過程信息化管理在高校科研實驗室管理中的探索與實踐

王申偉, 姚志剛, 何大偉

(北京交通大學 發光與光信息教育部重點實驗室, 北京　100044)

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過程信息化管理在高校科研實驗室管理中的探索與實踐

王申偉, 姚志剛, 何大偉

(北京交通大學 發光與光信息教育部重點實驗室, 北京100044)

高校科研實驗室管理的重點是確保實驗人員在實驗過程中能夠嚴格遵守實驗室的各項規章制度。針對目前高校科研實驗室管理人員嚴重不足、規章制度落實困難的問題,提出過程信息化管理模式,在信息化管理體系的約束下,實現科研實驗室“安全、高效、有序”運轉。

過程管理； 制度落實； 信息化管理； 權限分配

科研實驗室是科研人員實施科技創新的主要場所,優秀的科技成果不但能夠創造巨大的社會價值,更能推動人類文明的不斷進步。我國的高校科研實驗室,不但是科技創新體系的重要組成部分,也是組織開展高水平應用基礎研究和基礎研究、聚集和培養優秀高級科研人才的重要基地[1-2]。實驗室管理水平在很大程度上決定著科研實驗室科研水平以及培養人才的能力,因此如何有效提高高校實驗室管理水平、實現科研實驗室“安全、高效、有序”運轉、更好地為科研服務,已成為高校實驗室管理部門亟待解決的問題。

1　高校科研實驗室管理存在的問題

科研實驗室管理工作繁瑣,除了基本的人員信息、儀器設備、實驗耗材的信息登記與更新之外,管理人員的大部分精力主要集中在對實驗人員的實驗行為的管理與約束上,也就是實驗過程的監管。由于我國高校科研實驗室建設起步較晚,實驗室建設很不完善,對實驗室建設投入的人力、物力不夠,加之各高校普遍存在重成果輕管理的狀況,管理理念比較落后,科研實驗室的管理存在諸多難題。

1.1管理人員嚴重不足,管理不到位的問題突出

隨著國民經濟的迅速發展,國家對科研的投入力度不斷加大,高校的實驗室儀器設備不斷增多,尤其是大型精密儀器設備增加迅猛,這些設備性能各異、價格昂貴、操作復雜,因此在儀器設備管理方面,除了常規設備信息統計以及使用狀態及時更新外,實驗管理人員還要不斷充實自己,迅速掌握儀器設備的使用技能并對儀器設備使用進行培訓,確保實驗人員能夠正確、熟練掌握相關的操作技能；另一方面,隨著高校的招生規模的不斷擴大,科研實驗室研究生人數也急劇上升,進出實驗室人員流動性增大,許多實驗人員經驗不足,為確保實驗室正常運轉,實驗室管理人員必須加大巡視力度,及早發現實驗人員違規問題并及時糾正,最大限度降低設備損壞率；另外,許多科研實驗室涉及使用化學危險品或病原微生物、轉基因等未知危險實驗品,實驗室管理人員還要同時承擔危險品申購、出入庫管理、回收管理等工作；隨著實驗室的不斷發展壯大,實驗室管理工作量呈指數增長。

發達國家科研實驗室管理人員一般保持在實驗人員總數的10%左右[3],而我國很多實驗室往往只重視科研成果,不注重科研保障,科研人員人數激增,但作為實驗室的專職管理人員則沒有明顯變化。面對大量的管理工作,實驗室管理人員管理不到位的問題異常突出[4-5]。以我實驗室為例,2005年科研人員有40人左右(包括導師、研究生),2015年科研人員突破200人,但管理人員10年間沒有任何變化,始終維持2人。面對海量的工作,傳統的管理模式已經無法滿足實驗室發展的需求。

1.2夜間實驗無人監管

由于科研實驗時效性很強,每一個研究領域都有許多科研團隊在爭分奪秒地從事相關研究,第一個取得突破的研究成果將被業界認可,后續其他科研人員再取得同樣成果已經沒有了意義。為了實現第一個突破,科研人員必須爭分奪秒地工作,在白天時間有限情況下,為確保科研進度,許多科研實驗室24小時連續運轉已經逐漸常態化。由于受到生物鐘的影響,夜間實驗人員容易疲勞,長時間實驗很難一直保持精力集中,誤操作概率增加,并且夜間缺乏實驗室管理人員的有效監督,實驗人員容易滋生僥幸心理,不按照實驗室規章制度工作,安全意識逐漸淡化,責任心不斷降低,不但容易造成儀器設備損壞,且易引發安全事故。

另一方面,許多科研實驗很難在8小時工作時間段完成,這就需要儀器設備長時間持續運轉,實驗人員因休息需要往往將設備置于無人值守狀態。雖然隨著科技進步,許多儀器設備實現了自動化運轉,但由于科研實驗具有很大不確定性,尤其是在無人值守的狀態下,應急響應嚴重滯后,一旦發生意外,可能會造成很嚴重的后果,尤其一些實驗是要在高轉速、高電壓、輻射、微波、強磁、真空、高壓、高溫、超低溫等極端條件下進行,這些復雜的使用環境造成的破壞力將更大[6]。

1.3管理制度健全,但制度落實、執行困難

科研實驗室能否“安全、高效”運轉,關鍵是實驗室的管理制度的建設與落實。目前在實驗室管理方面,我們更多的是注重制度的建設,但在制度如何落實方面卻關注甚少[7]。實際上,制度建設僅僅是實驗室管理的重要依據,如果制度得不到落實,再好的制度也僅僅是一種擺設,沒有任何意義。雖然所有的規章制度中都明確要求 “實驗人員必須嚴格遵守實驗室各項規章制度,服從實驗室管理”,但在實際執行過程中,如何確保實驗人員嚴格遵守規章制度是一個很大的難題。

其一,實驗室管理是以人治人的管理模式,人的主觀能動性(自覺性)起主導作用。實驗室的管理過程是管理人員通過巡視、督促確保實驗人員嚴格按照實驗室規章制度進行實驗的過程,由于過程是交互的,任何一方不配合實驗室管理就不能得到有效實施。由于實驗室管理人員不足,無法確保實時跟蹤所有實驗人員的實驗過程,及時發現違規問題并進行糾正,在管理人員不在的情況下,是否遵守規章制度完全依賴于實驗人員的自覺性,而實驗人員的自覺意識千差萬別,自律能力參差不齊,如果實驗人員不配合管理,實驗室管理人員付出再大的努力也是徒勞的。

其二,在當下各高校“重成果、輕管理”的觀念影響下,當管理與科研工作發生沖突時,往往管理讓位于科研。高校對于實驗室的投入力度以及對科研人員的考核往往取決于科研成果的多少,而研究生能否畢業也取決于他們的科研文章,所以對于整個實驗室和科研人員,或者研究生而言,擺在第一位的往往是他們的科研工作[8],至于管理制度是否要遵守,取決于管理制度對科研進展的影響。雖然規范的管理制度對實驗室整體發展是有利的,但對于科研人員個體而言,有時候或多或少會對科研工作造成一些影響。比如部分科研人員為了加快科研進度,經常將一些未經培訓的研究生甚至本科生帶入實驗室進行實驗,尤其是在夜間或節假日處于監管空白期,雖然明知違反了管理規定有可能造成很多不良后果,比如儀器損壞甚至安全事故,但為了早日完成科研任務,常常抱著僥幸心理。

其三,對于違規人員的約束機制有很強的主觀因素。作為規章制度的執行者,對違規人員的批評教育、管理約束效果,更多的是取決于管理者的威望而非規章制度本身。威望比較高的管理人員的批評教育、管理約束效果往往能夠立竿見影,與之相反,如果管理人員威望比較低,違規人員往往產生抵觸情緒,尤其是管理過程中難免帶一定的個人主觀因素,處理方式可能有失公允,產生一些矛盾與摩擦,更不利于實驗室管理。

1.4落實責任制在實際實施中效果不明顯

實驗室管理過程中,尤其是安全管理,往往強調責任機制,比如簽訂責任書、層層落實責任,希望實現人人重視、責任到人的局面。雖然這種方法確實可以在一定程度上提高科研人員的責任心,但在更多的時候這種責任制流于形式,往往是出現問題以后才想到責任問題。這種后果責任追究方式雖然能夠起到一定的約束作用,但在更多時候造成的損失已經無法挽回,尤其是在實驗室安全事故上,一旦出現問題,往往都是損失慘重。研究表明,在實驗室各類事故中,人為因素比例高達80%以上[9]。實驗室安全管理的原則是“預防為主,安全第一”,如何預防人為的失誤才是實驗室管理的關鍵所在,而后果追責的管理方式收效甚微。

2　高校科研實驗室實驗過程信息化管理系統

由于傳統的管理模式已經很難適應新形勢下科研實驗室的發展,隨著計算機技術以及通信技術的飛速發展,信息化管理已經逐漸成為高校實驗室管理的主流方向[10-11]。針對管理人員不足、實驗人員實驗過程監管困難、監管存在空白區間以及管理制度落實困難等問題,根據我們多年的管理經驗,結合計算機、互聯網、身份識別技術以及RFID技術等提出了一套全新的實驗過程信息化管理解決方案。其核心思想是針對實驗人員的實驗過程進行標準化設計,編寫一套相應的流程化程序,并將實驗室相關規章制度融入其中。信息化管理系統作為“實驗室管理員”的身份,對實驗人員的實驗過程進行實時全程監管,對于符合實驗室管理規章制度的流程放行,對于違反規定的行為及時制止,不但可以將實驗室管理人員從繁瑣的工作中解放出來,而且可以更加規范地對實驗室進行管理,確保實驗室“安全、高效、有序”運轉。

實驗過程信息化管理系統包括權限分配、過程監督、違規管理與輔助管理4部分。

2.1實驗室權限分配與取得

權限分配就是對實驗區域、儀器設備以及實驗人員分配不同的權限,確保只有具備使用權限的人員可以進入相應的實驗區域或使用指定的儀器設備進行實驗,權限不足的實驗人員無法進行實驗,保障實驗室安全并降低儀器設備的損壞率。

首先對實驗室不同區域進行權限分配,如圖1所示:實驗室辦公區出入大門具有一級權限,凡是本實驗室人員均可自由出入,外來人員不得隨意進入；實驗室實驗區域設置二級權限,要求必須通過實驗室安全考核的人員方可進入,其他人員無權入內；實驗室各類儀器設備的使用以及危險品購買、使用、倉庫出入均設置三級權限,其中設備類為3E權限,危險品類為3D權限,每臺設備雖然有同樣級別的權限,但權限不能通用,比如設備甲具有3E甲權限,設備乙具有“3E乙”權限,也就是取得“3E甲”權限的實驗人員無法啟動“3E乙”權限的設備,對于危險品購買、存儲、使用同樣如此。實驗室這些權限的分配主要通過身份識別系統以及門禁系統進行設定。

實驗人員權限的獲取主要通過考核取得,比如:進入實驗區域必須通過安全考核；使用儀器設備必須通過儀器設備上機考核,否則無法啟動設備；對于危險品購買、存儲、使用需要通過“危險品安全知識考試”方可取得3D權限,但如果要使用特定的危險品,必須通過這種危險品的特定考核方可具備購買、存儲、使用這種危險品的資質。

圖1　信息化管理科研實驗室布局示意圖

2.2實驗過程監督

對于實驗過程的監督采用“智能終端+傳感器+身份識別”模式。智能終端存儲儀器設備使用流程程序,實驗人員對儀器設備的操控通過智能終端來實現,同時通過各類傳感器將儀器設備的使用狀態傳給服務器,通過對比存儲于服務器的儀器設備標準狀態數據,確保儀器設備正常運轉。如果數據偏離正常值,則可及時預警,實驗人員可以及時處理,降低設備的損壞率。為確保只有具備3級權限的人員使用設備,智能終端連接身份識別系統,未被授權的人員將無法啟動相關設備進行操作。

對于危險化學品的過程管理相對困難,在危險品庫設置了“雙人開門權限”,也就是必須有兩人同時具備三級以上權限方可進入危險品庫取用化學試劑。所有入庫化學試劑均貼有統一的RFID標簽,同時在倉庫、化學合成間以及實驗室二級權限門口均設置RFID掃描系統。實驗人員取用的化學試劑信息可以通過掃描系統傳給服務器,對化學試劑的使用過程進行嚴格監管。實驗室門口設置RFID掃描系統是為了防止化學試劑帶出實驗室。

2.3對違規人員的管理與約束

由于實驗室門禁、儀器設備以及危險品等均采用分級權限管理,而且這些設備均通過互聯網連接,因此,發現違規情況只需將權限進行降級或賬號鎖定就可以實現對違規人員的有效約束。實際上由于儀器設備的使用基本上利用智能終端控制,實驗人員違規操作的可能已經降到最低,因此實驗室管理人員可以從實驗室的繁瑣工作中解放出來。

2.4安防監控系統的輔助管理

由于實驗人員的實驗過程管理交給了智能終端,安防監控主要作為輔助管理手段對于突發情況進行及時處理。比如突發火災險情,可以通過視頻監控及時了解發生火災區域的具體狀況并緊急制定相應應急處理措施。另外,實驗室管理人員通過監控系統可以從視覺上對整個實驗室的運轉有一個比較好的把握。

3　實驗過程信息化管理系統運行效果

我實驗室在2011年開始嘗試實驗過程信息化管理系統的設計與開發,經歷4年左右的建設,現在已經初具規模。圖2給出了實驗過程信息化管理系統簡單的流程示意圖,圖3是實驗過程信息化管理系統各個主要模塊實際運行效果圖。經過對系統的逐步改進,前面提到的人員不足、監管不到位、規章制度難以落實等問題得到了有效的解決,實驗室儀器設備的年損壞率由原來的20%降低至5%,實驗人員違規問題由原來的23人次/月降低至5人次/月左右。為配合實驗室科研進展,實驗室全面啟動了24小時連續運轉模式,在信息化管理系統的管理下,實驗室安全事故率始終維持在較低的水平,初步實現了科研實驗室“安全、高效、有序”運轉的目標。

圖2　實驗過程信息化管理系統簡單的流程示意圖

圖3　實驗過程信息化管理系統各個主要模塊

4　結語

實驗人員實驗過程的監管是當前科研實驗室管理人員投入精力最大的部分,確保實驗人員嚴格按照規章制度進行實驗是保障科研實驗室“安全、高效、有序”運轉的基本前提。利用計算機技術、互聯網技術以及智能終端技術,將實驗過程與規章制度程序化處理,結合信息化的管理手段,可以實現科研實驗室的規范化管理。通過我實驗室對于實驗室信息化管理體系的實踐與探索,為高校各科研實驗室管理提供了一個比較新穎的思路。

References)

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Explorationandpracticeofprocessmanagementincollegeinformationizationmanagementofscientificresearchlaboratories

WangShenwei,YaoZhigang,HeDawei

(KeyLaboratoryofLuminescenceandOpticalInformationofMinistryofEducation,BeijingJiaotongUniversity,Beijing100044,China)

Alltherulesandregulationsmustbestrictlyobeyedduringtheexperimentprocessincollegescientificresearchlaboratories,butitisdifficulttoimplementtherulesandregulations,becauseoflackoflaboratorymanagers.Theprocessinformationizationmanagementmethodisputforwardtoresolvethisproblem.Thelaboratoryisrunningsafely,efficientlyandorderlyunderprocessinformationizationmanagementsystem.

processmanagement;implementationofrulesandregulations;informationizationmanagement;permissionassignment

DOI:10.16791/j.cnki.sjg.2016.07.063

2016-01-27

北京交通大學實驗室研究課題資助項目(13080201)；北京交通大學實驗室研究課題資助項目(14080201)

王申偉(1980—),男,山東濟寧,博士,工程師,從事實驗室信息化建設與管理.

E-mail：shwwang@bjtu.edu.cn

G482

B

1002-4956(2016)7-0245-04