現代管理理念在高校實驗水槽建設中的應用探索

秦淑芳，嚴士常*，陳文昊，李清秋，陳鈺

（1.河海大學海岸災害及防護教育部重點實驗室，江蘇 南京 210098；2.河海大學港口海岸與近海工程學院，江蘇 南京 210098；3.河海大學計算機與信息學院，江蘇 南京 210098）

有關水流、波浪、泥沙與結構物之間相互作用的研究一直是水利工程、水運工程、海洋工程及船舶工程等相關學科的經典研究內容。由于動力環境復雜性和結構物的多樣性，該方向仍然存在著大量懸而未決的問題[1-2]。物理模型實驗是針對該問題的重要研究手段[3-4]，實驗水槽是涉水專業科研和教學都離不開的重要實驗設施，實驗水槽的結構和功能直接關系著實驗成果的質量，而先進的管理模式則是實驗順利及高效開展的必要保障。實驗水槽的建設和管理工作，一直是研究型高等院校關注的重點。

河海大學港口海岸與近海工程學院實驗中心（以下簡稱“實驗中心”）設計和建設的彎道變坡水槽，正是集科學研究與教育教學于一體、新型集約設計理念和現代高效管理理念于一體的典型實踐案例。在實驗中心大量調研[5]和廣泛研討的基礎上，該水槽在硬件建設方面，實現了高效利用有限空間的多功能性；在管理層面，引入了“7S”管理體系，建設了設備動態共享管理系統，保證了實驗室管理的先進性和實驗操作的便利性。下面從水槽結構與功能實現、管理模式與主要工作、動態管理與建設成效3 個方面，對這一典型案例進行探析，希望能為相關的實驗室建設工作提供設計思路和參考依據。

1 直段和彎段可拆分的U 形實驗變坡水槽

在一條水槽內同時考慮水流、波浪、泥沙、地形和結構物的相互作用對于模擬真實的動力環境具有重要意義[6]，然而受實驗場地和經費所限，多功能水槽的實現困難重重。河海大學實驗中心通過建設直段和彎段可拆分的U 形實驗變坡水槽。水槽上下游直段各長15 m，彎段長8 m，水槽內寬1.0 m，內深0.6 m，可作為單獨變坡直水槽使用，也可用于針對彎道研究的U 形水槽使用，實現了滿足現代化觀測需求且高效利用有限空間的多功能性。

1）直段和彎段可拆分的U 形實驗水槽。水槽彎段對直段水流具有反射作用，影響直段水流流態，當水槽直段長度較短時，水槽彎道對水流流態的影響較大，計算出的紊流及層流運動機理失真。為了解決該問題，水槽在建設時引用了一種U 形水槽彎段可移動裝置，該裝置由鋼軌、蓋板、推板、真空半球體及驅動裝置組成，驅動裝置推動水槽彎段最大斷面的2 條推板在軌道上移動，實現了水槽彎段與直段分離。

水槽直段末端直接與尾門或排水消能設施相連，水槽中的水流不會進入水槽彎段，實現水槽直段獨立工作。在直線段尾端設置尾水門和蓋板，用于排放單獨選用直線段水槽的試驗用水。當河床沖刷演示等實驗需要彎段水槽工作時，水槽彎段與直段閉合。這樣實現了根據實驗需要，靈活使用水槽。水槽直段與彎段分離，減小了水槽彎道附近紊流段的長度，增加水槽有效工作段的距離，提高水槽實驗的效率和測量系統穩定性。

直段和彎段可拆分的U 形實驗水槽，結構簡單，操作方便，場地面積要求低，并且提高了水流流速場參數研究的精度。

2）水槽自動升降多段變坡裝置。為了滿足實驗中流場的需求，往往會設計不同的水槽形式來創造不同的水力條件，尤其是通過改變水槽的坡度，研究坡面流水動力學參數隨坡度的變化規律，模擬實際水流條件。水槽變坡范圍為0~1.5%，以往的智能變坡水槽控制系統大多采用一段式多點支撐整體變坡，多點變坡不同步和長期點受力造成水槽主結構變形，導致測量的數據誤差較大。自動升降的多段變坡水槽裝置，包括信號傳輸模塊，升降支撐模塊和變坡監控模塊。通過變坡監控模塊反饋水槽變坡高度，并對每個升降支撐模塊單獨控制，避免水槽整體傾斜產生剛度變形，并減小單個支撐的工作載荷；同時升降支撐模塊配備限位裝置，既保證升降調節的精度和便捷，也能有效地保證水槽整體的安全性。通過多學科和多種先進技術手段相結合，并進行技術集成，實現了水槽升降、多段變坡的智能化自動控制，控制系統操作簡單、使用方便、穩定可靠、重復性好。

2 “7S”和設備動態管理模式

2.1 “7S”管理

高校實驗室在實驗室安全和信息化方面投入了大量精力進行建設和管理，傳統的高校實驗室由于設備的兼容性較低，改造費用過高，所以在信息化方面難以快速展開。秦淑芳等[7]曾以河海大學一流學科建設中的實驗室建設為例，在介紹了“7S”管理理念和基本原則的基礎上，從實驗室效率、安全和師資建設3 個方面，分析了當前高校實驗室推行“7S”管理的必要性，探討了整理、整頓、清掃、清潔、安全、素養和節約7 個要素在實驗室中的實施要領。實驗中心在彎道變坡水槽的建設、運行和維護各環節的管理工作中，全方位引入了“7S”這一高效的管理理念。

傳統的實驗室儀器設備存放混亂、貨架無標識、操作不規范等現象。引入“7S”管理體系后，首先從最簡單的整理、整頓、清掃、清潔入手，對實驗室庫房設備進行全面檢查和分類，制定了可用設備的判斷標準，將不可用設備及時報廢，并存放在庫房報廢區。對可用設備張貼標識和二維碼，補充完善設備資料，對設備基本信息和設備操作視頻制作二維碼，通過掃碼即可查閱。其次，通過制度固化，學院領導監督，改變實驗環境，潛移默化地培養員工認真嚴謹的工作素養，將“7S”管理模式逐步引入到實驗設備管理、實驗場地管理等方面。

2.2 實驗設備動態管理

“7S”管理過程中，每套設備均張貼了標識，設計了配套二維碼，為設備動態管理系統的微信小程序應用提供了條件。

設備動態管理系統的實施方式有電腦網絡版和微信小程序，用戶通過手機掃描設備二維碼或者打開微信小程序，即可實時查看設備運行狀態。通過微信小程序可以實現儀器設備的預約、借還、報修、交費等申請工作[8-10]，也可以在電腦網絡版直接提交申請信息，學院領導、實驗中心負責人和管理人員可以通過微信小程序直接審核與批示，不再需要紙質版現場簽字，節約了師生的實驗準備時間。

設備動態管理系統相比傳統的設備管理模式而言，庫存設備信息更加透明，信息來源更及時，掃描設備（或場地）二維碼，或者打開微信小程序，或者登錄電腦網站，均可查詢或跟蹤設備可借用信息、基礎信息、實驗操作指南（或視頻）等，對實驗計劃安排或實驗前期準備均具有指導作用。手機系統操作簡單，執行方便，對電腦的依賴性低，設備使用后具有信息反饋功能，提出相應的評價與建議，保證設備能更好地服務于廣大師生。

2.3 實驗場地管理

針對實驗場地供不應求，安全意識薄弱、實驗設施擺放混亂等現象，實驗中心安排具備良好設備管理與維護能力的技術人員進行專職管理，定期對設備使用人員進行操作流程與注意事項等方面的培訓，通過設備動態管理系統，對實驗全過程進行跟蹤，及時通知實驗進度和時間節點，對實驗場地使用時間嚴格管控，每次租借時間為2 個月，超期提前續借，根據超期天數制定實驗收費上浮標準，確保科研人員對實驗資源使用的公平公正；對于敬業和認真負責的管理人員，在職稱晉升、年終獎勵等方面給予優先考慮，使他們能夠安心于儀器設備的日常繁瑣管理和維護。

彎道水槽實驗場地管理，主要是通過學院自主開發的設備動態管理系統進行場地信息查詢、預約、租借、報修、技術支持等工作。彎道水槽使用前要先預約，再根據網上操作培訓進行考核測試，測試合格方可進行租借申請。申請提交后，系統自動發送信息給相關管理人員，網上批示通過后，實驗室管理員會發送實驗室門禁密碼。實驗結束前，也需要提前在動態管理系統預約歸還，實驗結束后，系統自動生成租借費用清單，推送給實驗項目負責人，費用結清才能再次租借。該網絡管理方式相比傳統紙質申請表租借方式，節省了師生咨詢和跑腿簽字時間，實驗場地信息動態在線共享，方便了師生實驗進度安排，提高了實驗場地利用效率。

實驗中心非常重視實驗室面貌管理，場地要求整潔干凈，儀器安裝后布線整齊，如有實驗設施安裝或臨時放置，要求制作警示牌，提示儀器處于運行狀態，或停運狀態，消防、開關箱、材料等區域均布置標示線和警示牌。水槽、墻角無雜物，門窗、臺架保持無灰塵、無油污的清潔狀態，管理人員每月徹底清潔一次并保持干凈，將安全事故發生的可能性降為0。

3 動態管理與建設成效

高校實驗室在設備管理方面也逐漸認識到了設備靜態管理帶來的眾多問題，所以彎道水槽在建設過程中特別重視服務方式的創新。“7S”和設備動態管理模式的引入，使同類實驗使用周期明顯縮短。比如一類小型的水流流態斷面實驗，試驗前后需要的時間為7 d 左右，目前只需要3 d即可完成，設備及水槽的利用周期至少縮減50%。“7S”管理保證了良好的實驗環境，齊全的實驗工具；設備動態管理節約了師生租借設備的申請手續時間，租借流程從全紙質1~2 d 的申請表會簽，降到1~2 h 的手機APP[11]或電腦網絡會簽；設備動態管理系統中制定了各類設備的二維碼，通過掃碼，師生可以快速得到設備共享信息，提高了師生對實驗設備的快速認識。這樣從實驗申請、出庫、入庫、結算等流程直接網上辦理，大大節約了師生跑腿簽字和信息錄入時間，提高了實驗效率。

多功能彎道變坡水槽在建設過程中引入“7S”和設備動態管理模式，充分考慮了實驗易操作性和設備信息共享性，確保實驗室信息線上線下同步開放，方便師生隨時查看設備狀態，遠程統計和分析實驗測量成果，合理安排實驗進度，對提高實驗效率和設備使用率有重大幫助。

4 結語

河海大學的彎道變坡水槽是研究水流、波浪、泥沙、地形和結構物相互作用的重要基礎實驗設施。通過建設直段和彎段可拆分的U 形實驗變坡水槽，配置自動升降多段水槽變坡裝置，實現了滿足現代化觀測需求且高效利用有限空間的多功能性。在水槽的管理工作中，將“7S”管理和“設備動態”管理模式全方位引入到實驗設備管理、實驗場地管理、實驗安全管理、人員管理等4 個主要環節，做到了實驗設備布置規范條理、場地整潔、道路通暢、標識醒目、資料歸檔全面及時等。設備動態管理系統在彎道水槽的應用，實時共享了實驗水槽和儀器的信息，實現了利用手機客戶端進行設備預約、借用、歸還、報修等一系列工作。提高了彎道變坡水槽和相關實驗設備的利用率，節約了師生和管理人員的時間和精力，保證了科學研究和教學工作的順利開展和有序進行。河海大學彎道變坡水槽的建設和管理理念與實踐，可為我國高校實驗室建設工作提供設計思路和參考依據。