现代农业装备实验室开放机制管理模式

2020-12-14何晓宁王东伟尚书旗申世龙刘圣民陈成英

农业工程 2020年5期

何晓宁，王东伟，尚书旗，申世龙，刘圣民，陈成英

(青岛农业大学，山东青岛266109)

0 引言

现代农业装备实验室是由青岛农业大学机电工程学院牵头建立的重大研发创新平台，借助青岛农业大学山东省高水平应用型立项建设专业(群)(农业机械化及其自动化)具体实施，是开展特色教学工作、培养学院学生、提高研究生创新实践能力及自主学习研究能力必不可少的主要场所和基地。

1 现代农业装备实验室概况

现代农业装备实验室以根茎类作物生产装备和种业生产装备等鲜明特色的农业装备为主攻方向，建立以农机装备远程控制、农机装备智能系统、作物-机器系统、智能排种系统、联合收获测试分析系统、农机整机集成设计和农机装备交互现实等大型共享综合实验平台。

1.1农机装备远程控制实验室

该实验室重点围绕现代农业对农机物联的迫切需求，开展交互式远程控制试验研究。借助智能农业装备综合控制系统平台，能够进行导航卫星信息、农机信息和农机作业信息等数据的联网传感及其传送试验，经由农业信息决策与处理后，进行农机作业远程控制试验等研究。

1.2农机装备智能系统实验室

该实验室重点围绕农机装备的智能化需求开展与各作业环节相关的设备信息智能传感、作业系统智能控制及作业部件智能执行等方面的研究。实验室设备包括机电液一体化多运动控制试验测试平台和智能谷物测产传感系统试验台等实验平台，可完成多运动协作控制试验和谷物湿度智能传感测试试验等。

1.3作物-机器系统实验室

该实验室重点围绕基于作物-机器系统互作关系开展作物及土壤基础物料特性、农机复杂部件模型构建和农业机器人系统测试分析等研究，实验室分为2个区域。实验室I区的仪器设备包括种子测试工作台、考种仪、种子空气动力学试验台、固液比重计、自动三轴仪、土壤直剪仪和微机控制万能材料试验机等，可完成作物种子、果实及土壤等农业物料基础机械力学、电学特性的测试和分析。实验II区的仪器设置包括3D扫描仪、3D打印机、采摘机械手平台、蔬菜嫁接机器人研究平台及相关运动测控设备等仪器设备，可完成基于逆向工程的复杂机器模型构建、作物采摘机械手和蔬菜自动嫁接机的运动特性、动力学及控制特性的试验研究。

1.4排种装置综合实验室

该实验室主要围绕现代农业播种装备的需求开展排种装置的试验研究。该实验室包含计算机视觉排种器综合试验平台和小区育种自净排种试验平台等，可实现新型播种机械核心部件的测试分析与研发，满足冲击世界一流播种关键部件研究的需求，并能为国内外企业排种部件提供检测与测试服务。

1.5数字化设计与交互现实实验室

该实验室的农机整机集成设计区集成MapleSim等工具软件平台，主要进行农业装备物理机理研究、数学建模分析、物理建模仿真和数字化样机设计等。实验室的农机装备交互现实区包括VR体验设备和虚拟仿真软件系统等，可实现虚拟装配体验、沉浸式试验跨平台交互式设计、三维可视化评审和装配工艺辅助规划设计等。

2 实验室开放范围及存在的问题

实验室的开放式管理将有利于充分发挥实验室内仪器设备的功能作用，发挥先进科研设备的优势，提高科研工作的条件，进而为科研工作创建良好的环境。通常情况下，实验室的开放范围包括教学、科研和竞赛等情况。

2.1实验室开放范围

2.1.1教学实验开放

实验室仪器设备的功用之一是用于教学，对象主要是大一至大四的学生。在实验室里，可以利用先进的仪器设备进行教学，也为培养学生的科研精神打下良好的基础。一方面，可以促进学生对试验仪器的认识，了解试验器材的外观、材质、功能、使用方法、操作技巧和注意方式等，有利于培养学生动手进行试验操作的实践能力，了解试验的过程与方法，掌握实验器材的使用技巧。另一方面，可以提高学生理论与实践的结合能力。学生仅局限于课本内容理论，缺乏操作实践能力，是无法满足学生的培养要求[1]。只有在理论的基础上进行与实践的相结合，才能达到学以致用的学习目的，从而保质保量的完成各项试验测试任务[2]。

2.1.2科研工作开放

实验室仪器设备的功用之二是用于科研，对象主要是研究生。实验室的仪器设备是研究生进行科研试验的良好平台，为研究生开展实验，完成项目数据论证测试或课题任务提供数据支持，带来较大的方便。通过实验平台进行试验，保证实验结果的可靠性和准确性，不仅有利于得出正确的试验结果，也为下一步的试验提供重要的材料支撑。

2.1.3竞赛开放

实验室仪器设备的功用之三是用于竞赛，对象是研究生与本科生。参赛人员可充分利用实验室里各种仪器设备的先进性与精确性优势，进行参赛作品的设计与制作，做出更耐用和更可靠参赛作品，为竞赛准备工作提供更好的条件[3]。

2.2实验室应用中存在的问题

2.2.1人员出入实验室

一是实验前的人员使用申请与登记问题。实验人员在使用实验室之前本人不能及时提出申请，而且在登记时，往往字迹不够清晰和填写内容不够详细全面。二是实验过程中操作的规范性问题。实验人员在实验时经常不按仪器使用说明书和操作规范等要求等进行实验，这样不仅显示出在实验过程中人员操作的不规范性，更影响实验数据采集的准确性与精确性。三是在实验结束后，经常存在不及时关闭仪器或不能完全整理好仪器设备等问题，不能放置(恢复)原位。这样极易对实验中的仪器设备造成损害，降低仪器的使用寿命。

2.2.2仪器设备使用手续

实验室的设备如果不进行预约使用登记，将会影响实验室设备的正常使用。实验仪器设备的无序式使用，一方面不便于对实验室仪器进行管理；另一方面还会引起实验室仪器使用秩序的混乱问题，影响实验仪器的正常使用，进而影响各项目的研究进度。

2.2.3实验指导教师队伍建设

学生对实验仪器设备的认识、使用与实验过程的正常开展，都离不开相关教师的指导。因此，要注重实验指导教师队伍的建设，致力于建设一支高水平和专业化的优秀指导教师队伍，充分带动学生的实验兴趣，提高学生的实验操作水平。

2.2.4仪器设备使用率低

仪器设备的低使用率问题是实验室的普遍问题，将会降低其使用价值。实验室仪器设备的低使用率问题主要表现在仪器设备的空置，参与实验的人次不多，不能更好地发挥其作用与价值。

2.2.5实验室仪器设备的出入

实验室仪器设备的借入与借出存在仪器设备损害和丢失等风险。实验仪器在进出入实验室后，如果人员在使用或存储过程时，出现马虎和大意，疏于管理与维护，将对实验仪器设备造成不可估量的损坏。

2.2.6出入实验室人员携带物品

人员易带危险物品(火柴和打火机等易燃易爆物品)出入实验室。出入实验室的人员应有始有终，且携带一些明火和易燃等物品进入实验室，会对实验室的仪器设备安全容易造成潜在危害。同时，像U盘等硬盘设备，如果无特殊情况需要，不应随意携带入实验室，容易造成实验室资料的外泄等问题。

2.2.7安全问题

安全问题包括仪器安全和人身安全2个方面。在进行实验时，特别是对于一些易碎和易裂等脆性仪器，容易造成破坏。在实验室过程中，最关键的还是人身安全问题。实验室里的重仪器和尖锐仪器如果操作不当，将会对人身体造成挤压或划伤等伤害；电线线路老化和线路外露轻则造成电路老化，重则引起明火，造成火灾事故。此外，实验室里面的机器设备和地面等存在安全隐患问题。机器设备的隐患包括机器运转时存在的危害和机器的危险构件等，地面的隐患包括陡坡和地滑等。如果实验室存在的这些隐患没有安全警示，可能会对人员造成较大的伤害。

3 相关建议

实验室的管理水平，直接关系到高校的管理水平和科研水平，直接影响着实验室的开放运行，完善管理制度，实行规范化和科学化管理势在必行[4]。

3.1建立健全实验室平台开放机制

实验室对外开放离不开开放平台的建设，实验室的使用、监督、维护及人员管理，都离不开平台的管理。只有建立和完善实验室开放平台机制，才能高效安全地开放实验室，进而提高实验仪器的利用率，有效改善实验仪器资源浪费的状况。

3.1.1预约申请使用制度

建立建全实验室仪器预约使用机制。具体表现为“预约申请—审批通过—按时使用”。个人预约和团队预约使用都要进行实名登记，保证人员及实验室安全。

3.1.2资格考评及淘汰制度

在进入实验室之前，学生要在实验平台上进行实验室仪器安全使用考核。只有通过考核的学生才能进入实验室做实验，考试不合格和未能考试的学生禁止进入实验室做实验。

3.1.3开放平台管理制度

对于仪器设备的管理，需要设有专门的人员管理并对相关人员进行实验室仪器设备管理培训，为日常管理提供保障。在人员进出安全、仪器使用安全和设备仪器检查方面要有严格的规定条例，管理人员要严格按规定进行管理，不得徇私舞弊，让实验室得到有效管理。

3.1.4日常管理制度

要对仪器设备进行定期检查，及时维护实验室仪器设备，以延长设备的使用寿命。发现有损坏的设备及时进行上报和维修，需要更新的软硬件设备，及时联系供销商进行解决，以派遣专业工程师进行设备升级。对于严重老化的设备进行报废处理并及时购进新设备，保障实验室平台的高效运行。

3.2人员保障为实验室开放机制提供动力

实验专职人员是实验室管理的主体，他们的知识水平高低和作用发挥的大小将会直接影响实验室开放能否顺利进行。只有拥有高水平的管理团队，才能够使实验室能够正常运行，才能达到实验室开放管理的目的。

3.2.1提高实验室管理工作人员综合素质

实验室的正确规划和资源的合理利用，离不开专职人员的统一管理。实验室应配备具有一定学历与相关技术的工作人员，及时对实验仪器设备使用中产生的各种问题进行处理，以减少不必要的损失，使实验室更加高效稳定地运行。一方面要定期对实验室专职人员进行仪器设备使用安全和技术方面的管理培训，另一方面聘用专业的技术人员进行设备的管理维护，以便对实验室进行更好地管理。

3.2.2时刻警醒，安全第一

在实验室安全方面，要建立健全完备的应急机制，相应管理人员应对设备电源开关和急停方式等部分充分了解，确保实验室无安全事故产生，如遇紧急情况，工作人员应及时冷静的处理问题，尽量减少实验事故对实验室及研究人员带来的危害，从而保障师生在科研时的人身安全。

3.2.3制定实验室开放奖励制度

实验室开放本身就需要大量的工作人员，各种实验需要仪器设备来完成，学生的不定期使用，都需要工作人员进行指导与服务，大大增加了他们的工作量。因此，可以对工作人员采用奖励机制，让他们劳有所得，以更好地服务实验室。

3.3建立健全大型仪器设备购置专家论证制度

大型仪器设备的购买与使用是实验室高端水平的重要体现，为了加强实验室大型仪器设备的管理工作，进一步规范和落实大型仪器设备购买体系，必须深化落实购买大型仪器设备专家论证制度，维护专家论证的权威性，保障实验室开放的可能性。

在论证要求方面，一是要落实大型仪器设备购买经费，申请购买的单位需要按照经费部门的要求填写仪器设备详细信息，经费卡号等信息，并到相应的部门签字盖章。二是申请购买仪器设备的技术和参数指标通过专家论证后，在招标投标过程中原则上不得变更设备，如需设备变更，需向上级部门汇报具体变更原因及经费变化情况。

在论证内容及论证程序方面，一是要设立严格的论证程序(初审和复审)，通过层层把关，并全部通过后，才可批准仪器设备的购买。二是设立正确的论证内容(如设备主要性能指标、所需经费、购买理由及购买必要性等)，申购部门必须做好调研工作，填写购买大型仪器设备可行性报告书。

在论证结果与信息公开方面，专家论证通过后，应及时准确地公开论证结果，确保申请购置单位及时进行仪器设备采购工作。论证未通过的，不得进入采购程序。

3.4网络技术为开放机制提供新保障

为了促进实验室的规范化使用，拓宽实验室开放渠道，建立健全实验室教学信息平台和实验室管理机制，利用网络技术实现实验室开放管理的网络化和数字化。

构建仪器设备的网络信息平台，使仪器设备的操作说明、使用概况、功能介绍、安全事项、管理人员信息和开放使用时间等信息实现开放共享。特种设备以网络系统为基础对仪器设备进行更好地管理，包括实验设备的状态监控和信息统计，并提供设备在线查询功能和网络预约服务功能，促进仪器设备的共享，实现跨平台信息数据的共享，使得实验室开放机制更好地运行。为了实验室更好地管理，安装门禁系统和监控设备，通过计算机管理信息系统与数据库技术实现了对实验室人员和设备的总体管理，最大限度地提高实验室的管理效率，更好地为教学和科研提供保障[5]。