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论工程的综合性
来源:高等工程教育研究     发布时间:2012年07月03日    点击数:

必博娱乐,比博娱乐网址学科会聚与科研平台这个主题的重要性,我先举个例子。几年以前,因为我们的教育改革里面学科目录的改变,在本科教育中把物流专业给去掉了。我遇到几个物流方面的专家与教授,他们期望我帮他们呼吁一下,这个物流专业很重要,社会上非常热,需要大量人才,应该恢复这个专业。我就跟教育部有关司局去探讨这个问题。他们问我,你说物流属于哪个大类,专业目录中必博娱乐,比博娱乐网址学科分类的这个问题一下子把我卡住了,我确实回答不上来。说它属于管理吧,物流又不仅是管理问题,还有物理实物、技术方面的问题,说它属于技术吧,也说不出应该归哪一类。最后我是这样回答的:正因为说不出归于哪个大类,所以更需要建立这么一个学科。我觉得这个回答不算诡辩,也不知道他们能不能接受这个思想。实际上,我们在整个科学技术的发展中,类似的问题经常会遇到,因此,今天探讨的课题是非常有意义的。

另外一点我需要申明一下,学科会聚,顾名思义是必博娱乐,比博娱乐网址科学方面的问题,但我今天讲的是另外一个领域,是必博娱乐,比博娱乐网址工程方面的问题。实际上前面两位演讲者都已经谈到学科会聚里面的一个推动力是必博娱乐,比博娱乐网址工程方面的需求,举到的很多例子都是必博娱乐,比博娱乐网址工程方面的问题,所以在学科会聚里面,工程的发展与需要,恐怕起了一个非常重要的作用。而对工程本身来讲,虽然不是严格意义上的学科会聚,但它确实是个综合的问题。所以下面分别来说说5个方面的问题:首先是科学技术体系,然后是现代工程内涵、工程综合的内容以及一些特点,最后再举几个实例。

一、科学和技术体系

要讲工程,首先要在科学殿堂里面讲清楚这个事情。科学是人类探索自然和社会现象并取得认识的过程和结果,它包括自然科学和社会科学。自然科学是我们探索认识自然的过程和结果,社会科学则是探索认识人类社会的过程和结果。这里的“过程”是指研究和探索的活动,即认识过程,也就是科学研究活动。“结果”是研究和探索得出的科学的理论体系,即理论化的知识。科学本质上属于认识世界的范畴。

而技术是人类在改造世界的过程中采用的手段,它本质上属于改造世界。例如:天文学上要弄清楚天上有多少颗星,哪颗星在什么地方,做什么样的运动,这是认识世界,是科学。但怎么去探索,它是在什么地方,想弄清楚就需要有方法,有手段。古时候没有,就用人类的肉眼去看,现在我们有天文望远镜等各式各样的手段,这是技术问题。又如:什么时候发生地震,作出预测或进行系统记载,都属于认识世界的范畴。但如何预测,如何预防地震,同样需要方法、手段。这些方法、手段就是技术。技术属于改造世界的范畴。

工程是人们综合应用科学的理论和技术的手段去改造客观世界的具体实践活动以及由此取得的实际成果。工程中不仅含有许多技术方法,涉及大量的科学理论问题。在长期的生产和生活实践中,人们根据数学、物理、化学、生物等自然科学和经济、地理等社会科学的理论,并应用各种技术的手段,去研究、开发、设计、制造产品或解决工艺和使用等方面的问题,逐渐形成了门类繁多的专业工程,如水利工程、机械工程、航天工程等。

讲工程的时候,首先得把工程与科学技术的关系这个问题交代清楚。

二、现代工程的内涵

工程的历史很长,在人类历史上已经有成千上万年了。而现代工程虽然源自古代和近代工程,但它的内涵已经有本质的区别,主要表现在以下儿个方面。

首先要有理论基础。现代工程与古代工程的不同,比如金字塔到底如何建成,到现在仍然是个谜,我们对这件事的理论基础还讲不清楚。但是当时有没有这种理论基础,也很难说。再比如兵.马俑里面的那个铜车马,冶金技术已经达到非常高的一个水平,但是当时有没有现代冶金学的理论基础?恐怕还没有,同样说不清楚。但是,现代工程必须有理论基础,这个我想大家都应该很明白了。

第二个就是要有现代技术手段,这个也应该相当明白。

除此以外,现代工程还有两个方面:一是要有一个组织体系。现代工程有了理论、有了技术,但以一种什么样的组织形式去做,是一个非常大的学问。没有一个好的组织体系,工程是做不成的。有的工程可以由常规的组织去做,有些大的工程则需要在一定的非常规组织下去做。比如三峡工程、青藏铁路,就要由临时性的组织、专门的组织去做,这样才能够做好。对于航天工程,尽管我们有了很完善的航天组织体系,但对于某一项具体工程而言,仍需要在一个非常规组织体系下完成,当然,也不排斥常规组织体系。

另一个是运行机制,有了组织体系,以什么样的机制来运行,这又是一个很重要的问题。所以,就现代工程而言,这几个方面都是必须要有的,当然还可以有其他的问题,我在许多文章里都讨论过,这里就不多说了。

三、现代的工程综合

工程具有综合性,现代工程更是一个综合性的大系统。那么,现代工程综合包括哪些内容呢?我想有下面几个方面:

第一个是必博娱乐,比博娱乐网址学科的综合,工程所涉及的,不是单一学科的问题,而是包含了众多学科的知识。人的任何实践活动都不可能是某个单一学科所能解释清楚的事情,举个非常简单的例子,比如做一个榔头,甚至只是完成一个敲打榔头的动作,其中就不仅有物理、机械的原理,还要涉及材料、化学、数学等元素。因此,工程本身就包涵了学科的综合,就是说,它要综合地运用多种学科的知识。比如飞机的基础学科是空气动力学,但就这么一门学科能支撑航空工程吗?人人都知道,这项工程里面有大量的机械、材料、化学、动力、电子信息等问题。所以学科的综合是工程本身所固有的。

第二,从工程本身看,那就是专业的综合。几千年来,我们已经形成了一些基础的工程专业。专业里面有两类,一类是基础工程,比如机械工程、电器工程、化学工程、生物工程、土木工程。在这个基础上还有另一类,那就是专业工程,比如航天工程、采矿工程、炼油工程。专业工程本身就体现了各种不同专业包括基础专业的综合。

第三个方面是科学与技术的综合。科学理论与技术手段的综合,这两者的关系应该是很清楚的。

另外非常重要的一点,就是工程还包括技术与经济、法律、人文科学方面的综合,自然科学体系(即基础科学、技术科学、工程科学的总和)与社会科学、人文科学的体系之间的结合。这类综合对于工程而言特别重要,因为科学作为一个求知探索的超越功利的活动,没有经济基础是不可能完成的。科学并不追求直接的经济效果,但工程本身是要追求经济效果的,对于工程来说,经济上的合理与否往往比技术上的合理与否摆在更优先的地位来考虑。这一点我在下面举例的时候会说到。

四、工程综合的特点

工程在综合上有几个特点,在此简单提一下。

第一点,讲综合,但并不排斥分析。综合本身就是建立在分析的基础之上的。我们今天讲工程综合,不是说学科专业就不需要分解,不需要分门别类(当然,对于工程来说,基础的科学,物理化学等不需要越分越细,现在越分越细是不对的)。没有学科分解,工程综合就无从谈起。工程中学科分解与学科综合的关系,令人想起过去多年来哲学上必博娱乐,比博娱乐网址一分为二和合二为一的争论。有一段时间我们强调一分为二,否定合二为一,这当然不论工程的综合性对;但反过来,今天讲合二为一,如果否定一分为二,这也是不对的。没有一分为二,就没有合二为一。必须把问题区分得很到位,每一个细节问题都搞得很清楚,在这个基础上面才有可能实现综合。

第二点,工程综合对各参与元素,并不是“一视同仁”、平等对待的,而是提纲挈领、突出重点、兼顾全面的。每项工程星面都有它的重要问题、重点方向,需要重点突破、重点解决。当然,随着时间的推移,在不同的时间段会有不同的重点。比如说我们搞航天工程,搞宇宙飞船,开始的时候可能大量的是飞船本身的技术问题,这是个重点。但到了载人航天之时,在飞船本身的条件都解决以后,人的生活条件就成为重点。这也是载人航天与非载人航天的一个很根本的区别。

第三点,搞工程的时候,主观愿望与客观实际是有矛盾的,所以要进行多方案的比较。我们有时在讲要搞最优方案,实际上在工程中是不可能的,因为资源有限、精力有限,我们不可能去做很多很多方案,所以能够做的方案一般来说是次优方案,不会是最优方案。实际上也不可能存在最优方案。你做10个方案,你说这是最优了,那能不能做20个方案啊?做20个有那么多钱、那么多资源、那么多人吗?所以一般的工程最多只能做3个方案,这就算很不错了。当然,如果完全是纸上的设计,比如说建筑,那你在纸上搞几十个方案都可以,但拿出一个真正可行的建设方案成本是很高的,不可能有很多方案供你选择,因此要在主观愿望与客观实际之间取得平衡,取得妥协。

第四点,现代工程要考虑可持续发展。对可持续发展,有个理念与现实的问题。可持续发展,一方面要防止大量破坏资源、破坏生态,不能竭泽而渔,不能对自然环境无限索取,不能危害我们自身和后代的生存与发展;另一方面,我们也不可能什么事情都做得那么理想,不可能追求绝对纯净无瑕的发展。因为在所有事情上都做到万无一失、尽善尽美是要付代价的,而有些代价是我们现在付不起的。所以在可持续发展中,哪些问题是重点,是必须要解决的,哪些问题是阶段性的,只能创造条件争取在不远的未来去解决,这个问题要分清楚。不能一说可持续发展,就什么东西都要做到最好,做到一点影响都没有,这不是实事求是的态度。对待可持续发展,现代工程的决策者和工程师的伦理责任就在于平衡成本与环境和资源保护之间的关系,以尽可能低的投入去争取可持续发展的利益最大化。应当指出,对于待建工程的“瑕疵”和可能的隐患的评估不仅是个技术问题,也是个道德问题,对于那些可能产生严重后果的“瑕疵”,有社会责任感的工程决策者和工程师必须知道在“有所为”与“有所不为”之间该怎么选择。

五、工程综合的实例

下面简单举几个例子,主要是和我的专业有关的。

第一个例子,数控机床。我讲的是中国的情况。我们的数控机床一直没有搞好,根本问题在于我们在专业之间的综合搞得不好。搞机床的人原来是机械专业,但加上控制,尤其是数控,就与电子专业直接有关了。我们原来有个机械工业部,还有个电子工业部,两个部门管这件事,所以互相之间的结合很困难。尽管后来我们成立了机械电子部,但也没有从根本上解决这个问题。搞机械的人不懂电子,而数控对搞电子、搞计算机的人来讲虽然很容易,但他不想去搞机械——他要去追求高技术的东西,不肯花力气去解决机床里面的控制系统问题。所以直到现在,我们的数控机床都上不了档次。尽管这两年机械工业发展很快,报道说数控机床已有一半是国内生产的,但这只是数量上的增长,产品都是中低档的,高档的没有。即使在中低档里面,这些机床的数控部分也大都是国外买来的,而不是国内制作的。这就是综合搞得不好的一个典型例子。(作者注:这是讲的2005年以前的情况,近年来有了很大进步,但与先进国家的差距仍然很大)。

第二个例子,就是前面讲到的那个物流。物流本身有个发展过程,现代物流是什么?物流本来就有,只要有交易,就会有物资流动。现代物流是在现代信息系统支持下的物流。如果没有信息系统,就谈不上现代物流。在这里,现代物流做得好不好,就要看信息系统做得好不好,就要看信息系统与物流过程本身结合得是否紧密,结合得好就是一个好的物流系统,否则就是一个不好的物流系统。现在看我们的物流产业,有待改进之处还不少。

第三个例子就是信息化。当然这是个很大的问题。坦率地讲,信息化,不光是中国,国际上不成功的例子也很多,比例也很大。主要的一个问题就是信息化的大部分工作都是搞信息技术的人在那里主导,那是不会成功的。真正的信息化不是搞信息的人在那里孤芳自赏,而是信息的运用,是信息在某个行业、企业中的应用,靠搞信息技术的人在那里主导,绝大部分都是不会成功的,因为他不懂业务流程。而反过来,搞业务的人又不懂信息技术,与搞信息的人无法沟通,因此就出现了很大的矛盾。如果后者到企业里去做信息化,搞业务的人却提不出要求来,两者怎么结合?怎么实现综合创新?怎么完成相关工程的信息化?这是个很大的问题。

第四个例子是必博娱乐,比博娱乐网址煤制油的问题。这里不准备对煤制油技术本身做什么讨论,这是个新能源的问题。现在能源紧缺,尤其是石油价格升值,搞得大家都很紧张,新能源的问题就提上日程了。但新能源的根本问题不是技术问题,而是经济问题。一方面,石油是不是继续开采,关键看成本多少。地球上有很多石油,现在不采,主要是成本太高,如果油价涨上去,那就可以采。另一方面,未来地球上的能源主要来自太阳能,新能源中最大来源是太阳能,能不能用?可以用,问题是成本太高。当然,如果有新技术可以把成本降下来,这个问题就解决了。所以,这些问题必须要把技术和经济综合来考虑。

最后,我想就工程教育和管理问题简单讲几句。

第一点,对学校的教育来讲,一个很大的问题是中学的教育都是按照科学的体系来安排的:数理化、天地生。升入大学后,如果是学理科,那没有多大问题;如果进入工科,问题就来了。主要是在方法论上怎么从原来学科的分析转到以综合为主的思想上来,这个问题一直没有得到重视,更谈不上解决。在我们的工程教育里面,这是个非常重要、亟待解决的问题。在中学学数理化,到大学里面还是数理化,完了再讲几门基础的工程专业,然后再去学专业工程。长此以往,怎么培养有综合能力、创新能力的工程人才?

怎样去综合考虑问题,这不单单是知识的问题,关键是方法论上的问题。我们工程教育在这方面显然还需要做大量的改进。

第二点是必博娱乐,比博娱乐网址管理体制的问题,从组织上讲,是部门之间的合作;从思想上讲,是怎样在学科上会聚,怎样在工程上综合?我希望,社会各方,首先是教育界和工程界,尤其是决策部门,能够真正理解工程综合的本质,从而改变我们的思路,使我国的工程教育和工程创新事业更好地发展。

摘自《高等工程教育研究》第2期

注:朱高峰,中国工程院原副院长、工程院院士

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