劉任嬪，曾令興，金曉英，錢慶榮，陳慶華

（1.福建師范大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，福建 福州350007；2.福建省污染控制與資源循環(huán)利用重點實驗室，福建 福州 350007）

隨著教育部《教育信息化“十三五”規(guī)劃》和《教育信息化2.0行動計劃》工作的部署落實，“互聯(lián)網(wǎng) +”產(chǎn)品興起了高校智慧校園新熱潮，高校重點實驗室作為孕育大量創(chuàng)新應(yīng)用成果的科研訓(xùn)練所和釋放科技活力的重要陣地，也將融入現(xiàn)代化元素進(jìn)行轉(zhuǎn)型升級，以全新的理念指導(dǎo)實驗室一體化管理和建設(shè)。相比于儀器設(shè)備數(shù)量迅速的增長速度和管理層次的更高標(biāo)準(zhǔn)要求，傳統(tǒng)的人工靜態(tài)管理模式顯得相對滯后，常常存在預(yù)約流程繁瑣費時、管理人員緊缺無暇全盤兼顧、數(shù)據(jù)信息孤島、對外開放共享率低、評價方式落后等問題，因此利用“互聯(lián)網(wǎng)+”技術(shù)承接實驗室形式與信息化時代要求的橋梁，對于優(yōu)化高校實驗室資源配置、提升管理技巧、提高服務(wù)水平具有重要意義[1,2]。

現(xiàn)階段，不少高校重點實驗室的儀器設(shè)備管理工作已陸續(xù)走在“互聯(lián)網(wǎng)+”的道路上，如大型儀器設(shè)備網(wǎng)上預(yù)約平臺的應(yīng)用，開創(chuàng)了開放共享新局面[3,4]。在此基礎(chǔ)上，本文進(jìn)一步提出了實驗室層面的全生命周期管理模式，以福建省污染控制與資源循環(huán)利用重點實驗室為例，分享將全生命周期管理概念與信息化技術(shù)有機(jī)結(jié)合的“智慧實驗室”建設(shè)實踐，從更頂層設(shè)計的角度來審視探索實驗室各環(huán)節(jié)管理方案，積極助推智慧校園的建設(shè)。

1 “智慧實驗室”全生命周期管理理念

依托于福建師范大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院建設(shè)的福建省污染控制與資源循環(huán)利用重點實驗室，擁有涵蓋光譜、色譜、電化學(xué)、熱分析等一系列儀器設(shè)備。近年來在持續(xù)積極建設(shè)下，實驗室儀器數(shù)量、層次、價值方面均不斷提升，面對逐年擴(kuò)大的科研隊伍與儀器數(shù)量，唯有將傳統(tǒng)靜態(tài)管理模式轉(zhuǎn)為動態(tài)化管理，才能切實提高實驗室服務(wù)與管理水平，保障重點實驗室的安全、高效和可持續(xù)發(fā)展[5-7]。為了將實驗室管理納入到全生命周期理念的框架下，本實驗室全生命周期管理主要分為三個階段：前端人員關(guān)口把控、儀器使用過程監(jiān)督、末端數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析；細(xì)分為“實驗室準(zhǔn)入、儀器培訓(xùn)、預(yù)約審批、過程監(jiān)控、時長統(tǒng)計、收費模塊、門禁系統(tǒng)、耗材管理、報表分析”等共12個環(huán)節(jié)，通過鏈條式的信息化管理進(jìn)行各環(huán)節(jié)的動態(tài)監(jiān)管和高效流轉(zhuǎn)。借助新一代技術(shù)的支持，一是實現(xiàn)實驗人員、儀器設(shè)備、實驗環(huán)境的互聯(lián)和信息化管理；二是通過各環(huán)節(jié)形成的過程化數(shù)據(jù)進(jìn)行整理、分析和匯總，讓“資源獲取信息化、設(shè)備管理自動化、環(huán)境監(jiān)測實時化、實驗管理高效化”[8-9]。

基于上述全過程一體化管理的理念，本實驗室與相關(guān)軟件公司開發(fā)了一套符合自身實踐和發(fā)展需求的“智慧實驗室”綜合信息平臺，即全生命周期管理理念與“互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、云平臺”等技術(shù)的結(jié)合，通過“互聯(lián)層—物聯(lián)層—應(yīng)用層”體系應(yīng)用，連接門禁、監(jiān)控、溫濕度檢測等智能終端設(shè)備，由這些模塊貫穿重點實驗室全生命周期管理的各個環(huán)節(jié)，完成實驗室中人和物、硬件和軟件的無縫對接，從而實現(xiàn)全程可追溯的一體化管理和數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)[10-12]。在實際操作過程中，“智慧實驗室”最大化考慮到使用的便捷性，需求用戶和管理人員可通過移動互聯(lián)網(wǎng)APP進(jìn)行遠(yuǎn)程查看預(yù)約和管控開放過程?！爸腔蹖嶒炇摇比芷诠芾砀麟A段流程如圖1所示。

2 “智慧實驗室”前端管理

智慧實驗室的前端管理主要包括資源發(fā)布、用戶管理、儀器培訓(xùn)、信譽(yù)記錄四個部分，目的在于提供重點實驗室的綜合信息資源，搭建公開透明、規(guī)范化的實驗室平臺；嚴(yán)把人員關(guān)口，對人員進(jìn)行用戶管理及進(jìn)入實驗室之前的安全培訓(xùn)與使用培訓(xùn)。

2.1 資源發(fā)布

提供包含重點實驗室動態(tài)新聞、規(guī)章制度、管理辦法、開放要求等綜合信息資源，保障所有進(jìn)入實驗室的人員對基本的安全規(guī)則、管理制度了解和掌握。并介紹實驗室儀器設(shè)備的型號規(guī)格、功能用途、開放要求、實驗內(nèi)容，方便用戶跨時間和空間區(qū)域了解實驗室開放情況。

2.2 用戶管理

將用戶設(shè)定為三大類角色：管理員、儀器審核員、測試人員[13]。

⑴ 管理人員：即重點實驗室的日常管理教師，根據(jù)權(quán)限不同細(xì)分為超級管理員、監(jiān)控管理員、控制機(jī)管理員，負(fù)責(zé)實驗室環(huán)境安全及設(shè)備、人員信息等各類數(shù)據(jù)的維護(hù)、監(jiān)控管理等。

⑵ 儀器審核員：分管各儀器的實驗技術(shù)人員、負(fù)責(zé)教師，擁有對儀器預(yù)約申請的審核權(quán)限及實驗結(jié)束后的儀器維護(hù)。

⑶ 測試人員：即儀器使用用戶，結(jié)合本單位實際情況，分為院內(nèi)、校內(nèi)、和校外用戶三類，使用用戶向管理員提供單位、姓名、學(xué)號、電話、導(dǎo)師等信息用于注冊賬戶，便于后續(xù)的預(yù)約、解鎖等操作。

2.3 儀器培訓(xùn)

重點實驗室儀器繁多，尤其是精密儀器操作復(fù)雜，而每學(xué)期根據(jù)不同科研需求，學(xué)生用戶流動性大，有限的集中培訓(xùn)次數(shù)往往達(dá)不到理想的培訓(xùn)目的，因此可通過“智慧實驗室”線上線下結(jié)合的模式進(jìn)行儀器培訓(xùn)?！爸腔蹖嶒炇摇笨蛻舳颂峁┚€上自主學(xué)習(xí)頁面，管理人員不定期將儀器操作手冊、注意事項等實驗科研素材轉(zhuǎn)化為數(shù)字資源，以及將示范實驗、規(guī)范的實驗操作過程錄成視頻并上傳，供使用用戶在線瀏覽、下載學(xué)習(xí)。根據(jù)儀器設(shè)備的貴重、精密和安全系數(shù)程度，學(xué)生對某臺設(shè)備首次預(yù)約時可選擇“網(wǎng)上培訓(xùn)”及“現(xiàn)場培訓(xùn)”[14]。對簡單易操作、不易損壞的設(shè)備，學(xué)生在線即可完成考核并開始預(yù)約；對精密貴重、安全性要求較高的設(shè)備，必須選擇“現(xiàn)場培訓(xùn)”，儀器負(fù)責(zé)人定期在設(shè)備頁面發(fā)布培訓(xùn)時間、地點公告及報名表，測試人員提交報名表并及時參加現(xiàn)場培訓(xùn)，通過考核后，管理員可在系統(tǒng)中為其點擊“考試通過，準(zhǔn)予申請預(yù)約”。

2.4 信譽(yù)記錄

為避免個別用戶的不良實驗習(xí)慣（如長時間預(yù)約占位浪費實驗室資源、離開實驗室未關(guān)門、預(yù)約樣品數(shù)與實際測試數(shù)不符等），保障“智慧實驗室”的有序進(jìn)行，增加了信譽(yù)記錄模塊。當(dāng)被管理員發(fā)現(xiàn)并在系統(tǒng)登記不良實驗記錄累計三次以上者，將無法進(jìn)行正常預(yù)約與操作。

通過賬戶注冊、儀器培訓(xùn)且信譽(yù)良好的用戶即可在網(wǎng)頁或客戶端進(jìn)一步查看儀器預(yù)約情況，空白時間段供自由選擇預(yù)約，填寫樣品成分、個數(shù)、測試條件后提交的預(yù)約信息將被發(fā)送至各儀器審核員[15]。

3 “智慧實驗室”過程管理

本著“以人為本”的服務(wù)理念，“智慧實驗室”系統(tǒng)可及時響應(yīng)師生對實驗室設(shè)備空閑時段的開放要求，方便測試人員自主解鎖門禁與上機(jī)操作；同時嚴(yán)控過程環(huán)節(jié)，方便管理人員遠(yuǎn)程管控，保障實驗室、儀器設(shè)備、操作者的安全。

3.1 儀器設(shè)備審核

在傳統(tǒng)的儀器使用審批環(huán)節(jié)，管理人員需根據(jù)預(yù)約者登記的紙質(zhì)化材料進(jìn)行編排，耗時低效，且預(yù)約者往往無法在第一時間明確設(shè)備可使用時間?！爸腔蹖嶒炇摇钡氖褂媒鉀Q了這一日?；ぷ鞯姆爆?，在線預(yù)約、分級審核作為“智慧實驗室”的一項基本功能，可使學(xué)生自主靈活地提前安排實驗時間。儀器審核員可一目了然地瀏覽所負(fù)責(zé)設(shè)備的可預(yù)約時間段、預(yù)約人姓名、導(dǎo)師團(tuán)隊、樣品成分、預(yù)估測試時間等信息，審核通過后反饋信息將自動在第一時間發(fā)給申請用戶。

3.2 智能門禁

“智慧實驗室”在智能終端設(shè)備按需配套，已實現(xiàn)與門禁系統(tǒng)、電腦鎖屏系統(tǒng)等物聯(lián)網(wǎng)智能終端結(jié)合，通過審批的實驗申請，用戶按預(yù)約時間在手機(jī)APP上點擊“開門”“實驗開始”，即可打開實驗室門和解鎖電腦鎖屏，代替了傳統(tǒng)的鑰匙開門模式，更加便捷高效。

3.3 實時監(jiān)控與溫濕度監(jiān)測

“智慧實驗室”連接實驗室視頻監(jiān)控系統(tǒng)，管理員通過手機(jī)終端可遠(yuǎn)程調(diào)看實驗室，隨時掌握實驗室門鎖開關(guān)狀態(tài)及儀器運(yùn)行情況，對違規(guī)操作人員可及時制止，確保人員、實驗環(huán)境、設(shè)備安全管理流程不出現(xiàn)盲點和漏洞，最大程度地規(guī)避實驗室中人的不安全行為與物的不安全狀態(tài)[16]。此外，大型精密儀器的使用與維護(hù)對環(huán)境的溫濕度條件要求嚴(yán)苛，盡管實驗室已安裝了除濕機(jī)、空調(diào)和濕度計，但儀器管理人員仍然無法跨空間實時查看?；ヂ?lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展讓溫濕度從單純的記錄擴(kuò)展到互聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測與控制功能，采用自動化控制，“智慧實驗室”融合在線溫濕度檢測系統(tǒng)，把各間的溫濕度監(jiān)控點統(tǒng)一聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控，儀器管理員無論是在現(xiàn)場還是其他區(qū)域都可登錄系統(tǒng)實時查看溫濕度數(shù)據(jù)，為實驗室穩(wěn)定的大環(huán)境提供保障。

4 “智慧實驗室”末端管理

傳統(tǒng)的實驗室管理環(huán)節(jié)至用戶離開實驗室即為結(jié)束，而新時代下更高要求的實驗室管理建設(shè)不僅需要覆蓋儀器設(shè)備使用過程的監(jiān)督業(yè)務(wù)，同時也需要縱向貫通各環(huán)節(jié)的信息化工作，嚴(yán)守末端節(jié)點，做好數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析工作。

4.1 系統(tǒng)計費與實驗文檔上傳

重點實驗室堅持收支平衡的非盈利基本原則，對大型儀器實行有償使用模式，實現(xiàn)專管公用，目的在于將服務(wù)收入用于支付儀器配件維修及耗材更換、培訓(xùn)差旅、學(xué)生助理補(bǔ)貼等日常開支。根據(jù)使用用戶的性質(zhì)不同，收費標(biāo)準(zhǔn)對應(yīng)分為院內(nèi)、校內(nèi)、校外三種；根據(jù)儀器設(shè)備用途與測試條件不同，又分為按時計費與按樣計費兩種。在“智慧實驗室”終端中，計費功能的實現(xiàn)依托于團(tuán)隊賬號管理，在創(chuàng)建個人賬號時根據(jù)其導(dǎo)師團(tuán)隊為單位進(jìn)行分組，各團(tuán)隊預(yù)先充值測試經(jīng)費，實驗結(jié)束后，計費模塊的時間控制程序會自動記錄并計算用戶所使用的實驗時間段及費用情況，由系統(tǒng)自動扣除。此外，通過“智慧實驗室”APP，實驗者在完成實驗后，在手機(jī)上點擊“實驗結(jié)束”，選擇“上傳實驗數(shù)據(jù)”，隨即實驗數(shù)據(jù)文檔將被上傳至云端個人賬戶中，可隨時隨地下載，避免用光盤刻錄讀取的麻煩[17]。

4.2 耗材庫存管理

隨著儀器使用年限的增長，所需更換的配件耗材也不斷增加，多樣化功能用途、規(guī)格型號的耗材采購與使用情況追蹤是實驗室管理員不可避免的問題，因此“智慧實驗室”增加了耗材配件管理模塊，出庫入庫均可回溯，包括采購日期、價格、規(guī)格型號、用途、采購數(shù)量、庫存數(shù)量等，便于管理員將已有庫存信息化，并設(shè)置庫存警戒線對耗材余量自動預(yù)警，從而及時進(jìn)行日常耗材采購。

4.3 儀器報表統(tǒng)計

一直以來，為加強(qiáng)重點實驗室的建設(shè)發(fā)展和管理監(jiān)督，省科技、教育管理部門需要根據(jù)各重點實驗室報送的紙質(zhì)信息和數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總和統(tǒng)計分析。然而這種紙質(zhì)數(shù)據(jù)信息的報送對重點實驗室的運(yùn)行了解存在相對的滯后性；另一方面，面對大量的實驗記錄簿、登記報表，實驗室管理人員在統(tǒng)計各類儀器使用時長、測試數(shù)目的工作相當(dāng)繁重且誤差較大。借助“智慧實驗室”系統(tǒng)，可自動采集以上環(huán)節(jié)生成的數(shù)據(jù)，每臺儀器使用時長、產(chǎn)生費用情況、門禁操作日志等，并以圖表或?qū)С鰣蟊硇问秸故?，便于取得全面的統(tǒng)計分析結(jié)果，“讓數(shù)據(jù)說話、用數(shù)據(jù)決策、靠數(shù)據(jù)管理”，為高校實驗室建設(shè)發(fā)展提供更加實時、更加動態(tài)的信息數(shù)據(jù)資料。

圖4 “智慧實驗室”報表統(tǒng)計界面

5 結(jié)語

科技創(chuàng)新正改變著當(dāng)下的工作和生活模式，“互聯(lián)網(wǎng)+”的過程可視為高校實驗室管理工作和信息化工作雙重轉(zhuǎn)型升級的過程，可以讓我們站在更高的空間、以更廣的視角，審視思考實驗室管理。基于全生命周期管理理念的“智慧實驗室”，是在新科技浪潮下運(yùn)用現(xiàn)代化技術(shù)開啟的實驗管理模式創(chuàng)新，它結(jié)合監(jiān)控、網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)，以云平臺和物聯(lián)網(wǎng)為依托，以電腦、手機(jī)數(shù)據(jù)端為窗口，實現(xiàn)高效、實用、靈活的自主學(xué)習(xí)、自主預(yù)約、自主服務(wù)，有效提升了開放服務(wù)規(guī)范化水平、實驗室管理效率及各維度的可持續(xù)發(fā)展。目前“智慧實驗室”已在本實驗室經(jīng)過兩年的試運(yùn)行，其管理模式的科學(xué)性和高效性得到了實踐證明，該信息平臺和管理機(jī)制正在逐漸向其他實驗室分享推廣，以推進(jìn)高校重點實驗室朝著智慧化之路不斷前行！