不同類型大型儀器設備的使用壽命探究

劉彥強，張小蒙，閻冰

天津中醫藥大學 國有資產管理處，天津 301617

引言

隨著我國高等教育的蓬勃發展，教育質量、創新能力和綜合實力得到大幅提升，在國際上的地位不斷提高，這不僅表明我國高校教育教學質量建設取得成效，而且硬件條件也取得跨越式發展，高精尖的大型儀器設備早已不是國外高校的專利，國內普通高校實驗室也是屢見不鮮。隨著高校不斷加強自身硬件條件建設，固定資產數額快速攀升，特別是大型儀器設備在固定資產所占比例越來越高[1]，重要性程度不言而喻，大型儀器設備種類、數量、技術水平在一定程度上反映高校辦學的綜合實力[2]。

隨著大型儀器設備數量不斷增加，其投資效益越來越受到高校和上級主管部門的重視。在大型儀器設備正常運行和使用過程中，在需求保持不變的情況下，其使用壽命就成了影響投資效益的最重要因素，壽命越長，效益就越高，這也是近些年高校倡導設備全生命周期管理，提升使用效益的重要基礎。大型儀器設備使用壽命多采用數學模型方法進行研究分析，如模糊理論應用于信號設備使用壽命[3]，利用相似性方法預測機械設備使用壽命[4]，基于模糊相似和信念函數理論預測工業設備剩余使用壽命[5]等。大型儀器設備使用壽命估算得越準確，越有利于管理部門針對不同時間段制定相應的管理措施，從而最大程度地發揮大型儀器設備使用效益，改善管理中的薄弱環節。

1 調研對象

為了能夠準確估算大型儀器設備使用壽命，以參加天津市高等學校綜合投資項目的15 所地方高校大型購置的大型儀器設備為研究對象，選擇具有代表性和有效性的大型儀器設備作為分析樣本，開展調研和分析。本次調研是由項目組制定并發布調查通知，將調查表發送至各高校大型儀器設備管理部門（均為項目組成員），由各高校大型儀器設備管理部門負責組織本校調研，本次調研共回收調查表2409 份，涉及資產總金額為8.78 億元。

為了更加準確地計算不同類型大型儀器設備的使用壽命，選擇數量相對較多的大型儀器設備作為研究對象，進行重點分析。根據儀器設備名稱，將大型儀器設備進行分類，數量從多到少的前十位，依次為液相質譜類（168 臺）、顯微鏡類（111 臺）、數控機床類（81 臺）、語言實驗室類（63 臺）、分光光度計類（57 臺）、試驗機類（55 臺）、光譜儀類（42臺）、PCR 儀類（40 臺）、離心機類（35 臺）、加工中心類（33臺），共計685 臺，占總體數量的28.4%。

2 計算過程

2.1 計算方法

根據大型儀器設備購置安裝日期，購置安裝日期越早，數量越少，購置安裝日期越近，數量就越多。基于以上分析，我們假設不同年份的購置數量符合直線分布，并嘗試利用最小二乘法進行線性方程參數估計[6]，預測不同類型大型儀器設備的使用壽命。趙龍等[7]通過最小二乘法得出了線性回歸方程，求出了分布參數，完成了船閘閥門主軌道鑲面板的平均使用壽命分析。徐晴等[8]通過研究計量資產全壽命周期管理，建立多元線性回歸模型并利用最小二乘法估計回歸參數，完成了計量資產壽命預測與評價。最小二乘法通過最小化誤差的平方和尋找數據的最佳函數匹配的方法，多應用于參數估計。

2.2 液相質譜類使用壽命

液相質譜類的大型儀器設備數量最多，主要包括高效液相色譜儀、超高效液相色譜儀、制備液相色譜儀、液相色譜質譜聯用儀、氣相色譜質譜聯用儀、質譜檢測儀、四級桿飛行時間串聯質譜儀等設備，共計168 臺。由于存在7 臺安裝時間不明確，因此有效統計數量為161 臺。

以安裝日期作基準，根據使用年限不同，將其分為5個時間段，分別為1、2、3、4、5 年，分別計算出各個時間段內，液相質譜類大型儀器設備數量分布情況，見表1。

表1 不同使用年限的液相質譜類大型儀器設備分布情況（臺）

根據最小二乘法原理，進行直線擬合，可以計算出不同時間段的液相質譜類大型儀器設備分布圖及趨勢線，見圖1。

圖1 不同時間段的液相質譜類大型儀器設備分布圖及趨勢線

由圖1 可以看出，以1、2、3、4、5 年為時間段，擬合直線和擬合優度，分別為y=-1.4397x+22.3，R2=0.6886；y=-2.8869x+46.107，R2=0.7715；y=-4.0857x+69.733，R2=0.8826；y=-5.775x+98，R2=0.9923；y=-6.58x+122.5，R2=0.9209。根據擬合直線，計算使用壽命，即當y=0 時，x 分別為15.5、16、17.1、17、18.6 年。

根據最小二乘法原理，擬合優度R2越大，擬合越好，則其分布情況越接近直線。由于以4 年為時間段的擬合優度R2最大為0.9923，即擬合最好，因此可以判斷液相質譜類大型儀器設備平均使用壽命為17 年。

2.3 其他類型設備使用壽命

根據液相質譜類大型儀器設備使用壽命的計算過程，依次可以計算出其他各個類型大型儀器設備的使用壽命，見圖2。

圖2 不同類型大型儀器設備的使用壽命

為了預測整體大型儀器設備使用壽命，利用算術平均法，可以計算出大型儀器設備算術平均使用壽命為19.6 年。利用加權平均法，將各個類型大型儀器設備數量除以樣本總量，作為各個類型大型儀器設備的權重，可以計算出大型儀器設備加權平均使用壽命為18.6 年。

2.4 結果分析

通過以上計算過程，可以得出：① 采用最小二乘法，可以預測出不同類型大型儀器設備使用壽命，而且曲線的擬合優度較高，這說明不同使用年限的大型儀器設備使用壽命符合直線分布；② 不同類型大型儀器設備的使用壽命存在較大差異，最長的為35.4 年，最短的為13.4 年；③ 大型儀器設備算術平均使用壽命和加權平均使用壽命存在差異，但差異不大，總體相差1 年；④ 通過計算不同類型大型儀器設備的使用壽命，可以看到不同類型設備的使用壽命存在明顯差異，需要針對不同類型的大型儀器設備，制定不同的壽命管理對策。

大型儀器設備使用壽命的長短與其投資效益密切相關，往往使用壽命越長，產生的收益就越高。因此加強大型儀器設備科學管理，延長大型儀器設備使用壽命，是提升大型儀器設備使用效益的有效手段。

3 提升大型儀器設備使用壽命的幾點意見

3.1 健全大型儀器設備管理制度

根據設備全生命周期管理過程，大型儀器設備管理是從規劃、設計、選型、購置、安裝、驗收、使用、保養、維修、改造、更新直至報廢的整個過程[9]，實施全面科學的管理。健全大型儀器設備管理制度[10]，是一個長期的過程，需要整體規劃和分布管理相結合，不僅要從宏觀角度制定設備全生命周期管理制度，而且要制定各個管理階段相應的管理制度，推進大型儀器設備管理精細化。

3.2 落實大型儀器設備崗位責任制

落實大型儀器設備崗位責任制[11]，對每一臺大型儀器設備，設立專門管理人員，負責大型儀器設備的全面管理工作。同時，明確大型儀器設備管理崗位工作職責及考核標準，包括操作使用、維護保養、服務標準、管理檔案以及獎懲措施等內容，將大型儀器設備管理績效與個人的年終工作績效、職稱晉升等關聯起來[12]，充分調動設備管理人員的積極性和貫徹崗位職責的穩定性。

3.3 完善實驗技術人員技術培訓

完善實驗技術人員培訓[13]，需要各高校嚴格貫徹持證上崗的制度，大力拓展培訓渠道，實行多種形式相結合的培訓方法，如廠家工程師培訓、實踐經驗豐富操作人員培訓、計算機演示培訓等，設立專門的選修培訓課程以及考試平臺，使大型儀器設備培訓及考試制度規范化和常態化。加強操作技術培訓，能夠促使實驗技術人員熟悉儀器設備性能特點和技術原理，熟練掌握基本操作方法，避免因操作不當或失誤，而造成損壞事故[14]。

3.4 加強大型儀器設備運行監管

加強大型儀器設備運行監管，充分利用信息化手段[15]，建立高校大型儀器設備實時監控系統和信息反饋機制，將系統監控、日常管理[16]和定期巡檢相結合，確保大型儀器設備正常運轉和科學使用，不超負荷，不閑置，不帶病運轉。高校應根據不同大型儀器備的結構和運行方式，確定定期檢查的部位、內容、正常運行的參數標準，確定出明確的檢查周期，如日、周、旬、月等，做好相關數據登記，出具巡查報告，制定整改措施。

4 討論

利用基于最小二乘法參數估計的線性預測方法，完成了十種不同種類的大型儀器設備使用壽命預測分析，同時為提升大型儀器設備使用壽命提出了4 點意見。但根據計算結果與實際比對，發現少部分大型儀器設備預測壽命與實際使用壽命的存在適度差異，如PCR 儀、離心機和語言實驗室。通過深入研究分析，導致結果差異的主要影響因素有樣本數據的準確性、方法的適用性、設備日常管理和報廢周期、樣本量大小等，樣本量雖對最終預測結果有適度影響，但并不是其結果差異的主要原因。

應用該方法進行儀器設備使用壽命預測分析，要特別注意以下4 點事項：一是要確保樣本基礎數據的準確性，增加對樣本數據的實地核實環節，數據越準確，其計算結果就越接近實際情況；二是注意該方法的適用性，若計算過程中發現樣本擬合優度R2比較低，則說明該樣本并不適用于該方法，建議改用其他方法重新計算對比；三是盡可能增加樣本數量，數量越多，越容易對比出計算結果與實際情況的差異程度；四是設備實際壽命與各單位的設備管理水平密切相關，如日常使用規范程度、維護保養及時性、報廢周期長短等。因此，做好大型儀器設備使用壽命預測分析，不但要考慮到數據的準確性和方法的適用性，而且要結合各單位的實際狀況進行比對研究。