专访
做深基础理论研究 重视铸造工业需求
《铸造》2012年第5期 发布时间:2012-05-31   阅览次数:6612次

  黄卫东简介

  黄卫东,男,1956年生,西北工业大学材料科学与工程系77级本科生,1989年获西北工业大学工学博士学位。1990年任副教授,1991年任教授,1995年任博士生导师。1989年在法国国际空间大学空间资源与制造系短期进修,1994年为美国伍斯特工学院(WPI)铝合金铸造研究室客座教授,1995年和1996年为日本宇宙科学研究所客座教授。1998年获国家杰出青年科学基金资助,1999年起任西北工业大学凝固技术国家重点实验室主任,2001年被聘为教育部长江计划特聘教授。
  主要研究领域涵盖凝固与晶体生长理论,高性能致密金属零件的激光快速成形技术,大型复杂薄壁铸件精密铸造技术。
  主要学术兼职:中国机械工程学会铸造分会理事长,国家自然科学基金委员会金属学科评审专家,教育部本科教学指导委员会委员,《铸造》杂志编委会主任,《CHINA FOUNDRY》杂志编委会主任,《铸造技术》杂志编委会副主任,中国光学学会激光加工专业委员会委员,国际半固态会议科学委员会委员。
  发表学术论文400余篇,其中被SCI收录181篇,被EI收录223篇;主持撰写学术专著1部,已获得国家发明专利16项。培养博士生41人,已毕业28人;培养硕士生39人,已毕业35人;培养博士后9人,已出站8人。
  获科技奖项:
  ·1989年,获国家教委科技进步二等奖
  ·1990年,获航空航天部科技进步二等奖
  ·1995年,获国家教委科技进步一等奖
  ·2002年,获教育部科技进步二等奖
  ·2003年,获陕西省科学技术一等奖
  ·2004年,获国防科技进步三等奖
  ·2008年,获陕西省科学技术一等奖
  获荣誉奖项:
  ·1991年,被国家教委、国务院学位委员会授予“做出突出贡献的中国博士学位获得者”称号
  ·1991年,被评为航空航天部“青年教师”
  ·1992年,获国务院特殊津贴
  ·1999年,被航空工业总公司授予“有突出贡献的中青年科技专家”称号
  ·2000年,入选国家人事部“新世纪百千万人才工程”、二层次人选
  ·2003年,被国防科工委评为“国防科技工业百名博士”
  ·2004年,被国家科技部评为“国家重点实验室计划20周年先进个人”
  ·2006年,获中国科协“第三届西部开发突出贡献奖”

   2012年3月,古城西安一派春意盎然,本刊记者专程来到西北工业大学,采访了中国机械工程学会铸造分会理事长、西北工业大学凝固技术国家重点实验室主任黄卫东教授。黄教授是个非常健谈的人,在三个多小时的采访时间内,他谈了很多内容,如学习和工作经历、基础理论研究、实验室的发展、科研成果的工程化和产业化、铸造行业发展和学会工作、科学思维和工程思维、铸造产学研合作等。通过采访,我们对黄教授有了更深入的了解,他是一个喜欢思考、爱好广泛、严谨认真的人,并有着丰富的经历。
    中学时代的黄卫东就是个喜欢读书和学习的人,喜欢独立思考,酷爱数学和哲学。他认为数学逻辑性很强,非常严谨,可以解决很多问题。经常是书发下来后他就自己看书学习,特别是数学,课还没讲就把书看完了,作业也做完了。那时他觉得哲学很高深、神秘,因此,在一个特别爱好哲学的同学带领下,几个同学经常在一起讨论哲学问题。文革期间学生的业余生活非常丰富,他当时在学校宣传队里吹笛子,希望的是演出以后吃一顿好饭,人家请吃的饭比家里的好多了,所以经常参加演出。初中时,学校有一位很有活力的年轻美术老师,成立了学生美术组,他有幸考入全校前三名,就跟着这位老师学了几年美术,打下了美术功底。
    中学毕业后,他感觉没有可能再继续上学,那个时候正好内江地区京剧团在招美工,他就凭自己的美术功底考进了剧团。黄卫东是干一行、爱一行的,在剧团他就下定决心要搞画画了。他在剧团时主要做舞台布景和演出海报,需要有一定的美术水平,对风景绘画能力有较高要求。那段时间,他全身心地练习画风景,比如每天早晨和傍晚画天上的云彩写生。四川的早晨和傍晚的天空色彩非常绚丽,非常适合练习画风景。他进步很快,得到剧团领导肯定,并逐步承担重要的布景任务。他也对自己从事的工作很喜欢,决心未来作个画家,一辈子好好画画。
    正在他对绘画如醉如痴并渐入佳境的时候,恢复高考的喜讯传遍大江南北。起初,他还没有动心,觉得将来做一位画家挺好的。后来,有很多人包括中学老师都来动员他参加高考,老师说,像你这样学习好的学生很少的,不参加高考有点可惜了。但剧团的领导不希望他离开,终同意的条件是每天必须正常上班,只能利用业余时间准备高考。经大家劝说和领导同意后,他才赶往报名处,这已是高考报名一天的下午,报名已经结束,工作人员刚离开办公室,当听说是单位领导不愿放的来报名,就顺利地给他办了手续,因他们觉得领导不同意放的应该是人才。
    在准备高考时,他每天都要上班,只能利用业余时间复习功课,复习时间只有一个月,复习面广,复习量很大;所以,他总是通宵达旦地学习,非常地疲劳。因为过度疲劳,他没有考出理想的成绩,虽然300分的四科成绩算是当年的高分,高于195分的分数线很多,但进不了北大、清华,没考上他理想的学校。那时他对报什么专业搞不太懂,感兴趣的是数学,所以就想考大学的数学专业。但因分数不够,只能服从分配,他就被西北工业大学录取了。
    问过中学老师,说西工大是个好学校而且通知书上写的是航空类专业,他这才高高兴兴地去学校报到。报到后他才知道被录取的是铸造专业,由于完全不了解铸造专业,对它仅有“脏、笨、差”的粗略印象,对要学习这样陌生的专业毫无思想准备。初入学时,他心情极度沮丧,犹豫着是不是要退学回去,明年再考喜欢的专业。在系里组织的新生与专家学者见面会上,傅恒志老师的讲话给了他深深的震撼,傅老师的话亲切和蔼,充满着对铸造专业的深厚感情,感染着每一个同学,把学生的视野引向辉煌壮阔的未来铸造领域。原来令人景仰的航空事业竟同铸造有不解之缘,铸造也是支撑航空技术发展的一门深邃的学问和技术。傅老师深情地说,别看现在铸造车间又黑又脏,将来在铸造车间工作也要穿白大褂。傅老师的讲话使他对铸造开始有了好感,对铸造专业有了新的认识,并有了更多的憧憬。
    走入西北工业大学校门及之后的学习和工作经历,对于黄卫东来说可谓“误入铸造行,遇到好导师”。他从大学本科到研究生、博士生,一直追随周尧和老师。大三时,周老师为他们讲授《铸件形成理论基础》专业课,周老师深入浅出的讲述、准确清晰的概念、丝丝入扣的推理、整洁美观的板书、发人深思的问题,以及从无赘言和从不出错的,构成一个感染力极强的科学系统,深深震撼了黄卫东,他次体会到是在听一个真正的科学家在讲课,才真正体会到科学研究的魅力,严谨求实的科学精神和博大、精妙的学问极大地激发了他对铸造知识的渴望和对铸造研究探索的热情。周老师启发他们组织课余科研小组搞自己喜欢的研究,这是他在周先生的引导下走向科学研究的开端。黄卫东在读周尧和院士的博士生时,本来是想做计算机数值模拟选题的,但周老师认为他在理论研究方面比较擅长,坚决要求他做凝固理论研究。黄卫东所做的研究非常地深入、严谨,其中的凝固形态学已经偏离了当时周老师所擅长的研究领域,有很多问题已经深入到凝固物理领域。他的博士论文得到南京大学物理系闵乃本院士的高度评价,闵院士还曾多次邀请他到南京大学工作。
    在西工大30多年的学习和工作,以及与周尧和院士、傅恒志院士等科学家的长期科研经历,黄卫东教授已不仅仅是严谨务实学风和实事求是科学精神的受益者,已然成为传播者和开拓者。每逢新生入学,黄卫东教授都要为他们做动员报告,欢迎他们投身这一行业,鼓励他们努力学习、投身科学研究。他每个学期至少会给本团队的学生做两次学术报告,一年至少四次报告。每年他还会面向全校学生作公开报告,报告内容丰富,除了专业学术报告外,还涉及艺术、哲学、宗教等。他所教的专业课程,每当课程全部结束时,学生都会为他鼓掌。
    他强调严谨、勤奋的治学态度和实事求是的科学精神,做基础理论研究就要运用科学思维将问题搞清楚,做深、做透、做扎实;搞工程研究就要运用工程思维将项目做得先进、稳定,实现系列化、工程化。
    他强调独立思考和创新能力,鼓励从各种研究和需求中提取出理论问题做研究,敢于尝试一些前辈没有涉及的领域做研究,并将研究做得更深入。
    他强调基础理论研究与工业需求相结合,重视工业需求,作研究时要考虑这个问题是不是真正技术上需要,是否可以解决工业的重大需求,希望在解决这些问题的时候,尽可能地把基础研究问题搞得比较清楚、比较扎实,同时将做好的基础研究用以解决一类或更广泛的技术问题和工业需求。
    他强调产、学、研相结合,致力于打造基于重点试验室和研究机构的高端创新平台,致力于研企合作,致力于走差异化之路,开展交叉学科、交叉工艺技术的研发。
    在下面的采访话题和整理出来的谈话内容中,我们将进一步了解黄卫东教授在科学研究上所取得的成绩和所付出的努力,以及他在教学、科研和行业工作中所感悟到的思想精华。

  《铸造》:您所从事的主要研究领域之一就是凝固与晶体生长的基础理论研究,重点从基本原理的角度揭示凝固与晶体生长过程显微组织形成规律及其与传输过程和界面反应的关系,目标是对凝固与晶体生长行为进行定量的描述和预测。请介绍一下您目前的研究主要采用哪些方法?取得了哪些成果?该领域的研究在实际铸造生产过程中具有哪些重要指导意义?

  黄卫东:就凝固与晶体生长的基础理论研究,我们主要采用分析、实验和数值模拟相结合的方法开展研究工作。采用透明模型进行合金凝固过程的实时动态观察和测量,是我们实验方法上的主要特色。这种实验方法能够详细揭示凝固过程中组织形态演化的精细行为,对于准确把握凝固行为的物理机制十分有效。关于凝固界面形态演化的时间相关性、枝晶形态选择的历史相关性和形核基底的粗糙度效应等,都是采用这种实验方法取得的重要理论成果。
  在数值模拟方面,我们主要采用界面跟踪法和CA(元胞自动机)方法。采用界面跟踪法可以获得比较准确的凝固界面响应函数,给出相与形态选择的理论预测。CA法是一种可以给出凝固形态演化精细行为的微观组织模拟的有效方法,其计算速度比同样可以模拟凝固形态演化精细行为的相场方法更快,因而是进行宏微观耦合数值仿真的方法。其主要问题在于人为确定的界面捕获规则可能同真实的动力学过程差距太大而失去真实性。因此,我们的一个主要努力方向就是建立CA模拟的物理基础,消除人为规则对模拟结果真实性的负面影响。这些努力已经取得了令人满意的进展,对于建立复杂凝固过程的定量描述已展示出一条可行的途径。
  这些工作是基础性和前瞻性的,其主要意义是为定量地描述和预测实际铸造生产中复杂的凝固行为奠定科学基础和方法论基础,当前并不能直接应用于指导铸造生产,但对于正确理解铸造过程中的凝固行为具有重要意义。

  《铸造》:发达国家的经验表明,建设创新型国家必须建立独特的、比较完善的国家创新体系,而建立国家创新体系的关键是实现不同创新主体之间的密切联系和有效互动。产、学、研是创新活动中重要的主体,其结合的状况直接影响甚至决定着国家创新体系的建立及运行绩效。就铸造业而言,谈谈您对我国铸造业的产、学、研合作的现况,与国外的差距,可以借鉴和参考的经验,以及未来发展方向。

  黄卫东:我国产、学、研结合与国外有十分显著的差距。发达国家产、学、研结合是有关各方自觉的和长期的行为,已经成为一种文化深入到人们的意识中。在我国铸造行业,我还没有发现成功的产、学、研结合的例子。研究工作主要是高校和研究院所单独的活动,企业同高校和研究院所的合作一般限于孤立的项目的层面,缺乏长期确定的合作关系。这种情况,就研究单位来看,片面追求“高水平”使大部分的研究队伍对解决企业普遍性的技术问题热情不高;就企业方面来看,主要的倾向是追求“短、平、快”,见效快,而不愿意承担长期性的研究工作所带来的风险。总体来说,我国铸造业现有的产、学、研合作多数属于一种“急功近利”“浅尝辄止”的行为,在合作的案例的数量,在合作的深度和广度,在合作的形式等方面均远远不够。
  中国的铸件产量已11年高居世界榜首,这样一个铸件产量大国,就其铸造科研和技术而言,还落后于很多西方铸造发达国家,这说明我国铸造业的创新体系一定是出了大问题。事实证明,铸造创新不能依靠发达国家的施舍,我们需要的不是一杯解渴之水,我们需要的是用之不竭的源泉。我国的铸造业在产、学、研合作中的各主体应激发自身创新的热情和活力,顺应市场需要,积极交流互动,开展多种形式的、多渠道的深入合作。
  开展有效的产、学、研合作,需要解决两个关键问题:一个是要有长远的眼光,要站得高、看得远;另一个是建立牢固有效的信任机制和利益机制,对合作各方的贡献给予恰如其分的肯定,对涉及到的各方利益予以充分的保证。我们需要努力使各方面认识到,只有有效的产、学、研合作才能限度地激发创新,符合各方的长远利益,同时可以降低产业成本,提高基础研究、工程化和产业化的运行效率。
  产、学、研合作的未来发展方向很多,主要有:基于重点实验室和研究机构打造高端创新平台;鼓励研企合作,强强联合,整合社会优势资源;走差异化之路,开展交叉学科、交叉工艺技术的研发等。

  《铸造》:当前,产业转型和升级是个热门话题,“十二五”规划也提出“推进传统产业的改造及装备制造业的升级”要求。中国的铸造业一直是大而不强,实现铸造强国是每位铸造工作者的奋斗目标,为了实现铸造产业的转型和升级,哪些方面是我们需要解决的主要问题?

  黄卫东:实现产业转型和升级的关键在于科技支撑。大而不强是包括铸造业在内的整个制造业的现状,形成这种现象的原因是因为我们过去主要是靠投资拉动及廉价劳动力和资源支撑,同时由于我国地大人多,各种产业都很容易形成庞大的规模。但升级到高附加值、高度环保型的产业结构,就必须有先进的科学技术作支撑。因此由大做强的转变就是要从重视投资转变到重视科技。中国铸造业要从大到强,必须具备持续创新的能力。从这个角度来说,从大到强的转变也必须依托于有效的产、学、研合作来提供先进技术和持续创新能力。
  科技支撑不能只理解为工艺和装备的先进,还必须有科学的理念和管理体系。有一部分先进技术是通过高度复杂的工艺和装备实现的,它们比较明显地要依赖于专业的高水平研究机构。但更多的情况下,技术的先进性可能在于把很多简单的技术以优化的方式集成到一起,在于把并不复杂但却繁琐的技术工作做得扎实细致。在这方面,企业要通过形成全员重视产品质量的文化理念来提升企业的技术水平。另一个重要的方面是要在各个层面上形成科学的管理体系,达到优化资源配置的目的。
  我们在科技资源的配置方面也存在很大问题,很多的科研项目并不是由能够解决问题的团队来承担,导致一些其实可以解决的技术问题长期难以解决。因此,面对如何实现铸造产业的转型和升级这样一个大课题,中国机械工程学会铸造分会的一项重要工作就是对全行业的现状进行认真的调研,对存在的问题和可能的解决途径做深入的分析,对发展需求和技术研发能力有清晰的了解,由此为优化科研资源配置提供清晰的信息保证。

  《铸造》:中国科协副主席、中南大学校长黄伯云教授曾说“一般来说,科技创新活动的完整创新链应该是从‘基础研究’到‘工程化’再到‘产业化’,三者的资源投入比例大致为1∶10∶100。现在我们缺的就是‘10’这个环节。”请介绍一下您带领的团队在科研成果工程化方面做了哪些努力,取得了哪些进展,您的工程化研究中心是否也是您对产、学、研相结合的一个实践?

  黄卫东:我很赞同黄校长的观点,他作为中南大学校长在实践工程化、产业化和推动学校的产业发展上做得很好,也形成了较大的规模。
  我在做凝固理论研究的时候,经常与周先生(周尧和院士)在一起讨论如何发展凝固理论,这些理论如何与铸造工业相结合解决实际问题,如何使先进技术成果转化为生产力等问题。基础理论研究是有不同层次的,各个层次之间互相支撑,形成一个理论体系,并不是每个层次的研究都是面向生产实践的。基础理论研究不是针对提出的一个一个具体问题,它是针对很多具体问题中带有普遍性的规律的研究,基础理论研究的成果可以为技术基础作支撑。
  作为工科的学者,除了基础理论研究,总要研究一些应用技术。虽然我喜欢用理论思维深入思考问题,但我始终有一个情结,就是要重视工业需求,要为工业界解决技术问题。我带领团队开展调压铸造技术和激光成形技术的工程化、产业化工作,也是基于这样的原因。
  自1999年被聘为凝固技术国家重点实验室主任,当站在实验室全局考虑整个实验室发展的时候,才发现当时问题真的很严重。其一,实验室面临困难较多,人心思走,人才外流;其二,当时在实验室中除了基础理论前沿技术研究外,几乎没有人在做铸造技术研究,只有几个实验室技术人员还在做些铸造工艺,为工厂做些技术服务。鉴于这种情况,我决定把铸造研究开展起来。经过分析调研,我们觉得调压铸造技术是个非常好的技术,具有工程化、产业化的潜力。调压铸造技术是周尧和院士带领研究生曾建民研究开发的先进铸造技术,是西工大的重要研究成果。

调压铸造设备生产的航空Ⅰ类壳体铸件

调压铸造设备

  通过对一些航空航天企业的调研,发现他们对调压铸造技术非常感兴趣,认为该技术可以帮他们解决大型复杂薄壁件的高质量铸造成形问题。因当初的调压铸造技术还处在实验室阶段,由于设备限制,只能做小型零件的研制工作,对于满足大型铸件的批量生产要求,需要做大量的工作,就是要做黄校长所说的“10”和“100”的投入,如:从原理型设备到研制工程化生产设备、从单件小批量产品的工艺技术研究到工程化的批量生产工艺技术的研究,都需要更大的资金投入。
  后来,有一个机会使我们实现了调压铸造技术的工程化研究并随即服务于工厂的批量生产。南昌某飞机公司急需要解决一种铝合金薄壁壳体铸件的制造技术,该零件铸造难度非常大,整体尺寸达1 m左右的零件具有壁厚仅3 mm的大面积薄壁区域,同时又具有十分复杂的结构和局部厚大断面,要求达到航空I类铸件的质量要求,而且需要在很短时间提供批量生产的工艺和装备。该工厂在全国范围内进行调研没有找到可以有效解决此难题的铸造技术。我为此详细征询了周尧和院士的意见,他十分肯定地说,调压铸造完全可以解决此难题。为了抓住这个难得的机遇实现调压铸造技术的工程化发展,我调集实验室的整体力量组建了一个研究团队,并邀请了与周尧和院士同为调压铸造主要发明人的曾建民教授(现在广西大学)加入这个团队,还邀请了西工大自动化学院的优势队伍参加设备控制系统的研究。在多方共同努力下,我们将这个项目做得非常好,作为考核该技术所达到的水平,该飞机公司使用我们开发的调压铸造设备和技术试生产了30件该零件,结果全部达到航空Ⅰ类铸件标准,产品合格率达到。30件零件的所有部位经各种检测手段检测,均无任何缺陷。所有产品尺寸精度都非常高,为了保证的冶金质量,我们采用了小壁厚铸造,大面积3 mm壁厚零件的铸件做到厚度仅4 mm,仅留1 mm的加工余量,全部零件仅车削1 mm即达到终尺寸。该技术随即投入批量化生产,迄今已逾10年而始终保持95%以上的合格率。该厂把这个项目作为科研项目的范例,要求以后的科研项目都能达到这样的效果。
  在这个项目的研究过程中,我要求团队要用工程化思维去解决工程化研究的问题。大多数情况下,企业对高校研究成果的实用性是持怀疑态度的。坦率地说,高校的很多研究成果确实不实用,它们往往是由学校的研究人员闭门造车,在不了解企业生产的真实条件的情况下完成的,到企业应用中就会遇到很多没想到的问题。工程化研究和科学研究具有不同的规律,因而需要不同的思维方式,但很多研究人员并不明白这个道理,往往用科学思维去代替工程化思维,其成果不适合工程化应用就在情理之中了。我们的项目则充分考虑了工厂生产的实际操作过程,尽可能简化工艺和操作过程,避免工艺和操作的复杂性引入的偏离工艺条件的机会。另一方面,先进的技术原理一定要依托先进的工艺装备来实现。我们组织了高度专业化的设备研究队伍,包括邀请西工大自动化学院的高水平控制专家参与设计设备的控制系统。设备在全自动化条件下进行生产,经过优化的工艺参数被完全固化在设备中,现场生产人员不能做任何改变,这就保证了工艺条件的高度一致性。只要合金是合格的,铸型是合格的,全自动系统就可以保证生产出合格的铸件。这是在批量生产中能够保持高合格率的重要原因。当然,应工厂方面的要求,该设备还配备了半自动和全手动控制系统,以应对特殊环境和特殊时期的铸造生产需要。
  通过这次调压铸造研究成果的转化实践,我们积累了很有价值的经验,但这只是一个例子,还不是普遍工程化,还要做大量研究工作。我希望我们团队能将调压铸造技术变成真正的非常先进的工业化技术。

  《铸造》:看来,调压铸造技术产业化的成功增强了你们团队的信心,应该是重点实验室重视工业需求所迈出的一大步。那么,激光工程研究中心的建立是不是也基于之前成功的经验。

  黄卫东:是的。黄伯云校长提到的基础研究、工程化、产业化这三个层次是不同的东西,有各自的特殊规律。我的愿望是实现这三个层次的良性互动,这就需要了解和遵循它们各自的特殊规律。我熟悉的是科学思维,工程化思维有所涉及,了解不深,而产业化思维就比较生疏了。但我保持一种开放的心态,就是首先承认三个层次有不同的规律,力图去了解它们,遵循它的规律,用客观的态度对待它。另外一方面,我会请专业人士,听取他们的意见,了解如何做工程化和产业化。
  前面提到中国制造业大而不强是科技支撑不够,具体地说是缺乏有效的工程化研究。基础研究主要是政府资助,而产业化主要由企业投入,工程化研究则是一个谁都不愿意投入的领域,政府、企业和科研人员对工程化研究的热情都不高。工程化研究需要投入很大的人力、物力,但这种投入有较大风险。一个看起来很好的技术成果,在未做工程化研究之前,无法完全预测研究过程中会出现哪些新问题,研究完成后,是不是可以达到预期的效果,是否能被市场认可。企业对这种有较大风险的投入一般抱十分谨慎的态度,只有那些既有很强实力,又有长远眼光的企业家才会对这种研究进行投入。而政府乐于支持高显示度的前沿性、新颖性的研究工作,这恰恰不是工程化研究的特点。工程化研究要求把所涉及到的工艺和装备的每一个细节做好,要有重复性,还要稳定可靠,不是做1个、做10个不出问题,而是做100个甚至更多都不出问题。工程化研究的内容大多数不是前沿性和新颖性的,也可能没有发明点,因此难以获得政府项目的支持。对研究人员来说,工程化研究很难申请高端课题,也不易写出高水平论文,由此也难以获得重大科技奖励,而这些是研究人员的晋升所主要看重的东西,所以大学老师对工程化研究普遍不太热心就在情理之中了。

激光立体成形2.83m机翼上缘条钛合金件

激光立体成形工程研究中心

激光立体成形装备

  一个技术由概念的提出到发展为成形的技术,需要很长的时间。我们从1995年开展激光成形技术的基础研究,直到现在才进入工程化应用阶段,工业界的需求在近几年才逐步强劲起来。在激光成形技术的前期科研过程中,因其具有先进性,获得很多项目资金资助,如:航空科学基金重点项目、自然科学基金、863项目、973项目、国防科工委的项目,及后来的部分企业的资金投入,累计投资已有5 000多万元,不过这只是黄校长所说的“1”的投入。经过近17年艰苦的研究历程,西工大建立了从科学基础、工艺技术、装备技术到初步工程化应用的完整激光成形技术体系,即将在我国重大工业技术领域展示其独特的技术价值。近的一个标志性事件是西工大为满足大飞机技术需求建立了激光成形工程技术研究中心,面积达2 500 mm2。2011年12月西工大自行研制的居于世界先进水平的激光成形装备调试完成;2012年1月完成首件C919飞机钛合金结构件——中央翼上缘条的激光成形,该件高2.83 m,成形效率和精度都很高。成立了激光立体成形工程研究中心,就可以开始黄校长所说的“10”的投入,虽然只是“10”的起步,但已经不是那个“1”的阶段了。也只有经过这个“10”的投入的阶段,才可能把激光成形发展成真正的工业化技术。
  我一直关注基础研究、工程化、产业化这三个层次的良性互动,希望通过激光成形工程技术中心的建立来实践这一想法。工程化研究中心的发展并没有脱离基础理论研究,依托于重点实验室的基础理论研究对工程中心的研究起到支撑作用,为工程中心提供源源不断的新技术、新思路;反过来,工程中心在研发过程中遇到的新问题和产生的新思路可为重点实验室的基础理论研究提供选题,重点实验室可选有价值的选题进行深入的理论研究。工程化研究成果的产业化既是对研究成果价值的肯定,也为进一步深入研究提供更丰厚的资金支持。这三个层次的良性互动也有利于人才培养的资金、项目、就业等条件的显著改善。

  《铸造》:您刚才曾提到,你要求团队成员在做科学研究时要有科学思维,当作工程研究时就要有工程思维。您能不能解释一下这两种思维方式有什么不同?

  黄卫东:关于这个题目,深入探讨起来需要很大的篇幅,我这里只提及科学思维和工程思维的几个明显不同之处:
  (1)科学的任务是发现规律,而工程的任务是利用已认识的规律实现人们的特定目标。科学抱以纯客观的态度去发现规律,它往往完全不考虑这些规律的运用可能产生什么结果;而工程则是主客观相结合的产物,在利用规律时必须客观,但在选取哪些规律加以利用时就带有很强的主观目的性。科学的本质是探索未知,它本身不可计划,因此要允许失败;而工程则是基于已知规律实现特定的主观目标,它一般不允许失败。
  (2)科学研究是研究很多特殊现象的某一共性方面的普遍规律,而工程研究是研究一个特殊对象的多个方面综合起来的整体行为。科学思维可以说是揪其一点,不及其余,就是要从复杂的对象当中选取一个方面,暂时把一个繁杂的关系简化,便于把事物的某一方面的关系清晰地展示出来,然后对这个关系进行很深入的研究。只有单一简化后,才能对事物进行非常深入的研究。工程思维利用各种条件和材料,考虑各种因素及关系,完成工程目标,工程思维具有综合性、实践性等特征。科学思维和工程思维可以用盲人摸象来比喻。“盲人摸象”这个成语的本意是贬义的,用于说明思维的片面性。我则觉得“盲人摸象”是科学思维的一个本质特征。做科学研究就像盲人摸象,你要认识大象,就要先把它的肚子、耳朵、尾巴和腿等分别摸清楚,再综合起来形成大象的整体认识。不是每个科学家的任务都是要获得大象的整体认识,科学分不同的学科,有的学科只负责“摸肚子”,这个学科的科学家会认为大象肚子像一堵墙,那你就仔仔细细摸,把“墙”的细节摸清楚。问题在于,你始终要清楚你摸的是大象的肚子而不是大象的整体,千万不要认为大象就是一堵墙。做科学研究就是这样,暂时不要管它耳朵像扇子或尾巴像绳子等怎么样,摸“墙”只管把“墙”摸清楚,包括“墙”有多软、有多硬、有多少毛等等;同时,还有创新,摸出平时没发现或不知道的东西。工程化研究就要运用工程思维,可能你没有时间把大象的每一部位的细节摸清楚,但是大象的肚子要摸、耳朵要摸、尾巴要摸、头也要摸,哪里都要摸,要摸出来这个大象整体是什么。摸过之后,如果要做个雕塑,各部分组合起来要真的像一头大象,不能像其他东西;大象的汗毛、血管和细小的皱纹等东西可以没有,这不会影响雕塑这个工程的实现。
  (3)科学关注可能性,而工程关注实现性。科学家发表论文时的性能数据一般只取其值,只要这样高的性能出现过一次,就说明这件事是可能的,进而围绕这个性能数据去讨论相关的机理;工程师则关注性能的值,因为决定使用效果的是性能。所以企业家千万不要仅依据哪篇论文里的性能数据去决定投资方向。事物的可能性是无限多样的,科学家往往根据自己的兴趣随意选取其中一些可能性深入追下去。在科学研究中我们鼓励这种个人兴趣,鼓励这种对未知可能性的无尽探索,谁也不能事先知道这种探索在哪里开花结果。但在工程任务中,就不能由着兴趣来,而必须把力量投入到明确的有限目标中,始终紧紧围绕主线,在给定的时间、资金等约束条件下实现既定目标。

  《铸造》:今年是中国机械工程学会铸造分会成立50周年,也是您作为学会理事长领导学会迈向新征程的年,相信您一定会有很多感想。

  黄卫东:中国机械工程学会铸造分会经过50年发展,做了很多卓有成效的工作,取得了很多成绩,是中国机械工程学会33个分会中非常的分会,我为咱们有这样的学会而自豪。中国铸造学会代表中国加入WTO世界铸造组织,成功举办了第61届和第69届世界铸造会议这样国际的铸造会议,还举办了两届亚洲铸造会议,及其他国际会议和展览,为我国铸造科技进步、学科发展和产业繁荣发挥了重要作用。
  一个好的学会重要的是有一个好的秘书处,铸造学会能够长盛不衰,就是因为有一个团队素质高、能全力投入把工作抓好的秘书处。理事会和理事长通常管理学会的重要事务,把握发展方向,不会有太多时间用在学会日常工作上,如果没有一个好的秘书处,有很多事情不能得到执行,就会落空。另一方面,这样一个好的秘书处是与沈阳铸造研究所的支持分不开的,沈阳铸造研究所在行政、经营、财务、人事等方面给予了大力支持。
  我对学会是很有感情的,因为周尧和院士做过学会理事长,他引以为荣,还常提起铸造学会的工作情况,希望我能为学会工作多做贡献。如果说在铸造学会成立50周年之际有什么感想,主要有两点:一个是为铸造学会工作所取得的成绩而自豪,通过50周年庆典,应该好好梳理一下历史,这里面会有很多很感人的事迹;总结历史,目的是更好地面向未来,激励我们把工作做得更好;第二个我要感谢秘书处这个为学会工作默默付出的团队,是你们始终如一地贯彻学会宗旨,出色地完成行业服务工作,你们的努力使铸造学会为促进中国铸业发展发挥了重要作用。

  《铸造》:请您谈一谈铸造学会工作所面临的机遇和挑战,及学会的未来发展。

  黄卫东:未来的学会工作应该更具备大局观,要引领行业迎接国际化挑战,抓住科技振兴机遇,做好产、学、研合作。
  我们已经是当之无愧的铸造大国,虽然整体来说我们还不是铸造强国,但总有一个一个点是强的,再加上许多拥有国际先进铸造技术的企业和部分研究项目已开始向中国转移,所以铸造产业的国际化条件我们已经具备,只是如何走好国际化之路是我们未来发展的重点。目前我国政府非常重视科技振兴,因为由大到强、产业的转型和升级过程中重要的就是需要科技支撑,只有科技支撑才能转变以投资型和廉价人力、资源资本驱动的铸造产业,才能转变只能做大,不能做强的局面。如何做好产业升级和转型,关键是我们能不能真正地把产、学、研相结合做好。如果不是在有效的产、学、研合作的条件下,怎么能把科技支撑做好?对于研究来说,如果需求来源不清楚,与企业结合不紧密,研究成果的转化就成问题。
  国际化,科技支撑和产、学、研合作是未来行业发展主要任务,铸造学会应全力以赴为铸造行业的发展而努力。

采访黄卫东教授

  《铸造》:2011年11月,在中国机械工程学会铸造分会第九届理事会上,您当选为新一届理事会理事长,在理事会上您曾提到铸造学会与中国铸造协会的合作问题,能否谈谈两会合作的原则、方式和前景等。

  黄卫东:学会和协会的合作不只是铸造行业需要加强的,中国及世界的其他行业的学、协会也在越来越多地开展合作。为什么这个问题会越来越被关注呢,这与学会和协会两个组织的宗旨、任务,及社会经济发展有着密切关系。
  学会和协会都是由政府审批的社团组织,为行业共同利益服务,反映行业的心声,主要任务是加强行业交流,促进行业的科研和技术进步,推动行业发展。就学会和协会的具体任务而言,是有区别的;学会和协会各司其职,是不可替代的。随着社会的发展,科技与经济结合得日益紧密,科技活动与经济活动常常相伴相生、不可分割,这样就导致学会和协会在开展工作内容上的重叠和交叉也会日益增多,如:两会的组织机构中的企业会员、个人会员重叠,两会开展的会议、会展、咨询和培训等工作的交叉和重叠等。因此,学会和协会的交流与合作已是大势所趋。
  就我们铸造行业的学会和协会合作而言,既是大势所趋,也是中国铸造业做大做强的发展需要。虽然两会有着不同的职能,不同的历史和发展过程,不同的基础和资源,甚至有着不同的风格,但是我们的目标是一致的,都是为了中国铸造业的繁荣和发展。我们应该将两会的合作放在铸造科技创新体系建设和产、学、研合作的战略背景下来做,就会有更深远的意义。两大铸造行业组织联手合作,会为有效实施产、学、研合作提供良好保障,也会有效地促进铸造业科技创新体系的建设。
  学会和协会一定要有精诚合作的态度,要营造良好的气氛,这样才会互利共赢,打造中国铸造业的大平台。两会通过增进交流,才能在合作内容和方式上达成共识,才能更加相互信任,并开拓出越来越广阔的合作空间。

(文/曲学良;部分照片由被采访者提供)