張坤強(qiáng) 張鵬 程吉泉 王少杰 李妮

摘? 要? 以省屬農(nóng)業(yè)高校山東農(nóng)業(yè)大學(xué)土木學(xué)院結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)室采購的美國MTS系統(tǒng)為例，總結(jié)目前大型儀器設(shè)備使用過程中存在的問題，提出轉(zhuǎn)變思路、擴(kuò)大開放與共享、參與社會服務(wù)等措施，有效解決MTS系統(tǒng)使用率低和維修經(jīng)費(fèi)不足的問題，提高科研及實(shí)驗(yàn)管理人員水平，對大型實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備使用具有借鑒和參考價值。

關(guān)鍵詞? 結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)室；MTS系統(tǒng)；土木工程；社會服務(wù)；大型儀器設(shè)備共享平臺

中圖分類號：G647.6? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

文章編號：1671-489X（2022）18-0009-04

0? 引言

山東農(nóng)業(yè)大學(xué)是農(nóng)業(yè)農(nóng)村部與山東省人民政府共建高校、國家林業(yè)和草原局與山東省人民政府共建高校，是教育部、農(nóng)業(yè)農(nóng)村部、國家林業(yè)和草原局首批卓越農(nóng)林人才教育培養(yǎng)計(jì)劃改革試點(diǎn)高校，是山東省高水平大學(xué)“沖一流”建設(shè)高校。

山東農(nóng)業(yè)大學(xué)水利土木教學(xué)實(shí)驗(yàn)中心成立于2001年，實(shí)驗(yàn)室總面積6 000余平方米，設(shè)備總值2 800余萬元，結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)室總建筑面積1 008 m2，主

要大型儀器設(shè)備主要有MTS多通道擬靜力加載系統(tǒng)、3 000 kN結(jié)構(gòu)試驗(yàn)機(jī)、500 kN動靜萬能試驗(yàn)機(jī)、2 000 kN巖石三軸試驗(yàn)機(jī)。美國進(jìn)口MTS系統(tǒng)主要由動力源系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、作動系統(tǒng)、配合反力墻及反力架系統(tǒng)組成，價值800余萬元，是結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)室重要儀器，對學(xué)科發(fā)展起到強(qiáng)有力的支持作用。結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)室主要服務(wù)土木工程、水利水電工程、土木工程（裝飾）、橋渡、給排水科學(xué)與工程、建環(huán)、建筑學(xué)、藝術(shù)設(shè)計(jì)等八個本科專業(yè)學(xué)生實(shí)驗(yàn)教學(xué)和創(chuàng)新能力培養(yǎng)以及水利類、土木類學(xué)科研究生培養(yǎng)。

1? MTS擬靜力加載系統(tǒng)簡介

MTS系統(tǒng)主要由油源、分油子站、作動器（1 000 kN一個，500 kN兩個）及仿真控制分析系統(tǒng)四部分組成，配合一字反力墻、高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土錨孔臺座基礎(chǔ)和多套反力鋼架，組成MTS擬靜力加載系統(tǒng)（圖1）。反力墻為C60高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土箱型墻，高10 m，長12 m，單側(cè)墻厚60 cm，墻上間隔50 cm預(yù)留Φ50 mm錨孔，用于固定作動器，為作動器輸出水平力提供支撐；臺座基礎(chǔ)為地下室式基礎(chǔ)臺座，上部厚60 cm，也為C60高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土，地面間隔50 cm預(yù)留Φ50 mm錨孔，用于固定反力鋼架，為作動器輸豎向荷載提供固定支撐；反力鋼架高9 m，跨度6.5 m，配合反力鋼梁及豎向布置的作動器提供豎向荷載；三臺作動器均可以進(jìn)行雙向推拉，位移控制范圍為±250 mm。該套MTS擬靜力系統(tǒng)可以完成三層鄉(xiāng)村建筑全尺寸模型的抗震試驗(yàn)研究，是整個結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)室的核心。

2? 實(shí)驗(yàn)室MTS系統(tǒng)大型儀器設(shè)備使用現(xiàn)存問題

高校實(shí)驗(yàn)室是開展科研項(xiàng)目的平臺支撐，大型貴重儀器設(shè)備是高校從事教學(xué)、科研的重要物質(zhì)基礎(chǔ)和保障條件[1-2]，隨著山東省高水平大學(xué)“沖一流”建設(shè)的開展，山東農(nóng)業(yè)大學(xué)水利土木工程學(xué)院（簡稱水土學(xué)院）弱勢學(xué)科得到一定發(fā)展。水土學(xué)院結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)室自2016年建成，2017年購進(jìn)MTS系統(tǒng)，首次擁有單臺套超過百萬元的科研設(shè)備。大型儀器設(shè)備是支撐科研項(xiàng)目的重要設(shè)備和工具，是實(shí)驗(yàn)平臺建設(shè)的關(guān)鍵核心。MTS系統(tǒng)等大型儀器設(shè)備的采購大大提高了實(shí)驗(yàn)平臺水平，為混凝土結(jié)構(gòu)開展抗震試驗(yàn)提供可能性，解決了結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)室傳統(tǒng)的液壓伺服壓力試驗(yàn)機(jī)只能進(jìn)行豎向加載、不能開展水平加載，只能開展持續(xù)靜載加載、不能低頻反復(fù)加載的難題。該控制系統(tǒng)還可以輸入地震波加載，豐富抗震試驗(yàn)研究平臺，促進(jìn)人才培養(yǎng)，服務(wù)教學(xué)及科研工作。此前，結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)室大型儀器設(shè)備較少，引進(jìn)MTS先進(jìn)系統(tǒng)后，由于其價格昂貴、功能強(qiáng)大，在管理和運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室對大型儀器設(shè)備的管理和使用存在一些問題。

2.1? 大型儀器設(shè)備使用率低

MTS系統(tǒng)引進(jìn)實(shí)驗(yàn)室時，工程師安裝完成并進(jìn)行簡單培訓(xùn)后，資產(chǎn)管理部門就驗(yàn)收完成，對設(shè)備后期的使用情況、使用效率關(guān)注度不夠。相關(guān)實(shí)驗(yàn)管理人員和研究生進(jìn)行設(shè)備的調(diào)試運(yùn)行，簡單學(xué)習(xí)一段時間后因沒有相關(guān)的研究項(xiàng)目和科研經(jīng)費(fèi)支持，該儀器設(shè)備自調(diào)試使用幾次之后便閑置。據(jù)統(tǒng)計(jì)資料，MTS系統(tǒng)2017—2019學(xué)年運(yùn)行總機(jī)時不超過100小時，均為實(shí)驗(yàn)管理人員進(jìn)行模擬試驗(yàn)，運(yùn)行設(shè)備期間只做過一次相關(guān)科研試驗(yàn)，無法達(dá)到40萬元以上的大型設(shè)備每年運(yùn)行不低于600小時的參考標(biāo)準(zhǔn)。因?yàn)镸TS系統(tǒng)價值較高，使用經(jīng)驗(yàn)不足，且沒有相關(guān)科研課題，實(shí)驗(yàn)人員和相關(guān)教師不清楚如何利用其進(jìn)行科研和教學(xué)工作。其間，有濟(jì)南大學(xué)相關(guān)科研人員想進(jìn)行科研項(xiàng)目合作，經(jīng)過接觸和洽談后，因?yàn)閾?dān)心設(shè)備較新，實(shí)驗(yàn)力量及技術(shù)水平不能保證完成相應(yīng)的科研任務(wù)而未達(dá)成合作，錯失良機(jī)。沒有課題經(jīng)費(fèi)和課題項(xiàng)目等種種原因，造成先進(jìn)大型儀器閑置，技術(shù)團(tuán)隊(duì)水平達(dá)不到一定水準(zhǔn)而不能應(yīng)用于科研和社會服務(wù)，導(dǎo)致儀器使用效率低，造成資源浪費(fèi)。

2.2? 實(shí)驗(yàn)室管理者水平一般

高校實(shí)驗(yàn)技術(shù)崗位數(shù)量不足，高級實(shí)驗(yàn)技術(shù)人才匱乏，普遍地位比教師低，大型儀器設(shè)備缺少專職管理人員[3]。部分領(lǐng)導(dǎo)對儀器管理工作的重要性認(rèn)識不足，認(rèn)為實(shí)驗(yàn)管理員的工作就是倉庫保管，做好開關(guān)門，看好東西即可，沒有技術(shù)含量，不重視實(shí)驗(yàn)管理人員隊(duì)伍的技能和業(yè)務(wù)水平提升。實(shí)驗(yàn)管理人員和教師相比，名聲不好、待遇一般，實(shí)驗(yàn)管理的積極性不夠。由于該MTS系統(tǒng)為美國進(jìn)口，實(shí)驗(yàn)管理人員對MTS了解較少，銷售商進(jìn)行簡單使用培訓(xùn)后，因沒有科研項(xiàng)目和經(jīng)費(fèi)支持，使用人員受自身能力和技術(shù)水平限制，對MTS大型儀器設(shè)備的使用僅知皮毛，只是按照使用說明進(jìn)行簡單操作，未有項(xiàng)目為依托，無法進(jìn)行科學(xué)研究和儀器功能的多方面利用及深層次開發(fā)，不能充分利用MTS相關(guān)功能。因此，實(shí)驗(yàn)管理人員缺乏項(xiàng)目進(jìn)行鍛煉和專業(yè)積累，缺乏使用經(jīng)驗(yàn)，使用及管理整體水平較低。

2.3? 共享率低

山東農(nóng)業(yè)大學(xué)于2019建立大型設(shè)備共享平臺，學(xué)校內(nèi)超過40萬的大型儀器設(shè)備已進(jìn)入系統(tǒng)備案。但土木學(xué)科處于弱勢學(xué)科，大型設(shè)備僅此一套，幾乎與其他學(xué)科無交集。其他學(xué)科（如農(nóng)學(xué)、生命科學(xué)）大型儀器設(shè)備較多，內(nèi)部交流使用多，儀器設(shè)備利用率高，而跨學(xué)科使用MTS系統(tǒng)的只有水土學(xué)院，其他學(xué)院學(xué)科無法共享。省內(nèi)及跨省高校間的大型儀器設(shè)備共享平臺尚未建立，且MTS系統(tǒng)一般試驗(yàn)構(gòu)建工作量比較大且復(fù)雜，精度要求高，跨校進(jìn)行試驗(yàn)難度很大，導(dǎo)致儀器共享率較低。

2.4? 后期維修經(jīng)費(fèi)不足

設(shè)備的運(yùn)行使用都有周期性，每隔一段時間就需要對儀器設(shè)備進(jìn)行運(yùn)行維護(hù)、硬件更換、軟件升級等，需要經(jīng)費(fèi)投入，MTS系統(tǒng)的維護(hù)需要大量經(jīng)費(fèi)。然而，土木工程專業(yè)屬于學(xué)校弱勢學(xué)科，學(xué)院后期維護(hù)經(jīng)費(fèi)供給不足，設(shè)備只有采購經(jīng)費(fèi)，沒有維修經(jīng)費(fèi)或維修經(jīng)費(fèi)很少，無法及時進(jìn)行跟蹤管理，造成MTS系統(tǒng)某次維修長達(dá)半年才完成。

3? 提高大型儀器設(shè)備利用率的方法

3.1? 創(chuàng)造良好的使用環(huán)境

MTS系統(tǒng)大型儀器設(shè)備的利用采用設(shè)備認(rèn)領(lǐng)制度，將MTS系統(tǒng)專門指定操作人員進(jìn)行技術(shù)培訓(xùn)，提供一定經(jīng)費(fèi)支持其進(jìn)行設(shè)備熟悉、熟練使用，掌握MTS系統(tǒng)的設(shè)備性能，充分發(fā)揮MTS系統(tǒng)的作用；建立MTS系統(tǒng)的使用責(zé)任人、使用管理辦法、使用制度。面向廣大師生開放服務(wù)，完善相關(guān)鼓勵措施，例如：對前期引入項(xiàng)目，開展相關(guān)試驗(yàn)研究的予以免費(fèi)使用，提供用電和場地環(huán)境，給予相關(guān)獎勵；引入與大型儀器設(shè)備相關(guān)的結(jié)構(gòu)競賽項(xiàng)目、科研課題，吸引教師進(jìn)實(shí)驗(yàn)室搞科研、用設(shè)備；舉辦專題講座，創(chuàng)造良好的使用環(huán)境，提高師生的科研興趣和MTS設(shè)備使用率。

3.2? 實(shí)行管理責(zé)任制，加強(qiáng)儀器管理人員技術(shù)力量培訓(xùn)

MTS系統(tǒng)大型儀器設(shè)備由國家、學(xué)校財(cái)政投資購入，不涉及部門或是自身利益，管理者缺乏積極主動性，加之對MTS系統(tǒng)性能了解甚少，管理難度大。實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員和設(shè)備管理人員的素質(zhì)是大型儀器設(shè)備發(fā)揮作用的決定因素[4]。實(shí)行管理責(zé)任制，建立個人責(zé)任清單，建立儀器設(shè)備管理按需收費(fèi)制度，對專職責(zé)任人進(jìn)行培訓(xùn)和專職教育，制定具體的試驗(yàn)機(jī)時數(shù)與對應(yīng)的獎勵辦法，在物質(zhì)獎勵和榮譽(yù)獎勵方面提高實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員參與管理和科研的能動性、積極性，有利于開展儀器設(shè)備后期的跟蹤與維護(hù)工作。實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員定崗負(fù)責(zé)MTS系統(tǒng)大型儀器設(shè)備的管理與維護(hù)，每次使用設(shè)備之后，做好設(shè)備的使用情況記錄，發(fā)現(xiàn)問題及時上報維修，避免問題積壓導(dǎo)致儀器癱瘓。只有建立健全管理責(zé)任制，才能將大型儀器設(shè)備的管理規(guī)范化、制度化。

開展大型設(shè)備認(rèn)領(lǐng)，提高專職負(fù)責(zé)人的技術(shù)技能是解決大型儀器設(shè)備使用率低的有效途徑。加大專管技術(shù)人員的技能培訓(xùn)，使其能夠熟練掌握大型儀器設(shè)備的使用手冊、操作規(guī)程和科研設(shè)計(jì)及實(shí)施方案；引進(jìn)學(xué)科拔尖人才和帶頭人，帶來高水平科研項(xiàng)目以提高科研隊(duì)伍層次，從側(cè)面提升實(shí)驗(yàn)人員技術(shù)水平。此外，學(xué)院應(yīng)對專管人員予以重視，重視程度與教學(xué)科研人員無差別，讓專管人員專心在實(shí)驗(yàn)管理崗位上開展工作，為后期設(shè)備良好運(yùn)行及維護(hù)奠定良好的基礎(chǔ)。

明確管理責(zé)任，提高技術(shù)水平，不僅可以解決MTS系統(tǒng)管理不善的問題，而且可以解決教師科研工作想用而不會用的矛盾，提高設(shè)備利用率。

3.3? 面向社會，拓展服務(wù)范圍，加大開放和共享力度

目前，省屬高校弱勢學(xué)科爭取國家與省部級科研項(xiàng)目難度較大。例如：結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)室尚未承擔(dān)過國家級科研項(xiàng)目，省部級科研項(xiàng)目僅有兩項(xiàng)且與MTS系統(tǒng)相關(guān)性較小，導(dǎo)致MTS系統(tǒng)在前期閑置，利用機(jī)時數(shù)較低，作用不能充分發(fā)揮。山東農(nóng)業(yè)大學(xué)是以農(nóng)學(xué)、生命科學(xué)為特色優(yōu)勢學(xué)科的高校，水土學(xué)院土木工程類專業(yè)相對弱勢且跨學(xué)科合作少，雖然學(xué)校已建設(shè)校內(nèi)大型儀器設(shè)備共享平臺，但其他學(xué)科和專業(yè)對MTS系統(tǒng)的需求較低，校內(nèi)使用和共享較少。轉(zhuǎn)變發(fā)展思路，面向社會需求，拓展服務(wù)范圍[5]。MTS系統(tǒng)的主要任務(wù)不僅是創(chuàng)新性研究，不應(yīng)只關(guān)注國家省部級科研課題，局限于水土學(xué)院內(nèi)部使用，應(yīng)該聚焦社會需求，加大儀器設(shè)備開放共享力度，打破設(shè)備共享與地方行業(yè)應(yīng)用、企業(yè)需求的信息不對稱，將高校間的抗震計(jì)算，各地市結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)院、大型建筑企業(yè)研發(fā)部門的試驗(yàn)研究及科研難題攻關(guān)等需求納入服務(wù)和業(yè)務(wù)范圍，加強(qiáng)與地方政府與行業(yè)產(chǎn)業(yè)的對接。

4? MTS改革措施取得成果

2019年以來，結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)室通過高水平會議交流，將服務(wù)對象轉(zhuǎn)向社會，與一些大型企業(yè)的研發(fā)部門開展合作。目前，實(shí)驗(yàn)室依靠MTS系統(tǒng)已與中國建筑集團(tuán)八公司、德州建筑集團(tuán)、濟(jì)南建筑集團(tuán)及江蘇萬融集團(tuán)建立合作關(guān)系，與濟(jì)南大學(xué)、山東大學(xué)等高校開始高校間的跨校交流和合作。兩年內(nèi)，結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)室設(shè)立橫向課題六項(xiàng)，科研資金300余萬元，MTS擬靜力加載系統(tǒng)項(xiàng)目和試驗(yàn)一直不斷，一度出現(xiàn)項(xiàng)目太多，儀器使用需要等待的情況，其功能和使用價值得到充分發(fā)揮。通過項(xiàng)目的鍛煉，目前已形成一個設(shè)備先進(jìn)、技術(shù)成熟、經(jīng)驗(yàn)豐富的鄉(xiāng)村振興鄉(xiāng)村建筑抗震研究團(tuán)隊(duì)，科研隊(duì)伍和實(shí)驗(yàn)專管人員的技術(shù)和水平得到大幅提高。此外，改革對學(xué)院研究生的培養(yǎng)也有很大幫助，依托MTS系統(tǒng)培養(yǎng)的研究生獲山東省優(yōu)秀畢業(yè)論文一項(xiàng)，是水土學(xué)院新的突破。

參與社會服務(wù)，承擔(dān)橫向課題，極大解決了MTS系統(tǒng)的閑置問題和后期維護(hù)運(yùn)行經(jīng)費(fèi)問題，提高了使用效率。同時，實(shí)驗(yàn)管理人員技術(shù)水平和專業(yè)科研人員的技術(shù)能力都得到鍛煉和提升，有效提高了MTS系統(tǒng)使用率，進(jìn)而擴(kuò)大了社會服務(wù)，促進(jìn)了弱勢學(xué)科發(fā)展，提高了學(xué)院影響力。目前，水土學(xué)院MTS系統(tǒng)在低層建筑的抗震領(lǐng)域應(yīng)用和研究已經(jīng)走在同類高校的前列。

5? 結(jié)束語

結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)室是土木工程學(xué)科的重要支持基礎(chǔ)，MTS大型儀器設(shè)備的管理與運(yùn)行機(jī)制需要進(jìn)一步探索與研究?；诮鼛啄暝趯?shí)驗(yàn)室管理的工作經(jīng)驗(yàn)，對目前MTS系統(tǒng)大型儀器設(shè)備運(yùn)行管理中存在的問題進(jìn)行總結(jié)，根據(jù)問題提出各項(xiàng)措施：創(chuàng)造良好使用環(huán)境；實(shí)行管理責(zé)任制，設(shè)備認(rèn)領(lǐng)，提高實(shí)驗(yàn)管理人員技術(shù)水平；拓展合作對象，增加社會服務(wù)；等等。通過提高M(jìn)TS系統(tǒng)利用率，增加橫向課題和經(jīng)費(fèi)保障，解決大型設(shè)備的維修養(yǎng)護(hù)問題，提高科研人員、實(shí)驗(yàn)管理人員及專業(yè)教師的能力水平，促進(jìn)實(shí)驗(yàn)平臺建設(shè)。

參考文獻(xiàn)

[1] 王海波，孫青竹.地方高校提高大型貴重儀器設(shè)備利用率的探索與實(shí)踐[J].中國現(xiàn)代教育裝備，2016（17）：4-6.

[2] 趙玉茹，馮建躍.提高高校大型儀器設(shè)備利用率的策略探析[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2019，38（6）：120-124.

[3] 魏銘，馬宏圖.怎樣提高大型儀器設(shè)備的利用率[J].實(shí)驗(yàn)教學(xué)與儀器，2016，33（Z1）：133-134.

[4] 王婧.提高高校大型儀器設(shè)備利用率的研究[J].教育教學(xué)論壇，2016（33）：25-26.

[5] 陳莉瓊，石立特.地學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室大型設(shè)備開放共享研究[J].地理空間信息，2017，15（11）：43-45，49，10.

*項(xiàng)目來源：山東農(nóng)業(yè)大學(xué)教改課題“材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)改革”（X2019064）；山東省自然科學(xué)基金培養(yǎng)基金“現(xiàn)澆抗凍植被混凝土性能試驗(yàn)研究”（ZR2018PEE027）。

作者：張坤強(qiáng)，山東農(nóng)業(yè)大學(xué)，實(shí)驗(yàn)師，博士，研究方向?yàn)樯鷳B(tài)混凝土材料、結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)室管理；張鵬、程吉泉，山東農(nóng)業(yè)大學(xué)水利土木工程學(xué)院實(shí)驗(yàn)中心，研究方向?yàn)閷?shí)驗(yàn)室管理；王少杰，山東農(nóng)業(yè)大學(xué)水利土木工程學(xué)院，研究方向?yàn)榻Y(jié)構(gòu)工程研究方向；李妮，通信作者，山東農(nóng)業(yè)大學(xué)水利土木工程學(xué)院，實(shí)驗(yàn)師，主要研究方向?qū)嶒?yàn)室技術(shù)及管理（271018）。