實驗室平臺化管理創新模式的研究

楊先龍 汲亞娟 胡藝凡 李其 于亞楠

摘 要：從系統角度來看，實驗室當前運行管理方式呈現出較強的獨立性與封閉性，對實驗室創新活力釋放及高質量可持續發展造成較大制約。平臺化作為一種全球普遍認可的先進體系架構和發展模式，可有效解決實驗室體制機制僵化、績效管理粗獷以及創新能力不足等關鍵問題。本文結合平臺化管理“五化模型”，提出了一種以“組織創新”與“模式創新”為導向的實驗室平臺化管理體系建設實施路徑，以期為我國各類實驗室轉型升級提供一種科學、有效的發展新思路。

關鍵詞：實驗室系統，平臺化管理，創新模式

DOI編碼：10.3969/j.issn.1002-5944.2023.14.027

0 引 言

在實驗室長期發展歷程中，由于不同行業、不同單位對技術研究、產品研制、工程驗證以及質量檢測等不同層面的共性需求，實驗室的功能類型不斷聚焦。時至今日，研究類（包括基礎研究、應用基礎研究、工程技術研究、工程產品研發等）與檢測類（包括檢驗檢測、工程驗證等）已成為我國最主要的兩大實驗室類型。研究類實驗室一般以高校及具備健全研發體系的企業為主，是科技創新、技術研究和人才培養的重要載體。長期以來，由于研究類實驗室沒有健全的法律法規約束和科學的管理體系支撐，其管理運行缺乏專業性[1]。直到2019年，《科研實驗室認可規則》及《科研實驗室認可準則》由中國合格評定國家認可委員會組織實施，我國才正式擁有了針對科研實驗室的首個認可制度[2]。與此同時，研究類實驗室一般以某一課題或研發任務作為主要工作對象，隨著課題任務的結束，實驗室基礎設施容易發生“建而不用”和“曬太陽”的情況，對國家及全社會資源投入產生較大影響。針對檢測類實驗室，我國目前以檢驗檢測機構為主，并已制定了較為完善的法規要求和監督管理措施。2022年，獲得資質認定的檢驗檢測機構已達到5.4萬家，同比增長率達到8.2%[3]。但根據中商產業研究院數據，我國規模以上檢驗檢測機構數量僅占全行業13.52%，但營業收入達到了78.93%，頭部效應顯著[4]。同時，檢驗檢測機構“小、散、弱”現象嚴重，自身發展面臨資質、資金、人才等全方位的挑戰，因此，如何在“雙碳”以及“全球化”大背景下把握新一輪技術機遇，重塑自身組織管理戰略將成為大多數檢驗檢測機構持續發展的前提。

為積極應對上述問題，探究實驗室發展和演進機制，本文提出了一種創新運行模式以不斷激發實驗室內在創新活力，增強實驗室資源優化配置水平及其探索價值、獲取價值的能力。

1 實驗室系統工程剖析

從系統角度來看，實驗室建設與運行管理是一項復雜的系統工程，滿足系統工程一般方法理論，在組織運行層面滿足技術—制度協同演進基本理論[5]，確保實驗室各項工作具備科學性、系統性、獨立性與準確性。

當開展實驗室硬系統和軟系統設計時，可有效采用霍爾三維模型以及切克蘭德方法論分別對技術能力和管理運行兩項模型集群進行離散化和適度關聯設計，確保實驗室的概念模型能夠充分詮釋其技術能力需求以及各項運行管理過程。圖1從系統工程視角闡明了實驗室系統性運行架構。

實驗室建設運行一般從概念模型入手，構建方將通過對實驗室基本功能、能力設想、模塊組成、法規約束、利益價值等關鍵因素的深入認知和設計，借助可行性研究以及初步方案構建等方式確定其基本建設和運行目標，其本質為從系統觀念出發，以最科學方式求得實驗室系統整體最優的綜合化組織、管理、技術和方法。在該過程中，系統工程理論及工具將得到充分使用。而為確保目標的達成，實驗室須在試驗場所、設施環境、儀器設備、人員以及資質等方面進行資源配置和協調保障，并通過對內外部組織經營關系、標準法規要求、技術能力規范的充分識別，構建“管理運行”和“技術能力”兩項模型集群。

“管理運行”和“技術能力”兩項模型集群既是實驗室概念模型的重要組成部分，同時也為實驗室建立科學有效的規章制度、過程要求、作業指導等實施方案和文件，推動總體建設和運行目標達成提供了理論支撐。之后，實驗室將經過較長一段時間的運行，實現原始概念模型與實驗室真實系統同步，進而通過綜合績效評定等方式開展實驗室系統運行分析工作，將真實運行數據結果與概念模型的不斷比較，確定實驗室優化改進方向和指標，以期建設運行目標的快速實現。

在實驗室上述運行過程和架構中，不難發現：

（1）實驗室的建設運行需要應用包括環境、工程、管理、經濟、社會、法律以及計算機在內的多學科知識體系[6]，以處理來自技術、管理和商務等不同方面問題，上述情況也從側面反映了實驗室的復雜系統特性。

（2）在實驗室概念模型設計階段，其總體建設和運行目標已經確定，而在實驗室系統整體運行時，本質為對該目標的不斷逼近過程，除非實驗室質量方針以及發展目標在管理評審或績效評定時發生重大改變，此時實驗室的管理運行和技術能力模型集群也將進行適應性調整，最后不斷運行趨于穩定，并推動實驗室建設運行新目標的實現。

（3）基于系統視角，實驗室作為了一個獨立的復雜系統，將受到來自不同層面的影響和沖擊，而從保障實驗室整體系統運行的穩定性來講，實驗室已呈現出一定的獨立性與封閉性，該種獨立與封閉從保障系統來講具有一定科學性，但從組織關系和價值機遇角度來看卻存在一定的發展制約。

2 系統觀念下的發展矛盾

目前，無論是科研或檢測類實驗室，受限于建設投資和組織關系、自身設施能力和功能定義以及相關主管部門的管理辦法和質量管理要求，大多采用了封閉式的獨立發展方式，使實驗室與外部政策環境、潛在市場需求以及技術發展趨勢形成了天然隔離。

近年，國家市場監督管理總局針對檢驗檢測機構的混亂局面多次提出了相關優化和縮減指示，各大高校針對實驗室“曬太陽”的現象也同樣實施了全面整頓。上述情況一方面表明各類實驗室無序的規模化發展既浪費了社會性資源，又造成了諸多不良競爭；另一方面封閉下的實驗室獨立發展模式存在生產力落后和生產關系僵硬等問題，孤立性及封閉性為實驗室的可持續發展筑起了難以逾越的壁壘。表1對不同類型實驗室的運營管理模式進行了梳理和比較。

從上述比較可知，無論何種運營管理模式下的實驗室，由于自身封閉系統特性，都會在不同層面受到來自內外部環境變化的影響，特別在管理運營成本、資源優化配置、創新技術迭代以及新興業務構建四個方面尤為突出，呈現出三個“難以”的總體特征：一是難以持續響應環境變化并發掘機遇，二是難以持續優化內外部資源并形成合力，三是難以持續抵抗外部沖擊并快速造血。

由此可見，在當前各類實驗室野蠻生長的大背景下，同質化競爭已成化主旋律，封閉實驗室運行系統下的基于個體的漸進式創新已無法滿足快速的內外部變化需求，因此，實驗室的發展須實施轉型“升維”，以更多元、更立體的角度定義和引導實驗室進入良性的可持續、高質量發展軌道。

3 實驗室平臺化管理模式

3.1 平臺化管理“五化模型”理論

平臺化在全球已被認為是一種先進的體系架構和商業模式，杰奧夫雷、馬歇爾提出平臺化是一個不斷創新的綜合性過程和管理演變趨勢，是管理朝“無邊界組織”結構化重大改革的重要演進形式[7]。在當前不斷融合、共享的市場環境下，平臺化逐步成為以開放、專業的姿態應對自身多元發展需求，積極響應全球環境快速變化而構建的綜合性創新集群。忻榕、陳威如等在《平臺化管理》一書中創新性提出了平臺化管理的“五化模型”理論，即：關系多樣化、能力數字化、績效顆粒化、結構柔性化、文化利他化[8]。其中：

（1）關系多樣化。其本質為拓展組織的創新邊界，利用關系多樣性塑造一個無邊界的組織，最大程度釋放個體創新活力，推動個體成長為先進的平臺型組織。

（2）能力數字化。數字化是打破物理空間隔離，高效創造價值的重要技術手段，能力數字化的組織可有效降低各種關系事務摩擦和運行管理成本，提升內外部聯系和機遇獲取能力。

（3）績效顆?；?。可借助數字化技術有效擴展績效數據采集、評價維度和顆粒度，同時利用多時間尺度、多數據聚合分析等方式全面增加組織數據通透度和領導者決策準確度，實現組織的管理立體。

（4）結構柔性化。一定程度上將原本層級明確、邊界清晰的組織體系向開放的扁平化、網絡化平臺體系進行轉變，最大限度聚集基礎設施和資源，并可通過內部靈活的單元及個體組合形式應對不同類型、不同規模任務，激發組織內部細分單元和不同人員積極性，快速形成即戰力。

（5）文化利他化。契合日本企業家稻盛和夫的“利他”理念，利他實為利己，利他化是建立廣泛利益鏈條，謀求共創與發展的核心理念[9]。

綜上，平臺化管理“五化模型”理論從關系、能力、績效、結構以及文化五個層面對組織現代化演進進行了較好闡述，其上述關鍵核心要素與實驗室系統工程考量維度相匹配，可有效用于實驗室平臺化發展模式及其價值體系的構建，破解當前實驗室孤立性與封閉性發展壁壘。

3.2 實驗室平臺化管理模式構建思路

實驗室平臺化發展的本質為充分利用“模式創新”與“組織創新”對實驗室基于持續改進理念的“漸進式創新”進行有效補充，在實驗室發展戰略和組織實施層面提供有效的創新及變革方法，在充分保障實驗室質量管理獨立性、公正性和有效性同時，不斷契合當前全球化開放創新環境。

因此，平臺化是在保持實驗室內部各子平臺個體差異化的同時構建系統之系統，實現組織升維，強化運營效率和靈活性，降低綜合管理風險及成本，提升整體競爭力的創新實施路徑。結合平臺化管理“五化模型”，實驗室平臺化建設需要將“平臺”及“開放”思維融入實驗室運行管理的各項關鍵要素之中，利用四個“更”的指導思想重塑實驗室發展價值體系，即：以更高維度規劃實驗室集群發展，以更廣泛層面實施資源優化配置，以更立體角度管理潛在風險機遇以及以更主動態度探尋創新協同價值。圖2對實驗室平臺化管理的基本思路進行了闡釋。

實驗室平臺化的核心為“組織創新”與“模式創新”。“組織創新”的本質為實驗室組織結構的不斷細化和實驗室生產關系的重構，擴展組織創新邊界，提升組織創新效率和活力，全面優化實驗室資源部署與配置。“模式創新”的本質為實驗室生產方式和市場關系的優化，其面向對象為實驗室內外部風險機遇以及創新收益。因此，實驗室在原本獨立發展模式下實現平臺化管理需要在多個關鍵方面開展優化與創新。

3.2.1 組織創新——組織“升維”

（1）細化系統，形成功能單元

平臺化管理的首要任務為構建平臺，平臺一方面有載體之意，另一方面由多個獨立單元及個體組合而成。因此，實驗室須在傳統系統觀和整體觀之上明確不同實驗內容的邊界，建立精細化的“功能單元”，全面構建扁平化架構，提升實驗室結構柔性和組合靈活性，以適應不同的試驗需求，同時可通過建立各功能單元間的聯系，實現平臺化應用。例如：傳統電力系統動模仿真平臺被視為不可拆分的一套系統，其作用為對電網及關鍵電力設備進行動態模擬，觀測各種物理過程，以獲得關鍵物理特性和物理概念[10]。隨著新能源并網、儲能以及電力電子設備的興起，具有驗證作用的動模仿真平臺規模不斷擴大，投資成本增高，系統靈活性急劇下降，“建而不用”情況日漸增多。在能源互聯網思想影響下，上述情況得到轉變，其原因為能源互聯網提供了一種資源化構建方式，其將系統分成了源、網、荷、儲不同的單元，動模仿真平臺可通過事先定義分解為包括電源表征單元、負荷表征單元、功率網絡單元、信息網絡單元以及仿真控制單元等在內的不同功能單元，這樣實驗室可通過不同功能單元的靈活組合構建不同試驗環境，以覆蓋電力、工業、建筑以及交通等多場景驗證需求。

（2）建立功能單元聯系

針對實驗室已為不同“功能單元”在組織架構上建立了“分實驗室”或“分中心”的情況，實驗室應在組織層面加強扁平化管理，保持各功能單元差異化特性同時，積極探索各功能單元的科學鏈接方式，實現“系統之系統”下的組織升維。例如：由于試驗差異，目前多數檢測機構為“電性能測試”和“環境測試”分別構建了中心，并獨立承擔業務和開展績效考核，缺乏有效的能力鏈接，而當開展環境應力與電應力相結合的可靠性試驗或多物理場綜合試驗時，由于組織架構的隔離致使各功能單元間的協同難以實現。這表明實驗室雖然對功能單元進行了準確界定，但無法形成有效關聯，導致集群效應水平較低，實質上并未達成組織“升維”的效果。因此，建立實驗室各功能單元間動態聯系，使實驗室在組織形式和試驗能力發展方面同時具備管理、組合及調控空間，是實驗室組織“升維”的充分條件。

3.2.2 組織創新——資源統籌優化

（1）硬件資源統籌管理

實驗室實現平臺化管理須實施硬件資源的統籌考量“一盤棋”。一方面，統籌管理實驗室硬件資源可快速實現資源的優化配置和調度流轉，提升儀器設備和基礎設施使用效率，防止資源冗余浪費；另一方面，硬件資源作為實驗室能力建設的核心部分，其投資偏重，而硬件資源成本往往成為實驗室能力升級的主要考慮因素，若硬件所屬團隊當前盈利水平較低，其加快投資升級發展的可能性也較小，但是平臺化下的硬件資源統籌管理為實驗室提供了“全局監控，局部最優”的能力規劃評價方式，這為實驗室在關鍵或新興技術領域快速實現能力構建和創新升級創造了有利條件，極大提升了實驗室整體創新活力。

（2）人才隊伍分類流動

保障內部關系多樣性是實驗室平臺化管理重要內容。因此，實驗室應在一定程度上充分考慮自身人員團隊配置，科學建立“人才分類流動機制”和“專項工作小組機制”。人才是實驗室的核心生產力，加強人才分類管理可促進實驗室在檢測分析評價、試驗方法研究、試驗標準研制以及創新技術服務等不同方向形成梯次化隊伍，確保實驗室具備足夠的組織柔性以應對不同層次試驗及研究任務。在人才分類基礎上，加大人才在實驗室內部流動可有效促進專業知識、技術技能的轉移與滲透，強化思想碰撞與能力互補，有效拓展實驗室的創新邊界。特別地，針對傳統檢驗檢測機構，提升人才的主觀能動性和業務思考能力，是實驗室提質升級的關鍵因素。建立“專項工作小組機制”是在形式上對“人才分類流動機制”的有效補充，可促進內部互動、協作、共贏關系的建立，確保實驗室具備重要工作的“攻堅”能力。

（3）推進實驗室數字化升級

實驗室可根據自身情況逐次有序推動數字化建設。一方面，可借助數字孿生、工業互聯網以及信息物理融合等先進數字化技術構建實驗室數字空間，打破實驗室硬件資源以及人才的空間隔離，建立更加科學、高效的數字協作平臺；另一方面，通過建立數字平臺，為實驗室全面平臺化管理提供自我驗證和優化的載體，提升管理容錯率，高效率創造價值，持續不斷降低物理交易和摩擦成本。

3.2.3 模式創新——強化管理立體度

（1）建立分級管理體系

平臺化所提供的創新活力將推動實驗室技術能力和業務方向多元化發展。傳統檢測類實驗室將依照用戶需求更多參與到檢測方法研究和定制化創新研制工作之中，以不斷滿足不同類型客戶需求，擴展其盈利空間。而科研類實驗室為推動其成果轉化落地，將逐步構建符合自身方向的產品或技術驗證設施，同時隨著其先進產品或技術的不斷標準化、產業化，科研實驗室所建立的配套驗證設施也將持續迭代和開放，并向全社會提供先進的試驗技術服務。因此，平臺化將推動實驗室向綜合類服務機構進行轉型，實驗室也將同時具備研究、工程服務和試驗檢測等業務能力，單一的管理體系將不再符合實驗室平臺化發展形態，科研、檢測等不同類型功能子平臺既不能遵循相同體系，同時格格不入的體系制度也會對實驗室創新能力的構建產生反作用力。因此，實驗室需要構建新的治理工具和治理模式以提升價值和促進增長。

基于上述分析，實驗室可通過成立統籌管理部門，并建立“平臺化分級質量管理體系（QMS）/質量保證方案（QAS）”實現有序管理。圖3表明了“平臺化分級質量管理體系（QMS）/質量保證方案（QAS）”的實現路徑，具體實施方式為：

1）一級文件：在管理手冊建立方面，實驗室應確保管理路徑科學統一。統籌部門根據實驗室總體管理流程和質量管理基本過程要求，建立實驗室管理手冊模板。各子實驗室（或功能單元）可遵循使用或依照自身特殊要求擴展編制分立手冊。

2）二級文件：在程序文件/制度文件/QAS文件建立方面，實驗室應保障各子實驗室差異化發展特性。統籌部門建立標準化程序和制度文件池，制定質量保證方案架構，供各子實驗室使用。各子實驗室可根據自身科研、檢測定位以及相關資質要求，對文件池中相關文件進行適應性匹配，并優化形成自身過程文件要求，建立個性化的管理體系最小系統。

3）三級文件：在作業指導文件建立方面，實驗室應保證各子實驗室功能獨立。統籌部門編制作業指導模板，并對通用管理及方法類工作建立文件池。各子實驗室一方面遵循通用指導要求，同時根據自身技術方向和功能邊界編制研究及試驗類作業指導文件，確保各自試驗檢測能力的科學、有效。

（2）擴展數據監控維度

平臺化發展后實驗室管理規模將增大，為得到較高水平的管理效能，實驗室應在全流程數據采集和評價方面提升數據維度和顆粒度。一方面，可增加過程績效的評價，在保障過程有效性的同時形成最優管理決策，確保實驗室具備自我分析及優化迭代能力。另一方面，在制定運行管理目標或質量目標時，增加對創新活力、人才流動、聯合協作、技術升級以及外部關系等能反應平臺化建設發展水平的績效指標，確保“組織創新”和“模式創新”關鍵工作的有效部署和實施。

（3）加強外部風險機遇管控

關系多樣性和組織邊界模糊化可使實驗室獲取更多的外部合作機遇，包括聯合實驗室建設、公共服務平臺建設以及重大科研工程平臺申報等，同時也會因開放合作而造成更為強勁的外部風險沖擊。因此，實驗室在跨主體協作時，應建立科學、長效的合作機制，在保障自身風險得到有效控制的同時，進一步與外部合作方建立風險共擔、機遇共享的良性合作模式。其次，實驗室須堅持底線思維，特別在法律法規或標準有明確要求的方面，應確保實驗室開放合作行為不會對自身體系運行、資質維系以及品牌信譽等產生不良影響。因此，實驗室應根據外部合作內容妥善采取“有限合作”的形式，并根據合作業務類別匹配綜合最優的功能單元。

3.2.4 模式創新——挖掘創新協同價值

由于實驗室類型的不同，創新協同價值的挖掘模式并非固定，須各個實驗室主動開展設計策劃。因此，本文根據自身實驗平臺建設運行經驗，提供幾種平臺化下創新協同價值構建的共性思路，以供參考。

（1）強化頂層設計，構建業務體系

主動開展頂層業務體系設計可有效避免實驗室平臺化后因組織邊界模糊而造成的管理無序，同時通過頂層建設與逐層落實，可推動實驗室價值循環的構建。業務體系設計應面向客戶需求，做到以客戶需求帶動自身業務體系建設，以業務體系指導技術能力完善，以技術能力引導功能單元發展，最后以功能單元的創新與協同支撐業務體系的升級迭代，提供客戶更加滿意的試驗檢測技術服務。值得注意地是，檢測實驗室開展平臺化建設可將此價值循環與ISO 17025所要求的流程進行充分結合，實現平臺化下實驗室管理平穩過渡和績效水平提升。

（2）發揮平臺集群效應

在組織創新的基礎上，實驗室資源優化配置能力和人員流動頻次將進一步增加，實驗室宜主動發揮組織“升維”優勢，構建內部功能單元間以及與外部平臺間的合作協同，形成規?；瘍瀯荩瑥浹a因自身投資能力、行業差異、專業技術以及外部關系等方面的不足而帶來的發展限制，獲取平臺化集群效應所創造的價值。與此同時，集群價值會受實驗室開放程度的影響，而開放本身也會產生風險，特別是對于傳統檢驗檢測機構，如何落實法規要求底線，強化自我治理能力建設至關重要。

（3）布局有組織研發活動

有組織研發活動目前在國內研究較少，一般情況下包含有組織科研、有組織創新等概念，其內涵為有組織性的知識增長、技術研究以及產品研制等活動，其核心思想為協同創新。趙紅光[11]認為有組織科技活動是指在特定的組織體系中，為實現既定的目標而開展的科學技術活動，包括政府組織開展的科技活動、企業組織開展的科技活動以及政府和企業間聯合開展的科技活動這三種組織形態。

針對實驗室，平臺化已為組織提供了結構柔性、人才流動以及資源靈活的有利條件，“自上而下”的協同創新工作將推動實驗室實現技術、制度的良性共生。因此，實驗室有組織研發活動應是在可控范圍內所開展的管理創新、技術創新和業務創新的統稱，其服務對象應包括組織、戰略、能力和業務四大板塊。有組織研發既可以服務實驗室形成切實有效的管理制度和平臺化發展演進機制，同時可推動實驗室在相關新興領域的試驗方法、試驗規程、試驗標準等方面率先形成先進成果，并逐步實現市場化推廣。在服務組織形成完善的自我造血能力同時，支撐實驗室構建差異化核心競爭力。

4 結 語

實驗室平臺化管理模式是對現有實驗室獨立性與封閉性運行形態的有效升級手段，是增強實驗室創新活力，實現組織“升維”和競爭力重構的創新發展思路，符合全球開放協同的時代大背景和我國可持續發展建設總體思想。值得注意的是，由于當前各類實驗室均存在能力同質化嚴重的問題，同時大型實驗室開放創新動能不足，小型實驗室自我創新發展能力不夠，使得平臺化管理需要在更大組織層面進行實踐與驗證。在此背景下，建議我國各類實驗室主管部門、行業協會、產業聯盟充分發揮組織促進作用，通過建立“實驗室平臺化管理模式集群試點”，引入科研、工程、檢測等不同類型、不同規模實驗室單位，共同開展本單位及跨主體聯合下的平臺化管理和發展機制設計及其運行實踐，推動我國在實驗室良性發展環境以及高質量發展模式方面取得全球領先地位。

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作者簡介

楊先龍，碩士，能源互聯網試驗檢測中心副主任，英國工程技術學會皇家特許工程師（IET CEng），從事可靠性工程、數字化試驗技術集成及平臺應用方面研究。

汲亞娟，碩士，工程師，實驗平臺部主管，從事實驗平臺標準化建設及實驗安全方面研究。

胡藝凡，碩士，實驗平臺部副主任，從事實驗平臺建設與運行管理方面研究。

李其，博士，正高級工程師，能源互聯網試驗檢測中心主任，從事材料可靠性與失效分析方面研究。

于亞楠，博士，實驗平臺部主管，從事實驗平臺建設與運行管理、氫能試驗技術方面研究。

（責任編輯：張佩玉）