综合医院科研公共平台智能化管理系统功能介绍与运行实践

杨燕，周迪，李芬，刘慎沛，邹婧睿

作者单位：430030 武汉，华中科技大学同济医学院附属同济医院实验医学研究中心（杨燕、周迪、李芬、刘慎沛）；科研处（邹婧睿）

大型综合医院科研公共平台为医院科研提供仪器使用与技术服务，是医院科研项目实施的重要保障[1]。华中科技大学同济医学院附属同济医院科研公共平台成立于1995年，其初衷是实现大型贵重仪器的专管共享。科研公共平台独立于各课题组运行，负责大型仪器设备的购置与管理，平台技术人员负责仪器使用方法的建立与完善，为医院科研项目实施提供支撑。经过二十多年的发展，平台现有实验面积 2000 余平方米，拥有各类实验仪器 200 余台（套）。随着仪器数量的增多，管理上的问题慢慢显现：①平台无法做到 24 小时开放，不能满足科研人员需求；②仪器设备使用效率低下，空置与使用冲突同时存在，如预约取消时不能及时告知，造成仪器空置，现场预约可能因各种原因造成使用冲突等；仪器的使用实时监管难度大，仪器使用情况和运行状态无法真实记录，不利于仪器损坏时的溯源；③实验室管理粗放，无法做到精细化管理，管理人员的职责和作业流程欠规范，管理工作负担较重，如繁琐的协调和管理工作，往往由于流程和职责不明等原因，占用了管理人员的大量时间，降低了其工作效率，特别是每年年底统计工作量时，要对学生入室登记、仪器使用登记与加班登记进行手工录入，极大占用了管理人员设备维护与技术开发时间。

鉴于以上传统管理模式的弊端，同济医院科研公共平台根据自己的需求，委托公司开发了一套实验室智能化管理系统，实现了对仪器设备、仪器操作者、仪器使用效率统计和实验室安全等方面的精细化管理，以“主管部门-单位领导-管理员-科研人员”的管理线对平台进行层级管理，各级人员职责明确，流程清晰。平台的运行井然有序、发生问题能够追根溯源、制定决策高效客观。

1 实验室智能化管理系统功能介绍

实验室智能化管理系统由硬件和软件结合组成。其中硬件系统包括仪器控制器、冰箱控制锁、环境温湿度检测仪、门禁刷卡器和摄像头等，软件包括仪器共享系统、实验室安全系统、环境检测系统和信息发布系统等。科研人员通过线上提交申请、接受审核、开通权限、仪器预约等操作进行科研活动；平台管理员通过资料管理、权限管理、仪器预约、计费管理、发布信息等方式进行日常管理；主管部门通过运行数据的分析统计，统筹设计与优化流程。利用实验室智能化管理系统，可以将科研公共平台规章制度工具化、入室工作流程化、管理分工明确化、开放共享有效化，从而实现平台运转数据化，极大提高平台的使用效率。实验室智能化管理系统包含四大模块，分别为仪器共享系统、共享支持系统、信息发布系统与实验室安全系统，下面通过对系统各模块的介绍来了解该系统的功能。

1.1 仪器共享系统

仪器共享系统是实验室智能化管理系统的核心组成部分，由仪器控制器、预约系统、收费系统和数据系统组成。该部分可将仪器使用流程化，通过人员管理和仪器管理，实现仪器使用权限、使用记录的管理，仪器损坏时能凭记录查找责任人。科研人员申请入室后，平台管理员依托系统对入室人员进行培训管理，查看入室人员的培训记录，避免无资质人员进入实验室或使用仪器。通过对仪器实行预约管理和收费管理，提高实验室的使用效率和有序性，实现开放共用。科研人员在仪器使用完毕后，可将实验结果上传服务器，在自己实验室的终端下载，保证实验数据的真实性并能实现实验数据的溯源管理。该模块还能够以图表形式展现实验室运行的各种数据，为实验室管理政策的制定提供客观依据。

1.2 共享支持系统

共享支持系统包括试剂耗材与消毒物品的定向管理。对于仪器专用耗材与平台公用耗材，可通过扫码实现耗材的信息化管理，系统可自动记录物品取用的时间和取用人，从而使实验室的耗材管理井井有条。

1.3 信息发布系统

信息发布系统能确保信息及时准确传达。实验室不仅是进行科学研究的场所，还是各种科研信息交流的场所，如实验室举办的学术讲座、入室培训、开放预约信息、仪器使用情况、临时安全规定、违规处罚通告、公共活动通知等，需要及时告知每一位在室人员，信息发布系统能够承载这项功能。

1.4 实验室安全系统

实验室安全系统由门禁系统、视频监控系统、冰箱智能控制锁和危化品管控系统组成，以确保实验室的整体安全。门禁系统是实验室对外开放的第一道防线，可保证只有经过培训得到授权的科研人员才可进入。视频监控系统 24 小时运行，可 360° 无死角监测实验室内人员与仪器使用异常。利用冰箱智能控制锁，系统可监控和显示冰箱的温度变化、设定冰箱使用人员的权限、记录冰箱使用日志。危化品管控系统配有专门的危化品专柜，毒麻药品等采用双人双卡开启模式，剂量称重实时记录，系统可查询开启时间、开启人、所取剂量等，保证药品的使用安全，杜绝无资质或无权限人员取用危险品。

2 实验室智能化管理系统运行实践

实验室智能化管理系统在平台运行以来，取得了比较理想的效果。现结合平台实际工作情况，分别通过对“物”的管理、“人”的管理以及其他管理三个方面的叙述将系统运行实践总结分享。

2.1 对“物”的管理

2.1.1 实验用“物”的管理 所谓的实验用“物”管理包括仪器设备、实验数据、实验耗材、实验试剂、消毒物品以及费用管理。

⑴仪器设备管理：仪器设备是科研公共平台的基础，公共平台没有仪器就不会存在[2]。平台仪器设备通过仪器控制器接入实验室智能化管理系统。每台仪器由超级管理员录入系统并分配给相应的仪器管理员，仪器管理员首先对科研人员（以下称用户）进行培训，再根据培训反馈对用户授予不同的使用权限。仪器管理员还可以根据仪器的操作特点编制预约策略，我们的预约策略设置有“仪器使用预约”和“送样检测”两种方式。如果用户自己能熟练操作某台仪器，可直接利用“仪器使用预约”策略预约仪器，可授权 24 小时开放使用；如果用户自己不能独立操作该仪器，则只能在仪器管理员陪同下操作仪器，或可利用“送样检测”策略预约，由仪器管理员帮助操作仪器完成检测。用户在使用仪器的同时，后台生成上机记录，管理人员可查询及溯源真实的仪器使用情况。此外，仪器在使用过程中如出故障，用户可立刻通过系统报修，方便仪器管理员及时处理，即使在下班时间，管理员也能通过手机端远程指导用户排除故障，极大地提高工作效率。

⑵实验数据管理：用户使用仪器完成的实验数据可以通过内网上传保存，我院计算机中心专为科研公共平台的管理系统预留有存储空间。用户或仪器管理员完成检测后，将数据上传至内网存储空间，用户可在自己电脑登录内网查看与下载数据。数据暂定保存三年，用户只有上传、下载数据的权限，不能进行数据的修改与处理操作，从而保证了实验数据的真实性并能实现实验数据的溯源。

⑶实验耗材管理：公共平台耗材包括仪器专用耗材与常规耗材。系统可设置最低库存量为触发信息推送的“红线”，如到达此“红线”库存量，系统会自动推送信息给管理员，管理员可以及时购置耗材补充库存，从而避免延误实验进度，也使得繁琐的实验室耗材管理得以井井有条。

⑷实验试剂管理：公共平台的实验试剂管理包括常规试剂管理与危险化学品管理，尤其是危化品的管控，尽管国内各项制度规定了危化品需专人专柜，但硬软件的不足，往往大多流于形式。利用实验室智能化管理系统，可将危化品由科研公共平台统一购买，各课题组按需求领用，改变普遍存在的危化品由各科室单独购买的现象，目的是减少危化品多点存放不易管理的弊端，提高安全性。平台除在制度上严格审核保管人员资质外，危化品管理采用双人双卡开启模式，系统自动记录开启时间、取用人、所取剂量等，杜绝无资质或无权限人员取用危险品。

⑸消毒物品管理：为控制安全隐患，科研公共平台设有专门的消毒供应中心，负责医院科研物品的消毒工作。平台配备了消毒物品存储柜，与系统结合使用。平台预先根据各实验室消毒包裹的量发放金属二维码吊牌，每个消毒包裹配备一个二维码；通过扫码，消毒员可将消毒物品存放信息发送给用户，方便用户及时取走，提高了消毒物品存储空间的利用率。

⑹费用管理：平台实行预缴费制度，用户使用平台仪器或场地需收取一定的费用，该费用在用户完成入室流程后，根据实验计划由管理人员核算。费用管理模块包含两个子模块：①仪器使用与耗材费用，采用即用即扣方式从用户账户即时划扣；②场地使用费用，如生物安全二级实验室的使用、层流室的使用、细胞间的使用等，用户使用此类场地需占用一定时间，系统按周期计费的方式扣除费用。科研平台的服务收费，目的不是创收只是作为管理的一种辅助工具，如实现费用管理后，大多用户能做到课题结束及时退出，提高了平台利用效率。

2.1.2 仪器使用情况统计 仪器使用情况及仪器使用效率是评估公共平台是否正常运行以及单位领导购置仪器决策的依据[3]，实验室智能化管理系统后台能自动统计仪器使用各项指标，如使用次数、使用时长，还可对同一类仪器使用数据进行对比。图 1 显示了 2021年1月–2021年3月期间部分仪器使用情况。

图1 2021.1–2021.3 期间仪器使用情况（A：次数统计；B：时长统计）

对同一类仪器，可以比较哪一台使用率比较高。公共平台有新旧两台超速离心机（新仪器型号：OPTIMA XPN-100；旧仪器型号：OPTIMA L-80XP），新仪器在 2月份开始启用，在 2021.1–2021.3 期间运行情况如图 2。从图 2 可看出，新仪器运行很顺畅，在3月份使用时长就超过了旧仪器。

图2 新旧两台超速离心机运行情况比较

除此之外，系统还可以直观显示某种仪器的使用效率，以 OPTIMA L-80XP 超速离心机为例，在 2021.1–2021.3三个月共 89 天时间内，系统假定仪器每天运行 8 小时，则假定运行时长为 720 小时。在此期间，仪器实际运行时长 445.08 小时，平均每天运行 5.0 小时，使用率 61.82%，如图 3所示，仪器使用情况一目了然，这不仅为实验室的运行效率提供客观数据，也为后续实验室的仪器购置提供依据。

图3 OPTIMA L-80XP 超速离心机使用情况

2.2 对“人”的管理

2.2.1 人员入室管理 这里的“人”指的是入室科研人员，主力军是学生。作为共享平台，人员管理是科研公共平台的重要工作，包括人员资料管理、培训考核管理和人员权限管理。

⑴人员资料管理：“人员资料”页面显示注册人员姓名、卡号、手机号码、身份、单位、导师、入室考核状态、账户状态等。平台设立了微信公众号，科研人员在线注册后可进行微信端绑定，方便接收信息与预约仪器。值得一提的是，系统将实验室门禁卡整合进了医院职工与学生一卡通中，不必额外增加用户卡片数量。平台管理员根据人员资料信息进行角色管理，如是导师还是学生、是院内人员还是院外人员等。对同一导师名下学生以“课题组”形式统一管理，方便导师查看学生仪器使用情况及上传的实验数据，利于导师掌控课题进度。

⑵培训考核管理：平台管理员依托系统对入室人员进行培训考核管理，避免无资质人员进入实验室或使用仪器。培训考核管理包括实验室安全培训与仪器使用培训。实验室安全培训为线上测试，管理员根据实验室安全相关知识（包括实验室生物安全相关法律法规、实验室生物安全危险因子、实验室生物安全防护及废弃物处理、实验室化学品安全、水电安全等）编制试题库，上传系统，用户在申请入室页面在线答题。试卷由题库随机产生 100 题，每题 1 分，80 分为合格。申请人答题合格后才能继续入室流程。仪器使用培训则分为线上视频讲授与线下上机操作两部分，仪器管理员将自己负责管理的大型精密设备相关培训内容上传至系统，用户在申请该仪器使用时需首先完成线上学习，再结合线下一对一上机操作完成仪器培训。仪器管理员根据用户掌握仪器操作的熟练程度分级授权：能独立熟练操作的用户可授权24 小时使用，不能独立使用的授权正常上班时间使用。

⑶权限管理：权限管理模块可为系统账户授予不同的使用权限。所有注册用户都可以按照仪器编号、名称等关键词检索仪器，方便用户查找、预约。超级管理员进行系统的全面管理，包括录入新仪器、录入培训考核试题库、分配仪器管理员的仪器管理权限等。仪器管理员可以对其管辖仪器编辑预约策略、网上审核、上传说明书和操作程序等。使用者账户只能申请使用并填写样品说明，不能更改仪器信息。

2.2.2 人员状态统计 实验室智能化管理系统自带统计功能，方便查看平台注册账户状态。图 4 显示 2021年1月–2021年3月平台在册的人员状态。

图4 2021.1–2021.3 平台人员状态统计（A：注册账户身份状态分布；B：人员入室状态分布；C：人员账户状态分布；D：新用户入室分析图）

通过注册账户身份（图 4A）、入室状态（图 4B），管理员可以清楚了解平台使用人员组成、入室人数以及申请入室人数；通过查看人员账户状态（图 4C），管理员可以及时了解“未开卡”人数、“未培训”人数，提醒相关工作人员掌握工作进度；图 4D 中新用户入室分析图呈现“笑脸”型，这是因为 2021年2月正值农历新年，学生在休寒假。这种自动收集的数据有利于平台管理员及时了解信息，快速做出调整，大大提高了管理效率，减少了管理人员的工作负担。

2.3 其他管理

⑴视频监控管理：安全是实验室运行的第一要务，特别是在 24 小时开放的情况下，保证实验室安全更是管理者的首要考虑[4]。借助视频监控系统，平台制定了安全员值班制度，每天早上安全员到监控室调取前一天录像，查看有无操作人员违规问题，有无安全隐患问题，有无意外情况发生，以保证实验室财产安全。

⑵环境监控管理：武汉地区潮湿多雨，特别是梅雨季节，空气湿度大，对仪器设备不利。通过系统中的环境监测仪，在电脑终端或手机端均可方便随时查看环境的温湿度，及时采取措施，避免长时间高湿度的空气对仪器造成损坏。

⑶信息发布管理：系统可以在网站或者以短信形式推送信息。例如，当科研人员线上或者线下使用仪器过程中出现故障等情况时，系统可及时告知相关管理人员，方便管理员及时处理问题，提高工作效率。另外，科研人员如预约仪器使用后要临时取消，也可利用信息发布模块及时推送信息，方便其他人使用仪器。

在系统运行过程中我们也发现不少问题，主要集中在软件使用方面以及不同仪器的预约策略设置方面，需要与工程

师沟通不断完善系统设置。还有一类问题比如人员管理中如何避免用户持别人的“一卡通”刷卡，目前的系统设置解决不了，只能通过制定惩罚措施减少此类事件。我们在系统中设置了信用分，发现使用他人一卡通的扣信用分，多次扣分后，降低仪器使用权限，屡教不改的禁止进入平台使用仪器；发现用别人“一卡通”超权限使用仪器的，一经发现，双方都要受到惩罚。总之，实验室智能化管理系统可以根据管理需求不断完善，也许在后续的升级换代中可以使用“刷脸”代替“刷卡”,解决冒用“一卡通”情况。

3 结语

随着科学技术的飞速发展，技术迭代迅速，科研公共平台的运行模式应与之相适应[5]。实验室智能化管理系统的应用，能在保障安全的前提下，解决平台 24 小时对外开放的难题；并使仪器的使用及监管更加直观，提高了仪器使用率，给科研人员带来了更多便利；此外，实验室智能化管理系统极大地简化了平台工作人员的管理流程，由人工化转变为信息化，将技术人员从繁琐的事务中解放出来，将更多的精力投入到仪器使用和培训中；最后，医院管理部门可通过线上的相关数据分析，为公共平台的发展提供决策依据，同时也能为其他专科实验室购置仪器设备时提供审批依据。当然，科研公共平台的管理不仅需要建设智能化管理系统，还需要完善监督、评价与考核等长效机制，不断强化技术人员的信息化服务及科研人员的规章制度遵守意识，方能为实现公共平台的良性发展、为医院科研发展及学科建设提供持续动力。