多维度提高大型仪器共享智能化的探究

摘要：大型仪器是高校人才培养、科学研究的重要基础，也是高校综合实力的重要标志。随着国家科研投入的持续高速增长，各高校大型仪器无论在数量或者质量方面都得到了飞速提升，大型仪器共享平台的建设在一定程度上提升了仪器使用效益。随着计算机网络技术的发展，大型仪器共享平台的传统管理模式已不能适应信息时代下科学研究高效便捷的工作要求，建立全方位智能化的运行管理系统是未来的发展趋势。针对以上需求，拟对平台管理进行优化，深入探索设计，以充分体现大型仪器共享平台的智能化管理功能。

关键词：大型仪器；共享；智能化

随着信息技术的快速发展，高效教育资源和科技资源的广泛共享已成为时代发展的趋势［1］。根据国家有关重大科研基础设施和大型科研仪器向社会开放等文件要求，全国各大高校在大型仪器共享方面做出了改革创新，在不断探索管理机制的同时，大力推进大型仪器共享平台的建设，对仪器使用效益的提升起到了积极的推动作用［23］。但是在原有传统管理模式的影响下，平台建设大多偏向管理手段改革为主，智能化动态管理服务应用不足，制约着大型仪器管理水平的提高［4］。本文拟从管理信息、准入培训、预约使用、费用支付、设备维修、数据统计以及绩效考评等方面着手，设计信息化管理流程，探索从多维度提高大型仪器共享智能化管理水平，以期达到管理与服务并行、协调共进的良好局面。

1现有管理模式存在的问题

目前高校大型仪器的购置主要来源于学校根据学科发展规划统筹分配经费采购或是课题组通过科研经费采购，规划论证时首先考虑的是学科自身需求，按切蛋糕的模式配置，因校内科研单位管理相对独立，从而大型仪器设备购进后，一般都在各实验室或课题组自行使用，长期以来形成了相对封闭的私有化管理［5］。另外，由于大型仪器设备购置成本高、周期长，加上设备专用性较强，使用操作复杂，对使用人员的技术要求高，日常管理维护以及故障维修难度大等特殊性，设备购置使用管理者对外共享的意愿不高［6］。自国家促进大型仪器设备开放共享的有关文件出台后，为提升高校大型仪器设备共享效益，各高校纷纷进行改革创新建立了以大型仪器共享平台，以实现信息公开、预约使用、登记记录等功能，减少了烦琐的人工管理，对大型仪器效益管理起到了很大的促进作用。由于建设初期经费有限、使用实践经验不足等原因，多数平台建设结合实际需求情况，以小范围试点、分步实施的规划开展，主要实现将烦琐的手工管理方式转变为线上网络化管理，更多地偏向考虑管理手段，在提供服务的便利性方面仍存在很多不足，无法满足科技发展便捷高效的需求。

1.1仪器使用实时动态管理不足

大型仪器因专业操作复杂，一般仅安排专人管理，根据仪器价值、操作难度等特点，采取不同的共享预约管理模式，可采用时间预约或送样预约。一方面，由于预约时间和使用仪器的实时情况无法确定，有可能因突然情况无法按时履约；另一方面，送样预约的需求用户可能对设备使用条件、样品准备等认识不足，导致预约时段无法按期开展［7］。即便预约，因人为因素造成预约冲突，实时动态信息滞后，仍无法达到预期目标，降低了实验效率以及设备使用效率。

1.2仪器监管预警功能缺乏

对于部分放置在公共实验平台使用的大型仪器，大多数是一人多管的情况，一个管理员要负责管理多台设备。在仪器运行使用过程中经常是存在无人看管情况，一旦有异常突发情况，无法及时处理［8］。此外，仪器状态不能实现在线监控，无法监测仪器运行状态，常常是故障后报修，维修不及时造成仪器被动闲置。

1.3 ;仪器使用经费结算方式落后

由于大型仪器运行成本高，维修费用仅依靠学校设备维修费难以维持仪器的正常运转，采取仪器使用收费的方法提高设备的使用效益成为主要的解决途径。但目前收费机制和标准不健全，收费处理方式仍较为传统，采用手工记账、手动推送、人工核算等模式，导致费用结算效率低、相关管理人员工作量大等问题，收费在实践中遇到阻碍。

1.4仪器绩效考核机制不完善

通过对仪器进行绩效考核评估，可以量化仪器的使用效益，为学校采购大型仪器论证提供决策依据。但现有的绩效统计仍采用人工汇总，数据统计需要人力支持，造成数据信息不尽翔实，难以完成设备效益评估和绩效考核。

2多维度智能化管理方式的初步探究

当前虽然我国高校的大型仪器共享平台已实现了网络化管理，但由于智能化管理尚不完善，大部分功能仍需要依靠与人力协助完成，大大制约了仪器使用率和使用效益的提高。利用互联网技术，实现基于互联网+物联网的仪器共享智能化是进一步提升共享平台服务效益的必然趋势。本文研究以自动化管理为目标，以终端硬件基础设备为支撑，软件模块化管理系统为纽带，软硬件平台结合，建立与规范工作流程相配套覆盖全校的信息化共享管理平台，探索自动、先进、高效的智能化信息化管理。

2.1管理信息智能化

管理信息智能化主要实现两个智能化：一是基本信息实时公开；二是使用信息实时采集。

通过大型仪器共享管理系统软件门户网站，统一用户访问和信息发布入口，具备用户统一登录、信息发布、信息展示、资料上传下载、有权限的后台管理功能，仪器管理员可对管理平台的实验仪器设备进行有效维护和设置，包括增、删、改、查等。通过平台发布和管理仪器，填写仪器设备信息，包含仪器设备名称、资产编号、型号规格、放置地点、管理单位、管理员、联系电话、功能介绍、技术参数、图片等信息，并具备搜索功能。通过仪器设备名称、型号规格等相关栏目搜索其所需仪器设备，也可根据实验室位置定位仪器，对测试样品、测试项目等功能信息进行管理明细记录，为用户提供全面的信息共享查询路径。

依托智能物联网终端控制软件，通过仪器监控管理终端，进行仪器身份识别、物理定位和数据传输，对大型仪器设备的使用授权控制，自动记录使用时间以及获取使用人员信息等。通过获取仪器实时的电流数据，可远程掌握仪器工作状态，查看仪器的开关机情况，判断仪器的运行状况，实现大型仪器设备的监控管理从一个人负责一台仪器，扩展成为一个人可以负责不同区域的多台仪器，并保证相关信息的实时和真实的收集，大大减少了管理人力成本。

2.2实验准入智能化

大型仪器设备因价格昂贵、使用成本高，对于设备的操作人员技能水平和素质要求较高，目前使用的规范化培训缺乏行之有效的统一管理流程，都是设备管理者设定方式自行考量，多数采用线下方式培训，受到时间场地的限制。而大型仪器共享服务又需要对仪器的使用者进行有效的安全和操作培训。通过大型仪器共享系统实现实验准入培训智能化，对仪器的使用资格进行网络信息化管理，对获得资格的使用人员进行授权，取代烦琐的人工记录，保证管理和执行的动态一致性。仪器管理员可定期发布培训计划，设定培训主题、培训分类、培训时间、报名日期等信息，在共享平台上传仪器视频资源，按需举行仪器使用培训，系统用户登录后可在线查看学习视频资源，系统同步学习记录。对于通过仪器使用培训的用户，仪器负责人可针对每台仪器或针对该用户授予使用资格，并根据实际操作违规与否进行资格取消。通过培训取得使用资格的用户，账户信息可联动推送至硬件终端，在上机使用时，通过刷卡或扫码查找匹配预约信息，自动开机，实现培训准入与预约使用衔接的流程化管理。

2.3预约方式智能化

针对大型仪器专业性特点，设计不同预约类型方式进行预约，预约类型包括时间预约（主要用于公共设备，在申请人完成使用培训考核后，自行操作仪器用）和送样预约（主要用于专业研究设备，可以由专门的设备管理技术人员代为操作检测用）。主要包括预约登记、预约审核、预约执行、预约取消、预约查看、开放时间管理及预约规则设置等功能。统一采用智能化共享平台预约，让不同院系的仪器预约遵循同一套预约标准和使用流程，提供共享度的同时减少了用户学习成本。

用户通过网络进行预约，在时间预约类型下，预约申请可联动识别预约者使用资格，自动提交预约成功，或提交给仪器管理员审核；在送样预约类型下，预约申请单自动提交给仪器管理员对预约中的样品及样品制备过程等进行审核。预约执行后，系统自动将该预约记录与使用记录进行关联，以便于管理员准确掌握仪器的预约执行情况。仪器管理员可根据仪器的特性，设定开放时间范围、开放对象、开放频次等个性化预约规则，充分发挥管理主观能动性。

2.4支付管理智能化

针对目前的大型仪器使用收费处理方式存在的手动推送、人工核算导致效率低等问题，实施大型仪器共享平台与财务系统对接，推动经费结算支付管理智能化，实现全自动线上流程服务。共享平台负责预约使用，记录每次的消费信息，同时把消费记录信息同步至财务系统，财务系统根据使用记录费用情况进行费用冻结、结算处理。根据使用场景不同，与财务系统对接核算方式设置校内经费转账、用户或单位私转、用户或者单位经费公转三种不同类型，针对不同类型采用不同的预约方法、缴费方式、结算等流程管理，实行定期或单次结算，共享平台系统定期向财务系统推送账单完成结算，大大减轻用户线下结算缴费的工作量，为各类使用者提供了共享使用便利。

2.5设备报修智能化

大型仪器因精密度设计等因素，配件使用容易受到外界环境的影响，导致仪器易受到干扰或发生故障。随着共享平台的普及使用，仪器使用频率较高，且由于仪器故障无提示，长时间带病工作，其维修频率也随之增加。引入设备报修智能化系统，通过仪器终端硬件系统采集仪器使用信号，实时监控，采用声光、窗口弹出、短信等多种方式对故障进行预警，以便及时发现仪器潜在问题，预判仪器的使用状态反馈警告，给出维修建议，提前预约维护或维修服务，以保证仪器设备能在最短的时间内完成维保。如是操作者错误使用导致的设备异常，能及时发现并提醒纠正，起到了对大型仪器预防性保护作用，避免人为因素造成不必要的损坏，降低设备故障率。对仪器由发生故障后维修逐步过渡到根据使用状况定制检修的模式上，使仪器状态处XC5pol5DnM2Llw0968jI5Q==于在控状态，保证仪器安全、高效运行。

2.6绩效考评及数据统计智能化

掌握大型仪器的使用效益和共享效益是实现提高大型仪器利用率和共享率的重要措施，是决策依据的主要来源，也是共享平台建设的重要目标之一。但由于目前缺乏较好的绩效考评机制以及配套管理模式，数据信息登记、汇总大多时候仍采用原始的人工统计手段，数据统计重复，工作量大、效率低、费时费力，且错误率高，无法为绩效考核及采购论证提供参考依据。设计仪器数据统计及效益统计系统，对仪器的运行状况和使用等信息进行统计，根据统计分析评估仪器使用效率、共享效益。可形成统计各种报表和图表，支持Excel和图形导出，主要包括：（1）查询统计功能，查询预约情况、使用情况、扣费情况，可导出预约、使用、扣费等明细表；（2）支持按年、季、月统计预约记录，对付费人和设备的预约次数、预约机时、使用次数、使用机时、使用时长、使用金额等进行全面统计；（3）提供平台运行效益分析，可直观显示服务用户/课题组机时排名、仪器使用机时排名、服务用户/课题组测试排名、仪器使用/仪器管理员服务测试排名等，还可以按单位、时间具体查询分析并可导出对应报表。同时支持运行统计数据上报对接，满足科技部、教育部数据上报要求。

2.7应用程序智能化

探索布局电子地图智能化，通过搜索某类仪器设备，在仪器信息展示界面内有地图显示仪器分布位置（校区、建筑、房号等）的标识信息（小程序配套相应的功能），建筑内有多个同类仪器的，地图能够通过选取相应标识，在地图列出多个仪器信息，为共享需求者提供可视化的信息展示。开发仪器预约移动端小程序，便于用户查看平台公告、仪器的预约和审核以及系统消息的查看，登录后可进行预约及审核操作，便于共享需求者在各种不同时间段、不同环境都能方便使用，能够给广大用户提供更全面便捷的功能。

结语

目前高校的发展趋势和需求是基于大型仪器共享平台，进一步深入探索建设可实时监测、远程管理的智能化管理系统。通过物联网技术，及时跟踪大型仪器的使用情况，多维度、全方位地促进大型仪器开放共享，使实验室管理向服务型智能化管理迈进，为教学科研工作者提供便捷的服务。但其建设过程复杂且充满挑战，需要具备实力的科技公司协作拓展和在后续功能开发上，不断探索适合实际需求的管理体系，进而形成一体化联动机制，为高校高质量可持续发展提供保障。

参考文献：

［1］何小兵，文亚星.区域高校实验仪器设备共享模式探索［J］.科技管理研究，2009（6）：240242.

［2］责毅，张勇，叶李艺，等.更新管理手段提高仪器设备管理水平［J］.实验室研究与探索，2011，30（5）：176178.

［3］刘淑云，李继才.高校仪器设备管理信息系统的设计与实现［J］.实验室研究与探索，2011，30（1）：16467.

［4］黄辉.大型仪器共享平台中仪器共享系统的设计与实现［D］.重庆：重庆大学，2011.

［5］张伟，梁智辉.高效、优质大型设备开放式平台的管理和运行［J］.实验室研究与探索，2014，33（11）：294296.

［6］权茂华，孙建林，毛璟红，等.加强大型仪器服务平台建设提高共享服务能力［J］.实验技术与管理，2019，36（2）：238240.

［7］肖红艳，张灵棋，郭荣辉，等.高校“智慧”实验室建设的探索［J］.纺织服装教育，2019，34（2）：170173.

［8］李祥.大型仪器共享平台的智能化运行管理分析［J］.中国现代教育装备，2015，225：3235.

基金项目：广西高等教育本科教学改革工程项目“基于物联、互联的智慧实验室建设与应用研究”（项目编号：2021JGB161）；广西研究生教育创新计划项目“基于研究生科研环境提升的仪器共享平台建设”（项目编号：JGY2022084）

作者简介：黄超（1975—），男，广西南宁人，工程硕士，高级工程师，研究方向：信息管理。

*通讯作者：黄敏（1983—），女，广西河池人，硕士，研究方向：资产管理。