高校实验室与设备综合管理系统的构建与实践

吴中全，李朝明，刘 峰

（1. 西南大学 实验室建设与设备管理处，重庆 400716；2. 西南大学 材料与能源学院，重庆 400716）

随着国家对教育资源的持续大规模投入，高校实验室已基本完成规模发展阶段的建设，现正处于从规模发展向内涵式发展的转型期。如何将前期投入的软、硬件转化为人才培养及科技创新优势、如何在一流本科专业建设及“新工科”“新农科”建设的背景下，合理规划实验室资源增量布局，提高资源利用效益，实现实验室资源的科学、安全及快速运转，是现阶段全国各高校一直致力于研究的重要课题[1-2]。

目前，在如何通过信息化手段构建涵盖高校实验室管理中涉及的人员、场地、设备、化学品、安全准入、安全检查等要素的综合管理系统，打破系统之间的信息壁垒，实现实验室相关数据的互联互通，提高实验室的开放率和利用率等方面，还缺少非常成熟的解决方案，国内各高校还需要进行深入的研究[3-5]。本文总结了我校近 5年在实验室与设备综合管理系统（以下简称“综合系统”）建设方面的探索与实践，希望能为其他高校开展实验室信息化建设及精细化管理提供参考。

1 综合系统建设背景

1.1 主要问题

由于高校部门联动机制不够统一、管理责任机制不够健全、信息化建设未能到位等原因，导致高校实验室人员、项目、设备和危险源等基础信息不详或账实出入较大，高校管理部门无法及时、准确地掌握实验室的实际情况，无法根据已有数据进行分析和研判，在一定程度上影响了学校决策质量[6]。此外，由于高校房屋资源紧张且调整配置缺乏统筹等，导致二级单位的实验场地非常分散，无法形成有效合力，致使其综合利用率偏低[7-8]。此外，由于化学品购置全口径管理体制的缺失，导致一些高校对实验室化学品的实时情况无法准确全面地掌握，无法进行有效的监管和安全预警[9]。

由于设备开放共享涉及实验室的人、财、设备、物理空间和人员准入等诸多方面，如果单从某一角度推进实验室资源的开放必然会导致开放共享效率不高[10]。此外，实验室一线管理人员承担着繁重的实验室相关数据的收集、汇总和上报工作，缺乏有效的信息化手段辅助，导致在繁琐手工劳动中浪费大量的时间和精力，未能充分发挥智力工作者应有的价值，在一定程度上减缓了实验室内涵式发展进程[11]。

1.2 建设需求

根据高校实验室与设备管理处职能，以服务师生为出发点，建设高校实验室与设备综合管理系统显得非常必要。通过整合构建实验室运行管理相关业务子平台，让全校师生只需登录一个系统，即可办理与实验室相关的业务，如大型仪器设备预约、仪器设备采购、废弃物处置、安全教育考试等[12]，并对业务办理过程中产生的数据进行分析处理，实现全校实验室每个房间的人员、药品、设备等信息可查询、可统计、可分析、可预警。同时，满足国家部委及地方政府的数据上报表格的一键生成，从而方便了一线实验室管理人员，让管理工作由“疲于应付”到“自如应对”。

2 建设目的

综合系统建设的目的是通过各平台数据之间的互联共享和大数据分析为实验室管理决策提供支持，实现实验室及其资源的精细化管理，为实验室主管部门的宏观管理和科学决策提供依据，为实验室全面信息化建设提供有力保障。

3 建设方案

综合系统采用大数据、大平台的理念，强调数据的整体性和统一性，主要由数据中心、底层平台、业务平台、综合门户等4部分组成，综合系统整体框架如图1所示。

（1）数据中心由系统开发的基础设施如服务器、网络、软件、传感器、数据库等资源组成，主要实现综合系统的数据采集、整合与存储。本系统除了采集实验室内人员、药品、设备等信息外，还采集了门禁、监控视频、温湿度、空气质量等信息，扩展了实验室综合管理系统的数据范围。

（2）底层平台是综合系统的核心部分，是所有业务子平台的对接、配置、数据处理中心。底层平台提供标准对接接口，可实现各业务子平台的对接和数据共享。综合系统采用BPM工作流引擎搭建业务流程，使业务流程专业化、统一化、透明化，并可持续改进。所有业务子平台的流程设计、功能设置、权限分配等统一在底层平台操作，更加集中。系统对采集到的所有数据进行集中、统一管理，经过统计分析，生成常用的业务报表，供管理部门查询使用，既减轻管理部门的工作量又提高数据的准确性。系统采用大数据处理方法对地理位置信息（GIS）等数据进行深度挖掘，可以智能预警并为管理层决策提供依据。

图1 实验室与设备综合管理系统框架图

（3）业务平台实现具体实验室管理功能，主要包括实验室安全教育与考试平台、化学品安全管理平台、实验室废弃物管理信息平台、大型仪器共享平台、安全巡查平台等5个子平台。通过业务平台的统一管理，能够有效提高各平台直接的信息沟通，提升平台的使用效益。

（4）综合门户具有统一身份认证登录、个人业务处理、数据展示以及移动办公等功能，为综合管理系统基础信息采集、汇总，以及有效运行提供相关业务服务。

4 业务平台功能板块

4.1 实验室安全教育与考试平台

针对我校学科门类众多，实验室安全侧重点不同等情况，建设了能够满足不同学科实验室安全教育与考试平台。该平台功能主要包括考试信息发布、“校—院—实验室”题库及组卷、自测及考试安排、基础数据查看权限等。校、院、实验室三级管理员可根据实际情况安排不同种类的网络考试或自测。通过相关安全考试的师生方可进入实验室，进行采购使用化学品，或预约使用仪器等。

4.2 化学品安全管理平台

该平台的建设实现了我校化学品试剂的全生命周期管理。平台具有买卖双方采购行为实名制认证、采购经费明细留存、采购订单全程追踪、到货库存动态透明、化学品状态实时更新等功能。此外，还具有化学品调剂共享功能、化学品安全存放预警功能、不能共同储存试剂安全预警提示等。通过使用台账，实现了化学品使用可追溯过程监管。

4.3 实验室废弃物管理信息平台

该平台具备实验室废弃物和过期废弃化学品处置管理功能。通过这一平台，各学院可将一般废弃物处置后信息上传备案，危险废弃物处置须在平台上提出申请，由学校审核后集中处理。化学品废弃物回收路线可根据用户提交信息在学校地图上定位，并在平台上根据用户提交信息智能规划集中回收时间、上门回收线路，实现化学品全生命周期的末端闭环管理。

4.4 大型仪器共享平台

根据仪器设备共享工作的需求，我校开发的大型仪器共享平台具有大型仪器运行状态查看、线上预约及运行状况监管等功能，并着重开发了该平台与财务系统的有效对接，实现了财务全流程线上办理，包括测试经费的线上冻结、使用、分批解冻及手动解冻等。此外，定制开发了仪器线上考核功能板块，实现考核数据的自动抓取，为现有设备的使用效益考核工作及新设备的购置提供了第一手参考资料，避免了大型仪器设备的重复购置和资源浪费。

4.5 安全巡查平台

按照教育部实验室检查的内容，该平台具有实验室安全自查、安全巡查、结果上传、对照分析等功能板块。通过手机移动端，实现检查人员可将现场信息上传平台，此外检查人员和管理人员可以从平台纵向和横向上对比实验室自身安全工作情况及对比与其他实验室情况。安全检查信息可以永久保留，检查人员和管理人员可以通过平台按时间节点、实验室房间号、安全责任人等关键字快速查询检查记录。

5 建设成效

实验室与设备综合管理系统涵盖了安全预警及准入、化学品采购及库存、设备开放共享、实验室人员管理等主要职能。通过各系统之间的数据交互，实现了学校实验室资源管理的动态化、信息化和系统化，为学校实验室建设及科学决策提供了数据支撑，初步实现了实验室安全、开放、共享和可持续发展。

5.1 建立实验室安全准入机制

将实验室安全教育与考试平台数据应用到化学品安全管理、大型仪器设备共享等平台，建立了实验室安全准入机制。非实验室成员无法进入实验室，未经过培训的人员无法购买化学品、无法预约使用设备，保障了实验室内部化学品和设备使用的安全。截至目前，学校31个二级单位使用了该平台，59 362人参加了安全考试，58 924人考试通过，并获得合格证。

5.2 实现化学品全生命周期管理

实验室与设备综合管理系统实现了我校化学品全生命周期管理的信息化平台建设，通过全面把控、财务扎口、过程留痕、数据溯源等管理机制的建设，实现了化学品从购买、存储、使用、处置的闭环管理。同时定制开发的线上财务报销流程的实现，方便了学校师生，实现了购置经费的“放管服”。综合系统自2018年5月正式上线运行以来，已经完成46 000多次订购，涉及化学品采购金额达 6 600多万元，综合系统平均每天登录1 000多人次且用户反映良好。

5.3 提高实验室仪器设备的使用效率

大型仪器设备共享系统子平台的建设，实现了我校大型仪器的共享及线上使用效益考核，建立了对存量设备使用效益跟踪体系，调配使用效益不好的大型仪器，开展共享工作。近3年，我校大型仪器设备年平均使用机时从455 h增长到1 649 h，增长了3.62倍，并将考核作为新购同类设备可行性论证时的重要参考数据。2019年我校首次将使用效益考核结果运用到新购大型仪器设备可行性论证中，最终论证通过率仅为58%，降低了设备的重复购置，节省了经费投入[12]。

5.4 实现实验室安全预警管理

综合系统建立了化学品存量上限、保质期超期、共存危险、“领用—归还”闭环时间上限超时、废弃物超时未处置、大型仪器使用率低、设备故障等预警机制，并能将实验室内物品的安全隐患推送至相关管理人员和实验室周边人员，实现了安全预警，有效保障了师生人身安全。

6 结语

综合系统的建设是一项长期复杂的工作，需要随着国家及学校管理要求的改变而不断进行完善。在后期系统建设规划中，我校将结合物联网、传感器、大数据等技术，通过软、硬结合的方式进一步完善系统功能，实现智慧监控、智慧管理和智慧服务。