高校實驗室與設備綜合管理系統的構建與實踐

吳中全，李朝明，劉 峰

（1. 西南大學 實驗室建設與設備管理處，重慶 400716；2. 西南大學 材料與能源學院，重慶 400716）

隨著國家對教育資源的持續大規模投入，高校實驗室已基本完成規模發展階段的建設，現正處于從規模發展向內涵式發展的轉型期。如何將前期投入的軟、硬件轉化為人才培養及科技創新優勢、如何在一流本科專業建設及“新工科”“新農科”建設的背景下，合理規劃實驗室資源增量布局，提高資源利用效益，實現實驗室資源的科學、安全及快速運轉，是現階段全國各高校一直致力于研究的重要課題[1-2]。

目前，在如何通過信息化手段構建涵蓋高校實驗室管理中涉及的人員、場地、設備、化學品、安全準入、安全檢查等要素的綜合管理系統，打破系統之間的信息壁壘，實現實驗室相關數據的互聯互通，提高實驗室的開放率和利用率等方面，還缺少非常成熟的解決方案，國內各高校還需要進行深入的研究[3-5]。本文總結了我校近 5年在實驗室與設備綜合管理系統（以下簡稱“綜合系統”）建設方面的探索與實踐，希望能為其他高校開展實驗室信息化建設及精細化管理提供參考。

1 綜合系統建設背景

1.1 主要問題

由于高校部門聯動機制不夠統一、管理責任機制不夠健全、信息化建設未能到位等原因，導致高校實驗室人員、項目、設備和危險源等基礎信息不詳或賬實出入較大，高校管理部門無法及時、準確地掌握實驗室的實際情況，無法根據已有數據進行分析和研判，在一定程度上影響了學校決策質量[6]。此外，由于高校房屋資源緊張且調整配置缺乏統籌等，導致二級單位的實驗場地非常分散，無法形成有效合力，致使其綜合利用率偏低[7-8]。此外，由于化學品購置全口徑管理體制的缺失，導致一些高校對實驗室化學品的實時情況無法準確全面地掌握，無法進行有效的監管和安全預警[9]。

由于設備開放共享涉及實驗室的人、財、設備、物理空間和人員準入等諸多方面，如果單從某一角度推進實驗室資源的開放必然會導致開放共享效率不高[10]。此外，實驗室一線管理人員承擔著繁重的實驗室相關數據的收集、匯總和上報工作，缺乏有效的信息化手段輔助，導致在繁瑣手工勞動中浪費大量的時間和精力，未能充分發揮智力工作者應有的價值，在一定程度上減緩了實驗室內涵式發展進程[11]。

1.2 建設需求

根據高校實驗室與設備管理處職能，以服務師生為出發點，建設高校實驗室與設備綜合管理系統顯得非常必要。通過整合構建實驗室運行管理相關業務子平臺，讓全校師生只需登錄一個系統，即可辦理與實驗室相關的業務，如大型儀器設備預約、儀器設備采購、廢棄物處置、安全教育考試等[12]，并對業務辦理過程中產生的數據進行分析處理，實現全校實驗室每個房間的人員、藥品、設備等信息可查詢、可統計、可分析、可預警。同時，滿足國家部委及地方政府的數據上報表格的一鍵生成，從而方便了一線實驗室管理人員，讓管理工作由“疲于應付”到“自如應對”。

2 建設目的

綜合系統建設的目的是通過各平臺數據之間的互聯共享和大數據分析為實驗室管理決策提供支持，實現實驗室及其資源的精細化管理，為實驗室主管部門的宏觀管理和科學決策提供依據，為實驗室全面信息化建設提供有力保障。

3 建設方案

綜合系統采用大數據、大平臺的理念，強調數據的整體性和統一性，主要由數據中心、底層平臺、業務平臺、綜合門戶等4部分組成，綜合系統整體框架如圖1所示。

（1）數據中心由系統開發的基礎設施如服務器、網絡、軟件、傳感器、數據庫等資源組成，主要實現綜合系統的數據采集、整合與存儲。本系統除了采集實驗室內人員、藥品、設備等信息外，還采集了門禁、監控視頻、溫濕度、空氣質量等信息，擴展了實驗室綜合管理系統的數據范圍。

（2）底層平臺是綜合系統的核心部分，是所有業務子平臺的對接、配置、數據處理中心。底層平臺提供標準對接接口，可實現各業務子平臺的對接和數據共享。綜合系統采用BPM工作流引擎搭建業務流程，使業務流程專業化、統一化、透明化，并可持續改進。所有業務子平臺的流程設計、功能設置、權限分配等統一在底層平臺操作，更加集中。系統對采集到的所有數據進行集中、統一管理，經過統計分析，生成常用的業務報表，供管理部門查詢使用，既減輕管理部門的工作量又提高數據的準確性。系統采用大數據處理方法對地理位置信息（GIS）等數據進行深度挖掘，可以智能預警并為管理層決策提供依據。

圖1 實驗室與設備綜合管理系統框架圖

（3）業務平臺實現具體實驗室管理功能，主要包括實驗室安全教育與考試平臺、化學品安全管理平臺、實驗室廢棄物管理信息平臺、大型儀器共享平臺、安全巡查平臺等5個子平臺。通過業務平臺的統一管理，能夠有效提高各平臺直接的信息溝通，提升平臺的使用效益。

（4）綜合門戶具有統一身份認證登錄、個人業務處理、數據展示以及移動辦公等功能，為綜合管理系統基礎信息采集、匯總，以及有效運行提供相關業務服務。

4 業務平臺功能板塊

4.1 實驗室安全教育與考試平臺

針對我校學科門類眾多，實驗室安全側重點不同等情況，建設了能夠滿足不同學科實驗室安全教育與考試平臺。該平臺功能主要包括考試信息發布、“校—院—實驗室”題庫及組卷、自測及考試安排、基礎數據查看權限等。校、院、實驗室三級管理員可根據實際情況安排不同種類的網絡考試或自測。通過相關安全考試的師生方可進入實驗室，進行采購使用化學品，或預約使用儀器等。

4.2 化學品安全管理平臺

該平臺的建設實現了我校化學品試劑的全生命周期管理。平臺具有買賣雙方采購行為實名制認證、采購經費明細留存、采購訂單全程追蹤、到貨庫存動態透明、化學品狀態實時更新等功能。此外，還具有化學品調劑共享功能、化學品安全存放預警功能、不能共同儲存試劑安全預警提示等。通過使用臺賬，實現了化學品使用可追溯過程監管。

4.3 實驗室廢棄物管理信息平臺

該平臺具備實驗室廢棄物和過期廢棄化學品處置管理功能。通過這一平臺，各學院可將一般廢棄物處置后信息上傳備案，危險廢棄物處置須在平臺上提出申請，由學校審核后集中處理。化學品廢棄物回收路線可根據用戶提交信息在學校地圖上定位，并在平臺上根據用戶提交信息智能規劃集中回收時間、上門回收線路，實現化學品全生命周期的末端閉環管理。

4.4 大型儀器共享平臺

根據儀器設備共享工作的需求，我校開發的大型儀器共享平臺具有大型儀器運行狀態查看、線上預約及運行狀況監管等功能，并著重開發了該平臺與財務系統的有效對接，實現了財務全流程線上辦理，包括測試經費的線上凍結、使用、分批解凍及手動解凍等。此外，定制開發了儀器線上考核功能板塊，實現考核數據的自動抓取，為現有設備的使用效益考核工作及新設備的購置提供了第一手參考資料，避免了大型儀器設備的重復購置和資源浪費。

4.5 安全巡查平臺

按照教育部實驗室檢查的內容，該平臺具有實驗室安全自查、安全巡查、結果上傳、對照分析等功能板塊。通過手機移動端，實現檢查人員可將現場信息上傳平臺，此外檢查人員和管理人員可以從平臺縱向和橫向上對比實驗室自身安全工作情況及對比與其他實驗室情況。安全檢查信息可以永久保留，檢查人員和管理人員可以通過平臺按時間節點、實驗室房間號、安全責任人等關鍵字快速查詢檢查記錄。

5 建設成效

實驗室與設備綜合管理系統涵蓋了安全預警及準入、化學品采購及庫存、設備開放共享、實驗室人員管理等主要職能。通過各系統之間的數據交互，實現了學校實驗室資源管理的動態化、信息化和系統化，為學校實驗室建設及科學決策提供了數據支撐，初步實現了實驗室安全、開放、共享和可持續發展。

5.1 建立實驗室安全準入機制

將實驗室安全教育與考試平臺數據應用到化學品安全管理、大型儀器設備共享等平臺，建立了實驗室安全準入機制。非實驗室成員無法進入實驗室，未經過培訓的人員無法購買化學品、無法預約使用設備，保障了實驗室內部化學品和設備使用的安全。截至目前，學校31個二級單位使用了該平臺，59 362人參加了安全考試，58 924人考試通過，并獲得合格證。

5.2 實現化學品全生命周期管理

實驗室與設備綜合管理系統實現了我校化學品全生命周期管理的信息化平臺建設，通過全面把控、財務扎口、過程留痕、數據溯源等管理機制的建設，實現了化學品從購買、存儲、使用、處置的閉環管理。同時定制開發的線上財務報銷流程的實現，方便了學校師生，實現了購置經費的“放管服”。綜合系統自2018年5月正式上線運行以來，已經完成46 000多次訂購，涉及化學品采購金額達 6 600多萬元，綜合系統平均每天登錄1 000多人次且用戶反映良好。

5.3 提高實驗室儀器設備的使用效率

大型儀器設備共享系統子平臺的建設，實現了我校大型儀器的共享及線上使用效益考核，建立了對存量設備使用效益跟蹤體系，調配使用效益不好的大型儀器，開展共享工作。近3年，我校大型儀器設備年平均使用機時從455 h增長到1 649 h，增長了3.62倍，并將考核作為新購同類設備可行性論證時的重要參考數據。2019年我校首次將使用效益考核結果運用到新購大型儀器設備可行性論證中，最終論證通過率僅為58%，降低了設備的重復購置，節省了經費投入[12]。

5.4 實現實驗室安全預警管理

綜合系統建立了化學品存量上限、保質期超期、共存危險、“領用—歸還”閉環時間上限超時、廢棄物超時未處置、大型儀器使用率低、設備故障等預警機制，并能將實驗室內物品的安全隱患推送至相關管理人員和實驗室周邊人員，實現了安全預警，有效保障了師生人身安全。

6 結語

綜合系統的建設是一項長期復雜的工作，需要隨著國家及學校管理要求的改變而不斷進行完善。在后期系統建設規劃中，我校將結合物聯網、傳感器、大數據等技術，通過軟、硬結合的方式進一步完善系統功能，實現智慧監控、智慧管理和智慧服務。