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        李彥夫:工業(yè)時代的“找茬”專家

        2018-06-07 05:54:22汲曉奇
        科學中國人 2018年6期
        關鍵詞:可靠性研究學生

        本刊記者 汲曉奇

        德國的機械、瑞士的鐘表、日本的手工制造……憑借著篤信技術、追求卓越的信念,很多制造業(yè)品牌贏得了行業(yè)的巨匠地位,而這種精益求精的精神則融入到企業(yè)的每一道工序、每一個細胞中,他們“通過研究,尋找一種更好的方式”。在這些研究中有一項很重要的,就是可靠性研究。清華大學工業(yè)工程系教授李彥夫形象地將這件事兒比作“給一件件產(chǎn)品、設備找茬”——“它們什么時候會發(fā)生故障?發(fā)生故障后,會有什么不好的后果?”

        確實如此,對個人而言,產(chǎn)品可靠與否,關系到每位使用該產(chǎn)品的人的安全性和舒適性高低。如果產(chǎn)品不可靠,甚至會引發(fā)重大安全事故。因而,機械制造工藝的可靠性研究成為當前制造行業(yè)關注的重點。在《中國制造2025》綱要實施的進程中,可靠性研究更是尤為重要。在這個關鍵節(jié)點,帶著滿腹所學,李彥夫作為2016年國家“青年千人計劃”人才回國,加盟清華大學,希望“通過學術研究推動我國工業(yè)進步”。

        “好之者不如樂之者”

        為了接觸并學習前沿領域的專業(yè)知識,11年前,李彥夫從新加坡到美國,而后輾轉(zhuǎn)到法國。11年國外經(jīng)歷不僅充盈了他的人生閱歷,更讓他在專業(yè)學識和研究功底上突飛猛進。

        子曰:“知之者不如好之者,好之者不如樂之者?!焙苄疫\,李彥夫正是這樣一個“樂之”之人。從武漢大學軟件工程專業(yè)畢業(yè)的他,一開始就對調(diào)試程序很感興趣?!霸谀菚r,我們經(jīng)?;?0%的時間寫程序,70%的時間做調(diào)試。調(diào)試就是為了發(fā)現(xiàn)錯誤和可能引起的故障,這在軟件工程中很重要?!崩顝┓蛘f,雖然這是一件繁瑣且困難的冷板凳類型的工作,但因為其重要性與挑戰(zhàn)性引發(fā)了他對軟件系統(tǒng)可靠性的興趣。本科畢業(yè)后他申請了新加坡國立大學該領域的博士,師從可靠性工程世界著名專家謝旻教授。

        李彥夫

        談到自己從事的可靠性研究,仿佛直戳到李彥夫的興奮點,他向記者回顧了自己在國外從事可靠性研究的那段時光。

        “我是在新加坡國立大學讀的博士,那里的學術氛圍很濃?!?年下來,給他留下印象最深的是,“當時我們基本上都在寫論文,文章寫了很多,也在高水平期刊上發(fā)表了一些文章”,但是與生產(chǎn)實踐還有一定的距離。

        博士畢業(yè)后他去了美國田納西大學做博士后研究,有機會接觸到關于計算機體系方面的可靠性研究。這段短暫的時光,仍然沒有讓他找到“落地”的感覺,“學術研究和工業(yè)界結(jié)合得還是不夠緊密”。

        2011年,李彥夫去了歐洲。歐洲是第一次工業(yè)革命的發(fā)源地,其制造業(yè)一直引領全球制造業(yè)風潮,是真正意義上的“世界工廠”,數(shù)百年來一直應用先進的技術和專業(yè)知識,創(chuàng)造并提供了具有高經(jīng)濟價值的產(chǎn)品和相關服務。他加入的巴黎中央理工—高級電力學院,是法國最優(yōu)秀的工程師大學校之一,他所在的工業(yè)工程實驗室的科研實力也是鼎鼎有名。

        在這里,很多公立學校隸屬于政府,但政府卻不會直接給學校很多科研經(jīng)費,可能只能占到國家整體GDP的約2%。那么,科研類學校的經(jīng)費如何解決呢?李彥夫談到,反而是各大公司投入得多,因為政府會給予他們相應額度的免稅待遇?!拔矣X得,這就像國內(nèi)的高校和企業(yè)合作得比較好的橫向課題,項目和生產(chǎn)實踐結(jié)合得非常緊密。這樣,往往企業(yè)的研發(fā)水平也會得到提升。在他看來,這就是學術研究推動工業(yè)進步并由此成為一個體系的樣板。

        采訪中,李彥夫告訴記者,雖然是一門新興的工程學科,但可靠性研究在世界發(fā)達國家已經(jīng)成熟。企業(yè)將可靠性技術和全面質(zhì)量管理緊密地結(jié)合起來,有力地提高了產(chǎn)品質(zhì)量。從與自己合作過的國外比較大的工業(yè)企業(yè)的經(jīng)驗出發(fā),他提到,比如法國電力公司、阿爾斯通公司,他們對自己的產(chǎn)品在質(zhì)量和可靠性方面要求比較高,“雖然可能可靠性評估對他們來說,并不一定能夠起到立竿見影的效果,但他們愿意投資來做探索性質(zhì)的量化研究”。評估從系統(tǒng)的設計到維修,涉及運營、維修、報廢這一產(chǎn)品的整個生命周期,這些公司都會將可靠性和質(zhì)量貫穿始終。

        助力“中國制造2025”

        2014年,國家質(zhì)檢總局與清華大學共同成立清華大學質(zhì)量與可靠性研究院(以下簡稱“質(zhì)量研究院”),開展跨學科、多層次的質(zhì)量與可靠性研究,其主要工作方向之一是面向核設施、高鐵等重大工程和產(chǎn)品開展可靠性研究。

        彼時,在法國工作的李彥夫,已經(jīng)在可靠性研究領域做得有聲有色,成長為可靠性工程領域具備一定國際影響力的優(yōu)秀青年學者。他帶領了5名博士研究生和3名碩士研究生組成的團隊,承擔了歐盟第七框架計劃、法國電力公司、法國阿爾斯通公司、法國外交部和法國國家科研中心的多個重大科研項目。

        質(zhì)量研究院擬開展研究方向的吻合、人才及經(jīng)驗稀缺的機緣,促成了李彥夫的回國。談到自己回國的主觀動因,李彥夫說:“現(xiàn)在國內(nèi)很多工業(yè)產(chǎn)品的質(zhì)量和可靠性都有待改進。問題在中國,我們可以做的事情在中國,我自然應該回來?!睆拇蟮沫h(huán)境來看,去年我國發(fā)布了實施制造強國戰(zhàn)略的第一個十年行動綱領《中國制造2025》,希望推動傳統(tǒng)制造業(yè)的轉(zhuǎn)型升級和健康穩(wěn)定發(fā)展,同時在應對新技術革命的發(fā)展中,實現(xiàn)高端化的跨越發(fā)展。而且在他看來,開展可靠性研究,對提升國家的工業(yè)水平非常關鍵。對他來說,這也是一個非常好的機會。

        在國外,李彥夫的研究主要是以系統(tǒng)可靠性評估與優(yōu)化方法為核心,具體涉及關鍵性基礎設施、可再生能源與智能電網(wǎng)和計算機軟件等應用領域,在這些方面他都取得了一系列創(chuàng)新性學術成果。他提出了高可靠度的關鍵性元件與系統(tǒng)的老化與故障建模理論框架,并應用到法國電力公司的核電站熱移除系統(tǒng)可靠性評估與維修項目中,解決了在老化數(shù)據(jù)稀缺情況下對核設施進行可靠性評估的難題。他還率先提出一個較為完整的可再生分布式能源系統(tǒng)的可靠性理論模型,并在此基礎上指導學生在智能電網(wǎng)風險優(yōu)化與控制決策方向上開展了一系列前瞻性研究,為將來發(fā)展安全可靠的智能電網(wǎng)提供了理論支撐。

        多年的科研積淀都為他如今回國開展科研打下堅實的基礎。長期以來,中國工業(yè)發(fā)展中重速度、輕質(zhì)量,重規(guī)模、輕效益的現(xiàn)象比較突出。李彥夫打趣地說:“我剛回國沒多久,在沒有選擇品牌的情況下買了一款國產(chǎn)的冰箱。運轉(zhuǎn)了幾天后,我發(fā)現(xiàn)噪聲特別大。朋友說,買冰箱怎么沒選西門子?”當人們對同類產(chǎn)品進行比較之后就會發(fā)現(xiàn),國內(nèi)外產(chǎn)品在質(zhì)量及品質(zhì)上的區(qū)別還是有的。

        因而,他說留給自己的空間很大,可以做研究的地方挺多。而做這些研究,于李彥夫自身而言,“這是一個帶給人成就感的事情”,“往大了說,可能就是對國家發(fā)展會有一定幫助”。話音一落,科學家的樸實無華已全然勾勒,因為他自己覺得把科研抬到了國家層面,會浮夸,會讓自己覺得不好意思。然而,事實確實如此——系統(tǒng)可靠性以及基于此的系統(tǒng)設計和維護,對大多數(shù)現(xiàn)代工業(yè)系統(tǒng)而言,有著不言而喻的重要意義。

        如今,工業(yè)系統(tǒng)日趨復雜化和智能化,加之高可靠性也是未來高端工程與產(chǎn)品的發(fā)展趨勢,都給可靠性評估與優(yōu)化帶來了極大挑戰(zhàn)。他告訴記者,自己回國研究的重點將圍繞例如高鐵、電網(wǎng)等關鍵性基礎設施展開?!跋窀哞F、電網(wǎng)等這類關鍵性基礎設施,一般都是國民經(jīng)濟的關鍵部門,一旦出現(xiàn)故障或事故,可能造成重大經(jīng)濟損失和人員傷亡。因而,它們的可靠性和安全性一直都是國內(nèi)外專家研究的重點?!比绾卧陬A算約束范圍內(nèi),最大程度地提高關鍵性基礎設施的可靠性和安全性,是中國經(jīng)濟社會發(fā)展中亟需解決的問題。

        “青出于藍而勝于藍”

        不同于國外只是單純帶領團隊做科研,也許回國的擔子更重了。清華大學工業(yè)工程系希望他在學科建設、科學研究方面發(fā)揮所長,瞄準國際學術前沿,組建高水平研究隊伍,建立關鍵性基礎設施、智能電網(wǎng)和信息物理系統(tǒng)可靠性的理論研究與實踐的平臺;通過創(chuàng)新基礎理論突破、實驗應用原型開發(fā)和參與國際標準制定等活動,做好中國可靠性研究的排頭兵;發(fā)揮自身科研與工業(yè)緊密結(jié)合的特點,積極投身到高鐵、電力等重大工程項目的可靠性研究中;加強科研成果的理論突破與應用化研究結(jié)合,爭取贏得更多的自主知識產(chǎn)權(quán)。

        鑒于他在國外求學、工作的雙重經(jīng)歷,清華大學工業(yè)工程系也希望他能借鑒國外先進的教學經(jīng)驗,結(jié)合國內(nèi)的具體情況,開設領域內(nèi)的相關基礎課程和前沿講座,加強學生在學術素養(yǎng)、工程實踐和國際交流方面的培養(yǎng),培養(yǎng)出具備國際視野的畢業(yè)生?!皩W校會給我安排多門課程,要求用英語或雙語教學?!碧峒按耍硎竞軜芬?,因為他很喜歡帶學生。

        走進李彥夫的辦公室,可以看到他的墻上懸掛著《荀子·勸學》的字畫。他告訴記者,初高中的時候讀過,但當時因為年紀小,以背誦為主,對內(nèi)容不是特別理解?,F(xiàn)在重新翻讀,覺得字字珠璣,句句在理,很多話語,自己如今有了更多的感悟。“青,取之于藍,而青于藍”,這是他培養(yǎng)學生的目標,“我培養(yǎng)學生的要求是,比我做得更好”。

        談及培養(yǎng)學生的心得,他說,現(xiàn)在一部分學生的想法比較多,首先我會尊重他們的選擇。我會給他們一些研究方向讓他們?nèi)ミx擇,先讓他們做出自己的判斷。這期間,學生可以隨時找他,自由交流、提問,他則教學生如何查閱文獻。當學生們在學術水平較高的雜志數(shù)據(jù)庫里查閱文獻之后,他會鼓勵學生選擇自己比較感興趣和有把握的一個方向開展研究?!拔墨I綜述需要著眼于近5~10年發(fā)表在一流雜志上的文章,體現(xiàn)最新的進展以及在某個方向的不足之處”。李彥夫說,這就好比站在巨人的肩膀上讓學生們開始探索未知的領域?!安环e跬步,無以至千里;不積小流,無以成江海。這句話告訴我們,下工夫一定要專一,力求在一個方向上做到世界一流。”他要求學生如此,而他自己也是這樣做的。

        致力教學,希望“青出于藍,勝出于藍”。

        同樣是比喻,他把自己老師的身份稱之為“陪練”,教學的過程被戲稱為“過招”。“他們(學生)必須得先過我這一關”。每個星期,他帶的每一個學生,至少會用1個小時時間和他一起討論,一旦發(fā)現(xiàn)什么問題或者有新的想法,就會作為下一周的工作內(nèi)容?!昂蛶煾颠^招一段時間后,只有把師傅打敗了,才可以出師?!?/p>

        剛剛回國不久,李彥夫還在盡量調(diào)整狀態(tài)。他看到有科學家因為過度勞累猝死的新聞,告訴記者,“我覺得自己不會過勞死”。樂觀開朗——李彥夫有著80后男孩的特有心性,也沉淀下科學家嚴謹?shù)驼{(diào)的氣質(zhì)。他愛生活,好游歷,立志遍訪名山大川、名勝古跡。也許我們該對這一代青年科學家改改標簽了。

        當然,這一路走來,科研也絕非一路順風。“我強調(diào)產(chǎn)學研結(jié)合,我們所學、所研究的知識和成果,要能夠運用到工業(yè)中,去解決一些實際問題。如果可以這樣,我覺得這是很有成就感的一件事情?!迸龅诫y題時,李彥夫的絕招是“回到起點”?!坝锌赡芪易鲆粋€模型或做一個算法得到的結(jié)果,跟預想的或跟理論推導的結(jié)果不一致,我會仔細檢查每一行公式或代碼,直到理論與實際結(jié)果相吻合。”

        在復雜而動態(tài)的系統(tǒng)中,找尋故障根源,這就是“找茬”專家李彥夫的常態(tài),也是他對科學研究所持有那份嚴謹和堅持的完美詮釋。

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