郭百濤， 陳 敏

（南京工業(yè)大學(xué)國(guó)家特種分離膜工程技術(shù)研究中心，南京211800）

0 引 言

國(guó)家特種分離膜工程技術(shù)研究中心（國(guó)家膜中心）由國(guó)家科技部批準(zhǔn)組建后，實(shí)驗(yàn)室發(fā)展出現(xiàn)質(zhì)的飛躍，新型分析儀器與設(shè)備高達(dá)5 000余萬(wàn)元，固定資產(chǎn)原值超過(guò)億元，能夠使用在水質(zhì)監(jiān)測(cè)、物質(zhì)定性定量研究、材料微觀結(jié)構(gòu)和宏觀性能測(cè)試等研究［1］。國(guó)家膜中心是科技部批準(zhǔn)的“面向膜產(chǎn)業(yè)集群的科技服務(wù)業(yè)試點(diǎn)”依托單位，科技服務(wù)業(yè)的重要領(lǐng)域之一即為檢測(cè)服務(wù)［2］。為了完成資源優(yōu)化配置和分享，提高儀器使用率，深化校園內(nèi)部和校企合作，提升社會(huì)服務(wù)能力，國(guó)家膜中心融合已有資源，建立面向膜領(lǐng)域的材料微觀與宏觀性能測(cè)試中心［3］。面向膜領(lǐng)域分析測(cè)試中心的構(gòu)建，可推動(dòng)高校學(xué)科構(gòu)建、人才培養(yǎng)和科研服務(wù)發(fā)展，促進(jìn)學(xué)科間互相作用，推動(dòng)邊緣與新型學(xué)科發(fā)展。本文提出面向膜領(lǐng)域分析測(cè)試中心的智能化建設(shè)與管理方法，以期為科研事業(yè)貢獻(xiàn)微薄之力。

1 膜領(lǐng)域分析測(cè)試中心的智能化建設(shè)與管理

1.1 已有研究基礎(chǔ)與研究條件

國(guó)家膜中心以院士為學(xué)術(shù)帶頭人，年輕的教授、博導(dǎo)為學(xué)術(shù)骨干，博士及碩士研究生為科研主體。國(guó)家膜中心承擔(dān)了包括膜領(lǐng)域僅有的3項(xiàng)973項(xiàng)目和1項(xiàng)國(guó)家自然科學(xué)基金重大項(xiàng)目在內(nèi)的50余項(xiàng)國(guó)家級(jí)科研項(xiàng)目，發(fā)表學(xué)術(shù)論文近千篇，SCI論文700余篇，科研成果獲得國(guó)家科技獎(jiǎng)勵(lì)4項(xiàng)，省部級(jí)獎(jiǎng)勵(lì)20余項(xiàng)，是面向膜領(lǐng)域分析測(cè)試中心的科研性能支撐［4］。

國(guó)家膜中心高度重視面向膜領(lǐng)域分析測(cè)試平臺(tái)的構(gòu)建。近幾年，國(guó)家膜中心添置了多套具備世界高水平分析表征能力的大型儀器設(shè)備，建立了材料微結(jié)構(gòu)分析測(cè)試平臺(tái)與材料宏觀性能測(cè)試平臺(tái)，能夠廣泛應(yīng)用在環(huán)境分析檢測(cè)、材料結(jié)構(gòu)分析、物質(zhì)定性和定量分析等領(lǐng)域。在膜分離性能測(cè)試部門，購(gòu)置了國(guó)內(nèi)外目前主要品種膜材料的測(cè)試系統(tǒng)，以及微濾、超濾、納濾、反滲透、電滲析、膜生物分析器以及小試、中試設(shè)備，實(shí)現(xiàn)膜的泡點(diǎn)、孔徑分布、切割分子量、表面電位和接觸角等性能的檢測(cè)，此類膜儀器設(shè)備能夠應(yīng)用于絕大多數(shù)膜分離實(shí)驗(yàn)中，實(shí)現(xiàn)非相同體系的分離操作［5］。

國(guó)家膜中心屬于科技部批準(zhǔn)的“面向膜產(chǎn)業(yè)集群的科技服務(wù)業(yè)試點(diǎn)”的試點(diǎn)機(jī)構(gòu)。融合地方地府，創(chuàng)新管理模式，建立共享性分析測(cè)試平臺(tái)、膜領(lǐng)域儀器設(shè)備共享服務(wù)網(wǎng)絡(luò)以及較為全面的共享機(jī)制。結(jié)合地方政府平臺(tái)分析測(cè)試膜領(lǐng)域的相關(guān)項(xiàng)目，整合分析測(cè)試資源。試點(diǎn)工作主要面向分析測(cè)試中心的管理制度，構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn)、檢測(cè)和認(rèn)證為一體的開(kāi)放服務(wù)體系。國(guó)家膜中心也是中國(guó)分離膜標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)副主任委員單位，共起草了7項(xiàng)與分離膜有關(guān)的行業(yè)準(zhǔn)則，對(duì)膜領(lǐng)域標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)具有功不可沒(méi)的作用［6］。

1.2 面向膜領(lǐng)域分析測(cè)試中心智能化建設(shè)的優(yōu)勢(shì)

（1）提供分離技術(shù)檢測(cè)平臺(tái)。融合已有儀器設(shè)備和檢測(cè)平臺(tái)的資源，著重建立氣固分離膜、有機(jī)膜分離膜、陶瓷膜分離膜、滲透汽化膜以及氣體分離膜性能測(cè)試平臺(tái)，為材料化學(xué)工程領(lǐng)域提供分離技術(shù)檢測(cè)基礎(chǔ)；

（2）構(gòu)建大型儀器共享平臺(tái)。為完成我國(guó)大型儀器資源共享，避免大型儀器資源重復(fù)浪費(fèi)的情況出現(xiàn)，提升新型與已有設(shè)備資源的整體使用率，提升投資效益。面向膜領(lǐng)域的分析測(cè)試中心屬于一個(gè)較為完整的主體，配置專人負(fù)責(zé)，提升大型儀器的共享性，推動(dòng)共享平臺(tái)的構(gòu)建與發(fā)展［7］；

（3）促進(jìn)院所合作。促進(jìn)科研院所與學(xué)校間測(cè)試技術(shù)的共享和合作交流，克服學(xué)校與科研院所之間不能實(shí)現(xiàn)資源共享的難題，且能夠完成高值化應(yīng)用。在每所學(xué)校、科研院所的面向膜領(lǐng)域分析測(cè)試中，根據(jù)自身管理與運(yùn)作模式的共享，實(shí)時(shí)獲取新穎的方法；

（4）服務(wù)于社會(huì)。當(dāng)大多企業(yè)自身的科研和檢測(cè)實(shí)力未能符合社會(huì)經(jīng)濟(jì)持續(xù)快速發(fā)展的需求，面向膜領(lǐng)域分析測(cè)試中心的智能化建設(shè)便能夠克服此問(wèn)題。面向膜領(lǐng)域分析測(cè)試中心的智能化建設(shè)即為綜合服務(wù)型實(shí)驗(yàn)室的表率，能夠集合大量高端、大型精密儀器，是我國(guó)產(chǎn)學(xué)研發(fā)展、輔助地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展、培育創(chuàng)新新時(shí)代人才的核心平臺(tái)，可稱為學(xué)校與企業(yè)間的合作橋梁，促進(jìn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展［8］。

（5）推進(jìn)膜分離微觀和宏觀性能檢測(cè)的進(jìn)步。處理此領(lǐng)域非專業(yè)型、高端型分析測(cè)試中的問(wèn)題，高性能膜材料屬于戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)里核心構(gòu)成成分，大量的企業(yè)投入到膜行業(yè)中，該舉措不僅符合國(guó)家中長(zhǎng)期科技發(fā)展規(guī)劃的方向，也可大力促進(jìn)戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)的行業(yè)規(guī)劃［9］。

1.3 面向膜領(lǐng)域的分析測(cè)試中心智能化建設(shè)

面向膜領(lǐng)域的分析測(cè)試中心能夠分析測(cè)試多種膜材料、膜組件及膜裝置信息，可稱為面向膜領(lǐng)域的專業(yè)分析測(cè)試系統(tǒng)。面向膜領(lǐng)域的分析測(cè)試中心的功能。

（1）管理測(cè)試膜材料、膜組件及膜裝置信息數(shù)據(jù)以及測(cè)試用戶數(shù)據(jù)；

（2）管理測(cè)試設(shè)備啟動(dòng)的驅(qū)動(dòng)程度，驅(qū)動(dòng)程度需要通過(guò)DLL形式運(yùn)用［10］；

（3）管理測(cè)試程序，在需要時(shí)能夠使用外部測(cè)試程度完成平臺(tái)的分析測(cè)試功能；

（4）管理測(cè)試結(jié)果，測(cè)試結(jié)果屬于大數(shù)據(jù)，需要平臺(tái)設(shè)定快速檢索程度，并將測(cè)試結(jié)果實(shí)行共享，所以需要批準(zhǔn)測(cè)試結(jié)果通過(guò)XML數(shù)據(jù)格式傳輸；

（5）設(shè)定可承載數(shù)據(jù)的人機(jī)交互接口，如數(shù)據(jù)報(bào)表打印、用戶協(xié)助文檔等，可輔助用戶盡快熟練操控平臺(tái)。面向膜領(lǐng)域分析測(cè)試中心平臺(tái)的結(jié)構(gòu)圖見(jiàn)圖1。

圖1 面向膜領(lǐng)域的分析測(cè)試中心平臺(tái)結(jié)構(gòu)圖

其中，面向膜領(lǐng)域的分析測(cè)試中心平臺(tái)的測(cè)試程序模塊示意圖如圖2所示。

圖2 中心平臺(tái)的測(cè)試程序模塊示意圖

（1）整體信息管理。整體信息管理主要用于展現(xiàn)面向膜領(lǐng)域分析測(cè)試中心的整體面貌，實(shí)時(shí)展現(xiàn)教學(xué)、科研以及有關(guān)管理的具體情況，完成中心簡(jiǎn)介、規(guī)定約束、視頻教學(xué)、資料加載、前臺(tái)展示、后臺(tái)添加、刪除、編輯以及查詢等操作，并提供留言反饋功能［11］。

（2）實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理。實(shí)驗(yàn)室位置數(shù)據(jù)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)數(shù)據(jù)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)課件和優(yōu)質(zhì)課程是實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理的主要內(nèi)容。學(xué)生使用該程序搜索面向膜領(lǐng)域分析測(cè)試中心中每個(gè)實(shí)驗(yàn)室的編碼、作用、管理人以及簡(jiǎn)介，搜集實(shí)驗(yàn)課程的有關(guān)信息，例如周節(jié)次、時(shí)間、內(nèi)容以及學(xué)時(shí)，還有教師和實(shí)驗(yàn)室信息等，能夠隨時(shí)下載教學(xué)視頻進(jìn)行學(xué)習(xí)［12］。

（3）科研管理。面向膜領(lǐng)域分析測(cè)試中心的資源有限，主要面向教師、科研者以及學(xué)生，有利于教師和學(xué)生獲取所需知識(shí)，并對(duì)其實(shí)行較為松散的管理，不存在嚴(yán)格的使用時(shí)間約束［13］。但需要制訂必要的管理制度，用于維護(hù)面向膜領(lǐng)域分析測(cè)試中心的正常運(yùn)行。面向膜領(lǐng)域分析測(cè)試中心的儀器使用預(yù)約制度，預(yù)約使用的用戶，必須通過(guò)培訓(xùn)獲取“貴重儀器設(shè)備操作資格證”，且在儀器設(shè)備負(fù)責(zé)人準(zhǔn)許和配合下可上機(jī)操作，沒(méi)有獲取面向膜領(lǐng)域分析測(cè)試中心貴重儀器設(shè)備操作資格證的人群不能上機(jī)使用。預(yù)約時(shí)間為1周，學(xué)生與教師需要填寫大型儀器預(yù)約時(shí)間表，方可進(jìn)入面向膜領(lǐng)域分析測(cè)試中心。使用面向膜領(lǐng)域分析測(cè)試中心儀器必須做好使用記錄，其中記錄內(nèi)容包含研究?jī)?nèi)容、擬使用儀器、使用機(jī)時(shí)等。此外，實(shí)驗(yàn)中會(huì)設(shè)定相關(guān)專業(yè)的研究生作為輔助指導(dǎo)，實(shí)行全天候預(yù)約開(kāi)放制度。

教學(xué)改革中的具體體現(xiàn)即為開(kāi)放實(shí)驗(yàn)教學(xué)，不僅可以完全使用面向膜領(lǐng)域分析測(cè)試中心的空間與資源，還可以提高學(xué)生學(xué)習(xí)的自主性。開(kāi)放實(shí)驗(yàn)?zāi)軌虼龠M(jìn)教學(xué)信息的與時(shí)俱進(jìn)，將先進(jìn)成熟的膜領(lǐng)域科研成果作為開(kāi)放實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生積極學(xué)習(xí)，大力培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力［14］。

（4）試劑管理。高校實(shí)驗(yàn)試劑管理通常是在學(xué)期開(kāi)始時(shí)，把每個(gè)實(shí)驗(yàn)室反饋的購(gòu)買方案上傳至學(xué)院，學(xué)院批準(zhǔn)后，讓實(shí)驗(yàn)室自己選取供貨商采購(gòu)。其中涉及的許多環(huán)節(jié)都較為復(fù)雜，人力、財(cái)力以及物力都大大消耗。面向膜領(lǐng)域分析測(cè)試中心只是屬于校級(jí)部門，雖然可以將購(gòu)置方案直接反饋至校采購(gòu)部門，而在試劑采購(gòu)、保存、整理耗損物時(shí)也會(huì)出現(xiàn)大量的人力、財(cái)力以及物力損失，最為合理的方法即為試劑管理。

試劑管理主要內(nèi)容即為構(gòu)建試劑資源庫(kù)，其中包含試劑編碼、名字、容量、過(guò)期時(shí)間、單價(jià)、保存地點(diǎn)等數(shù)據(jù)。對(duì)日期失效的實(shí)驗(yàn)試劑可設(shè)定預(yù)警功能［15］。

（5）用戶管理。將用戶設(shè)成3種級(jí)別，分別是高級(jí)負(fù)責(zé)人、子系統(tǒng)負(fù)責(zé)人以及普通人員。高級(jí)負(fù)責(zé)人可編輯全部實(shí)驗(yàn)室內(nèi)容。將有關(guān)面向膜領(lǐng)域分析測(cè)試中心的全部信息整理后建立報(bào)表，授權(quán)用戶使用以及約束用戶使用。老師與學(xué)生即為面向膜領(lǐng)域分析測(cè)試中心里的普通人員身份。當(dāng)使用人經(jīng)過(guò)注冊(cè)后，得到負(fù)責(zé)人的批準(zhǔn)后方能變成正式用戶。學(xué)生用戶能夠通過(guò)該功能搜索各類大型儀器信息和使用預(yù)約情況，并能夠自主選取實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。教師用戶不僅能夠有權(quán)開(kāi)放學(xué)生的全部使用功能，還能夠評(píng)價(jià)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)成績(jī)。

1.4 管理措施

（1）具備較高的責(zé)任心與服務(wù)第一的理念。全部大型儀器設(shè)備和文檔資料都需要通過(guò)專人負(fù)責(zé)，其中包含每個(gè)儀器的信息資料、平時(shí)維護(hù)保養(yǎng)、功能研發(fā)等。管理人員需要對(duì)機(jī)器的基本狀況了如指掌，需要掌握使用儀器的正確方法與處理故障的應(yīng)急方法，記錄應(yīng)用與修理情況，出現(xiàn)故障時(shí)實(shí)時(shí)維修。管理人員各個(gè)學(xué)年都需要整理統(tǒng)計(jì)儀器的使用率、損壞率等數(shù)據(jù)。負(fù)責(zé)人最好能長(zhǎng)期工作，若出現(xiàn)工作變動(dòng)，需要通過(guò)實(shí)驗(yàn)技術(shù)室負(fù)責(zé)人組織對(duì)接工作。鼓勵(lì)技術(shù)負(fù)責(zé)人創(chuàng)新研發(fā)儀器的功能，針對(duì)功能研發(fā)工作較為出色的人員實(shí)行相應(yīng)的獎(jiǎng)勵(lì)，對(duì)相關(guān)技術(shù)人員提供對(duì)應(yīng)的優(yōu)惠政策。

（2）不斷提升技術(shù)人員的水平。針對(duì)新購(gòu)置的儀器設(shè)備必須第一時(shí)間對(duì)技術(shù)人員進(jìn)行培訓(xùn)。針對(duì)面向膜領(lǐng)域的分析測(cè)試中心里原始設(shè)備，也需要讓相關(guān)人員參與技術(shù)交流會(huì)來(lái)提升操作技能的知識(shí)水平。學(xué)科間的相互融合是未來(lái)實(shí)驗(yàn)室發(fā)展的一種趨勢(shì)，必須設(shè)定統(tǒng)一性的培訓(xùn)，提升技術(shù)人員的知識(shí)水平。

培訓(xùn)知識(shí)需要具有全面性，專業(yè)技術(shù)培訓(xùn)面向全體人員。培訓(xùn)的目標(biāo)主要是技術(shù)員骨干，使用研修的形式，提升他們的知識(shí)結(jié)構(gòu)，擴(kuò)寬他們的分析思路，與時(shí)俱進(jìn)，提升他們自身的職業(yè)歸屬感。當(dāng)然，也接收校外專業(yè)人員培訓(xùn)。

（3）提高實(shí)驗(yàn)室儀器的使用率。針對(duì)必須使用儀器操作的科研人員，掌握了儀器的性能和相關(guān)使用方法，通過(guò)儀器負(fù)責(zé)人批準(zhǔn)后，便能上機(jī)使用，使用完后需要記錄儀器狀態(tài)并通過(guò)儀器負(fù)責(zé)人審核后才可離開(kāi)。儀器使用過(guò)程匯總，需要實(shí)時(shí)關(guān)注儀器的異常情況，若出現(xiàn)異常，需要立即分析原因，實(shí)時(shí)處理。

每個(gè)大型儀器都可為權(quán)威科研、教學(xué)以及臨床醫(yī)院提供大量測(cè)試工作，測(cè)試的種類高于5萬(wàn)多種，成為學(xué)校大量科研論文發(fā)表的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)和技術(shù)支撐。

（4）提升學(xué)生的創(chuàng)新能力與實(shí)際操作能力。學(xué)校不單需要提升學(xué)生常規(guī)實(shí)驗(yàn)的操作能力，也需要提升學(xué)生對(duì)現(xiàn)代化大型貴重精密儀器熟練操作水平，以此促使學(xué)生畢業(yè)后快速適應(yīng)和符合社會(huì)工作崗位的要求。根據(jù)儀器的特征，優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容與方法，將學(xué)生的創(chuàng)新思想與行動(dòng)作為培養(yǎng)核心，理論與實(shí)際相結(jié)合進(jìn)行開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)。開(kāi)放性教學(xué)不僅可以讓學(xué)生體驗(yàn)自主學(xué)習(xí)的氛圍，也可讓學(xué)生盡情發(fā)揮自己的想象力。學(xué)生自己選取實(shí)驗(yàn)題目以及設(shè)計(jì)方案直至實(shí)驗(yàn)完成，學(xué)生的自主性得以提升。

（5）服務(wù)社會(huì)，服務(wù)地方建設(shè)。在維持教學(xué)質(zhì)量、科學(xué)工作不出現(xiàn)異常的背景下，通過(guò)相關(guān)部門允許后能夠承接校外實(shí)驗(yàn)分析測(cè)試工作，獲取的經(jīng)濟(jì)收入根據(jù)學(xué)校規(guī)定執(zhí)行。

面向膜領(lǐng)域的分析測(cè)試中心內(nèi)的儀器設(shè)備需要進(jìn)行收費(fèi)使用，獲取的費(fèi)用由財(cái)務(wù)統(tǒng)一記錄。面向膜領(lǐng)域的分析測(cè)試中心已經(jīng)克服了求生存階段，目前屬于求發(fā)展階段。儀器設(shè)備共享、資源安全穩(wěn)定、專業(yè)技術(shù)與行業(yè)監(jiān)測(cè)等多個(gè)優(yōu)勢(shì)讓其在智能化實(shí)驗(yàn)室建設(shè)中得到重點(diǎn)關(guān)注。

（6）加強(qiáng)大型儀器耗材的科學(xué)管理。耗材存貨量大意味著可以維持供應(yīng)，但不僅占用空間，也存在浪費(fèi)的弊端。存貨較小便有可能出現(xiàn)供不應(yīng)求的情況。因此針對(duì)具備通用性消耗品儀器，可積存一部分，維持供應(yīng)；針對(duì)專科性儀器，因?yàn)槭褂脙x器不具備復(fù)雜性，使用度較低，倉(cāng)庫(kù)積存較小?？筛鶕?jù)用度設(shè)定購(gòu)買量，此舉措雖然工作量有所增多，但是可減少資源的浪費(fèi)，還可采用分離管理，例如液相耗材，可設(shè)定液相專門管理人負(fù)責(zé)，需要進(jìn)行進(jìn)貨記錄、使用記錄以及存貨記錄。

2 結(jié) 語(yǔ)

面向膜領(lǐng)域分析測(cè)試中心的智能化建設(shè)主要圍繞智能化、共享性為主題。面向膜領(lǐng)域分析測(cè)試中心的大型精密儀器的科學(xué)化管理，是當(dāng)前科研實(shí)驗(yàn)室管理問(wèn)題中的重中之重，面向膜領(lǐng)域分析測(cè)試中心的管理從人員以及儀器的角度入手，構(gòu)建嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓芾碇贫?，提升儀器的使用率，降低儀器的耗損度，并提升人員整體素質(zhì)，增強(qiáng)技術(shù)力量，充分發(fā)揮儀器的整體性能。

目前分析測(cè)試中心已正常運(yùn)行近2年，智能化的建設(shè)及管理給分析測(cè)試中心帶來(lái)規(guī)范化、便利性及社會(huì)效益，用戶普遍反映良好。分析測(cè)試中心的智能化建設(shè)及與管理，提升了校內(nèi)外用戶對(duì)膜領(lǐng)域分析儀器的認(rèn)識(shí)和了解，既促進(jìn)了校內(nèi)外合作，提升了服務(wù)社會(huì)能力，也促進(jìn)了人才培訓(xùn)及學(xué)科交叉發(fā)展，同時(shí)，極大地提高了儀器使用率。