对工程进步中合规律性的探讨，本文主要内容关键词为：规律性论文,工程论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
中图分类号：N031 文献标志码：A
当代中国正处在工业化、城镇化和现代化的快速发展时期，已建和在建工程数量之多，规模之大，程度之难使中国成为世界工程建设大国，其中存在的问题和经验也是深刻的。作为对工程进步的本质和规律的反思和评价规范，工程合理性研究无疑具有重要意义。本文拟从工程与科学概念的区别，透析工程合理性被表征为不充足理由律的建构论思想来源，在历史唯物主义的实践合理性视域中，通过对工程实践的案例分析，探讨工程合规律性的内涵。
1 工程合理性仅仅表征为不充足理由律？
对工程合理性的探讨是从工程与科学的区别开始的。G.F.Rogers在《The Nature óf Engineering》一书中分析道：“engineer”来源于拉丁文的“ingeniatorem”意思是指人在设计或发明中的聪明、机灵、独创性。它原来通常指那些擅长建造军事装备和要塞、筑城术的人。在早期，工程师和建筑师是不分的。在谈到科学家与工程师的区别时，他指出：“科学家观察世界并且试图解释他所看到的东西，而工程师观察世界并且试图提供他所看到缺少的东西”[1]。在这里，Rogers揭示出科学与工程的差异，一个是具有客观性的发现，另一个是具有价值性的造物，或者建构。
造物需要有知识，但这个知识与科学知识不一样。对此，Vincenti在“What Engineers Know andHow They Know It”一书中指出：“从历史发展的角度看，技术知识并不是科学的衍生物，而是自主的，它与科学知识的区别在于它是相互影响的。……工程知识反映出，设计不是出自它自己的理由和与世隔绝，人工设计是一个社会活动导向的实践过程，它以某种直接的方式服务于人类的目的”[2]。这反映出工程知识的社会建构性。
Joseph Pitt在SPT电子版2001年春季刊的“What Engineers Know?”一文中更进一步指出：“工程知识的独特之处在于解决实际问题。解决问题的关键在于找到针对性强的书，这使人们产生许多工程是“食谱工程”的思想，具有讽刺意味但却被遗忘的那部分是，必要的知识是知道寻找什么书”[3]。我国学者徐长福在《理论思维与工程思维》一书中揭示出工程知识的构成具有逻辑异质性，他指出：“任一实存个体所具有的全部属性之间不存在一以贯之的逻辑关系”[4]。这说明工程知识的建构性特点。
毫无疑问，世界上没有完全一样的工程，有的只是适时、实地的，有价值的工程，与科学进步是把反常问题和未解决的问题转变为已解决的问题[5]的认知性相比，工程更多地是为满足当前社会性需求而建造的，有价值、有意义的人工物。这些具有合目的性的特性也符合社会建构论思想。所谓“社会建构”通常是指社会行动的人工性质，或者这种行动本身（过程或结果）。它所蕴涵的是这样一种信念，即自然事物的结构本身是能够加以改变并重新安排的。也就是说，人类不是发现了这个世界，而是通过引入一个结构而在某种意义上“创造”（make）了它[5]。
正是基于工程与科学的不同，以及工程知识的建构性特点，S.L.Goldman在“Philosophy,Engineering and Western Culture”一文中指出：“与科学合理性（rationality）表征为充足理由律（sufficient reason）的实在、真理、确定性、客观性、普遍性和必然性等概念群相比不同，工程的合理性被表征为不充足理由律（insufficient reason）[7]，这里工程被认为具有意向性、不确定性、偶然性、境遇性等。
把工程合理性表征为不充足理由律，应该是建构主义理论取向的工程合理性的内涵。L.Buc-ciarelli在“Engineering Philosophy”一书中也指出，在工程设计中当不同职责的设计者之间存在设计冲突时，“协商和交易使他们保持一致，这使设计成为社会过程”[8]。因此，在工程哲学领域中，人们对工程的认识持有建构主义思想也不足为怪。
然而，工程合理性仅仅表征为不充足理由律吗？尽管工程是人建构的，但工程是任何人，或以任何方式都能建构的吗？即使对于专业工程科技工作者来说，工程也不是可以随便建构的。那些以“创新”名义的工程活动，由于无视工程合规律性所造成的巨大损失就是证明。那么，工程合理性中合规律性的内涵是什么？对此我们不能仅仅只限于一般性的思辨，而应面向工程事实本身，并以此为基础做合理性的分析。
2 武钢、鞍钢连铸工艺实践的案例对比
20世纪70年代末，武钢引进了工艺技术和设备达到国际先进水平的“一米七”轧机系统，生产的热轧薄板、冷轧薄板、镀锌板、镀锡板和冷轧硅钢片，是我国国民经济建设中急需的品种。武钢以前是用平炉—铸锭—初轧开坯这一老工艺模式生产大型材和中厚板材的，随着一米七的热轧、冷轧、硅钢三厂以及与新建的二炼钢转炉配套的板坯连铸车间相继于1978年4季度投产后，出现了转炉—连铸现代化生产工艺模式，不仅缩短了生产流程，也节约了能源和过程费用。这些说明一米七这一先进技术在武钢巨变中起到了决定性作用[9]。
但由于一米七轧机的引进，是在50年代水平生产系统的基础上加进一个70年代先进水平的后部工序，原有生产系统在工序技术装备、生产工艺、能源介质系统、管理方式、管理水平、人员素质诸方面均不适应一米七轧机系统的要求，因此很长一段时期生产不正常，事故多，达不到设计能力，设备状况也不好。1982年冬天，武钢陷入困境。10万职工全年只生产226万吨钢，废品就有6.7万吨。镀锡板，一冲罐头盒子就裂；搪瓷板，一冲脸盆就叉开。上海自行车某厂联合全国11家同行，上书国家经委，对武钢产品低劣提出强烈的抗议。日本专家龟山弘说：“不要三年，一米七在中国人手里会成一堆废铁”[10]。
原武钢副经理姜秀勋在“关于一米七轧机工程建设的报告中指出：“建设中遇到了许多问题……没有得到很好的解决”[11]。其中有，引进技术中存在炼钢的连铸坯产量及其钢的品种质量不能满足轧钢的要求，也就是金属不平衡问题[12]。造成金属不平衡问题的原因是没有对上道工序中的平炉进行适时改造，因为武钢自身有250万吨／年容量的平炉，再加上3个50万吨／年转炉，也就是年产150万吨／吨转炉铸钢，合计500万吨／年，可以满足武钢500万吨／年的发展规划。而实际情况却是平炉无法适应70年代的连轧机。由于在引进技术中，我们对连铸技术在冶金流程中的系统作用没有足够认识，导致了以后不得不进行平炉改转炉，以及繁重的技改工程，尽管最后取得对一米七轧机的成功创新，但耽误的时间和损失再也弥补不回来了。
再看鞍钢连铸工艺的实践过程。鞍钢是我国钢铁工业的摇篮，为新中国建设做出过巨大贡献，但1994年却陷入困境。1994年的鞍钢在生产工艺中存在如下问题：钢产量为850万吨。其中，平炉钢多，占钢产量的62.4％；转炉钢少，占钢产量的37.6％，铁水预处理为零，炉后精炼为零，钢坯产量800万吨，其中，模铸＋初轧机占70％。产品卖不出去，合同严重不足，欠货款高达138亿元，企业亏损3亿元，靠向全公司党员借钱买煤勉强避免了停产。当时有人预言，即使白给50个亿也救不了鞍钢。职工工资发不出，拖欠职工工资3个月。1994年下半年两座高炉被迫停产，企业生产经营陷入困境，已到了十分危急的程度[13]。
为改变鞍钢技术装备和生产工艺落后的局面，自1996年以来，鞍钢在不停产、少减产的情况下，改变原计划用51亿元对二炼钢进行易地改造和一炼钢暂不改造的方案，利用平炉大修工程费用（固定资产折旧费），以及原有厂房、场地和部分仍可使用的设备，自行设计、自行制造、自行施工，成功地把5座300吨平炉逐次改造成3座95吨转炉，总工期只用了，一年多[14]。
鞍钢通过“平炉改转炉”使炼钢工艺得到优化，在转炉炼钢的基础上，用4年的时间淘汰了模铸工艺，改造和建设了8台连铸机，拆迁了两套初轧机，实现了100％全连铸生产。十年后，鞍钢发生了巨大的变化，2005年实现销售收入655亿元、利润100亿元、上缴税金100亿元，并消化了历史形成的143亿元不良资产，国有资产实现了保值增值[15]。
以上案例的对比分析，反映出工程以及工程发展虽然是建构性的，但不是随便建构的。
3 工程合规律性的涵义
历史唯物主义认为，人类历史的前提是在一定自然条件下的生产劳动。为了生存，人们自觉或不自觉地遵从自然规律来创造人工物，同时，每一代人都是在上一代人所创造的成果基础上而发展的，其中自然规律和历史传统是历史决定论的要素。马克思指出：“历史并不是作为‘产生于精神的精神’消融在‘自我意识’中，历史的每一阶段都遇到一定的物质结果、一定数量的生产力总和，人和自然以及人与人之间的历史形成的关系，都遇到前一代传给后一代的大量生产力、资金和环境，尽管一方面这些生产力、资金和环境为新的一代所改变，但另一方面，他们也预先规定新的一代的生活条件，使它得到一定的发展和具有特殊的性质”[16]。马克思的历史决定论主张社会历史及其规律内在于人类实践，历史与自然、主体与客体始终内在相关，社会历史道路及其规律性也是在实践中获得并发展的。这是“物质—历史—实践”的实践唯物主义的综合决定论[17]。
武钢和鞍钢连铸工艺的实践过程，反映出工程合规律性的具体内涵主要包括：历史传承有序的依赖性，工序内在逻辑的依赖性，生产效率提升的依赖性和工序主客同一的依赖性。
3.1 历史传承有序的依赖性
在世界钢铁发展史中，20世纪50年代的诞生及不断完善的氧气顶吹转炉和连铸技术，是推动钢铁生产向高效、优质、低耗方向发展的，具有决定性作用的两项关键技术[18]。其中，连铸工艺发展经历了技术概念化、概念产品化，产品工艺化，工艺产业化等过程，历经百年不衰。
铸钢是决定钢材是否优良的重要工序。其方法有铸锭开坯法和连续铸钢法。铸锭开坯法是把调整了成分和温度的钢水，在炉内、钢包里或者钢锭模中脱氧，在钢锭铸模中铸成钢锭。钢锭脱模后送人均热炉，在1470K左右均热，经开坯机轧制成钢坯。这一过程存在脱氧、凝固、偏析、非金属夹杂物及钢坯缺陷等问题。直观看，连铸工艺比模铸简洁得多。如下图[19]：
铸锭开坯法和连续铸钢法的比较
将钢水直接铸成接近最终产品尺寸的钢坯的想法已经有一百多年了。最重要的开拓性工作是如何提高连铸机的浇铸能力，最关键的是浇铸速度。美国亚瑟（B.Atha）（1866年）和德国土木工程师达勒恩（R.M.Daelen）（1877年）最早提出以水冷、底部敞口固定结晶器为特征的常规连铸概念。1913年，瑞典人皮尔逊提出结晶器以可变的频率和振幅做往复振动的想法。1933年德国人约汉斯（S.Jung-hans）真正将这一想法付诸实施[20]。在连铸技术中，振动结晶器的构想和付诸实施，不仅使浇铸速度提到一个较高的水平，而且使连铸技术成为通向钢铁领域发展的基石。1952年德国人欧·萨波尔提出弧形连铸机的概念。瑞士的冯·莫斯于1956年也申请了同一思路的弧形连铸机专利。采用了弧形连铸后，连铸技术的应用才实现了一次真正的突破，不仅提高了生产率，降低了设备投资，而且更有利于安装在原有的钢厂内。
从全球来看，连续铸钢技术经历了从本世纪40年代的试验开发、50年代开始步入工业生产、60年代弧形铸机的出现、70年代由能源危机推动的大发展、到80年代日趋成熟的技术和90年代面临新的变革“的60年历史发展历程[20,7]。可见，连铸工艺流程的形成过程是冶金工业中的历史过程，具有历史的可追溯性和积累性，它反映出工程进步对历史传承有序的依赖性。
3.2 工序整体关联的依赖性
冶金流程中的炼钢、铸钢、轧钢的环节是一个完整的系统。单从技术的观点看，模铸与连铸工艺不过是冶金流程中间环节中的两类工序的简单替代而已。由于对发展连铸技术的规律，尤其是在钢厂生产流程中连铸工艺的整体关联性认识不足，简单地将发展连铸与加快建设连铸机等同起来，对连铸与炼钢、轧钢等工艺的关系认识不足，一度使连铸生产不能顺利发展，表现为新建连铸机不能达到设计生产能力，甚至影响了人们对加快发展连铸的决心和信心[18]。而就系统的观点看，即从钢厂生产结构和冶金流程的内在运行看，连铸工艺却与模铸工艺有本质区别。比如，1995年开始，当中国钢铁行业连铸比超过50％时，出现了快速淘汰平炉的趋势，到2001年底淘汰了全部平炉[18,20]。在这一过程中，冶金科研人员严格遵循冶金物理化学、金属材料学、金属压力加工原理，在此基础上，创造条件优化了工序功能集；在通过优化工序间的关系集合中，促进工艺流程中物质流的匹配优化、顺畅、高效率；通过流程中的工序功能集——工序关系集——流程工序集的优化，实现功能——结构——效率的连锁优化[21]。
武钢一米七轧机系统的引进方式与全盘引进的新建厂不同，是在武钢老系统的基础上加进去一个全新的后部工序。由于武钢原有的原料、冶炼等轧制前工序和水、电风、气等生产条件在技术水平上与一米七轧机系统相差近20年，明显地不适应一米七轧机系统的要求，试生产中暴露出很多问题，如坯料不足、钢质差、设备状况不好、能源介质质量不能满足要求等。1984年在“四恢复”基础上，进行了“四同步”技术改造工程。进行包括四号炉、三号平炉、三烧结第二系列及五号焦炉4项部控重点设备同步进行改造性大修，并采取了工艺优化措施[22]。这些措施的本质就是要贯彻武钢“以新带老，以老促新，全面发展”的方针，狠抓轧钢前工序和生产条件的技术改造，使原有生产系统尽快适应一米七轧机系统的要求。这反映出连铸工艺对冶金流程系统的整体关联的内在要求。
世界主要钢铁生产国的发展证实了发展连铸生产的巨大作用。有的专家把近50年钢铁工业发展划分为三个具有里程碑意义的阶段，都与连铸生产有关。即50年代氧气转炉和连铸的出现使钢铁生产工艺流程朝着淘汰平炉——模铸慢节奏、低效率、低质量的高能耗工艺，实现大型化、高效化的方向发展；从70年代初日本新日铁大分厂建设全连铸钢厂的实践开始，朝着加快淘汰初轧开坯——万能工厂的落后工艺流程和连续高效的方向发展；从80年代末纽柯CSP薄板坯连铸——连轧“紧凑型”生产线投产使钢铁生产流程朝着紧凑、绿色制造的方向发展[18,11]。
从中我们看到，连铸工艺的发展不仅与炼钢中由平炉改为转炉息息相关，而且也与轧钢工艺联系紧密。在技术的推动下，炼钢、铸钢、轧钢由过去的平炉、模铸、轧制的分立系统，进步为转炉、连铸以及连铸连轧，具有工序整体关联性。它反映出在工程进步中，存在着不以人的意志为转移的整体关联。无视这一工序的整体关联性，不仅将阻碍工程进步，而且会给工程带来巨大浪费，甚至毁灭。
3.3 生产效率优先的依赖性
20世纪80年代我国年钢产量处于3500万吨到6000万吨的水平，10年间年平均增长只有200万吨。长期以来，模铸——初轧／开坯一直是制约钢铁工业发展、影响生产效率提高的瓶颈，尤其是模铸大大限制了转炉炼钢能力的发挥。一些钢厂受模铸——开坯工艺的制约，中小转炉利用系数较低。
与传统的模铸工艺相比，连铸工艺的优点是：简化生产钢坯的工艺流程、节能降耗、提高金属收得率和成材率、改善劳动条件、环境效益显著[23]。
结合上面的分析，从平炉到转炉的技术变革，不仅是炼钢环节中提质降耗的需要，更多地是连铸工艺的诉求。连铸工艺优化了冶金流程中的炼钢与铸钢环节，使之连成一体，这是模铸工艺无法做到的。而连铸工艺之所以具有的历史传承有序和工序整体相关，是与人们在生产中不断追求高效率有关。
3.4 工序主客同一的依赖性
任何一项工程都是在一定的社会、经济、科技、文化和历史条件下产生的，而任何一项优秀的工程都是人与自然、人与社会、人与物质系统相互适应、相互结合的产物，都具有一定的主客体同一性。武钢掌握一米七轧机技术并适时展开工程自主创新案例证明了这一点。
比如武钢在学习、掌握一米七轧机引进技术中，针对当时操作人员文化技术素质低，对引进设备不能进行熟练操作和有效管理的问题，武钢以开展岗位练兵为重点，狠抓职工培训，不断选派职工到国内外同行业和大专院校进行培训，在全公司范围内对职工普遍进行文化补课、技术补课和岗位培训，对专业管理人员和技术人员进行继续工程教育，围绕学习、消化一米七引进技术开办了各类专业研修班。仅“六五”期间就轮训职工20万人次，为提高职工素质，掌握引进技术，打下了扎实的基础。这反映出一项新技术的引进不只限于先进设备的引入，它实际上是一个主体自我扬弃，实现主客体同一的过程。
通过我国冶金工业中引进、吸收和消化连铸工艺过程的比较研究看，一项先进工艺流程中所涉及的人员知识、技术能力和管理水平只有适应了新设备运行的基本要求，实现了工程的主客体的同一，工艺流程的技改才能成功，在此基础上的创新才能完成，新的工艺流程运行才能实现设计要求。
随着对绝对理性主义的历史批判和对理性发展历史和作用的反思，合理性问题成为当代哲学和人文社会科学发展的内在逻辑必然和时代主题。把工程合理性看作是不充足理由律，尽管反映出工程的价值性、主观性、多样性和相对性等特征，突出了人的主观能动性，但却由于忽视实践对工程的重要作用，而排斥工程中具有真理性、客观性、确定性和必然性等内涵，这种建构主义思想下的工程合理性是不全面的。
通过对武钢、鞍钢的连铸工艺的实践考察过程，我们看到工程尽管是人建构的，但不是随便建构的。作为实践合理性的另一种形式，工程合理性的确是工程合目的性和合规律性的统一。其中，工程进步中合规律性的评价标准，具体表现为历史传承有序的依赖性，工序整体关联的依赖性，生产效率优先的依赖性和工序主客同一的依赖性。
认识和理解工程合理性的内涵，将有助于提高工程实践活动的自觉性，促进工程的进步。而对工程合理性的跨学科研究包括工程哲学、工程管理、工程科学与工程实践等，应当成为工程研究的重要途径。当然，工程合理性最终只能通过对工程实践成果随时间变化的经验研究得出。
收稿日期：2009—08—05