現代信息技術助力大精儀器實現全面透明開放的可控化高效管理

摘 要 現代信息技術助力大精儀器管理，與大精儀器管理相關聯的各環節（包括國家主管部門、學校職能部門、儀器管理人員及用戶等）均能第一時間獲取大精儀器管理的相關實時數據，每個環節都成為監督和被監督的對象，從而激發每個環節的最大潛能，實現大精儀器高度公開、高度透明、高度可控有序及高效管理。基于一線儀器管理人員視角，探索信息技術（包括有線監控模塊、掃碼控、人臉識別/視頻監控等）助力大精儀器實現全面透明開放的可控化管理。

關鍵詞 信息技術；大精儀器；大精儀器管理；綠色化學實驗室；有線監控模塊；掃碼控；人臉識別/視頻監控

中圖分類號：G657 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2024）16-0034-05

0 引言

隨著社會的飛速發展，我國研究與試驗發展（R&D）經費投入繼續保持較快增長，投入強度持續提升。《2022年全國科技經費投入統計公報》顯示，2022年，全國共投入研究與試驗發展（R&D）經費30 782.9億元，其中分活動主體看，高等學校經費2 412.4億元[1]。在高等學校歷年的科研經費支出中，很大一部分用于購置大型精密貴重儀器設備（簡稱大精儀器）[2]。大精儀器技術含量高、價格昂貴、生產廠家壟斷性強、場地要求苛刻、維修維護費用高，如何管理好、利用好、開發好這些大精儀器便成為高校管理工作的重中之重。

當今世界正在向信息化時代邁進，現代信息技術的發展極其迅速，正在深刻改變人們的生活、學習和工作方式[3]。高等院校的大精儀器作為科教強國的物質基礎和技術支撐，也是國家和社會的公共資源，在信息化時代更應走在信息化革命的前列，借助現代信息技術，實現大精儀器的全方位開放共享，保證社會各個領域都能在第一時間快速便捷地得到樣品測試和技術共享服務。與此同時，現代信息技術應用于大精儀器管理，可以促使儀器管理高度公開和透明化，真正實現大精儀器向社會各個領域的全方位開放。

有關現代信息技術應用于大精儀器管理的文獻不多，相關文獻集中在現代信息技術應用于實驗室管理或大精儀器管理的功能介紹或影響[4-7]，如李亞南等[8]介紹了河北農業大學通過建立網絡信息平臺，明顯提高了大精儀器使用率和開放共享率。有關利用現代信息技術助力監督、協調、優化大精儀器資源，實現大精儀器公開、透明、可控有序、高效管理的文獻很少。筆者基于一線儀器管理人員視角，對大精儀器管理模式的歷史變革、現代信息技術應用于大精儀器管理后大精儀器管理模式出現的變化以及如何讓一線儀器管理人員加以全面推廣等進行詳細論述。

1 傳統的記賬式大精儀器管理模式

在現代信息技術引入之前，大精儀器的管理一直采用記賬式管理模式，手動錄入每臺儀器的使用記錄及其維修維護記錄等，同儀器一并保存直至儀器報廢。這種記賬式的管理模式原始簡單，存在諸多弊病：

1）手動錄入臺賬，可能出現漏記錄、錯記錄、多記錄等情況；

2）臺賬保存不當易損壞和丟失；

3）除儀器管理人員外，職能部門和用戶等較難獲取儀器的實時使用狀態，直接影響大精儀器的開放和共享程度；

4）用戶只能通過電話或者熟人介紹，才能獲取相關儀器信息，嚴重影響大精儀器的開放率和共享率，甚至部分儀器因為無人知曉而一直擱置到報廢。

現代信息技術應用于大精儀器管理必將帶來顛覆性的改變，只要職能部門的政策恰當，儀器管理人員精準實施，涉及大精儀器管理的相關環節均能從現代信息技術的應用中獲得相應的技術福利。

2 現代信息技術用于大精儀器管理的發展歷程

進入21世紀以來，現代信息技術的迅猛發展，帶來大精儀器管理的全面技術革新。現代信息技術應用于大精儀器管理的模式主要包括有線監控模塊下的單項管理模式、掃描二維碼控制（簡稱掃碼控）[9]下的可控管理模式、人臉識別[10]/視頻監控下的可控有序管理模式。

2.1 有線監控模塊下大精儀器的單向管理模式

有線監控模塊基于有線網絡技術，通過在連接大精儀器的電腦上加裝監控模塊，學校職能部門或儀器管理人員即可通過有線網絡實時遠端監控大精儀器的使用情況，用戶可以通過學校職能部門相應網站查詢儀器相關信息及其實時使用狀態。此種方式完全改變了傳統臺賬式的大精儀器管理模式，涉及大精儀器管理和使用的相關人員均能獲取儀器的實時信息，有利于儀器的管理，儀器的使用率和共享率都顯著提高[8]。然而，有線監控模塊也存在一定的缺點：

1）很多連接大精儀器的電腦現存的網口已用于控制儀器及從儀器獲取數據，沒有多余的網口，或者由于儀器軟件的兼容性不適合安裝有線控制模塊，從而較難實現遠端控制；

2）通過有線網絡實現遠端控制，若網絡不通或信號不好，便無法有效控制；

3）有線監控模塊只能監控電腦，無法對操作者進行監控，仍需手動進行臺賬登記。

這種模式不但沒有減輕大精儀器管理人員的負擔，反而因信息公開透明、用戶量增加而增加了大精儀器管理人員的負擔。十余年前，不少高等院校開始推廣在大精儀器上安裝有線監控模塊，但據悉安裝有線監控模塊的儀器少之又少，這同大精儀器管理人員擔心安裝該模塊會增加工作量有直接關系，導致有線監控模塊推廣到大精儀器管理上遇到了阻礙。

2.2 掃碼控下大精儀器的可控管理模式

掃碼控即掃描二維碼控制。掃碼控采用控制電腦電源的方式實現大精儀器的管理，通過手機App自動識別二維碼，在驗證儀器管理或使用人員的身份信息后，有使用權限的用戶通過藍牙打開電源控制器使用儀器。同有線模塊控制相比，掃碼控借助手機的4G/5G無線網絡實現監控用戶和控制連接儀器的電腦雙保險模式，使用儀器的用戶必須通過身份驗證方可操作儀器，方便儀器管理人員授權給有資格的用戶，沒有資格的用戶無法上機操作。與此同時，已獲得授權的用戶通過掃碼控上機操作儀器，用戶信息及上下機時間均被遠端控制服務器全程監控，用戶在使用儀器時更加謹慎，出現錯誤會及時告知大精儀器管理人員，從而大大降低了誤操作的概率。

基于掃碼控給大精儀器管理帶來的好處和便捷，儀器管理人員非常認同并愿意推廣，但掃碼控也存在不足之處：

1）掃碼控是控制電腦電源，如果使用者更換電腦電源，便可以跳過掃碼控實現上機操作；

2）掃碼控是輸入身份信息，未授權的用戶可借用已授權用戶的身份信息上機操作儀器，雖然未授權用戶出現誤操作導致儀器損壞后能追蹤到已授權用戶的責任，但儀器停機檢修會降低儀器的使用率，因無法及時測試而給相關用戶造成工作的暫停，將會嚴重影響學校教學科研的進程。

2.3 人臉識別/視頻監控下大精儀器的可控有序管理模式

人臉識別控制通過安裝具有人臉識別功能的門禁，門禁通過有線或4G/5G網絡將信息傳給學校遠端服務器，只有身份驗證通過的人員方能進入大精儀器實驗室使用儀器；或在連接儀器的電腦上安裝人臉識別軟件，打開連接儀器的電腦，通過識別驗證后進行樣品測試。由此可見，人臉識別下大精儀器的管理模式成功彌補了掃碼控存在的不足，大精儀器使用人員需完全符合身份方可使用儀器，結合視頻監控實時掌握操作人員使用儀器情況，可精準全面控制大精儀器。同時，人臉識別系統除了完全監控儀器的使用記錄，也極大地約束和規范了儀器使用人員在大精儀器室的一切行為，大精儀器管理人員可以精準追蹤儀器的使用印記，人臉識別/視頻監控實現了大精儀器的可控有序管理。

3 現代信息技術助力大精儀器實現全面透明

開放的可控化高效管理

隨著現代信息技術應用于大精儀器管理的大力推廣，給大精儀器管理的各個環節均帶來便利，包括分管大精儀器的國家各級主管部門、學校職能部門、大精儀器管理人員、用戶等。對于面向校內外廣大師生完全開放的大精儀器實驗室，儀器使用人員必須完全掌握儀器的操作流程且取得大精儀器管理人員的授權后方可上機操作，這讓大精儀器的管理從混亂變得有序，從管理困難到可控管理，從低效煩瑣到高效簡單，使儀器使用率和共享率得以不斷提高。

依托華東師范大學化學與分子工程學院的上海市綠色化學與化工過程綠色化重點實驗室（簡稱綠色化學實驗室）成立于2003年，經歷了整個現代信息技術助力大精儀器管理的全過程，學校職能部門推出的每一項新的有助于大精儀器管理的信息技術，綠色化學實驗室均非常積極配合和使用，因此取得非常明顯的成效。

圖1是綠色化學實驗室大精儀器及其管理人員統計圖，可以看出，近20年來，綠色化學實驗室大精儀器管理人員僅從3人增至5人，但大精儀器的臺數以及大精儀器的金額均成倍增長。其中，人均管理大精儀器的臺數從2001年的1臺增至2011年的4臺，2021年增至7臺；人均管理大精儀器的金額從2001年的80萬元增至2021年的1 310萬元。在儀器臺數和金額均快速增長的情況下，綠色化學實驗室在大精儀器管理上仍然井井有條，這除了綠色化學實驗室大精儀器管理人員踏實肯干外，更多歸功于現代信息技術助力。

綠色化學實驗室的所有大精儀器均面向校內外師生開放，所有用戶均能上機自助操作測試，早期傳統儀器管理模式下，大精儀器管理人員需要現場陪同每一位用戶操作使用儀器。如前所述，有線監控模塊并未對大精儀器的管理提供明顯的便利，僅有助于學校職能部門的數據監控，以及方便校內外師生預約和使用儀器。掃碼控的出現給大精儀器管理人員帶來非常大的便捷，可以讓大精儀器管理人員不須一對一現場陪同，只需集中培訓用戶，將權限授權給取得使用資格的用戶，然后用戶通過掃碼控登錄使用儀器。這就使得大精儀器管理人員的工作量大幅度下降，從而可以接管更多臺大精儀器。現在每位大精儀器管理人員雖然管理7臺儀器，但工作量并沒有明顯增加。

大精儀器實驗室安裝人臉識別/視頻監控后，大精儀器管理人員的工作量進一步減輕，因為人臉識別把閑雜無關人員全部拒之門外，視頻監控可以幫助記錄大精儀器操作人員每一步操作，這也無形中規范了大精儀器使用人員的使用行為。

與此同時，學校職能部門、大精儀器管理人員以及師生用戶通過遠端服務器。可實時知曉儀器的使用狀況。職能部門通過大數據篩選，對于大精儀器的使用率和共享率給出準確判斷，對于學校從宏觀層面制定后續購置大精儀器的計劃起到至關重要的作用，也可用于考核大精儀器管理人員，作為篩選優秀的管理人員的依據之一。大精儀器管理人員通過大數據可實時掌握儀器的動態，包括精準知曉儀器使用狀態、使用人員的信息及其出錯情況等，實現高效的可控化管理。同時，這樣也便于儀器每天24小時全方位開放，儀器管理人員不需要隨時隨地在現場陪同。用戶被授權后，只要儀器空閑，任何時間均可預約使用儀器，極大地提高了儀器的使用率和共享率。

圖2是華東師范大學2020年3月—2021年1月大精儀器機時數統計圖。學校2020年下半年開始試行推廣掃碼控、人臉識別/視頻監控等現代信息技術用于管理大精儀器，從圖中數據可以看出，2020年9月起，學校的使用機時數大幅增長，2021年1月的使用機時數約為2020年9月的三倍。這同學校全面使用掃碼控、人臉識別/視頻監控等現代信息技術管理大精儀器有直接關系，調研表明，現代信息技術助力優化協調大精儀器管理的各個環節，實現大精儀器可控化有序管理，可以實現大精儀器的全面公開透明開放。

圖3為現代信息技術助力大精儀器管理的各級關系示意圖。如前所述，現代信息技術助力大精儀器管理，讓大精儀器的管理呈現公開、透明、實時和便利的特點，讓參與大精儀器管理的各個環節都能獲得大精儀器管理的實時狀態、利用率和共享率。國家各級主管部門根據每臺大精儀器管理的實時狀況，從宏觀層面及時制定、調整和優化有關大精儀器方面的政策，實現大精儀器的配置更合理，進一步提高儀器的利用率和共享率，使每一臺大精儀器都能最大化發揮效能，服務社會，帶動社會的進步和發展。學校職能部門根據每臺大精儀器管理的實時狀況，可以精準協調優化學校大精儀器資源，及時調整優化大精儀器管理人員的崗位，并根據大精儀器的利用率和共享率來考核大精儀器管理人員，及時激勵優秀的管理人員，充分發揮大精儀器的潛能，為整個學校乃至社會提供更優質的共享服務。儀器管理人員利用掃碼控、人臉識別/視頻監控等現代信息技術手段，可以高效管理儀器，為用戶提供更優質的服務，儀器管理變得可控有序，實現每天24小時全方位開放共享。現代信息技術助力大精儀器管理，也使用戶在準確獲取大精儀器的信息方面變得更加便捷，用戶通過網絡實時查詢和預約，及時獲得大精儀器的服務。同時，用戶使用大精儀器各方面的實時情況為國家主管部門提供了大數據反饋，國家主管部門可以精準管理整個社會的大精儀器資源，使大精儀器的管理更加有序、和諧、高效。

大精儀器管理的公開、透明、實時和便利等特點，使得大精儀器的開放程度達到前所未有的高度，管理人員必須更加積極地提供共享服務，國家各級主管部門必須及時整合大數據和反饋大精儀器相關信息給各級子部門，學校職能部門必須實時協調優化大精儀器及其人力資源，用戶必須及時預約可提供服務的儀器，快速完成課題組安排的科研任務。現代信息技術助力大精儀器管理讓每個環節都成為監督和被監督的對象，從而激發每個環節的最大潛能，實現大精儀器可控有序高效的全面開放。

4 結束語

現代信息技術應用于大精儀器管理，給國家主管部門、學校職能部門、管理人員和用戶均帶來前所未有的便捷，儀器的使用率和共享率大幅度提高，儀器管理的可控化程度加強，并顯著降低了大精儀器管理人員的工作量。現代信息技術應用于大精儀器的管理激發了每個環節的潛能，促使高等院校優化配置大精儀器資源，加速大精儀器的全面開放以保證用戶更公平高效地利用大精儀器資源。在大精儀器管理中，應盡快全面推廣使用現代信息技術，以實現大精儀器全面透明開放的可控化高效管理。

5 參考文獻

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作者簡介：薛青松，博士，高級工程師。