新工科背景下实验室建设组织冗余调节作用

卞永明， 孙 波， 于睿坤

（同济大学机械与能源工程学院，上海201804）

0 引 言

新工科建设是基于国家战略发展新需求、国际竞争新形势而提出的我国工程教育改革方向。自2016年提出“新工科”这一概念以来，先后形成了“复旦共识”“天大行动”和“北京指南”。钟登华院士［1］指出新工科的内涵在于要更加积极应对变化和主动塑造世界——理念新；要培养多元化、创新型卓越工程人才——要求新；要继承与创新、交叉于融合、协调与共享——途径新。李培根院士［2］认为新工科的“新”体现在培养具备引领未来工程需求的新素养人才、构建专业课程知识体系新结构和建立教育教学新方法。新工科具有引领性、交融性、创新性、跨界性和发展性等特征，新工科建设是一项涉及面广、影响面宽、具有中国特色的复杂的系统工程［3］。

新工科建设对高校实验室建设管理提出了新的要求［4］。实验室作为高校教学科研的重要平台，是专业人才培养中的重要环节［5］。一个创新、高效和具有活力的管理机制，是保证实验室能够和谐、可持续发展的重要源泉和动力［6-8］。

近年来，在211、985、上海市学科建设经费、中央普通高校改善基本办学条件专项资金和国家级实验教学示范中心专项运行经费等项目的资助下，高校实验室的教学条件有了极大改善，一大批20世纪用于实验教学的仪器设备正加快更新速度。如何更好地对接新工科建设要求，探索新形势下高校实验室建设管理新方法，是实现新工科卓越人才培养目标的重要举措。

根据《事业单位国有资产管理暂行办法》（财政部令第36号）、《教育部直属高等学校国有资产管理暂行办法》（教财［2012］6号）等一系列文件精神，学校为加强仪器设备固定资产管理、合理配置和有效使用仪器设备固定资产，较为全面地制定了一系列实验室运行管理规章制度。学院依照同济大学规章制度，结合学院实验室管理实际，将组织冗余理论引入实验室管理，旨在加强高校实验室管理成效，推进新工科背景下高校实验室管理工作。

1 组织冗余

1.1 组织冗余概念

组织冗余概念由Penrose［9］在1959年最早提出，随后Cyert等［10］在1963年拓展并明确了组织冗余的概念，认为组织冗余是“组织拥有的资源中超出实际所需资源的那一部分”。1981年，时任斯坦福大学助理教授的Bourgeois［11］在总结前人研究的基础上，提出了更加完整的组织冗余概念：“组织冗余是允许组织得以成功调整的现实的或潜在的缓冲器，使得组织可在内部调整和外部变革的压力下主动依据外部环境而发起战略变革。”

1.2 组织冗余分类

Cyert等［10］将组织冗余分为未被吸收的冗余和已被吸收的冗余两类。未被吸收的冗余是指尚未被利用和整合到的资源，但可以迅速被组织起来用于满足其他一些目标；已被吸收的冗余指目前已经被利用的资源，但这些资源在经济活动中产生了多余的组织费用。

Bourgeois等［12］根据资源的易恢复性将组织冗余的分类进行了扩展，具体分为3种：可利用的冗余、可恢复的冗余和潜在的冗余。可利用的冗余和Cyert等［10］提出的未被吸收的冗余概念相似，指未被整合起来的资源；可恢复的冗余指已经作为过剩资源被组织吸收，但在不同环境下可恢复使用的资源；潜在的冗余是指可以通过外部环境为组织创造额外资源的能力。

Sharfman等［13］则从管理者对冗余资源的掌控角度，将冗余资源分为高自主权冗余和低自主权冗余。高自主权冗余意味着管理者在面对外部变化的环境下拥有更多政策选择空间。低自主权冗余对管理者的决策施加了更多约束条件，使其更加偏向推出一些防御性质的措施。同时，又从流动性和使用灵活性角度，将冗余资源分为非沉淀性冗余资源和沉淀性冗余资源。经济学上认为诸如现金、信用额度等均属于非沉淀性冗余资源；沉淀性冗余资源则指的是定期支付给职员的报酬、管理费用和闲置生产设备等。

2 为什么要引入组织冗余理论

我国高校实验室管理模式从最初的以教研室为建设主体，逐渐过渡到以校、（院）系为主的二级管理模式，其中经历了院系调整、学校合并等一系列政策变动。主要可以分为以下3个阶段［14］。

第1阶段是20世纪50～80年代初，采用系、教研室二级管理模式，是在院系领导下以教研室为管理主体。各实验室位置分散、设备重复购置率较高、利用率低。第2阶段是20世纪80～90年代初，采用校、院（系）、教研室三级管理模式。学校开始重视实验室建设，并成立了相应的职能机构管理实验室工作，由学校进行统一领导。第3阶段是90年代以后，在211和985等工程建设项目的支持下，高校实验室建设获得了强有力的支持，各高校针对实验室的管理模式逐步精细化、制度化和信息化。广泛采用校、院（系）二级管理模式或校一级管理模式。其中校、院（系）二级管理模式实行实验室主任负责制，通常由具有深厚专业背景和长时间一线教学经验的教师专职或兼职担任。这种模式简化了管理层次，扩大了实验室的规模，也提高了设备的利用率。校一级管理模式则意味着高校实验室是一个独立于各院系的实验教学实体，能够极大地发挥校级管理职能作用，其管理范围更广、涉及院系更多，因此协调难度更大［15］。随着新工科建设的不断深入，高校实验室建设管理面临外部竞争和内部调整压力的双重冲击，对实验室建设管理要求也在不断提高。特别是2018年智能制造新专业的获批，对新工科新专业条件下的实验室建设管理模式提出了新的挑战。我校是全国范围内唯一获批开设该专业的双一流建设高校，机械与能源工程学院作为该专业的主要建设单位，在制定智能制造新专业培养方案的同时，探索以校、院（系）二级管理模式为主框架下的，具有机械学院新工科新专业特色的管理模式。将组织冗余管理理论引入新工科实验室建设管理模式，充分挖掘实验室内部和外部的组织冗余，为多学科交叉背景的系统级新工科新专业人才培养提供有力支撑。

3 高校实验室资源的组织冗余分类

通过对组织冗余分类的梳理，结合高校实验室管理的实际情况，通过3个空间约束环对高校实验室组织冗余资源进行划分，其3个空间约束环分别为院系空间约束环、高校空间约束环和校外约束环，如图1所示。按照组织冗余的生成途经划分为内部生成和外部生成。按照高校实验室管理政策选择空间的大小将组织冗余管理的另一个维度定义为管理自主权，由院系空间约束环向校外空间约束环的变化过程中，其管理自主权逐渐降低。将这种分类方法定义为高校实验室组织冗余管理的三环理论。

图1 高校实验室组织冗余管理三环理论

在院系空间约束环内部，分布有可恢复的冗余、可利用的冗余、沉淀性的冗余和已吸收的冗余。这些组织冗余是在组织内部逐渐积累起来的，往往是组织内部管理人员有意识制造的冗余资源，因此具有较高的管理自主权。根据组织冗余对象的不同，又可分为设备型冗余、空间型冗余、技术型冗余和人员型冗余。首先分析设备型冗余，根据Bourgeois等［12］对可恢复的冗余的定义，将学院内部稍早添置但尚未报废的，处于闲置状态的实验设备定义为可恢复的冗余，同时也是沉淀性的冗余。已被吸收的冗余指的是目前正在使用的实验设备，但是为了保证正常的教学科研秩序，仍需要留有一些冗余量，这种属于沉淀性的冗余。可利用的冗余根据定义，指的是学院内部可以被整合起来，但还没有被利用的冗余资源，如新购置尚未使用的实验设备或者已经列入预算清单中的实验设备。

空间型冗余是指院系内部实验室用房冗余资源。受到组织内部规划、部均空间和人均空间分配不一的影响，长期积累下来在院系内部不可避免地形成了一部分空间型冗余。这种空间型冗余内部根据具体情况也有细分：①用于存放闲置的大型设备（可恢复冗余、沉淀性冗余）；②用于存放闲置的小型实验设备（可恢复冗余、沉淀性冗余）；③用于暂时存放替换下来的办公桌椅（沉淀性冗余）；④人均面积过大的空间型冗余（可利用的冗余、已吸收的冗余）；⑤空间利用率不理想的实验教室（可利用的冗余、已吸收的冗余）。

技术型冗余是指针对核心技术，需要有技术储备。人员型冗余是指针对某一核心技术或者某门课程，需要有人员储备。通常将技术型冗余和人员型冗余两者联系在一起进行分析。即一门核心技术被多位教师掌握，同时一位教师也掌握多项核心技术。这对技术人员的要求较高，但一旦达成技术型冗余和人员型冗余条件，能够极大地提高高校实验室管理的效率。

在院外校内（院系空间约束环外部、高校空间约束环内部）分布有潜在的冗余、非沉淀性的冗余、可利用的冗余和未吸收的冗余。根据Bourgeois等［12］的定义，潜在的冗余指可以通过外部环境为组织创造额外资源的能力。具体来说，是指充分开发高校内部其他院系的可利用资源，在互惠互利的基础上，达成院系与院系之间的合作事项，引入其他院系的实验教学资源，诸如此类也是一种可以利用的冗余。非沉淀性的冗余是指可以被其他学院利用的本学院内部的实验资源。未吸收的冗余是指本院和外院已经发生的合作资源，但合作过程中产生的一些设备资源并未存放在院系内，这种资源能够在双方当初合作的基础上快速地被整合起来满足院系内部的组织目标。

在校外（高校空间约束环外部、校外空间约束环内部）也同样分布有潜在的冗余、非沉淀性的冗余、可利用的冗余和未吸收的冗余。潜在的冗余是指充分开发国内外相关企业和科研院所的可利用资源。比如可以合作引进一些基于院系自主管理的校企合作实验平台，或者和关系较好的国外院校达成合作办学的意向，使得国外院校的实验室资源也能为我院学生所利用，诸如此类也是一种可以利用的冗余。非沉淀性的冗余是指可以被其他企业科研院所利用的本学院内部的实验资源。未吸收的冗余是指本院和相关企业及科研院所已经发生的合作资源，但合作过程中产生的一些设备资源并未存放在院系内。和院外校内不同的是，这种涉及校外的冗余资源由于受到外部利益相关方的监督，调度组织难度普遍要高于校内，其管理自主权也较低，在使用这些冗余资源时也更加慎重。

4 组织冗余对高校实验室建设的调节作用

林健［3］认为，新经济的发展及其产业变革不会因为人类对学科的界定而局限在某门学科内，也必然突破原有的学科界限和产业划分。新工科建设是对传统、现有的（旧）学科进行转型、改造和升级。现代产业发展的趋势是不同工程学科的交叉复合、工程学科和其他学科的交叉融合。高校实验室传统的管理模式将会受到新工科背景下新学科建设发展趋势的强有力冲击。在复杂快变的外部竞争压力下，高校实验室管理方法的创新是维持竞争优势的重要途径和手段。组织冗余可以有效缓解资源约束，缓冲环境变量的冲击作用。高校实验室组织冗余管理的调节作用在于：①能够减缓因创新活动风险和不确定带来的压力，在高校实验室内部形成相对宽松的创新氛围。②面对新工科背景下不断变化的外部环境，实验室建设要跟上新形势，必须能够迅速地进行战略调整以适应环境变化，组织冗余可以提高应对外部环境挑战做出战略调整效率。③组织冗余是一种未被占用的资源（具体包括资金资源、空间资源、设备资源、技术资源和人力资源），能够及时为高校实验室管理提供包括资金、空间和设备等在内的全方位支持，有效缓解高校实验室在实施创新战略过程中面临的压力［16］。

当高校实验室的组织冗余资源越多，应对新工科建设所面临的压力就越小，内部创新环境就越宽松，实验室管理新方法越容易被接受并落实到行动中。组织冗余三环理论为高校实验室管理工作开启了一条新的思考途径，即优化院系内部冗余资源（院系空间约束环内）；联合院外校内冗余资源（院系空间约束环外、高校空间约束环内）；挖掘，引进和反馈校外冗余资源（高校空间约束环外、校外约束环内）。

4.1 基于组织冗余的联合型建设路线

基于高校实验室组织冗余管理三环理论，这里提出的联合型建设路线指的是既要联合校外企事业单位，也要联合校内其他院系，即联合一切可联合的。机械与能源工程学院主动挖掘高校空间约束环外部的冗余资源，积极推动校企联合共建实验室（校外潜在的冗余）。先后建立了同济大学—沈阳机床数控加工实验室、同济大学—斯来福临数控磨削加工实验室、同济大学—派克液压传动与控制实验室、同济大学—西门子机电控制实验室、同济大学—菲尼克斯工业4.0智能工厂实验室等20多个具有先进机械技术的校企联合实验室，为新工科背景下人才培养提供了由机械基础实验到专业实验的完善实验教学资源。机械与能源工程学院主动联合同济大学中德学院（院外校内未吸收的、可利用的冗余）携手德国卡尔斯鲁厄理工学院（校外潜在的、可利用的冗余），共建先进制造技术中心AMTC。该技术中心不仅为本院服务，也为校外的企事业单位提供了一个良好的实验平台，为中国汽车制造和配套厂商及其装备制造商提供生产技术研发支持（校外非沉淀性的冗余）。形成携手校内可利用冗余，挖掘、引进校外潜在可利用冗余，再反馈、利用校外非沉淀性冗余的这样一种循环模式，如图2所示为基于组织冗余三环理论的实验室建设管理路线图。

图2 基于组织冗余三环理论的联合型实验室建设管理路线

4.2 基于组织冗余的依托型建设路线

基于高校实验室组织冗余管理三环理论，提出的依托型建设路线指的是积极依托学校层级的优势资源，即依托一切可依托的。机械与能源工程学院依托同济大学对德交流的传统优势，与欧洲院校（校外可利用的冗余、潜在的冗余）的实验教学体系保持一致，形成了中德、中意、中法等一体化的实验教学平台，将合作院校的实验室教学管理理念与方法、教学内容等方面引入实践教学，实时追踪国际先进实验教学发展动态，引进国际实验教学师资参与中心的日常教学，结合“国际双学位”培养模式，推出国际联合实验教学课程，实验理念和技术与国际发展同步。以国际化的视野，建设国际先进实验室，培养新工科背景下具有国际化视野的工程应用能力人才。

如图3所示为基于组织冗余三环理论的实验室建设管理德国路线图。依托学校层面对德交流资源，在中德平台大框架下，成立中德机械工程中心CDZM及其国际联合实验室，由学院对其进行自主管理。该建设模式：①引进了德国高层次应用型人才培养模式，并结合国情实现了本土化，中德共同开展高层次应用型人才培养的效果得到社会广泛认可；②借鉴德国经验，搭建了一支规模、结构基本合理、符合高等工程教育要求的师资团队（技术型冗余、人才型冗余），其中的经验值得在国内推广；③按德国标准建成了一系列先进专业实验室（设备型冗余、空间型冗余），营造了工程教育中至关重要的“仿工厂”环境，为优质新工科工程教育打下了基础；④形成了一种中德互利双赢、可持续、可推广的国际合作办学模式。

图3 基于组织冗余三环理论的依托型实验室建设管理德国路线

5 结 语

新工科背景下新素养人才培养目标为实验室建设管理提出了新要求。在外部变革压力和内部调整压力下，组织冗余理论为新工科实验室建设管理模式提供了一种应对方法。基于组织冗余三环理论，高校实验室能够有效缓解资源约束，优化院系内部冗余资源、联合院外校内冗余资源、挖掘，引进和反馈校外冗余资源。基于组织冗余的联合型和依托型建设路线验证了组织冗余理论在实验室建设管理过程中的可行性，为高校实验室建设管理主动依据外部环境而发起战略变革提供了充足的决策空间。