闻邦椿院士的八大创新及原因分析
路遥疾奋蹄 何以尽朝晖 探析闻邦椿院士积六十载之努力获取辉煌创新成果之谜 党的十八届五中全会提出五大发展理念，其中创新列在首位。在东北大学，有这样一位年届八旬的老人，数十年如一日沿着学术道路深耕不辍，同时坚持向更广泛的学科领域拓展探索，桃李天下、著作等身，他以八项过人成绩传递着创新理念。他就是该校机械工程与自动化学院的闻邦椿教授。这8方面的创新成果是如何取得的，很多人都会提出这样的问题：
1. 作为从事“振动利用工程”研究的第一人，研究达到了国际领先水平，他是如何实现的?
2. 在产品设计领域，除八个方面创新成果外，《机械设计手册》是行业经典，他是如何完成的?
3. 他所从事的专业不是力学，但网上总有不少人称呼他是力学教育家，其原因是什么?
4. 从非专门研究哲学，却总结出科学方法论体系和规则，写了不少方法论著作，如何完成此任务?
5. 86岁高龄，完全能独立和正常地学习、工作和生活，他能保持良好身体状况的秘诀是什么?
6. 70岁以后所完成的工作，竟超过70岁前的工作一倍还要多，如此多的工作任务是怎样完成的?
7. 获30多项奖励，其中国际奖2项，国家奖5项，全国优秀科技图书奖2项，他是如何取得的?
8. 截至目前，他已撰写72本书籍，如此丰硕的成果实属罕见，他是如何完成这么多著作撰写的?
有人说，闻院士是一个“谜”一样的人物。既然是“谜”，就能找到答案。今天让我们走近他，
尝试破解伴随在他奋斗人生历程中的一个个“谜”。
一、创建新学，国际领先
闻邦椿院士作为振动利用工程领域的著名专家，研究成果达到国际领先水平，这一成就的取得与他刻苦钻研、坚持创新密不可分。
1955年大学毕业后，当时东北工学院来了一位苏联专家，给闻邦椿创造了良好机遇。他牢牢把握良机，全身心投入到机械振动的学习和研究之中，他将如何利用振动为人类造福作为主攻方向。在此后的30多年时间的研究工作中，他首先提出了振动利用工程的新概念，构建了振动利用工程新学科的理论框架，为振动利用工程学科的若干分支提供了设计与计算的理论和方法，解决了工程中诸多难题和国家急需解决的一些重大科学技术问题，获得了多项国家级奖励。
在这一新学科的研究中，他实现8个方面的创新：
1. 研究了新原理。提出了概率等厚筛分的新原理，将概率筛分原理和等厚筛分原理结合在一起，创造出了一种集概率筛分和等厚筛分原理优点的概率等厚筛分新原理;还利用振动同步传动原理实现对物料进行破碎的新工艺。
2. 发明了新机构。研究出10余种新机构，如激振器偏转式自同步非共振新机构、惯性共振式双质体近共振新机构、双激振器振动破碎机的新机构、不对称弹性力的双质体非线性近共振新机构、平衡加隔振振动输送的新机构。
3. 建立了新模型。提出了10多个非线性动力学新模型，例如惯性力项为非线性的动力学模型、不对称软式分段线性动力学模型、硬软复合式分段线性动力学模型、分段慢变的非线性的动力学模型、双参数慢变的非线性动力学模型等。
4. 发展了新理论。研究并提出了多种理论，如物料运动的非线性动力学理论、单质体或多质体系统的硬式、软式、复合形式的非线性动力学理论等，弹性元件为非线性的各类非线性振动系统、带滞回阻尼力的非线性系统、具有冲击和摩擦的非线性振动系统的理论等。
5. 研发了新技术。如大长度振动输送机常常会出现弹性弯曲振动，为预防出现弹性弯曲振动，研究出一种可以减轻或消除弯曲振动新技术;在自同步振动机上实现振动同步传动和在大型振动筛上采用控制方法实现同向回转控制同步的新技术等。
6. 提出了新方法。提出了以功能优化设计、动态优化设计、智能优化设计、可视优化设计及特殊性能优化为核心内容的“1+3+X”的综合设计方法，同时提出了以非线性动力学为基础的深层次动态设计方法。
7. 研制了新机器。研究成功如惯性共振概率新筛机、激振器偏转式大型冷矿振动筛、平衡加隔振的大长度振动输送机、自同步振动放矿机、双激振器自同步振动破碎机、750吨振动沉拔桩机、新型振动压路机、近共振工作的自同步振动离心脱水机等10余种新机器。
8. 创建了新学科。由于取得了前面的这些成果，再加上我国许多企业同学校之间建立了良好的产、学、研的协作关系，处理好知识产权与技术垄断之间的关系，从而使我国对 “振动利用工程”新学科的研究达到国际领先水平。
在这一方面撰写和出版了中英文著作和论文集10余种，图1列出8种。
二、立足本职，创新发展
作为闻邦椿院士的本专业的主攻方向，即在机械设计及理论的研究中倾注了大量的精力和心血，在产品设计理论和方法方面取得了8个方面的创新成果。
1. 对国内外70多种设计理论和方法进行分类。100多年来，为了提高产品的设计质量，国内外的科学技术工作者提出了70多种设计理论和方法，但一直没有人对这么多的方法进行分类，2003年在“机械工程学报”创刊50周年时他所发表的论文中将设计理论和方法分为7大类。
2. 提出了和谐设计的新概念并阐明其内涵。和谐设计是在绿色设计的基础上发展起来的，绿色设计讲的是人和自然之间的关系。将绿色设计扩展为和谐设计是时代发展的需要，要将环境保护扩展到社会领域。
3. 扩展了动态优化设计的内涵。传统的动态优化设计法是以线性动力学理论为基础的动态优化设计。过去撰写的动态优化设计有关书籍一般所研究的是如何消除振动，而闻邦椿院士将动态优化设计扩展到如何更好地利用振动，在国际上创建了“振动利用工程”新学科，扩展了动态优化设计的内涵。
4. 提出了深层次动态设计的概念并阐明了其含义。对于那些工作在非线性动力学条件下的机械，若采用线性动力学理论来处理设计问题，不仅会有较大的误差，甚至会发生质的错误，因此，设计时应该考虑其时变特性、强非线性特性、不确定性、高维与强耦合特性、多参数或多变量的特性等。。
5. 提出了以动态优化、智能化和可视化为核心内容的三化设计法或三优设计法。对于机器功能已经确定的设备，如航空发动机、汽轮机等，对这些机器只要对其性能进行优化设计即可，为此提出了针对3方面性能优化的三化设计法，即针对结构性能、使用性能、制造性能进行优化设计即可。
6. 研究并提出了基于系统工程的产品综合设计法。基于系统工程的综合设计有以下4个阶段：调研阶段：即3I调研、7D规划、1+3+X系统化设计、包括功能设计、5A检验等。在目前的产品设计中假如不综合运用科学工作者提出的各种设计方法，要想达到良好的设计质量是不可能的。
7. 阐明了顶层设计的概念和内涵。7D规划包括设计目标(DO)、设计思想或设计理念(DI)、设计环境(DE)、设计过程(DP)、设计内容(DC)、设计方法(DM)和设计质量检验(DA)，即称为7D规划，也称为顶层设计，为此，闻邦椿教授专门撰写了顶层设计的专著。
8. 提出了科学发展观作指导的系统化设计的概念及其设计理论和方法。它涵盖了4个理想的设计阶段：调研和选题、对任务剖析和规划、科学实施、质量的检验和评估;科学实施阶段，即用1+3+X的综合设计法中的5优设计：功能、结构性能、使用性能、制造性能、特殊性能的优化设计。
在这一领域共撰写和出版著作和手册10余种，图2列出8种著作。
在此基础上，他还组织编撰了大型设计工具书《机械设计手册》系列。包括:(1)2010年出版的《机械设计手册》(第5版、6卷本);(2)2012年出版的《现代机械设计师手册》(上、下册);(3)2015年出版的《现代机械设计实用手册》(1卷本);(4)2015年出版的《机械设计手册》(第5版、单行本共22个分册);(5)2016年底或2017年初计划出版的《机械设计手册》(第6版，7卷本)。
总计5套手册，共16卷。其中《机械设计手册》(第5版)曾于2013年获中国机械工业科学技术一等奖，2014年获中国政府出版奖的提名奖。上述这些创造性成果的取得及其工作量之大是目前机械设计与理论领域其他人无法取代和完成的，在国际的同行中也尚属罕见。
三、学科交融，促进发展
闻邦椿院士作为从事机械产品设计的教学和科研工作的专家，他的研究方向之一是振动学和机械工程学相结合的一门新学科“振动利用工程”，另一方面，还从事有害振动控制方面的研究工作。振动正是力学研究的一个分支，闻邦椿院士在网上博得“力学教育家”的美名，这是与他在振动领域取得的丰硕研究成果密不可分的：
1. 创建了振动利用工程新学科，奠定了该学科的理论基础，并将研究结果广泛应用于工程中，取得重大的经济效益和社会效益。在这一领域他曾撰写了10多本专著，使我国对这一学科的研究到国际领先水平。
2. 对同步理论进行了深入研究，将振动同步扩展为控制同步、复合同步、广义同步，还提出了振动同步传动的新概念，发展了振动同步传动的理论及其应用，并撰写出版了中英文专著。这一方面的研究在国际上也处于领先地位。
3. 对故障旋转机械的非线性动力学问题进行了深入的研究，阐明了故障发生和发展的慢变和突变过程及其特点，对其理论进行了分析研究，提出了分段慢变和双参数慢变的理论，还最先提出了灰色诊断的理论，并提出用2次启动进行动平衡的理论和技术，撰写了2本专著。
4. 将非线性振动理论应用于工程实际，应用于有用振动的利用和有害振动的控制，写出了国际上第一本内容丰富的《工程非线性振动》的专门著作。
此外，在教材的编写的工作中，他主编了大学本科生的振动教材《机械振动学》及研究生的机械振动教材《机械振理论与应用》，在国内产生了重要的影响。
在振动利用和控制领域，共写出14本中英文专著，其中有两种著作荣获全国优秀科技图书奖，他还分别获得了两个著名出版社的著名作者奖和最具影响力的作者奖。
闻邦椿院士撰写的振动利用与控制方面著作：
1.《振动机械的理论及应用》北京：机械工业出版社，1982
2.《振动筛、振动给料机、振动输送机的设计与调试》北京：化学工业出版社，1989
3.《高等转子动力学：理论、技术与应用》北京：机械工业出版社，2000
4.《机械振动学》(第一版，第二版)北京：冶金工业出版社，2000，2011
5.《振动机械的理论与动态设计方法》北京：机械工业出版社，2001
6.《非线性振动理论中的解析方法及工程应用》沈阳：东北大学出版社，2001
7.《机械系统的振动同步与控制同步》北京：科学出版社，2003
8.《故障旋转机械的非线性动力学理论与试验》北京：科学出版社，2004
9.《振动利用工程》北京：科学出版社，2005
10.《工程非线性振动》北京：科学出版社，2007
11.《机械振动理论及应用》北京：高等教育出版社，2009
12.《Vibratory Synchronization and Controlled Synchronization in Engineering》Beijing：Science Press，2009
13.《Theory and Techniques of Vibrating Machinery and Their Applications》Beijing：Science Press，2010
14.《现代振动筛分技术及设备设计》北京：冶金工业出版社，2013
四、文理渗透，成效突显
闻邦椿院士不是从事哲学研究的学者，但他在治学过程中强调文理渗透，尤其注重科学方法论的应用和归纳。他总结出了古今中外书刊中未曾见到过的科学方法论的体系和规则，还撰写了22本科学方法论著作，为各类人群掌握和运用好科学方法论的体系和规则做出积极贡献。
闻院士在短短几年内写出如此之多的科学方法论著作，旨在将科学方法论推广到全社会，让更多人能掌握和运用科学方法论的体系和规则，提高他们从事工作的成功概率和效益，进而为我国科学技术和经济的发展创造出更高的效益。
他总结出了科学方法论的体系和规则，该体系和规则是基于这样一种思想：任何人做事首先应该考虑的是：为什么，即Why?;内涵是什么,即What?;如何做,即How?——这就是做事的3大核心要素;接着，就应该考虑影响成功和高效做事的主观、客观及动态因素，使其发挥积极作用;再者，所有工作都应该在科学哲学思想指导下来完成。这就是方法论科学的和完整的的体系(图5)。
接着，他从科学方法论的体系中归纳出以下的四方面、十二对要素，即：
科学方法论的核心3要素：
1. 目的和要求。成功和高效做事要有明确目的，要有良好质量、较低成本、较短时间等。
2. 任务和态度。有了明确的目标，就要通过切实的内容予以实现，任务是实现目标的基础。
3. 步骤和方法。采用合理的步骤和运用先进的科学的方法可以使所做的事有效地完成。
内部因素中的4个要素：
4. 思想和品德。要确立正确的指导思想、良好的品德、正确的学风和作风及良好的生活习惯。
5. 知识和能力。做任何事情要有所需的基本知识和技术，还要具备各方面的能力。
6. 健康和生命。做任何工作都要有健康的身体，还要重视安全，只有生命的存在，才能完成任务。
7. 毅力和战术。要有坚韧的毅力，要有百折不挠的奋斗精神，同时还要采取合理的战略战术。
外部因素中的3个要素：
8. 机遇和挑战。要重视机遇，没有合适的时机，很难取得成功，要紧抓住它，接受机遇的挑战。
9. 环境和协调。对各种环境既要加以保护，还要充分利用环境。
10. 条件和利用。工作的外部条件十分重要，相关的人、财、物等都应该加以有效的利用。
动态因素中的2个要素：
11. 学习和运用。要不断地学习新知识、新技术，并将所学知识和技术应用到实际工作中。
12. 检查总结和提高。要经常进行检查，及时发现问题和解决问题，要定期总结经验和教训。
还要在科学哲学思想指导下开展工作，要“以人为本”、要重视全面性和系统性、实践性和科学性、继承性和创新性、协调性和稳定性、可持续性和长期性，做到“创新、协调、绿色、开放、共享”。
闻邦椿院士所提出的科学方法论的体系和规则是他对自己几十年的教学和科研工作实践的总结和归纳，独具特色，自成一家，具有高度的完整性与科学性，这应该说是对科学哲学的重大贡献。
闻邦椿院士撰写的方法论著作：
序号论著名称出版社出版时间
1.《成功做事方法论：现代成功学浅论》北京：中国社会科学出版社，2010
2.《从追逐梦想到实现梦想》北京：新华出版社，2011
3.《产品设计方法学：兼论产品的顶层设计和系统化设计》北京：机械工业出版社，2012
4.《现代成功学：谈做人、做事、做学问》北京：新华出版社，2013
5.《顶层设计 原理 方法 应用》北京：机械工业出版社，2014
6.《学位论文撰写方法学：怎样写好硕士和博士论文》北京：高等教育出版社，2014
7.《科技创新方法论浅析》北京：科学出版社，2015
8.《实用科学方法论》北京：中国社会科学出版社，2015
9.《方法论浅谈》(适用于小学生)北京--：时代教育出版社，2015
10.《方法论浅读》(适用于初中生)北京：时代教育出版社，2015
11.《方法论浅议》(适用于普通高中学生)北京：时代教育出版社，2015
12.《方法论浅析》(适用于职业高中学生)北京：时代教育出版社，2015
13.《方法论细谈》(适用于高等职业院校学生)北京：时代教育出版社，2015
14.《方法论细读》(适用于大学本科院校学生)沈阳：东北大学出版社，2015
15.《方法论详析》(适用于研究生)沈阳：东北大学出版社，2015
16.《方法论导引》(适用于企事业单位工作人员)沈阳：东北大学出版社，2015
17.《创新创业方法学》北京：中国社会科学出版社，2016
18.《科学研究方法学——怎样做好科学研究》北京：科学出版社，2016
19.《科学方法论 体系 规则 应用》北京：科学出版社，2016
20.《科技哲学方法论浅议》北京：中国社会科学出版社，2016
21.《创新设计方法论详析》北京：机械工业出版社，2016
22.《系统化设计的理论和方法》北京：高等教育出版社，2016
五、健身有方，预防为先
闻邦椿院士已经86岁高龄，但他依旧健朗如昔，无需别人特殊照顾，每天仍能正常地学习、工作和生活。闻院士的健康秘诀，得益于他的积极思考，善于总结，勤于实践。
年轻时，他曾患淋巴结核，饱受病痛让他萌发为科学技术发展做出贡献的理想。
他对疾病的预防曾创造两项奇迹，一是10年没有患过感冒;二是“六个没有”。
10年前，他经常患感冒，倍感苦恼，促使他积极探索预防感冒的方法。当他发觉感冒征兆时，便采取及早服用板蓝根冲剂以遏止病情发展，一小时后，如发现没有好转，可再服用一包，一般最多3次，即可预防感冒。最近总结出另一种配合服用板蓝根冲剂来预防感冒的方法，将50-60摄氏度温水用手在鼻孔附近轻轻摩擦两下，如此进行10余次，也能收到预防感冒的效果。按照前述方法，近几年他和家人也学习这种方法，一直没有患过感冒。
除此以外，他对其他疾病也采取了积极预防的措施，收到了良好效果。目前他眼不花，耳不聋，腿不瘸，他没有高血压，没有心脏病，没有糖尿病，他经常说他自己“六个没有”。
此外，他特别重视交通等方面安全防范，他认为：只有保证健康的身体和生命的存在，才能继续为国家和社会做出贡献。
六、孜孜不倦 意在奉献
闻邦椿院士令人钦佩的是，他70岁以后所完成的工作竟超过70岁以前1倍还多。
70岁以前和70岁以后取得成果的比较：
表中的数据表明，在培养博士生与硕士生数量、撰写的著作与论文集、获得省部级一、二等奖以上的奖励及国家级奖、申请专利数量、年均发表论文数量等方面，在70岁后都远远超过70岁前的，这一结果令人深思。
闻邦椿院士所做的大量工作是在他达到退休年龄后所完成的，这是他对社会额外的贡献，可以这样说，他一生所创造的价值已经超过了他应该创造的价值的1倍还要多。闻院士把这归因于健康的身体和科学方法论的应用，在他看来，只有在保持身体健康的前提下，坚持运用科学方法论指导学习、工作和生活，才能在实现中华民族伟大复兴中国梦的历史征程中最大程度的实现自我价值，谱写出无愧于这个伟大时代的壮丽篇章。
七、治学有方，硕果累累
他曾承担大量的科研和教学任务，从而取得了丰硕的科研和教学成果并积累了丰富的资料。
在科研方面，曾承担国家自然科学基金重大、重点和面上项目、973和863项目、国家重大科研专项及横向项目数十项，并参与完成了国家985及211工程的建设。
在科学研究方面，开拓了六个学术方向，达到了国际领先水平、国际先进水平或国内领先水平：
1. 振动利用的理论和方法及应用。
2. 振动同步、控制同步、复合同步的理论及应用。
3. 故障旋转机械的非线性动力学及应用。
4. 工程非线性振动的理论及具体应用。
5. 产品的设计理论和方法及应用。
6. 科学方法论和现代成功学及应用。
在教学方面，曾承担培养本科生和研究生的教书育人的繁重任务，他以全部精力投入这些工作中。
1. 曾培养硕士、博士及博士后228名。
2. 曾对数以千计的本科生进行过教学。
3. 特别是他将方法论的教育和素质教育融合在一起，编写出了适用于各类学校的方法论参考读物。
4. 编写出如机械振动学和产品设计理论和方法等多门课程的教材。
由于完成了这么多的科学研究和教学任务，取得了丰硕的成果，从而获得了30多项奖励。
在闻邦椿院士所撰写著作中，有2本著作获全国优秀科技图书二等奖，主编的六卷本《机械设计手册》获中国机械工业科学技术一等奖及中国出版政府奖的提名奖，2009年，科学出版社授予他著名作者奖，2012年机械工业出版社授予他最具影响力的作者奖。
他还获国家科技进步奖项4项、国家技术发明奖1项、国际奖2项、省部级一、二等以上奖励30余项，被授予了光华工程科技奖，在全国“振动利用工程”会议上大会授予他该领域的“终身成就奖”。
八、著作等身，志高意坚
截至目前，闻邦椿院士已撰写出了72本著作、教材、论文集和手册，其中57本书是以第一作者身份撰写的。撰写这么多的著作无疑需要花费大量的时间和精力，这不仅归因于他业精于勤的治学作风，更得益于他广阔的思路和构想。
在这72本著作中，包括传记类5本，方法论类21本，振动和动力学类14本，产品设计类9本，手册类共5本，论文集类10本，其他方面的著作8本，这些著作对于科学技术和经济的发展会发挥积极的作用。
20世纪70年代，闻邦椿院士花费了整整7年时间撰写出了他的第一本“振动利用工程”方面的专著《振动机械的理论与应用》，总结了10余年来在该领域所取得的研究成果;而在最近，他写书的重点是科学方法论在各个领域和各个方面的应用，去年总计撰写了12本著作，今年总计完成了7本著作的撰写任务。由于他积累了丰富的资料，加上他有很强的思维能力和写作能力，每年写出多本著作并非难事。
他目前还有以下一些构想：
1. 要继续重视和维持自己身体健康，这是生活之所需，想要继续为社会做更多的贡献，更好地实现人生价值，身体健康是前提条件。
2. 在撰写书籍方面，假如身体健康的话，在未来几年中，争取突破80本、90本，甚至100本的写书记录。曾有过要创造理工科学者写书的吉尼斯记录之梦想。
3. 倡议要尽最大努力将科学方法论推广和普及到全社会，让更多人能掌握和运用科学方法论的体系和规则来指导学习、工作和生活，提高其成功概率和效益，进而为国家和社会创造出更多的财富;
4. 建议将科学方法的体系和规则作为共性核心知识融入到专家系统的知识库中，这可为专家系统的有效应用提供强有力的支持，还会加快专家系统在我国的推广应用，进而加速经济发展的进程。
5. 构想利用科学方法论体系和规则及专家系统创建服务中心，协助有些企事业单位及个人，使他们进入良性发展轨道并向最优方向转化，以及创建以专家系统为内涵的人工智能决策系统，协助有关部门提供最优决策。
上述构想体现了闻院士的雄心壮志，更折射出他造福社会的恢弘理想：以专业领域高深造诣推动科技进步，以独创的科学方法论助力社会发展。
多个媒体都曾报道：闻邦椿院士不仅是一位闻名遐迩的工程科学家、一位桃李满园的教育家，更是一位充满智慧的思想家。任尔风云变幻，谋的是国家发展、社会进步;始终不忘初心，想的是传承变革与创新。年届八旬，诲人不倦;创新路上，且行且歌。
回顾闻邦椿院士奋斗的历程，探寻他成功的秘诀，可以看到，矢志不渝、奋斗不息的精神，加之有辩证唯物主义的世界观和方法论的指导，这是闻邦椿院士从一个成功走向另一个成功的“法宝”。总结起来，有以下7点：
1. 要有科学哲学思想作指导——善用科学哲学思想或更具体地说用科学发展观来指导一切工作。
2. 正确的理想和明确的目标——做好一切工作都是为了更好地服务于社会，造福于人类。
3. 切实的任务和务实的态度——通过切实的任务和务实的态度去实现所确立的理想和目标。
4. 合理的步骤和科学的方法——要运用合理的程序和科学的方法及现代科学成就去学习和工作。
5. 四项主观潜能的充分发挥——培育并确立了良好的思想和品德，掌握了最新的科学技术知识和培育了各种能力，保持了健康的身体并重视人身的安全，有坚韧的毅力并运用合理的战略战术。
6. 三个外部因素的合理运用——紧抓机遇和利用好、协调好同环境的关系、利用好一切条件。
7. 两个动态因素作用的发挥——不断学习新知识、新技术、新经验;重视对工作的检查和总结，处理好工作中遇到问题和矛盾。不断提高思维能力、实践能力和创新能力，将工作提高到一个新水平。
上述几点是闻邦椿院士取得八大创新的原由，也是他对总结出的科学方法论体系和规则的具体贯彻，更是他给予人们十分珍贵和难得的启迪!
本文来源于中国科技网(微信ID：zgkjwwx)，作者：郝建山，李朝峰，东北大学机械工程与自动化学院。
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