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知识管理|科研实验的知识管理

知识管理|科研实验的知识管理

作者: 马骋 | 来源:发表于2016-05-13 21:05 被阅读269次

    本文为2016年3月到5月科研工作的总结,从知识管理的角度推动科研进程。

    1. 引言

    知识管理

    个人看来,科研工作是一种高度精致的知识工作:针对科研问题,通过实验验证,论证分析,创造新的知识。而这一工作的基础是对原有知识(参考文献)的利用,以及新的信息(试验数据的)分析提炼。

    从技术管理的视角看待科研工作,那么可以尝试将科研试验纳入知识管理的范畴。从二月底至今的一个半月科研工作中,经历了文献阅读、方案设计、试验实施、技术总结,多个阶段。知识管理的思维和方法使得科研过程进度异常顺利,富有成果。

    科研背景

    研究课题为基于超声导波的混凝土包裹钢筋损伤识别,实质是一种无损检测技术研究。其中涉及的科研环节有:

    • 理论研究与文献阅读;
    • 实验方案设计;
    • 实验操作实施;
    • 信号处理与数据分析;
    • 编程分析与软件模拟;
    • 论文撰写;

    2. 项目归档

    建立项目文件夹,设置清晰的目录层级,让所有资料文档都有明确的归属,这是知识管理的第一步。

    项目文件夹

    创建完备的科研项目文件夹:

    km-project.jpg-72.7kBkm-project.jpg-72.7kB

    在这样一个项目框架下,参考资料、试验方案、论文报告、数据照片、软件程序都有明确的归属。文档系统具有很好的自明性,只要及时而明确的归档,实验项目的所有资料都能快速明确地找到。

    km-project overview.jpg-74.7kBkm-project overview.jpg-74.7kB

    文献管理

    科研工作要参考阅读大量的文献资料,大量的文献信息需要精细的管理。

    目前,我的文献管理采用了2套系统:

    • year-title命名,导师的方式;


      year-title.jpg-117kByear-title.jpg-117kB
    • name-year 命名,jabref模式;


      name-year.jpg-51.8kBname-year.jpg-51.8kB

    两种文献管理模式各有优缺点,year-title模式简洁,直观,标准,但是文件名长,没有显示作者。

    name-year模式结合jabref软件,jabref是LaTeX写作环境下的标准文献工具。操作界面如下:

    jabref.jpg-317.9kBjabref.jpg-317.9kB

    优点:

    • 轻量级,简单操作即可创建文献数据库;
    • name-year模式在国际较为通用,BibtexKey的键值与文件名以及正文引用完全一致,写作非常高效;
    • name-year反映了文献的两个关键信息:作者和年份,非常适合追踪领域研究者的研究;
    • jabref可以同时管理多个文献数据库,直接在软件界面就能打开pdf文献,不必深入文件夹;

    缺点:

    • jabref与难以支持word引用;
    • 较为小众,不便与其他人合作;

    EndNote有可能更好地解决这些问题,以后可能转向EndNote。

    目录树

    当我们的项目文件夹逐渐丰满,各类文件种类繁多,为了增强项目资料的自明性,便于资料管理和交接,有必要对项目文件进行汇总说明。

    readme.jpg-155.9kBreadme.jpg-155.9kB

    点击简单的批处理脚本tree.bat,即可生成目录树文件ReadMe,详见博客window文件夹目录树的创建

    tree.jpg-9.8kBtree.jpg-9.8kB

    4. 邮件管理

    研究过程与导师深度沟通交流,商讨研究方向和实验实施,邮件汇报+见面讨论是最有效的沟通方式。
    考虑到导师事务繁忙,时间宝贵,邮件的交流务必以最清晰的方式阐述问题、呈现成果。邮件的撰写采用thundbird客户端,markdown格式进行格式渲染。

    用心撰写邮件的意义不在于获得导师的回复,事实上很多邮件不必回复,只需要让导师在有时间、有意愿的情况下看到你的工作。它的目的在于:充分尊重导师的时间和精力,与导师保持高度信息对称

    研究进展

    汇报研究工作的最新进度,思路想法,以及疑问和困难,如下图。

    research-progress.jpg-89.6kBresearch-progress.jpg-89.6kB

    内容采用若干种格式稍作渲染,显示清晰的层次结构。
    邮件之后约时间见面讨论,简短的交流就可以阐明问题,直击要点。

    讨论备忘

    讨论过程用纸笔记录关键问题和思路,讨论之后,迅速整理讨论内容,邮件发导师备忘,作为下一步工作的依据。

    research-memo.jpg-63.2kBresearch-memo.jpg-63.2kB

    邮件过滤速查

    在导师的工作日程中,每天会接收几十封邮件的信息,标准化的邮件标题可以让导师迅速发现你的邮件,给出适当的回应。我发的邮件的标题采用2类命名:

    • 研究进展-0408-马骋
    • 讨论备忘-0408-马骋

    这样的标题简洁高效,包含了三个检索关键词:

    • 主题
    • 日期
    • 姓名

    相当于给你的邮件加上了独一无二的标签,一旦需要回顾,导师可以在通过研究进展或者马骋作为关键词,在成百上千的邮件中迅速找到需要讨论的邮件。

    keyword-filter.jpg-46.9kBkeyword-filter.jpg-46.9kB

    5. 实验实施

    实验与试件编号

    整体研究项目较大,需要分割为多个阶段的多组子实验
    每项子试验赋予一个编号E00X,首字母E表示experimentment。

    sub-experiments.jpg-19.7kBsub-experiments.jpg-19.7kB

    每一项实验中的试件和工况编号制表,如

    试件材料表

    编号 名义直径(mm) 长度(m) 数量
    B1 8 1.0 1
    B2 8 1.5 1
    B3 10 1.0 1
    B4 10 1.5 1

    实验工况表

    工况 试件 发射频率(kHz) 周期数 频带
    B1_C1_F50 B1 50 1 宽带
    B1_C1_F100 B1 100 1 宽带
    B1_C1_F150 B1 150 1 宽带

    如此,我不必说:

    8 mm,1.5 m的钢筋在100 kHz的超声波下...

    只需说:

    B1_C1_F100工况...

    问题的描述和沟通更加精确高效。这一点是试验设计的常用手法,并无创新之处。

    数据管理

    实验仪器采集输出的数据文件名并不完全标准,为了便于管理,稍作修改,使得数据文件名和工况名在逻辑上对应,便于后期查找分析。如下图,每一组数据归档与相应子试验的文件夹下。

    data-directory.jpg-41.3kBdata-directory.jpg-41.3kB

    数据分析与信号处理,通过MATLAB变成处理,完成计算后,直接发布(publish)与实验工况同名的数据分析报告。一方面实现了数据的自动化分析处理,另一方面避免了人为过程繁碎工作和错误。

    html-report.jpg-162.5kBhtml-report.jpg-162.5kB

    最终,工况列表、数据、分析报告全部汇总到Excel表格,向导师呈现实验结果对比,只需打开Excel表格,就能展现试验结果的全貌。

    Excel-report.jpg-133.2kBExcel-report.jpg-133.2kB

    照片存档

    试验过程的重要操作全部拍照存档,

    • 为论文报告做准备;
    • 实验结束后检查可能的操作问题;
    • 技术文档写作;
    photos-experiment.jpg-104.3kBphotos-experiment.jpg-104.3kB

    6. 技术文档

    技术写作

    Kenneth G. Budinsk撰写的《Engineers's Guide to Technical Writing》影响了我对技术工作的理解。

    本书作者Kenneth G. Budinsk执业于世界500强企业,具备深厚的技术写作与实践背景1 ,带领公司
    工程师团队建立完善的技术文档体系和制度。他提出了技术文档积累在技术研发中的核心作用:

    • Everybody Finishes his or her projects with a report.
    • There is a format for each type of document and a system for archiving these documents.
    • Formal reports go to the corporate library, and they are available to all on-line.

    在科研工作中,我尝试引入这一体系,为团队留下持久的技术积累。

    技术积累系统

    目前设计技术文档系统如下,加粗的部分表示已经完成技术总结:

    • T000,系统说明
    • 理论推导
      • T001-导波控制方程推导;
    • ANSYS数值模拟(T101-T10X);
      • T101-大型计算机ANSYS运算要点
    • pc_disp操作
      • T201-pcdisp_update说明
      • T202-裸钢筋频散曲线求解
      • T203-裸钢筋信号传播求解
      • T204-钢筋混凝土频散曲线
      • T205-钢筋混凝土信号传播
    • MATLAB信号处理
      • T301-超声导波激励信号的生成与频谱分析
      • T302-示波器CSV数据导入MATLAB
      • T303-裸钢筋导波信号处理与功率谱分析
    • 试验操作
      • T401-钢筋材料采购与试件编号;
      • T402-PZT贴片操作方法;
      • T403-信号测试仪器操作方法;
      • T404-加速电化学腐蚀试验方法;
    • 其他相关技术
      • T501

    文档标准化

    技术文档根据类型规格,分别以统一的格式撰写。

    文档头

    文档主题: 加速电化学腐蚀试验方法
    文档编号: T404
    作者: 马骋
    创建日期: 2016/4/7
    关键词: 电化学腐蚀,钢筋混凝土,锈蚀度

    文档结构

    以T404为例,技术文档的一般结构如下:

    • 问题描述
    • 试验原理
    • 设备材料
    • 试验操作
    • 关键疑问
    • 关键问题
    • 参考文献

    文档示例如下:

    T404-example.jpg-98.5kBT404-example.jpg-98.5kB

    未完待续。。。

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