工程导论
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2.1 工程的特点

2.1.1 “工程”一词的产生与演变

1.“工程”一词的由来

(1)“工程”在中国的往昔

“工程”一词由“工”和“程”构成。《说文解字段注》中解释“工,巧饰也”。又说:“凡善其事者曰工”。《康熙字典》集前贤之说,补充有:“象人有规矩也”。再看“程”字,“程,品也。十发为一程,十程为分”。品,即等级、品评。“程”即一种度量单位,引伸为定额、进度。《荀子·致仕》中有“程者,物之准。”准,即度量衡之规定。可见“工”和“程”合起来即工作(带技巧性)进度的评判,或工作行进之标准,与时间有关,表示劳作的过程或结果。“工程”一词出现在1060年北宋欧阳修的《新唐书·魏知古传》中:“会造金仙、玉真观,虽盛夏,工程严促。”此处“工程”指金仙、玉真这两个土木构筑项目的施工进度,着重过程。清代钦定《工程做法则例》记录了27种建筑物各部尺寸单和瓦石油漆等的算料算工算账法。总之,中国传统工程的内容主要是土木构筑如官室、庙宇、运河、城墙、桥梁、房屋的建造等,强调施工过程,后来也指其结果。

(2)西方engineering词义的发展

西方engineering词义的发展与工程师(engineer)紧密地联系着。从构词来看,engineer和engineering词根相同,engineer源于古代中世纪英语engyneour,古法语engineur,中世纪拉丁语ingenious中,这些单词含义是:“能制造使用机械设备,尤其是军械的人”。西方engineering起源于军事活动,战争的设施是驽炮、云梯、浮桥、碉楼、器械等,那么其设计者就是engineer。大约18世纪中叶,出现了一种新型工程师,他们工作的对象是道路、桥梁、江河渠道、码头、城市及城镇的排水系统等,于是出现民用工程(civil engineering),中国习惯称为土木工程。据中国工程学会的创始人之一吴承洛考证,1828年,英国伦敦民用工程师学会〔the Institution of Civil Engineers(London)〕把“civil engineering”定义为驾驭天然力源、供给人类应用与便利之术。当时工程重事实,理论尚属幼稚,故谓之“术”。工业革命的时期出现了机械工程、采矿工程。随着科学技术的发展,几乎每次新科技出现都会产生一种相应的工程,而且各门工程之“学理”也日臻完备,工程不仅为技术而且是科学,即engineering sciences,于是engineering又增加了一“学科理论”的含义。engineering被美国职业开发工程师协会(the Engineers Council for Professional Development)定义为下面这些科学原理的创造性应用:“设计或完善结构、机器、器械、生产程序及单独或联合地利用他们进行的工作;如同充分理解设计一样制造和操作;预见他们在具体操作条件下的行为;顾及所有方面,预期的功能、运作的经济性及对生命财产的安全保障。”据近年的《不列颠百科全书》解释Engineering范畴相对应的工程师职能分为:

①Research(研究)。

②Development(开发)。

③Design(设计)。

④Construction(构建),构建工程师负责准备场地,选择经济安全又能产生预期质量的程序,组织人力资源和设备。

⑤Production(生产),是制造工程师的任务。

⑥Operation(操作),操作工程师控制机器、车间及提供动力、运输和信息交流的组织,他安排生产过程,监督员工操作。

⑦Management and other function(管理及其他职能)。

总而言之,其主要内容总离不开研究与开发、设计与制造、操作及管理等方面。

(3)西方engineering引入中国

洋务运动时期,英国人傅兰雅及其合作者译述了几本题名“工程”的书籍,如《井矿工程》(1879)、《行军铁路工程》(1894)、《工程器具图说》、《开办铁路工程学略》等。其中有代表性的是《工程致富论略》(1897),书中分13卷论述了:铁路与火轮车、电报、桥梁、开市集、自来水通水法、城镇开沟引粪法等民用工程。他们用“工程”对应着外来的engineering,赋予汉字“工程”新鲜涵义。1881年1月李鸿章等在奏章中称,赴法国学造船回国的郑清濂等已取得堪胜船厂“总监工”官文凭。这里“总监工”应与“engineer”是相对应的。1886年1月杨昌浚上奏“陈兆翱等在英法德比四国专学轮机制法”,可“派在工程处总司制机”。1896年10月张之洞奏折中记载湖北武备学堂设有“操营垒工程”。北洋武备学堂在1897年增设“铁路工程科”。这表明当时一些新式学堂已开设有“工程”课程。在清官方文件中“工程师”字样出现于1883年7月李鸿章奏折片中:“北洋武备学堂铁路总教习德国工程师包尔”。从题名“工程”的译著到“工程(学科)”及“工程师”字样在官方正式文件中出现,表明engineering与“工程”的对译已进入标准规范阶段。詹天佑最早在1888年由伍廷芳任命为津榆铁路“工程司”,到京张铁路工程(1905),他被任命为“总工程司”。所以这里的“工程司”是相应于某项“工程”的“职司”,既负技术责任,也有管理职务。到詹天佑创立中华工程师会(1912年)之后,他们自称“工程师”。值得注意的是,日本在翻译engineering时,使用的汉字是“工学”,表明日本近代启蒙学者看重这个词的学科含义。中国近代作如此理解者,首推张之洞的《劝学篇》(1895年4月出版),解释“工学之要如何?曰:‘教工师’。”接着阐述:“工有二道:一曰工师,专以讲明机器学理化学为事,悟新理,变新式,非读书士人不能为,所谓智者创物也。一曰匠首,习其器,守其法,心能解,目能明,指能运,所谓巧者述之也。”张之洞在《劝学篇》中还提到“工程学”,他解释“矿学者兼地学、化学、工程学三者而有之。”可见他所称“工程学”主要是土木工程学,因为他所说的矿学指采矿之学,并非冶金,更非制造。张之洞的观念对清末“新政”的学制改革有最大的影响,后来学部(教育部)对学科的划分基本上以《劝学篇》为纲,而参考日本文部省的学科分类为目。所以除“土木工程”门(系)外,其他如机械、化学等科均不加“工程”二字。中国在学科名称中较多地使用“工程”而省略“工程学”的“学”字,大抵来源于欧美高等学校带有engineering名称的学科。如交通大学1921年有土木工程、机械工程、电机工程三科。不过,在20世纪30年代,作为严谨的学科名称,又加上“学”字,如西南联大工学院下分土木工程学系等。但作为课程名称,技术性的一般不加“学”字,如制冷工程等;理论性的加“学”字,如热力工程学(热工学)。

改革开放以来,高校学科、专业、课程名称又重新与西方接轨,engineering一词以前所未有的频率出现,一般均简单地译为“工程”。对工程与科学、技术等概念展开探讨的,首推钱学森先生。1978年以来他把systems engineering译为“系统工程”,强调“系统工程是工程技术”。他在构建其科学体系观时,特别提出“工程技术”而不单独提工程学科。钱先生把工程技术作为另一层次,意在突出其实践性和应用性,以及较“学”为低的“术”的地位。其科学的体系为:哲学、基础科学、技术科学、工程技术四个层次。技术科学国外界定为包括传统的工程学科、农业科学以及关于空间、计算机和自动化等现代学科的科学。我国在20世纪50年代科学院划分出“技术科学”学部,其成员即包括工程界杰出人物,因而技术科学包含工程技术。另外在《自然辩证法百科全书》中,刘则渊撰写的“工程”与“工程科学”两词条都与engineering相对应,并把这两个概念都做了深入研究并归纳出了各自特点。

(4)我国工程研究机构的成立

工程是人类以利用和改造客观世界为目标的实践活动,也是人类利用各种要素的人工造物活动。人类几千年来就是通过不断地工程造物来实现和满足自身的发展要求,工程实践也成为人类最主要的实践活动。工程是现代社会的重要标志,工程活动也是现代社会的主要活动。工程活动涉及人类社会的政治、经济、军事、文化、技术、管理、社会、伦理、生态等多个方面,深刻地影响和改变着人类生活,构建起新的生存世界。鉴于工程、尤其现代大工程的复杂性、社会性、庞大化、系统化、集成化和影响久远的特点,世界各国纷纷成立以工程为研究对象的学术机构。我国除了各高校和研究院所外,还于1994年成立了中国工程院。中国工程院是我国工程技术界的最高荣誉性、咨询性学术机构,由院士组成,对国家重要工程科学与技术问题开展战略研究,提供决策咨询,致力于促进工程科学技术事业的发展。其主要任务是促进全国工程科学技术界的团结与合作,推动我国工程科学技术水平的不断提高,加强工程科学技术队伍和优秀人才的建设与培养,为国民经济的持续发展服务。

中国工程院主要职能有:

(1)贯彻落实科学发展观,积极实施科教兴国战略、可持续发展战略和人才强国战略,组织研究、讨论工程科学技术领域的重大、关键性问题,结合国民经济和社会发展规划、计划,对工程科学技术的发展与应用,提出报告和建议。

(2)对国家重要工程科学技术问题组织开展战略性研究、提供决策咨询,接受政府和有关方面委托,对重大工程科学技术发展规划、计划、方案及其实施提供咨询。

(3)促进全国工程科学技术界的团结与合作,推动我国工程科学技术水平不断提高和工程科学技术队伍建设,激励优秀人才成长。

(4)组织开展工程科学技术领域的学术交流与合作,代表中国工程科学技术界,参加相应的国际组织和有关国际学术活动。

(5)弘扬科学精神,传播科学思想,倡导先进科学文化,维护科学道德尊严,普及科学技术知识。

综上所述,工程是人类以利用和改造客观世界为目标的实践活动。它有两层基本含义:第一,它是将科学知识和技术成果转化为现实生产力的活动;第二,它是一种有计划、有组织的生产性活动,目的在于向社会提供有用的产品。工程是一种非常具有创造性和综合性的活动,担负着将科技成果转化为生产力,并为人类造福的重要使命。工程素质是指人们在考虑工程问题、从事某项具体工程工作时所表现出的内在品质和作风,它是工程技术人员应该而且必须具备的素质。

2.1.2 工程的内涵

什么是工程?怎样来理解和把握工程?李伯聪教授提出的“科学—技术—工程三元论”,已被越来越多的专家、学者所接受。李伯聪把工程定义为“人类改造物质自然界的完整的全部的实践活动和过程的总和”;而《2020年中国科学和技术发展研究》给出的定义则为“人类为满足自身需求有目的地改造、适应并顺应自然和环境的活动”。我们把工程定义为“有目的、有组织地改造世界的活动”。这一定义中的限制词“有目的”把无意识的自发改变世界的活动排除在外。例如人们污染环境的行动虽然也改变世界,但不能称为工程。而环境工程是有目的地改善环境的活动,所以是工程的一种。其次,定义中的限制词“有组织”则把分散的个体活动排除在外。因此,原始人把野生稻改造为栽培稻不算工程,但“大禹治水”是组织很多人进行的,应是一种早期的工程活动。朱京强调“工程的社会性”,这一社会性与本定义中“有组织活动”应当是同义词。到目前为止,工程都是按照被改造的对象而命名的。世界分为自然界和人类社会,所以工程也可分为自然工程和社会工程,前者不妨称为“硬工程”,后者不妨称为“软工程”。虽然工程的名称起源于硬工程,但把它推广到社会改造也是顺理成章之事。例如当前频繁出现的“希望工程”、“五个一工程”、“知识创新工程”等。按出现的次序,工程也可分为传统工程与现代工程。前者如土木工程、水利工程、建筑工程、机电工程、能源工程等,后者如材料工程、环境工程、生物工程、生态工程等。

在这里,我们可以把握工程这样几点内涵:首先,工程活动是从制定计划开始的,或者说计划是工程活动的起点。其次,实施(操作)是工程活动最核心的阶段,工程活动的本质是实践、是行动。最后,工程的决策理论和方法在工程的成败和工程哲学中具有特殊的重要意义。它涉及工程的自然要素、科学技术要素、环境要素、社会人文要素和价值要素等一系列要素,是工程伦理研究的核心问题。