用最小二乘法，可以預(yù)測出不同類型大型儀器設(shè)備使用壽命，而且曲線的擬合優(yōu)度較高，這說明不同使用年限的大型儀器設(shè)備使用壽命符合直線分布；② 不同類型大型儀器設(shè)備的使用壽命存在較大差異，最長的為35.4 年，最短的為13.4 年；③ 大型儀器設(shè)備算術(shù)平均使用壽命和加權(quán)平均使用壽命存在差異，但差異不大，總體相差1 年；④ 通過計(jì)算不同類型大型儀器設(shè)備的使用壽命，可以看到不同類型設(shè)備的使用壽命存在明顯差異，需要針對不同類型的大型儀器設(shè)備，制定不同的壽命管理對策。

大型儀器設(shè)備使用壽命的長短與其投資效益密切相關(guān)，往往使用壽命越長，產(chǎn)生的收益就越高。因此加強(qiáng)大型儀器設(shè)備科學(xué)管理，延長大型儀器設(shè)備使用壽命，是提升大型儀器設(shè)備使用效益的有效手段。

3 提升大型儀器設(shè)備使用壽命的幾點(diǎn)意見

3.1 健全大型儀器設(shè)備管理制度

根據(jù)設(shè)備全生命周期管理過程，大型儀器設(shè)備管理是從規(guī)劃、設(shè)計(jì)、選型、購置、安裝、驗(yàn)收、使用、保養(yǎng)、維修、改造、更新直至報廢的整個過程[9]，實(shí)施全面科學(xué)的管理。健全大型儀器設(shè)備管理制度[10]，是一個長期的過程，需要整體規(guī)劃和分布管理相結(jié)合，不僅要從宏觀角度制定設(shè)備全生命周期管理制度，而且要制定各個管理階段相應(yīng)的管理制度，推進(jìn)大型儀器設(shè)備管理精細(xì)化。

3.2 落實(shí)大型儀器設(shè)備崗位責(zé)任制

落實(shí)大型儀器設(shè)備崗位責(zé)任制[11]，對每一臺大型儀器設(shè)備，設(shè)立專門管理人員，負(fù)責(zé)大型儀器設(shè)備的全面管理工作。同時，明確大型儀器設(shè)備管理崗位工作職責(zé)及考核標(biāo)準(zhǔn)，包括操作使用、維護(hù)保養(yǎng)、服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)、管理檔案以及獎懲措施等內(nèi)容，將大型儀器設(shè)備管理績效與個人的年終工作績效、職稱晉升等關(guān)聯(lián)起來[12]，充分調(diào)動設(shè)備管理人員的積極性和貫徹崗位職責(zé)的穩(wěn)定性。

3.3 完善實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員技術(shù)培訓(xùn)

完善實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員培訓(xùn)[13]，需要各高校嚴(yán)格貫徹持證上崗的制度，大力拓展培訓(xùn)渠道，實(shí)行多種形式相結(jié)合的培訓(xùn)方法，如廠家工程師培訓(xùn)、實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)豐富操作人員培訓(xùn)、計(jì)算機(jī)演示培訓(xùn)等，設(shè)立專門的選修培訓(xùn)課程以及考試平臺，使大型儀器設(shè)備培訓(xùn)及考試制度規(guī)范化和常態(tài)化。加強(qiáng)操作技術(shù)培訓(xùn)，能夠促使實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員熟悉儀器設(shè)備性能特點(diǎn)和技術(shù)原理，熟練掌握基本操作方法，避免因操作不當(dāng)或失誤，而造成損壞事故[14]。

3.4 加強(qiáng)大型儀器設(shè)備運(yùn)行監(jiān)管

加強(qiáng)大型儀器設(shè)備運(yùn)行監(jiān)管，充分利用信息化手段[15]，建立高校大型儀器設(shè)備實(shí)時監(jiān)控系統(tǒng)和信息反饋機(jī)制，將系統(tǒng)監(jiān)控、日常管理[16]和定期巡檢相結(jié)合，確保大型儀器設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)和科學(xué)使用，不超負(fù)荷，不閑置，不帶病運(yùn)轉(zhuǎn)。高校應(yīng)根據(jù)不同大型儀器備的結(jié)構(gòu)和運(yùn)行方式，確定定期檢查的部位、內(nèi)容、正常運(yùn)行的參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)，確定出明確的檢查周期，如日、周、旬、月等，做好相關(guān)數(shù)據(jù)登記，出具巡查報告，制定整改措施。

4 討論

利用基于最小二乘法參數(shù)估計(jì)的線性預(yù)測方法，完成了十種不同種類的大型儀器設(shè)備使用壽命預(yù)測分析，同時為提升大型儀器設(shè)備使用壽命提出了4 點(diǎn)意見。但根據(jù)計(jì)算結(jié)果與實(shí)際比對，發(fā)現(xiàn)少部分大型儀器設(shè)備預(yù)測壽命與實(shí)際使用壽命的存在適度差異，如PCR 儀、離心機(jī)和語言實(shí)驗(yàn)室。通過深入研究分析，導(dǎo)致結(jié)果差異的主要影響因素有樣本數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、方法的適用性、設(shè)備日常管理和報廢周期、樣本量大小等，樣本量雖對最終預(yù)測結(jié)果有適度影響，但并不是其結(jié)果差異的主要原因。

應(yīng)用該方法進(jìn)行儀器設(shè)備使用壽命預(yù)測分析，要特別注意以下4 點(diǎn)事項(xiàng)：一是要確保樣本基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，增加對樣本數(shù)據(jù)的實(shí)地核實(shí)環(huán)節(jié)，數(shù)據(jù)越準(zhǔn)確，其計(jì)算結(jié)果就越接近實(shí)際情況；二是注意該方法的適用性，若計(jì)算過程中發(fā)現(xiàn)樣本擬合優(yōu)度R2比較低，則說明該樣本并不適用于該方法，建議改用其他方法重新計(jì)算對比；三是盡可能增加樣本數(shù)量，數(shù)量越多，越容易對比出計(jì)算結(jié)果與實(shí)際情況的差異程度；四是設(shè)備實(shí)際壽命與各單位的設(shè)備管理水平密切相關(guān)，如日常使用規(guī)范程度、維護(hù)保養(yǎng)及時性、報廢周期長短等。因此，做好大型儀器設(shè)備使用壽命預(yù)測分析，不但要考慮到數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和方法的適用性，而且要結(jié)合各單位的實(shí)際狀況進(jìn)行比對研究。