协同发展理念下高校自制科研设备开放共享模式探索

屠美玲, 杨阿三, 李琰君, 贾继宁, 许 轶, 张建庭, 王祁宁, 曾淦宁, 蔡金法

(浙江工业大学 化学工程学院, 浙江 杭州 310014)

自制设备是指市场尚无或品质功能不足以满足要求情况下自行研制的,具有一定的适用性、及时性、超前性等特点的设备[1-2]。《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006—2020年)》提出,要“重视科学仪器与设备对科学研究的作用,加强科学仪器设备及检测技术的自主研究开发”,将自主创新放在科技工作的突出位置,加速仪器的自主研发能力[3]。高校是孵育人才的重要基地,集教学、科研和成果转化于一体,是科技创新的大本营。自制设备是高校发挥自身优势的产物,是科研的需求,也是成果转化的产物,是高校科技创新的具体化。高校自制设备作为教学科研成果,具有即时性和创新性,随着其数量和质量的不断增长,需搭建一个科技成果向社会展示的有效平台,促进科技创新的成果化,为新科技融入市场提供一个路径,使科技创新为国民经济服务[4]。

本文探索一种信息化视域下高校自制设备协同共享模式。通过协同共享平台的建立,充分发挥高校自制设备的创新性及其社会经济效应,促进自制设备的不断改进,发挥“1+1>2”的协同效应,体现高校作为科技创新大本营特色,实现高校自制设备资源共享、服务提供、创新驱动、协同发展的目标。

1 协同共享助力高校自制设备繁荣发展

协同源于古希腊语,意为协调多种资源或个体共同完成某一目标的过程或能力。现代协同思想由德国科学家哈肯于1971年提出,哈肯认为系统中各要素若能很好配合、协同,多种力量就能集聚成一个总力量,形成大大超越各自功能总和的新功能[5]。

协同概念如今被广泛用于经济、科研、教育等领域。教育部于2012年启动“2011计划”(高等学校创新能力提升计划),就广泛应用了协同的概念。该计划旨在建立一批“2011协同创新中心”,大力推进高校与高校、科研院所、行业企业、地方政府,以及国外科研机构的深度合作,探索适应于不同需求的协同创新模式,营造有利于协同创新的环境和氛围。

本文提出的高校自制设备协同共享模式见图1。

图1 高校自制设备协同共享平台运行示意图

1.1 协同共享是高校和社会的共同需要

国内高校对自制科研设备逐渐重视起来,华东理工大学、天津大学、浙江大学等高校纷纷开展了自制设备成果认定。“全国高等学校自制教学设备评选与优秀作品展示活动”已经开展4届,不仅展示了各高校自制设备的能力,同时也显示了高校自制设备“走出去”的热情。但是,高校自制设备多数源于本身教学的需要,或者为某科研项目而设计制造，种类繁多,但数量较少,甚至有的自制设备还处于半成品阶段,或处于科技创新的原始阶段。同时由于自制设备并非标准化生产,不可避免存在一些技术、工艺方面的缺陷。

高校自制设备一方面具备产业化的雏形,可以满足社会科技创新的各种特殊要求；另一方面,由于处于产业化雏形阶段,无法完全满足投产要求,使高校自制设备处于一种窘境,一边是高校自制设备需要“走出去”,但苦于藏在深巷；另一边是企业或者兄弟院校需要“体验”,但四处打听无着。为此,亟需探索一种协同共享模式,以满足社会与高校的对接需求,使科技创新技术处于“产、学、研、用”的动态模式中,从而使高校自制设备性能不断完善。

1.2 协同共享促进高校科技创新成果转化

高校教师拥有丰富的理论知识和过硬的技术,其自制设备凝聚着项目组成员的专业知识和创新热情。但是高校自制设备研制出来以后,或仅用于内部教学,或在项目结题后处于半成品状态。大多数设备并没有进一步完善,成果展示和市场推广力度也不强。因为缺乏良好的外部推广渠道和宣传力度,导致这些成果转化率不高,相当一部分高水平的自制设备得不到推广,造成资源和资金的重大浪费。只有将设备“用起来”并提出“高要求”,才能更好地提升高校自制设备的品质,促进高校创新技术成果转化。

科技成果的有效转化,是高校科技创新的动力和保证。将高校自制设备纳入协同共享平台,为科技创新的产业化、成果化搭建一个快捷、务实的推广平台,实现科技创新供需双方的及时对接,这与各种仪器展、成果推广会有着异曲同工之妙,能够满足高校自制设备“走出去”及社会“体验”创新技术的双向需求。

1.3 协同共享促进高校自制设备多元化

目前,高校、企业、研究所等创新主体之间缺乏及时有效的沟通交流。高校自制设备协同创新平台的建立,有利于实现各创新主体之间知识的展示、共享、交互融合。不同主体之间协同提出更高要求的过程,是自制设备实现二次创新或完成创新因素重新组合的过程。该过程中有更多的人来参观和了解,打开了相互交流的窗户,使自制设备更实际、更多元、更先进。同时,也使自制设备人员看到自身的不足,进一步激励创新意识,促进自制设备进一步完善。通过这样的交流可以不断拓宽设备应用面,最终使自制设备技术更先进,功能更齐全。

以本学院化工实验教学中心自主研发的二元汽液平衡智能在线监测系统为例,原本主要应用于改善热力学实验教学。通过与本校教师的共享交流,将此智能在线监测系统尝试应用于物化氧弹法测定燃烧热实验中的温度快速监测和氨合成催化实验中的催化剂温度长时间监测,促进了高校自制设备的多元化发展。

1.4 协同共享促进高校教学改革发展

自制设备具有适用性、及时性、超前性等特点,能够填补市场上通用设备不足和教学空白,及时更新教学内容,促进本校教学改革发展[6]。而兄弟院校之间自制设备协同共享,将教师知识创新以实物化方式展示,增进了高校教师之间直观的交流体验。一方面,使高水平学校的教学改革成果能够带动较低水平学校教学不断发展；另一方面,使具有创新意识,但理论或工程实践水平欠缺的院校有更直观的体验,有助于他们将创新点子实物化、系统化,增长师生才干,促进教学工作创新。

以本学院化工实验教学中心现有的甘油酯化生产生物柴油微工厂装置为例。该装置为本校生物质教师组的科研自制设备,不仅能够进行科研实验操作,而且展示了工厂实际生产的流程装置,是地沟油转化成生物质柴油的微缩工厂。但是其流程的专业性太强,且缺乏实时监控。生物质教师组将其共享给本实验中心用于本科生教学实验装置后,实验中心教师综合考虑实验教学及实验安全管理需要,进行自动化升级改造,配套研制了带控制点的流程图,能够对温度、压力、流量比等研究因素实时进行监测调控。在对装置进行自动化升级的基础上,自主开发了智能导师系统和实验安全系统。

这样的改进带来了诸多好处:(1)不仅使学生了解了设备的操作方法和关键参数,而且智能导师系统能够在实验中及时发出提示并纠正实验操作错误；(2)新增学生自主实验。对于自主进行实验研究的学生,智能导师系统能够帮助他们快速分析实验数据,提供实验改进方案；(3)安全监测系统能够实时记录学生实验过程中的关键参数,当实验参数进入危险区域后,启动近、远程报警机制,提醒实验人员在规定时间内进行处理。如危险得不到及时处理,装置将启动安全关闭策略,防止意外发生。改善后的教学装置反哺于科研,发挥共享、协同效应,使生物质科研成果装置更完善、更系统、更安全,加速了科技创新成果产业化。

综上所述,协同共享已成为高校与社会的共同需求。建立一种信息化视域下高校自制设备协同共享模式势在必行,它将充分发挥高校自制设备的社会经济效应,促进自制设备的不断改进,发挥“1+1>2”的协同效应。该模式的建立不但体现高校作为科技创新大本营的特色,实现高校自制设备资源共享、服务提供、创新驱动、协同发展,而且可以推动社会经济发展。

2 高校自制设备协同共享面临的挑战

近年来,我国高校与科研院所的自制设备发展越来越成熟,主要有两大推力。一是教学需要推动高校自制设备横向发展。高校自制设备对高校教学具有重大意义,它立足于教学改革和发展需要自行研制,具有较强的针对性和灵活性。自制设备弥补了市面上仪器的缺陷,其实用性、可操作性更贴近教学需求。二是科研的深入开展推动自制设备纵向发展。面对科研工作日益深入的需求,传统仪器越来越不能满足科研工作的创新需求,各种设备需要根据科研需要量身定做,自制设备层出不穷[7]。目前,随着教学改革和科技创新的发展,越来越多的教师加入到自制设备的队伍中来,高校自制设备队伍层次不断提升,自制设备所占比重不断增长。这不仅有利于发挥和提升教师工程实践能力,而且能节约教学开支,促进教学改革。更重要的是,高效自制设备代表着设备产业化的雏形,体现了高校的科技创新力量和对社会的贡献。虽然大型仪器共享平台为高校自制设备共享提供了政策依托和平台支持,但是高校自制设备协同共享的发展仍然存在诸多瓶颈。

2.1 自制设备质量参差不齐

目前,高校和科研院所科研自制设备发展呈现明显的两极分化。中科院、清华大学、天津大学、浙江大学等著名研究机构、高校为科技创新主力,在科研仪器自主创新方面发挥了主力军作用[8]。地方院校的自制设备在先进性、完善性上却稍逊一筹。

尽管如此,地方高校的科研自制设备也有各自的特色和闪光点。例如,北京交通大学成功运用GSM-R系统(global system for mobile communications-railway, 铁路综合数字移动通信系统)模拟青藏铁路运行状况,并与青藏铁路实际情况相结合,自主研发了数个测试工具,成功解决了青藏铁路移动通讯问题,具有重大创新性和现实意义。温州大学自制的铸造工艺演示平台,用于铸造专业知识点的演示教学,具有操作简单、体积小、价格低、直观性强等优点,有效提升了理论课堂与实践演示的教学互动性。

2.2 自制设备产权归属模糊

自制设备产权归属不明导致协同共享难度加大。高校自制设备涉及实际问题解决方案和高新技术成果化探索,凝聚着教师的理论知识和技术创新。但是与传统科研成果不同,多数自制设备处于半成品阶段或应用范围狭窄,知识产权保护难度大。由此形成的自制科研设备的“敝帚自珍”现象,严重制约了自制科研设备的进一步发展和推广应用[9]。通常自制设备研制完成后,只局限于教师个人或者小范围内使用,呈现“单位个人私有制”现象。

通常高校自制设备按照研制方式,可分为自研自制、自研外协、合作研制3类。不管是哪一种研制方式,都凝聚着开发者无数的心血和汗水。许多自制科研设备是在原设备基础上的改进,其知识产权牵涉到原设备知识产权与改进部分知识产权之间的关系。而改进部分的知识产权很难界定归属,造成了自制科研设备产权的混乱性。

一方面,自制设备担心被人使用,科技创新成果担心被剽窃,自制设备的共享观念尚未广泛接受,协同共享意愿不强。另一方面,自制设备产权归属不明确,影响了高校对相关知识产权的利益分配,也制约着高校自制设备参加协同共享。

2.3 自制共享制度不完善

一个良好的项目要实施和可持续发展,必须制度先行。目前,各单位均已建立了大型仪器设备共享平台,不断健全和完善相应的管理规范和共享管理信息系统,但是针对自制设备共享机制的评价、激励制度还尚未成形或完善。高校自制设备完成后,一般局限于教师个人或者小部门使用,“单位个人私有制”现象比大型仪器更严重。同时,高校自制设备的产权意识更强烈,共享意愿更低,更需要有针对性的制度来调动参与者的积极性。

3 高校自制设备协同共享模式实施措施

虽然协同共享是高校自制设备的必由之路,但是由于诸多现实原因,建设进程比较缓慢。正如前文所述,高校自制设备除了发展水平参差不齐外,还面临产权混乱等问题。因此要推动高校自制设备的协同共享,必须通过全社会的共同努力才能实现。具体来说,需要从以下几方面着手。

3.1 依托大型仪器共享平台,着重强调用户体验

20世纪80年代国内高校仪器设备共享平台已初具规模,各高校主管部门不断探索,取得了一定的成果,为高校自制仪器设备协同共享创造了良好的条件。2004年7月,国务院办公厅转发《2004—2010年国家科技基础条件平台建设纲要》,提出了自然科技资源共享平台、科技文献共享平台、研究实验基地和大型科学仪器设备共享平台、科学数据共享平台、网络科技环境平台和成果转化公共服务平台等重大建设任务。与此同时,随着互联网技术的迅猛发展,高校和各省市区域本着“整合、共享、完善、提高”的原则,大力建设大型仪器共享平台,例如“长三角大型科学仪器设备协同共用网”“陕西省地质资源与环境监测中心”“浙江省大型科学仪器设备协作共用平台”,以及各高校实施的大型仪器共享平台等。2006年国家科技部启动“大型科学仪器设备资源的建设与整合”项目,2015年12月,教育部办公厅印发《关于加强高等学校科研基础设施和科研仪器开放共享的指导意见》,使大型仪器共享政策进一步完善[10-11]。根据该《意见》和各高校对仪器共享的需求,目前已有大型仪器共享管理系统,使大型仪器的共享更加成熟,为高校自制设备共享提供政策依托和平台支持。

高校自制科研设备和大型仪器的开放和共享在本质上是一致的,因此可以依托现有大型仪器共享管理系统,结合自制设备的特殊性进行一定的调整探索。鉴于目前大型仪器共享平台建设已经较为完善,自制科研设备在管理模式上完全可以借鉴大型仪器共享平台的建设管理思路。但是,由于自制科研设备在使用与开发上的特殊性,又不能完全照抄。如前文所述,自制科研设备共享平台建设过程中,必须留出可供自制科研设备改进的空间。具体来说,在依托大型仪器共享平台促进自制科研设备共享上,可以利用大型仪器共享平台的管理模式和网络系统,给予各课题组增添仪器的权限,即各课题组可在大型仪器共享平台上,添加自主研发的科研仪器,并对自制科研设备的功能、特点及应用范围进行详细备注,以供其他科研人员查阅并预约使用。此外,自制科研设备共享平台在大型仪器共享平台的基础上,必须着重强调用户使用反馈,在收集使用体验大数据基础上,指导自制科研设备的二次创新。

3.2 政策引导,制度激励

一项良好项目的可持续发展,离不开政策的引导,制度的激励,科学有效的引导和激励是高校自制设备共享的保障[12]。高校自制设备共享涉及资源整合、效益分配、队伍建设等,需要学校的协调和引导。大型仪器共享开发已经实施且日益完善,为高校自制设备的共享奠定了良好的基础。但高校自制设备产权意识更强,共享意愿不高,甚至有所抵触。如何将这些“闲散”且自我保护意识强的资源整合起来,并有效运行起来,将是一个复杂的工程,亟需政府从政策上大力引导,制度上给予鼓励,引导高校自制创新主体放开束缚,营造自制设备协同共享的氛围。

具体说来,高校自制设备协同共享体系建立过程中,应当提供以下几个方面政策支持:(1)提供自制设备知识产权政策保障。对于用于共享的高校自制设备的开发,专利申请上优先给予审核,开通绿色通道,加速科技创新成果转化。(2)在有偿使用制度基础上,给予科技分红。首先需要在仪器共享经费上给予一定的财政补贴,作为设备维修费与损耗费,盘活闲散自制设备。其次使用单位要有偿使用,设备共享单位给予科技分红,将科技创新成果与经济效益直接结合,调动参与者的共享积极性。(3)对自制设备共享项目的申报给予扶持,增强自制设备研发人员的荣誉感和成就感,从情感上变成“我要共享”。

本学院化工实验教学中心非常重视自制科研设备的开发与利用,制定了鼓励科研人员共享自制科研设备的专项奖励政策,对有重大经济效益的自制科研设备给予专项奖励。在各项举措的激励引导下,教学中心涌现了一批类似甘油酯化生产生物柴油微工厂的自制科研设备,极大地推动了教学科研发展。

该中心还积极推广自制科研设备共享,由该中心开发的“断水、断电”自动报警系统,已经在化工学院全面推广,并在共享使用中不断提升系统性能。

3.3 加强队伍建设,促进协同共享

由于自制设备的特殊性,自制设备技术含量的高低直接影响自制设备协同共享的效益,而自制设备技术含量的提高,则需要高水平人员。只有形成这样的良性循环,才能最终发挥自制设备协同共享的优势,不断推动设备推陈出新。因此,首先自制科研设备共享平台建立之初,必须加强技术人员(包括研发人员与使用人员)之间的交流,只有在协同共享交流中,才能及时准确抓住企业信息、瓶颈着力点及自制设备改造升级完善的关键技术,发挥“1+1>2”效应。

其次,高校在日常管理中必须重视仪器研发人员的培养与传承。目前国内高校的现状是重理论、轻实践,重项目文章、轻仪器开发。在这样思路的引导下,高校研究人员往往不愿将精力大量投入自制设备的研究开发,这就容易造成自制科研设备研究人员的青黄不接。因此,在自制科研设备平台建设过程中,应设立各种专项基金,引导更多的技术人员参与到自制科研设备改良与开发中,从而形成良性循环,为推动自制科研设备共享提供强有力的保障基础。

4 结语

本文详尽分析了高校自制设备面临的现状,提出一种信息化视域下高校自制设备协同共享模式。这是高校和社会的共同需要,既能满足企业对创新技术的需求,促进高校科技创新成果转化和自制设备多元化,也能促进高校教学改革的不断发展。

本文提出依托现有大型仪器共享管理平台,充分发挥政府引导和制度激励作用,不断完善和加强队伍建设的措施,以期充分发挥高校自制设备的社会协同效应。这一模式的实施,将使高校自制设备处于“产、学、研、用”的动态过程中,增加高水平技术人员相互交流和共享科技成果,推动交叉学科不断碰撞和校企之间创新技术及时对接,促进自制设备的不断改进,发挥“1+1>2”的协同效应,体现高校作为科技创新大本营的特色,最终实现高校自制设备资源共享、服务提供、创新驱动、协同发展的目标。