过程信息化管理在高校科研实验室管理中的探索与实践

王申伟, 姚志刚, 何大伟

(北京交通大学 发光与光信息教育部重点实验室, 北京　100044)



过程信息化管理在高校科研实验室管理中的探索与实践

王申伟, 姚志刚, 何大伟

(北京交通大学 发光与光信息教育部重点实验室, 北京100044)

高校科研实验室管理的重点是确保实验人员在实验过程中能够严格遵守实验室的各项规章制度。针对目前高校科研实验室管理人员严重不足、规章制度落实困难的问题,提出过程信息化管理模式,在信息化管理体系的约束下,实现科研实验室“安全、高效、有序”运转。

过程管理； 制度落实； 信息化管理； 权限分配

科研实验室是科研人员实施科技创新的主要场所,优秀的科技成果不但能够创造巨大的社会价值,更能推动人类文明的不断进步。我国的高校科研实验室,不但是科技创新体系的重要组成部分,也是组织开展高水平应用基础研究和基础研究、聚集和培养优秀高级科研人才的重要基地[1-2]。实验室管理水平在很大程度上决定着科研实验室科研水平以及培养人才的能力,因此如何有效提高高校实验室管理水平、实现科研实验室“安全、高效、有序”运转、更好地为科研服务,已成为高校实验室管理部门亟待解决的问题。

1　高校科研实验室管理存在的问题

科研实验室管理工作繁琐,除了基本的人员信息、仪器设备、实验耗材的信息登记与更新之外,管理人员的大部分精力主要集中在对实验人员的实验行为的管理与约束上,也就是实验过程的监管。由于我国高校科研实验室建设起步较晚,实验室建设很不完善,对实验室建设投入的人力、物力不够,加之各高校普遍存在重成果轻管理的状况,管理理念比较落后,科研实验室的管理存在诸多难题。

1.1管理人员严重不足,管理不到位的问题突出

随着国民经济的迅速发展,国家对科研的投入力度不断加大,高校的实验室仪器设备不断增多,尤其是大型精密仪器设备增加迅猛,这些设备性能各异、价格昂贵、操作复杂,因此在仪器设备管理方面,除了常规设备信息统计以及使用状态及时更新外,实验管理人员还要不断充实自己,迅速掌握仪器设备的使用技能并对仪器设备使用进行培训,确保实验人员能够正确、熟练掌握相关的操作技能；另一方面,随着高校的招生规模的不断扩大,科研实验室研究生人数也急剧上升,进出实验室人员流动性增大,许多实验人员经验不足,为确保实验室正常运转,实验室管理人员必须加大巡视力度,及早发现实验人员违规问题并及时纠正,最大限度降低设备损坏率；另外,许多科研实验室涉及使用化学危险品或病原微生物、转基因等未知危险实验品,实验室管理人员还要同时承担危险品申购、出入库管理、回收管理等工作；随着实验室的不断发展壮大,实验室管理工作量呈指数增长。

发达国家科研实验室管理人员一般保持在实验人员总数的10%左右[3],而我国很多实验室往往只重视科研成果,不注重科研保障,科研人员人数激增,但作为实验室的专职管理人员则没有明显变化。面对大量的管理工作,实验室管理人员管理不到位的问题异常突出[4-5]。以我实验室为例,2005年科研人员有40人左右(包括导师、研究生),2015年科研人员突破200人,但管理人员10年间没有任何变化,始终维持2人。面对海量的工作,传统的管理模式已经无法满足实验室发展的需求。

1.2夜间实验无人监管

由于科研实验时效性很强,每一个研究领域都有许多科研团队在争分夺秒地从事相关研究,第一个取得突破的研究成果将被业界认可,后续其他科研人员再取得同样成果已经没有了意义。为了实现第一个突破,科研人员必须争分夺秒地工作,在白天时间有限情况下,为确保科研进度,许多科研实验室24小时连续运转已经逐渐常态化。由于受到生物钟的影响,夜间实验人员容易疲劳,长时间实验很难一直保持精力集中,误操作概率增加,并且夜间缺乏实验室管理人员的有效监督,实验人员容易滋生侥幸心理,不按照实验室规章制度工作,安全意识逐渐淡化,责任心不断降低,不但容易造成仪器设备损坏,且易引发安全事故。

另一方面,许多科研实验很难在8小时工作时间段完成,这就需要仪器设备长时间持续运转,实验人员因休息需要往往将设备置于无人值守状态。虽然随着科技进步,许多仪器设备实现了自动化运转,但由于科研实验具有很大不确定性,尤其是在无人值守的状态下,应急响应严重滞后,一旦发生意外,可能会造成很严重的后果,尤其一些实验是要在高转速、高电压、辐射、微波、强磁、真空、高压、高温、超低温等极端条件下进行,这些复杂的使用环境造成的破坏力将更大[6]。

1.3管理制度健全,但制度落实、执行困难

科研实验室能否“安全、高效”运转,关键是实验室的管理制度的建设与落实。目前在实验室管理方面,我们更多的是注重制度的建设,但在制度如何落实方面却关注甚少[7]。实际上,制度建设仅仅是实验室管理的重要依据,如果制度得不到落实,再好的制度也仅仅是一种摆设,没有任何意义。虽然所有的规章制度中都明确要求 “实验人员必须严格遵守实验室各项规章制度,服从实验室管理”,但在实际执行过程中,如何确保实验人员严格遵守规章制度是一个很大的难题。

其一,实验室管理是以人治人的管理模式,人的主观能动性(自觉性)起主导作用。实验室的管理过程是管理人员通过巡视、督促确保实验人员严格按照实验室规章制度进行实验的过程,由于过程是交互的,任何一方不配合实验室管理就不能得到有效实施。由于实验室管理人员不足,无法确保实时跟踪所有实验人员的实验过程,及时发现违规问题并进行纠正,在管理人员不在的情况下,是否遵守规章制度完全依赖于实验人员的自觉性,而实验人员的自觉意识千差万别,自律能力参差不齐,如果实验人员不配合管理,实验室管理人员付出再大的努力也是徒劳的。

其二,在当下各高校“重成果、轻管理”的观念影响下,当管理与科研工作发生冲突时,往往管理让位于科研。高校对于实验室的投入力度以及对科研人员的考核往往取决于科研成果的多少,而研究生能否毕业也取决于他们的科研文章,所以对于整个实验室和科研人员,或者研究生而言,摆在第一位的往往是他们的科研工作[8],至于管理制度是否要遵守,取决于管理制度对科研进展的影响。虽然规范的管理制度对实验室整体发展是有利的,但对于科研人员个体而言,有时候或多或少会对科研工作造成一些影响。比如部分科研人员为了加快科研进度,经常将一些未经培训的研究生甚至本科生带入实验室进行实验,尤其是在夜间或节假日处于监管空白期,虽然明知违反了管理规定有可能造成很多不良后果,比如仪器损坏甚至安全事故,但为了早日完成科研任务,常常抱着侥幸心理。

其三,对于违规人员的约束机制有很强的主观因素。作为规章制度的执行者,对违规人员的批评教育、管理约束效果,更多的是取决于管理者的威望而非规章制度本身。威望比较高的管理人员的批评教育、管理约束效果往往能够立竿见影,与之相反,如果管理人员威望比较低,违规人员往往产生抵触情绪,尤其是管理过程中难免带一定的个人主观因素,处理方式可能有失公允,产生一些矛盾与摩擦,更不利于实验室管理。

1.4落实责任制在实际实施中效果不明显

实验室管理过程中,尤其是安全管理,往往强调责任机制,比如签订责任书、层层落实责任,希望实现人人重视、责任到人的局面。虽然这种方法确实可以在一定程度上提高科研人员的责任心,但在更多的时候这种责任制流于形式,往往是出现问题以后才想到责任问题。这种后果责任追究方式虽然能够起到一定的约束作用,但在更多时候造成的损失已经无法挽回,尤其是在实验室安全事故上,一旦出现问题,往往都是损失惨重。研究表明,在实验室各类事故中,人为因素比例高达80%以上[9]。实验室安全管理的原则是“预防为主,安全第一”,如何预防人为的失误才是实验室管理的关键所在,而后果追责的管理方式收效甚微。

2　高校科研实验室实验过程信息化管理系统

由于传统的管理模式已经很难适应新形势下科研实验室的发展,随着计算机技术以及通信技术的飞速发展,信息化管理已经逐渐成为高校实验室管理的主流方向[10-11]。针对管理人员不足、实验人员实验过程监管困难、监管存在空白区间以及管理制度落实困难等问题,根据我们多年的管理经验,结合计算机、互联网、身份识别技术以及RFID技术等提出了一套全新的实验过程信息化管理解决方案。其核心思想是针对实验人员的实验过程进行标准化设计,编写一套相应的流程化程序,并将实验室相关规章制度融入其中。信息化管理系统作为“实验室管理员”的身份,对实验人员的实验过程进行实时全程监管,对于符合实验室管理规章制度的流程放行,对于违反规定的行为及时制止,不但可以将实验室管理人员从繁琐的工作中解放出来,而且可以更加规范地对实验室进行管理,确保实验室“安全、高效、有序”运转。

实验过程信息化管理系统包括权限分配、过程监督、违规管理与辅助管理4部分。

2.1实验室权限分配与取得

权限分配就是对实验区域、仪器设备以及实验人员分配不同的权限,确保只有具备使用权限的人员可以进入相应的实验区域或使用指定的仪器设备进行实验,权限不足的实验人员无法进行实验,保障实验室安全并降低仪器设备的损坏率。

首先对实验室不同区域进行权限分配,如图1所示:实验室办公区出入大门具有一级权限,凡是本实验室人员均可自由出入,外来人员不得随意进入；实验室实验区域设置二级权限,要求必须通过实验室安全考核的人员方可进入,其他人员无权入内；实验室各类仪器设备的使用以及危险品购买、使用、仓库出入均设置三级权限,其中设备类为3E权限,危险品类为3D权限,每台设备虽然有同样级别的权限,但权限不能通用,比如设备甲具有3E甲权限,设备乙具有“3E乙”权限,也就是取得“3E甲”权限的实验人员无法启动“3E乙”权限的设备,对于危险品购买、存储、使用同样如此。实验室这些权限的分配主要通过身份识别系统以及门禁系统进行设定。

实验人员权限的获取主要通过考核取得,比如:进入实验区域必须通过安全考核；使用仪器设备必须通过仪器设备上机考核,否则无法启动设备；对于危险品购买、存储、使用需要通过“危险品安全知识考试”方可取得3D权限,但如果要使用特定的危险品,必须通过这种危险品的特定考核方可具备购买、存储、使用这种危险品的资质。

图1　信息化管理科研实验室布局示意图

2.2实验过程监督

对于实验过程的监督采用“智能终端+传感器+身份识别”模式。智能终端存储仪器设备使用流程程序,实验人员对仪器设备的操控通过智能终端来实现,同时通过各类传感器将仪器设备的使用状态传给服务器,通过对比存储于服务器的仪器设备标准状态数据,确保仪器设备正常运转。如果数据偏离正常值,则可及时预警,实验人员可以及时处理,降低设备的损坏率。为确保只有具备3级权限的人员使用设备,智能终端连接身份识别系统,未被授权的人员将无法启动相关设备进行操作。

对于危险化学品的过程管理相对困难,在危险品库设置了“双人开门权限”,也就是必须有两人同时具备三级以上权限方可进入危险品库取用化学试剂。所有入库化学试剂均贴有统一的RFID标签,同时在仓库、化学合成间以及实验室二级权限门口均设置RFID扫描系统。实验人员取用的化学试剂信息可以通过扫描系统传给服务器,对化学试剂的使用过程进行严格监管。实验室门口设置RFID扫描系统是为了防止化学试剂带出实验室。

2.3对违规人员的管理与约束

由于实验室门禁、仪器设备以及危险品等均采用分级权限管理,而且这些设备均通过互联网连接,因此,发现违规情况只需将权限进行降级或账号锁定就可以实现对违规人员的有效约束。实际上由于仪器设备的使用基本上利用智能终端控制,实验人员违规操作的可能已经降到最低,因此实验室管理人员可以从实验室的繁琐工作中解放出来。

2.4安防监控系统的辅助管理

由于实验人员的实验过程管理交给了智能终端,安防监控主要作为辅助管理手段对于突发情况进行及时处理。比如突发火灾险情,可以通过视频监控及时了解发生火灾区域的具体状况并紧急制定相应应急处理措施。另外,实验室管理人员通过监控系统可以从视觉上对整个实验室的运转有一个比较好的把握。

3　实验过程信息化管理系统运行效果

我实验室在2011年开始尝试实验过程信息化管理系统的设计与开发,经历4年左右的建设,现在已经初具规模。图2给出了实验过程信息化管理系统简单的流程示意图,图3是实验过程信息化管理系统各个主要模块实际运行效果图。经过对系统的逐步改进,前面提到的人员不足、监管不到位、规章制度难以落实等问题得到了有效的解决,实验室仪器设备的年损坏率由原来的20%降低至5%,实验人员违规问题由原来的23人次/月降低至5人次/月左右。为配合实验室科研进展,实验室全面启动了24小时连续运转模式,在信息化管理系统的管理下,实验室安全事故率始终维持在较低的水平,初步实现了科研实验室“安全、高效、有序”运转的目标。

图2　实验过程信息化管理系统简单的流程示意图

图3　实验过程信息化管理系统各个主要模块

4　结语

实验人员实验过程的监管是当前科研实验室管理人员投入精力最大的部分,确保实验人员严格按照规章制度进行实验是保障科研实验室“安全、高效、有序”运转的基本前提。利用计算机技术、互联网技术以及智能终端技术,将实验过程与规章制度程序化处理,结合信息化的管理手段,可以实现科研实验室的规范化管理。通过我实验室对于实验室信息化管理体系的实践与探索,为高校各科研实验室管理提供了一个比较新颖的思路。

References)

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Explorationandpracticeofprocessmanagementincollegeinformationizationmanagementofscientificresearchlaboratories

WangShenwei,YaoZhigang,HeDawei

(KeyLaboratoryofLuminescenceandOpticalInformationofMinistryofEducation,BeijingJiaotongUniversity,Beijing100044,China)

Alltherulesandregulationsmustbestrictlyobeyedduringtheexperimentprocessincollegescientificresearchlaboratories,butitisdifficulttoimplementtherulesandregulations,becauseoflackoflaboratorymanagers.Theprocessinformationizationmanagementmethodisputforwardtoresolvethisproblem.Thelaboratoryisrunningsafely,efficientlyandorderlyunderprocessinformationizationmanagementsystem.

processmanagement;implementationofrulesandregulations;informationizationmanagement;permissionassignment

DOI:10.16791/j.cnki.sjg.2016.07.063

2016-01-27

北京交通大学实验室研究课题资助项目(13080201)；北京交通大学实验室研究课题资助项目(14080201)

王申伟(1980—),男,山东济宁,博士,工程师,从事实验室信息化建设与管理.

E-mail：shwwang@bjtu.edu.cn

G482

B

1002-4956(2016)7-0245-04