徐 登, 魏登貴, 屈德宇, 王 皎, 蔡宏偉

(武漢理工大學(xué) 化學(xué)化工與生命科學(xué)學(xué)院, 湖北 武漢 430070)

高?；瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)易耗品量化估算的研究與實(shí)踐

徐 登, 魏登貴, 屈德宇, 王 皎, 蔡宏偉

(武漢理工大學(xué) 化學(xué)化工與生命科學(xué)學(xué)院, 湖北 武漢 430070)

針對(duì)目前高?；瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)室在易耗品管理上的經(jīng)驗(yàn)化和粗放化現(xiàn)狀,依據(jù)化學(xué)實(shí)驗(yàn)中常用易耗品的特性和使用特點(diǎn),提出了易耗品的量化估算數(shù)學(xué)模型。該量化估算模型為化學(xué)實(shí)驗(yàn)室易耗品的采購(gòu)與管理、實(shí)驗(yàn)室經(jīng)費(fèi)的分配和使用,尤其是化學(xué)實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)化、信息化管理,提供了一種新的管理思路,對(duì)其他類似實(shí)驗(yàn)室亦具有一定的參考價(jià)值。

化學(xué)實(shí)驗(yàn)； 易耗品； 量化估算； 損耗成本

近年來,隨著高校招生規(guī)模的不斷擴(kuò)大、新開專業(yè)的增多,以及對(duì)學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐能力的強(qiáng)化培養(yǎng),實(shí)驗(yàn)教學(xué)成本在逐年遞增[1-3]。因此,如何節(jié)約實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源和成本,合理分配實(shí)驗(yàn)教學(xué)經(jīng)費(fèi)及資源,保證實(shí)驗(yàn)教學(xué)的高質(zhì)量運(yùn)行,一直是高校實(shí)驗(yàn)室優(yōu)化管理工作的關(guān)鍵所在[4-5]。

高?；瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)室,作為實(shí)踐性教學(xué)的重要平臺(tái),對(duì)于提高相關(guān)專業(yè)學(xué)生基礎(chǔ)能力和綜合素質(zhì)、培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐能力具有不可替代的作用[6]。然而,作為支持化學(xué)實(shí)驗(yàn)室日常運(yùn)行最常用的易耗品,因具有價(jià)格低、種類多、數(shù)量大、型號(hào)雜、使用范圍廣等特點(diǎn)[7-8],至今無法對(duì)其用量和成本進(jìn)行較為科學(xué)的估算和管理,導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)管理人員以及管理部門對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室易耗品的采購(gòu)與管理仍處于傳統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)型、粗放型、應(yīng)急性階段,與日新月異的信息化時(shí)代不相適應(yīng)[9]。

本文根據(jù)多年來高?；瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)室管理及教學(xué)經(jīng)驗(yàn),依據(jù)化學(xué)實(shí)驗(yàn)中易耗品的特性和使用特點(diǎn),引入統(tǒng)計(jì)學(xué)意義上的人均損耗率,用于構(gòu)建易耗品用量和損耗成本的量化估算數(shù)學(xué)模型。經(jīng)初步實(shí)踐證明,所提出的量化估算數(shù)學(xué)模型,可以較好地估算出化學(xué)實(shí)驗(yàn)室在學(xué)期/學(xué)年需要補(bǔ)充的易耗品種類、數(shù)量和成本,達(dá)到了合理安排采購(gòu)計(jì)劃、有序使用運(yùn)行經(jīng)費(fèi)的目的,為化學(xué)實(shí)驗(yàn)室科學(xué)化、規(guī)范化、信息化管理奠定了良好基礎(chǔ)。

1 化學(xué)實(shí)驗(yàn)易耗品量化估算思路

1.1 化學(xué)實(shí)驗(yàn)易耗品特點(diǎn)

根據(jù)《高等學(xué)校材料、低值品、易耗品管理辦法》有關(guān)規(guī)定[10],易耗品指玻璃器皿、元件、零配件、實(shí)驗(yàn)小動(dòng)物等。而在基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室涉及到的易耗品主要有玻璃儀器及器皿、塑料橡膠制品等,種類繁多且復(fù)雜,既包括一次性易耗品(如濾紙、pH試紙、一次性滴管等),又包括可重復(fù)用易耗品(如玻璃燒杯、坩堝等)。因此對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)易耗品的成本估算,需根據(jù)其特質(zhì)和屬性分門別類,構(gòu)建新的數(shù)學(xué)估算模型。

1.2 人均損耗率的提出

對(duì)于可重復(fù)用易耗品,從多年以來我?；瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)室配置的種類、數(shù)量及學(xué)期/學(xué)年補(bǔ)充數(shù)量中發(fā)現(xiàn),該類物品的損耗與其本身特性、使用頻率及學(xué)生操作水平等因素直接相關(guān),一定數(shù)量的學(xué)生損壞相應(yīng)配置物品的數(shù)量基本固定。因此,對(duì)于該類易耗品的量化估算,本文從統(tǒng)計(jì)學(xué)角度出發(fā),引入人均損耗率這一概念,其含義是指對(duì)某一具體可重復(fù)用易耗品,學(xué)生個(gè)體在使用過程中將其損壞、不可再次使用的概率,是對(duì)該隨機(jī)損壞事件發(fā)生的可能性的度量。其大小既與易耗品材質(zhì)特性及損壞難易程度相關(guān),同時(shí)與學(xué)生的使用頻率及操作水平相關(guān)。

為合理確定人均損耗率的大小,根據(jù)可重復(fù)用易耗品材質(zhì)特性及損壞難易程度,進(jìn)一步將其細(xì)分為以下4類:

(1) 易碎玻璃制品,如10 mL普通試管、5 mL離心試管、5 mL量筒等；

(2) 一般玻璃制品,如250 mL錐形瓶、250 mL容量瓶等；

(3) 耐用制品,包括難碎玻璃制品(如干燥器等)、陶瓷類制品、竹木制品、塑料橡膠制品等；

(4) 金屬制品。

因人均損耗率與學(xué)生個(gè)人操作水平密切相關(guān),根據(jù)可重復(fù)用易耗品的類型及學(xué)生的總體素質(zhì),同時(shí)考慮到易耗品在實(shí)際配置時(shí)還有個(gè)人用和共用2種情況,依據(jù)多年來我校學(xué)生損壞物品登記表及購(gòu)置統(tǒng)計(jì)情況,最終確定不同類可重復(fù)用易耗品的人均損耗率,如表1所示(該表為我?；瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)中心擬定的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù),僅供參考)。

對(duì)于一次性易耗品,其與化學(xué)試劑的使用特點(diǎn)類似,屬于100%消耗的物品,可參照化學(xué)試劑量化估算的思路來建立數(shù)學(xué)模型[11]。為簡(jiǎn)化統(tǒng)一數(shù)學(xué)模型,將其視為100%損耗的物品,相應(yīng)的人均損耗率設(shè)定為100%。

表1 各類可重復(fù)用易耗品的人均損耗率

1.3 易耗品量化估算方法

根據(jù)某一學(xué)期/學(xué)年的教學(xué)任務(wù),依據(jù)參加某實(shí)驗(yàn)課程/某實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的班級(jí)數(shù)、學(xué)生人數(shù)及物品配置量,以人均損耗率為核心,量化估算易耗品在每一學(xué)期/學(xué)年班級(jí)、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的損耗數(shù)量及成本,再逐步推算至實(shí)驗(yàn)課程、實(shí)驗(yàn)中心的損耗數(shù)量及成本,其估算流程如圖1所示。

圖1 易耗品量化估算流程圖

2 化學(xué)實(shí)驗(yàn)易耗品量化估算數(shù)學(xué)模型

利用人均損耗率,建立如下實(shí)驗(yàn)課程量化估算數(shù)學(xué)模型:

(1)

其中,R——某實(shí)驗(yàn)課程易耗品損耗成本；

xi——參加第i個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的班級(jí)數(shù)；

yi——參加第i個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的班級(jí)人數(shù),一般取

自然班35人/班；

zij——第i個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中第j種易耗品單一學(xué)生配置量；

φij——第i個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中第j種易耗品人均損耗率，對(duì)于可重復(fù)用易耗品,φ值可參考表1設(shè)定；對(duì)于一次性易耗品,φ取100 %；

pij——第i個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中第j種易耗品的市售單價(jià)。

一個(gè)實(shí)驗(yàn)中心每學(xué)期/學(xué)年易耗品總損耗成本S,即為該實(shí)驗(yàn)中心承擔(dān)的各門課程中易耗品損耗成本的總和,即：

(2)

其中,S——實(shí)驗(yàn)中心低值易耗品總損耗成本；

Rk——第k門實(shí)驗(yàn)課程中易耗品的損耗成本；

k——實(shí)驗(yàn)中心實(shí)驗(yàn)課程數(shù)；

σ——校正因子,σ∈[1.0,1.2]。

考慮到實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中統(tǒng)計(jì)整理出的易耗品有少量遺漏,具體每種物品的損耗率有些許差異,以及物品配置時(shí)的破損、學(xué)生使用過程中的浪費(fèi)等情況,在量化估算中,引入校正因子σ對(duì)上述理論估算結(jié)果進(jìn)行適當(dāng)校正,以盡量達(dá)到與實(shí)際情況吻合的目的。

3 量化估算模型實(shí)踐驗(yàn)證

以下分別以我校某學(xué)期分析化學(xué)和有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程中2個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)行驗(yàn)證說明。

3.1 “可溶性氯化物中氯含量的測(cè)定”實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目損耗成本估算

實(shí)驗(yàn)步驟[12]:準(zhǔn)確稱取1.5 g左右的粗食鹽試樣置于小燒杯中,加水溶解后,轉(zhuǎn)入250 mL容量瓶中,稀釋至刻度,搖勻。用移液管準(zhǔn)確移取25 mL NaCl試液于250 mL錐形瓶中,加入25 mL蒸餾水、1 mL 50 g/L K2CrO4溶液,在不斷搖動(dòng)下,用0.1 mol/L AgNO3溶液滴定至溶液呈現(xiàn)磚紅色即為終點(diǎn)。平行滴定3份,計(jì)算試樣中氯的含量。

該實(shí)驗(yàn)所需易耗品種類及損耗成本量化估算結(jié)果如表2所示。

表2 某學(xué)期實(shí)驗(yàn)“可溶性氯化物中氯含量的測(cè)定”易耗品損耗成本估算

注:本文所用的易耗品參考單價(jià)來源于某玻璃儀器公司,下同。

3.2 “環(huán)己烯的制備”實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目損耗成本估算

實(shí)驗(yàn)步驟[13]:

(1) 安裝分餾裝置,將5.0 mL環(huán)己醇及2.5 mL 85 %磷酸加入圓底燒瓶中,用小火加熱混合物至沸騰,慢慢蒸出生成的環(huán)己烯和水。當(dāng)溫度下降,不再有餾出物時(shí),停止加熱。

(2) 將餾出物倒入分液漏斗中,加入等體積的飽和氯化鈉溶液洗滌,分去水層；再用10 %的碳酸鈉溶液洗滌有機(jī)層,從下口分去水層；用藍(lán)色石蕊試紙檢驗(yàn)有機(jī)層,如仍呈酸性,再用5 mL 10 %的碳酸鈉溶液洗滌,直至有機(jī)層不呈酸性；用飽和氯化鈉溶液洗滌有機(jī)層,從下口分去水層。

(3) 將有機(jī)層從分液漏斗上口倒入一干燥的小錐形瓶中,用無水氯化鈣干燥粗產(chǎn)物,搖動(dòng)錐形瓶,直到液體清亮為止。

(4) 將干燥后的粗產(chǎn)物過濾到圓底燒瓶中進(jìn)行蒸餾,收集80～85 ℃餾分。

該實(shí)驗(yàn),所需易耗品種類及損耗成本量化估算結(jié)果如表3所示。

表3 某學(xué)期實(shí)驗(yàn)”環(huán)己烷的制備“易耗品損耗成本量化估算

從表2和表3中可清楚了解到開展實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目“可溶性氯化物中氯含量的測(cè)定”和“環(huán)己烷的制備”所需各種易耗品的種類、損耗量及損耗成本。根據(jù)各易耗品的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目損耗量,可為學(xué)期初的易耗品采購(gòu)提供參考依據(jù),避免采購(gòu)量超過使用量,造成庫(kù)存積壓和資源浪費(fèi),如實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目“環(huán)己烷的制備”中120 mm直形冷凝管,為保證實(shí)驗(yàn)教學(xué)的正常開展及資源的合理利用,在制訂采購(gòu)計(jì)劃時(shí),化學(xué)實(shí)驗(yàn)室除需要按照自然班人數(shù)在每個(gè)教室配置35個(gè)外,至少要準(zhǔn)備10個(gè)庫(kù)存量,以保證后續(xù)班級(jí)順利開展實(shí)驗(yàn)。另外,根據(jù)易耗品損耗的合計(jì)成本,可為實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目、教學(xué)任務(wù)的制訂,實(shí)驗(yàn)室經(jīng)費(fèi)的分配提供有效、可靠的依據(jù)。而通過對(duì)上述實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的易耗品量化估算分析,實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目“可溶性氯化物中氯含量的測(cè)定”和“環(huán)己烷的制備”中易耗品的班級(jí)平均損耗成本分別為45元和60元左右。雖然易耗品的單價(jià)低,但由于使用數(shù)量及種類多,使得易耗品的合計(jì)損耗成本較高。因此,為構(gòu)建節(jié)約型校園,在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生節(jié)約的意識(shí)及細(xì)心的習(xí)慣就顯得尤為重要。

4 結(jié)語

化學(xué)實(shí)驗(yàn)室易耗品量化估算模型的建立,可以較為可靠地估算出化學(xué)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目、實(shí)驗(yàn)課程、實(shí)驗(yàn)中心易耗品的損耗數(shù)量、明細(xì)和成本,從而為化學(xué)實(shí)驗(yàn)室易耗品的采購(gòu)、實(shí)驗(yàn)室經(jīng)費(fèi)的分配和使用提供了一種行之有效的管理思路,進(jìn)一步提升高?；瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)室的管理水平和管理質(zhì)量,亦為化學(xué)實(shí)驗(yàn)室成本及經(jīng)費(fèi)管理的信息化奠定良好基礎(chǔ)。

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Research and practice of quantitative estimation of chemical consumables in chemical experiments in colleges and universities

Xu Deng, Wei Denggui, Qu Deyu, Wang Jiao, Cai Hongwei

(School of Chemistry, Chemical Engineering and Life Sciences, Wuhan University of Technology, Wuhan 430070, China)

In view of the experience and extensive situation of the present management of the consumables in university chemical laboratories, and according to the characteristics and utilization features of the commonly used consumables in chemical experiments, a mathematical model for quantitative estimation of the consumables is proposed. This quantitative estimation model provides a new management idea for the purchase and management of the consumables in chemical laboratories, and the allocation and utilization of laboratory funds, especially for the scientific and informationization management of the chemical laboratories, and also has certain reference value for other similar laboratories.

chemical experiment; consumables; quantitative estimation; loss cost

10.16791/j.cnki.sjg.2017.12.073

2017-05-09

徐登(1988—),女,湖北隨州,碩士,助理實(shí)驗(yàn)師,研究方向?yàn)閷?shí)驗(yàn)室安全管理

E-mail：csuxudeng@163.com

蔡宏偉(1965—),男,陜西銅川,博士,教授,研究方向?yàn)榉治鰷y(cè)試技術(shù)、計(jì)算化學(xué).

E-mail：caihongwei@whut.edu.cn

G482

A

1002-4956(2017)12-0297-04