ZJU400超重力離心機系統開放共享探討

林偉岸，李俊超，趙 宇，朱 斌

ZJU400超重力離心機系統開放共享探討

林偉岸，李俊超，趙 宇，朱 斌

（浙江大學 超重力研究中心 軟弱土與環境土工教育部重點實驗室，浙江 杭州 310058）

該文圍繞ZJU400超重力離心機系統試驗的開放共享機制及運行現狀，對實驗室人才隊伍及管理制度進行了討論。ZJU400離心機的協調會制度、方案審核、上機排隊等相關制度有效提高了其運行效率。并進一步提出了建立試驗任務管理平臺、加強實驗技術隊伍建設和完善激勵體制等具體舉措，為今后高校大型設備開放共享工作提供了參考。

ZJU400離心機；開放共享；運行效率

大型儀器設備是高校完成教學、科研以及保證學科發展的重要物質基礎，是實驗室的主要技術裝備，是體現高校綜合實力的重要標志之一[1]。隨著各高校相繼引進先進大型設備，辦學條件得到大幅改善，同時也帶來了大型設備如何進行有效管理和充分利用的問題。主要問題有：（1）實驗室隊伍結構不穩定。受待遇津貼、職稱晉升和編制人數等條件的限制，實驗室難以吸引高水平實驗技術人員，導致實驗室隊伍結構不合理、穩定性差，難以滿足大型儀器的使用和管理需求。（2）運行維護經費不足。很多大型儀器設備的運行維護成本很高，僅靠開放服務收費難以支撐設備的長期正常運行，且受經費不足的限制，儀器不能及時維修和更新升級，這使得儀器的使用率普遍偏低。（3）運行管理機制不健全。一方面，一些高校實驗室在儀器的購置、管理和使用等方面沒有形成系統的規章制度，科研人員根據自身需求購置和使用，規劃不合理；另一方面，很多高校對于實驗技術人員的激勵政策及儀器使用效益的評估不夠重視，難以激發儀器設備管理人員的積極性。

上述問題常常導致科研設施與儀器利用率和共享水平不高、專業化服務能力不足，甚至出現部分科研設施與儀器重復建設、購置和嚴重閑置浪費等現象，難以充分發揮科研儀器對科技創新的服務和支撐作用[2-5]。本文以浙江大學ZJU400超重力離心機系統為對象，結合其他高校實驗室的探索[6-8]和本校自身特點，對高校大型設備開放共享體制方面進行了一些創新嘗試和探討。

1 ZJU400超重力離心機系統簡介

超重力離心機在巖土工程領域研究具有極其重大的作用。我校軟弱土與環境土工教育部重點實驗室建造了ZJU400離心機試驗系統，其主要包括：

（1）ZJU400超重力離心機，其有效旋轉半徑為4.5 m、負載能力400 gt，雙吊籃臂式結構，吊籃尺寸達1500 mm×1200 mm×1500 mm，可開展150 g重力加速度下的靜態試驗和100 g重力加速度下的動態試驗，能實現百米空間、百米時間尺度的巖土體災變過程模擬；

（2）離心機振動臺，其最大工作離心加速度100 g，最大施振加速度40 g，最大振動幅值為0.6 cm，施振頻率范圍10~250 Hz。

（3）超重力環境下三自由度耦合加載系統、高水頭地層盾構開挖面失穩模擬裝置、強降雨模擬裝置等機載設備。

（4）超重力、高噪音環境下CPTu和T-bar測試系統、壓電陶瓷彎曲元剪切波速測試裝置、微型TDR、粒子圖像測速（PIV）系統等機載測試設備。

ZJU400超重力離心機系統能模擬和重現地基和土工構筑物靜動力災變及時空演化、固體廢棄物填埋場失穩滑坡和污染物在地下水土環境中遷移擴散等災變過程。

2 開放共享體制與運行現狀

ZJU400超重力離心機系統作為非標準化裝備，由重點實驗室集中管理，對校內外開放，實行有償收費制度，保證儀器裝備使用安全和高效。

從2013年—2017年，實驗室共開展了74個項目，共計307組離心機模型試驗，開放共享機時數達17 154 h，試驗內容涵蓋實驗室主要研究方向，包括地震工程、環境土工、基礎工程、近海工程等。其主要設備開放使用情況見表1。

表1 超重力離心機系統2013—2017年開放運行情況

注：使用率=開放共享機時/工作時間，工作時間按照每年250 d、每天8 h估算。

ZJU400超重力離心機系統開放共享具有用戶廣和試驗任務類型多樣的特點。

2.1 用戶廣

實驗設備向眾多國內外的科研和工程單位開放，包括日本、新加坡、澳大利亞40余家單位。

2.2 試驗任務類型多樣性

（1）縱向科研任務：ZJU400超重力離心機系統承擔了一大批國家和省部級重大（重點）計劃項目。

（2）國際合作任務：重點實驗室與國際知名科研單位開展了實質性合作，利用ZJU400離心機設備共同完成多項科研任務。例如，2013年與美國加州大學、英國劍橋大學、日本京都大學等國際著名高校共同發起“地震液化實驗與分析”國際合作項目（LEAP計劃），針對地震液化研究領域的核心問題進行系列合作，取得了重要研究成果，在國際權威期刊《Soil Dyn. Earthq. Eng.》上發表了3篇合作論文，并召開了2次國際學術研討會。

（3）項目委托任務：ZJU400超重力離心機系統還承接了大量國內外科研單位委托項目任務，不僅提供設備，還同時提供試驗技術服務。

（4）開放課題任務：ZJU400離心機同樣承擔了重點實驗室設立的相關開放課題的研究任務。例如，在開放課題資助下成功研發的微型高吸力量程張力計，在本實驗室開展的降雨誘發邊坡失穩的超重力模型實驗中得到了應用。

3 運行管理制度完善

ZJU400超重力離心機系統建立運行以來，在實驗室團隊的不斷嘗試和摸索中，逐漸形成了一系列高效的管理制度。采用分級管理體系，由試驗指導人員和實驗室管理人員成立運行管理小組，負責上機實驗的方案審核和運行安全復核，確保試驗的科學性、創新性與可行性；由相關技術人員具體負責離心機、振動臺、機載裝置及其附屬設備的安全運行、維護以及專用試驗裝置的設計與加工。

3.1 離心機協調會制度

為了提高離心機的運行效率，專門設立一個運行管理小組，定期召開離心機協調會，要求參會人員包括運行管理小組成員、正在或即將開展離心模型實驗的項目負責人和實驗人員。

3.2 試驗方案審核流程

為了順利完成各項試驗，實驗室制定了嚴格的試驗方案審核流程，以確保試驗方法的科學性、創新性和可行性。其主要流程如下：（1）試驗方案自審，試驗人員提出項目試驗方案，并與責任教師充分討論修改后，簽字上交運行協調會；（2）運行管理小組審核，由運行管理小組負責人及試驗相關方向科研人員審核試驗方案中的試驗研究內容等，并督促實驗人員改進方案，確認后簽字；（3）實驗室主任審核，經過運行管理小組商議修改后的方案，提交至實驗室主任進行審核，簽字確認后方案進入上機排隊流程；（4）最終進入準備的試驗方案，由實驗室技術人員對其操作性進行審核修改并具體實施。

3.3 上機排隊秩序

為了提高ZJU400離心機運行效率，實驗室對上機試驗排隊提出了具體的原則。首先，所有試驗任務必須遵循實驗室整體規劃安排，實驗室會根據各階段靜力和動力項目的數量和比例，集中安排離心機振動臺試驗；其次，進行離心機承擔的任務具有多樣性（科研任務、設施預研任務、合作項目和委托任務等），根據試驗任務類型的不同和實驗室階段性目標，進行優先級別分類；再次，原則上試驗先審核通過準備完畢先上機，多項試驗任務并行準備，輪流上機試驗，提高離心機的轉機率以及真空飽和裝置等試驗準備裝置的利用率；最后，根據具體試驗任務時間的緊迫性，允許適當插排隊空隙進行試驗。

3.4 實驗人員離心機上機操作流程

實驗人員進行試驗前，需進行安全培訓，根據試驗需要填寫精密儀器借用表，參加儀器使用培訓，并使用傳感器進行標定。實驗人員獨立進行試驗模型制作，制模完成后，由實驗技術人員指導上機安裝。在離心機運行前，對模型及監控設備狀態進行檢查，并填好相應檢查表。試驗過程中需對試驗詳細情況和過程進行記錄。

3.5 技術人員離心機開機操作流程

實驗技術人員操作離心機前，需進行安全與技術培訓，并熟練掌握試驗配平、模型安裝、安全檢查等過程，負責填好運行前安全檢查表、離心機安全審核、運行記錄表。

4 進一步完善ZJU400開放共享的思路

目前ZJU400的開放共享已經初見成效，在國內外產生了良好的影響力，承接的離心機合作或委托項目與日俱增。隨著超重力離心模擬與裝置國家重大科技基礎設施的建設，也給ZJU400離心機帶來了大量的預研及裝置研發任務。為了應對將來長期高負荷的試驗工作，保障ZJU400的順利運行和設施建設的順利開展，實驗室擬從以下方面進一步加強和完善ZJU400超重力離心機系統的開放共享機制。

4.1 建立試驗任務管理平臺，加強體制創新

試驗任務管理平臺主要包括實驗室門戶網站、實驗室預約管理、實驗室資產管理、實驗過程控制等，為設施開放共享提供服務平臺。

4.1.1 實驗室門戶網站

實驗室門戶網站主要功能有：（1）實驗室介紹。包括實驗室的職責、組織機構、實驗室人員組成、實驗室研究方向、實驗室規章制度等；（2）實驗室信息發布。包括實驗室新聞、實驗室研究動態、實驗室成果展示等；（3）開放交流功能。方便實驗室使用方和管理方、實驗室管理人員與實驗操作人員的互動。

4.1.2 實驗室預約管理

實驗室預約管理接受并審核預約實驗的信息，在審核通過并在實驗設備支持的前提下預約登記，實驗室可按時間段和實驗室空間對實驗操作人員開放，配合門禁等安全管理方案，協同實現實驗操作人員的管控。

4.1.3 實驗室資產管理

實驗室資產管理實現設備、儀器、物資耗材等方面的管理，建立設備、儀器、耗材等資產的信息庫，對各資產設備的使用狀態、領用、借用、報修、報廢等進行規范合理的管理。形成資產臺賬、出入庫流水賬、進出庫匯總表、庫存分析等一系列報表。具備資產配置優化智能分析功能，幫助用戶實現設備最大化利用。

4.1.4 實驗過程管理

根據實驗標準操作規程，實驗過程管理以電子表格形式映射標準實驗操作程序規定的所有步驟流程，確保在每個步驟記錄、驗證所有需求信息，實現如下功能：任何實驗流程的執行操作都嚴格遵循預先設定的方法；流程中的每個步驟都有完備的電子記錄；所需要的支持信息都以完全符合規范指南要求的方式記錄下來。

系統通過分析各準備及實驗階段對設備的占用時間，合理安排準備及實驗步驟起止時間，確保設備最大化利用。同時對歷史實驗進程進行挖掘分析，發現實驗進程優化瓶頸，提供優化設備資源配置方案。

4.1.5 系統用戶管理

對平臺中各類用戶實現有效管理，系統面向全國乃至全世界用戶，用戶類型眾多，包括實驗室內部人員、各類外部企事業用戶、高校用戶、科研機構用戶等，要實現各類用戶操作及訪問權限的有效管控，系統需要提供一套嚴謹的用戶管理機制。

4.2 加強實驗技術人才隊伍建設，提升技術水平，鼓勵實驗創新

為了應對驟增的實驗項目需求以及超重力離心模擬與裝置國家重大科技基礎設施建成后多臺離心機運行管理，仍需進一步擴大現有實驗技術團隊和細化人員職能分工，而實驗技術隊伍建設的難點和重點在于缺乏具有吸引力的人才政策。

4.2.1 做好實驗技術隊伍的建設規劃，逐步增大團隊規模

基于目前實驗技術隊伍現狀，綜合考慮實驗室的建設、未來發展以及離心機及配套設備的管理規模等因素，統籌規劃實驗技術隊伍的建設。首先做好現有實驗技術隊伍的定編定崗工作。實驗技術人員的崗位職責應按照從事的工作內容分類管理，每一類別的實驗技術人員的崗位職責盡可能明確具體，避免模糊不清。其次，要加強對實驗技術隊伍的考核。按實驗技術人員從事的工作內容制定適合實驗技術隊伍的考核指標，防止在編不在崗的現象發生；同時，考核也有助于將不稱職的人員從實驗技術隊伍中剔除出去，提高實驗技術隊伍的整體水平。再次，基于目前ZJU400離心機實驗技術人員數量需求，擴展實驗技術人員隊伍，增設模型制備專員、儀器保管檢測專員等職位，完善運行管理小組的職能。

4.2.2 提高實驗技術隊伍水平

實驗室應注重建設高層次技術隊伍，從國內外引進技術過硬的知名專家直接參與大型設備的管理和運行，帶動整體技術隊伍水平提升。同時為每臺設備設立1~2名責任教授全權負責該設備的功能研發、技術指導。

設立技術人員專項培訓制度，分類制定大型設備技術操作人員培訓大綱和培訓計劃，實施技術人員技能提升計劃。定期聘請專家、教授對設備的技術操作人員進行培訓，組織他們到國內外知名的設備使用機構實地學習進修，邀請廠家的技術人員舉辦技術講座、現場操作培訓、技術要領講解等，提高技術人員理論水平和操作技能，減少人為因素對設備的損壞，保障設備的完好率[9]。

4.2.3 完善激勵機制，拓展晉升通道

（1）提升實驗技術人員的發展空間。出臺具有吸引力的人才政策，吸納高水平實驗技術人才、防止人才流失，同時關注實驗技術人員的職業生涯規劃和發展空間的提升。制定適合實驗技術隊伍的職稱評聘條件、單獨評聘體制，打通晉升渠道；實施分級管理，擴展實驗技術人員發展方向的可選擇性[10]。

（2）提供物質激勵。將實驗室開放服務業績與實驗室運行管理人員個人績效掛鉤，將開放服務的收入按一定比例用于發放人員酬金作為激勵。綜合考慮試驗完成數量及質量等因素，對實驗室人員考核評級，對于考核優秀人員按比例提升下一年薪酬。建立科學合理的效益評價指標體系，對每個成員進行公平合理的評價，以效益帶動積極性，促使實驗室運轉步入良性循環。要確保政策的落實，需盡快出臺儀器設備效益考核指標對開放效益進行考核，并嚴格按照考核結果及時調整酬金比例，以充分發揮政策的激勵作用[11]。

（3）科研成果激勵。鼓勵實驗技術人員積極參加科研工作，通過科研工作的開展，提高和拓展專業知識面。實驗技術人員在課題組需求的基礎上，利用對儀器設備的專業知識、實踐操作技能和經驗，研發新儀器或改進儀器設備在使用過程中出現的不足，實現設備創新，從而提高儀器設備的使用率。同時在參與科研活動過程中，促進大型儀器設備的進一步開發和使用，并且合作發表論文及申請專利等。

5 結語

加強以ZJU400離心機為主要代表的大型設備儀器的開放共享，完善體制，優化管理，使其發揮作用，為進一步培養創新型人才、提高科研水平與實現學科發展做出更大的貢獻，為超重力離心模擬與實驗裝置國家重大基礎設施建成后的開放共享探索一條可復制的道路。

[1] 任祥忠，高原，張紅兵.提高高校大型儀器設備使用效益的實踐與探索[J].高教論壇，2009(4): 101–103, 113.

[2] 王美軍，龐立，黃科.高校大型儀器設備管理及開放共享的實踐與探索[J].科教導刊（上旬刊），2018, 28(10): 26–27.

[3] 陳曉蘭，張勇，程清天，等.以人為本、機制創新，促進貴重儀器設備開放共享[J].實驗技術與管理，2009, 26(3): 301–304.

[4] 張繼霞，張愛秀，趙睿英，等.關于突破儀器設備開放共享“瓶頸期”的幾點思考[J].實驗技術與管理，2017, 34(10): 263–266.

[5] 龔彥華.高校大型設備開放共享的問題及對策[J].實驗室研究與探索，2011, 30(9): 414–416.

[6] 陳莉瓊，石立特.地學國家重點實驗室大型設備開放共享研究[J].地理空間信息，2017, 15(11): 43–45, 49.

[7] 鄧敏，雷敬炎.高校大型設備開放共享平臺建設與實踐[J].實驗室研究與探索，2014, 33(10): 294–298.

[8] 趙玉茹，馮建躍，趙月琴.浙江省高校大型儀器設備開放共享現狀調研與思考[J].實驗技術與管理，2017, 34(10): 255– 258, 266.

[9] 高祿梅，賈申利，楊帥，等.推進大型設備開放共享的研究與實踐[J].實驗技術與管理，2011, 28(11): 217–220.

[10] 陳巧巧，李國平.高校新型科研機構實驗技術人員隊伍建設探析[J].管理觀察，2016(27): 74–76.

[11] 陳娟，周華杰，樊瀟瀟，等.重大科技基礎設施的開放管理[J]. 中國科技資源導刊，2016, 48(4): 6–13.

Exploration on opening and sharing of ZJU400 hypergravity centrifuge system

LIN Wei’an, LI Junchao, ZHAO Yu, ZHU Bin

(Key Laboratory of Soft Soils and Geoenvironmental Engineering of Ministry of Education, Hypergravity Research Center, Zhejiang University, Hangzhou 310058, China)

Based on the opening and sharing mechanism and operation status of ZJU400 hypergravity centrifuge system test, this paper has discussed the laboratory technical team and management system. The related regulations for the ZJU400 centrifuge such as the coordinating system, scheme auditing, on-line queuing, etc., have effectively improved its operational efficiency. Some concrete measures are also put forward such as setting up a platform for the management of experimental tasks, strengthening the construction of experimental technical team and perfecting the incentive system so as to provide reference for the opening and sharing of large-scale equipment in colleges and universities in the future.

ZJU400 centrifuge; opening and sharing; operating efficiency

G482; G647

A

1002-4956(2019)11-0282-04

10.16791/j.cnki.sjg.2019.11.069

2019-03-29

林偉岸（1981—），男，湖南邵陽，博士，高級工程師，主要研究方向為超重力實驗技術與管理和環境巖土工程。E-mail: linweian@zju.edu.cn