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1.1進度報告機制
設計分包單位每月定期向項目現場及設計總體院提交設計工作進展報告,反映其所承擔設計工作的當月實際進展(文件出版、里程碑等),提交下一個月的主要活動和工作計劃,并指出存在的問題及擬采取的應對措施,進度報告在傳遞信息、反饋問題、加強溝通方面起到了良好的作用。
1.2進度動態管理
對進度計劃的管理采取本月檢查完成情況、下三個月預報的動態跟蹤方式,同時,根據設計進度計劃提前編制內部接口和外部接口計劃,并根據資料到位情況隨時更新接口計劃和設計計劃。對影響到施工里程碑的重要圖紙缺資料情況提交書面文件,使設計、施工、業主各方及時了解問題并采取措施。
1.3定期的設計進度協調會
設計分包院與設計總體院每月召開一次設計進度協調會,所有設計單位參加的多方設計協調會約2~3個月召開一次。設計進度協調會有利于總包方對設計進度的了解控制,也有利于各方交流專業技術問題和設計管理問題,是各設計單位信息交流的平臺。
2.1計劃工期
陽江核電廠工程在參考其他CPR1000項目的基礎上,制定的單臺機組計劃工期是56個月。在編制工期計劃時,對于參考電站的不同點考慮不夠完善,如:施工邏輯、設計方案、承包商的人力資源等。該工程常規島主廠房框架與樓面同時施工到頂、500kV開關站進出線方案反復變化等,這些都導致原計劃一級里程碑調整,以及后期調試工期緊張。1號機組實際工期63個月,比原計劃多7個月。
2.2二級進度計劃的聯動性
為保證一級進度計劃的順利實施,雖然各板塊二級進度計劃編制時都有提前考慮局部施工計劃,但板塊間的接口點和邏輯關系仍然不夠明確和清晰,設計、采購、施工、安裝、調試各板塊的二級進度計劃的匹配性不強,聯動性差。各板塊計劃不匹配,不能形成聯動,造成下游施工的二級進度受影響。
2.3采購進度計劃的執行
采購進度計劃的執行主要以單個或成組采購包的形式進行,采購二級進度計劃也是按采購包安排進度計劃,未考慮向設計提資的問題。設備制造方面,核島和常規島主設備制造進度普遍延誤,輔助設備中也存在設備到貨時間晚于計劃時間的情況,對現場施工造成影響。
2.4BOP進度計劃
陽江核電廠工程承擔BOP數量較大,較多BOP并無參考資料,部分BOP施工進度受計劃編制的合理性、科學性等因素影響,計劃普遍不能得到有效的執行,二級施工計劃、三級設計計劃與實際施工時間之間偏差很大。
3進度管理改進建議
根據陽江核電廠工程設計進度管理中摸索出的成功經驗和遇到的問題,對其他核電項目的設計分包院的進度管理提出以下改進建議。
3.1加強各方進度考核指標的關聯性
陽江核電廠工程設計進度計劃執行過程中,存在設計總體院、設計分包院、施工承包商進度考核與里程碑不一致的情況,部分里程碑形同虛設。建議加強各方進度考核指標的關聯性,不僅能激發項目參建各方達到進度考核指標的積極性,也有利于業主對項目進度的管理。
3.2參與進度策劃
陽江核電廠工程設計分包合同規定,工程設計三級進度由工程總包方負責編制,設計分包院在計劃編制階段不能參與,因此對計劃的管理沒有主動權,計劃執行過程中往往處于被動地位。建議設計分包院能積極爭取參與到設計進度策劃中,根據設計規律、設計方案編制更合理的設計三級進度計劃。
3.3加強信息跟蹤與經驗反饋
(湖北科技學院核技術與化學生物學院,咸寧 437100)
(School of Nuclear Technology and Chemical Biology,Hubei University of science and Technology,Xianning 437100,China)
摘要: 筆者在下文中將針對核電工程專業就如何提高卓越工程師教育培養質量做簡要的分析,并提出相應的建議以供參考。
Abstract: The author will make brief analysis on how to improve the education cultivation quality of outstanding engineers for nuclear power engineering specialty in the following, and will put forward the corresponding suggestions for reference.
關鍵詞 : 工程師;教育;核電安全
Key words: engineer;education;safety of nuclear power
中圖分類號:G640 文獻標識碼:A 文章編號:1006-4311(2014)34-0303-02
基金項目:2013年度湖北科技學院校級教研項目立項課題(2013-XA-005)。
作者簡介:陳圣江(1970-),男,湖北咸寧人,高級工程師,碩士,研究方向為電子技術及管理。
0 引言
清潔環保的核能是我國解決能源發展問題的重要措施之一,然而核能的生產涉及到的安全問題則是人們普遍比較關心的問題。改革開放以來國家為了促進核能和核技術的發展推出了《核電中長期發展規劃》,因為隨著經濟的發展,能源的消耗正在不斷地增加,與此同時,專業的核工程的技術型人才以及核設施運行的安全管理專業人才依然是供不應求。由于這樣的需要,國家教育部在2010年開啟了 “卓越工程師教育培養計劃”,目的就在于為核工程以及其他工程培養相應的技術型人才,推動我國新型工業化的長足發展,促進我國由經濟大國向經濟強國的轉變。筆者將從該工程師培養計劃的實施情況分析卓越工程師培養方案的幾個主要方面,分析怎樣才能推動該計劃的發展和質量方面的提高。
1 卓越計劃實施原則
卓越工程師計劃是立足于我國核電工業的發展,面向未來和世界的一項系統的教育培訓。其最終目的就是要通過卓越工程師計劃培養一大批核工程實踐能力優良并具備較高核電安全文化素養的工程師。
卓越工程師計劃的幾個關鍵性實施原則:首先是機制建設,所謂機制就是學校和企業共同合作建立起來的工程師培養機制,有利于學生把課本上比較抽象的理論知識和實際的實踐操作結合在一起;其次是校企高度互動,核電相關的企業單位和學校之間相互合作,共同建立核電實驗中心以及學生實踐的基地,讓核電相關的研究實踐活動能夠滲入學生的日常學習中,而且學校也可以聯合雙方的資源為學生聘請在企業中具有較豐富實踐經驗,職業素質比較高的工程師作為學生的企業導師,企業導師連同校內導師,共同培養學生的操作能力和專業技能;最后是分階段、多層次培養。學校可以按照學生在各個階段的不同認知程度將企業培養分成很多個階段,分別在各個學期的不同時候進行。讓學生的校內課程學習和企業實踐環節盡可能地銜接起來,學以致用。
2 卓越計劃實施方法
按照國家的卓越工程師計劃標準以及核電行業的標準,該計劃的方案主要是通過以下方案來展開的:
2.1 選拔及培養方式 卓越工程師的培養是需要面對所有專業的學生,從中選取比較優秀的人才進行培養,只有具備相應基礎的學生才能適應高層次的研究開發以及設計核工程的培養計劃。而且對于人才的培養模式也是需要有規劃的。人才培養模式的選擇在很大程度上能夠決定人才培養的效果,卓越計劃選擇的是 “3+1”訂單式人才培養模式,也就是說學生先在學校實踐一年,學習與實踐工作相關的各種學科基礎知識和基本的專業技能,并將重點放在設計能力的提高方面;學校和企業聯合打造具有我國教學特色的核電工程師培養模式,將學校豐富的教育教學資源和企業的實踐機會和資源利用起來,為新一代的核電領域人才培養提供比較好的環境。
2.2 課程計劃 卓越計劃的課程設置是為實現該計劃服務的,課程是以培養目標為出發點和立足點的,學生在學校的學習是為今后的工作建立一個比較系統的理論體系,而一個合理有效的課程計劃有助于讓教學各個環節綜合地培養學生的理論知識、實踐技能和道德素質。課堂計劃包括方方面面,不僅僅是指課堂教學,還包括各種設計建造工程項目的活動,在企業的實習工作,以及畢業論文設計,專業論文的撰寫和發表等等。該課程計劃就是最大限度地利用校內校外的綜合資源,讓學生的知識得到豐富,能力得到拓展,讓學生的創新能力得到培養。
2.3 企業實踐 企業提供的實踐機會需要學生具備相應的認知水平,企業的實踐活動隨著學生的認知水平的加深給予不同的企業實踐機會,主要包括:金工和認識實習、認識實習、工程實習、企業專家授課。第二學期至第八學期進行這些實習和學生的畢業實習、畢業設計加在一起的總學習時間為32周。
3 質量保障體系建設
3.1 學生生源質量保障 卓越工程師計劃需要比較優秀的學生參與進來,在選拔生源時一般通過兩種方式:一是通過全國高考招生計劃中單列“卓越工程師”班招生,按照學生的高考成績和填寫的志愿進行選取;二是從本科在校生中選擇擅長理科學習,實踐和創新能力比較優秀、在科技活動和工程實踐方面有突出成績的學生,這樣的選拔主要是學生報名,學校對其進行筆試和面試之后才能通過。
3.2 師資隊伍質量保障 師資隊伍是整個“卓越計劃”的引導者,學校需要按照核電工程師培養的目標選擇一支能夠勝任教學的教師隊伍。學校不僅需要鼓勵教師努力地提高自身的水平提高教學質量,而且還需要聘任一些在核電方面具有豐富實踐經驗的專職教師擔任專業課程的教學或者聘請一些核電工程技術水平比較高的工程師作為兼職教師。學校要為教師創造機會讓他們進入核電工程企業參加實際的工程項目的研究和開發工作。這樣不僅有利于學校的教學和實際的核電工程項目需求相接軌,也有利于學校不斷地提高自己的教學質量。
3.3 課程教學質量保障 課程教學質量的好壞主要是從課程體系、教材建設、教學措施以及教學評價方式幾個主要的方面體現出來的:課程體系設置最能體現學校的教學目標和辦學特色,有關核電工程師培養的教學課程設置需要注重學生在知識能力方面的綜合素質培養,而且不能忽視對學生的創造力和競爭力的引導。課程設置不僅要包括各種基礎知識內容還要注重實踐環節的設計;教材建設關系到培養目標的實現,教材是教學的依據,學生學習知識技能的資源,卓越工程師培養系列教材的建設需要優秀的教師和核電技術能力比較高的工程師合作編寫,在體現專業知識的同時有利于培養學生的實踐動手能力;教學方法與手段,除了教師授課之外,還可以實行多媒體教學、在實驗室授課與實驗相結合的方式生動活潑課堂教學;教學評價方式則是評價工程設計或綜合項目開發為主的考核方式,將考核的重點放在學生的知識運用能力方面。考察學生的表述、分析和解決問題的能力以及創新能力等。
3.4 政策保障 政策保障主要是學校對學生、教育教學的管理方面以及學校的經費支出方面為卓越工程師的培養提供支持:學生的管理主要是采取輔導員、班主任、導師三位一體的管理模式,學生在雙導師的指導下,結合選題,積極參與企業技術創新和工程項目開發,在此基礎上完成畢業設計,并參加校企共同組織的畢業設計答辯。教學管理的重點負責企業實習階段的課程設置、教學指導、教學管理等,保證企業階段教學任務的完成;經費的投入是資助教學改革、課程建設、教材建設、師資培訓、學生實訓、實習基地建設所必須的專項資金。
4 結束語
核電工程專業卓越工程師培養計劃的順利實施,既是積極響應教育部號召也是對原有人才培養模式的改革和創新,必將極大地促進學校教育與企業需求的無縫對接,為更快、更好地培養核電高素質工程技術人才開辟出一條更為有效的培養途徑。
參考文獻:
[1]王寶璽.關于實施“卓越工程師教育培養計劃”的思考[J]. 高校教育管理,2012(01).
【 關鍵詞 】 PDMS CPR1000虛擬房間;安裝分區;包容物
Virtual Room Research Based on PDMS Three-dimensional Design Platform
Liu Wen-xiu 1,2 Xiao Ben-lin 1 Qian Feng 2 Zhao Zhen-dong 2
(1.Hubei University of Technology HubeiWuhan 430068;2.Technical Support Department of China Nuclear Power Design Company.LTD GuangdongShenzhen 518000)
【 Abstract 】 this article is based on the virtual room model to build the standard and normative nuclear island factory. Through the attribute association of installation sub-region and fireproofing sub-region, develop the installation sub-region and management system of room inclusion. Moreover, there develops some three-dimensional room software. Based on installation sub-region, we can do the room number research, display, room removal, display and remove the room inclusion. Then we can reach the algorithm of building area, free volume, and circulation area between adjacent rooms. Moreover, we can also calculate the number of various crane span structure in each room and the total length to satisfy the professional design require.
【 Keywords 】 PDMS CPR1000 virtual room; installation sub-region; inclusion
0 引言
在CPR1000堆型核島廠房PDMS(工廠設計管理系統)土建模型中,存在著1000多個房間,我們需要通過整體結構完整的三維模型,直觀地找到某一具體房間所占用的空間和其邊界條件,中廣核目前各專業在統一的三維設計平臺上協同設計,經常需要統計某一房間的相關設備、管道等材料用量;當房間里有電纜通過時,需要根據防火分區用虛擬房間來統計房間內的電纜數量;同時還可以根據條件顯示房間內相關信息為水淹計算和點計算提供基礎信息。鑒于這些對房間的需求,我們根據二維圖紙(土建模板圖、詳細布置圖平面位置分布圖、三合一圖)的房間號和房間界限,按照統一的建立規則和相關技術規范,在核島廠房PDMS模型中,逐步建立起一一對應、方便調用、界限分明的核島虛擬房間,通過建立標準、規范的核島廠房虛擬房間模型,逐步滿足各個專業設計人員的要求。在陽江3,4號機組ETY系統優化設計項目中,我們通過核島虛擬房間給土建所提供了安全殼內每個隔間內的建筑面積、自由體積、相鄰房間的流通面積等參數,促進該項目順利進行。
1 標準、規范的核島廠房虛擬房間模型的建立
為了虛擬房間的后續開發和應用的方便,虛擬房間需要通過統一的建模規則和命名規則來對其進行界定.
1.1 房間特點
1)房間編碼中表示廠房的字母大部分表示該房間所在的土建廠房,但也有少數不反應房間編碼所表示的土建廠房,如W214 房間在1DB 廠房中,W233 房間在1LX 廠房中。
2) 房間會出現跨層情況,如果一個房間跨越若干層,它取用最低層位編碼。
3) 一般一個房間只屬于一個安裝分區,但 R230、R260 房間除外,這是因為R 廠房內部R47 跟R56 沒有很明顯的物理分界線,故會存在R230 房間、R260 房間跨越這兩個安裝分區的情況。
1.2 建模規則
核島虛擬房間模型參考土建模板圖、詳細布置圖平面位置分布圖、三合一圖,采用設備拉伸體來建立,通過二維圖紙上房間的占位信息,選擇虛擬房間的底面占位, 從樓板的結構層(包含裝修層)開始順時針向上拉伸,使得拉伸體的體積充滿整個房間空間,即得到一個虛擬房間. 房間水平空間按內墻建立,豎向空間由結構層標高到上部樓板底面標高, 當房間內有梁柱的時候,房間體積包含梁柱,房間上面不存在開孔。
1.3 命名規則
為了虛擬房間后續的開發和應用, 需要用統一的命名規則來對虛擬房間進行命名
在SUBS下建立拉伸體,一個STRU下只能有一個SUBS,在建模的時候發現,有些房間的頂板和底板具有好幾個不同的標高,采用一個拉伸體(EXTRU)不能滿足要求,因此,一個SUBS下可以有多個EXTRU(盡量為一個),同時在某些EXTRU上建立了負實體(NXTR),這也是為了滿足上下板存在幾個標高的特殊情況。
1.4 完成的核島虛擬房間模型
2 虛擬房間的軟件開發
2.1 安裝分區和房間包容物管理系統
在CPR1000項目的PDMS三維模型中,我們建立了具有實際尺寸、結構完整的虛擬房間的三維模型,并通過與安裝分區的屬性相連,既能在三維設計軟件中方便直觀地表現出核電站各廠房的安裝分區和廠房的范圍,也能為三維模型設計帶來很大的方便。在此基礎上,我們開發出《安裝分區和房間包容物管理系統》,從而實現按安裝分區查詢房間和顯示、移除房間,顯示、移除房間包容物可以通過選擇所需要的房間,顯示房間里所有的包容物(包括設備、管道、支吊架等),按安裝分區或房間加載三維模型、按區域進行材料統計等。
2.2 核島房間管理軟件
針對專業所要求提供的每個房間內的建筑面積、自由體積、相鄰房間的流通面積等參數,我們開發出專門的計算軟件――《核島房間管理軟件》,用于相關需要參數的計算。
2.3 房間和橋架關系表
根據虛擬房間和橋架模型的對應關系,我們開發出《房間和橋架關系表》,可以準確的統計出每個房間內不同類型的橋架的數量及所有橋架的長度總和。
3 應用實例
3.1 陽江3&4號機組安全殼廠房基礎參數計算
陽江核電廠3&4號機組在安全殼內將安裝數十臺非能動氫氣復合器用于嚴重事故下的可燃氣體(氫氣)控制,這些非能動氫氣復合器完全覆蓋了基準事故下ETY系統的2臺氫氣復合器的功能。同時消氫系統(EUH)將增添氫氣監測子系統,滿足嚴重事故條件下監測氫氣濃度的要求。
取消ETY原有的氫氣取樣和復合功能,需對相關的施工設計文件進行修改,并完成ETY系統手冊編寫;完成氫氣監測子系統的開發和論證工作;針對新增氫氣監測功能的消氫系統,完成消氫(EUH)系統手冊、技術規格書及相關設計文件的編寫。
其中要完成小型氫氣監測系統試驗以及數據整理,需要統計出安全殼廠房內每個隔間建筑面積、自由面積、相鄰房間的流通面積等基礎參數。如果單純依靠平面圖推算的廠房參數的話,統計的工作量非常大,并且容易造成遺漏,測算數據存在不準確因素。我們根據已經建立的具有實際1:1尺寸的核島虛擬房間模型,利用開發的“核島房間管理軟件”平臺抽取安全殼廠房每個隔間的建筑面積、自由面積、相鄰房間的流通面積等基礎參數,直觀地進行判斷,準確計算,平均一個虛擬房間的數據計算只需十幾秒,大大提高了工作效率和準確性。安全殼共109個房間,以房間R120示例,統計數據如表2-4所示。
3.2 寧德1、2號機組PX泵房及GA廊道房間的橋架計算
在對寧德1、2號機組PX泵房及GA廊道進行電纜敷設防火薄弱環節分析時,需要查找出一個房間內所有的橋架。根據虛擬房間進行自動查找,找出每個虛擬房間內的所有橋架及橋架長度,并且根據這種對應關系,可以準確的統計出每個房間內不同類型的橋架的數量及所有橋架的長度總和。
如果單純靠人工來完成,在圖紙、模型齊備的情況下,查找一個有一千多條橋架的虛擬房間大約要30分鐘,并且人工查找在大數據量的情況下出現錯誤的概率是很高的。而采用基于虛擬房間的自動查找,時間只需要15秒,大大提高工作效率,節省工作時間。PX泵房與防火分區相關的房間有54個,與之相連的GA廊道房間4個,都已建立了實際尺寸的虛擬房間模型,以下以 121 房間為例,統計數據如表5所示。
4 結束語
在核電工程領域,三維設計作為目前國際最前沿的工廠設計技術已經成為主流的設計發展方向和設計手段,同時PDMS三維模型也在不斷的開發與改進,隨著核電設計水平的不斷提高,對三維模型的要求也越來越高.通過對核島廠房虛擬房間的建模和研究,在三維模型中建立起精確和完整的虛擬房間系統,促使二維房間向三維房間的轉變,促進PDMS三維模型的進一步完善,方便我們更直觀、清晰了解核島房間的整體分布情況,可以在PDMS三維模型中方便地調用每一個房間及其邊界內的包容物(設備、管道、電纜等各專業三維模型),借助虛擬房間來實現不同設計人員的設計需要,及相關計算功能,保證設計人員的設計質量,提高設計效率,減少現場碰撞和由此產生的返工。核島虛擬房間目前僅僅是針對土建和電氣兩個專業的需求所產生的功能開發、數據提取及專業研究,僅僅是其龐大功能的冰山一角,大量的后續研究及專業需求將在工作中產生,還有大量的工作需要我們去完善、補充和挖掘。
參考文獻
[1] 王百眾,王若冰,謝敏等.數字核電廠全壽期工程信息管理系統.中國電機工程學會第七屆青年學術會議論文集,2002.09.
[2] 中國廣東核電集團公司技術中心科研報告及論文匯編,2004.03.
[3] 羅亞林,馬莉,劉文秀.《嶺澳核電站二期工程可視化施工管理信息查詢系統應用開發》.ISET 2006 論文專刊.
作者簡介:
劉文秀(1981-),女,安徽合肥人,在讀碩士,現在中廣核工程設計有限公司技術支持所工作,工程師,目前從事CAD三維設計工作。
肖本林(1962-),湖南安鄉人,教授,博士,湖北工業大學土木工程與建筑學院院長;研究方向:土木工程與建筑學。
關鍵詞:安全工程;全日制工程碩士;培養模式
中圖分類號:G643 文獻標識碼:A 文章編號:1002-4107(2016)05-0066-03
我國的研究生教育過去一直定位于培養學術型研究生,1991年國家開始專業學位研究生的教育和培養工作,旨在改變研究生教育類型單一的不利局面;從2009年開始,教育部進行了研究生教育的結構改革,擴大了從應屆本科畢業生中招收全日制專業學位碩士研究生的比例[1-2]。目前,我國已設置40種專業學位,專業學位研究生占碩士研究生年招生總數從2009年的11%提高到2015年的50%左右[3]。目前,全國已有51所高校設置了安全工程碩士專業學位,招生人數逐年穩步增加。但是,在培養過程中還存在一些問題,如:(1)在人才培養目標定位上與國家經濟和行業發展的需求有一定差距;(2)在課程體系設置上缺少職業性,與學術型碩士沒有區分度或者不明顯;(3)師資隊伍不足,“雙導師制”落實差強人意;(4)生源結構單一、質量相對較低、學生認同度還不太高;(5)校外創新基地還不完善,還不能完全滿足教學需求。
南華大學于2006年獲首批安全工程領域工程碩士招生資格,學校在該領域最早開展鈾礦山通風與輻射安全、核電安全人因可靠性分析研究,形成了以鈾礦冶通風與輻射安全、氣載放射性安全監測技術、核電站安全人因工程、核電建設安全技術管理等具有核特色的研究方向。學校擁有“國家核應急教育與培訓基地”、湖南省“十二五”重點實驗室“核設施應急安全技術與裝備實驗室”,“鈾尾礦庫退役治理技術中心”湖南省研究生培養創新基地[4]。該專業領域每年招收全日制碩士研究生20人左右,其中一半以上為全日制專業學位研究生;此外,學校還與中國核工業集團公司合作,每兩年聯合培養40名左右的安全工程在職碩士研究生,已經成功舉辦了四屆。近年來,學院在全日制工程碩士研究生的培養上進行了一系列改革和探索,積累了一定的經驗。
一、全日制工程碩士培養的特點
專業學位(Professional degree),是相對于學術型學位(Academic degree)而言的學位類型,其目的是培養具有扎實理論基礎,并適應特定行業或職業實際工作需要的應用型高層次專門人才。專業學位與學術型學位雖然處于同一層次,但是培養規格各有側重,在培養目標上有明顯差異。學術型學位按學科設立,以學術研究為導向,偏重理論和研究,其目的是培養大學教師和科研機構的研究人員;而專業學位以專業實踐為導向,重視實踐和應用[5]。
二、安全工程全日制工程碩士培養模式的構建
“人才培養模式”是指在一定的現代教育理論和教育思想的指導下,按照特定的培養目標和人才規格,以相對穩定的教學內容和課程體系,管理制度和評估方式,實施人才教育過程的總和;它是高校人才培養工作的基本流程,主要解決“培養什么樣的人”和“如何培養人”的問題[6]。南華大學安全工程專業碩士學位點近年來從培養目標、課程體系、師資隊伍和實習創新基地等四個方面進行了一系列改革和探索,其中培養目標著重解決“培養什么樣的人”的問題,而課程體系、師資隊伍和實習創新基地著重解決“如何培養人”的問題。
(一)人才培養目標的制定
我國的教育行政部門明確要求“建立以提升職業能力為導向的專業學位研究生培養模式”,培養目標是指根據一定的教育目的和約束條件,對教育活動的預期結果,即研究生的預期發展狀態所作的“規定”,具有定向、調控和評價等功能,處于培養模式的核心地位[7]。本學位點對人才培養目標前后經過兩輪的修訂和優化,修訂過程中主要調研了兄弟院校的做法及結合了南華大學的實際情況,使該目標能滿足國家和行業需求,特別是我國核電發展的需求。南華大學對安全工程全日制工程碩士的培養目標可以從以下三個方面來概括。
第一,培養具有堅實的基礎理論和寬廣的專業知識,掌握解決安全工程領域實際問題的先進技術與方法,具有工程應用研究、安全工程設計與實施、技術攻關與技術改造、新技術推廣與應用、工程規劃與管理等方面的復合型高層次安全工程技術和安全管理人才。
第二,安全工程專業學位碩士要求掌握現代安全工程和管理的基本理論、方法,熟悉國家的安全方針、政策和法規,了解生產安全、核與輻射安全、火災與爆炸、公共安全應急等領域的國內外發展狀況和趨勢,具備堅實的基礎理論,以及較強的發現問題、分析問題、解決問題的能力和創新意識的復合型人才。能夠為各級政府部門、各類現代生產企業以及各類安全機構服務。
第三,安全工程專業學位碩士應該擁有扎實的安全基礎理論和專業知識以及多種能力:(1)有應用自然科學與工程等知識的能力;(2)有應用各種技術和現代工程工具去解決安全領域實際問題的能力;(3)有進行安全系統設計、實驗分析與數據處理的能力;(4)有根據安全需要去設計一個部件、一個系統或一個過程的能力;(5)有多種安全科技訓練的綜合能力;(6)有驗證、指導及解決安全工程問題的能力;(7)有對職業道德及社會責任的深層理解;(8)有很強的表達與交流的能力,包括外語能力;(9)有良好的人文素養和社會知識;(10)具備終生學習的能力。
對研究生的培養要實現以上全部10項能力確實比較困難,但是要求學生達到以上大部分要求,或者在培養過程中要求相關方注意培養學生以上能力。
(二)課程體系設置
南華大學安全工程全日制工程碩士的課程體系經過兩輪的修訂,形成了如表1所示的課程設置。工程碩士研究生應修滿不低于32學分,其中實踐環節為必修,不計入總學分。總體上來說,課程的設置較好地體現了南華大學的核特色。
此外,學院定期舉辦一些學術講座,以豐富研究生的知識,提升他們的學術水平。近年來,學院先后邀請了校內外專家作了“臺灣核電發展與核專業人才培養”、“改變觀念,夯實基礎――建立可持續發展的鈾礦通風技術體系”、 “大氣擴散物理模擬技術與進展”、“人因安全工程”、“現代安全管理概述”、“鈾礦開采中的輻射安全”和“安全核能源的發展與可替代前景”等學術講座,這些學術講座是課堂理論教學的有機補充,進一步彰顯了安全工程專業學位碩士點的辦學特色。
(三)師資隊伍建設
師資隊伍包括研究生理論課程授課教師及實驗指導教師、研究生導師(含校外導師),文中沒有對公共基礎課程教師隊伍的建設展開討論和研究。
在近年來,安全工程系結合學科和專業的發展,先后從中南大學、中國礦業大學、武漢理工大學、中國科學技術大學和西安科技大學等高校,引進和培養了數名安全工程專業以及相近專業(如安全技術及工程、礦業工程、地質學、土木工程、核技術應用等專業)的博士。安工系具有高級職稱和博士學位的教師人數超過80%,45周歲以下具有博士學位的教師接近50%。畢業于不同高校和專業的博士加入可以優化研究生理論課程的教學隊伍,增加師資的多元性,改進教學效果。
在校內研究生導師隊伍的建設方面,學校有一系列的鼓勵措施。比如學校在崗位津貼的評聘等方面,對于研究生導師有一定的要求,學校的關鍵崗位中的第九級、第十級崗位都要求是碩士生導師,且必須領銜指導一名以上的碩士研究生。近年來安全工程系先后有四名年輕教師被遴選為碩士生導師,進一步充實了導師隊伍,指導教師隊伍進一步年輕化。國務院學位委員會印發的《碩士、博士專業學位研究生教育發展總體方案》(學位2010[49]號)中明確提出了構建“雙師型”師資隊伍的要求[8]。安全工程系近年來在這些方面進行了一些探索,比如鼓勵教師參加職業資格考試、鼓勵教師到企業進行實踐鍛煉,如中核272有限公司、中建一局等,經費由學科建設平臺經費進行資助。近年來,有兩位教師取得國家注冊核安全工程師資格證書,七位教師取得國家注冊安全工程師資格證書,六位教師取得國家注冊安全評價師資格證書,五位教師取得高、中級爆破工程技術人員作業證。在校外導師隊伍建設方面,近年來先后聘請了中核272有限公司、中核北京化冶研究院和中國核工業第五建設有限公司等單位的十多位具有高級職稱的技術和管理人員擔任兼職教師,近年來指導十余名碩士畢業,成效顯著。
(四)校外實習基地建設
近年來學院建設了三個校外實習基地,分別是與中核272有限公司建設的“鈾尾礦庫退役治理技術中心”湖南省研究生培養創新基地,與中國核工業第五建設有限公司合作建設的“AP1000建造安全技術中心”校級研究生創新基地、與中核北京化冶研究院合作建設的“鈾礦通風與安全環保技術中心”校級研究生創新基地。近年來,有10名學生在基地完成了碩士學位論文,且情況較好。近三年來學生在基地完成的論文情況如表2所示。
表2 近三年來學生在基地完成碩士論文情況一覽表
三、成效
近年來,南華大學安全工程全日制碩士培養模式經過近幾年的實踐,取得較好的成效,表現在:
第一,對人才培養目標進行了優化,能滿足國家發展和核工業發展的需求。第二,課程體系設置具有明顯的核特色,以專家講座的形式對課程體系形成有效補充。第三,師資隊伍科研能力明顯提升,碩士點辦學基礎得到鞏固和加強。目前,安全學科領域現有教授10人,副教授18人,碩士生導師15人。近年來承擔了國家自然科學基金、國防軍工項目20多項,同中國核工業集團公司、中國核工業建設集團公司和國內大型企業簽訂了橫向科研項目近30項,年均科研經費600余萬元。在國內核心專業期刊和國際會議150余篇,出版專著6部。第四,校外實習基地建設取得進展,基地承擔研究生培養工作的能力得到提高,學生在系統內就業渠道拓寬。2014年有2名學生分別就業于中國核電工程有限公司和核工業標準化研究所,2015年有3名學生分別就業于福建福清核電有限公司、中核深圳凱利集團有限公司和國家核電山東電力工程咨詢院有限公司。
四、建議
第一,文中較為深入地分析了全日制工程碩士在培養過程中存在的問題,指出必須結合國家的需求和學校的特色,有針對性地對全日制工程碩士的培養進行改革。
第二,結合學校的核特色,對南華大學安全工程全日制碩士的培養模式進行了探索,主要在人才培養目標、課程體系、師資隊伍、校外實習基地等四個方面進行了探索和實踐。
第三,該學位點的建設過程中還需要注意以下工作:(1)課程庫的開發與建設;(2)實習基地的拓展與鞏固;(3)提升導師的科研能力,爭取更多的科研經費,為培養學生創造更好的條件。
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【摘要】2008年以來,全球金融危機對實體經濟形成巨大沖擊,市場競爭更為激烈和殘酷。企業要想生存或發展,就應當加強企業管理,其中一個重要方面就是內部控制,要盡最大可能提高工作效率,管理各類風險。而信息技術的廣泛應用也為加強企業內控提供了堅實的基礎。國內勘察設計雖然已經實現了企業化管理,但在內部控制上還存在較多問題。本文首先分析了勘察設計單位現階段內部控制制度所存在的主要問題,然后指出建立健全勘察設計單位內部控制制度的策略。
【關鍵詞】內部控制勘察設計預算
一、現階段勘察設計單位內部控制制度存在的主要問題
1、內部控制環境相對較差
內部控制環境是指構成一個組織的內部控制氛圍,反映組織內部人員特別是管理層對內部控制的態度,是內部控制其他組成要素的基礎。目前,勘察設計單位管理者對內部控制認識不夠,更有甚者認為內部控制只是為了應付上級的要求而制定的條條框框。尤其是單位的領導把建立健全內控機構簡單地理解為各種規章制度的制定、裝訂、匯總,認為做了整章建制方面的工作就等于建立了內控機制,而忽視了內部控制是一種業務運作過程中環環相扣、監督制約的動態機制。因而往往是行政命令代替制度政策,只強調上下級行政關系,忽視了權力的相互制衡,用一般財經規章制度代替內控制度,只重視資金使用的方向性,忽視了資金使用的程序性和效果。
2、預算未能充分發揮有效作用
預算管理是勘察設計單位實行內部控制建設的重要組成部分,但目前大多數勘察設計單位缺乏預算管理的理念。一些領導把財務計劃與預算管理混為一談,認為有了財務計劃就是實行了預算管理;也有些領導想實行預算管理,但由于方法不當,使預算管理的作用發揮的不充分。
同時,現階段,由于勘察設計單位資金來源的多元化、成本構成中人力設計成本占絕大比重,使得監督難以到位,部門預算不能對單位的全年財務收支有硬性約束,預算執行失控。究其原因,一是單位預算的范圍有限,尚未涵蓋單位全部財務收支事項。許多部門單位預算執行結果是超預算,但總有辦法在部門預算之外解決,使得部門預算的權威性和約束力受損。二是部門預算的追加項目仍有很多。目前,雖然勘察設計單位大多實行了部門預算制度,預算之外的追加調整項目仍然很多。追加項目越多,則預算的隨意性越大,權威性和約束力就越差。三是部門預算沒有在單位內部按組織體系進行細化。雖然上級主管部門對部門單位有了預算,但部門單位內部并沒有按組織結構對預算進行分解細化,仍是“實報實銷”。也就是說,上級主管部門對部門單位有了預算約束,但部門單位內部并沒有對各處室人員的責任預算約束,其結果只能是總量超預算。
3、財務人員的專業局限性導致內部控制流于形式
目前,隨著勘察設計領域的不斷擴展,勘察設計企業項目繁多且各項目間差異性較大,舉某電力設計企業為例,其具有工程勘察設計、造價咨詢、環境影響評價、工程總承包、工程咨詢、工程監理、測繪及海洋工程等甲級證書和對外經營權的獨立法人,主要承擔電力系統規劃、設計,國(境)內外火電、核電、超高壓送變電工程(含配套工程)的勘測設計、咨詢、監理、環境影響評價,巖土工程和工程總承包,甲級建筑設計,施工圖審圖等,是一個綜合性、多功能的大型設計院。但是,財務人員在設計技術方面存在不足,對現場也不熟悉,加之設計現場隨時發生變化、會計期末對項目工程設計現場的未完設計盤點往往流于形式,使得設計成本與實際難以配比,財務部門核算時只能按照設計部門提供的資料核算,造成設計產品成本很難確定。
4、內部監督失靈或沒有內部監督
很多勘察設計單位內部設有內部審計機構或審計部,對內部審計不夠重視,內部審計人員的工作常常是走馬觀花,很少進行真正意義上的審計,往往是遵循領導的意愿,審計部門形同虛設。有的單位內審由財務人員兼職,出現自己審計自己的現象,相當多的企業對建立內部監督不夠重視,內部管理體系殘缺不全,有關內容不夠合理或流于形式,失去了應有的剛性和嚴肅性。同時,還有的單位把內部控制看作是一種復核機制,將控制的有效性體現在懲罰力度上,以罰代控。
二、建立健全勘察設計單位內部控制制度的策略
1、改善單位內部控制環境,提高管理者內控意識
任何企業的控制活動都存在于一定的控制環境中,控制環境的好壞直接影響到企業內部控制的貫徹和執行,以及企業經營目標和整體戰略目標的實現。企業要創造積極的控制環境,使整個組織中的員工具有控制覺悟和自覺的控制態度,特別是管理者要積極地進行控制。控制系統越完善,管理者實現其目標越容易,同時,管理者就可以獲得豐厚的報酬;控制得不好,企業目標難以實現,就應該由管理者來承擔責任。所以必須使管理者具有提高管理水平,加強內部控制的動力和壓力,促使管理者真正提高對內部控制的重視。改善企業內部控制環境要做好如下幾個方面的工作:一是完善公司治理結構,提高內部控制風險意識。勘察設計單位要建立由院長、黨委書記、副院長、處長、支部書記、科長、科員等組成的治理結構,并在此之下制定相應的內部控制制度。如日常經營活動由勘察設計單位自行進行,集團公司統一部署年度財務報告編制,大額資金由集團公司集中管理,少額資金自行管理;每季度預申請用款額度,每月正式申請,每月下撥;收到設計費上劃入集團公司賬戶;集團公司分回銀行存款利息及相應的投資收益。二是在勘察設計單位內部設立審計委員會或審計處,保證其應有的獨立性,從而保障內部控制制度的執行力度。三是勘察設計單位要注重單位文化建設,制定和實施有利于可持續發展的人力資源政策。
2、加強預算管理體系建設
一是充分認識預算管理在企業管理中的重要地位。預算管理作為一種責權利控制管理,它不只是財務部門的管理,而是企業綜合的、全面的管理,是具有全面控制約束力的一種機制安排。勘察設計單位的經營者要充分認識預算管理在現代企業管理中的戰略地位,首先必須深入理解預算管理在現代企業管理中的作用;其次明確預算管理的戰略性定位,即一方面加強預算管理的可操作性,另一方面提高預算管理對戰略的調整作用。只有這樣,企業的經營行為、管理行為以及員工個人行為才能在認識上形成一致,才能使預算管理成為規范企業日常經營管理活動的準繩。
二是要嚴格執行與監督,實現預算管理控制的有效性。預算的編制僅僅是預算管理的開始,預算作為一種價值化的目標管理體系,關鍵在于對預算執行結果進行跟蹤、分析和考核。預算一經確定,勘察設計單位的執行機構就要按照預算的具體要求嚴格執行,對預算執行的情況要實施跟蹤控制管理,對每月、季度預算執行的情況進行分析,及時反映預算執行情況。考核是評價企業及其內部各部門業績的尺度,考核與獎懲是預算管理工作的生命線。所以要實行獎勤罰懶,調動職員的積極性,激勵職員共同努力,確保企業目標的最終實現。具體來說,勘察設計單位可采取的對策是:第一,將預算控制融入日常財務控制中,如報銷按預算內外進行分類,執行不同的審批流程;第二,嚴格按預算制度執行并進行數據分析考核。要求單位每月召開經濟活動分析會,對本單位月度預算指標控制偏差進行量化分析、講評,并將結果反饋到預算管理部門財務部。對召開經濟活動分析會的時效性進行考核,優劣排隊打分,納入公司的月度考核中。
3、建立企業內部統一的風險評價體系
每個企業都面臨來自內部和外部的不同風險,對此必須適時加以預測評估,找出應對措施,加以規避與化解。風險控制是企業內部控制的核心,因此,企業的內部控制必須有的放矢,針對風險而設計。內部控制框架應在提出的控制環境、風險評估、控制活動、信息與溝通、監督五要素的基礎上,將原有風險評估這一要素發展為目標設定、事項識別、風險評估和風險反映四個要素,使風險評估要素更加突出化、適時化。
現代勘察設計單位面臨的經濟環境日益復雜,作為由眾多部門、子公司等組成的勘察設計單位所面臨的風險較之單個勘察設計企業更加復雜。因此,有必要建立統一的風險評價體系來評價控制整個企業的總風險。為此,總的勘察設計單位應在董事會下設立一個風險管理部門,制定適用于各企業、部門的風險管理標準和總的政策,在這些政策和標準的指導下,各企業、部門可根據自己的實際情況確立具體的風險管理準則,以此進行風險預警、風險識別、風險分析、風險報告、風險處理等。全面防范和有效控制可能發生的風險,以實現勘察設計單位的經營目標和戰略。
4、建立企業有效風險預警系統,增強風險意識
在上述建立勘察設計單位內部統一的風險評價體系的同時,勘察設計單位要建立企業有效風險預警系統,在當前金融危機背景之下,這點顯得更為必要。這主要涉及以下兩方面的工作。首先,要利用風險預警機制在勘察設計企業內部形成一個完整的風險預警治理結構,通過其內部治理結構來控制風險,實行事前控制。風險預警治理結構的成員包括勘察設計單位的經營者、風險管理專家、部門管理人員和內部審計人員,他們根據風險管理指令和控制來完成各自的工作,保證預警分析工作的持續性和經常性。其次,在建立風險預警治理機構的同時,為使風險預警和管理有效地結合在一起,應該在信息管理系統中建立風險管理信息系統。風險管理信息系統可以克服信息的不對稱,認識并處理現實或潛在的偶然損失,降低風險成本,其主要負責信息的收集、分析和報告。收集的信息包括企業提供的財務信息以及從其他渠道獲取的信息,并由風險管理人員及時分析系統收集的信息,列出勘察設計企業當前面臨的和潛在的風險,以合理的報告形式傳遞給上級主管部門或董事會。
【關鍵詞】工程項目;火電廠;項目管理
1引言
火電廠建設項目的規模通常比較大,施工涉及的建材、機械設備、工序與工藝都十分復雜,如果不對其進行有效的管理,工程項目很難有序開展。而項目管理更是關系成本控制、工程質量、安全風險等問題,攸關火電廠的投產使用。可見,在現階段對管理創新模式的探討具有十分重要的實用價值和研究意義。
2火電廠工程項目管理創新的重要性
2.1工程規模大
長期以來,火電廠建設項目以其投資大、耗時長、占地廣等特點,一直困擾著項目管理人員。在施工過程中,為了保證工期,經常采用交叉作業的方式進行施工,因此,各施工單位和分包商之間經常產生沖突,嚴重阻礙了工程的有序開展。而且混亂的施工現場也給安全事故的發生埋下了隱患,威脅到了施工人員的生命健康和火電廠的投產使用。因此,火電廠項目管理人員必須對各項資源進行合理的調配,并從中起到協調作用,以確保火電廠建設的有序進行。一方面,對人工與建材的合理調配可以提高建筑企業的經濟效益,降低建設成本。另一方面,可以減少工期延誤和安全事故頻發的現象。
2.2工程作用大
在能源利用方面,火電廠的裝機容量比其他類型的發電廠大得多,近幾年雖然水電和核電的研究取得了很大的進展,但是火電無疑是我國電力發展的中堅力量。火電廠不僅要生產大量的電力資源,還承擔輸送電能的責任。在火電廠的建設過程中,應進行科學的管理,有效縮短工程的工期,促使電廠盡早投產使用。而且在創新管理模式下,工程質量也能得到進一步提高,從而不僅保障了電力生產的安全進行,還有利于延長廠房的使用壽命。
3現階段工程管理中存在的問題
3.1管理制度不完善
管理制度的建立對工作的具體實施有指導和規范作用,然而我國的火電廠工程項目管理中,普遍存在制度不完善的問題,導致管理工作因缺乏相應的理論依據出現混亂不堪的現象。雖然也有部分火電廠通過建立監理體系、招投標制度、成本控制制度等方法緩解了這一問題,但是在具體的實行中并沒有落到實處。由于電力行業準入門檻很嚴格,逐漸形成了寡頭市場,因此,管理人員對工程項目的管理常常是敷衍了事,對相關制度的執行力度不足。而且在執行過程中,容易受到管理人員專業能力的影響出現一些偏差,這些因素都制約了火電廠項目管理工作的進行。
3.2管理隊伍素質有待提高
近年來,電力行業的規模不斷擴大,火電廠的建設更是遍地開花。但是行業不斷發展的同時,相應的項目管理隊伍沒有得到有效的擴充,造成了管理隊伍職業素質偏低、管理理念滯后等問題,主要有以下原因:(1)由于火電廠項目管理具有較強的專業性,對人才的要求相對較高,高校相關專業的人才培養不足以支持火電廠的建設規模;(2)在崗的管理人員的工作能力有待提高。在電力企業,部分火電廠項目管理人員完全不具備相應的專業知識,并且管理經驗較少,缺乏工作責任感,使管理創新難以進行。此外,在施工過程中也經常發生由于施工人員專業技能不過關而造成的問題,可見電力企業對員工的培訓和教育重視力度不夠。
3.3成本控制不到位
火電廠的投產不僅利國利民,也關系到電力企業的利潤與發展,因此,成本控制一直是項目管理的重要工作,從工程的規劃期到施工階段,必須對每項工作做好成本預算,合理配置各項資源,促進工程的順利進行。但是,目前我國火電廠建設過程中,成本控制水平還有待提高,主要原因包括:管理人員和工作人員成本控制觀念不足,由于大部分火點廠項目資金充足,因此,大家的成本控制意識比較薄弱。另外,財會人員沒有對資金的流向和控制沒有把好關,造成了大量的資源浪費。
4創新管理模式的具體措施
在火電廠的項目中,進行管理模式的創新有利于事先電力企業經濟效益與社會效益的實現,而且對我國人民的日常生活與社會經濟發展有重要的作用。筆者經過對現階段管理存在的問題進行了深入分析,提出了以下3點具體措施。
4.1更新管理理念
火電廠作為我國能源生產的主力軍,工程管理水平會直接影響電廠投產使用后的質量和生產效率。電力企業要進行項目管理的創新,首先要改變落后的管理理念,做到與時俱進,結合工程實際情況進行針對性的管理。電力企業應加強對管理人員的培養,定期進行專業知識的學習和培訓。電力企業應認識到管理的重要性,充分發揮管理的積極作用,并將創新融入管理理念中,例如,在項目管理過程中,管理人員應根據現場的建設條件,分析火電廠的實際經營管理情況,從而確定最佳管理模式。因此,在現階段的管理中,應崇尚精細化管理,而且隨著信息技術的不斷發展,管理人員可以網絡為依托建立管理數據庫,將工程建設情況、物資管理、參建單位的信息進行整合,有效提升工作效率。
4.2強化施工質量
工程質量的控制是創新火電廠項目的管理模式重點內容。電力企業可以將工程管理工作托管給專業能力和信譽較好的企業,以提高管理工作的效率與執行力度[1]。在具體實施中,首先要嚴格審核工程設計圖,減少后期的變更與返工現象。其次,在建筑材料的使用方面,要選用質優價廉的產品,建材和機械設備的入場都需要專人檢查,避免故障。在火電廠的施工中,經常出現交叉作業現象,為了使各項工序有序地開展,管理人員應對現場秩序進行協調。最后,保證施工質量符合相關建設標準,如廠區與生活區的建筑用途不同,建設要求也會有所差異。總之,要嚴抓火電廠工程項目的質量,確保管理工作的開展。
4.3消除安全隱患
火電廠工程項目管理中,還有一項重要工作就是安全管理,一旦火電工程施工發生安全事故,不僅會造成人員傷亡和重大財產損失,還會影響企業聲譽和工程效益。為確保工程效益和施工的順利進行,必須強化安全管理,可以對管理人員和施工人員定期做安全培訓與教育,提高其安全意識,并將安全教育理念滲透到施工的各個環節,強化安全檢查,注重施工現場的安全防護。為避免安全事故發生。管理人員要定期對施工現場進行檢查,危險位置設置好警示標牌,有安全隱患的位置,做好標記,并做好施工廢料的處理工作,避免造成二次安全隱患。
力學之美在哪里?從孩子們手中玩耍的陀螺,到雜技演員展現的各種技藝,力學之美存在于我們的日常生活中;從潮汐的形成到天體的運轉,力學之美隱含在自然界的規律中;從國王浮起的“皇冠”到“牛頓看到下落的蘋果”,力學之美存在于各種充滿著趣味和智慧的科學小故事中……
看上去,人們好像都知道一點力學,但您知道嗎?“力學作為自然科學的第一個定量學科,發展至今,其現狀與以前已大不一樣,尤其在研究的深度與廣度方面。今天我們的很多工程設計與對自然災害發生發展規律的揭示及防治都需要高水平的力學研究去支撐,而不僅僅是弄幾個力學專業詞匯以至于沒有深入的力學研究就能有效推動的,它需要創新來促使舊貌換新顏。”蘭州大學土木工程與力學學院院長周又和教授一席話,代表了中國力學研究中堅力量的思考方向。
登上塔尖可以看到廣袤的風景,站上巨人肩膀可以推動科學研究的快速前行,無論如何都要用盡全力向上攀緣才行。尤其在科學研究方面,更要用功、用心、用智,才可發現攀緣的階梯。周又和與力學的淵源已30年有余,在力學的天地里不斷地攀緣。追本溯源,他的歷程是一條汗水凝聚著收獲、前行伴隨著思索、創新驅動著發展的奮發有為之路。
立志為學――開啟人生精彩夢
周天寒徹何所依,又見彩虹艷陽起。和煦春風遍地吹,馥郁桃花滿山。
詩言志,一首詩能夠折射出一個人的所感、所想。2011年1月6日,周又和閑來寫下了這首詩,以總結自己多年來的人生感悟。詩如其人,可以感受到,周又和在用心參悟生命,在用汗水鋪就人生的精彩之旅。
周又和,1957年5月出生于湖北漢川的一個普通農村家庭。家中有兄弟六人,周又和排行第四,他上面還有一個姐姐,全家日子過得十分清貧。在上世紀60年代初,大哥考入初中學習,畢業前夕父親突發重病,親友們力勸父親讓大哥回家務農以緩解危難,但父親不忍心讓成績優秀的大哥輟學。為了減輕家庭負擔,大哥以優異的中考成績考取了能提供生活費的孝感師范學校,畢業后當上了一名人民教師。但受溫飽問題和“”的影響,大哥之后的兩兄一姐的讀書都止于小學。到周又和及其兩個弟弟讀書時,家中困境略有緩解,父親就堅持讓他們多讀點書。所幸的是,他們因親歷農村的窮苦生活,所以立志發奮讀書以改變貧窮面貌。這樣,他家共有兄弟四人實現了讀書的夢想,這在當地也算是一段佳話。
對周又和人生成長影響最深的是他的父親與大哥,他們對于人生樂觀向上的態度、敢為人先的干勁一直深深地扎在了周又和的腦海里。在當地,父親周協堂是種田能手,上世紀50年代初期曾擔任過合作社的蔬菜排排長,對于在何時何地種什么莊稼他都了然于心,精心耕作,成為生產隊種田的“高級參謀”;那時,自留地是全家人生活的主要依靠,他也敢在自留地里種當地人沒有種過的生姜與花菜等,并能獲得好的收成。大哥周運和對工作一絲不茍,通過不斷努力,能力持續得到提升,在上世紀70年代后期,他通過報考函授大學班獲得了大學文憑從而圓了他的“大學夢”,從一名小學老師迅速提拔到初中、高中任教,恢復高考后成為縣里有名的高中數學老師,90年代還出任過縣重點高中漢川二中的副校長。父親經常以大哥的優異成績為自豪,并用大哥的范例來引導與教育其它小孩。受此影響,大哥帶回家的數學書籍,周又和“偷偷”拿去學習,因此他從小數學成績就拔尖。在“教育回潮”的1972年,周又和于當年春季進入高中學習,有幸遇上了抓基礎教育質量的好時機。那時學校狠抓基礎教育,經常進行課程單元考試,他的數學與物理成績總是名列年級前茅。為此,任課老師還給他開小灶,將“”前高中課本中的一些較難習題給他做,他總能做出,深得老師的喜愛。得益于扎實的基礎,在年底學校舉辦的高中一年級數學競賽中,他以滿分第一名博得頭彩,由此奠定了他的自信心,“立志讀書”的信念也在這時候悄然種下。1973年夏天起,受“”干擾,全國遍地搞“開門辦學”,學校不敢再抓學習,但周又和始終堅守對學習的信念,支撐著他走過人生不平凡的歲月。哪怕在盛行“讀書無用論”的年代,他也從未在學習上有過動搖,一路向上,翱翔書海。
在“”那個風雨飄搖的年代,除了生活困苦的磨難外,周又和遇到的更大苦惱是他繼續深造的夢想遙遙無望。1974年7月高中畢業后,周又和回鄉務農,這一“停滯”就是近四年。在此期間他干過各種農活,當過大隊加工廠的“技術工人”,做過生產隊的會計,還當過高中民辦教師。一步步,他靠的都是自己的實力,小小的改進也給他以慰藉。對于能當上教師這一事,周又和還有一段“勵志”經歷。那是1976年,他當會計時,因為對數學的興趣,一次在縣城偶然買到一本西安交通大學編寫的《高等數學》,喜不自禁。于是,就開始自學,認真做題。他發現書上多處習題答案出錯,但又不敢相信會有此事。“初生牛犢不怕虎”,帶著疑惑,他就大膽地給教材編寫組寫信求助,最終得到回復,他的解答竟是正確的!一名不到20歲的高中生敢于“挑戰”大學教材,這在當時可是少有的事。這件事不僅讓他極受鼓舞,也給了他很大的影響,以至上大學后,他凡事不崇拜、不盲從,養成了獨立思考、敢于挑戰的科學精神。也因為這件事,周又和引起了當地有關部門注意,1977年6月,他當上了一名高中民辦物理教師。
科學的春天帶來周又和命運的轉折。深受“數學皇冠上的明珠”――陳景潤的故事影響的他,在恢復高考的1977年,成功地考上了大學――踏上了恢復高考的“第一班車”,1978年春季進入大學學習。
結緣力學――奏響學海歌
力爭上游競,學海行舟引潮掀。前程寬廣護天地,沿峭碩果令神嘆。
………………
2011年3月17日,周又和又寫下這首詩,以紀念自己力學學習與工作的34年,表達他對力學的贊美及對工作的總結和展望。有誰能知道,這樣一位與力學有著深厚淵源的學者,與力學結緣,卻是“機緣巧合”。
向來成績優異的周又和如愿考上大學,進入華中工學院(現為華中科技大學)力學專業學習。這一專業并非他所填報的志愿,只因學校要加強力學師資培養,就在所報相近專業的優秀考生中挑選,這樣他被調劑進入力學專業的師資班。周又和說他當時對力學知之甚少,幸運的是這一專業與數學有著緊密的關系,也算是能發揮他在這方面的特長,為學好專業課程發揮了作用,從此就開啟了他的“力學人生”。
周又和抓住來之不易的機遇,發奮學習。當他得知數學和物理對所學專業的重要性后,除了學好力學課程外,也著力學好數學與物理課程,這為他日后的發展奠定了堅實的基礎。還在大一與大二期間,學校先后組織了大學生數學與物理競賽,他都積極參加。在數學競賽中,他為班級獲得數學競賽三等獎,這是按班級參賽前五名考試成績的總成績確定的,他是其中五名之一。在物理競賽中,周又和獲得個人三等獎。他取得的這些好成績,使他在大學期間開始嶄露頭角。在畢業前夕做本科畢業論文的四周內,指導老師讓他就皮帶彈簧振子系統自激振動極限環的存在性開展定性分析研究。周又和在得知該問題還沒有解決后,他激情飽滿,通過嚴謹的力學和數學分析,使這一問題得以解決,他的科研能力深得老師的贊譽。這一研究論文投到學術期刊《華中工學院學報》,并于1983年發表。這在當時的本科論文中并不多見,也讓他初嘗到研究成功的滋味。到大學畢業時,師資班中的學生只有成績好的才可被選留任教。加上他的獲獎與畢業論文研究所埋下的良好伏筆,他有幸留校任力學教師。
“前程寬廣護天地,沿峭碩果令神嘆。”正如詩中所描述的一樣,隨著研究的深入,周又和越來越深刻地體會到力學的博大精深與無窮奧妙,探求的欲望也日漸強烈。在不斷攀爬象牙塔的過程中,累積了讓他享用一生的寶貴知識財富。
1987年9月,周又和從華中工學院慕名來到蘭州大學,在知名力學科學家與教育家葉開沅教授的指導下攻讀博士學位。葉開沅教授是著名力學科學家錢偉長院士的得意弟子,我國第一個力學專業――北京大學力學專業的五位創辦人之一,1956年獲首屆國家自然科學獎二等獎。此前,周又和參與的圓薄板大撓度非線性問題各種解析解法的收斂性證明與定量研究獲得突出進展。由于求解非線性問題的解法都涉及到無窮展開或無窮迭代,其收斂性是判斷和保證求解方法有效性的基本數學課題,當時沒人做過這方面的研究工作,成為非線性科學的一個難題。他與鄭曉靜一道迎難而上,針對圓薄板大撓度非線性問題,尋找到嚴格的數學證明途徑解決了這一棘手難題,使這一研究獲得重大突破。這些研究成果贏得了非線性力學領域的著名科學家錢偉長院士與郭仲衡院士的高度贊譽,被認為是該領域“國內外少見的優秀工作”,“已處國內外領先地位,是五十年來該課題最完備的一項研究”。周又和的能力由此也深得葉開沅教授的賞識。在此基礎上,葉先生安排周又和就航空儀表中的諧振壓力傳感器的力學特性開展研究。針對這一非線性動力學問題,周又和提出了自己的研究方法。首先將非線性動態解分解為靜平衡部分與在此基礎上的動力擾動部分,從理論上證明了靜態解對小擾動線性自由振動固有頻率的影響,從而確認了諧振壓力傳感器工作原理的可行性;隨后,以靜態非線性問題級數解法的高精度解為基礎,對小擾動線性自由振動的振型函數采用冪級數展開后,提出的展開系數線性變換格式將所導出的無窮階代數特征值問題轉化為有限階,從而使解的精度得到提升且計算量大幅減小;最后,采用奇異攝動法討論了大振幅非線性振動的振幅對固有頻率的影響。在這一研究路徑下,他定量給出了振弦式與振膜式諧振壓力傳感器的高精度壓力-頻率特征關系,并給出了圓板受均勻面內壓力的屈曲失穩臨界值及后屈曲力學特征的定量結果等。周又和的博士生將這一方法還推廣到熱彈性非線性梁板結構與非線梯度材料梁板結構的力學特性分析中。他在這一領域的這兩項研究成果先后獲1992和1996年度甘肅省科技進步獎二等獎。
“機會總是留給有準備的人。”這句話用在周又和身上再合適不過。很多人在看到他的驕人成績時,總會認為他的機會太好了,想啥有啥。但他心里很清楚,為了這些收獲,他常常加班加點超常工作,付出了艱辛與努力。40歲之前,他很少在凌晨一點前睡覺,有時甚至通宵達旦。而每一項研究,都會遇到不少困難。對于困難,他敢于面對并給予有效化解。他說,“對于一名科研工作者,找可做的對象是困難,尋求解決途徑是困難,學習新知識是困難,解決問題仍是困難,表達科研成果還是困難,周而復始。然而,人的能力就是在克服各種困難的過程中得以形成與發展的。”正是這種敢于直面困難的態度和樂于鉆研的拼搏精神,使他打響了研究生涯的“重炮”――建立起了獨立從事科學研究的能力。
跨出國門――攻堅克難勇往前
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光陰如箭穿心過,明媚日月照人還。
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1989年年底周又和獲博士學位后留在蘭州大學任教。隨著薄板非線性力學研究取得重要突破帶來的科研能力和自信心,他接下來的研究便一發不可收拾。1990年前,周又和就在思考轉變研究方向。1985年美國機械工程師協會應用力學分會圍繞“固體力學的未來發展趨勢”撰寫了十余篇綜述論文, 其中4篇提到電磁固體力學為今后固體力學的新方向,指出“必須發展電磁力學理論”,“磁與力學耦合問題將是一個重要的研究領域”。在國內,當時這方面研究尚未展開。1991年,時任中國力學學會理事長的王仁院士在蘭州參加全國現代數學與力學學術會議期間,得知周又和與鄭曉靜要開展這一領域的研究,就對他們的這一選擇給予了極力支持和鼓勵,使他們更堅定了信心。此后,周又和的科學研究也就是圍繞這一與高科技密切關聯的新興交叉學科有針對性展開的。
當時,電磁固體力學遇到的主要問題有:鐵磁梁式板結構在橫向磁場中的磁彈性失穩臨界磁場的實驗結果遠低于理論預測值,致使理論預測偏于不安全;鐵磁殼的力學實驗結果遠低于理論預測值,且不同理論模型預測的結果相差很大;針對仿托卡馬克聚變堆實驗中超導磁體的磁彈性失穩臨界電流的理論預測也與實驗有較大偏差;上述兩類磁彈性力學問題從彎曲發展到失穩的彎曲路徑沒有理論上的揭示;多場耦合非線性的定量分析方法很少,商業軟件不能實現其定量分析等等。周又和圍繞這些基礎問題開展研究,逐漸發展到包括壓電智能結構的動力控制,超導懸浮與斷裂力學、超導交變損耗與磁通跳躍失穩、超磁致伸縮智能材料與控制等的建模及多場耦合非線性力學特性分析,小波方法及其在強非線性問題中的應用等等,均取得了突出成果。而這些新的前沿科學研究的成功探討,要得益于周又和的“走出去戰略”。
走出國門,是周又和實現科研跨越的一個重要歷程。1993年9月至1994年7月,他作為訪問學者在美國肯塔基大學從事合作研究。1994年7月至1995年7月,作為外國研究員在日本東京大學核工程研究實驗室與國際電磁固體力學知名學者Kenzo Miya教授在電磁固體力學領域開展合作研究,取得有實質性進展的創新成果,促成日本應用電磁材料與力學學會于1995年和2007年兩度向蘭州大學捐資共400萬日元設立優秀研究生獎勵基金。1998年6―12月和2002年3~5月,他作為高級訪問學者兩度赴美國加州大學河濱分校與Q.Jiang教授開展合作研究。
從美國到日本,從壓電智能結構的力學研究到鐵磁、超導等電磁固體力學研究……周又和馬不停蹄,盡自己最大可能擴展著前沿知識,豐富著所涉及的先進領域。很多人會詫異地問他:“只見過從日本轉到美國學習深造的,為什么你要從美國這樣好的環境跳出去到日本呢?”周又和的回答表明了他自己的態度:“當時純粹從學術角度去考慮問題,從哪兒到哪兒無所謂,哪里能促進發展就到哪里,出國是為了增強能力、擴展視野。”
“認真鉆研、敢于挑戰”的科學精神和品格貫穿于周又和的整個求學生涯中。初到日本時,恰逢他的合作教授Miya出差歐洲,他沒有因此受到影響,而是整日埋首于Miya教授研究組的書房中,閱讀各種學術書刊。當時,一本國際學術會議論文集上發表的關于鐵磁板在面內磁場作用下振動頻率上升的實驗研究,引起了周又和的關注與興趣。在此之前,他對此也有過理論分析,所得結果為對應于固有頻率下降的失穩,而實驗結果卻是頻率上升。對于一位以理論研究見長的年輕學者來說,這是極好機會,因為實驗結果是不容否定的,問題只可能出在理論模型或定量分析方法上。兩周后,Miya教授從歐洲回到東京大學,周又和就向Miya教授提到了這一實驗。在得知相關研究沒有給出理論解釋后,他表示想做這一問題的研究。對此,Miya教授既沒有表示支持也不反對。因為Miya教授知道,這一研究難度相當大,他的研究組擁有最強的計算程序,曾開展過這一問題的定量計算,卻屢試都沒有進展。但周又和并不因此而退縮,反而更來勁,開始尋找突破口。不到三個月,他通過建立新的磁力表征模型就把這一問題解決了!當周又和將整理成的研究論文拿給Miya教授時,Miya教授十分驚訝:這位既不是學電力工程、也不是從事電力工程工作的中國年輕力學學者如此快速地解決了這一難題,所寫論文中涉及的電磁學部分是如此嚴密和準確!而這一快速突破和嚴密準確的背后,是周又和在大學期間良好的電磁學與數學知識積累,當然更離不開他持續的付出和努力。回國后,周又和通過系統深入研究基本模型與定量方法,完全解決了這類鐵磁材料結構磁彈性力學研究中所存在的基本問題。烏克蘭力學學者Podilchuk等人在2005年發表的論文中對這類模型的研究進展進行評述時,將周又和的完整模型與這一領域的國際知名學者的其它模型并列給出,由此評述展示了周又和的模型是自Maxwell提出電磁應力張量以來該領域幾項代表性發展中最新的一個。意大利學者Nobili等人在2007年發表的論文中評述這一磁固體力學研究的線性化處理所存在的缺陷后,采用了周又和中的觀點指出“最后也是最重要的是線性假設導致刻畫磁性體內的分布力有眾多表征方式”。國際學者Soh等人在2007年的評述中指出,日本學者“Takagi等人完成了軟鐵磁板在沿長度方向的磁場中的振動,結果顯示為磁化影響使得頻率增加。”并通過引用周又和的,指出周又和發現了“經典磁彈性理論得到的由磁效應引起的頻率是下降的。”隨后又進一步指出,周又和建立的完整模型是“放棄了磁彈性應力張量,發展了一個類似于彈性應力的新的理論.由這一新的理論得到的結果可解釋這一實驗結果。
周又和研究組后來在超導力學方面的研究也是源自于在東京大學的工作。日本作為新能源裝置的磁約束熱核聚變反應堆開發研究的主導國家之一,對相關研究投入很大,東京大學在東海就建有一座小型的實驗聚變反應堆供研究使用。雖然此前周又和知道一些這方面的信息,但身臨其境更加深了認識,加之Miya教授繼美國康乃爾大學的Moon院士后,也做了仿托卡馬克裝置中超導磁體磁彈性失穩的實驗測量和理論研究。周又和在發現理論預測與實驗結果有偏差,且彎曲過程沒有給出理論揭示后,也同時開展了這一問題的理論建模和分析方法研究,追蹤出磁彈性彎曲路徑并得到失穩臨界電流,所得結果與實驗十分吻合。隨后他又將這一研究推廣到與日本名古屋在建螺旋型聚變反應堆相關聯的超導磁體的磁彈性力學分析中。相關的2篇論文均在國際期刊Fusion Engineering and Design發表。回國后,除了將這一研究推廣到動力特性分析外,周又和研究組還開啟了超導磁懸浮、超導塊材斷裂、超導變形與超導特性的相互作用、超導交變損耗與磁通跳躍失穩、超導CICC導體復合股線等的力學理論與實驗研究,取得了顯著成效。有關超導磁懸浮動力特性的理論研究論文在學術期刊IEEE Trans. Applied Superconductivity發表后,2008年獲IEEE超導委員會這一國際學術組織授予的最佳貢獻論文獎,他指導的超導懸浮力特性實驗研究的博士論文于2010年獲全國優秀博士論文獎。
此外,在日本期間,周又和對新興學術前沿的敏銳能力也值得稱道。Miya教授除了電磁固體力學研究外,開展的另一研究領域為無損探傷檢測。當時,Miya教授的一名博士生正在采用剛剛形成的最新數學方法――小波理論來從事核電工程中金屬結構無損檢測方法的理論研究。由于小波理論對短時信號處理的有效性,這一新的數學方法得到了不同領域學者的廣泛關注,以圖改進和解決工程應用中的一些遺留問題,提高其有效性。但是,對小波理論的理解,需要有良好的數學知識,多數非數學專業學者剛入門時就往往被難住,加之當時數學界知道這一理論的人也不多。在此情形下,Miya教授雖已多次聽取博士生的匯報,卻一直沒能理解和接受。1994年11月,周又和在得知這一情形后,以他數學知識的優勢,結合傅里葉分析方法的相關特性,先從不同簡單小波的特點、計算格式及應用舉例出發,再到小波理論的一般框架及小波應用進行介紹,就容易理解了。在短短兩周內,他寫出了50頁的英文小冊子,Miya教授看后很快就理解了,隨后安排他在研究組講授。周又和回國后,將這一新的數學方法及應用給予了有效拓展。他與研究生一道將小波方法最先運用于梁板結構的力學分析以及壓電智能結構的動力控制特性研究中,提出的延拓技術解決了小波方法應用于初、邊值問題時的邊界跳躍問題。基于小波理論建立的計算量小且精度高的拉普拉斯數值反演方法及改進的小波生成方法獲得了英國、波蘭、國防科大等國外國內動力學與控制學科學者的多次大篇幅采用,近期所提出的求解非線性問題的小波方法成功地解決了求解非線性問題的封閉性問題,為求解強非線性問題提供了通用方法。控制理論和控制工程知名學者柴天佑院士在發表的論文中指出,周又和他們“將小波理論中的函數逼近方法引入到壓電智能結構的動力控制問題之中,得到了該領域理論研究的一種新思路”。
在去日本之前,周又和先是在肯塔基大學土木工程系從事其合作教授交給的扇形板力學研究,在不到二個月的時間就得到了滿意的結果,其論文后來在Computer and Structures發表。一個偶然的機會,使他能師從壓電智能結構動力控制的國際知名學者H.S. Tzou教授。1993年的10月下旬,周又和參加了肯塔基大學華人留學生會舉辦的一次聚會,認識了Tzou教授的一名博士生,得知Tzou教授正在物色合作者以開展非線性壓電智能結構的力學特性的定量研究。結合到自己正要開展的電磁固體力學研究,他也想在這方面有所拓展。他也得知,Tzou教授已出版了幾部專著,3篇論文獲美國機械工程師協會授予的“Best Paper Award”獎勵,要求的門檻很高,一般不輕易接受,因為要他提供資助。在周又和簡要介紹了他在薄板非線性力學方面的研究工作后,該博士生答應轉達周又和的意圖。11月初,Tzou教授約周又和去面談,當即答應次年起開始在他的研究組工作。到1994年5月底,周又和接到東京大學Miya教授的邀請函,歡喜不已。當時,Miya教授是日本應用電磁材料與力學學會的會長,Int. J. Appl. Magnetic Material & Mechanics國際學術期刊主編,國際著名電磁固體力學學者。出國前,周又和就與Miya教授聯系過,想去他那里做研究,但一直沒有收到回復。到7月上旬辦好手續后,周又和于7月中旬中斷美國的工作去了日本。這期間他與Tzou教授合作完成的三篇論文日后在國際期刊上發表,首次給出的非線性壓電結構力學特征與控制特性的定量結果被后來的同行學者大量引用,其研究也為周又和回國后將小波理論運用到壓電智能結構動力控制的理論研究和開展壓電梯度功能材料的斷裂力學特性研究奠定了基礎。
在美國加州大學河濱分校機械工程系學術訪問期間,周又和與Q. Jiang教授就旋轉壓電體表面聲波的傳播力學特性開展合作研究。這是Jiang教授正在開展的一項研究工作,主要為尋找新的旋轉體轉速測量傳感器在力學原理上進行探討,即建立表面波傳播速度隨轉動角速度的變化特征關系。周又和進入后,針對這一力學問題從數學上證明了表面波的存在性,給出了波速存在范圍的判別公式,定量給出了波速隨轉動角速度變化的特征關系,相關合作研究論文在The Journal of Applied Mathematics and Physics (ZAMP)學術期刊上發表。
從本科生到一名高校教師與在職碩士生,從華中工學院到蘭州大學師從葉開沅教授攻讀博士學位,從蘭州大學留校任教再到赴美國肯塔基大學合作研究,從美國到日本,再到回國后又赴美國加州大學……周又和用近20年的時間畫了一個“圓”,而這一“圓”里有豐碩的果實。周又和的科研之路,是一條伴隨著面對一個又一個科學問題的挑戰并將它們加以解決的綿延起伏之路。這樣的循環在外人看來也許充滿艱辛和挑戰,但對他來說,正是這一次又一次的挑戰成就了不一樣的風景,使他的人生更為豐厚和挺拔,也使他的科學研究“開枝散葉”,“舊貌換新顏”。
立足國內――開疆拓土竟馳騁
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似曾相識非舊貌,錦色百花開滿園。
1995年7月底回國前夕,周又和在日本突然接到大哥的信,告知父親病重,于是返回國內就從上海直接趕往家鄉看望父親。看到父親的重病不可逆轉時,他傷心不已。陪伴兩周后,在父親堅持的下,他回到了蘭州大學。8月底,父親離世,這給周又和帶來了沉重的打擊。父親在世時,周又和因工作太忙又遠離家鄉,沒能盡到陪伴與照顧之責。對此,父親總是說這沒有什么,只要他們在外面好就可以了。在周又和的境況剛有好轉時,父親卻離他而去。周又和每每想起父親的諄諄教誨、養育之恩與大度情懷,就使他的內心不能平靜。2011年1月11日,他還為父親寫下了題為《育兒成才之艱難歲月》和《思念與感激》的兩首詩,用來表達他對父親的思念與感激之情。他用繁忙的工作來減輕悲傷之情并用工作成績來告慰父親的在天之靈,進而使他的內心能得到安慰和平靜。
周又和在處理完父親的后事后,就立刻進入到工作狀態,通過長期的持續不斷努力,他推動了電磁固體力學中的壓電智能結構與控制、鐵磁、超導懸浮與斷裂、常導磁懸浮、超磁致伸縮材料等先進材料結構的多場耦合力學研究的發展,解決了這些材料與結構多場耦合力學中存在的一些理論與實驗不符問題,建立了有效的理論模型與多場耦合定量分析方法及程序,揭示出了一些規律。到1999年,周又和研究組在電磁固體力學領域的研究取得了顯著的實質性進展,在總結這一階段性研究成果后,他們撰寫的《電磁固體結構力學》專著獲國家科學技術學術著作出版基金資助由科學出版社出版。王仁院士欣然為這部專著作序,指出“近十年來,他們經過堅毅的摸索,已經深刻掌握了這門學科的全面情況,做出了許多創造性的成果……這方面的專著在國際上也少有,本書無疑將對我國開展這方面工作起到重要的作用”。周又和的這些研究成果也得到電磁固體力學的兩位開創人、美國工程院院士、康乃爾大學理論與應用力學系的兩任系主任Y.H.Pao教授及其學生F.C.Moon教授的高度贊譽。世紀之初,兩位院士應邀到蘭州大學講學與學術交流。后來,Pao院士在給周又和的信中指出“蘭州大學力學系,近以電磁力學之研究聞名國內。經與師生座談,果然名不虛傳”。
截止目前,周又和已主持各類研究項目30余項。正是他的這些豐碩研究成果,使他于1999年入選為第二批教育部長江學者獎勵計劃特聘教授,2000年獲國家杰出青年科學基金,他領銜的科研團隊于2006年入選教育部新世紀長江學者創新研究團隊,2011年入選國家自然科學基金創新研究群體,2012年主持申報的“大型超導磁體結構力學分析”立項為國家磁約束聚變能發展規劃專項的“托卡馬克聚變堆關鍵技術研究”項目的一級課題,目前還主持超導力學研究的國家自然科學基金重點項目。已在Appl. Phys. Lett.、《中國科學》等國內外學術期刊和學術會議上表學術論文360余篇,其中SCI收錄論文180余篇。主持的“電磁結構非線性力學”研究項目于2005年獲教育部自然科學一等獎,參與的研究項目“中國北方沙漠化過程及防治”獲2007年度國家科技進步二等獎;2007年發表在國際學術期刊IEEE Trans. Applied Superconductivity上的研究論文于2008年獲IEEE超導委員會授予的最佳貢獻論文獎即Van Duzer Prize,研究項目“電磁材料結構多場耦合非線性力學行為的理論研究”獲2008年度國家自然科學獎二等獎。
在不斷推動電磁固體力學深入研究的同時,周又和研究組還結合我國重大風沙環境問題,開拓了風沙環境力學的研究。直到上世紀末,周又和他們的研究難度雖然不斷加大,但主要還是在固體力學范圍內。1999年,在強沙塵暴刮到北京引起中央高層重視后,科技部就此研究專門立項973項目。在加強力學基礎研究的需求下,經過近十次會議論證,周又和最終爭取到將他研究組主持的“風沙環境力學及土壤風蝕的定量研究”課題列入這一項目。
從力學層面上講,風沙力學研究的主要難度在于沙粒散體與大氣流體的相互作用還沒有成熟的力學模型可資利用,從而使可控條件的風洞實驗測量與野外觀測之間無法關聯,加上沙粒粒徑與風速等的隨機性、風流動與沙粒運動耦合作用的非線性,使這一研究難度劇增。針對這些存在的問題,周又和研究組同時從理論建模和實驗兩方面來展開研究。此前,周又和的研究一直在理論方面,使用國外的實驗結果。隨著研究的深入,開展實驗研究進入了他的視野。蘭州大學雖有一些力學實驗設備,也只能供本科生教學用,少且老化,達不到科研的要求。同時,他還苦于實驗研究人員的缺乏,雖有想法卻一直沒能展開。
周又和涉入力學實驗研究是從參加一次風沙運動的風洞實驗開始的,沒想到也是一發不可收。2001年暑假,他帶領兩名研究生到離蘭州幾百公里的沙坡頭開展風沙力學的風洞實驗測量,中科院沙漠所也派了一名博士生協助實驗操作,實驗是在40℃的沙漠地帶進行的。在開始實驗前,需要對風洞進行無沙風速廓線測量的校準工作。哪知一連幾天,計算機上顯示的測量結果均不對,無論協助的博士生采用何種手段檢查與調試,都沒找出問題所在。就在學生們幾乎要放棄的情形下,周又和以他在調試計算程序中排查錯誤的經驗,提出檢查方法與步驟,按此進行后,再開機測量,結果就正常了。隨后,在了解實驗規程的基礎上,他對風沙力學測量的實驗流程作出安排,在兩周的實驗測量后,回到蘭州進行數據處理與分析。在這一過程中,周又和他們通過對輸沙率廓線的實驗數據經擬合再沿高度積分所得到的單寬輸沙率公式,不僅可以提高實驗結果的精度,而且還能給出這一物理量實驗值隨摩阻風速變化的關系式,這在以前是沒有做到過的。單寬輸沙率是土壤風蝕研究中的重要物理量,其隨摩阻風速的變化關系一直是學界關注的話題。在當時,這方面的關系式已多達50余種,或經驗的或半經驗的,對于同一情形,這些公式的預測結果之間相差很大,可達2~4倍,這就需要高精度實驗結果來檢驗它們的適用性。當周又和的研究生將數據處理結果提交到他手上,并報知可擬合出手頭的全部實驗結果但卻不能反映風沙運動中實際存在的臨界啟動特征時,周又和對此不滿足,親自改進擬合函數的選擇,使之能擬合出全部實驗結果及特征。就這樣反復嘗試,一周后就得到了結果。這一研究成果于2002年發表在國際物理期刊Physical Review E上,評閱意見指出“這是一項引人關注且完整的研究,作者們給出了一系列給人印象深刻的實驗,并積累了大量好的數據。受本領域經典工作的啟示,他們擬合得到了切實可行的公式”。這一發表在國際物理期刊上的實驗研究論文,既為他們日后的實驗室建設及實驗研究的展開,也為日后在國際物理期刊上發表近百篇研究論文開了好頭,積累了經驗。在此過程中,實驗研究隊伍也得以成長。
蘭州大學的風沙環境力學理論研究也取得了長足的進展,這里我們介紹周又和在其中的一個方面――碰撞接觸力學。風沙流中的沙粒在重力作用下落到沙床面經碰撞后的起跳初速度分布函數一直是風沙物理(即力學)研究中的基礎物理量。周又和他們在立項973項目的課題時,就敏銳感知到這一力學問題的重要性。由于沙粒-沙床面碰撞過程具有隨機性,此前他沒有涉足過隨機性問題的研究,一時難于下手。于是,他一方面找來隨機過程與數理統計教科書學習,另一方面與在美國從事非線性隨機動力學與控制研究的Sun教授聯系,于2002年通過國家自然科學基金海外青年學者合作基金的立項來開展合作。2003年暑假,Sun教授應邀來蘭州大學講授《隨機振動基礎》40小時,周又和除了將這一英文講稿復制給所有聽課人員外,還堅持全程聽課。此后不久,周又和就弄清了研究顆粒隨機碰撞的方法與途徑,與研究生一道成功地建立了這一問題的唯象模型,給出的理論預測結果能很好地對實驗給出有效預測。除了采用唯象模型的方式來研究沙粒碰撞起跳初速分布函數外,2003年周又和還安排他的一名博士生采用離散動力學方法在大量隨機碰撞的數值實驗基礎上通過統計方法來給出。除了對所研究問題給出了一新的統計公式外,獲得的一些起跳特征整理成論文投送到地學權威期刊Journal of Geophysical Research,評閱人在同意接受發表的同時,提出了所采用的最基本兩顆粒碰接觸力模型中的等效參數如何得到的問題。此前,博士生曾告知這是程序中的,文獻中也是如此。雖然論文得以接受發表,但周又和對此要弄個明白,于是就自己推公式。真是不推不知道,一推放不了。他調閱文獻發現,目前宏觀離散動力學方法(也稱離散單元法)具有廣泛的應用,包括巖土、泥沙、風沙、水沙、建筑橋梁結構接頭處受強地震的連續碰撞毀損、粒料輸運等領域都在應用這一方法開展研究,其中所采用的碰撞接觸力模型為線性剛度線性阻尼模型,輸入的碰撞恢復系數為常數,后者在所有的物理與力學教科書中也是如此表述的。然而,周又和從《彈性力學》教材中很早就知道,兩圓球(或顆粒)靜態接觸力在線彈性范圍內于100年前就由德國學者赫芝給出了解析解,其接觸力隨接觸位移的變化呈3/2次冪的非線性關系,即剛度是非線性的,從而引起了周又和的興趣。與此同時,他還得知,從上世紀40年代后期開始,就有實驗結果顯示出恢復系數隨碰撞速度的增大而減小,即不是常數。直到2005年,美國、德國和波蘭等國學者還在開展顆粒碰撞恢復系數隨碰撞速度變化的基礎實驗測量和接觸力表征模型的理論研究,只是各碰撞模型的預測結果與實驗相差太大。到2006年,周又和針對碰撞的力學基本過程,在考慮彈塑性變形后,成功地建立了一碰撞接觸力模型,使現有恢復系數隨碰撞速度變化的實驗結果得到了很好的預測。這一研究結果被德國佛萊貝格工業大學巖土工程研究所所長、歐洲離散動力學方法及程序應用推廣中心負責人Konietzky教授知曉后,主動與周又和聯系開展合作,2007年專此來蘭州大學講學。Konietzky教授是采用離散動力學方法從事巖土力學研究的國際著名學者,2010年他申請到德國科教部的國際合作項目,用于與周又和開展學術合作與學術交流。2011年11月,周又和率團赴德國報告了這一工作,后經Konietzky教授推薦,周又和于2012年10月在該校召開的國際學術會議上作大會報告。
最近,周又和研究組將離散單元法的研究拓展到復合超導CICC導體的橫向壓力-位移特征的理論研究中,成功地對實驗結果給予了理論揭示。CICC導體是ITER核聚變新型能源裝置中產生超強磁場的大型磁體的基本結構,目前,ITER建堆與運行預算投入100億歐元,我國是這一大型新能源實驗裝置國際合作研究的七方國家之一,承擔10%的費用。因為ITER裝置內要求達到11特斯拉的超強磁場,超導磁體在強磁場作用下的力學變形與超導性能退化就成為這一裝置的設計功能能否實現及其后功能提升的主要課題。經對超導CICC導體樣品在類ITER磁場環境條件下的實驗測量表明,目前設計制備出的樣品只能運行6000次左右,遠低于預期要求的2~3萬次。其次,目前針對提高運行次數的力學設計理論所得結果也與實驗結果相反,即理論預測為增大絞纜節距可升高運行次數,但實驗卻是降低。為此,相關工程界與理論界正在尋找新的有效力學方法,以期希望能解決這一問題。在2012年5月他們將這一研究論文投到國際期刊Superconductor Science and Technology后,論文送到國際ITER超導磁體設計總負責人Around教授評審。Around教授看到針對這類問題研究的這一新方法后,主動與我國科技部ITER中心聯系,希望進行直接交流。經科技部ITER中心的協調與安排,在Around教授的技術代表Denis博士來甘肅白銀檢查超導絞纜制備工藝期間,7月2日,周又和帶領七位教師與研究生前往白銀長通電纜廠,與Denis博士、中科院等離子研究所的研究人員、長通電纜廠的技術人員、科技部ITER中心的管理人員一道就這一研究的深入展開進行了交流與研討。2012年10月,這一論文正式發表。
目前,蘭州大學在電磁固體力學與風沙環境力學兩個研究領域都建立起了能開展實驗研究的實驗室,還建有風沙野外觀測臺站,累積設備費2000多萬元。相關理論與實驗的基礎研究已納入到周又和主持的“復雜環境與介質相互作用的非線性力學”國家創新研究群體,并獲得國家自然科學基金重點項目等的資助。在科技部相關重大研究計劃的支持下,他們正緊密圍繞國家重大需求來展開這兩大工程領域的關鍵力學研究。周又和研究組仍在不斷努力,以期通過他們的研究來提升我國在這兩大工程領域的科學技術水平。
夯實基礎――教書育人譜樂章
甘坐板凳十年冷,追求一流代代新。
何懼征程險難阻,收獲自有后來人。
2011年4月24日,周又和賦詩一首,表達自己在辦學上的所思、所為、所獲的心路歷程。從1989年底博士畢業后留校任教至今,周又和在蘭州這片熱土上,見證了蘭州大學力學學科發展歷程;同時也作為重要推動者之一,親歷了這一學科的重塑、發展、強壯。
蘭州大學力學學科創建于1959年,在葉開沅教授帶領下,1981年固體力學碩士與博士學科培養點獲國務院學位委員會批準設立,1986年獨立建系。葉開沅教授相繼培養出劉人懷院士、鄭曉靜院士、孫博華院士等杰出人才。
“江山代有人才出”,“長江后浪推前浪”。到上世紀90年代中期,一批教師相繼調離或退休,蘭州大學力學學科的發展也一度成為關注的話題。1995年7月,周又和從國外返回蘭州大學,開始了推動力學教學與科研工作的發展,并逐漸發展成為這一學科的領軍人才,建立起了一支隊伍。
“高水平的科學研究需要高素質的人才,而高素質的科研人才則有賴于高水平的本科教育與研究生培養,這就需要將本科教學、研究生培養、科學研究、隊伍建設作為統一的整體來綜合考慮與實施”。周又和不僅這樣講,而且著力用心去實踐。在總結現代高等教育成功經驗的基礎上,面對西部的現實環境,將本科教學、研究生培養和隊伍建設作為統一體系來實施,從而在教書與育人兩方面都取得顯著成效。
30年的教師生涯,周又和邊走邊看,邊學邊思,總結出了一套屬于自己的“教學經”。他把最美好、最寶貴的時光奉獻給了大西北,奉獻給了高等教育和科學研究事業。他用自己豐富的智慧、淵博的學識、堅定的信念和無私的奉獻,引導學生樹立報效社會的責任、敢于擔當的志向和堅實深厚的能力。他對待教書和育人始終一絲不茍,將科研精神與科研成果有機地融入到教學實踐中,培養學生的創新能力和科學精神,不斷激發他們的學習激情。
早在1982年周又和任教于華中工學院期間,他除了教師職業的自豪感外,更多的是深感責任重大,至少不能誤人子弟。為此,他在任《理論力學》課程輔導老師的三年中,除了完成好輔導老師的任務、從老教師那里學好教學方式方法外,還主動做完了原蘇聯《理論力學習題集》中的4000多道題,從而對這一課程的掌握有了全面的提升。周又和備課認真、推導嚴謹、思路開闊、深入淺出,加上熱情輔導和作業全批,教學效果深得學生好評。1986年,教研室從北京弄到一份《理論力學》教學評估的統考試卷,用于同期四個大班的期末考試。考試下來,按大班與小班成績排名的第一都在周又和主講的班上,在四位主講教師中他是最年輕的。這一“果實”的得來,與他對這一課程的用心鉆研分不開。此前,他認真參考不同教材,從各章節內容的銜接、體系布局、例題與作業題精選,到斟酌有關內容表述的科學性和可接受難易程度,都細致過濾了一遍,獲得認可后形成自己的講稿與講授方式。就是在此期間,他發現教材中多個地方的表述不精確,就寫下注記一直保存著,直到2006年他在蘭州大學再講這門課程時又進行修改,并于2009年發表在《力學與實踐》上。也是在華中工學院期間,他看到《力學與實踐》上就動矩心的動量矩定理的公式如何正確表征開展持續討論,但沒有達成統一認識與表征公式。他就從嚴格的矢量表征方式出發導出了統一的表征公式。這一教學論文投到《力學與實踐》后,于1990年發表,從此這一問題就沒有再討論了。這些,也為周又和主講的《理論力學》在2007年入選國家精品課程和他本人于2008年獲高等學校“國家教學名師獎”奠定了基礎。
截至目前,周又和已為本科生主講8門課程,累計3000余學時;為研究生主講7門課程,累計2400余學時。在主管力學系后,周又和在堅持為本科生講課的同時,還按力學學科的認知規律,主導了本科生培養方案與各課程教學大綱的修訂,加強了實踐教學、實驗教學和科研訓練各環節,增設《力學與工程概論》課程并制作該課程的PPT為學生講授,提出由碩士學位以上的新留教師擔任班主任,設立本科生科研基金,親自聽課并獎勵優秀授課教師,要求教授與副教授既要做科研也要為本科生講課,等等。正是這些得力的措施和實踐,使得培養的本科生成為優質研究生的主要來源。在研究生培養中,他將科學研究與研究生的科研能力、科學精神培養緊密結合在一起,從研究生培養方案制訂到培養過程各環節,他都親歷親為,給出有見地的建議性意見,鼓勵學生要敢于創新和善于創新。正是這樣,周又和的研究范圍越擴越大、越做越深,研究隊伍也日益壯實。
“春播桃李三千圃,秋收碩果香滿園。”周又和多年在教育上的努力和付出換來了碩果滿園。2000年獲寶鋼教育基金會“全國高校優秀教師特等獎”,2006年被中國科協授予“西部開發突出貢獻獎”,被中國教科文衛體工會授予“全國師德標兵”稱號。主講的《理論力學》于2007年入選為國家精品課程,2008年獲國家級“高等學校教學名師獎”,主持的“理論與應用力學創新人才培養團隊”于2008年入選國家質量工程的教學團隊, 2009年獲教育部授予的“全國優秀教師”稱號,主持的本科教學研究項目“高水平力學人才培養與教師隊伍建設的互動模式及實踐”于2009年獲國家教學成果二等獎,他指導的20篇博士學位論文中,有兩篇分別于2010年和2012年獲全國優秀博士論文獎與提名獎,直接培養和協助培養的博士中7人入選為教育部新世紀優秀人才支持計劃、8人成長為教授,成為蘭州大學力學的骨干力量……
回首30余年的教書育人工作,面對一張張年輕探索者的面孔,周又和一直告誡學生,要想發展、做出成績,就要敢于超越前輩老師,至少要敢于超越眼前“高不可攀”的老師,無論何時、無論何地,都要有這股勁。看到學生們一個個成長成才,他歡喜著,更期待著。
扎好圍欄――領航管理出奇效
聽天門長嘯松濤依舊
凌絕頂遠眺風物日新
2011年6月23日,周又和就他領銜申報的國家創新研究群體現場答辯完后,他等待著。次日上午得知成功后,就利用空出的一點時間去登泰山,抄下了山頂南天門的這幅楹聯。想起自己的點點滴滴,他感慨良多,哪樣的進步不是蘊含在這絕妙的楹聯中!人生中的種種“風物”,又何嘗不是陣陣“濤聲”的回響!眼前“濤聲”的喜悅,更讓他深感尋找“絕頂”去發現新“風物”的重任。
“要將一個學術單位搞好,尤其作為高校,形成良好的學術氛圍對于快速發展是極其重要的。這就需要我們的管理人員懂得教學、科研與人才培養規律,具備公心和敬業精神,在吸取現代高等教育成功經驗基礎上,面對遇到的現實問題提出切實可行的辦學思路和采取行之有效的措施,才有可能帶好隊、辦好學。”周又和如是說。周又和進入管理并不是他刻意追求的。在2000年他獲得國家杰出青年科學基金并擔任長江學者特聘教授后,學校為結合應用研究發展的需要,推動工科發展,決定辦土木工程專業。2003年學校準備成立工學院,請他出任院長,被他婉拒。這樣,從2002年開始招生的土木工程專業就只好掛靠在力學系。此前的1999年6月,他接受了沒有行政級別的管理工作――力學系主任。他從本科教學各環節、研究生培養模式的改進、科研氛圍的形成、教師隊伍建設的思路、實驗室建設等方面,都提出了新的有效辦法,并逐漸得以推進實施,不僅使力學學科得到了快速發展,而且也使后來學院的其它學科得到了有效提升。
周又和出任力學系主任后,改變了力學學科長期沒有擴展的局面。1999年底,他主導申報的固體力學成為甘肅省重點學科,2003年新增工程力學碩士學科點,2004年新增力學一級學科博士后科研流動站,2005年新增工程力學博士學科點,同年力學一級學科碩士點獲批設立。
2005年6月,面臨新辦土木工程專業急需步入正常的迫切要求,蘭州大學最終做出決定:將力學學科與地質工程學科、土木工程學科一道成立土木工程與力學學院,讓周又和出任院長。他從學校大局出發,接受了這一任命。對周又和來說,這絕對是個挑戰。新組建的學院面臨重重困難,尤其是新建土木工程專業缺少足夠的師資和設備。當時,學院教師只有31人,實驗設備老化,連本科實驗教學都不能維持。周又和面對的首要問題是如何撐起學院并使之發展壯實。他說,“在其位,就要謀其政,而且要謀好政、善于謀政”。周又和接任院長這一重任后,就一直思考著學院的發展方式與實現途徑,在不同階段提出相應的發展措施。通過深思熟慮,決定采取逐步發展的長遠策略,并將隊伍建設始終放在首位。他通過主持的211工程和985工程的建設項目,將學院的其它學科納入到力學的建設平臺,使它們也能得到發展。2005年下半年,學校投入400多萬元建設教學實驗室以備國家的教學檢查,他綜合考慮三個學科的本科生實驗教學需要,領銜組建了工程實驗中心。在他的建議下,有些設備選擇了較高性能,可開展一些科研與社會服務的實驗測量。建成后,他親自帶領全院教師參觀實驗室,讓實驗人員講解各儀器設備的功能,以便老師們使用。就這樣一步步,在保持力學學科發展的同時,也使原本基礎薄弱的土木工程學科和地質工程學科通過夯實基礎,呈現出階梯式良性發展的格局。
周又和主持學院工作以來,學院的學科建設、科研平臺、教師隊伍、科學研究、人才培養各方面都取得了驕人的成績。在本科生人才培養方面,2005年底申報的“理論與應用力學”本科專業成為甘肅省人才培養與科研基地,2009年工程實驗中心成為甘肅省本科實驗教學示范中心,2010年“理論與應用力學”本科專業入選國家特色專業建設點,此外,還建成國家精品課程1門、省級精品課程4門,獲國家教學成果二等獎1項。在學科建設方面,2005年底力學一級學科成為甘肅省重點學科,新增防災減災工程及防護工程碩士點,2007年固體力學成為國家重點學科,2008年新增結構工程碩士點,2009年新增地質工程學科博士后科研流動站,2010年力學一級學科博士點、土木工程一級學科碩士點獲批設立,2012年新增地質工程一級學科甘肅省重點學科。在科研平臺建設方面, 2005年凝聚學院力量申報的“西部災害與環境力學”教育部重點實驗室被批準建設,周又和任主任;2007年協同甘肅省地震局一起申報的“蘭州地球物理”國家野外科學觀測站被批準建設,周又和兼任副站長;2007―2008年由周又和領銜協調校內其它學院一起申報的“特殊功能材料與結構設計”教育部重點實驗室(B類)被批準建設,周又和任學術委員會主任;2009年學院協同敦煌研究院等單位一起申報的“國家古壁畫保護工程研究推廣中心”被批準建設,周又和兼任副主任。在教師隊伍方面,目前學院有教師54人,含教授15人和副教授16人,其中2位院士、10位教授、13位副教授是在建院后成長起來的,并建成一個國家質量工程的教學團隊(2008)、一個教育部長江學者獎勵計劃科研團隊(2007)和一個國家創新研究群體(2011),國家教學名師1人(2008)。在科學研究方面,建院來3項科研成果獲國家自然科學或科技進步獎二等獎、2項獲省科技進步獎一等獎,承擔國家與地方的科研任務都顯著增強增多,2012年的科研經費較建院初的2005年增長了2倍多。在研究生人才培養方面,培養的兩名博士分別于2010年和2012年獲全國優秀博士論文獎與提名獎。這一系列辦學指標,已使土木工程與力學學院名列蘭州大學的前列。
如果說教學與科研為“雙肩”,那么管理與教研又為“雙棲”。事實上,無論是教學、科研還是管理,無非是能力的使用與貫通。對周又和來說,自己就是一粒“種子”,放到哪里,就要在哪里好好“生根”、“開花”、“結果”,而“收獲自有后來人”。
立身橋頭蹤影不隨流水去處地異鄉夢魂常往故里馳