仪器全寿命周期理念下的化学实验教学管理

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摘要:实验仪器是高等化学教育中的重要资源，也是高校实验管理的重要核心。在日常仪器教学管理过程中，如何结合化学仪器的特点，并基于化学仪器的全寿命周期，从仪器管理人员配置、仪器资源平台搭建等方面进行实验教学与管理，则尤为重要。本文就目前高校化学实验教学与管理中的现状，提出了基于化学仪器全寿命周期理念的教学管理模式，希望为进一步的教学管理研究提供有益的参考。

关键词:全寿命周期;化学仪器;教学与管理

在高校日常教学活动中，实验室仪器设备的正常运转保障着教学任务和人才培养工作顺利进行，同时，一些大型仪器还肩负着较为重要的科研任务。然而随着仪器数量的增加，管理和维护难度也成倍增加，特别是一些大型仪器，运行维护费用高但使用频率不高;仪器的教学任务和科研任务如何合理分配等，都是我们需要关注的问题。那么如何合理化配置这些仪器资源，成为日常实验教学与管理工作能否顺利开展的关键。全寿命周期管理(Life－cycleManagement［1］)，也叫做生命周期管理，作为一种新兴的科学理念，被广泛地应用于建筑生产领域(BLM［2］)和工业生产领域中(PLM［3］)，作为一种贯穿于有关产品周期始终的系统、科学的评价方法，和建立于产品生命周期的完整的评价体系，它使产品在生产或运营的各个阶段都得到针对性的管理，使整体系统效率得到极大提升。借用这个理念，我们提出了化学仪器的全寿命周期。但是化学仪器的全寿命周期，不同于建筑和工业两个生产部门，由于一般普通高校都不具备生产和设计大型仪器设备的能力，所以我们将这个概念建立在仪器的使用周期当中，所关注的体系基于仪器购置之后的调试－运营－损耗三个阶段。通过分析三个阶段的各个特点，有针对性地建立与之相适应的教学管理模式，全面提升仪器设备的使用效能，将仪器的使用和教学资源的配置有机的结合起来，真正实现实验教学与管理的互促互进。

1现状

目前各地方高校在仪器使用上，普遍存在几个突出现状:(1)仪器闲置仪器的闲置会带来两个问题:第一，仪器的健康问题，在日常教学中，我们经常发现使用频繁的仪器不容易出现问题，反而使用频率不高的仪器更容易出现故障和损耗。事实上，仪器的使用如果能保持固定的强度和频率，是有利于仪器使用寿命的延长的，而出现问题往往是由于长时间闲置或者闲置一段时间后突然使用，仪器部件的失效或过载而引起损坏造成的。第二，资源浪费问题。常规仪器和大型仪器的日常维护需要经费开支，这一部分费用并不因不使用或少使用仪器而减少。从这一角度说，仪器闲置造成了资源和经济的浪费。(2)仪器共享在现有高校人员和资源构成的体系下，仪器的使用和管理容易出现结构性的问题，即资源共享的问题。传统观念认为，课题组购买的仪器为课题组所用，院系购买的就为院系所用，其他单位、个人很难共享资源;同时，由于信息平台的缺位，资源信息的不对称，校内不同教学单位间的仪器设备，没有形成很好的资源互补;多数单位间采取平行的管理模式，容易造成仪器重复配置，同时又校内仪器资源共享难的问题;各高校间也容易出现这种情况，同样的仪器，有的单位仪器闲置，有的单位的调配紧张。(3)教学管理模式需要改变。传统的教学管理方式，多通过资产管理部门统一对仪器进行归档管理并编码，使每一台实验仪器都有一个固定的资产编号，但仪器的动态使用信息，如使用者，仪器状态，维修次数，维修部位等都不能通过该方式即时显示，同时该方式缺少教学单位与管理单位的交互性。而随着教学单位仪器使用次数、仪器购置数量的增加，这种管理方式明显滞后于实验教学的发展，这对于仪器管理提出了更高的要求。

2对策

为了应对以上几个问题，在日常仪器教学管理过程中，需要结合化学仪器的特点，基于化学仪器的全寿命周期，从仪器管理人员配置、仪器资源平台搭建等方面入手。(1)仪器管理人员的配置问题历来是实验室管理中的一个难点，在院系相关制度的前提下，围绕着本专业教学计划和人才培养计划，化学实验室需要考虑和协调人机配比，最大限度地将仪器资源运转起来。这里，不能仅以仪器资产价值、数量来考虑人机配比，必须通过建立科学的评价体系、全面的考核制度，综合评判仪器的使用情况，核算仪器的业务量大小，综合设置管理人员岗位。同时，应建立实验教师与专业教师的协同模式，配合做好对仪器的管理工作。(2)对于信息不畅、信息不对称而造成的仪器资源浪费问题，可以鼓励各高校间，尤其是各地方高校之间，高校内部院系之间，搭建资源共享和开放平台。地方高校的科研任务相对没有那么重，而短期内又都有相关仪器添置的需求，然而设备购置资金有限，仪器购置周期较长，同时也有购买后同样面临闲置的顾虑。所以在这一阶段下，各高校、各单位间利用可以互补的仪器资源，通过搭建平台、相互协作，彼此共享资源，使仪器有效运转起来。(3)结合当前资源管理和信息管理的先进技术，采用RFID(无线射频识别)［4］和物联网［5］技术，建立从实验设备终端到网络共享平台，再到各资源需求方的资源共建网络。通过电子标签技术，将设备自安装初期，对有关信息，型号、规格、生产日期、维修次数、使用频率等纳入网络，建立信息更新制度，将使用信息、使用状态及时反馈至网络;结合网络技术，通过系统分析，各资源状态监控，给出仪器资源共享的路径和建议，使每个网络共建方与资源共享方都能够及时得到网络信息的反馈。同时，建立资源交互补偿机制，平台下仪器资源分享方每共享一次资源，即获得一次对等交互资源补偿的机会;建立评分体系，将平台中的共享行为透明化和制度化。

3化学实验仪器全寿命周期下的教学与管理模式

任何仪器都有使用周期，但是良好的管理体系和维护体系，会有效延长这一周期，保障重要教学任务的开展与重大科研任务的顺利执行。在日常教学和科研工作中，化学实验仪器在生命周期的不同阶段，其工作状态，特别是部件的损耗情况，导致出现仪器的故障率是不同的。基于此种情况，实验室管理中可以结合常年维修记录情况，综合评价仪器易损耗位置、损坏频率，给出化学仪器寿命的评价方法;统计仪器使用数据，结合数理统计的方法，对仪器平均寿命，主要部件平均寿命，易损耗部件平均寿命，维修后平均寿命等情况进行参数分析，有条件的还可以设计“生命周期专业管理系统”，为全面掌握实验仪器运行状况，评估运行状态，预测维修周期等提供进一步的技术参考。基于此，我们提出化学仪器全寿命周期下的教学管理模式(图2)，希望为有关实验开展、实验室管理提出有针对性的建议。该模式借用BLM和PLM的概念，将其运用于实验室化学仪器的管理和教学中，分为三个阶段:调试阶段，维护阶段，易损阶段。调试阶段:对于化学设备，特别是大型仪器而言，此阶段是仪器试运行、各指标状态稳定、人机磨合的适应期;此阶段的不当管理，容易出现系统运行故障，并为后续阶段的使用造成隐患，所以此阶段下建议开展基础实验和演示实验，并由专门人员对仪器进行管理和维护。建立仪器动态管理机制。进行新进仪器和维修后仪器有关信息的收集，运行状态的描述，故障问题的汇总，以便后续提出针对具体型号仪器的操作技巧、流程、常见问题解决办法。此阶段不建议开设学生实验。维护运行阶段:在调试一段时期后，仪器的各项指标趋于稳定，人员和机器之间也都处于最佳的配合状态，可以开展有关高强度、高精度的试验，此阶段开设实验无特殊要求，但要注意日常运行状态的记录和故障问题的反馈。易损阶段:各种仪器都会出现周期性损耗和损坏的问题，维护阶段的良好管理可以延长维护运行的周期，但是无法避免此类问题出现。一旦出现了损坏，就必须进行专业的维修和管理，在此阶段注意观察仪器运行状态。实验室在日常教学任务中，应提出此阶段下各仪器的实验建议，对于精度要求高、药品贵重的有关化学实验更要提出合理化建议，在仪器故障高峰尽量安排基础实验和演示实验，避免因仪器突发故障浪费了贵重的化学物资，影响了关键的实验进程。

参考文献

［2］陈训.建设工程全寿命信息管理(BLM)思想和应用的研究［D］．上海:同济大学，2006.

［3］宋玉厚，乔威，朱榜芹.运用PLM模式的高校仪器设备全生命周期管理［J］．实验技术与管理，2013，29(11):211－213.

［4］蒋皓石，张成，林嘉宇.无线射频识别技术及其应用和发展趋势［J］．电子技术应用，2005，31(5):1－4.

［5］王保云.物联网技术研究综述［J］．电子测量与仪器学报，2009，23(12):1－7.

作者：茹晶晶 赵兵 单位：宁德师范学院化学与材料学院