高校實驗室 “自助共享” 式智慧管理

熊 偉，黃玉釵

（華中科技大學(xué) 公共衛(wèi)生學(xué)院，環(huán)境與健康教育部重點實驗室，國家環(huán)境保護環(huán)境與健康重點實驗室（武漢），省部共建國家重點實驗室培育基地—湖北省環(huán)境衛(wèi)生學(xué)重點實驗室，湖北 武漢 430030）

高等學(xué)校的人才培養(yǎng)、科學(xué)研究和社會服務(wù)與其裝備良好的實驗平臺密不可分[1-2]。國家對高校大型儀器設(shè)備重金投入對高校教學(xué)科研平臺建設(shè)有著極為重要的作用。然而，伴隨著大型實驗設(shè)備數(shù)量的快速增長，其使用率低下、配制不均衡和維護不到位的問題也日趨凸顯[3]。如何解決大型設(shè)備放置分散及其使用信息的監(jiān)管，科學(xué)合理的購置以及日常維護，避免部門和個人無償占用和設(shè)備閑置等問題，提高大型設(shè)備的使用效率，是各類型教學(xué)科研機構(gòu)中儀器設(shè)備管理者亟待思考和解決的問題。

我校公共衛(wèi)生學(xué)院建立了環(huán)境與健康研究平臺。經(jīng)過長期實踐管理的探索，提出軟、硬件技術(shù)、無線和有線網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合的儀器管理創(chuàng)新理念，構(gòu)建了 “自助共享” 式智能化儀器管理系統(tǒng)，并已初見成效。

1 大型設(shè)備儀器共享管理的必要性

一般而言，學(xué)校職能部門對儀器設(shè)備真實運行狀況的掌控受到各單位獨立管理這一傳統(tǒng)模式的制約[4]，難以做到開放、共享、盤活。個別設(shè)備持有者或團隊對大型設(shè)備存在閉門鎖屋的心理，且缺乏有效的管理機制和管理方式[5-6]。我院此前的實驗室大型儀器設(shè)備的傳統(tǒng)管理模式存在以下主要缺陷：

（1）儀器管理方式落后。每臺大型貴重儀器設(shè)備未能確保專人管理，而是依賴有限的實驗技術(shù)人員兼管，儀器管理方式落后，運行成本高，維修代價大。普遍存在設(shè)備儀器單機工作、分散放置、缺發(fā)人機對話能力的情況，造成管理上必須投入較大的人力和物力成本，實施共享難度很大，儀器的維護成本高。依賴手工記錄的設(shè)備管理方式不僅難以實時準(zhǔn)確掌握設(shè)備各方面的信息，而且增加了管理者的工作量。

（2）設(shè)備高檔低用。學(xué)校雖然加大了對大型儀器設(shè)備投入力度，但院內(nèi)對儀器的使用需求卻不足，造成設(shè)備高檔低用甚至完成課題后閑置不用，個別設(shè)備機時數(shù)為零的情況時有發(fā)生，儀器設(shè)備并未得到有效利用，造成極大的資源浪費。

（3）缺乏統(tǒng)籌規(guī)劃。由于購置儀器設(shè)備的經(jīng)費來源不同，對新購設(shè)備缺乏系統(tǒng)規(guī)劃，也未充分考慮正常維護、配套運行和更新的成本，造成部分設(shè)備運行經(jīng)費不足或不敢多用的尷尬局面。儀器管理不到位，未制定有效的管理機制以及采取必要的監(jiān)控手段，由于儀器本身不具備識別操作者身份的能力，若出現(xiàn)某些人在缺乏設(shè)備監(jiān)管狀況下不規(guī)范使用造成設(shè)備損壞將無從查證。儀器使用情況透明度不高，管理人員上報的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性較低，且缺乏相應(yīng)的監(jiān)管機制。

高校大型儀器設(shè)備普遍存在使用率不高、管理不善、專職實驗人員不足、功能未得到充分利用、后期維護和維修困難等問題[7-12]，為改善傳統(tǒng)設(shè)備管理模式的不足，以增強大型儀器設(shè)備在高校教學(xué)和科研中的支撐作用，建立一套無人值守的智能化儀器設(shè)備網(wǎng)絡(luò)模式共享管理平臺勢在必行。

2 “自助共享” 式智慧實驗室管理體系構(gòu)建思路

通過整合我院現(xiàn)有大型儀器設(shè)備，建立開放實驗室和儀器管理系統(tǒng)，創(chuàng)新管理體制與運行機制，實現(xiàn)儀器管理中心對儀器運轉(zhuǎn)狀態(tài)實時監(jiān)控管理。

2.1 系統(tǒng)構(gòu)建重點內(nèi)容

（1）建立一套智能化開放共享平臺的監(jiān)控管理體系。

（2）建設(shè)開放共享實體平臺。將大型儀器設(shè)備按功能分類，集中放置并管理，同時，結(jié)合信息化手段，通過管理系統(tǒng)對外發(fā)布共享信息，采用儀器設(shè)備控制終端技術(shù)，及時采集記錄使用數(shù)據(jù)，以供后臺統(tǒng)計分析。

（3）建設(shè)開放共享虛擬平臺。強化信息化平臺，實現(xiàn)對分散放置儀器設(shè)備的監(jiān)管。在互聯(lián)網(wǎng)上，建設(shè)虛擬統(tǒng)一平臺。

（4）構(gòu)建管理制度完善、虛實相結(jié)合的儀器共享管理平臺。

2.2 系統(tǒng)構(gòu)建目標(biāo)

通過構(gòu)建共享管理系統(tǒng)，實驗者可在線了解儀器信息，享受自主預(yù)約儀器機時、預(yù)約樣品檢測和預(yù)約實驗技術(shù)等服務(wù)；課題組負責(zé)人通過登錄共享管理系統(tǒng)在線了解課題組成員使用儀器以及計費情況，無須管理員提醒繳費，可節(jié)省預(yù)約管理時間，提高管理效率。管理者可及時獲得儀器統(tǒng)計數(shù)據(jù)。

結(jié)合儀器智能控制技術(shù)、門禁智能控制技術(shù)、視頻監(jiān)控技術(shù)，對儀器的使用進行全過程管控。實現(xiàn)科研資源共享服務(wù)平臺24 h 無人值守，實現(xiàn)實驗人員全時段自行預(yù)約、獨立操作、自助學(xué)習(xí)的便捷信息化管理平臺模式，實現(xiàn)門、儀器、視頻全程可溯源的安全可控智慧實驗室平臺24 h 運行。

2.3 系統(tǒng)基本組成

系統(tǒng)由儀器共享基礎(chǔ)服務(wù)平臺、信息門戶展示、儀器控制終端、微信端應(yīng)用、上級平臺對接、管理決策應(yīng)用、擴展集成幾部分組成，儀器信息化管理系統(tǒng)架構(gòu)見圖1。

（1）儀器共享基礎(chǔ)服務(wù)平臺。大型儀器設(shè)備共享管理的基礎(chǔ)系統(tǒng)可提供日常監(jiān)管、授權(quán)、預(yù)約、計時計費管理等服務(wù)，以及相配套的管理員應(yīng)用后臺，同時預(yù)留功能擴展接口，可搭配擴展其他功能。

（2）信息門戶展示。通過外部窗口統(tǒng)一發(fā)布本院實驗室環(huán)境及儀器開放共享相關(guān)信息。

（3）儀器控制終端。用于控制儀器的使用，與共享平臺聯(lián)動，實現(xiàn)用前身份及權(quán)限鑒別，用后使用記錄數(shù)據(jù)登記采集。

（4）微信端的功能。通過手機微信端連接共享平臺，實現(xiàn)平臺登錄、儀器預(yù)約、赴約使用、使用鑒權(quán)、用后記錄等功能服務(wù)。與儀器控制終端聯(lián)動，實現(xiàn)權(quán)限鑒別和控制開關(guān)機一體化自動管理體系。

（5）上級平臺對接。與校級大型儀器共享平臺互通，實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)資源開放共享，大型儀器使用的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)及統(tǒng)計數(shù)據(jù)上報，有利于校級平臺做數(shù)據(jù)決策分析。

（6）管理決策應(yīng)用。可自動生成上機統(tǒng)計報表，以進行使用效率分析等，發(fā)揮管理決策功能。同時支持與學(xué)校統(tǒng)一身份認證/單點登錄系統(tǒng)/一卡通系統(tǒng)對接、與儀器資產(chǎn)系統(tǒng)對接、與財務(wù)結(jié)算系統(tǒng)對接，實現(xiàn)業(yè)務(wù)流程自動化。

（7）擴展集成。除了建設(shè)信息化平臺，也擴展集成了其他業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)，包括邏輯鑒權(quán)門禁系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)等。

2.4 系統(tǒng)工作流程

2.4.1 網(wǎng)上預(yù)約排隊

主要包括儀器使用人申請資格審核及授權(quán)、儀器信息共享、儀器預(yù)約三部分內(nèi)容。

（1）儀器使用者資格審核。對于平臺在管的所有儀器，首次進入實驗室使用前，必須先登錄大型儀器共享管理系統(tǒng)并填寫個人信息；申請儀器使用權(quán)限；打印儀器使用授權(quán)注冊表并由相關(guān)負責(zé)人簽字，經(jīng)實驗室管理員審核后授予申請人權(quán)限；建立賬戶并保證有足夠費用，方可預(yù)約并使用儀器。

圖1 儀器信息化管理系統(tǒng)架構(gòu)

（2）儀器信息共享。將實驗室所有設(shè)備儀器的簡介、工作原理、功能技術(shù)指標(biāo)、檢測參數(shù)、操作指南、注意事項等信息，以及儀器操作手冊和各類文檔發(fā)布至網(wǎng)絡(luò)平臺，以方便實驗人員隨時瀏覽和查詢。

（3）儀器預(yù)約。實驗者完成預(yù)約后方可使用儀器。實驗者登錄管理共享系統(tǒng)，點擊查看擬使用的儀器是否處于開放時間以及是否已被他人預(yù)約等信息，以便確定并預(yù)約適于個人的實驗時段，完成后即獲得該時間段所需設(shè)備的使用權(quán)限。

2.4.2 自動鑒別使用者身份

授權(quán)控制器所具有的儀器控制管理、網(wǎng)絡(luò)化管理、用戶身份識別功能實現(xiàn)了對大型儀器的實時管理，并能防止儀器設(shè)備的非授權(quán)使用。系統(tǒng)實時記錄儀器的使用人、上下機時間等信息，并通過局域網(wǎng)將數(shù)據(jù)傳到服務(wù)器的數(shù)據(jù)庫。管理員通過共享平臺管理端，可遠程、實時了解實驗室儀器的上機使用情況，包括儀器使用記錄、賬戶扣款及充值使用情況等，并控制儀器開機和關(guān)機、對儀器使用情況進行匯總統(tǒng)計分析，達到單人對多點、多臺設(shè)備儀器的全方位管理。

2.4.3 用后自助登記計費

此系統(tǒng)中的自助登記計費功能包括賬戶管理、使用計費和財務(wù)結(jié)算三個部分。該功能是基于儀器使用授權(quán)管理和儀器預(yù)約管理所拓展的儀器使用計費結(jié)算管理功能。

（1）賬戶管理。實驗人員通過注冊審核授權(quán)后，系統(tǒng)自動為其建立個人賬戶，使用前通過系統(tǒng)管理員在線充值后方可使用儀器。實驗者按課題管理賬戶存款額度對儀器使用時間進行控制，余額不足時及時充值，防止影響實驗進程。課題組負責(zé)人對儀器使用費用進行自由分配，通過查看個人儀器使用扣費情況，可隨時調(diào)整費用的分配方案。

（2）使用計價。制定儀器使用收費標(biāo)準(zhǔn)。實驗人員下機后，系統(tǒng)可根據(jù)儀器使用時長自動進行費用結(jié)算，并從使用者付費賬戶中自動劃賬。

（3）定期結(jié)算。實驗室財務(wù)管理人員可對任意時段內(nèi)的儀器使用經(jīng)費進行定期匯總，檢查欠費、漏繳情況，及時整理和結(jié)算儀器費用；用戶可隨時登錄該系統(tǒng)其名下賬戶，查看儀器使用和付費明細等信息。

3 “自助共享” 式智慧實驗室管理

3.1 移動手機端應(yīng)用

結(jié)合新型的移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和絕大部分群體使用習(xí)慣，構(gòu)建手機微信端預(yù)約助手模塊，無須下載App，無須考慮手機兼容性，通過微信登錄，掃碼即自動跳轉(zhuǎn)，方便實驗人員查找儀器、申請資質(zhì)審核、預(yù)約儀器、掃碼上下機等，同時提供相應(yīng)的預(yù)約或使用記錄查詢功能，并可將系統(tǒng)推送的儀器動態(tài)及反饋信息推送至微信，管理員也可通過微信端審核用戶資質(zhì)并進行授權(quán)。

3.2 儀器控制中的 “自助共享”

采用最新的藍牙5.0 技術(shù)設(shè)計藍牙電源控制器，通過手機移動端微信掃碼功能與藍牙控制器聯(lián)動，實現(xiàn)控制器無網(wǎng)絡(luò)鑒別身份及權(quán)限。該藍牙控制器無須安裝有線網(wǎng)絡(luò)、可跨區(qū)域跨樓宇部署控制器，手機端通過微信隨時隨地可掃碼鑒權(quán)，減少了部署及維修成本，自助共享，簡約高效。

4 平臺建設(shè)成效

自2010 年建立實驗設(shè)備智能化共享管理系統(tǒng)以來，環(huán)境與健康研究平臺通過整合院內(nèi)大型儀器設(shè)備，不斷擴充設(shè)備開放共享資源，為培養(yǎng)醫(yī)學(xué)專業(yè)研究人才提供了良好的硬件支撐。該平臺的大型設(shè)備實行全天候自動監(jiān)管，在滿足科研需求的同時，還能釋放管理員的日常工作壓力。共享平臺的建立也大大提高了院內(nèi)大型儀器設(shè)備的有效利用率，為研究人員提供了全天候良好的實驗環(huán)境，有效促進了實驗室建設(shè)的可持續(xù)性發(fā)展，為雙一流學(xué)科建設(shè)提供了助力。