現(xiàn)代農(nóng)業(yè)裝備實驗室開放機制管理模式

何曉寧，王東偉，尚書旗，申世龍，劉圣民，陳成英

(青島農(nóng)業(yè)大學，山東 青島266109)

0 引言

現(xiàn)代農(nóng)業(yè)裝備實驗室是由青島農(nóng)業(yè)大學機電工程學院牽頭建立的重大研發(fā)創(chuàng)新平臺，借助青島農(nóng)業(yè)大學山東省高水平應用型立項建設專業(yè)(群)(農(nóng)業(yè)機械化及其自動化)具體實施，是開展特色教學工作、培養(yǎng)學院學生、提高研究生創(chuàng)新實踐能力及自主學習研究能力必不可少的主要場所和基地。

1 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)裝備實驗室概況

現(xiàn)代農(nóng)業(yè)裝備實驗室以根莖類作物生產(chǎn)裝備和種業(yè)生產(chǎn)裝備等鮮明特色的農(nóng)業(yè)裝備為主攻方向，建立以農(nóng)機裝備遠程控制、農(nóng)機裝備智能系統(tǒng)、作物-機器系統(tǒng)、智能排種系統(tǒng)、聯(lián)合收獲測試分析系統(tǒng)、農(nóng)機整機集成設計和農(nóng)機裝備交互現(xiàn)實等大型共享綜合實驗平臺。

1.1農(nóng)機裝備遠程控制實驗室

該實驗室重點圍繞現(xiàn)代農(nóng)業(yè)對農(nóng)機物聯(lián)的迫切需求，開展交互式遠程控制試驗研究。借助智能農(nóng)業(yè)裝備綜合控制系統(tǒng)平臺，能夠進行導航衛(wèi)星信息、農(nóng)機信息和農(nóng)機作業(yè)信息等數(shù)據(jù)的聯(lián)網(wǎng)傳感及其傳送試驗，經(jīng)由農(nóng)業(yè)信息決策與處理后，進行農(nóng)機作業(yè)遠程控制試驗等研究。

1.2農(nóng)機裝備智能系統(tǒng)實驗室

該實驗室重點圍繞農(nóng)機裝備的智能化需求開展與各作業(yè)環(huán)節(jié)相關(guān)的設備信息智能傳感、作業(yè)系統(tǒng)智能控制及作業(yè)部件智能執(zhí)行等方面的研究。實驗室設備包括機電液一體化多運動控制試驗測試平臺和智能谷物測產(chǎn)傳感系統(tǒng)試驗臺等實驗平臺，可完成多運動協(xié)作控制試驗和谷物濕度智能傳感測試試驗等。

1.3作物-機器系統(tǒng)實驗室

該實驗室重點圍繞基于作物-機器系統(tǒng)互作關(guān)系開展作物及土壤基礎物料特性、農(nóng)機復雜部件模型構(gòu)建和農(nóng)業(yè)機器人系統(tǒng)測試分析等研究，實驗室分為2個區(qū)域。實驗室I區(qū)的儀器設備包括種子測試工作臺、考種儀、種子空氣動力學試驗臺、固液比重計、自動三軸儀、土壤直剪儀和微機控制萬能材料試驗機等，可完成作物種子、果實及土壤等農(nóng)業(yè)物料基礎機械力學、電學特性的測試和分析。實驗II區(qū)的儀器設置包括3D掃描儀、3D打印機、采摘機械手平臺、蔬菜嫁接機器人研究平臺及相關(guān)運動測控設備等儀器設備，可完成基于逆向工程的復雜機器模型構(gòu)建、作物采摘機械手和蔬菜自動嫁接機的運動特性、動力學及控制特性的試驗研究。

1.4排種裝置綜合實驗室

該實驗室主要圍繞現(xiàn)代農(nóng)業(yè)播種裝備的需求開展排種裝置的試驗研究。該實驗室包含計算機視覺排種器綜合試驗平臺和小區(qū)育種自凈排種試驗平臺等，可實現(xiàn)新型播種機械核心部件的測試分析與研發(fā)，滿足沖擊世界一流播種關(guān)鍵部件研究的需求，并能為國內(nèi)外企業(yè)排種部件提供檢測與測試服務。

1.5數(shù)字化設計與交互現(xiàn)實實驗室

該實驗室的農(nóng)機整機集成設計區(qū)集成MapleSim等工具軟件平臺，主要進行農(nóng)業(yè)裝備物理機理研究、數(shù)學建模分析、物理建模仿真和數(shù)字化樣機設計等。實驗室的農(nóng)機裝備交互現(xiàn)實區(qū)包括VR體驗設備和虛擬仿真軟件系統(tǒng)等，可實現(xiàn)虛擬裝配體驗、沉浸式試驗跨平臺交互式設計、三維可視化評審和裝配工藝輔助規(guī)劃設計等。

2 實驗室開放范圍及存在的問題

實驗室的開放式管理將有利于充分發(fā)揮實驗室內(nèi)儀器設備的功能作用，發(fā)揮先進科研設備的優(yōu)勢，提高科研工作的條件，進而為科研工作創(chuàng)建良好的環(huán)境。通常情況下，實驗室的開放范圍包括教學、科研和競賽等情況。

2.1實驗室開放范圍

2.1.1教學實驗開放

實驗室儀器設備的功用之一是用于教學，對象主要是大一至大四的學生。在實驗室里，可以利用先進的儀器設備進行教學，也為培養(yǎng)學生的科研精神打下良好的基礎。一方面，可以促進學生對試驗儀器的認識，了解試驗器材的外觀、材質(zhì)、功能、使用方法、操作技巧和注意方式等，有利于培養(yǎng)學生動手進行試驗操作的實踐能力，了解試驗的過程與方法，掌握實驗器材的使用技巧。另一方面，可以提高學生理論與實踐的結(jié)合能力。學生僅局限于課本內(nèi)容理論，缺乏操作實踐能力，是無法滿足學生的培養(yǎng)要求[1]。只有在理論的基礎上進行與實踐的相結(jié)合，才能達到學以致用的學習目的，從而保質(zhì)保量的完成各項試驗測試任務[2]。

2.1.2科研工作開放

實驗室儀器設備的功用之二是用于科研，對象主要是研究生。實驗室的儀器設備是研究生進行科研試驗的良好平臺，為研究生開展實驗，完成項目數(shù)據(jù)論證測試或課題任務提供數(shù)據(jù)支持，帶來較大的方便。通過實驗平臺進行試驗，保證實驗結(jié)果的可靠性和準確性，不僅有利于得出正確的試驗結(jié)果，也為下一步的試驗提供重要的材料支撐。

2.1.3競賽開放

實驗室儀器設備的功用之三是用于競賽，對象是研究生與本科生。參賽人員可充分利用實驗室里各種儀器設備的先進性與精確性優(yōu)勢，進行參賽作品的設計與制作，做出更耐用和更可靠參賽作品，為競賽準備工作提供更好的條件[3]。

2.2實驗室應用中存在的問題

2.2.1人員出入實驗室

一是實驗前的人員使用申請與登記問題。實驗人員在使用實驗室之前本人不能及時提出申請，而且在登記時，往往字跡不夠清晰和填寫內(nèi)容不夠詳細全面。二是實驗過程中操作的規(guī)范性問題。實驗人員在實驗時經(jīng)常不按儀器使用說明書和操作規(guī)范等要求等進行實驗，這樣不僅顯示出在實驗過程中人員操作的不規(guī)范性，更影響實驗數(shù)據(jù)采集的準確性與精確性。三是在實驗結(jié)束后，經(jīng)常存在不及時關(guān)閉儀器或不能完全整理好儀器設備等問題，不能放置(恢復)原位。這樣極易對實驗中的儀器設備造成損害，降低儀器的使用壽命。

2.2.2儀器設備使用手續(xù)

實驗室的設備如果不進行預約使用登記，將會影響實驗室設備的正常使用。實驗儀器設備的無序式使用，一方面不便于對實驗室儀器進行管理；另一方面還會引起實驗室儀器使用秩序的混亂問題，影響實驗儀器的正常使用，進而影響各項目的研究進度。

2.2.3實驗指導教師隊伍建設

學生對實驗儀器設備的認識、使用與實驗過程的正常開展，都離不開相關(guān)教師的指導。因此，要注重實驗指導教師隊伍的建設，致力于建設一支高水平和專業(yè)化的優(yōu)秀指導教師隊伍，充分帶動學生的實驗興趣，提高學生的實驗操作水平。

2.2.4儀器設備使用率低

儀器設備的低使用率問題是實驗室的普遍問題，將會降低其使用價值。實驗室儀器設備的低使用率問題主要表現(xiàn)在儀器設備的空置，參與實驗的人次不多，不能更好地發(fā)揮其作用與價值。

2.2.5實驗室儀器設備的出入

實驗室儀器設備的借入與借出存在儀器設備損害和丟失等風險。實驗儀器在進出入實驗室后，如果人員在使用或存儲過程時，出現(xiàn)馬虎和大意，疏于管理與維護，將對實驗儀器設備造成不可估量的損壞。

2.2.6出入實驗室人員攜帶物品

人員易帶危險物品(火柴和打火機等易燃易爆物品)出入實驗室。出入實驗室的人員應有始有終，且攜帶一些明火和易燃等物品進入實驗室，會對實驗室的儀器設備安全容易造成潛在危害。同時，像U盤等硬盤設備，如果無特殊情況需要，不應隨意攜帶入實驗室，容易造成實驗室資料的外泄等問題。

2.2.7安全問題

安全問題包括儀器安全和人身安全2個方面。在進行實驗時，特別是對于一些易碎和易裂等脆性儀器，容易造成破壞。在實驗室過程中，最關(guān)鍵的還是人身安全問題。實驗室里的重儀器和尖銳儀器如果操作不當，將會對人身體造成擠壓或劃傷等傷害；電線線路老化和線路外露輕則造成電路老化，重則引起明火，造成火災事故。此外，實驗室里面的機器設備和地面等存在安全隱患問題。機器設備的隱患包括機器運轉(zhuǎn)時存在的危害和機器的危險構(gòu)件等，地面的隱患包括陡坡和地滑等。如果實驗室存在的這些隱患沒有安全警示，可能會對人員造成較大的傷害。

3 相關(guān)建議

實驗室的管理水平，直接關(guān)系到高校的管理水平和科研水平，直接影響著實驗室的開放運行，完善管理制度，實行規(guī)范化和科學化管理勢在必行[4]。

3.1建立健全實驗室平臺開放機制

實驗室對外開放離不開開放平臺的建設，實驗室的使用、監(jiān)督、維護及人員管理，都離不開平臺的管理。只有建立和完善實驗室開放平臺機制，才能高效安全地開放實驗室，進而提高實驗儀器的利用率，有效改善實驗儀器資源浪費的狀況。

3.1.1預約申請使用制度

建立建全實驗室儀器預約使用機制。具體表現(xiàn)為“預約申請—審批通過—按時使用”。個人預約和團隊預約使用都要進行實名登記，保證人員及實驗室安全。

3.1.2資格考評及淘汰制度

在進入實驗室之前，學生要在實驗平臺上進行實驗室儀器安全使用考核。只有通過考核的學生才能進入實驗室做實驗，考試不合格和未能考試的學生禁止進入實驗室做實驗。

3.1.3開放平臺管理制度

對于儀器設備的管理，需要設有專門的人員管理并對相關(guān)人員進行實驗室儀器設備管理培訓，為日常管理提供保障。在人員進出安全、儀器使用安全和設備儀器檢查方面要有嚴格的規(guī)定條例，管理人員要嚴格按規(guī)定進行管理，不得徇私舞弊，讓實驗室得到有效管理。

3.1.4日常管理制度

要對儀器設備進行定期檢查，及時維護實驗室儀器設備，以延長設備的使用壽命。發(fā)現(xiàn)有損壞的設備及時進行上報和維修，需要更新的軟硬件設備，及時聯(lián)系供銷商進行解決，以派遣專業(yè)工程師進行設備升級。對于嚴重老化的設備進行報廢處理并及時購進新設備，保障實驗室平臺的高效運行。

3.2人員保障為實驗室開放機制提供動力

實驗專職人員是實驗室管理的主體，他們的知識水平高低和作用發(fā)揮的大小將會直接影響實驗室開放能否順利進行。只有擁有高水平的管理團隊，才能夠使實驗室能夠正常運行，才能達到實驗室開放管理的目的。

3.2.1提高實驗室管理工作人員綜合素質(zhì)

實驗室的正確規(guī)劃和資源的合理利用，離不開專職人員的統(tǒng)一管理。實驗室應配備具有一定學歷與相關(guān)技術(shù)的工作人員，及時對實驗儀器設備使用中產(chǎn)生的各種問題進行處理，以減少不必要的損失，使實驗室更加高效穩(wěn)定地運行。一方面要定期對實驗室專職人員進行儀器設備使用安全和技術(shù)方面的管理培訓，另一方面聘用專業(yè)的技術(shù)人員進行設備的管理維護，以便對實驗室進行更好地管理。

3.2.2時刻警醒，安全第一

在實驗室安全方面，要建立健全完備的應急機制，相應管理人員應對設備電源開關(guān)和急停方式等部分充分了解，確保實驗室無安全事故產(chǎn)生，如遇緊急情況，工作人員應及時冷靜的處理問題，盡量減少實驗事故對實驗室及研究人員帶來的危害，從而保障師生在科研時的人身安全。

3.2.3制定實驗室開放獎勵制度

實驗室開放本身就需要大量的工作人員，各種實驗需要儀器設備來完成，學生的不定期使用，都需要工作人員進行指導與服務，大大增加了他們的工作量。因此，可以對工作人員采用獎勵機制，讓他們勞有所得，以更好地服務實驗室。

3.3建立健全大型儀器設備購置專家論證制度

大型儀器設備的購買與使用是實驗室高端水平的重要體現(xiàn)，為了加強實驗室大型儀器設備的管理工作，進一步規(guī)范和落實大型儀器設備購買體系，必須深化落實購買大型儀器設備專家論證制度，維護專家論證的權(quán)威性，保障實驗室開放的可能性。

在論證要求方面，一是要落實大型儀器設備購買經(jīng)費，申請購買的單位需要按照經(jīng)費部門的要求填寫儀器設備詳細信息，經(jīng)費卡號等信息，并到相應的部門簽字蓋章。二是申請購買儀器設備的技術(shù)和參數(shù)指標通過專家論證后，在招標投標過程中原則上不得變更設備，如需設備變更，需向上級部門匯報具體變更原因及經(jīng)費變化情況。

在論證內(nèi)容及論證程序方面，一是要設立嚴格的論證程序(初審和復審)，通過層層把關(guān)，并全部通過后，才可批準儀器設備的購買。二是設立正確的論證內(nèi)容(如設備主要性能指標、所需經(jīng)費、購買理由及購買必要性等)，申購部門必須做好調(diào)研工作，填寫購買大型儀器設備可行性報告書。

在論證結(jié)果與信息公開方面，專家論證通過后，應及時準確地公開論證結(jié)果，確保申請購置單位及時進行儀器設備采購工作。論證未通過的，不得進入采購程序。

3.4網(wǎng)絡技術(shù)為開放機制提供新保障

為了促進實驗室的規(guī)范化使用，拓寬實驗室開放渠道，建立健全實驗室教學信息平臺和實驗室管理機制，利用網(wǎng)絡技術(shù)實現(xiàn)實驗室開放管理的網(wǎng)絡化和數(shù)字化。

構(gòu)建儀器設備的網(wǎng)絡信息平臺，使儀器設備的操作說明、使用概況、功能介紹、安全事項、管理人員信息和開放使用時間等信息實現(xiàn)開放共享。特種設備以網(wǎng)絡系統(tǒng)為基礎對儀器設備進行更好地管理，包括實驗設備的狀態(tài)監(jiān)控和信息統(tǒng)計，并提供設備在線查詢功能和網(wǎng)絡預約服務功能，促進儀器設備的共享，實現(xiàn)跨平臺信息數(shù)據(jù)的共享，使得實驗室開放機制更好地運行。為了實驗室更好地管理，安裝門禁系統(tǒng)和監(jiān)控設備，通過計算機管理信息系統(tǒng)與數(shù)據(jù)庫技術(shù)實現(xiàn)了對實驗室人員和設備的總體管理，最大限度地提高實驗室的管理效率，更好地為教學和科研提供保障[5]。

4 結(jié)束語

高校實驗室的開放是發(fā)揮實驗室儀器設備優(yōu)越性的平臺。高校實驗室的先進儀器設備對改善師生科研條件，提高科研創(chuàng)新水平發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。通過對實驗室開放管理的探討，總結(jié)在開放管理模式下的經(jīng)驗，積極探索出一條更好地實現(xiàn)實驗室開放價值的新思路。