船舶动力实验教学平台建设与开放共享管理

董 全，张 楠，王忠义

（哈尔滨工程大学动力与能源工程学院，哈尔滨 150001）

0 引 言

为进一步响应和落实2014 年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以及国家关于高校实验室构建专业化管理体系的要求，结合动力工程及工程热物理与轮机工程课程体系，学校基于船舶动力实验教学平台构建了以发动机排放测试为核心、具有教学演示、科研创新、技术咨询以及产品认证的综合性实验中心。发动机排放检测中心以“专业认证促进共享、教学科研紧密结合、校企合作人才培养”为宗旨，搭建交流互动平台，培育学生创新意识，充分发挥仪器设备共享对人才培养、学科建设和科研工作的支撑作用，促进跨学科融合，形成了专业化、国际化和多功能化的创新特色［1-4］，是船舶动力专业在实验教学平台建设和发展方向的新探索与尝试。

1 船舶动力实验教学平台建设的必要性

1.1 满足行业发展的迫切需求

随着国家“一带一路”政策的深入推进和建设长江经济带的实施，我国水路货物运输量和港口吞吐量连续增长，多年稳居世界第一，内河大小船舶数量已达20 余万艘。船舶动力行业在得到快速发展的同时，其有害物排放也成了我国环境污染的重要来源之一。2016 年我国颁布了第一部针对内河船舶排放的法规文件《船舶发动机排气污染物排放限值及测量方法》，2020 年我国在第七十六届联合国大会正式提出了碳达峰和碳中和目标。

航运业的快速增长带来了对船舶动力领域专业型人才的巨大需求。由于我国内河船用排放法规出台较晚，船舶发动机企业在排放控制领域没有人才储备，因此掌握发动机排放测试技术及法规测试方法的毕业生成为人才市场炙手可热的资源。以行业需求为导向，构建技术研发和专业人才培养新高地，具有重要意义。

1.2 符合船舶动力学科发展需求

我校围绕船舶工业、海洋装备、海洋开发等领域，以建设特色鲜明的高水平研究型大学为目标，船舶与海洋工程是全国排名第一的A＋学科，而船舶动力是其中重要的组成部分。因此，船舶动力实验教学平台的创新发展对于整个学科具有重要意义。从基础研究探索的角度来看，排放指标是发动机设计的重要环节，是验证发动机综合性能的一个重要评价因素。随着全球环保意识增强，先进燃烧与排放控制技术和低碳／零碳替代燃料技术都成了热点研究方向，而对于基础科学问题的突破需要有强大的实验研究平台做支撑［5-6］。

1.3 符合资源开放共享与企业需求

学校积极推进大型科研仪器的开放共享，出台相关管理办法、建设升级大型仪器设备开放共享平台，提高大型仪器设备的使用效益，推进资源配置不断优化，服务学校教学、科研工作。另外，国内外发动机企业在加速开发满足日益严格排放法规要求的新产品同时，也遇到了诸多技术难题和大量的产品认证需求。而目前我国具有船机排放认证资质的单位极少，市场激增的认证需求难以得到满足。因此，建设船舶动力实验教学新平台，以实验室资质认可结合大型仪器设备开放共享，能够为满足企业需求、服务地区经济发展提供重要支撑［7-9］。

1.4 符合人才培养要求

发动机排放检测中心是学生将理论知识与实践结合的重要环节，也是学生掌握国际前沿技术与发展趋势的重要窗口。平台着重帮助研究生养成良好的实验习惯和扎实的实验能力，培养他们科学严谨的实验精神和专业负责的责任意识。同时，通过充分利用大型仪器设备共享平台，让进入实验室的本科生能及早认识先进的实验设备，帮助他们进一步了解学科发展方向，使他们对学校船舶动力学科的优势有更深的认识，培养浓厚的学习兴趣。

2 强化船舶动力实验教学平台的专业化管理

发动机排放检测中心成立于2018 年，是学校将实验资源从服务于教学与科研的定位向专业化、国际化和多功能化方向发展的探索，赋予其直接服务企业和行业发展的新功能。因此，这需要实验平台拥有完善的组织结构、高效的质量管理和可靠的技术能力来提供技术咨询测试及产品认证。

2.1 实施合格评定与实验室认可

随着贸易全球化发展，发动机不仅是船舶的“心脏”，也是具有高技术含量的商品，因此就需要具有专业技术能力和资格的第三方实验机构对其性能进行客观、公正的测试与评估。各个国家为了促进检测结果的国际互认，避免重复性检测，保证全球商品贸易的有序发展，制定了标准化的质量管理体系，实验室需在此体系下运行并获得国家或行业组织授予的相关产品的认证资质［10-12］。专业的管理体系及认证资质对于船舶动力实验教学平台能力提升和打造国际知名学科和高校的发展规划都具有重要作用。

发动机排放检测中心于2018 年正式成立，2019年成功通过了中国合格评定国家认可委员会（CNAS）认证。同年中心正式向中国船级社（CCS）提交船用发动机排放检测能力认可申请，并于2021 年获得资质授权。作为国内率先获得CNAS 和CCS 授权的高校实验室，发动机排放检测中心率先在国内船舶动力学科建立了满足ISO／IEC 17025：2017《检测和校准实验室能力的通用要求》、CNAS-CL01：2018《检测和校准实验室能力认可准则》以及CCS-GD08-2015《船用产品试验检验机构认可指南》的实验平台管理体系，具备进行国际海事组织IMO《船用柴油机氮氧化物排放控制技术规则》以及我国GB15097-2016《船舶发动机排气污染物排放限值及测量方法（中国第一、二阶段）》《国内航行海船法定检验技术规则》和《内河船舶法定检验技术规则》的排放检测认证能力。发动机排放检测中心的机型测试能力覆盖远洋及内河船用柴油机、气体燃料发动机及低碳／零碳燃料发动机，成为支撑行业内人才培养、关键技术突破以及服务地方经济发展的重要平台，发动机排放检测中心主要平台与设备（见图1）。

图1 发动机排放检测中心主要平台与设备

2.2 船舶动力实验教学平台的管理体系

发动机排放检测中心依托船舶动力实验教学平台将学院全部大型仪器设备进行统一管理、集中共享使用。中心将设备按照发动机实验测试和基础实验测试两个平台一个体系进行管理。前者能够围绕动力工程及工程热物理与轮机工程方向的内燃机专业课程教学、科学研究以及服务行业的发动机排放检测需求提供包括常规参数、性能参数以及排放参数在内的全面测试实验支撑；后者则能够为内燃机燃料喷射、燃烧在内的机械、液力与热力相关机理研究提供基础参数特性测量平台（见图2）。

图2 发动机排放检测中心的平台构成

图3 所示，中心建立了完整的设备管理体系，指定负责人，建立操作手册、维护保养说明以及应急预案等材料，制定严格的标定与校准计划。同时，依托学校大型仪器设备共享平台及物联网系统，将实验室设备网络化与信息化管理，为每个设备定制电子标签，定期对设备状态及资料进行更新，实现设备的网络预约与查询及学生考勤管理，更加合理地配置教学资源，提高了设备的利用率，并且方便了操作和管理人员。

图3 哈尔滨工程大学发动机排放检测中心综合管理体系

2.3 船舶动力实验教学平台的功能拓展

建设船舶动力实验教学平台一方面是为学生提供更多接触发动机测试、掌握测试方法及原理的机会。另一方面也着重引导学生深入了解如何能够确保测试数据的准确性以及学术诚信的重要性，培养学生严谨的学习态度和科学、客观的研究精神。

另一方面，船舶动力实验教学平台也向更加专业的方向发展，为行业提供技术支撑。中心基于ISO17025和相关管理规定的要求，制定切实可行的管理规范，有效强化实验室的期间核查与内部评审工作。明确规定岗位职责，要求并定期考核人员资质与技能，定期组织学习。设立质量负责人和技术负责人配合中心主任进行实验平台的体系管理及检测工作，内审员负责体系内的管理和监督。专任实验技术人员定期对设备进行校准、检查，确认设备达到技术标准或规范要求的量程范围和准确度等级，确保实验室的设施和环境条件符合要求［13］。同时，中心定期与国内同样拥有CNAS及CCS认证资质的单位进行三方比对实验，从而有效确保实验室的检测能力，确保数据的准确性和可溯源性。新功能拓展使船舶动力教学平台逐渐向更加专业、高水平、多功能的方向发展。

3 船舶动力实验教学平台的建设成效

3.1 以开放共享促进人才培养

在课程教学方面，船舶动力教学平台继续发挥重要支撑作用。多个实验室支撑动力工程及工程热物理与轮机工程两个学科的多门本科生与研究生课程，如“内燃机原理”“内燃机排放与控制”“现代热工测试技术”“内燃机电控”“轮机自动化”以及“液压与气动技术”。同时，船舶动力教学平台新增了科创实验室，学生可以根据自己的创新设计需求，自主预约机械实验室、电控实验室、流体实验室等，可以选择自助实验或教师指导。该新增设施为学生参加全国大学生节能减排社会实践与科技竞赛以及“五四杯”创新竞赛等提供良好的创新平台支撑。

强化实验室的网络信息化管理，通过搭建网络共享平台、组织实验室开发共享日活动，使学生有更多的机会进入实验室了解学科内涵，促进跨学科的交流与合作。同时，基于CNAS的管理体系及CCS、IMO的法规认证规范使研究生掌握更专业的试验测试技术，确保研究的科学性和准确性，数据的国际互认资质提高了科研论文等成果的产出效率和质量，使人才培养质量和就业率得到稳步提升［14］。

3.2 促进科研与成果转化

船舶动力教学平台积极响应《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》要求，新增对外共享服务功能，强化高校实验室与企业、研究所等单位的合作，为行业及学科发展做出贡献。船舶动力教学平台拥有的高水平实验室与测试认证公司相比具有明显的技术优势。社会公司往往只能依托测试设备对测量数据做到“知其然”，而学校实验室则能够做到对测量结果“知其所以然”。发动机排放检测中心可为国内外发动机企业提供“技术咨询＋

性能摸底＋优化提升＋排放认证”的一体式技术服务。通过认证过程帮助企业解决发动机排放难以达标、性能难提高等“卡脖子”技术难题的同时，也为老师和学生接触实际难题、提炼基础科学问题创造机会，有助于在科研方面取得重大成果。自2018 年成立以来，中心已为中船集团七一一所、中国船柴、河柴重工、陕柴重工、潍柴集团、玉柴联合动力、哈电集团等10 多家单位提供包括技术咨询、性能提升、排放认证等多种试验测试服务。由此产出的科研成果也更容易在与企业的合作过程中得到转化和应用。

近年来，随着合格评定与认可工作的推广，国家或省部级科研项目的结题越来越多地采用更为公正、科学、准确的认证机构进行成果鉴定，因此开展船舶动力实验教学平台的管理体系建设和能力认证可为学科发展提供有力支撑［14］。

3.3 促进校企合作与团队建设

通过开放共享使企业在依托船舶动力实验教学平台进行研发及产品认证过程中，增强了校企合作关系。CNAS管理体系和国际互认机制也增强了国外企业与高校合作的信心，除了为企业进行技术攻关和产品认证之外，双方通过建立国际联合实验室、设立企业奖学金、开展国际合作项目等途径建立了紧密的关系，极大提高了学校的行业影响力和国际知名度。同时，通过运行和管理专业的质量体系标准，也为船舶动力实验教学平台培养了一个更加专业、高效的实验室人才团队，为教学和科研工作及学科发展提供坚实保障。

4 结 语

船舶动力实验教学平台以发动机排放检测与控制为建设发展的新增长点，采用开放共享服务的新理念提高实验平台的功能性和重要性，以国际化的质量管理体系和行业规范标准来保障平台的专业性。通过整合教学资源、发挥科研优势、进行开放共享服务，促进人才培养、科研与成果转化、校企合作与团队建设，为高校实验教学资源的科学、合理利用探索出新的发展方向。