【雄文】程不时：飞机总体设计人员的培养
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我国建设21世纪有自主发展能力的飞机设计事业，培养飞机总体设计人员是首当其冲的任务。如果只有解决各种局部问题的人员，就无法自己独立发展飞机型号。在这方面，我主要谈谈自己的一些体验和感受。
飞机型号设计是一项包含成千上万人劳动的集体创造活动。但是，飞机型号设计又是一个“从顶层设计分解到各局部”（Top down）的过程，而不是各个局部各行其是，从底层堆砌（Bottom up）的过程。飞机的总体设计，是需要与可能、经济与技术的结合点，是众多专业要求矛盾的焦点，是地面工作向飞行目标冲剌的总蓝图，是研制生产与市场的界面、是技术与人（包括具体操作的人员和社会）界面的设定。一架飞机的全寿命成本，90%以上在飞机的总体方案确定时就已经被确定。因此，并不是只要了解航空技术中一种局部性的知识，就必然可以做好总体设计。飞机总体设计所需要的知识和能力，并不是各个局部专业的叠加的总和。
在飞机型号研制的浩大技术队伍中，只有少数人从事全机总体性的工作（包括飞机型号总设计师及其副手，以及具体进行飞机总体设计的人员）。哪些人能够担任这类任务，主要通过实际工作中的锻炼与考验，也取决于许多条件，如历史或环境条件。但是受过总体设计训练的人，即使以后不是从事飞机型号总体设计任务，但在承担一个系统，一个结构部件，或一项设备的总体设计中，仍然是有用的。因为总体设计的训练在性质上是培养创面立一个新系统的开拓性能力。
总的说来，总体设计需要的是一种“通才”（Generalist），而不是“专才”（Specialist）。“通才”是比“专才”更高的层次。在军队中，“将军”的英文就是“General”，是从总体上统领各专业军种的岗位。
但是，从事飞机总体设计这样高技术复杂系统的通才，最好自己原来有一种扎得较深的“专业”基础，然后通过培训或自学来掌握总体性的知识和技能。这是因为各门专业的具体规律可以是互不相同的，但是人类的科学思想和方法有许多相通之处。通过一门钻得较深的领域的体会，在处理不同学科之间的关系时，除了能看到问题表面所存在的矛盾以外，还可能通过类比性思维而对“冰山水面以下的部分”有所感觉。创立所谓横断学科“控制论”的三个科学家就各有专业，一个是生物学家，一个是电子学家，一个是数学家。如果没有一门理解较透的专业基础，仅仅学习总体性知识，可能认识流于表浅，在处理矛盾时缺乏抓住问题要害的洞察力，提不出有启发性的解决办法，对问题的实质和发展后果的预测缺乏真知灼见。这样也就不能在实际上统领各专业。
一个人敢于、善于改造客观事物的开拓性胆略和能力，不是通过越来越深地钻研某些分析性学科，就必然会形成的品质。总体设计有它需要的知识和技能。我认为在高等教育中可以注意加强培养的几个方面，提出几点意见。
也许有人会认为，开拓能力是一种无法理喻的先天性素质，只能凭每人的悟性。但是，人类社会的科学技术在近百年来得到空前的发展，特别是第二次世界大战出现喷气技术、核能、电子三大技术，人类创新活动的规模越来越大，建立起许多大型复杂的系统。人们开始对大型工程的经验加以总结，探索其规律。从上个世纪60年代以来，形成了一些新的学科。与传统的分析性学科相比，这些新学科突出了在改造客观世界中的能动性和实用性。
我认为以下的课程对培养总体设计人员是有帮助的。在对飞机总体设计人员的专门培训的进修班上，可以讲授这些课程。但是另一方面，对于有志于从事总体设计的学生，或者已经在总体设计岗位上的工作人员，也可以通过自学来提高有关方面的认识。
1、系统工程
这是一门认识和建造大型系统的学科，它包括一系列跨越各具体专业局限的概念和方法。它的本质是一种“方法论”，而不是“论方法”，从根本上说属于“工程哲学”的范畴。现实中有具备很深专业知识却在改造世界的任务中相对无能，即出现“高知无能”的现象，在很大程度上就是因为在工程哲学上处在很低幼甚至谬误的水平。对已有世界的认识反而成为他们向前拓展的障碍，而不是前进的动力。
美国一家航空杂志曾对美国飞机公司进行调查，询问对大学毕业生工作能力的表现。结果比较一致的反映是：对大学培养的专业能力一般表示满意。但普遍感到欠缺“系统工程”的训练。美国著名的麻省理工学院原来是以一些专业学科的教学享誉于世，今天最引为自毫的是他们对学生“系统工程”的培养，使学生们毕业后在一系列美国的大型工程中展露出才华。
2、创造学
首先需要对人类文明发展中创造力的重要作用有正确的认识。创造不是工程活动的禁忌，而是一种必需。任何设计都或多或少包含有创造。缺乏创造力，或有意排斥创造力的人，所持的是一种“机械论”的工程哲学观。这种哲学观点只承认事物的量变而不看到质变、只看到事物的渐变而看不到突变。持有这种观点的人，只能停留在不断重复地模仿和复制别人设计的水平，而不能推进科技领域向前发展。
在飞机设计中应该对“创造”与“风险”的关系有正确的评介。仿制是在技术创新上完全抹煞“创新”来使技术风险降到最小。但把世界的发展认识为只在数量上增长，或者只是换一个不同的地方生长出还是原一个东西的过程，这种认识不能解释科技的发展过程，因而也不能指导科技前进。
应掌握人们迄今已经总结出来的一些有效的激励创造力的方法。
3、科学学
这是一门研究各门学科共有的规律，和整个科学领域跨越具体析学科界限的总体性现象的学科。在具体专业陷得很深的专家有时容易进入用细节来否定整体、用局部来否定全局的思维误区。我认为学习一点科学学，取得一点宏观的思考角度是有益处的。
4、航空史
一般地说，学习一点科学技术史，对进从事科学技术创造事业的人是非常有益的。具体在航空方面，航空史中充满了一系列历史事件，其中有些曾带有很大的新闻性吸引社会的注意（如林白首次飞越大西洋之类）。固然这些事件构成了航空技术发展的一个编年史的轮廓，但学习和研究航空史更重要的是研究人类在航空领域的认识和改造能力的发展，从中感受到人类航空能力建立的流向和可能存在的缺项。
历史对未来的启迪，更多是在技术发展的方向上，历史上一些成功的思路或失误的教训都可能重演，而同样的轰动性社会新闻则很少重现。
5、决策论、风险分析、预测学等
古人认为决策权是上天赋予的，拥有最大决策权的就是“天子”。当朝代衰亡时，就认为天子的治理使生灵涂炭，已经失去了上天的信任。于是农民起义便打出“替天行道”的旗号。计划经济造成的最大哲学误区之一，就是简单将人为作出的决策与客观规律等同，认为有决策权的人作出的决策就必然是正确的。计划就是规律。这一点在上个世纪50年代初就被经典文献着重纠正，但实际上仍然被一些人所信奉。
今天具有健全科学思维的人，已经认识到决策权与正确性是两回事。前者是人为赋与的，正确性则必须由实践来考验。作出决策可以带有任意性，但决策能否达到预期目的则由客观决定。
在飞机设计中，解决任一个问题，从两个以上的解决方案中作出决择，就需要频繁地作出技术决策。为了使决策有尽可能大的成功概率，“决策论”提出了一系列的方法。
对风险的认识是开拓性工作中的新问题。按常规走路的人不感到有什么风险。甚至有人把不冒任何风险作为人生的准则。但是要开拓就必然有某种程度的风险。要完全避免风险就是彻底禁止开拓、取消设计。这确实是一部分人的主张，但是可以看到这种主张并不反映人类技术发展的真谛。
至于预测，并不是类似算命占卦的玄学。如果没有广义的预测能力，那么作出任何决策都不可能。因为作出决策时后果还没有发生，不可知论者作出任何决策便都只是盲目的。在实际技术工作中，有时我们会看到有的人对技术决策后果的预计有惊人的准确性。这取决于他对事物内在规律的深刻洞察。应该认识到：人的预测力是人类思维的根本功能之一。
此外，还有关于飞机总体设计的一些专门的学科，如飞行力学、飞机构造学，总体参数优化之类的课程。那自然是应该掌握的学科。
有的人误以为要学会一种本领，只需要知道有关的“知识”。其实有许多事，仅仅从“知识”上说并不难，但要真正掌握则必需经过艰苦的训练去获得“技能”。比如走钢丝，从知识上说很简单，只要保持平衡，但要真正掌握，则非经过艰苦的锻练不可。又如演奏钢琴，要让学生“知道”键盘上每个键发出什么音只需要很少时间，但要学会演奏，则需要经过多么漫长的训练。
人类的技能除了上述例子的“肢体技能”之外，还有一种称为“心智技能”， 也必须经过训练。比如数学上的解题能力，和工程设计中的解决设计难点的能力等等。掌握了技能的标志在于养成足够稳定的习惯性条件反射，在需要时在肢体运动或智力方面作出及时而准确的反应，达到预期的效果。
这里谈对飞机总体设计者有用的三方面的技能：
1、组织能力，即策划、指挥一群人完全某项目标的能力
这种能力，需要训练。例如在策划主持一次演出晚会、组织一次墙报的出版等活动中都能得到锻练。缺乏这种锻练的人，往往只适于承担个体性的专业任务，而在飞机设计的群体性创作中，特别在涉及众多专业人员的总体设计任务中难以适应。
2、技术综合能力
技术综合能力指将许多不同门类的技术，组织、综合在一个单一的产品中，最后能完成特定的功能。我认为航空模型的设计与制作对从事飞机设计的人员，有不可忽视的锻练作用。
我特别指能飞行的、线操纵、自由飞或遥控模型。并指自己设计的试验模型，因为它在飞机设计中非常重要的三个学科：飞行力学、飞机结构学和动力装置的综合上给人以锻练。我本人不太重视创造航模纪录的航模运动。因为那可能将目标引向手工技艺的精巧及按有成绩的成功设计的仿造上，将注意力集中在纯为提高运动纪录的，作用仅限于航空模型本身的细节上。
飞行力学的感性认识对从事飞机设计人有根本意义。如有可能，最好能有驾驶轻型飞机的实际感受。（我本人曾在初级教练机上有过短期驾驶体验，我已经觉得对我长期从事飞机总体设计颇为有益）。有些人被认为“搞航空而不懂航空“，就是因为他们的意识离航空技术的最终目标——飞行太远。
我国从事过航空模型活动的人，不见得都在航空领域内有所建树。但是反过来提问题，在航空几个重要领域里作过出类技萃的业绩的人，其中不少在青少年时代搞过航空模型。这中间也许不无内在的联系。一位搞过航模的飞机设计师说：“设计和制造航空模型，那是一项小的系统工程”。我认为这些人早年的航空模锻炼对他们以后作真正大型技术综合性工作做了某种准备。
3、表述能力
不能想像一个综合型“通才”而拙于表达。表述能力包括口头、书面（中文及外文），以及图形表达。最后一项又包括计算机绘图及手绘。
这里特别谈一下手绘能力。由于图形表达的信息量远大于语言及文字，掌握熟练的手绘技巧对信息交流非常重要。
第一是善于用图形来表达各种抽象的概念，如各种量的增减消长的关系、事物的相互包容嵌镶的隶属关系、事件发生的因果关系、组织结构的层次关系、各分量的比例关系，各种组成的位置关系等。许多问题用语言讲不清，一绘出图形便一目了然。工种技术中常用的图表方式并不很多。一般工科学生接受别人用图形来表达的概念（如在教科书里的图形，或教师讲课时使用的图形）还是很容易接受的。但是对工作或生活中出现的现象却不善于自己用图形来表述。
第二是掌握对几何物体的手绘表达的本领。需要空间相像，才能较准确地将客观上三维的物体在二维的纸张上表现。需要一些基本的观察、用笔和绘线的训练。结构是宇宙万物的最基本形态。在工程设计中更是离不开结构。能够在讨论技术问题中纯熟地用图形表现物体的构形及结构，是总体设计人员非常重要的基本功。例如有些基本功扎实的飞机总体设计人员能够即席用笔勾出飞机的构形与结构，这样使他们能在视觉上抓住要点并予再现的本领。
当然总体工作者还需要一些业务性的技能，如工程制图能力、数学演算能力、计算机编程能力等等。一般都知道，不再细谈。这里可以特别一提的应有解决新问题时收集有关资料，对思考素材的调研寻找能力（因为开拓性工作的有关情况不像常规工作那样现成）、以及征求解决问题的思路及捕捉灵感的能力等。美国第一次作原子弹试验时，有一位在安全距离外观察的科学家，向空中抛出一张纸，根据纸被气浪冲出的距离估计出原子弹的当量吨级。以后和精确测量对照居然相当符合。总体设计者也需要这种敏捷思维、善于取模型作实验、长于概括的本领，以便于对事物作出宏观估计。
程老这篇文章写的真心好。小翼仔细的拜读了好几遍，有以下心得：
1、关于总体设计，这个“总”字应该理解为技术“抓总”，而不是搞统计表格的“汇总”。所以总体设计人员的工作相对于其余专业部来说，无论是具体专业的深度，还是知识的广度，要求都应该高得多，否则怎么能够像程老所说的“在实际上统领各专业”。据说国内某研究所，其总体设计人员一般不会招收应届毕业生，而是从各专业中选择经验丰富的人来做总体设计，这样看来，其做法是非常合理的。
2、程老提出总体设计人员要学习“系统工程”，小翼真的是给跪了，看看现在中航工业、中国商飞都在大力推进系统工程，就知道程老多么有远见啊。小翼认为现在学校里航空系的同学们都会学习总体设计，其实更应该学习系统工程，这个应该是比总体设计更重要的课程，因为这可是一种“方法论”，一种工程哲学啊。
3、程老还提出总体设计人员要学习“决策论、风险分析、预测学”。小翼初看这些课程貌似与总体设计关系不大，但是看完具体内容后发现，这不仅是总体设计人员要学的课，而且简直就是领导必修课啊，因为这些课程就是教人怎样拍板啊，“在飞机设计中，解决任一个问题，从两个以上的解决方案中作出决择，就需要频繁地作出技术决策。”是的，这个时候就是体现领导技术实力的时候，敢于拍板、善于拍板、胜于拍板的领导，必将赢得大家的信服。
4、程老在讲述技能训练的问题时，以走钢丝为例子，来说明“其实有许多事，仅仅从“知识”上说并不难，但要真正掌握则必需经过艰苦的训练去获得“技能”。”这个说的很好，这给了小翼很大的启发，那就是千万不能眼高手低，应该去实践，重复的去做，直到掌握这个技能。另外就是当我们某个方面能力（比如组织能力、比如表达能力）较差时，不要灰心，不要认为这就是天生的，不能改了，而是应该去找机会锻炼、多次重复训练，就能变好。