TRIZ在高校大型儀器設備共享管理上的實踐

林茂鋒，石小濤，余曉云，宋琪

（1.水利與環境國家級實驗教學示范中心（三峽大學）；2.三峽大學水利與環境學院，湖北 宜昌 443002）

2014年，《關于國家重大科研基礎設施和大型科研儀器向社會開放的意見》印發，2017年，《國家重大科研基礎設施和大型科研儀器開放共享管理辦法》印發。根據文件精神，大部分高校的職能管理部門相繼出臺了大型儀器設備的共享管理辦法，但在二級學院層面，受歷史遺留問題、設備使用環境限制、維護經費、使用成本、設備操作等諸多因素的影響，很多高校的共享工作難以有效開展。

三峽大學水利與環境學院設有水利、工程管理、力學、環境4個專業類別。截至2021年12月，學院實驗中心共管理5萬以上設備共計272套，這些設備中，2017年三部委共享管理辦法發布前采購的占半數，這部分設備被團隊獨占情況比較嚴重，學院幾個專業在實驗設備、實驗方式上也存在較大的差異，這些因素提升了學院設備共享的實施難度。在設備共享的推進中，水利與環境學院運用TRIZ方法指導了相關實踐，減少了試錯成本，取得了不錯的效果。

1 共享管理問題的TRIZ求解

TRIZ是誕生于近代的一種優秀的創新方法，源自大量專利的歸納總結，初期主要在工程技術領域指導人們按照一定的規律去解決問題，20世紀紀90年代初開始運用于管理領域。對于管理問題，管理者需首先明確待解決問題，確定理想解，然后運用TRIZ的工具、方法得到問題解決思路，再結合實際情況形成解決方案。

1.1 設備共享系統的最終理想解

最終理想解是希望系統所能達到的最終狀態。按照《關于國家重大科研基礎設施和大型科研儀器向社會開放的意見》的描述，設備共享的目的就是避免設備被部分單位、團隊獨占的情況，解決資源配置分散、重復、封閉、低效的問題，提升設備的利用率。這代表了儀器設備共享的預期效果，是設備共享管理的理想狀態，也就是最終理想解。

1.2 進化原理

TRIZ認為，技術系統是按照一定的規律進化的，存在八大進化法則。對于共享管理系統，可以從以下幾個進化模式進行解讀：

（1）協調性進化法則、向超系統進化法則。在共享管理系統中，實驗場地、課程安排、使用計時、使用收費等子系統需要逐漸地協調起來，考慮借助超系統——計算機管理系統加速這一過程。

（2）動態性進化法則。技術系統會按照不斷提升柔性、可移動性、可控性3個維度進行進化。在共享管理中，可理解為管理過程應人性化，允許一定的彈性。

（3）子系統不均衡進化法則。技術系統的各子系統進化速度是不一致的。對于共享管理系統，需要管理者正視系統內各部分存在不均衡發展的客觀事實，對管理體系進行分割，對不同類型的人、設備等制定不同的制度，分類管理，確保共享系統能夠運行。

1.3 矛盾求解工具

矛盾求解工具是TRIZ解決沖突問題的核心工具之一，阿奇舒勒總結了40個發明原理及39個技術參數，并設計了矛盾矩陣，通過問題系統改善及惡化的兩個技術參數，就能在矛盾矩陣中找到相應的發明原理。根據現有研究成果，在非工程領域，矛盾工具主要有以下2種使用方案：（1）對技術參數及發明原理做出在相應領域的解讀，通過阿奇舒勒矛盾矩陣得到的求解方案。（2）對技術參數及發明原理在相應領域重新提煉，構建新的矛盾矩陣，運用新矩陣求解。第一種方式適應性廣，能夠較快地獲得解決方案，但部分技術參數及發明原理可能解讀困難，方案的全面性將受到影響；第二種方式針對性強，能夠獲得更詳細的方案，但新矛盾矩陣的構建需要以提煉大量實際案例為基礎，案例數量及提煉的科學性將直接影響矛盾矩陣的有效性。本文采用第一種方案。

通過實行設備共享，設備的閑置情況將減少，改善了“物質損失”；共享后，可以減少重復的設備采購，改善了“物質的量”；共享后設備的維修將有經費保障，維修也將由專人負責，改善了“可維修性”。設備共享后，必然涉及一系列的申請、繳費的問題，因此，惡化了“操作流程的方便性”。將改善的參數惡化的參數分別組合，根據阿奇舒勒矛盾矩陣，可以得到12條發明原理，以下發明原理可以提供解決方案。

（1）預先作用原理、自服務原理。設備管理人員需要預先考慮設備借用可能帶來的影響，強化設備的日常維護保養，增強自身對于設備的理解及維護能力，建立共享環境下的設備維護維修制度、經費保障制度，以提升共享系統的自我服務能力。

（2）復制原理。水利學科演示類模型較多，占用了大量的實驗空間，且只有單純的演示作用，考慮采用虛擬仿真軟件復制模型。

（3）借助中介物原理。表示應充分借助外部力量，利用外部服務，對于使用頻率不高的設備采購項目，應慎重考慮，應積極尋找共享資源使用。

（4）分割原理、抽取原理。與前述不均衡進化法則類似，說明設備共享應采取分類管理、特殊設備特殊對待等差異化管理方式。

1.4 物場分析

TRIZ認為，兩個系統元素及一個場共同構成一個系統。設備共享系統中，設備使用者及設備為系統元素，已有的設備管理制度為場。設備共享使用，會引發故障的提升，造成了系統的不足。按照物場分析效應不足模型的一般解法，需引入第二個場去彌補不足。與前述預先作用原理、自服務原理得到的啟發類似，第二個場可以通過設備使用者的培訓制度、管理人員的設備維護能力培訓、設備的維修制度等3個方面構建。

1.5 管理效應庫

TRIZ在管理方面運用較晚，尚未形成工程技術領域類似的計算機科學效應庫，相關管理原理只能文獻查詢獲得。江帆總結了10大類106條管理效應，可為共享管理提供參考，考慮采用面向社會服務大類的管理效應，以下3條可以提供啟示。

（1）“100-1=0”定律，表示一個小失誤可能會帶來致命的問題。說明共享活動的實施需要相關各方都積極參與，應制定相關的補償、激勵措施，讓參與共享活動的各方都獲得實際的好處。

（2）魚缸理論，表示需發覺客戶的最本質需求。對于共享活動來說，需求方屬于客戶，其最本質需求是有設備可用，共享服務需圍繞這個本質展開。

（3）布理特定理，表示需要通過廣告等活動擴大影響力。說明在開放共享的開展過程中，需要開展充分宣傳，讓更多的人員知曉并參與其中，擴大共享的需求端與供給端，真正實現教學資源的共享。

2 共享管理的實踐

經過以上求解過程，學院從14個方面得到了啟發，圖1為設備共享管理求解框架。

圖1 設備共享管理TRIZ求解框架

綜合上述啟發，結合學院及學校現狀，學院制定了相關政策并經過專家組評審后采取了以下的措施：

（1）引入實驗室教學管理平臺對設備共享進行網絡化管理。實現了實驗室的網絡預約、門禁控制、實時監控、教學場地安排、實驗儀器設備借用記錄等功能。

（2）縮減演示類實物模型，擴大虛擬仿真軟件使用。學院后期不再批準各專業的演示類模型的采購申請，提倡用虛擬仿真軟件進行演示類實驗。

（3）充分借助外力，利用外部服務。慎重審批使用范圍窄、使用率低的儀器設備采購，優先通過外部租用或者委托檢測的方式開展研究。嚴格執行型設備申購的查重制度，對于已有的設備不予審批新購。新購設備的申請需明確未來的共享方式、共享價格、實驗位置等共享細節，否則，不予審批。

（4）注重管理的柔性，對不同專業、不同來源、不同類別的設備進行差異化管理。對于通用性強的設備如無人機等，收歸實驗中心統一集中管理。對于專業性強、存在安裝環境要求并且已經安裝就位的設備，如凍融機、離子色譜儀等，則與實驗中心簽訂設備委托管理協議并明確共享細節，由實驗中心委托原管理團隊進行管理。對于新購設備，則優先考慮在實驗中心公共平臺安裝，若不具備安裝條件，可在有條件的位置安裝，但申購方需明確共享細則。

（5）以確保需求方有設備可用為基本目的，政策的制定盡可能地平衡各參與方的利益。學院通過公共平臺集中使用、原安裝位置使用、出借使用、委托檢測等多種形式實現了設備共享，減少了一刀切式的管理引發的抵觸。一方面，建立了共享活動的考核激勵機制，根據共享收費對共享活動各參與方給予績效獎勵，提升各參與方的積極性；另一方面，對有共享需求但共享程度不夠的設備管理者，給予相應的考核，迫使其提升共享的主動性。

（6）完善相關的維修保養及培訓機制。學院成立了大型儀器設備共享中心，明確了共享中心負責大型儀器設備的相關培訓、維修、維護管理工作；明確已實現共享的儀器設備，納入共享中心統一的維修維護計劃，維修費用由該儀器近3年產生的共享經費支出；確立了儀器設備管理人員維護保養及操作人員的培訓制度，規定每學期開展不少于一次關于儀器設備的使用培訓班。鼓勵通過培訓的學生有償兼任設備操作員，并由設備管理人員進行監管。

后期，學院計劃對實驗室供電系統進行改造，實現大型設備的單獨計時供電，并接入實驗室教學管理系統。完成實驗室教學管理系統與教務系統、財務系統的對接，屆時通過網絡就可以實現大型設備共享的申請、審批、排隊、計時、收費等過程。

3 結語

實行大型儀器設備開放共享是一項系統工程，牽涉面廣。我院運用TRIZ方法指導了設備共享工作的開展，施行了共享管理的網絡化、演示實驗的虛擬化、借助外力進行實驗、實行共享差異化管理、建立共享激勵機制、建立維護保養及培訓機制等具體措施，并出臺了相關的規章、制度。TRIZ方法能夠指導我們按照一定的規律去分析問題、解決問題，在錯綜復雜的關聯因素中直擊關鍵點，并獲得有效的解決方案，減少試錯成本，提升解決問題的效率，在高校管理的其他方面也值得一試。