協(xié)同創(chuàng)新儀器共享平臺的研究與實現(xiàn)

劉行兵, 司 思, 劉孝飛, 張 震

(河南師范大學 計算機與信息工程學院, 河南 新鄉(xiāng) 453000)

隨著高校和科研機構(gòu)儀器設備數(shù)量越來越大,儀器設備管理不得當、資源共享信息不及時、專業(yè)性操作和使用成本較高等問題日益凸顯。在此背景下,儀器資源共享成為重要發(fā)展趨勢[1-3]。為此,應積極探索并建立健全科研儀器設備開放管理制度和獎勵機制,向社會提供科研資源開放服務,解決科研儀器使用率低的問題[4]。搭建協(xié)同創(chuàng)新儀器共享管理平臺,是促進儀器設備開放、促進儀器設備管理制度完善的重要舉措。

1 儀器共享平臺的發(fā)展現(xiàn)狀

一些發(fā)達國家很早就對儀器資源共享進行研究。日本政府通過頒布相關的儀器資源使用法律法規(guī),提升企業(yè)、高校、研究機構(gòu)的主體優(yōu)勢,達到科技資源高效利用的目的；為貫徹完全開放、免費使用的政策,美國國家儀器共享服務中心整合國內(nèi)實驗室和研究機構(gòu)的科研成果和儀器資源,向社會提供共享服務；韓國政府為保障大型儀器設備使用效率,頒發(fā)相關法律法規(guī),在網(wǎng)絡上發(fā)布儀器共享指南和現(xiàn)有儀器目錄,進行儀器使用申請受理,實行儀器共享會員制；德國聯(lián)邦物理技術研究部提供計量測試和應用技術開發(fā)共享服務,促進技術交流和科技進步[5]。

我國已建立了國家級、區(qū)域級、省級、市級以及校級的大型科學儀器設備共享平臺。通過跨地域、跨領域的構(gòu)建方式,最終建立了包括16個國家大型科學儀器中心在內(nèi)的國家儀器中心平臺；河北省最初的省級大型科學儀器資源共享服務平臺聯(lián)盟將變成更為廣泛、共享水平更高的環(huán)渤海地區(qū)大型科學儀器資源共享服務平臺網(wǎng)絡；上海研發(fā)公共服務平臺,包括了儀器、數(shù)據(jù)、專家、文獻、機構(gòu)等多種科研資源,可為大眾提供多種共享服務,具有不同的共享模式[6]。

當前儀器設備共享管理平臺還存在一些普遍問題,儀器設備科研資源信息不能及時共享,高校和科研機構(gòu)對于儀器設備的開放意識不強；共享管理制度不成熟,儀器設備利用率低,存在不必要的資源浪費；儀器資源狀況信息化程度低,有些還只是紙質(zhì)文件,共享效率低。

2 協(xié)同創(chuàng)新儀器共享平臺的必要性

協(xié)同創(chuàng)新首先發(fā)源于20世紀初的美國,隨后逐步傳播到德國、英國等發(fā)達國家,20世紀90年代末期擴散到中國,并在中國得到迅速發(fā)展。如今,政府、企業(yè)、高校、研究所的協(xié)同創(chuàng)新,加上國家推行的“2011計劃”,加快了協(xié)同創(chuàng)新的發(fā)展,協(xié)同創(chuàng)新已經(jīng)成為加快轉(zhuǎn)變經(jīng)濟發(fā)展方式、加強科技創(chuàng)新和提高國家競爭力的重要方式[7]。這種全新的創(chuàng)新合作模式,是以包括高校、研究機構(gòu)在內(nèi)的知識創(chuàng)新主體和企業(yè)這一技術創(chuàng)新主體為主要創(chuàng)新要素,以政府、金融機構(gòu)、中介組織、用戶等為次要創(chuàng)新要素,以實現(xiàn)科技創(chuàng)新為目的而進行的各主體資源整合的網(wǎng)絡創(chuàng)新模式,通過知識創(chuàng)新主體、技術創(chuàng)新主體及其他要素的深度合作和優(yōu)勢互補,產(chǎn)生“1+1+1>3”的非線性效果[8-9]。

儀器共享是協(xié)同創(chuàng)新的重要組成部分,協(xié)同創(chuàng)新儀器共享平臺是儀器共享的創(chuàng)新模式。通過構(gòu)建協(xié)同創(chuàng)新儀器共享平臺,促進各創(chuàng)新主體之間的協(xié)同發(fā)展。協(xié)同創(chuàng)新儀器共享平臺與傳統(tǒng)儀器共享平臺在用戶群體、共享目的、操作要求等方面有著明顯不同。傳統(tǒng)開放性儀器共享平臺是面向全社會的,而協(xié)同創(chuàng)新儀器共享的用戶僅限于協(xié)同單位,提升了協(xié)同單位間密切的合作關系。傳統(tǒng)開放性儀器共享平臺的目的在于儀器的使用,而協(xié)同創(chuàng)新儀器共享平臺的目的在于協(xié)同創(chuàng)新。由于目的不同,相關方的共享積極性差別很大。傳統(tǒng)開放性儀器共享平臺要求儀器操作人員具備一定資質(zhì),而協(xié)同創(chuàng)新儀器共享平臺則僅需儀器操作人員具有操作能力,不一定要具有相關部門的認可資質(zhì),減輕了儀器提供方技術隊伍考取相關資質(zhì)的負擔。鑒于上述不同,協(xié)同創(chuàng)新儀器共享平臺的設計有別于傳統(tǒng)的儀器共享平臺。

3 協(xié)同創(chuàng)新儀器共享平臺的設計

3.1 平臺的架構(gòu)

協(xié)同創(chuàng)新儀器共享管理平臺采用B/S結(jié)構(gòu),平臺的整體架構(gòu)如圖1所示。B/S結(jié)構(gòu)是以Web技術為主的結(jié)構(gòu)訪問模式,這種模式是將傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)中的中間服務器層分為應用服務器和Web服務器兩個部分,其中用戶通過瀏覽器發(fā)出命令,Web服務器或應用服務器訪問數(shù)據(jù)庫接口,反饋給瀏覽器[10-11]。

該平臺主要解決儀器統(tǒng)一管理問題,包括儀器展示、儀器預約、管理統(tǒng)計和技術咨詢等。在整個平臺的構(gòu)架中可以看出,協(xié)同單位用戶可以檢索儀器并查看儀器簡介、規(guī)格型號、費用、技術指標和服務內(nèi)容等基本信息,還可對所需的儀器設備進行網(wǎng)上預約,預約信息審核通過后即可進行測試。用戶在儀器預約之前,需要進行注冊審核,普通用戶僅限于協(xié)同單位。此外,還可查看儀器共享管理平臺簡介、儀器設備相關信息和研發(fā)中心信息、儀器共享典型案例等。

3.2 平臺功能介紹

根據(jù)圖1管理平臺整體架構(gòu),結(jié)合實際情況,平臺分為前、后臺功能模塊。前臺模塊主要包括平臺簡介、信息中心、儀器資源、研發(fā)平臺、管理統(tǒng)計、典型案例,后臺功能模塊主要包括系統(tǒng)管理、儀器管理、用戶管理。

圖1 協(xié)同創(chuàng)新儀器管理共享平臺整體架構(gòu)

(1) 前臺6種功能具體內(nèi)容如下：

平臺簡介：詳細介紹協(xié)同創(chuàng)新儀器共享平臺的定位、意義、功能等,方便用戶了解平臺整體設計。

信息中心：主要發(fā)布儀器共享的相關新聞,主要包括動態(tài)新聞、通知公告、行政法規(guī)、行業(yè)動向等。

儀器資源：介紹協(xié)同創(chuàng)新儀器共享平臺中的各類儀器設備資源信息,用戶可根據(jù)自己的需求進行儀器檢索、查詢和預約。

研發(fā)平臺：介紹國家級和省級重點實驗室、工程技術中心、新型研發(fā)機構(gòu)等。

管理統(tǒng)計：主要統(tǒng)計儀器和用戶信息,進行集中統(tǒng)一管理。

典型案例：收錄通過平臺開展的儀器共享典型案例,對優(yōu)秀案例進行展示。

(2) 后臺功能具體內(nèi)容如下：

系統(tǒng)管理：主要是對平臺中新聞文章、專家信息、數(shù)據(jù)備份還原、系統(tǒng)設置和權(quán)限分配進行管理。對平臺前臺新聞和專家信息進行管理,及時更新新聞內(nèi)容和專家信息；數(shù)據(jù)備份和還原保證數(shù)據(jù)的安全性,以免系統(tǒng)出現(xiàn)故障時數(shù)據(jù)丟失；系統(tǒng)設置是對前臺網(wǎng)站基礎信息的設置,包括網(wǎng)站名稱、標題及前臺頁面底部地址、郵箱、電話等；不同用戶權(quán)限不同,總管理員可以分配不同用戶和下級管理員的權(quán)限。

儀器管理：主要是對儀器設備及其使用的管理。儀器設備管理包括添加、查看、刪除、修改儀器基本信息等基本操作。此外,儀器管理員添加儀器信息時,需經(jīng)總管理員審核后,平臺前臺頁面才會顯示出來。儀器使用管理包括審核儀器使用情況、申請情況及對使用儀器評價情況。對于用戶提交的儀器預約申請,管理員可在查看儀器設備預約詳細信息后,做出審核通過與否的決定,也可在后臺查看申請儀器預約的詳細進度情況,查看、刪除預約記錄或使用儀器評價信息。

用戶管理：主要是管理用戶的基本信息。普通用戶可查看、修改自己的個人信息,平臺管理員可增加管理員用戶或?qū)⒐芾頇?quán)限下放,還可查看平臺中所有用戶情況,統(tǒng)計所有用戶信息,以便統(tǒng)一管理用戶。

3.3 平臺角色管理

用戶使用平臺時,會被分配相應的角色,協(xié)同創(chuàng)新儀器共享管理平臺按照用戶權(quán)限不同分為以下五類：

(1) 普通游客：可瀏覽平臺首頁、查看儀器信息,但沒有預約權(quán)限。

(2) 普通用戶：可進入平臺、完成注冊,可檢索、查看儀器信息,可預約儀器,還可進行相關的個人基本信息管理。該平臺用戶僅限于協(xié)同單位內(nèi)部人員。

(3) 儀器管理員：分中心管理員添加儀器管理員信息后,儀器管理員可登錄進入平臺,對所在分中心范圍內(nèi)的儀器進行管理,包括儀器信息的添加、修改、刪除和審核,還可查看儀器設備預約信息,包括對個人基本信息的查看和修改。

(4) 分中心管理員：可登錄管理后臺,對該中心的儀器進行操作管理,包括儀器信息的添加、刪除、修改和查看,也可檢索和查看儀器預約情況和狀態(tài)顯示,以及對個人基本信息進行管理。

(5) 平臺管理員：整個儀器共享管理平臺的管理員,擁有對整個平臺的操作權(quán)限,主要包括儀器管理、預約管理、用戶管理,以及對平臺的新聞文章管理、專家信息管理、系統(tǒng)管理、數(shù)據(jù)庫備份還原管理、管理員信息管理、角色分配管理、管理員日志管理等。在儀器管理中,儀器管理員或者分中心管理員添加的儀器信息,需經(jīng)平臺管理員審核后,前臺方可顯示。

3.4 平臺的安全管理

隨著互聯(lián)網(wǎng)技術的迅速發(fā)展,網(wǎng)絡日益復雜開放,系統(tǒng)安全性成為不可忽視的重要問題[12-13]。為保證系統(tǒng)安全,對儀器共享管理平臺設計了如下功能：

(1) 鑒定身份。該平臺采用登錄控制模塊對用戶身份進行識別和鑒定,由于用戶來源于平臺內(nèi)部的協(xié)同單位,保護了用戶信息的隱私性,用戶具有唯一的身份標識和鑒別信息,個人信息不易被盜用。

(2) 訪問權(quán)限。平臺將用戶分為平臺管理員、儀器管理員、分中心管理員、普通用戶、普通游客五種身份,權(quán)限不同,分工明確,層層制約,保證數(shù)據(jù)安全。

(3) 數(shù)據(jù)加密傳輸和存儲。平臺采用加密方法,對用戶身份等重要信息進行加密,用戶傳輸或者保存數(shù)據(jù)時,采用數(shù)據(jù)加密傳輸和存儲,保護用戶信息安全。

(4) 管理員日志。平臺設有管理員日志,日志記錄應用程序端的IP地址、角色名稱、操作時間和操作描述,只有平臺管理員可以對日志進行集中管理,查看使用者相應信息,保護系統(tǒng)安全。平臺還包括程序錯誤信息日志,系統(tǒng)定期對日志進行安全分析,維護平臺運行安全。

(5) 數(shù)據(jù)備份和還原。平臺支持數(shù)據(jù)的備份和恢復,實現(xiàn)數(shù)據(jù)的最大讀取時,還支持數(shù)據(jù)文件的數(shù)據(jù)恢復和增量備份,最大限度地保護數(shù)據(jù)安全。

4 儀器預約流程

儀器預約是儀器共享管理平臺中的一個重要內(nèi)容。吸取之前儀器共享平臺建設弊端,并總結(jié)儀器管理人員多年工作經(jīng)驗,該協(xié)同創(chuàng)新儀器預約流程,提升了用戶使用體驗感。儀器共享平臺中的儀器預約主要包括兩種形式,一種是送樣檢測,協(xié)同單位預約設備儀器后，樣品需要儀器管理人員檢測時，預約發(fā)起方需按約定送樣本到儀器管理方進行測試；另一種是遠程開通賬戶，協(xié)同單位預約后，設備管理方按約定提供賬戶給預約方使用，預約方在規(guī)定時間內(nèi)登錄賬戶完成遠程計算。儀器預約流程如圖2所示。

圖2 儀器預約流程圖

在協(xié)同創(chuàng)新儀器共享管理平臺中,用戶身份認證完成后,登錄自己的賬號；從平臺前臺頁面檢索到需要預約的儀器,提交預約申請；等待儀器管理員審核通過后，即可進行送樣測試或者遠程開通賬戶；進行儀器使用；完成測試后,用戶和儀器管理員進行評價,儀器預約流程結(jié)束。在該平臺儀器預約過程的不同階段中,用戶和儀器管理員預約狀態(tài)不同,需要雙方進行不同的操作。儀器預約狀態(tài)和操作如表1所示。

表1 儀器預約流程狀態(tài)表

表1描述了在儀器預約中,審核端和申請端在不同步驟時的狀態(tài)和操作。流程大致分為申請儀器、審核儀器、儀器使用、進行評價、評價完畢5個階段,每個階段中審核端和申請端所顯示狀態(tài)相同,但操作不同。

第一階段,申請儀器。狀態(tài)均為待審核,申請端顯示已申請,不可進行操作,審核端顯示審核申請,具體操作可選擇通過或者不通過。

第二階段,審核儀器。狀態(tài)均為已審核,申請端顯示待乙方確認,不可進行操作,審核端顯示預約確認,具體操作可選擇修改預約申請。

第三階段,儀器使用。狀態(tài)均為預約中,申請端顯示測試完畢,可進行操作,即在儀器使用完畢之后,確認測試完畢,審核端顯示測試完畢,可進行操作,待甲方儀器使用完畢,確認測試完畢。

第四階段,進行評價。狀態(tài)均為待評價,測試完畢之后,雙方進行評價,申請端顯示請評價,對儀器使用過程進行評價,提交評價信息,審核端顯示待評價,不可進行操作。

第五階段,評價完畢。狀態(tài)均為已評價,評價完畢之后,申請端和審核端均顯示查看評價,不可進行刪除和更改評價。

5 結(jié)語

儀器共享管理平臺已經(jīng)試運行于新鄉(xiāng)市大健康產(chǎn)業(yè)科技協(xié)同創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)中心,河南師范大學下屬的生命科學學院、化學化工學院、環(huán)境學院等10個學院的大型儀器設備入網(wǎng)到儀器共享平臺中,儀器利用率顯著提高。協(xié)同創(chuàng)新儀器共享管理平臺的研究與實現(xiàn),是儀器共享的新嘗試,雖然能有效提高共享儀器的利用率,但由于開放用戶僅限創(chuàng)新協(xié)同單位,限制了儀器開放使用的范圍,這是平臺下一步完善的方向。