儀器全壽命周期理念下的化學實驗教學管理

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摘要:實驗儀器是高等化學教育中的重要資源，也是高校實驗管理的重要核心。在日常儀器教學管理過程中，如何結合化學儀器的特點，并基于化學儀器的全壽命周期，從儀器管理人員配置、儀器資源平臺搭建等方面進行實驗教學與管理，則尤為重要。本文就目前高校化學實驗教學與管理中的現狀，提出了基于化學儀器全壽命周期理念的教學管理模式，希望為進一步的教學管理研究提供有益的參考。

關鍵詞:全壽命周期;化學儀器;教學與管理

在高校日常教學活動中，實驗室儀器設備的正常運轉保障著教學任務和人才培養工作順利進行，同時，一些大型儀器還肩負著較為重要的科研任務。然而隨著儀器數量的增加，管理和維護難度也成倍增加，特別是一些大型儀器，運行維護費用高但使用頻率不高;儀器的教學任務和科研任務如何合理分配等，都是我們需要關注的問題。那么如何合理化配置這些儀器資源，成為日常實驗教學與管理工作能否順利開展的關鍵。全壽命周期管理(Life－cycleManagement［1］)，也叫做生命周期管理，作為一種新興的科學理念，被廣泛地應用于建筑生產領域(BLM［2］)和工業生產領域中(PLM［3］)，作為一種貫穿于有關產品周期始終的系統、科學的評價方法，和建立于產品生命周期的完整的評價體系，它使產品在生產或運營的各個階段都得到針對性的管理，使整體系統效率得到極大提升。借用這個理念，我們提出了化學儀器的全壽命周期。但是化學儀器的全壽命周期，不同于建筑和工業兩個生產部門，由于一般普通高校都不具備生產和設計大型儀器設備的能力，所以我們將這個概念建立在儀器的使用周期當中，所關注的體系基于儀器購置之后的調試－運營－損耗三個階段。通過分析三個階段的各個特點，有針對性地建立與之相適應的教學管理模式，全面提升儀器設備的使用效能，將儀器的使用和教學資源的配置有機的結合起來，真正實現實驗教學與管理的互促互進。

1現狀

目前各地方高校在儀器使用上，普遍存在幾個突出現狀:(1)儀器閑置儀器的閑置會帶來兩個問題:第一，儀器的健康問題，在日常教學中，我們經常發現使用頻繁的儀器不容易出現問題，反而使用頻率不高的儀器更容易出現故障和損耗。事實上，儀器的使用如果能保持固定的強度和頻率，是有利于儀器使用壽命的延長的，而出現問題往往是由于長時間閑置或者閑置一段時間后突然使用，儀器部件的失效或過載而引起損壞造成的。第二，資源浪費問題。常規儀器和大型儀器的日常維護需要經費開支，這一部分費用并不因不使用或少使用儀器而減少。從這一角度說，儀器閑置造成了資源和經濟的浪費。(2)儀器共享在現有高校人員和資源構成的體系下，儀器的使用和管理容易出現結構性的問題，即資源共享的問題。傳統觀念認為，課題組購買的儀器為課題組所用，院系購買的就為院系所用，其他單位、個人很難共享資源;同時，由于信息平臺的缺位，資源信息的不對稱，校內不同教學單位間的儀器設備，沒有形成很好的資源互補;多數單位間采取平行的管理模式，容易造成儀器重復配置，同時又校內儀器資源共享難的問題;各高校間也容易出現這種情況，同樣的儀器，有的單位儀器閑置，有的單位的調配緊張。(3)教學管理模式需要改變。傳統的教學管理方式，多通過資產管理部門統一對儀器進行歸檔管理并編碼，使每一臺實驗儀器都有一個固定的資產編號，但儀器的動態使用信息，如使用者，儀器狀態，維修次數，維修部位等都不能通過該方式即時顯示，同時該方式缺少教學單位與管理單位的交互性。而隨著教學單位儀器使用次數、儀器購置數量的增加，這種管理方式明顯滯后于實驗教學的發展，這對于儀器管理提出了更高的要求。

2對策

為了應對以上幾個問題，在日常儀器教學管理過程中，需要結合化學儀器的特點，基于化學儀器的全壽命周期，從儀器管理人員配置、儀器資源平臺搭建等方面入手。(1)儀器管理人員的配置問題歷來是實驗室管理中的一個難點，在院系相關制度的前提下，圍繞著本專業教學計劃和人才培養計劃，化學實驗室需要考慮和協調人機配比，最大限度地將儀器資源運轉起來。這里，不能僅以儀器資產價值、數量來考慮人機配比，必須通過建立科學的評價體系、全面的考核制度，綜合評判儀器的使用情況，核算儀器的業務量大小，綜合設置管理人員崗位。同時，應建立實驗教師與專業教師的協同模式，配合做好對儀器的管理工作。(2)對于信息不暢、信息不對稱而造成的儀器資源浪費問題，可以鼓勵各高校間，尤其是各地方高校之間，高校內部院系之間，搭建資源共享和開放平臺。地方高校的科研任務相對沒有那么重，而短期內又都有相關儀器添置的需求，然而設備購置資金有限，儀器購置周期較長，同時也有購買后同樣面臨閑置的顧慮。所以在這一階段下，各高校、各單位間利用可以互補的儀器資源，通過搭建平臺、相互協作，彼此共享資源，使儀器有效運轉起來。(3)結合當前資源管理和信息管理的先進技術，采用RFID(無線射頻識別)［4］和物聯網［5］技術，建立從實驗設備終端到網絡共享平臺，再到各資源需求方的資源共建網絡。通過電子標簽技術，將設備自安裝初期，對有關信息，型號、規格、生產日期、維修次數、使用頻率等納入網絡，建立信息更新制度，將使用信息、使用狀態及時反饋至網絡;結合網絡技術，通過系統分析，各資源狀態監控，給出儀器資源共享的路徑和建議，使每個網絡共建方與資源共享方都能夠及時得到網絡信息的反饋。同時，建立資源交互補償機制，平臺下儀器資源分享方每共享一次資源，即獲得一次對等交互資源補償的機會;建立評分體系，將平臺中的共享行為透明化和制度化。

3化學實驗儀器全壽命周期下的教學與管理模式

任何儀器都有使用周期，但是良好的管理體系和維護體系，會有效延長這一周期，保障重要教學任務的開展與重大科研任務的順利執行。在日常教學和科研工作中，化學實驗儀器在生命周期的不同階段，其工作狀態，特別是部件的損耗情況，導致出現儀器的故障率是不同的。基于此種情況，實驗室管理中可以結合常年維修記錄情況，綜合評價儀器易損耗位置、損壞頻率，給出化學儀器壽命的評價方法;統計儀器使用數據，結合數理統計的方法，對儀器平均壽命，主要部件平均壽命，易損耗部件平均壽命，維修后平均壽命等情況進行參數分析，有條件的還可以設計“生命周期專業管理系統”，為全面掌握實驗儀器運行狀況，評估運行狀態，預測維修周期等提供進一步的技術參考。基于此，我們提出化學儀器全壽命周期下的教學管理模式(圖2)，希望為有關實驗開展、實驗室管理提出有針對性的建議。該模式借用BLM和PLM的概念，將其運用于實驗室化學儀器的管理和教學中，分為三個階段:調試階段，維護階段，易損階段。調試階段:對于化學設備，特別是大型儀器而言，此階段是儀器試運行、各指標狀態穩定、人機磨合的適應期;此階段的不當管理，容易出現系統運行故障，并為后續階段的使用造成隱患，所以此階段下建議開展基礎實驗和演示實驗，并由專門人員對儀器進行管理和維護。建立儀器動態管理機制。進行新進儀器和維修后儀器有關信息的收集，運行狀態的描述，故障問題的匯總，以便后續提出針對具體型號儀器的操作技巧、流程、常見問題解決辦法。此階段不建議開設學生實驗。維護運行階段:在調試一段時期后，儀器的各項指標趨于穩定，人員和機器之間也都處于最佳的配合狀態，可以開展有關高強度、高精度的試驗，此階段開設實驗無特殊要求，但要注意日常運行狀態的記錄和故障問題的反饋。易損階段:各種儀器都會出現周期性損耗和損壞的問題，維護階段的良好管理可以延長維護運行的周期，但是無法避免此類問題出現。一旦出現了損壞，就必須進行專業的維修和管理，在此階段注意觀察儀器運行狀態。實驗室在日常教學任務中，應提出此階段下各儀器的實驗建議，對于精度要求高、藥品貴重的有關化學實驗更要提出合理化建議，在儀器故障高峰盡量安排基礎實驗和演示實驗，避免因儀器突發故障浪費了貴重的化學物資，影響了關鍵的實驗進程。

參考文獻

［2］陳訓.建設工程全壽命信息管理(BLM)思想和應用的研究［D］．上海:同濟大學，2006.

［3］宋玉厚，喬威，朱榜芹.運用PLM模式的高校儀器設備全生命周期管理［J］．實驗技術與管理，2013，29(11):211－213.

［4］蔣皓石，張成，林嘉宇.無線射頻識別技術及其應用和發展趨勢［J］．電子技術應用，2005，31(5):1－4.

［5］王保云.物聯網技術研究綜述［J］．電子測量與儀器學報，2009，23(12):1－7.

作者：茹晶晶 趙兵 單位：寧德師范學院化學與材料學院