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建設世界科技強國需要卓越工程師

進入21世紀以來,全球科技創新進入空前密集活躍的時期,新一輪科技革命和產業革命正在重構全球創新版圖、重塑全球經濟結構??茖W技術從來沒有像今天這樣深刻影響著國家前途命運,從來沒有像今天這樣深刻影響著人民生活福祉。中國要強盛、要復興,就一定要大力發展科學技術,努力成為世界主要科學中心和創新高地。基礎研究是整個科學體系的源頭。工程科技是推動人類進步的發動機,是產業革命、經濟發展、社會進步的有力杠桿。建設世界科技強國,既需要戰略科學家,也需要卓越工程師。

21世紀以來自然科學與工程技術正在經歷一場空前的大整合。如果說戰略科學家的任務是發現“未知的”,那么卓越工程師就是要創造“未有的”。卓越工程師,一方面要深諳基礎理論,在改造自然和社會的過程中充分顧及科學原理所不及,明晰什么樣的科學理論適用于什么樣的現實環境;另一方面要精于運算、變抽象為具體,既在工程設計上高屋建瓴,又在流程環節上匠心獨運,從而發明創造出滿足人民福祉的尖端科技,確保工程實體在現實條件下運行無滯。具體來說,建設世界科技強國要求卓越工程師具備五個顯著能力。

科學應用能力

強調建立在科學原理之上的推理實驗,這是工程師與工匠的本質區別?,F代工程師和應用科學家的出現,推動了科學技術的廣泛傳播,他們在實踐領域不斷拓展自己的科學推論,并且善于將應用技術組織整合起來。理論自然科學是現代工程技術發展成熟的前提條件,工程師的先驅們正是具備了綜合運用各種科學原理的融通能力,才創造出各種各樣的先進技術。英國工業革命時期的瓦特,被稱為“機械工程之父”,兼具科學家、藝術家和企業家的才能。瓦特之所以能將氣缸活塞的往復運動轉變為發動機旋轉運動的行星齒輪傳動結構,關鍵就在于他了解天體物理,而且能夠經由科學實驗摸索出發動機運行的基本原理??茖W原理是一套抓住世界“大本大源”的底層邏輯,對于那些陷入細節而無法自拔的人能夠打開一扇撥云見日的“窗口”。諸如熱力學、流體力學之類的工程科學,把自然現象放到生產環境中去考察,探索出它們在現實條件制約下的一般原理,這是把科學理論與工程設計相結合的動力學機制的一個典型例證。

系統設計能力

在建造一項工程之前,工程師必須先把它設計出來,正如愛因斯坦說的:“在我們能夠在事物中發現模式以前,人的心智必須首先獨立地把它們構建出來。”在實踐中,中國過去有李冰父子修建都江堰水利工程,他們把岷江的分水工程“魚嘴”、分洪排沙工程“飛沙堰”以及引水灌溉工程“寶瓶口”巧妙地結合為一個整體。三項工程的關聯關系處理十分得當,形成了一個協調運轉的工程總體。如果當時沒有樸素的系統觀念,就不會有這樣的水利工程。20世紀40年代,在貝塔朗菲、香農、維納等人努力下,人們逐步將系統作為認識客觀世界的基本范式。系統工程提供了一個大容量的總體平臺,其流程清晰展示了工程行為的時間理性?,F代工程的復雜程度日益加深,每個大工程都需要多專業、多部門的通力合作才能完成。系統工程是“設計中的設計”,其方法論的精髓在于把所有理論和常識統籌起來,集中解決復雜環境中面臨的問題與挑戰。按照系統工程思想,無論對于機械裝備系統還是大型工程項目系統,系統設計的關鍵是做好規劃,而規劃本身就是一項技術,應當運用好分解、綜合與反饋的工作方法。

實踐創造能力

工程師的實踐創造能力是主體匯聚各種科學原理和常識方法后的一種涌現行為,他們在一系列工程實踐中必須發揮主體的創造性,然后從實用性和有效性的角度推動科技轉化為生產力。如果說科學家的創造能力更多建立在超常想象基礎之上,那么工程師則必須建立在求真務實的基礎上,他們要準確回答為了什么、如何做到最好?卓越工程師善于變抽象為具體,通過開發生產讓發明創造進入市場,促進經濟社會的快速發展。20世紀早期化學工程師通過整合化學、物理學和數學,創立了一門奠定在門類廣闊的工業化學流程基礎之上的工程科學,催生了許多基于新工藝流程的產業,帶動了大量人口就業。技術和產業不會從學術論文的設計中魔術般地“物化”,有時連最簡單的生產都要求有高效的作業流程,尤其當成本、產量與時間發生沖突之際。比如鋁是地球上含量最豐富的金屬,但是人們花費很長時間才開發出有商業價值的從礬土中提煉鋁的電解工藝?,F實的復雜性對于一項工程實踐所施加的約束,制約著它背后賴以支撐的科學想象和完美藍圖。因此,“為制造而設計”成為許多工程師的座右銘,這充分表明認真對待工程設計及操作流程的有效性是多么重要。

技術創新能力

卓越工程師的科學應用能力、系統設計能力和實踐創造能力,最后都會集中表現在他的技術創新能力上。按照復雜經濟學的邏輯,技術是經濟系統不斷進化的核心要素,現代化經濟體系就是圍繞一定的技術集合而演化構建起來的。關鍵性技術創新會引發質量變革、效率變革、動力變革,促進資源要素高效流動和資源優化配置,推動產業鏈再造和價值鏈提升,進而顯著增強一個國家的經濟質量優勢。工業革命時期英國擁有高超技術背后的一個因素是優秀的工程師開發了性能精良的機床,他們用50年時間將蒸汽動力時代升級到了機器時代。但是,進入20世紀50年代美國從英國手中奪走了機床的領先地位,美國工程師發明了兩種通用機床,即銑床和轉塔車床。20世紀50年代,在航空工業界和美國空軍方面的支持下,麻省理工學院開發了數字控制技術,從而把機床自動化提高到了一個新水平?,F代制造業比較依賴于用金屬零件切削成形的機床,如果工具在速度、精度、可靠性、靈活性或成本效益方面比他人遜色的話,就會失去國際競爭優勢。在世界百年未有之大變局的背景下,中國正面臨一個巨大的機會,中國的數字經濟發展、產業集群優勢以及對接先進科技的制造能力共同塑造了前所未有的創新環境,全面建成社會主義現代化強國推動大國工程師正在加速技術創新的步伐。

協同管理能力

卓越工程師不但要具備科學應用的實踐能力,同時也需具有較強的人際溝通能力和組織協調能力,能夠綜合運用系統科學、信息技術和工程方法解決實際問題的管理能力。卓越工程師一定要善于調動各方面力量、通力合作,綜合集成研究與開發的資源,從而占據工程技術和產業發展的制高點。像英國的瓦特,除了發明和改進機器之外,還組織合營公司從事生產和銷售,從而使各種機器有效地服務于社會。卓越工程師的工程技術水平一方面體現在物料使用層面,另一方面還有組織管理層面,涉及協調人與用于生產的物質資源之間的關系,包括企業事務與營銷管理。譬如在加工領域,基本工藝的一類是金屬成形工藝,包括鑄造、模壓、沖孔、軋制與鍛造,另一類是金屬切削工藝,包括車削、銑削、研磨、鉆孔與鏜削。每一種工藝都涉及若干工序,這些工序雖然各自單獨看起來都非常簡單,但為了完成復雜的生產任務,必須以復雜的方式共同協作。為了完成每一道工序,工程師已經發明大量工具,但是最重要的技能是協調人員與各種工具使用,以產生預期效果。個人的力量總是有限的,卓越工程師要履行好自己的職責,善于把各種工程要素的積極性調動起來,依靠整體力量攻堅克難。

建設世界科技強國呼喚卓越工程師脫穎而出,而且新時代也一定能夠成就一批卓越工程師。我們需要營造良好創新環境,加快形成有利于卓越工程師成長和發展的體制機制,培植好卓越工程師的成長沃土,讓這支人才隊伍的根系更加發達,一茬接一茬茁壯成長。

[責任編輯:潘旺旺]
標簽: 科技強國   工程師