企業(yè)實驗室建設(shè)與思考

王一焱，蔣鐵軍

（常州博瑞電力自動化設(shè)備有限公司，江蘇常州213025）

0 引言

實驗室承載著公司內(nèi)新材料研究、新產(chǎn)品研發(fā)、原料及產(chǎn)品性能檢測及檢驗的功能和使命，是公司內(nèi)部不可或缺的重要組成部分，可以為企業(yè)科研、生產(chǎn)和檢驗等提供有力支撐。

本文結(jié)合電力行業(yè)材料理化性能檢測的情況，以企業(yè)實驗室前期規(guī)劃為例，總結(jié)實驗室建設(shè)基本要求、各區(qū)域注意點等。

1 實驗室建設(shè)基本原則

企業(yè)實驗室建設(shè)是以企業(yè)的檢測需求和整體的發(fā)展規(guī)劃為導(dǎo)向，需要結(jié)合企業(yè)自身實際檢測需求、場地條件，遵守國家及地方相關(guān)法律法規(guī)要求進行。

綜合考慮電力系統(tǒng)中材料及產(chǎn)品檢測的需求、行業(yè)概況及企業(yè)內(nèi)資源配置方向，通過合理的實驗室規(guī)劃方案、功能定位、科學(xué)設(shè)計和合理布局等的基本原則，來促進實驗室建設(shè)的科學(xué)化、標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化［1］，以期提高實驗室監(jiān)測水平、企業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量水平，進一步為企業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量控制和快速發(fā)展服務(wù)，為企業(yè)進步助力。

2 實驗室規(guī)劃建設(shè)

建設(shè)實驗室時，應(yīng)結(jié)合企業(yè)基本情況，以企業(yè)發(fā)展規(guī)劃為依據(jù)，可以將實驗室建設(shè)的規(guī)劃列入其中。

常州博瑞電力自動化設(shè)備有限公司（以下簡稱“我司”）在建設(shè)實驗室時，考慮公司實驗室檢測水平逐年提升，將實驗室的發(fā)展及規(guī)劃分為N個3年計劃進行，每個3年計劃制定不同的目標(biāo)，以此來修正及督促實驗室進步及提升。

第一個3年計劃時間為2013—2016年，初期3年的目標(biāo)為搭建企業(yè)實驗室基本框架，實現(xiàn)企業(yè)內(nèi)檢測的基礎(chǔ)功能，可以滿足企業(yè)內(nèi)基本試驗需求，能進行大部分材料及產(chǎn)品的試驗；第2個3年規(guī)劃時間為2017—2020年，該3年計劃為完善實驗室檢測項目，提升實驗室檢測能力，需要基本覆蓋全類別試驗需求，完善功能，滿足企業(yè)內(nèi)檢測需求，提升檢測水平和質(zhì)量；第3個3年規(guī)劃為2021—2024年，該3年計劃為實現(xiàn)實驗室檢測資質(zhì)認可，達到行業(yè)內(nèi)領(lǐng)先檢測水平，覆蓋全試驗項目，同時還應(yīng)有計劃拓展試驗項目，以適應(yīng)企業(yè)未來發(fā)展需求。

同時，將3年規(guī)劃逐一詳細分解，為每年制定計劃目標(biāo)，逐一實施。本文基于2013—2016年實驗室建設(shè)過程，以實驗室設(shè)計和籌建階段為例，介紹了實驗室建設(shè)的基本要求、各功能區(qū)域及規(guī)劃過程中的注意事項與要點等。

3 實驗室建設(shè)基本要求

3.1 位置選擇

實驗室主要進行材料物理和化學(xué)性能的檢測。實驗室的整體環(huán)境應(yīng)選擇較安靜、振動和電磁輻射都比較小的位置，以減小環(huán)境因素對設(shè)備的影響，不僅可減小檢測數(shù)據(jù)的誤差，提高數(shù)據(jù)的精確度，而且環(huán)境因素對設(shè)備的壽命也存在一定的影響。與此同時還需考慮方便人員出入。

如果實驗室考慮與辦公樓合建，我司曾考慮過設(shè)置獨立的出入口［2］，但實際因環(huán)境限制，在共用出口的基礎(chǔ)上，考慮單獨設(shè)置區(qū)域及單獨房間，不僅方便管控人員出入及檢測同時還可避免其他環(huán)境因素的影響。

在整體環(huán)境選擇完成后，仍應(yīng)區(qū)分各類設(shè)備的功能及其所需的檢測環(huán)境條件，如成分分析設(shè)備、金相顯微鏡等高精設(shè)備，需單獨放置，且應(yīng)配備設(shè)備需求的環(huán)境條件；環(huán)境氣候模擬類試驗設(shè)備如高低溫設(shè)備應(yīng)集中放置，方便試驗操作和軟件控制等；鹽霧試驗類設(shè)備需單獨放置，方便試驗進行及減少試驗過程中散佚的鹽霧對其他設(shè)備的腐蝕；力學(xué)設(shè)備如拉力機、沖擊試驗機等較大、較重設(shè)備應(yīng)考慮放置在一樓永久性位置避免移動；振動試驗設(shè)備應(yīng)考慮間隔開單獨的房間，房間最好能降噪和隔音，建造獨立的地基。同時，需考慮和成分分析設(shè)備、金相顯微鏡等較精密設(shè)備隔開一定的距離，防止振動影響其他設(shè)備的精度。

3.2 配套設(shè)施

實驗室儀器設(shè)備是關(guān)系到檢測質(zhì)量根本的因素之一［3］。在儀器設(shè)備選型及采購時，要結(jié)合實際需求，考慮引進先進的、高精度、質(zhì)量可靠的設(shè)備，保證檢測質(zhì)量。

同時在建設(shè)實驗室之初還應(yīng)考慮相關(guān)配套設(shè)施的完善及輔助設(shè)備及條件等的具備。

如某設(shè)備要求的環(huán)境溫度為（20±5）℃，需考慮采購適配的空調(diào)，以調(diào)節(jié)設(shè)備環(huán)境的溫度；如設(shè)備工作時有溫度和濕度的要求，需要考慮空調(diào)設(shè)備應(yīng)具有調(diào)節(jié)溫濕度的功能，還應(yīng)在此基礎(chǔ)上配置相應(yīng)的溫濕度表來監(jiān)控室內(nèi)的環(huán)境溫濕度，保證設(shè)備工作需求條件的滿足；如考慮設(shè)備工作時數(shù)據(jù)重要性及試驗的連續(xù)性，應(yīng)添置相應(yīng)的蓄電電源，以保證臨時停電時設(shè)備不瞬斷，有緩沖的關(guān)機時間及數(shù)據(jù)的及時存儲等；如考慮設(shè)備屏蔽及防電磁干擾等需求，應(yīng)制作符合要求的接地點及接地線來滿足相應(yīng)的設(shè)備需求。

建設(shè)實驗室時，在各設(shè)備的輔助配套設(shè)施完成后，應(yīng)就各設(shè)備對應(yīng)短期內(nèi)（3～5年）考慮規(guī)劃中的項目，需在前期規(guī)劃好位置、方向及進行相應(yīng)的配套設(shè)施（水、電和氣）等基礎(chǔ)條件的規(guī)劃，供水、供電及供氣需符合設(shè)備的需求，同時應(yīng)走向美觀、布局合理，使用及排放應(yīng)符合國家及地方政府的相關(guān)法律及政策。

3.3 整體規(guī)劃

實驗室基本功能及各設(shè)備和儀器需要的基礎(chǔ)條件、配套設(shè)施準(zhǔn)備完成后，需考慮實驗室整體功能及總體風(fēng)格，設(shè)計出合理的建筑或布置方案。

在實驗室規(guī)劃、設(shè)計及建設(shè)初期，建議邀請有資質(zhì)的、有經(jīng)驗的設(shè)計單位設(shè)計及規(guī)劃，不僅能更好地集中規(guī)劃水、電、氣的走向和布置，同時還能設(shè)計符合本企業(yè)實驗室的裝修風(fēng)格。可結(jié)合各個區(qū)間的功能及風(fēng)格，適配公司企業(yè)文化及整體風(fēng)格。

同時，實驗室位置及地點均應(yīng)考慮做好預(yù)留，不僅能為企業(yè)發(fā)展過程中項目不斷增多、設(shè)備不斷添置做好準(zhǔn)備，同時還能一定程度上避免和節(jié)約后續(xù)改造時間和費用，也可讓實驗室保持持續(xù)運轉(zhuǎn)，為企業(yè)的檢測更好地助力。

4 各試驗區(qū)的基本要求

各試驗區(qū)實現(xiàn)檢測功能不同，使命不同，設(shè)備不同，其基本要求也存在較大的差異，下面就常用的理化實驗室中的常用區(qū)域進行基本要求的分析。

4.1 辦公室

辦公室主要用于試驗過程中的學(xué)習(xí)和討論、與客戶的溝通、送樣以及現(xiàn)場確認等。還可用于試驗方案探討、試驗標(biāo)準(zhǔn)學(xué)習(xí)及試驗前理論準(zhǔn)備工作的進行。一般辦公室獨立設(shè)置或根據(jù)功能不同區(qū)分不同的功能區(qū)。

辦公室應(yīng)配備相應(yīng)的文件存儲柜，便于存儲和查找實驗室常用的文件、標(biāo)準(zhǔn)及檔案等，以備日常學(xué)習(xí)或交流用。辦公室還應(yīng)配備相應(yīng)的工作臺，方便檢測人員編制報告、整理數(shù)據(jù)結(jié)果、出具報告和標(biāo)準(zhǔn)查新等。

4.2 氣候模擬試驗區(qū)

氣候模擬試驗區(qū)主要進行氣候模擬類試驗（包含溫度變化、濕度變化及溫濕度組合和紫外光氣候模擬等），該類試驗主要考量產(chǎn)品、零部件和材料等的耐溫、耐濕及耐溫濕度組合性能及耐陽光中紫外線輻照的能力。

一般該類型設(shè)備體積較大，設(shè)備周圍會有間隔距離和工作范圍的要求，區(qū)域內(nèi)工作面積要充足。

部分型號的設(shè)備工作時散熱量較大，可能還需要配備相應(yīng)的制冷設(shè)備，有條件可配備單獨的空調(diào)以調(diào)整溫度。區(qū)域內(nèi)要同時考慮連續(xù)試驗用電、多臺設(shè)備同時開啟用電和夜間用電等的電負荷。

如需進行濕度試驗，需要使用純凈水，可考慮綜合終端取水設(shè)備的采用，以滿足試驗需求。

區(qū)域內(nèi)還應(yīng)配備文件柜和物品柜。文件柜放置設(shè)備說明書、常用的指導(dǎo)書及維護保養(yǎng)記錄等相關(guān)文件；物品柜可以擺放設(shè)備試樣架、輔助配件及替換配件等試驗常用的備品備件等。

4.3 鹽霧試驗區(qū)

鹽霧試驗一般用來評價金屬材料及其覆蓋層等的耐鹽霧腐蝕性。該類試驗設(shè)備一般需要水、電及氣綜合考慮及配置。

一般設(shè)備對設(shè)備和周圍設(shè)備的間隔距離和離墻面的距離均有一定要求，該區(qū)域的整體空間應(yīng)根據(jù)設(shè)備的數(shù)量及尺寸合理地配置及考慮。

該試驗區(qū)域應(yīng)單獨設(shè)計及隔離，防止試驗過程中散佚的鹽霧腐蝕其他設(shè)備，影響設(shè)備性能。

鹽霧試驗進行過程中需要使用純凈水，如條件允許可考慮添置一臺可供區(qū)域內(nèi)所有設(shè)備使用的大容量制水設(shè)備來滿足短時間內(nèi)所有設(shè)備的用水需求，同時還能檢驗及監(jiān)控水的品質(zhì)。

鹽霧試驗箱在運行過程中會不斷噴霧，穩(wěn)定的氣源和穩(wěn)定的壓力需在設(shè)計初期時考慮到。氣源入口端還應(yīng)根據(jù)設(shè)備對用氣質(zhì)量的需求考慮添置相應(yīng)的二級壓力控制裝置以便調(diào)節(jié)氣壓，還可配備濾油濾水裝置。

試驗箱的管道走向和布局應(yīng)統(tǒng)籌規(guī)劃，整體應(yīng)以走向美觀、互不影響、簡單布局為大原則設(shè)計鹽霧試驗區(qū)管道的整體布排，做到區(qū)域內(nèi)整潔美觀，功能齊備。

試驗區(qū)的供排水、供排氣均應(yīng)符合國家及地方政府相關(guān)政策的要求，滿足環(huán)保要求。

4.4 力學(xué)試驗區(qū)

力學(xué)性能包含拉伸、壓縮、彎曲、硬度及沖擊試驗等。該區(qū)域需做好設(shè)備及區(qū)域的防塵及保持干凈、整潔及無振動。

設(shè)備圖紙有需求時，應(yīng)按圖紙要求預(yù)留設(shè)備周圍空間和地基位置，按照圖紙進行相應(yīng)的地基建造及設(shè)備安裝，避免設(shè)備進行試驗過程中振動對設(shè)備的影響等。

4.5 物理性能檢測區(qū)

物理性能檢測區(qū)域主要可以檢測設(shè)備的尺寸、孔位及平面度、平行度等形位公差。

該類設(shè)備一般為高精設(shè)備，設(shè)備對環(huán)境條件較敏感，對溫度、濕度均要求較高。規(guī)劃時應(yīng)考慮配備能達到設(shè)備要求的溫濕度系統(tǒng)來滿足設(shè)備的環(huán)境條件需求，同時應(yīng)配備合格的溫濕度表計來監(jiān)測環(huán)境的溫濕度情況。

如設(shè)備需使用氣源，已知大部分的用氣要求較高，設(shè)備使用時需配備相應(yīng)壓力且干凈、無油和無水的氣源。因此，可考慮在該檢測區(qū)域內(nèi)配備壓力調(diào)節(jié)閥和兩級濾油、濾水裝置來保證氣源的潔凈度。

該試驗區(qū)域內(nèi)也應(yīng)配備文件柜及備品柜。文件柜可放置相關(guān)文件及設(shè)備說明書，隨時取用；物品柜可放置設(shè)備配件、工裝、備配備件等。

4.6 振動試驗區(qū)

振動設(shè)備對土建等基礎(chǔ)建設(shè)要求較高，一般根據(jù)設(shè)備廠家的需求，需要建造不同的地基。在地基建造時，需充分考慮設(shè)備的實際要求及實際房屋、土地條件的共同限制。

（1）周圍有其他檢測類設(shè)備，應(yīng)保持一定的距離避免影響其他設(shè)備。

（2）振動設(shè)備采用風(fēng)冷方式，該區(qū)域需考慮風(fēng)機運行噪音及設(shè)備運行噪音，在該區(qū)域內(nèi)應(yīng)做好防噪措施，盡量降低其對周圍環(huán)境的影響。區(qū)域內(nèi)的工作人員也應(yīng)配備相應(yīng)的防護用品。

（3）為水冷方式的振動設(shè)備還需額外考慮冷卻塔的搭建等系列相關(guān)要求。

結(jié)合各區(qū)域的需求將實驗室整體的用水、配電、供氣及排水、排氣量等綜合統(tǒng)籌考慮規(guī)劃。所有試驗區(qū)域均應(yīng)結(jié)合企業(yè)的管控需求和統(tǒng)一安全要求，部署配備相應(yīng)數(shù)量滅火器或消防栓等安全防護設(shè)備。

5 結(jié)語

實驗室在規(guī)劃及建設(shè)初期要通盤考慮，統(tǒng)籌規(guī)劃，要有一定的前瞻性和先進性。不同實驗室因需實現(xiàn)不同功能，總需求需梳理分析后確定列出。同時區(qū)分各區(qū)域具體的需求和注意點。需從設(shè)計功能、風(fēng)格、設(shè)備配置、各功能區(qū)需求及供水、供電、供氣等各方面分析，同時還應(yīng)預(yù)留一定的空間和配置，為后續(xù)添置設(shè)備、擴展檢測能力做準(zhǔn)備。以此來保證實驗室長期、可靠地運行和有效地服務(wù)企業(yè)。