美国依托大学建设的世界级实验室管理运行机制研究
——以国家实验室为例

李 霞，董 易，梁 月

（上海交通大学 资产管理与实验室处，上海 200240）

美国在二战期间以及二战结束后，根据当时国家战略导向陆续建立了一批重要的研发中心，这些研发中心承担着服务国家战略目标、开展前沿基础研究和高新技术转移的重要任务，在美国知识创新体系中发挥核心作用，为美国的科技进步与经济发展作出了重大贡献[1-2]。

本研究所提到的研发中心是美国联邦政府资助的研发中心（Federally Funded Research & Development Centers，FFRDCs），每个研发中心的具体名称不统一，有的名称中明确写有“国家实验室”（national laboratory）或“实验室”（laboratory），有的名称中写有“中心”（center），还有的名称中则是“研究院”（institute）。虽然名称表述各异，但这些研发中心大多数都是世界级实验室，代表了世界前沿科技研究的最高水平。这些实验室拥有最先进的设备、世界级的设施和高水平的研究团队。由于这些实验室的科研设施资源开放共享，吸引了全球大批优秀科学家和学者到实验室进行访问交流或开展学术研究。实验室的研究人员致力于解决世界级的科研难题。70多年来，这些世界级实验室成功赢得了一个又一个世界上最艰巨的科学挑战，诞生了一大批诺贝尔奖获得者和具有划时代意义的科技创新成果。

本文拟研究美国依托大学建设的世界级实验室的管理体制和运行情况，通过对实验室运行情况的分析，对于在我国研究型大学中建设国家级实验室，推动科技创新体系建设提出建议。

1 美国政府研发中心管理体系

1.1 FFRDCs基本情况

截至2019年5月，美国联邦政府资助的研发中心共有 42个[3]，这些实验室大多由政府部门委托承包商进行管理运营，即“政府拥有，承包人运营”（government-owned，contractor-operated）的管理模式。承包商主要分为大学、非盈利机构、企业等三种类型。这些实验室按照业务类别分为研发实验室（research and development laboratories）、研究分析中心（study and analysis centers）、系统工程和集成中心（systems engineering and integration centers），开展的科学研究主要集中在基础研究、应用研究和实验开发领域。42个研发中心 2017年研发费用总投入为200.38亿美元，其中联邦政府投入为 196.68亿美元,占 98.2%。其他投入包括州政府、企业、非营利组织等，占 1.8%。研发费用总投入平均每年增长 4.5%，联邦政府投入平均每年增长4.7%，其中2002年、2008年和2010年这三年研发投入大幅度增长，增幅分别为14.3%、13.3%和15.7%。各年度研发费用情况[4]见表1。

政府各部门中，能源部是最大的资助部门，在2017年联邦政府研发经费投入中占 50.76%，其次是国防部，占21.79%，再次是国家航空航天局，占12.74%。2017年度美国联邦政府研发经费资助情况[4]见表2。

表1 2002—2017年美国联邦政府资助的研发中心研发费用情况

表2 2017年度美国联邦政府研发经费资助情况

1.2 FFRDCs管理模式

由美国联邦政府资助的 42个研发中心名单表[3]可知，大学管理运营14个实验室，非盈利机构管理运营22个，企业管理运营6个。经进一步了解发现，还有4个研发中心曾经的承包商是大学或与大学有密切关联机构，并且现在的承包商仍然与大学有密切关联。虽然美国国家科学与工程统计中心将这4个研发中心归为非盈利机构或企业管理，但本研究结合多方考虑，将这4个研发中心归入大学管理，因此，大学管理的研发中心共有18个。这18个研发中心的业务活动类别都是研发实验室，为了更准确地表述，以下称这些研发中心为国家实验室。这些国家实验室的基本情况见表3。

表3 美国依托大学管理运行的国家实验室基本情况

在大学独立或参与管理下，这些国家实验室的管理模式主要有以下三种：第一种是由一所大学单独管理。分别是埃姆斯实验室、劳伦斯伯克利国家实验室、普林斯顿等离子体物理实验室、SLAC国家加速器实验室、林肯实验室、软件工程研究所、喷气推进实验室。在这种模式下，充分发挥大学的学科优势和人才优势，同时，大学也通过管理国家实验室争取到大量研究资金，实现国家实验室服务国家战略目标和大学提升学术水平的目标。

第二种是由大学创建的公司，或大学与研究机构联合创建的公司管理。阿贡国家实验室由芝加哥大学创建的芝加哥大学阿贡有限责任公司进行管理。费米国家加速器实验室由芝加哥大学和大学研究协会创建的费米研究联盟有限责任公司管理运行。布鲁克海文国家实验室由石溪大学和巴特尔纪念研究所成立的布鲁克海文科学协会有限责任公司管理运行。橡树岭国家实验室由田纳西大学和巴特尔纪念研究所共同建立的田纳西大学-巴特尔有限责任公司管理运行。劳伦斯利弗莫尔国家实验室和洛斯阿拉莫斯国家实验室曾经由加州大学负责管理，2007年起分别由加州大学和若干机构创建的两家有限责任公司负责管理运行。在这种模式下，大学作为共同管理者参与国家实验室的管理，并且都设有专门分管国家实验室的副校长，部分大学还设立专门的办公室管理国家实验室事务。

第三种是由大学研究协会或大学研究协会与其他研究机构联合创建的公司管理。托马斯杰斐逊国家加速器装置由东南大学研究协会和 PAE应用技术公司共同创建的杰斐逊科学协会有限公司管理运行，其中，东南大学研究协会由美国63所大学和加拿大1所大学组成。美国国家科学基金会资助的4个实验室均由大学研究协会组建的公司管理运行，有的协会由上百所大学组成。这种模式能够利用多所大学的优势，集中解决单所大学无力解决的科学研究问题。

2 美国大学管理的国家实验室管理体系

2.1 国家实验室研发经费情况

自2014年以来，依托大学管理运行的国家实验室研发经费增长比例逐年提高[5]，2017年这一增长比例高达8.6%，高于非盈利机构（4.7%）和企业（0.6%）管理的研发中心的增长比例。可见，美国联邦政府对大学管理的国家实验室的运行情况是非常认可的。

表 4是美国大学管理的国家实验室 2016—2017年研发费用情况。国家航空航天局资助、加州理工学院管理的喷气推进实验室 2017年研发费用增长比例最高，增长 25.5%。亦有减少情况，如托马斯杰斐逊国家加速器装置、软件工程研究所和国家太阳天文台，2017年研发费用有较大幅度的减少。2017年研发经费超过10亿美元的实验室有4个，分别是喷气推进实验室、橡树岭国家实验室、劳伦斯利弗莫尔国家实验室和洛斯阿拉莫斯国家实验室。

表4 美国大学管理的国家实验室研发经费情况

国家实验室研发经费支出分布在基础研究、应用研究和实验开发领域，从表4可以看出，2017年大学管理的大部分实验室研发经费主要投入在基础研究领域。基础研究经费占比超过 50%的实验室有 11个，其中，国家光学天文台、国家太阳天文台、普林斯顿等离子体物理实验室、托马斯杰斐逊国家加速器装置全部研发经费都投入在基础研究领域。费米国家加速器实验室和SLAC国家加速器实验室将95%以上的研发经费投入在基础研究领域。

应用研究领域经费投入超过 50%的实验室有 3个，分别是林肯实验室（90.4%）、劳伦斯利弗莫尔国家实验室（73.3%）、洛斯阿拉莫斯国家实验室（91.0%）。橡树岭国家实验室应用研究经费比例也较高，为44.5%。实验开发领域投入比例高的实验室有喷气推进实验室（80.0%）和软件工程研究所（85.7%）。

2.2 国家实验室运行情况

美国能源部科学办公室负责资助 10个国家实验室，其中9个由大学管理，2017年运行情况见表5。

表5 2017年美国大学管理的国家实验室运行情况

从人员规模来看，全职人数超过1 500人的实验室有 6个，分别是劳伦斯伯克利国家实验室、SLAC国家加速器实验室、阿贡国家实验室、费米国家加速器实验室、布鲁克海文国家实验室、橡树岭国家实验室，其中橡树岭国家实验室人数近5 000人。

从经费规模来看，超过3亿美元的实验室有6个，正好是全职人数超过1 500人的6个实验室。其中，劳伦斯伯克利国家实验室、阿贡国家实验室、橡树岭国家实验室、布鲁克海文国家实验室2017年研发经费超过 5亿美元，橡树岭国家实验室研发经费高达 14亿美元。从人均经费来看，实验室全职人员人均经费在16～25万美元之间。

国家实验室还承担着人才培养和学术交流的任务，每个实验室都有一定数量的研究生和本科生，接收来自世界各地的访问学者。劳伦斯伯克利国家实验室每年有 2 000多名访问学者，布鲁克海文国家实验室访问学者的数量与全职员工数量相当，托马斯杰斐逊国家加速器装置访问学者数量是全职员工数量的 2倍多。

国家实验室科研设施对外开放共享，几乎每个实验室都有大量的用户，多学科实验室用户数都以千计，其中，劳伦斯伯克利国家实验室和阿贡国家实验室用户数超过8 000户。

2.3 国家实验室主任情况

本研究对埃姆斯、阿贡、费米、劳伦斯伯克利、普林斯顿等离子体、SLAC、布鲁克海文 7个国家实验室的52位历任实验室主任的任期进行了整理，发现实验室主任任期普遍较长，平均任期为 8.5年，任期超过5年的有38位，超过10年的有19位，超过20年的有4位。任期最长的为27年，是劳伦斯伯克利国家实验室的首任实验室主任劳伦斯。

实验室主任任期一定程度上反映了国家实验室管理的稳定性情况，埃姆斯、劳伦斯伯克利、费米、SLAC这4个国家实验室的主任都比较稳定，每届主任任期都超过5年。阿贡、普林斯顿等离子体、布鲁克海文三个实验室都曾经出现过管理上的严重问题，在出现问题期间，实验室主任变动频繁。普林斯顿等离子体物理实验室，因2016年球形托卡马克装置升级发生重大故障，能源部在2016—2018年间任命了两位临时实验室主任。布鲁克海文国家实验室因1997年高通量束流反应堆发生氚泄漏，在1997—1998年间，能源部任命了两位临时实验室主任，并且在1998年更换了运营承包商。

国家实验室主任一般是该领域内的著名科学家，在学术界有相当的影响力，在担任国家实验室主任前，都有着长期的教学、科研和管理工作经历，大部分是从国家实验室内部或负责管理的大学中选拔出来的[6]。

2.4 国家实验室评估考核

美国政府对国家实验室的绩效评估已经形成了一套科学的目标指标体系和完整的评估程序。能源部科学办公室每年对国家实验室进行绩效评估，评估结果作为确定实验室投入和承包商合同签订的依据，自2006年开始，实验室评估工作已连续开展10余年。科学办公室对所属实验室的评估采用通用的评价体系，评价指标包含科学技术绩效和管理运行绩效两方面，共有8个目标：①任务完成（科技交付）；②科研设施的设计、建造及运营；③科技项目管理；④实验室领导和组织；⑤安全、健康与环境综合保护；⑥行政管理；⑦设施维修及基建；⑧安全与应急管理。其中前3项为科学技术绩效，后5项为管理运行绩效。

每个财政年度结束时，科学办公室负责开展实验室评估工作，对绩效目标和分项目标进行相应的评分，使用的实验室评估等级分值系统见表6。“B+”等级表示实验室实际绩效达到科学办公室的期望绩效。

表6 美国国家实验室评估等级分值系统表

2.5 国家实验室人员情况

2.5.1 岗位设置

国家实验室非常注重人才多样化和包容性视角的融合，以能源部国家实验室为例，实验室岗位分为以下6类。

（1）实验室高级领导（lab senior leadership）：实验室主任和副主任，一般每个国家实验室有一位实验室主任和两位实验室副主任。一位副主任负责科学研究，另一位副主任负责运行管理。

（2）运行管理（operations management）：包括计算机系统、通信、环境安全健康、设施运营、人力资源、法律、技术转让、战略规划等管理人员。

（3）运行支撑（operations support staff）：非管理人员，这类人员担任支撑角色。

（4）研究/技术管理（research/technical management）：包括工程管理、研究管理、技术管理人员。

（5）技术研究（technical research）：非管理人员，包括研究人员、科学家和工程师。

（6）博士后（post-doctoral）：各研究项目的博士后人员。

实验室还有一定比例的研究生和本科生，人数与博士后规模相当。

总体来说，国家实验室女性占 30%，男性占70%[7]，具体到每个实验室，该比例略有差异，如普林斯顿等离子体物理实验室女性占20%，男性占80%，具体见表7[8]。

表7 普林斯顿等离子体物理实验室人员分类

以美国能源部国家实验室人员岗位设置可以了解到国家实验室不同人员的结构比例（见图 1）。该实验室人员中占比最高的两类岗位是技术研究（45%）和研究/技术管理（37%），这两类人员共占82%；运行管理（8%）、运行支撑（5%）和博士后（5%），这三类人员占18%。

图1 美国能源部国家实验室人员岗位设置

2.5.2 员工激励

国家实验室通过多样化的福利待遇吸引并激励优秀员工。以阿贡国家实验室为例，实验室每年为杰出人才颁发总额超过4万美元的奖金，以表彰他们的杰出贡献，奖项包括[9]：

杰出表现奖（distinguished performance awards），奖励有突出科学技术成就或有杰出业绩的员工；

杰出服务奖（outstanding service awards），奖励在支撑岗位上作出杰出贡献的支撑人员；

杰出安全领导奖（director’s award for outstanding safety leadership），是对实验室领导者的奖励，奖励他们在安全文化方面的贡献；

杰出安全团队奖（director’s team award for outstanding safety performance），是实验室安全团体奖，奖励在安全文化和工作场所安全方面作出贡献的团队；

卓越多元化奖（excellence in diversity and inclusion），奖励在工作场所内促进多元化和包容性文化方面的卓越表现；

顶峰教育奖（pinnacle of education award），奖励在科学研究方面有领导力的员工。

阿贡国家实验室还通过资助员工子女大学学费、为员工子女发放奖学金等激励措施激发员工及其家庭对实验室的深厚情怀。

3 对我国依托大学建设国家实验室的思考

美国大学管理的国家实验室建设经验表明，世界级实验室的建设与运行，都以社会发展的重大需求为导向，与国家重大战略规划密切相关，开展高新技术研究和社会公益研究，承担国家重大科研任务，具有较大规模和学科交叉的特点。美国大学国家实验室管理的成功经验对我国依托大学建设国家实验室有如下启示。

（1）建立国家实验室持续稳定的投入及增长机制。国家实验室研发经费投入以政府主管部门投入为主，其他组织投入为辅，确立政府对国家实验室的主导地位，确保国家实验室开展国家战略需求的研发工作，保障国家实验室研发活动的持续和稳定。依托大学管理的国家实验室科研投入以基础研究领域为主，兼顾应用研究领域和实验开发领域。

（2）建立国家实验室承包运营竞争机制。大学对实验室的管理不是终生制，而是优胜劣汰，通过竞争提高大学竞争力，每年对承包大学开展绩效评估，评估结果作为合同签订或延长合同期限以及实验室投入的重要依据。通过评估，还可以推动国家实验室不断取得先进水平的研究成果，逐步涌现一批世界一流的实验室。

（3）建立实验室主任遴选机制。实验室主任对国家实验室的发展方向和目标规划起着至关重要的作用，实验室主任应是领域内著名科学家，取得过令人瞩目的成就，在学术界有相当的影响，并有多年的教学、科研、生产单位的领导工作经历，能够对实验室的发展规划作出战略性和前瞻性判断。近年来，美国从大型企业的研究所中物色国家实验室主任的做法开始日趋普遍[10]。

（4）建立实验室人员多样化与员工激励机制。在实验室队伍建设方面，吸收硕士生、博士生和博士后人员，增强实验室创新性与科研活力，实验室通过培养学生和博士后还可以选拔最优秀的年轻科学家，从而实现实验室既承担人才培养的任务，又保证人才队伍的阶梯式和连续性发展。在队伍激励方面，通过设立特有奖项和培育项目的方式，激发员工创新性，增强归属感。

（5）给予国家实验室充分的自主运营权。国家实验室属国家所有，有其独特的科研使命及属性，因此其管理运行应该相对独立，以便于科研框架的设计和执行[10]。政府主管部门在做好规划和监管工作的前提下，不干涉实验室的具体运行管理过程，为国家实验室开展自主科技创新活动营造良好的外部环境。大学通过设立专门的机构对负责管理的实验室进行管理、支撑和监督，充分发挥科技创新优势，实现实验室与大学之间的相互补充、相互促进，并引导国家实验室与产业界合作研发，促进技术转移和成果转化。

（6）推动国家实验室科研设施共享。国家实验室大型科研装置和设施能够为大学和其他研究机构的人才培养、科学研究提供高精尖的实验装备条件。美国国家实验室都拥有大量的科研用户，科研设施开放共享可以促进国家实验室在科研创新过程中提高资源利用效率、避免重复建设，充分发挥科研设施的支撑作用。我国国家实验室在建设和运行过程中，也必须提高科研设施的开放水平，在推进大型科研装置、科技文献、科学数据等科技基础共享平台建设的同时，依照规定加强对社会开放以及与其他研究型大学和实验室之间的交流[11-12]。