基于PDCA循环的大型仪器实验室安全管理体系建设与实践

孟国忠，农春仕

（1.南京林业大学 现代分析测试中心，江苏 南京 210037；2.南京林业大学 实验室与基地建设管理处，江苏 南京 210037）

大型仪器设备是科技资源的核心要素，是开展科学研究、支撑技术创新和人才培养的重要物质基础。近年来，随着国家对创新投入的不断加大，高校的大型仪器设备的数量也在不断增加，覆盖领域和使用范畴不断拓展，创新能力不断提升[1-2]。我校现代分析测试中心（以下简称“中心”）是学校大型仪器设备最为集中的部门，现拥有600M 核磁共振波谱仪、X-射线光电子能谱仪、透射电镜、分选型流式细胞仪等大型仪器设备30 多台（套），设备原值6000 多万元。良好的安全管理体系是做好大型仪器实验室安全工作、保证大型仪器有序运行的重要基础。PDCA 循环是全面质量管理体系中的基本方法，具有标准化、程序化和科学化的特点。该循环基于发现问题并解决问题的过程，有助于管理质量的持续提升[3-5]。因此，把PDCA质量管理的思想引入大型仪器实验室安全管理体系建设当中，对于做好大型仪器实验室的安全工作具有重要意义[6]。

1 PDCA 循环理论

PDCA 循环又叫戴明环，是20 世纪20 年代由美国统计学家沃特·阿曼德·休哈特提出，后被美国质量管理专家爱德华兹·戴明总结为一种系统化的管理方 法，因而被称为戴明环。PDCA 循环作为管理学中的一个模型，也是一种抽象的工作模式，被广泛应用于持续改善产品质量的过程[7]，是全面质量管理所应遵循的科学程序，既适用于整个企业的管理工作，也适用于解决一些局部的管理工作和具体的质量问题。PDCA 循环理论认为，质量管理中的任何工作都要分为4 个阶段，其中P、D、C、A 4 个英文字母所代表的意义为：（1）P（plan）——计划，这是PDCA 循环的第一个阶段，这一阶段的主要任务是利用数据、报告等方式对现状进行分析、评价，找出存在的主要问题，从主观和客观等方面分析问题的主要原因及影响因素；在此基础上，提出解决问题的具体方法，并制订相应的改进计划及将要达到的目标；（2）D（do）——执行，这是PDCA 循环的第二个阶段，本阶段的主要任务是针对制订的计划以及预定的目标进行有效实施，实现计划中的具体内容。为此，需要从组织体系、制度体系、责任体系等方面入手，充分激发工作人员的积极性、主动性和创造性，以保证预定计划的有效实施；（3）C（check）——检查，本阶段的主要任务是检查计划执行的情况，是否按计划实施，能否达到预期的目标和效果，分析存在的问题并查找原因，总结经验教训；（4）A（action）——行动，本阶段的主要任务是根据上一阶段检查总结出的问题、经验和教训，将成功的经验纳入相应的标准、制度、规定或作业指导书，便于以后工作时遵循，对于失败的原因也要分析，以免重现。对于没有解决的问题，转入下一个PDCA 循环中去解决[8]。

通过分析可以看出，PDCA 循环模式各环节环环相扣、各个阶段相互依存，具有周而复始、大环带小环以及阶梯式上升三个特点，反映出其作为质量管理工具的全面性和系统性。PDCA 循环如图1 所示。

2 大型仪器实验室的特殊性

大型仪器实验室作为高校实验室体系的一个重要组成部分，既有普通教学和科研实验室的一般性 特点，也因大型仪器设备的特殊性而拥有自己的独特性[9]。

图1 PDCA 循环示意图

（1）环境要求高。绝大多数的大型仪器都属于精密型设备，结构复杂，对防震、防潮、防尘、防辐射、防电磁干扰、防噪音、温度、通风、用电、气源等都有较高的要求。有的大型仪器体量还比较大，对实验室空间、结构也有特殊的要求。

（2）人员流动性大。高校作为高技术人才培养的重要基地，除部分仪器由专业管理人员操作外，大部分大型仪器是由经过培训的研究生预约后进行操作。此外，自2014 年12 月《国务院关于国家重大科研基础设施和大型科研仪器向社会开放的意见》正式出台以来，全国范围内掀起了大型仪器开放共享的热潮，使得高校大型仪器的对外服务日益频繁，进出大型仪器实验室的人员更加复杂、流动性更大。

（3）专业性要求高。大型仪器价格昂贵、结构精密、功能性强，属于贵重资产，具有严格的操作程序，如出现使用不当往往会造成较大损失。因此，大型仪器必须由熟悉实验项目有关技术标准和规程的人员操作，必须经过专门培训后才能上岗，以保证仪器操作的安全规范和人员的安全，其专业性要求很高。

（4）人员防护要求高。像X-射线光电子能谱仪、X-射线衍射仪等在实验过程中会产生X 射线，原子吸收分光光度计在使用乙炔时会产生氰化物等，核磁共振波谱仪会产生磁场，这些射线、磁场以及气体对人体都有一定的危害。为此，实验室地面及墙面须加以特殊处理，并安装高效大功率通风设备，以保障实验人员的人身安全。

（5）附属设备要求高。不少大型仪器要求恒温、恒湿、连续供电，而且要求电源稳压、稳频，需要安装空调、除尘设备、不间断电源（UPS）、除湿机、循环水泵以及多种压缩气体钢瓶等附属设备，以保证大型仪器的安全运行。此外，由于大型仪器属于精密贵重仪器，只能使用二氧化碳灭火器、灭火毯等对仪器破坏性较少的灭火装置。

3 PDCA 循环理论在大型仪器实验室安全管理中的应用

借鉴PDCA 循环理论，将大型仪器实验室安全管理分为安全风险点识别与风险评价（P 阶段）、安全管理措施的执行（D 阶段）、日常安全监督检查与文化建设（C 阶段）和安全隐患整改（A 阶段）等4 个主要环节[10]，构建以过程管理为基础的安全质量管理体系，为大型仪器设备正常运行提供安全保障。

3.1 安全风险点识别与风险评价（P 阶段）

大型仪器设备对实验室用房及环境都有较为严格的条件要求。这一阶段的主要任务是根据大型仪器实验室自身的特点以及大型仪器设备的运行技术指标和特定环境要求，进行实验室安全现状评价，分析其中的危险因素及其危害程度，制订安全管理工作目标和行动计划。

3.1.1 风险点设别

风险是指特定危害性事件发性的可能性与后果的结合。通常来说，风险与安全是相对的概念，风险的大小与安全的程度成反比，风险值越小，就说明越安全[11]。除常规教学或科研实验室普遍的安全风险点外，中心的大型仪器实验室的安全风险点主要体现在以下几个方面：

（1）辐射类风险。X-射线衍射仪、X-射线光电子能谱仪、透射电镜等大型仪器会产生一定的辐射，对于此类仪器需要按照国家有关规定，及时检测仪器的辐射安全性能。在取得环保部门颁发的辐射安全许可证后方可开展检测工作。对于此类仪器操作人员还需要定期参加辐射安全与防护知识培训，定期参加职业病体检并接受个人剂量监测。

（2）气体类风险。像气相色谱仪、元素分析仪、同位素质谱仪等仪器都要用到氢气、乙炔等危险性气体。对于无法实行管道供气的实验室，要将钢瓶存放于安全柜内。同时，氢气钢瓶不能与色谱仪放置于同一个房间。

（3）电类风险。除常规线路老化等风险点外，大型仪器多数需要配备不间断电源。仪器管理人员通常会注意对大型仪器设备的维护而容易忽略对UPS 的维护。通常实验室温度低于0 ℃或者受潮，UPS 的绝缘性能就会下降，就容易引起短路。另外，要注意对UPS 系统的清洁，人们往往会忽视灰尘对UPS 的性能和安全的影响。

3.1.2 风险评价

风险评价是指量化测评某一事件或事物的风险程度，并确定其带来的影响或损失是否在可承受的范围内。学校、现代分析测试中心根据自身实际制定了实验室安全评价指标，内容涉及组织管理、制度建设、设备安全、环境安全、制度落实、人员防护、人员培训等。中心根据指标定期对大型仪器实验室进行安全评价，建立了相应的重点风险防控清单，并依据不同风险评价结果实施与之相对应的控制措施，最大限度消除或控制潜在风险。

通过分析可知，中心实验室的安全状况总体良好，实验室的环境条件符合安全要求。目前存在的主要问题是制度建设需要进一步完善，制度的落实、实验人员安全培训、师生日常安全教育和应急演练需要进一步加强。

3.2 安全管理措施的执行（D 阶段）

基于中心的实验室在安全管理方面存在的主要问题，本阶段的主要任务是进一步建立健全实验室安全保障体系，强化测试人员的日常安全教育、培训和应急预案演练。严格落实实验室准入制度，把通过安全考试作为学生进入实验室的必要条件。

3.2.1 建立健全实验室安全保障体系

（1）组织体系建设。建立职责明确的组织机构是保证实验室安全管理的重要基础。学校层面成立了以校长、书记为组长的实验室安全工作领导小组，领导小组办公室设在实验室与基地建设管理处，统筹、协调全校实验室安全管理工作。此外，学校还成立了实验室安全工作督导组，督导组成员主要由在实验室安全管理方面有丰富经验的退休人员组成，负责实验室的日常安全监督、检查。

（2）制度体系建设。制度建设是做好实验室安全工作的重要保证。由于部分大型仪器设备对实验室及安全环境有特殊的要求，中心充分考虑不同类型大型仪器实验室所涉及的每个细节，根据不同用电、用气、辐射等要求进行相应安全防护处理。同时，根据国家法律、技术标准和操作规范等制定、修订了所有大型仪器操作规程、实验室准入制度、大型仪器设备操作人员培训制度、应急预案等，使实验室安全管理有章可循。

（3）责任体系建设。在校实验室安全工作领导小组的统一部署下，学校层面构建了由校、院（部、中心）、实验室负责人组成的三级实验室安全管理机构，对各层级人员的职责与权限进行了明确，各层级人员各司其职，各环节相互衔接。按照谁主管、谁负责的原则，学校与现代分析测试中心签订了实验室安全责任书，中心又与各大型仪器管理人员签订安全责任书，逐层落实责任。根据相关安全制度和仪器操作规范，以安全闭环管理为原则，中心认真梳理各实验室每一个安全细节，避免出现安全盲点，保证每一个阶段、每一个环节都有人具体负责安全工作。

3.2.2 实验人员安全教育与应急演练

（1）培训准入制度。安全意识是安全行为的前提。据统计，绝大多数的实验室安全事故都是由于人为因素造成的[12]。因此，制定并严格落实实验室准入制度是保障实验室安全的重要手段。培训准入制度旨在通过组织实验人员学习安全法规制度、典型案例分析、安全知识考核等措施，强化实验人员的安全意识和安全技术。为此，中心规定所有仪器操作人员必须通过安全教育以及大型仪器理论与操作专项培训，经考核合格后方可进行仪器预约并进行测试实验。

（2）应急演练。不同的大型仪器实验室的危险源不尽相同，中心针对不同类型的大型仪器实验室制定与其主要安全风险相对应的预防和处置方案。同时，联合实验室与基地建设管理处、保卫处等部门，通过组织消防演练、逃生体验等多种形式，加强应急演练，让所有大型仪器操作相关人员都能了解在紧急情况下的工作职责和危险处理方式，增强事故应急处置能力和自救能力。

3.2.3 实验室安全信息化建设

由于实验室空间条件所限，学校大型仪器的分布较为分散。同时，大型仪器使用人员众多，部分大型仪器因为使用频率高、不间断工作，单纯依靠人工的力量难以满足实验室安全管理的需要。为此，中心充分利用信息化、物联网技术手段，通过手机与实验室的危险气体探测系统和监控系统相连接，便于大型仪器管理人员和实验室负责人随时、随地掌握实验室安全状态，实现了大型仪器实验室安全管理的动态化、实时化、连续化和科学化。

3.3 日常安全监督检查与文化建设（C 阶段）

实验室安全管理体系建设，既要依靠一定的安全设备设施作为基础保障，也要依靠各项安全规章制度的真正落实并形成行为规范，形成良好的安全文化。因此，本阶段的主要任务就是检查实验室安全设备设施的完好情况、实验室安全制度及有关措施的落实情况以及实验室安全文化建设情况。

3.3.1 安全检查

大型仪器实验室安全检查是根据相关安全标准、规范等制定检查条款，按照条款对实验室潜在隐患进行经常化、制度化的检查。旨在及时发现实验室运行管理过程中的危险因素和安全隐患，促使其及时纠正，预防事故的发生。目前，学校所建立的检查方式是学校实验室管理部门定期组织安全检查，实验室安全督导组不定期进行巡查，检查安全设备设施的完好情况、各项制度的落实情况以及是否符合安全闭环的要求等。中心所属实验室负责人、大型仪器管理人员作为实验室安全直接责任人，重在做好实验室安全的过程管理，包括仪器设备的安全防护装置、个人防护设施、监控预警设施的日常自查。为强化对实验室安全制度的有力执行，中心层面也会不定期对所有实验室进行安全检查，并将安全检查结果作为对实验室负责人和大型仪器操作人员考核的重要评价依据之一。

3.3.2 安全文化建设

安全文化是安全价值观和安全行为准则的总和，体现为每一个人、每一个单位、每一个群体对安全的态度、思维及采取的行为方式[13]。安全文化蕴涵于安全管理的每一个环节，以及每名师生员工的行为之中，对实验室安全起着无形的推动作用，是实现实验室安全的根本。中心通过自身门户网站、展板、安全标识、宣传画等多种宣传载体做好实验室安全文化建设，引导师生真正认识并理解安全理念，从他律变为自律。同时，结合学校实验室安全教育月以及日常安全宣传活动，中心制定了相应的奖惩措施，激发师生员工“关注安全、关爱生命”的本能意识，营造“人人关心、群策群防”的实验室安全管理的良好氛围，引导师生员工自觉遵守各项规章制度和大型仪器操作规范，养成良好的安全习惯，为大型仪器实验室安全管理长效机制的建立奠定坚实的基础。

3.4 安全隐患整改（A 阶段）

这一阶段是PDCA 循环最为重要的一个阶段，这一阶段的主要任务就是总结安全检查过程中发现的问题、经验和教训，并做好问题的整改。

按照“海因法则”的解释，所有事故的背后都有征兆，而征兆背后都有苗头。总体来看，涉及大型仪器实验室的安全隐患主要集中在制度建设、环境条件、危险化学品存储、水电使用、“三废”处理、防火防盗、辐射安全、附属设备安全等多个方面。通过自查或上级检查，及时做好实验室安全工作分析总结，对相关实验室安全措施的效果予以监测和评价，并根据需要适时加以调整。对于做得好的予以充分肯定，对于发现的安全隐患，根据隐患的程度及时落实整改。具体而言，安全隐患整改坚持定措施、定时间、定责任人的“三定”原则，对于物品摆放不规范、实验人员安全制度落实不到位等可以立即整改到位的都及时整改到位。对于因为实验室空间布局、危险性气体集中供应等客观条件限制一时无法整改到位的，及时向实验室与基地建设管理处、保卫处等相关部门进行报告，寻求相关支持。如发现较严重的安全隐患，第一时间停止大型仪器的操作实验，及时上报、及时处理。隐患整改后按要求及时进行复查验收，只有验收合格以后才算整改完成。同时，整改完成以后都及时进行总结，对于做得好的方面加以巩固并尽可能实现标准化管理，所有工作完成后转入下一个循环。

4 结语

大型仪器实验室安全管理是一项持续性、系统化的动态管理过程。中心牢牢抓住“人”和“文化”两个根本性因素，坚持以预防为导向，将PDCA 循环应用于安全质量管理实践，强化过程管理，通过环境因素和安全因素的识别、监视、测量等体系要素的实施，将预防为主、持续改进的思想贯穿于安全体系建立、运行和改进之中，各环节相互结合、相互促进，取得了较好的效果。PDCA 每循环一次，就能解决一部分问题，取得一部分成果。同时，通过效果跟踪和信息反馈、总结经验、循环反复，师生的安全意识较以往不断提升，中心的安全管理质量得到持续改善，为大型仪器的有效运行提供了安全保障。