船舶動力實驗教學平臺建設與開放共享管理

董 全，張 楠，王忠義

（哈爾濱工程大學動力與能源工程學院，哈爾濱 150001）

0 引 言

為進一步響應和落實2014 年國務院關于國家重大科研基礎設施和大型科研儀器向社會開放的意見以及國家關于高校實驗室構建專業化管理體系的要求，結合動力工程及工程熱物理與輪機工程課程體系，學?；诖皠恿嶒灲虒W平臺構建了以發動機排放測試為核心、具有教學演示、科研創新、技術咨詢以及產品認證的綜合性實驗中心。發動機排放檢測中心以“專業認證促進共享、教學科研緊密結合、校企合作人才培養”為宗旨，搭建交流互動平臺，培育學生創新意識，充分發揮儀器設備共享對人才培養、學科建設和科研工作的支撐作用，促進跨學科融合，形成了專業化、國際化和多功能化的創新特色［1-4］，是船舶動力專業在實驗教學平臺建設和發展方向的新探索與嘗試。

1 船舶動力實驗教學平臺建設的必要性

1.1 滿足行業發展的迫切需求

隨著國家“一帶一路”政策的深入推進和建設長江經濟帶的實施，我國水路貨物運輸量和港口吞吐量連續增長，多年穩居世界第一，內河大小船舶數量已達20 余萬艘。船舶動力行業在得到快速發展的同時，其有害物排放也成了我國環境污染的重要來源之一。2016 年我國頒布了第一部針對內河船舶排放的法規文件《船舶發動機排氣污染物排放限值及測量方法》，2020 年我國在第七十六屆聯合國大會正式提出了碳達峰和碳中和目標。

航運業的快速增長帶來了對船舶動力領域專業型人才的巨大需求。由于我國內河船用排放法規出臺較晚，船舶發動機企業在排放控制領域沒有人才儲備，因此掌握發動機排放測試技術及法規測試方法的畢業生成為人才市場炙手可熱的資源。以行業需求為導向，構建技術研發和專業人才培養新高地，具有重要意義。

1.2 符合船舶動力學科發展需求

我校圍繞船舶工業、海洋裝備、海洋開發等領域，以建設特色鮮明的高水平研究型大學為目標，船舶與海洋工程是全國排名第一的A＋學科，而船舶動力是其中重要的組成部分。因此，船舶動力實驗教學平臺的創新發展對于整個學科具有重要意義。從基礎研究探索的角度來看，排放指標是發動機設計的重要環節，是驗證發動機綜合性能的一個重要評價因素。隨著全球環保意識增強，先進燃燒與排放控制技術和低碳／零碳替代燃料技術都成了熱點研究方向，而對于基礎科學問題的突破需要有強大的實驗研究平臺做支撐［5-6］。

1.3 符合資源開放共享與企業需求

學校積極推進大型科研儀器的開放共享，出臺相關管理辦法、建設升級大型儀器設備開放共享平臺，提高大型儀器設備的使用效益，推進資源配置不斷優化，服務學校教學、科研工作。另外，國內外發動機企業在加速開發滿足日益嚴格排放法規要求的新產品同時，也遇到了諸多技術難題和大量的產品認證需求。而目前我國具有船機排放認證資質的單位極少，市場激增的認證需求難以得到滿足。因此，建設船舶動力實驗教學新平臺，以實驗室資質認可結合大型儀器設備開放共享，能夠為滿足企業需求、服務地區經濟發展提供重要支撐［7-9］。

1.4 符合人才培養要求

發動機排放檢測中心是學生將理論知識與實踐結合的重要環節，也是學生掌握國際前沿技術與發展趨勢的重要窗口。平臺著重幫助研究生養成良好的實驗習慣和扎實的實驗能力，培養他們科學嚴謹的實驗精神和專業負責的責任意識。同時，通過充分利用大型儀器設備共享平臺，讓進入實驗室的本科生能及早認識先進的實驗設備，幫助他們進一步了解學科發展方向，使他們對學校船舶動力學科的優勢有更深的認識，培養濃厚的學習興趣。

2 強化船舶動力實驗教學平臺的專業化管理

發動機排放檢測中心成立于2018 年，是學校將實驗資源從服務于教學與科研的定位向專業化、國際化和多功能化方向發展的探索，賦予其直接服務企業和行業發展的新功能。因此，這需要實驗平臺擁有完善的組織結構、高效的質量管理和可靠的技術能力來提供技術咨詢測試及產品認證。

2.1 實施合格評定與實驗室認可

隨著貿易全球化發展，發動機不僅是船舶的“心臟”，也是具有高技術含量的商品，因此就需要具有專業技術能力和資格的第三方實驗機構對其性能進行客觀、公正的測試與評估。各個國家為了促進檢測結果的國際互認，避免重復性檢測，保證全球商品貿易的有序發展，制定了標準化的質量管理體系，實驗室需在此體系下運行并獲得國家或行業組織授予的相關產品的認證資質［10-12］。專業的管理體系及認證資質對于船舶動力實驗教學平臺能力提升和打造國際知名學科和高校的發展規劃都具有重要作用。

發動機排放檢測中心于2018 年正式成立，2019年成功通過了中國合格評定國家認可委員會（CNAS）認證。同年中心正式向中國船級社（CCS）提交船用發動機排放檢測能力認可申請，并于2021 年獲得資質授權。作為國內率先獲得CNAS 和CCS 授權的高校實驗室，發動機排放檢測中心率先在國內船舶動力學科建立了滿足ISO／IEC 17025：2017《檢測和校準實驗室能力的通用要求》、CNAS-CL01：2018《檢測和校準實驗室能力認可準則》以及CCS-GD08-2015《船用產品試驗檢驗機構認可指南》的實驗平臺管理體系，具備進行國際海事組織IMO《船用柴油機氮氧化物排放控制技術規則》以及我國GB15097-2016《船舶發動機排氣污染物排放限值及測量方法（中國第一、二階段）》《國內航行海船法定檢驗技術規則》和《內河船舶法定檢驗技術規則》的排放檢測認證能力。發動機排放檢測中心的機型測試能力覆蓋遠洋及內河船用柴油機、氣體燃料發動機及低碳／零碳燃料發動機，成為支撐行業內人才培養、關鍵技術突破以及服務地方經濟發展的重要平臺，發動機排放檢測中心主要平臺與設備（見圖1）。

圖1 發動機排放檢測中心主要平臺與設備

2.2 船舶動力實驗教學平臺的管理體系

發動機排放檢測中心依托船舶動力實驗教學平臺將學院全部大型儀器設備進行統一管理、集中共享使用。中心將設備按照發動機實驗測試和基礎實驗測試兩個平臺一個體系進行管理。前者能夠圍繞動力工程及工程熱物理與輪機工程方向的內燃機專業課程教學、科學研究以及服務行業的發動機排放檢測需求提供包括常規參數、性能參數以及排放參數在內的全面測試實驗支撐；后者則能夠為內燃機燃料噴射、燃燒在內的機械、液力與熱力相關機理研究提供基礎參數特性測量平臺（見圖2）。

圖2 發動機排放檢測中心的平臺構成

圖3 所示，中心建立了完整的設備管理體系，指定負責人，建立操作手冊、維護保養說明以及應急預案等材料，制定嚴格的標定與校準計劃。同時，依托學校大型儀器設備共享平臺及物聯網系統，將實驗室設備網絡化與信息化管理，為每個設備定制電子標簽，定期對設備狀態及資料進行更新，實現設備的網絡預約與查詢及學生考勤管理，更加合理地配置教學資源，提高了設備的利用率，并且方便了操作和管理人員。

圖3 哈爾濱工程大學發動機排放檢測中心綜合管理體系

2.3 船舶動力實驗教學平臺的功能拓展

建設船舶動力實驗教學平臺一方面是為學生提供更多接觸發動機測試、掌握測試方法及原理的機會。另一方面也著重引導學生深入了解如何能夠確保測試數據的準確性以及學術誠信的重要性，培養學生嚴謹的學習態度和科學、客觀的研究精神。

另一方面，船舶動力實驗教學平臺也向更加專業的方向發展，為行業提供技術支撐。中心基于ISO17025和相關管理規定的要求，制定切實可行的管理規范，有效強化實驗室的期間核查與內部評審工作。明確規定崗位職責，要求并定期考核人員資質與技能，定期組織學習。設立質量負責人和技術負責人配合中心主任進行實驗平臺的體系管理及檢測工作，內審員負責體系內的管理和監督。專任實驗技術人員定期對設備進行校準、檢查，確認設備達到技術標準或規范要求的量程范圍和準確度等級，確保實驗室的設施和環境條件符合要求［13］。同時，中心定期與國內同樣擁有CNAS及CCS認證資質的單位進行三方比對實驗，從而有效確保實驗室的檢測能力，確保數據的準確性和可溯源性。新功能拓展使船舶動力教學平臺逐漸向更加專業、高水平、多功能的方向發展。

3 船舶動力實驗教學平臺的建設成效

3.1 以開放共享促進人才培養

在課程教學方面，船舶動力教學平臺繼續發揮重要支撐作用。多個實驗室支撐動力工程及工程熱物理與輪機工程兩個學科的多門本科生與研究生課程，如“內燃機原理”“內燃機排放與控制”“現代熱工測試技術”“內燃機電控”“輪機自動化”以及“液壓與氣動技術”。同時，船舶動力教學平臺新增了科創實驗室，學生可以根據自己的創新設計需求，自主預約機械實驗室、電控實驗室、流體實驗室等，可以選擇自助實驗或教師指導。該新增設施為學生參加全國大學生節能減排社會實踐與科技競賽以及“五四杯”創新競賽等提供良好的創新平臺支撐。

強化實驗室的網絡信息化管理，通過搭建網絡共享平臺、組織實驗室開發共享日活動，使學生有更多的機會進入實驗室了解學科內涵，促進跨學科的交流與合作。同時，基于CNAS的管理體系及CCS、IMO的法規認證規范使研究生掌握更專業的試驗測試技術，確保研究的科學性和準確性，數據的國際互認資質提高了科研論文等成果的產出效率和質量，使人才培養質量和就業率得到穩步提升［14］。

3.2 促進科研與成果轉化

船舶動力教學平臺積極響應《國務院關于國家重大科研基礎設施和大型科研儀器向社會開放的意見》要求，新增對外共享服務功能，強化高校實驗室與企業、研究所等單位的合作，為行業及學科發展做出貢獻。船舶動力教學平臺擁有的高水平實驗室與測試認證公司相比具有明顯的技術優勢。社會公司往往只能依托測試設備對測量數據做到“知其然”，而學校實驗室則能夠做到對測量結果“知其所以然”。發動機排放檢測中心可為國內外發動機企業提供“技術咨詢＋

性能摸底＋優化提升＋排放認證”的一體式技術服務。通過認證過程幫助企業解決發動機排放難以達標、性能難提高等“卡脖子”技術難題的同時，也為老師和學生接觸實際難題、提煉基礎科學問題創造機會，有助于在科研方面取得重大成果。自2018 年成立以來，中心已為中船集團七一一所、中國船柴、河柴重工、陜柴重工、濰柴集團、玉柴聯合動力、哈電集團等10 多家單位提供包括技術咨詢、性能提升、排放認證等多種試驗測試服務。由此產出的科研成果也更容易在與企業的合作過程中得到轉化和應用。

近年來，隨著合格評定與認可工作的推廣，國家或省部級科研項目的結題越來越多地采用更為公正、科學、準確的認證機構進行成果鑒定，因此開展船舶動力實驗教學平臺的管理體系建設和能力認證可為學科發展提供有力支撐［14］。

3.3 促進校企合作與團隊建設

通過開放共享使企業在依托船舶動力實驗教學平臺進行研發及產品認證過程中，增強了校企合作關系。CNAS管理體系和國際互認機制也增強了國外企業與高校合作的信心，除了為企業進行技術攻關和產品認證之外，雙方通過建立國際聯合實驗室、設立企業獎學金、開展國際合作項目等途徑建立了緊密的關系，極大提高了學校的行業影響力和國際知名度。同時，通過運行和管理專業的質量體系標準，也為船舶動力實驗教學平臺培養了一個更加專業、高效的實驗室人才團隊，為教學和科研工作及學科發展提供堅實保障。

4 結 語

船舶動力實驗教學平臺以發動機排放檢測與控制為建設發展的新增長點，采用開放共享服務的新理念提高實驗平臺的功能性和重要性，以國際化的質量管理體系和行業規范標準來保障平臺的專業性。通過整合教學資源、發揮科研優勢、進行開放共享服務，促進人才培養、科研與成果轉化、校企合作與團隊建設，為高校實驗教學資源的科學、合理利用探索出新的發展方向。