美國依托大學建設的世界級實驗室管理運行機制研究
——以國家實驗室為例

李 霞，董 易，梁 月

（上海交通大學 資產管理與實驗室處，上海 200240）

美國在二戰期間以及二戰結束后，根據當時國家戰略導向陸續建立了一批重要的研發中心，這些研發中心承擔著服務國家戰略目標、開展前沿基礎研究和高新技術轉移的重要任務，在美國知識創新體系中發揮核心作用，為美國的科技進步與經濟發展作出了重大貢獻[1-2]。

本研究所提到的研發中心是美國聯邦政府資助的研發中心（Federally Funded Research & Development Centers，FFRDCs），每個研發中心的具體名稱不統一，有的名稱中明確寫有“國家實驗室”（national laboratory）或“實驗室”（laboratory），有的名稱中寫有“中心”（center），還有的名稱中則是“研究院”（institute）。雖然名稱表述各異，但這些研發中心大多數都是世界級實驗室，代表了世界前沿科技研究的最高水平。這些實驗室擁有最先進的設備、世界級的設施和高水平的研究團隊。由于這些實驗室的科研設施資源開放共享，吸引了全球大批優秀科學家和學者到實驗室進行訪問交流或開展學術研究。實驗室的研究人員致力于解決世界級的科研難題。70多年來，這些世界級實驗室成功贏得了一個又一個世界上最艱巨的科學挑戰，誕生了一大批諾貝爾獎獲得者和具有劃時代意義的科技創新成果。

本文擬研究美國依托大學建設的世界級實驗室的管理體制和運行情況，通過對實驗室運行情況的分析，對于在我國研究型大學中建設國家級實驗室，推動科技創新體系建設提出建議。

1 美國政府研發中心管理體系

1.1 FFRDCs基本情況

截至2019年5月，美國聯邦政府資助的研發中心共有 42個[3]，這些實驗室大多由政府部門委托承包商進行管理運營，即“政府擁有，承包人運營”（government-owned，contractor-operated）的管理模式。承包商主要分為大學、非盈利機構、企業等三種類型。這些實驗室按照業務類別分為研發實驗室（research and development laboratories）、研究分析中心（study and analysis centers）、系統工程和集成中心（systems engineering and integration centers），開展的科學研究主要集中在基礎研究、應用研究和實驗開發領域。42個研發中心 2017年研發費用總投入為200.38億美元，其中聯邦政府投入為 196.68億美元,占 98.2%。其他投入包括州政府、企業、非營利組織等，占 1.8%。研發費用總投入平均每年增長 4.5%，聯邦政府投入平均每年增長4.7%，其中2002年、2008年和2010年這三年研發投入大幅度增長，增幅分別為14.3%、13.3%和15.7%。各年度研發費用情況[4]見表1。

政府各部門中，能源部是最大的資助部門，在2017年聯邦政府研發經費投入中占 50.76%，其次是國防部，占21.79%，再次是國家航空航天局，占12.74%。2017年度美國聯邦政府研發經費資助情況[4]見表2。

表1 2002—2017年美國聯邦政府資助的研發中心研發費用情況

表2 2017年度美國聯邦政府研發經費資助情況

1.2 FFRDCs管理模式

由美國聯邦政府資助的 42個研發中心名單表[3]可知，大學管理運營14個實驗室，非盈利機構管理運營22個，企業管理運營6個。經進一步了解發現，還有4個研發中心曾經的承包商是大學或與大學有密切關聯機構，并且現在的承包商仍然與大學有密切關聯。雖然美國國家科學與工程統計中心將這4個研發中心歸為非盈利機構或企業管理，但本研究結合多方考慮，將這4個研發中心歸入大學管理，因此，大學管理的研發中心共有18個。這18個研發中心的業務活動類別都是研發實驗室，為了更準確地表述，以下稱這些研發中心為國家實驗室。這些國家實驗室的基本情況見表3。

表3 美國依托大學管理運行的國家實驗室基本情況

在大學獨立或參與管理下，這些國家實驗室的管理模式主要有以下三種：第一種是由一所大學單獨管理。分別是埃姆斯實驗室、勞倫斯伯克利國家實驗室、普林斯頓等離子體物理實驗室、SLAC國家加速器實驗室、林肯實驗室、軟件工程研究所、噴氣推進實驗室。在這種模式下，充分發揮大學的學科優勢和人才優勢，同時，大學也通過管理國家實驗室爭取到大量研究資金，實現國家實驗室服務國家戰略目標和大學提升學術水平的目標。

第二種是由大學創建的公司，或大學與研究機構聯合創建的公司管理。阿貢國家實驗室由芝加哥大學創建的芝加哥大學阿貢有限責任公司進行管理。費米國家加速器實驗室由芝加哥大學和大學研究協會創建的費米研究聯盟有限責任公司管理運行。布魯克海文國家實驗室由石溪大學和巴特爾紀念研究所成立的布魯克海文科學協會有限責任公司管理運行。橡樹嶺國家實驗室由田納西大學和巴特爾紀念研究所共同建立的田納西大學-巴特爾有限責任公司管理運行。勞倫斯利弗莫爾國家實驗室和洛斯阿拉莫斯國家實驗室曾經由加州大學負責管理，2007年起分別由加州大學和若干機構創建的兩家有限責任公司負責管理運行。在這種模式下，大學作為共同管理者參與國家實驗室的管理，并且都設有專門分管國家實驗室的副校長，部分大學還設立專門的辦公室管理國家實驗室事務。

第三種是由大學研究協會或大學研究協會與其他研究機構聯合創建的公司管理。托馬斯杰斐遜國家加速器裝置由東南大學研究協會和 PAE應用技術公司共同創建的杰斐遜科學協會有限公司管理運行，其中，東南大學研究協會由美國63所大學和加拿大1所大學組成。美國國家科學基金會資助的4個實驗室均由大學研究協會組建的公司管理運行，有的協會由上百所大學組成。這種模式能夠利用多所大學的優勢，集中解決單所大學無力解決的科學研究問題。

2 美國大學管理的國家實驗室管理體系

2.1 國家實驗室研發經費情況

自2014年以來，依托大學管理運行的國家實驗室研發經費增長比例逐年提高[5]，2017年這一增長比例高達8.6%，高于非盈利機構（4.7%）和企業（0.6%）管理的研發中心的增長比例。可見，美國聯邦政府對大學管理的國家實驗室的運行情況是非常認可的。

表 4是美國大學管理的國家實驗室 2016—2017年研發費用情況。國家航空航天局資助、加州理工學院管理的噴氣推進實驗室 2017年研發費用增長比例最高，增長 25.5%。亦有減少情況，如托馬斯杰斐遜國家加速器裝置、軟件工程研究所和國家太陽天文臺，2017年研發費用有較大幅度的減少。2017年研發經費超過10億美元的實驗室有4個，分別是噴氣推進實驗室、橡樹嶺國家實驗室、勞倫斯利弗莫爾國家實驗室和洛斯阿拉莫斯國家實驗室。

表4 美國大學管理的國家實驗室研發經費情況

國家實驗室研發經費支出分布在基礎研究、應用研究和實驗開發領域，從表4可以看出，2017年大學管理的大部分實驗室研發經費主要投入在基礎研究領域。基礎研究經費占比超過 50%的實驗室有 11個，其中，國家光學天文臺、國家太陽天文臺、普林斯頓等離子體物理實驗室、托馬斯杰斐遜國家加速器裝置全部研發經費都投入在基礎研究領域。費米國家加速器實驗室和SLAC國家加速器實驗室將95%以上的研發經費投入在基礎研究領域。

應用研究領域經費投入超過 50%的實驗室有 3個，分別是林肯實驗室（90.4%）、勞倫斯利弗莫爾國家實驗室（73.3%）、洛斯阿拉莫斯國家實驗室（91.0%）。橡樹嶺國家實驗室應用研究經費比例也較高，為44.5%。實驗開發領域投入比例高的實驗室有噴氣推進實驗室（80.0%）和軟件工程研究所（85.7%）。

2.2 國家實驗室運行情況

美國能源部科學辦公室負責資助 10個國家實驗室，其中9個由大學管理，2017年運行情況見表5。

表5 2017年美國大學管理的國家實驗室運行情況

從人員規模來看，全職人數超過1 500人的實驗室有 6個，分別是勞倫斯伯克利國家實驗室、SLAC國家加速器實驗室、阿貢國家實驗室、費米國家加速器實驗室、布魯克海文國家實驗室、橡樹嶺國家實驗室，其中橡樹嶺國家實驗室人數近5 000人。

從經費規模來看，超過3億美元的實驗室有6個，正好是全職人數超過1 500人的6個實驗室。其中，勞倫斯伯克利國家實驗室、阿貢國家實驗室、橡樹嶺國家實驗室、布魯克海文國家實驗室2017年研發經費超過 5億美元，橡樹嶺國家實驗室研發經費高達 14億美元。從人均經費來看，實驗室全職人員人均經費在16～25萬美元之間。

國家實驗室還承擔著人才培養和學術交流的任務，每個實驗室都有一定數量的研究生和本科生，接收來自世界各地的訪問學者。勞倫斯伯克利國家實驗室每年有 2 000多名訪問學者，布魯克海文國家實驗室訪問學者的數量與全職員工數量相當，托馬斯杰斐遜國家加速器裝置訪問學者數量是全職員工數量的 2倍多。

國家實驗室科研設施對外開放共享，幾乎每個實驗室都有大量的用戶，多學科實驗室用戶數都以千計，其中，勞倫斯伯克利國家實驗室和阿貢國家實驗室用戶數超過8 000戶。

2.3 國家實驗室主任情況

本研究對埃姆斯、阿貢、費米、勞倫斯伯克利、普林斯頓等離子體、SLAC、布魯克海文 7個國家實驗室的52位歷任實驗室主任的任期進行了整理，發現實驗室主任任期普遍較長，平均任期為 8.5年，任期超過5年的有38位，超過10年的有19位，超過20年的有4位。任期最長的為27年，是勞倫斯伯克利國家實驗室的首任實驗室主任勞倫斯。

實驗室主任任期一定程度上反映了國家實驗室管理的穩定性情況，埃姆斯、勞倫斯伯克利、費米、SLAC這4個國家實驗室的主任都比較穩定，每屆主任任期都超過5年。阿貢、普林斯頓等離子體、布魯克海文三個實驗室都曾經出現過管理上的嚴重問題，在出現問題期間，實驗室主任變動頻繁。普林斯頓等離子體物理實驗室，因2016年球形托卡馬克裝置升級發生重大故障，能源部在2016—2018年間任命了兩位臨時實驗室主任。布魯克海文國家實驗室因1997年高通量束流反應堆發生氚泄漏，在1997—1998年間，能源部任命了兩位臨時實驗室主任，并且在1998年更換了運營承包商。

國家實驗室主任一般是該領域內的著名科學家，在學術界有相當的影響力，在擔任國家實驗室主任前，都有著長期的教學、科研和管理工作經歷，大部分是從國家實驗室內部或負責管理的大學中選拔出來的[6]。

2.4 國家實驗室評估考核

美國政府對國家實驗室的績效評估已經形成了一套科學的目標指標體系和完整的評估程序。能源部科學辦公室每年對國家實驗室進行績效評估，評估結果作為確定實驗室投入和承包商合同簽訂的依據，自2006年開始，實驗室評估工作已連續開展10余年。科學辦公室對所屬實驗室的評估采用通用的評價體系，評價指標包含科學技術績效和管理運行績效兩方面，共有8個目標：①任務完成（科技交付）；②科研設施的設計、建造及運營；③科技項目管理；④實驗室領導和組織；⑤安全、健康與環境綜合保護；⑥行政管理；⑦設施維修及基建；⑧安全與應急管理。其中前3項為科學技術績效，后5項為管理運行績效。

每個財政年度結束時，科學辦公室負責開展實驗室評估工作，對績效目標和分項目標進行相應的評分，使用的實驗室評估等級分值系統見表6。“B+”等級表示實驗室實際績效達到科學辦公室的期望績效。

表6 美國國家實驗室評估等級分值系統表

2.5 國家實驗室人員情況

2.5.1 崗位設置

國家實驗室非常注重人才多樣化和包容性視角的融合，以能源部國家實驗室為例，實驗室崗位分為以下6類。

（1）實驗室高級領導（lab senior leadership）：實驗室主任和副主任，一般每個國家實驗室有一位實驗室主任和兩位實驗室副主任。一位副主任負責科學研究，另一位副主任負責運行管理。

（2）運行管理（operations management）：包括計算機系統、通信、環境安全健康、設施運營、人力資源、法律、技術轉讓、戰略規劃等管理人員。

（3）運行支撐（operations support staff）：非管理人員，這類人員擔任支撐角色。

（4）研究/技術管理（research/technical management）：包括工程管理、研究管理、技術管理人員。

（5）技術研究（technical research）：非管理人員，包括研究人員、科學家和工程師。

（6）博士后（post-doctoral）：各研究項目的博士后人員。

實驗室還有一定比例的研究生和本科生，人數與博士后規模相當。

總體來說，國家實驗室女性占 30%，男性占70%[7]，具體到每個實驗室，該比例略有差異，如普林斯頓等離子體物理實驗室女性占20%，男性占80%，具體見表7[8]。

表7 普林斯頓等離子體物理實驗室人員分類

以美國能源部國家實驗室人員崗位設置可以了解到國家實驗室不同人員的結構比例（見圖 1）。該實驗室人員中占比最高的兩類崗位是技術研究（45%）和研究/技術管理（37%），這兩類人員共占82%；運行管理（8%）、運行支撐（5%）和博士后（5%），這三類人員占18%。

圖1 美國能源部國家實驗室人員崗位設置

2.5.2 員工激勵

國家實驗室通過多樣化的福利待遇吸引并激勵優秀員工。以阿貢國家實驗室為例，實驗室每年為杰出人才頒發總額超過4萬美元的獎金，以表彰他們的杰出貢獻，獎項包括[9]：

杰出表現獎（distinguished performance awards），獎勵有突出科學技術成就或有杰出業績的員工；

杰出服務獎（outstanding service awards），獎勵在支撐崗位上作出杰出貢獻的支撐人員；

杰出安全領導獎（director’s award for outstanding safety leadership），是對實驗室領導者的獎勵，獎勵他們在安全文化方面的貢獻；

杰出安全團隊獎（director’s team award for outstanding safety performance），是實驗室安全團體獎，獎勵在安全文化和工作場所安全方面作出貢獻的團隊；

卓越多元化獎（excellence in diversity and inclusion），獎勵在工作場所內促進多元化和包容性文化方面的卓越表現；

頂峰教育獎（pinnacle of education award），獎勵在科學研究方面有領導力的員工。

阿貢國家實驗室還通過資助員工子女大學學費、為員工子女發放獎學金等激勵措施激發員工及其家庭對實驗室的深厚情懷。

3 對我國依托大學建設國家實驗室的思考

美國大學管理的國家實驗室建設經驗表明，世界級實驗室的建設與運行，都以社會發展的重大需求為導向，與國家重大戰略規劃密切相關，開展高新技術研究和社會公益研究，承擔國家重大科研任務，具有較大規模和學科交叉的特點。美國大學國家實驗室管理的成功經驗對我國依托大學建設國家實驗室有如下啟示。

（1）建立國家實驗室持續穩定的投入及增長機制。國家實驗室研發經費投入以政府主管部門投入為主，其他組織投入為輔，確立政府對國家實驗室的主導地位，確保國家實驗室開展國家戰略需求的研發工作，保障國家實驗室研發活動的持續和穩定。依托大學管理的國家實驗室科研投入以基礎研究領域為主，兼顧應用研究領域和實驗開發領域。

（2）建立國家實驗室承包運營競爭機制。大學對實驗室的管理不是終生制，而是優勝劣汰，通過競爭提高大學競爭力，每年對承包大學開展績效評估，評估結果作為合同簽訂或延長合同期限以及實驗室投入的重要依據。通過評估，還可以推動國家實驗室不斷取得先進水平的研究成果，逐步涌現一批世界一流的實驗室。

（3）建立實驗室主任遴選機制。實驗室主任對國家實驗室的發展方向和目標規劃起著至關重要的作用，實驗室主任應是領域內著名科學家，取得過令人矚目的成就，在學術界有相當的影響，并有多年的教學、科研、生產單位的領導工作經歷，能夠對實驗室的發展規劃作出戰略性和前瞻性判斷。近年來，美國從大型企業的研究所中物色國家實驗室主任的做法開始日趨普遍[10]。

（4）建立實驗室人員多樣化與員工激勵機制。在實驗室隊伍建設方面，吸收碩士生、博士生和博士后人員，增強實驗室創新性與科研活力，實驗室通過培養學生和博士后還可以選拔最優秀的年輕科學家，從而實現實驗室既承擔人才培養的任務，又保證人才隊伍的階梯式和連續性發展。在隊伍激勵方面，通過設立特有獎項和培育項目的方式，激發員工創新性，增強歸屬感。

（5）給予國家實驗室充分的自主運營權。國家實驗室屬國家所有，有其獨特的科研使命及屬性，因此其管理運行應該相對獨立，以便于科研框架的設計和執行[10]。政府主管部門在做好規劃和監管工作的前提下，不干涉實驗室的具體運行管理過程，為國家實驗室開展自主科技創新活動營造良好的外部環境。大學通過設立專門的機構對負責管理的實驗室進行管理、支撐和監督，充分發揮科技創新優勢，實現實驗室與大學之間的相互補充、相互促進，并引導國家實驗室與產業界合作研發，促進技術轉移和成果轉化。

（6）推動國家實驗室科研設施共享。國家實驗室大型科研裝置和設施能夠為大學和其他研究機構的人才培養、科學研究提供高精尖的實驗裝備條件。美國國家實驗室都擁有大量的科研用戶，科研設施開放共享可以促進國家實驗室在科研創新過程中提高資源利用效率、避免重復建設，充分發揮科研設施的支撐作用。我國國家實驗室在建設和運行過程中，也必須提高科研設施的開放水平，在推進大型科研裝置、科技文獻、科學數據等科技基礎共享平臺建設的同時，依照規定加強對社會開放以及與其他研究型大學和實驗室之間的交流[11-12]。