遇炳昕，任光輝，吳金棟，曹正標(biāo)

（1.中國(guó)民航大學(xué) 空中交通管理學(xué)院，天津 300300；2.中國(guó)民航大學(xué) 國(guó)有資產(chǎn)及實(shí)驗(yàn)室管理處，天津 300300；3.中國(guó)民航大學(xué) 招標(biāo)采購(gòu)中心，天津 300300；4.北京潤(rùn)尼爾網(wǎng)絡(luò)科技有限公司，北京 100088）

實(shí)驗(yàn)室管理水平是決定高校建設(shè)和發(fā)展的重要因素，而實(shí)驗(yàn)室使用效益能直接反映實(shí)驗(yàn)室的管理水平[1]。近幾年，部分高校已開始探索和實(shí)踐實(shí)驗(yàn)室效益評(píng)估工作并開發(fā)了一些評(píng)估系統(tǒng)，如西南石油大學(xué)劉琴的經(jīng)濟(jì)管理類實(shí)驗(yàn)室績(jī)效考核系統(tǒng)[2]、江蘇大學(xué)馬漢達(dá)的實(shí)驗(yàn)室管理績(jī)效考核系統(tǒng)[3]等。這些系統(tǒng)雖能實(shí)現(xiàn)評(píng)估的基本流程，在一定程度上提高了工作效率，但無(wú)法對(duì)評(píng)估產(chǎn)生的大量數(shù)據(jù)進(jìn)行有效統(tǒng)計(jì)和分析，導(dǎo)致評(píng)估參與者無(wú)法獲取直觀全面的結(jié)果反饋，評(píng)估管理者也難以做出有針對(duì)性的管理決策，造成了評(píng)估數(shù)據(jù)的閑置和浪費(fèi)，現(xiàn)有系統(tǒng)并沒有完全發(fā)揮出評(píng)估工作的重要作用，實(shí)用價(jià)值不高。

作為國(guó)內(nèi)較早開展實(shí)驗(yàn)室使用效益評(píng)估工作的高校，中國(guó)民航大學(xué)于2016 年開展了全校第1 次實(shí)驗(yàn)室使用效益評(píng)估工作[4]，采集了大量實(shí)驗(yàn)室相關(guān)數(shù)據(jù)，推動(dòng)了實(shí)驗(yàn)室建設(shè)和管理，但由于缺少線上評(píng)估系統(tǒng)，從組織專家現(xiàn)場(chǎng)考核到核算分?jǐn)?shù)、公布結(jié)果共持續(xù)一個(gè)月，效率不高、人力消耗大，且面對(duì)大量評(píng)估數(shù)據(jù)難以進(jìn)行有效的歸納和統(tǒng)計(jì)，無(wú)法深層挖掘評(píng)估結(jié)果，沒有完全發(fā)揮實(shí)驗(yàn)室使用效益評(píng)估工作的作用。然而，國(guó)家教育委員會(huì)要求高校每5 年開展一次實(shí)驗(yàn)室使用效益評(píng)估[5]，我校將評(píng)估周期縮短為4 年一次，面對(duì)即將到來(lái)的2020 年第2 次評(píng)估，以上問題亟待解決。

為進(jìn)一步發(fā)揮實(shí)驗(yàn)室使用效益評(píng)估工作的重要作用，提高工作效率，充分挖掘評(píng)估數(shù)據(jù)的價(jià)值，參考現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)室使用效益評(píng)估系統(tǒng)，結(jié)合我校制定的《實(shí)驗(yàn)室使用效益評(píng)估指標(biāo)體系》和《實(shí)驗(yàn)室使用效益評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)》[6]，設(shè)計(jì)開發(fā)了高校實(shí)驗(yàn)室使用效益評(píng)估系統(tǒng)，利用ECharts（enterprise charts）圖表庫(kù)[7-9]實(shí)現(xiàn)評(píng)估數(shù)據(jù)的可視化分析，以多種圖表的形式為評(píng)估參與者提供有效的結(jié)果反饋，為評(píng)估管理者提供準(zhǔn)確的管理決策，為高校開展實(shí)驗(yàn)室使用效益評(píng)估工作提供了一個(gè)有效實(shí)例，同時(shí)對(duì)高校開發(fā)符合自身需求的實(shí)驗(yàn)室使用效益評(píng)估系統(tǒng)有很好的參考價(jià)值。

1 評(píng)估指標(biāo)

我?！秾?shí)驗(yàn)室使用效益評(píng)估指標(biāo)體系》包含4 個(gè)一級(jí)指標(biāo)、13 個(gè)二級(jí)指標(biāo)和36 個(gè)三級(jí)指標(biāo)，并按照功能和特點(diǎn)將實(shí)驗(yàn)室分為基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、專業(yè)實(shí)驗(yàn)和民航實(shí)訓(xùn)三類實(shí)驗(yàn)室，這三類實(shí)驗(yàn)室的一級(jí)指標(biāo)權(quán)重對(duì)比見表1。

表1 三類實(shí)驗(yàn)室一級(jí)指標(biāo)的權(quán)重對(duì)比

民航實(shí)訓(xùn)類實(shí)驗(yàn)室的評(píng)估指標(biāo)權(quán)重如圖1 所示。我?！秾?shí)驗(yàn)室使用效益評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)》包含36 個(gè)三級(jí)指標(biāo)的詳細(xì)分值標(biāo)準(zhǔn)，評(píng)估參與者在系統(tǒng)中填寫數(shù)據(jù)并提交支撐材料，系統(tǒng)根據(jù)該標(biāo)準(zhǔn)自動(dòng)計(jì)算各級(jí)指標(biāo)得分和總分。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 整體架構(gòu)設(shè)計(jì)

系統(tǒng)基于B/S 模式，瀏覽器端遵循W3C 標(biāo)準(zhǔn)[10]，服務(wù)器端使用Hibernate+Spring+ Struts2+Freemarker架構(gòu)[11]，數(shù)據(jù)庫(kù)使用MySQL，利用ECharts 圖表庫(kù)在瀏覽器端實(shí)現(xiàn)評(píng)估數(shù)據(jù)的可視化分析，采用面向切面編程（AOP）[12-14]思想，使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)清晰、易擴(kuò)展，降低了系統(tǒng)的耦合度，提高了系統(tǒng)的易維護(hù)性。系統(tǒng)整體架構(gòu)如圖2 所示。

圖1 民航實(shí)訓(xùn)類實(shí)驗(yàn)室的評(píng)估指標(biāo)及權(quán)重

2.2 功能模塊設(shè)計(jì)

系統(tǒng)主要包括實(shí)驗(yàn)室管理、評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)管理、評(píng)估流程管理、評(píng)估數(shù)據(jù)可視化分析、系統(tǒng)管理5 個(gè)模塊，如圖3 所示。

圖2 系統(tǒng)整體架構(gòu)

實(shí)驗(yàn)室管理模塊用于管理全校所有實(shí)驗(yàn)室的信息，包括名稱、地點(diǎn)、面積、責(zé)任人和實(shí)驗(yàn)室編號(hào)等；評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)管理模塊用于自定義評(píng)估等級(jí)和查看評(píng)估指標(biāo)體系；評(píng)估流程管理模塊用于實(shí)現(xiàn)評(píng)估的基本工作流程，即評(píng)估任務(wù)發(fā)布、評(píng)估指標(biāo)表填寫、評(píng)估數(shù)據(jù)審核和評(píng)估結(jié)果生成；評(píng)估數(shù)據(jù)可視化分析模塊用于統(tǒng)計(jì)評(píng)估數(shù)據(jù)和生成可視化分析圖表；系統(tǒng)管理模塊用于管理不同類型用戶的信息和權(quán)限，并提供對(duì)后臺(tái)數(shù)據(jù)的查詢功能。

圖3 系統(tǒng)功能模塊

2.3 數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

系統(tǒng)采用MySQL 管理數(shù)據(jù)信息，在MySQL 中采用InnoDB[15]存儲(chǔ)引擎進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)主要包含5 個(gè)數(shù)據(jù)表：用戶數(shù)據(jù)表（見表2）、實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)表（見表3）、評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)表（見表4）、評(píng)估結(jié)果數(shù)據(jù)表（見表5）和評(píng)估數(shù)據(jù)關(guān)系數(shù)據(jù)表（見表6）。

表2 用戶數(shù)據(jù)表

表3 實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)表

表4 評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)表

表5 評(píng)估結(jié)果數(shù)據(jù)表

表6 評(píng)估數(shù)據(jù)關(guān)系數(shù)據(jù)表

3 基于ECharts 的可視化分析

ECharts 是一個(gè)純Javascript 圖表庫(kù)，提供多達(dá)12類的數(shù)據(jù)可視化圖表，賦予用戶挖掘和整合數(shù)據(jù)的能力[7-9]。利用ECharts 圖表庫(kù)實(shí)現(xiàn)評(píng)估數(shù)據(jù)可視化分析，能夠極大提升后臺(tái)的數(shù)據(jù)處理速度和前端的體驗(yàn)效果。

3.1 工作流程

評(píng)估數(shù)據(jù)可視化分析功能的工作流程分為數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和可視化分析圖表生成兩部分，可視化分析的工作流程見圖4。

圖4 可視化分析的工作流程

首先進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，從數(shù)據(jù)庫(kù)讀取36 個(gè)三級(jí)指標(biāo)得分；然后依次計(jì)算出13 個(gè)二級(jí)指標(biāo)得分、4 個(gè)一級(jí)指標(biāo)得分和總分，將得到的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)至數(shù)據(jù)庫(kù)；最后ECharts 利用已統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)完成可視化分析圖表的生成，共包含6 個(gè)步驟。

3.2 雷達(dá)圖的生成

雷達(dá)圖常用于多項(xiàng)指標(biāo)的全面分析，具有完整、清晰和直觀的優(yōu)點(diǎn)。評(píng)估系統(tǒng)中的各級(jí)評(píng)估指標(biāo)得分是典型的多變量數(shù)據(jù)，故選擇用雷達(dá)圖展示評(píng)估指標(biāo)的得分情況。下面以評(píng)估體系中一級(jí)指標(biāo)的雷達(dá)圖為例，對(duì)生成可視化分析圖表的6 個(gè)步驟進(jìn)行詳細(xì)介紹。

3.2.1 準(zhǔn)備DOM 實(shí)例容器

DOM 實(shí)例容器是一個(gè)具有高寬的div 元素，id 是div 的唯一標(biāo)識(shí)符，如果div 是隱藏的，ECharts 可能會(huì)獲取不到div 的高寬導(dǎo)致初始化失敗，故需明確指定div 的style.width 和style.height，單位為像素。

3.2.2 初始化ECharts 實(shí)例

函數(shù)initECharts 用于接收數(shù)據(jù)，包含4 個(gè)參數(shù)：id 是div 的唯一標(biāo)識(shí)符；indicator 是實(shí)現(xiàn)雷達(dá)圖多個(gè)維度的指示器；value 是單個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)的數(shù)值；labName是實(shí)驗(yàn)室名稱。用ECharts API 中的函數(shù)echarts.init創(chuàng)建一個(gè)ECharts 實(shí)例，并返回echartsInstance 實(shí)例，函數(shù)echartsInstance.setOption 用于最后一步生成雷達(dá)圖。

3.2.3 讀取評(píng)估數(shù)據(jù)

采用AJAX（asynchronous javascript and XML）技術(shù)[16-17]讀取評(píng)估數(shù)據(jù)，以POST 方式從指定的url地址向服務(wù)器發(fā)送異步請(qǐng)求，url 為http://系統(tǒng)域名/項(xiàng)目名稱/analysis/eResult/!searchSheet。由于返回的數(shù)據(jù)量較大，故需先對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行序列化處理，然后轉(zhuǎn)換為JSON 格式，JSON 格式的數(shù)據(jù)傳輸快速、讀取方便?；卣{(diào)函數(shù)success 中的data 就是序列化后的JSON 格式數(shù)據(jù)，即評(píng)估指標(biāo)表中每一個(gè)指標(biāo)的數(shù)據(jù)，將其傳遞給數(shù)組SheetVos，其中index 是數(shù)組下標(biāo)，obj 是對(duì)應(yīng)下標(biāo)數(shù)組值，即一個(gè)指標(biāo)的數(shù)據(jù)。通過遍歷數(shù)組得到 labName、 fQuotaName、 fQuotaAScore 和fQuotaSScore，將這四個(gè)數(shù)據(jù)分別添加到對(duì)應(yīng)的數(shù)組中，即存儲(chǔ)實(shí)驗(yàn)室名稱的數(shù)組labNameC、存儲(chǔ)一級(jí)指標(biāo)名稱的數(shù)組fQuotaNameC、存儲(chǔ)一級(jí)指標(biāo)得分的數(shù)組 fQuotaAScoreC、存儲(chǔ)一級(jí)指標(biāo)滿分的數(shù)組fQuotaSScoreC。

3.2.4 接收評(píng)估數(shù)據(jù)

循環(huán)讀取每個(gè)實(shí)驗(yàn)室的相關(guān)數(shù)據(jù)，每調(diào)用一次initECharts(id,indicator,value,labName)函數(shù)則生成一張一級(jí)指標(biāo)雷達(dá)圖。indicator 是一個(gè)數(shù)組，用來(lái)指定雷達(dá)圖中的多個(gè)維度，數(shù)組里的每一列代表一個(gè)維度，它有4 個(gè)可選的參數(shù)：name 是維度的名稱、max 是維度的最大值、min 是維度的最小值、color 是維度名稱的顏色。由于指標(biāo)的最低得分是0，故不設(shè)置min，默認(rèn)為0。一級(jí)指標(biāo)共有4 個(gè)，分別為綜合效能、實(shí)驗(yàn)教學(xué)、綜合管理和創(chuàng)新服務(wù)能力。

在一級(jí)指標(biāo)雷達(dá)圖的實(shí)現(xiàn)中，indicator[i].name 對(duì)應(yīng)一級(jí)指標(biāo)名稱，即數(shù)組fQuotaNameC 中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)；value 對(duì)應(yīng)一級(jí)指標(biāo)得分，即數(shù)組fQuotaASChart中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)；indicator[i].max 對(duì)應(yīng)一級(jí)指標(biāo)滿分，即數(shù)組fQuotaSScoreC 中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)。

3.2.5 配置圖表參數(shù)

option 是一個(gè)用于設(shè)定圖表配置項(xiàng)和數(shù)據(jù)的參數(shù)，在實(shí)現(xiàn)一級(jí)指標(biāo)雷達(dá)圖中使用了三個(gè)組件：tooltip提示框組件、radar 雷達(dá)圖坐標(biāo)系組件、series 參數(shù)配置組件。在tooltip 組件中，設(shè)置觸發(fā)類型為item，即當(dāng)鼠標(biāo)移動(dòng)到圖標(biāo)上會(huì)有包含數(shù)據(jù)的提示框出現(xiàn)。在radar 組件中，將在上一小節(jié)中獲得的數(shù)組indicator傳遞給radar.indicator，用radar.center 設(shè)定雷達(dá)圖中心坐標(biāo)在容器的正中心，用radar.radius 設(shè)定雷達(dá)圖外半徑為80。在series 組件中，用series[i]-radar.itemStyle設(shè)定圖樣形式，用series[i]-radar.areaStyle 設(shè)定區(qū)域填充樣式，用series[i]-radar.lineStyle 設(shè)定線條樣式，均采用默認(rèn)樣式；將在上一小節(jié)中獲得的參數(shù)value 和labName 分別傳遞給 series[i]radar.data[i].value 和series[i]radar.data[i].name，value 和name 分別代表一級(jí)指標(biāo)得分和實(shí)驗(yàn)室名稱，與radar.indicator[i]一一對(duì)應(yīng)，代表同一個(gè)實(shí)驗(yàn)室的數(shù)據(jù)。

3.2.6 生成圖表

setOption 函數(shù)通過執(zhí)行在上一小節(jié)配置好的option 參數(shù)來(lái)生成雷達(dá)圖，setOption 函數(shù)有4 個(gè)參數(shù)，option 是必選項(xiàng)，后三個(gè)是可選項(xiàng)，在缺省的情況下，當(dāng)參數(shù)發(fā)生變更時(shí)ECharts 會(huì)立即合并新的數(shù)據(jù)并刷新圖表。

4 系統(tǒng)測(cè)試與實(shí)例分析

將若干個(gè)同類別的實(shí)驗(yàn)室整合為一個(gè)實(shí)驗(yàn)中心，評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)對(duì)實(shí)驗(yàn)中心仍然適用。為驗(yàn)證系統(tǒng)可靠性和有效性，采用2016 年中國(guó)民航大學(xué)第1 次實(shí)驗(yàn)室使用效益評(píng)估的歷史數(shù)據(jù)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行運(yùn)行效果測(cè)試，評(píng)估單位與歷史數(shù)據(jù)保持一致，同樣以全校各二級(jí)學(xué)院共35 個(gè)實(shí)驗(yàn)中心為評(píng)估單位。

4.1 可靠性測(cè)試

測(cè)試完全按照評(píng)估任務(wù)發(fā)布、評(píng)估指標(biāo)表填寫、評(píng)估數(shù)據(jù)審核和評(píng)估結(jié)果生成的評(píng)估基本流程進(jìn)行，整個(gè)過程僅用一周時(shí)間，相比線下評(píng)估所需時(shí)間，評(píng)估效率明顯提升。測(cè)試所得的全校各實(shí)驗(yàn)中心在系統(tǒng)上的評(píng)估得分見表7，其中A、B、C 分別代表基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)類、專業(yè)實(shí)驗(yàn)類和民航實(shí)訓(xùn)類，三類實(shí)驗(yàn)室使用各自的評(píng)估指標(biāo)體系。

表7 全校各實(shí)驗(yàn)中心在系統(tǒng)上的評(píng)估得分

圖5 將測(cè)試所得的評(píng)估得分與歷史評(píng)估得分進(jìn)行了對(duì)比，圖中兩條得分走勢(shì)線基本重疊，說(shuō)明使用系統(tǒng)評(píng)估與線下評(píng)估得到的結(jié)果是基本一致的，系統(tǒng)的可靠性良好。

圖5 測(cè)試數(shù)據(jù)與歷史數(shù)據(jù)對(duì)比

4.2 有效性測(cè)試

系統(tǒng)的評(píng)估結(jié)果可視化分析總覽如圖6 所示，所展示的信息包括評(píng)估得分、所屬學(xué)院、實(shí)驗(yàn)室類型、當(dāng)前排名、提交時(shí)間、一級(jí)指標(biāo)雷達(dá)圖等，并可根據(jù)所屬學(xué)院、實(shí)驗(yàn)室類型和當(dāng)前審核狀態(tài)為條件進(jìn)行篩選。圖6 中的4 個(gè)實(shí)驗(yàn)中心分別對(duì)應(yīng)表8 中的25 號(hào)、26 號(hào)、27 號(hào)和33 號(hào)，其中27 號(hào)是民航實(shí)訓(xùn)類實(shí)驗(yàn)室，說(shuō)明系統(tǒng)能夠?qū)⒋祟悓?shí)驗(yàn)室納入評(píng)估范圍。

圖6 評(píng)估結(jié)果可視化分析總覽

系統(tǒng)的評(píng)估數(shù)據(jù)可視化分析功能提供等級(jí)分布圖和得分雷達(dá)圖兩種評(píng)估結(jié)果展示方式。

等級(jí)分布圖能夠從宏觀上整合出全校的整體情況及學(xué)院之間的對(duì)比，系統(tǒng)可以通過自定義得分區(qū)間來(lái)劃分實(shí)驗(yàn)室使用效益評(píng)估得分的等級(jí)，本次測(cè)試設(shè)置共4 個(gè)評(píng)估等級(jí)：85 分≤優(yōu)≤100 分，70 分≤良＜85分，50 分≤中＜70 分，0≤差＜50 分。評(píng)估結(jié)果等級(jí)分布見圖7，全校有19 個(gè)實(shí)驗(yàn)中心的評(píng)估等級(jí)為“中”，占比54.3%，反映出目前我校整體的實(shí)驗(yàn)室使用效益不高，還有很大的整改提升空間。

得分雷達(dá)圖能夠從微觀上挖掘一些不易通過數(shù)字展現(xiàn)的信息，如圖8 上半部分所示，實(shí)驗(yàn)中心在一級(jí)指標(biāo)“實(shí)驗(yàn)教學(xué)”“綜合管理”和“綜合效能”上表現(xiàn)較好，但在“創(chuàng)新服務(wù)能力”上表現(xiàn)較差，需重點(diǎn)整改這個(gè)方面。鼠標(biāo)左鍵點(diǎn)擊一級(jí)指標(biāo)雷達(dá)圖，則進(jìn)入該實(shí)驗(yàn)中心的二級(jí)指標(biāo)評(píng)估得分雷達(dá)圖界面。由圖8下半部分可以看出，該實(shí)驗(yàn)中心雖然在一級(jí)指標(biāo)“實(shí)驗(yàn)教學(xué)”上表現(xiàn)較好，但在一級(jí)指標(biāo)下的二級(jí)指標(biāo)“實(shí)驗(yàn)研究”上表現(xiàn)較差。

圖7 評(píng)估結(jié)果等級(jí)分布圖

圖8 評(píng)估得分雷達(dá)圖

通過對(duì)等級(jí)分布圖和得分雷達(dá)圖的分析可知，系統(tǒng)能夠從宏觀和微觀上為評(píng)估參與者提供直觀全面的結(jié)果反饋，為評(píng)估管理者提供有針對(duì)性的管理決策，具有良好的有效性。

5 結(jié)語(yǔ)

本文對(duì)高校實(shí)驗(yàn)室使用效益評(píng)估系統(tǒng)進(jìn)行了詳細(xì)設(shè)計(jì)，包括整體架構(gòu)、功能模塊和數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)，以一級(jí)指標(biāo)雷達(dá)圖為例詳細(xì)介紹了利用ECharts 圖表庫(kù)生成評(píng)估數(shù)據(jù)可視化分析圖表的方法，并以歷史評(píng)估數(shù)據(jù)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了測(cè)試和實(shí)例分析。測(cè)試與效果分析表明，系統(tǒng)設(shè)計(jì)合理，操作便捷，運(yùn)行流暢，評(píng)估數(shù)據(jù)可視化分析功能可靠有效。通過等級(jí)分布圖和得分雷達(dá)圖從宏觀和微觀上幫助評(píng)估參與者和管理者制定實(shí)驗(yàn)室整改方向。

目前系統(tǒng)已成功申請(qǐng)軟件著作權(quán)，并順利部署在我校信息網(wǎng)絡(luò)中心，預(yù)計(jì)于2020 年我校第2 次實(shí)驗(yàn)室使用效益評(píng)估工作中投入使用。希望通過對(duì)系統(tǒng)的使用能夠促進(jìn)學(xué)校實(shí)驗(yàn)室使用效益的提升，更好地發(fā)揮評(píng)估工作的重要作用，實(shí)現(xiàn)“以評(píng)促建”的評(píng)估目的，最終達(dá)到管理上的“閉環(huán)”。系統(tǒng)在其他高校研究和探索實(shí)驗(yàn)室效益評(píng)估工作上，具有一定的實(shí)用價(jià)值和參考意義。