專題實(shí)驗(yàn)對(duì)科研攻關(guān)的意義

和實(shí)施方法面向研發(fā)管理者的培訓(xùn)教材許彥斌稍具復(fù)雜程度的產(chǎn)品，投放市場后性能不穩(wěn)定是最令項(xiàng)目管理者頭疼的頑疾，究其深層次原因，研發(fā)階段原理不清晰、實(shí)驗(yàn)不透徹、方案不嚴(yán)謹(jǐn)，是造成產(chǎn)品性能不穩(wěn)定的最主要原因，正所謂“設(shè)計(jì)是源頭”。探索前沿理論、攻克關(guān)鍵技術(shù)和掌握先進(jìn)工藝是產(chǎn)品研發(fā)人員的三項(xiàng)基本技能，規(guī)范的流程和操作方法可以事半功倍。專題實(shí)驗(yàn)可以確保一段時(shí)間內(nèi)集中精力思考一個(gè)特定的問題，可作為一個(gè)攻堅(jiān)克難的制勝法寶。對(duì)于課題組長本人來講，一個(gè)稍具規(guī)模的產(chǎn)品，如果要求其完全熟知從整機(jī)到每一單元的工作機(jī)理并為每一個(gè)單元的可靠工作確定最佳參數(shù)幾乎是不可能的，然而，上述要求又是杜絕設(shè)計(jì)缺陷的先決條件，是必須的。一方面是必須的，一方面幾乎不可能，為了解決這一矛盾，分工協(xié)作是最常用手段。如何保證任務(wù)分解合理，又如何保證每一項(xiàng)分任務(wù)都能做到機(jī)理清楚、方案最優(yōu)、參數(shù)最佳呢，專題實(shí)驗(yàn)的策劃、實(shí)施和結(jié)果分析是連接組長和組員的信息紐帶。以往的技術(shù)傳承一般是靠眼看、耳聽、心悟、口傳，不太注意高質(zhì)量文檔的沉淀，產(chǎn)品的技術(shù)水平和質(zhì)量水準(zhǔn)主要取決于主持設(shè)計(jì)師本人的水平。一個(gè)技術(shù)人員從參加工作算起，到能夠獨(dú)立工作大約需要3-5年時(shí)間，再成長為一個(gè)高水平設(shè)計(jì)師往往需要十年以上的時(shí)間，與技術(shù)和產(chǎn)品的發(fā)展相比，培養(yǎng)人的速度總是滯后，專題實(shí)驗(yàn)的策劃是降低用人門檻的重要法寶，所形成的專題實(shí)驗(yàn)報(bào)告是完成技術(shù)積累和技能傳承的重要載體。一、專題實(shí)驗(yàn)的概念

這里所說的專題實(shí)驗(yàn)，是指在科研活動(dòng)中，為了攻克某關(guān)鍵技術(shù)、完善某組成單元、尋求最佳參數(shù)等目標(biāo)而設(shè)置的局部實(shí)驗(yàn)，專題實(shí)驗(yàn)的“?！弊?，包括兩層含義，一是“專注”，二是“專業(yè)”。專注可以使復(fù)雜的問題簡單化，工作效率高，便于從繁雜的現(xiàn)象中發(fā)現(xiàn)規(guī)律。比如，通信光纜施工中有一種最常見的工具一一光纖熔接機(jī)，功能是用熔融的方法將兩個(gè)光纖端面“焊接”起來，形成一個(gè)完整連續(xù)的光纖，并保持光纖的全反射特性，以實(shí)現(xiàn)對(duì)光信號(hào)的傳輸熔接前兩個(gè)光纖端面熔接后完整的光纖熔接前兩個(gè)光纖端面熔融的原理是利用高壓電極放電產(chǎn)生高溫電弧，如圖:與進(jìn)口熔接機(jī)相比，國產(chǎn)熔接機(jī)的溶解損耗存在不穩(wěn)定現(xiàn)象。實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)熔接機(jī)的熔接損耗指標(biāo)差不多與十幾個(gè)因素相關(guān)：氣壓、溫度、放電電流（含清潔電流、預(yù)熔電流、熔融電流）、對(duì)芯精度（X向、Y向）、端面間隙、推進(jìn)距離、推進(jìn)開始時(shí)機(jī)、推進(jìn)持續(xù)時(shí)間、推進(jìn)機(jī)構(gòu)抖晃、光纖放置的初始位置等等，當(dāng)上述因素同時(shí)改變時(shí)（或處于不確定狀態(tài)），熔接損耗也是不確定的，其變化可能是難以捉摸的，針對(duì)不確定、無規(guī)律的參數(shù)，要針對(duì)性地采取積極措施猶如天方夜譚。然而，固定眾多因素，只專注于一個(gè)因素對(duì)熔接損耗的影響，其規(guī)律便相對(duì)清晰可見，從而采取相應(yīng)措施，奏效之后，再對(duì)眾多其它因素采取同樣的方法，各個(gè)擊破，最后綜合處理便會(huì)達(dá)到目的。專注于一個(gè)因素時(shí)，期望其它條件穩(wěn)定不變，只有你所關(guān)注的因素在改變，要達(dá)到這種“專注”的效果，這需要精心謀劃。第二層含義“專業(yè)”，它可以使簡單的問題精細(xì)化，是指用科學(xué)的手段、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)姆椒ㄈ轿坏匮芯磕闼P(guān)注的關(guān)鍵技術(shù)或參數(shù)。舉一個(gè)簡單的例子，某電路單元，采用直流供電，工作中要監(jiān)控其電源供電電流，精度±5%即可，簡單的做法就是在電源端或地端串聯(lián)一個(gè)取樣電阻，這個(gè)電阻要足夠小，不能影響單元電路的供電，這意味著取樣的電壓也很小。用運(yùn)算放大器組成的差分放大器檢測這個(gè)小電壓，就可以推算出電流值。理論上講，因?yàn)槭侵绷鞴╇?，這個(gè)取樣電壓的極性是固定的，不可能反向，設(shè)計(jì)如圖差分放大器是可以勝任的，但是，如果不假思索地采用一般精度的電阻器（因監(jiān)控精度要求不高），他所設(shè)計(jì)的檢測電路可能只有90%的情況能夠正常工作。結(jié)果巧了，初樣、正樣的試驗(yàn)和評(píng)審都正常通過了，沒有發(fā)現(xiàn)任何問題，納悶的是，為什么到了生產(chǎn)環(huán)節(jié)卻不時(shí)遇到一些不隨人愿的事情。這是為什么？因?yàn)樗谠O(shè)計(jì)時(shí)就沒能用專業(yè)的眼光，用科學(xué)的手段、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)姆椒ㄈ轿坏匮芯磕莻€(gè)差分電路，因?yàn)椴罘謽虮鄣姆謮壕W(wǎng)絡(luò)存在電阻誤差、運(yùn)算放大器存在失調(diào)電流，這都有可能使原本正極性的取樣電壓，到達(dá)運(yùn)放輸入端時(shí)出現(xiàn)反極性可能，遇到這種情況運(yùn)放可能進(jìn)入非線性區(qū)域，它不能輸出比電源電壓還高的電壓，必須精心配置電阻和運(yùn)算放大器。專題實(shí)驗(yàn)的第二層用意就是用科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)氖侄螌⑹虑樽龅母鼘I(yè)。二、專題實(shí)驗(yàn)?zāi)軌虬l(fā)揮的作用便于攻堅(jiān)克難，提高工作效率每個(gè)課題立項(xiàng)之初就識(shí)別并確立了需要攻克的關(guān)鍵技術(shù)和需要遴選的關(guān)鍵元器件，這是整個(gè)科研過程中最重要的工作內(nèi)容，用項(xiàng)目管理的術(shù)語講，就是那些處于關(guān)鍵路徑①當(dāng)中的任務(wù)，關(guān)鍵路徑左右著整個(gè)課題的進(jìn)程，如果不能得到精心謀劃，被繁瑣的一般性任務(wù)所

羈絆，計(jì)劃拖期成為家常便飯，因?yàn)槿说谋灸軕T性總是先做那些容易完成的工作。為每一個(gè)關(guān)鍵工作策劃可能需要的專題實(shí)驗(yàn)，留出時(shí)間和資源，并寫入《設(shè)計(jì)和開發(fā)計(jì)劃》，從資源和制度上保證“攻堅(jiān)克難”任務(wù)的順利實(shí)施。專題試驗(yàn)的科學(xué)流程和嚴(yán)謹(jǐn)方法，確保了“攻堅(jiān)克難”工作的良好結(jié)果。其中最典型的一個(gè)試驗(yàn)，還是上述光纖熔接機(jī)，光纖與放電電極都是靠V型槽精確定位的，放電電極決定了放電電弧的位置，放電電弧不同的區(qū)域溫度有較大差別。靜態(tài)分析時(shí)，他們之間的相對(duì)位置應(yīng)該是固定不變的，作用在光纖上的熱能也是固定的，但是，它們分別通過不同材料的結(jié)構(gòu)件安裝，會(huì)因熱脹冷縮而相互錯(cuò)動(dòng)，意味著在不同的環(huán)境下光纖在電弧中的位置是不一樣的，電弧作用在光纖上的熱能自然也不一樣，熔接質(zhì)量顯然有區(qū)別，為了克服這個(gè)問題，可策劃一個(gè)專題實(shí)驗(yàn)，只專注于減少位置錯(cuò)動(dòng)，這么一個(gè)問題，先后在環(huán)境實(shí)驗(yàn)室忙活了兩個(gè)月，終于找到了一個(gè)巧妙的解決方法，絕對(duì)原始創(chuàng)新，現(xiàn)在可以確保在-10°C到40°C范圍內(nèi)，光纖和電極之間的位置變化不超過幾個(gè)微米，（至于熔接損耗的降低，尚有更多因素在共同起作用）。便于技術(shù)積累，提高傳承效率企業(yè)的核心競爭力集中體現(xiàn)在新產(chǎn)品的設(shè)計(jì)能力，設(shè)計(jì)能力的提升在于源遠(yuǎn)流長的傳承。小花錫箔紙商標(biāo)紙透明紙?zhí)嵘谟谠催h(yuǎn)流長的傳承。小花錫箔紙商標(biāo)紙透明紙以一種卷煙廠核心設(shè)備一一包裝機(jī)為例，其功能是把從卷煙接嘴機(jī)產(chǎn)出的煙支20支一盒包裝成我們?nèi)粘Ｒ姷降臒煱ㄈ鐖D？），首先把煙支按照7支-6支-7支分三層碼好（如圖？），推入一個(gè)小方盒（骨架），在小方盒骨架上纏繞鋁箔紙，抽出方盒骨架，若干個(gè)機(jī)構(gòu)分若干次折紙，讓錫紙包裹好20支煙，再纏繞外層的商標(biāo)紙，涂膠、折疊拐角、加熱固化，再貼小花、包透明紙，等等一連串上百個(gè)動(dòng)作在狹小的空間內(nèi)一氣呵成，每分鐘1000包（10萬個(gè)動(dòng)作），高速運(yùn)轉(zhuǎn)的工件看似擁擠、干涉，其實(shí)各行其道、避讓有序，初次見到包裝機(jī)工作的人無不為之驚嘆。我可以斷言，世界上沒有一個(gè)工程師，也沒有一個(gè)設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)能夠一次性設(shè)計(jì)這么龐大、復(fù)雜的機(jī)械設(shè)備，需要兼顧的東西太多太多，而它又活生生的在為煙廠忠實(shí)地工作著，不容我否認(rèn)，這是為什么？知情人會(huì)告訴你，這是一代代產(chǎn)品技術(shù)的傳承延續(xù)，從只包紙到包鋁箔、商標(biāo)、小花和透明紙，從150包/分鐘、400、600、800直到1000包/分鐘，每一步前進(jìn)都克服少數(shù)之前難以逾越的技術(shù)障礙，每一次進(jìn)步都是大量繼承前期技術(shù)的基礎(chǔ)上完成的。一篇篇詳實(shí)的實(shí)驗(yàn)報(bào)告、技術(shù)總結(jié)報(bào)告就是企業(yè)技術(shù)傳承的重要載。便于分工協(xié)作，降低用人門檻專題實(shí)驗(yàn)的“專注”特性提供了一個(gè)將龐大或復(fù)雜任務(wù)化整為零的方法，有效地使問題簡單化，這個(gè)特征大大降低了用人門檻。還以上述熔接機(jī)項(xiàng)目為例，如果面對(duì)一個(gè)年輕同志，你將“有效降低熔接機(jī)損耗”這么個(gè)龐大任務(wù)交給他，要么是初生牛犢不怕虎一一敢拼卻不能復(fù)命，要么是他一頭霧水一一哆哆嗦嗦不敢接任務(wù)。但是如果你能分解成一個(gè)個(gè)專題實(shí)驗(yàn)：例如在其它條件都不變的情況下，觀察熔接機(jī)損耗與氣壓的關(guān)系，明確目的、規(guī)定方法、編寫步驟，然后只把實(shí)驗(yàn)的工作量交給他，如果他還不敢接任務(wù)，那么請(qǐng)你定睛觀看是否將任務(wù)錯(cuò)交給了清潔工阿姨，否則的話，你可以考慮辭退他。三、專題實(shí)驗(yàn)的技巧認(rèn)真識(shí)別，統(tǒng)籌兼顧首先要梳理項(xiàng)目工作內(nèi)容，哪些是純事務(wù)性工作，哪些是技術(shù)攻關(guān)類工作，識(shí)別出一個(gè)個(gè)需要完成的專題實(shí)驗(yàn)。事務(wù)性工作舉例：整理調(diào)研資料，編寫質(zhì)量文件，按照實(shí)施方案進(jìn)行設(shè)計(jì)，物資請(qǐng)購，整理設(shè)計(jì)文件，籌備評(píng)審會(huì)議，協(xié)調(diào)樣機(jī)制作，組建調(diào)試環(huán)境，按調(diào)試說明調(diào)試樣機(jī)，軟件測試，送交用戶試用，提交樣機(jī)檢驗(yàn)，試生產(chǎn)事務(wù)等。技術(shù)攻關(guān)類工作舉例：不同方案間的比較測試;最佳參數(shù)的摸索；創(chuàng)新想法的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證；引進(jìn)技術(shù)的真實(shí)復(fù)現(xiàn)；工作參數(shù)、技術(shù)指標(biāo)之間的關(guān)系摸索。容易忽視的問題是，課題組長或子任務(wù)的負(fù)責(zé)人本人往往認(rèn)為自己很清楚，不再采取規(guī)范的專題實(shí)驗(yàn)方式。精心策劃，以終為始一個(gè)高質(zhì)量的專題實(shí)驗(yàn)必須經(jīng)過精心策劃，策劃階段要做的工作是將繁雜的問題簡單化再將簡單的問題精細(xì)化，這“一簡一精”都需要策劃者具有很豐富的工作經(jīng)驗(yàn)并熟練掌握相關(guān)的專業(yè)知識(shí)，所以，這個(gè)工作一般由課題組長完成，對(duì)于大課題組，應(yīng)該由子任務(wù)負(fù)責(zé)人完成，專題實(shí)驗(yàn)策劃者往往就是創(chuàng)新點(diǎn)的提出者。策劃內(nèi)容一般包括：實(shí)驗(yàn)?zāi)康募耙?，策劃?nèi)容的詳略程度取決于任務(wù)接受者水平，因人而異。如果是新手，最好能策劃實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和原理，直至羅列出詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)步驟，才能確保任務(wù)無反復(fù)；相反，如果接受任務(wù)者是個(gè)高手，只要申明目的和要求，安排的過于詳細(xì)會(huì)讓他感到被蔑視；而大部分的任務(wù)接受者介于兩種情況之間。宗旨是策劃者紙上談兵，承擔(dān)任務(wù)著實(shí)地操作。嚴(yán)謹(jǐn)操作，翔實(shí)記錄每一個(gè)工科學(xué)生都會(huì)做實(shí)驗(yàn)報(bào)告，這是先輩們總結(jié)的最經(jīng)典的工作方法，由教授們傳授給我們，但工作實(shí)踐中，還有多少堅(jiān)持編寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告，我在這里極力倡導(dǎo)把實(shí)驗(yàn)報(bào)告做起來。原始記錄是編制實(shí)驗(yàn)報(bào)告的最重要依據(jù)，可作為報(bào)告附件，先客觀地、完整地記錄實(shí)驗(yàn)過程，包括環(huán)境溫濕度、電壓、氣壓等。實(shí)驗(yàn)中可能有反復(fù)、有優(yōu)化過程，整理實(shí)驗(yàn)報(bào)告時(shí)只需描述優(yōu)化之后的步驟，因“做錯(cuò)”而反復(fù)的內(nèi)容和步驟可以往往會(huì)被剔除，這樣報(bào)告顯得簡潔，邏輯性強(qiáng)。但一旦有任何疑問，再追溯當(dāng)初的真實(shí)過程，還要靠原始記錄。詳實(shí)的原始記錄可避免優(yōu)化過程丟失信息。四、專題實(shí)驗(yàn)報(bào)告章節(jié)設(shè)置典型的專題實(shí)驗(yàn)報(bào)告一般包括如下六個(gè)章節(jié)內(nèi)容，簡單的實(shí)驗(yàn)可多章節(jié)合并。實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵髮?shí)驗(yàn)內(nèi)容和原理實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備實(shí)驗(yàn)步驟數(shù)據(jù)記錄結(jié)果分析各章節(jié)內(nèi)容解釋如下：實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵笠U述的內(nèi)容：用簡單明了的語句清晰描述設(shè)置本次實(shí)驗(yàn)的目的，工作內(nèi)容和期望得到的結(jié)果。一般分成兩個(gè)層次：從技術(shù)規(guī)劃角度或項(xiàng)目總體的角度描述該實(shí)驗(yàn)對(duì)宏觀目標(biāo)的支撐或在宏觀工作中的地位，讓人明白本實(shí)驗(yàn)的意義所在；對(duì)期望得出的結(jié)論簡單定性描述，讓實(shí)驗(yàn)操作者領(lǐng)悟工作重心，并知道做到哪一步實(shí)驗(yàn)即可結(jié)束了。比如：為了降低熔接機(jī)的接續(xù)損耗，摸索大氣壓力對(duì)放電熔融效果的定量影響。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和原理本章內(nèi)容，主要為后續(xù)實(shí)驗(yàn)步驟做鋪墊，在實(shí)驗(yàn)?zāi)康呐c試驗(yàn)步驟之間架起一座橋梁，避免直接關(guān)注實(shí)驗(yàn)步驟會(huì)莫名其妙，避免在編制實(shí)驗(yàn)步驟時(shí)穿插一些解釋性語句。因此，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與實(shí)驗(yàn)步驟之間并不存在明顯的界限，簡單實(shí)驗(yàn)甚至可以合并書寫。背景及術(shù)語定義，實(shí)驗(yàn)中如果用到非官方術(shù)語、非標(biāo)準(zhǔn)量綱，需要在這里約定，避免歧義。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，包括設(shè)定什么實(shí)驗(yàn)條件，或改變什么參數(shù)，觀察什么變化，記錄什么數(shù)據(jù)，分析什么結(jié)果等，也就是規(guī)劃一連串的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容來覆蓋你所關(guān)心的情況。工作原理（工作原理描述和電路圖紙）如果是電路實(shí)驗(yàn)，電路圖是最好的說明語言，輔以輸入輸出信號(hào)介紹，反饋機(jī)理、特色、特點(diǎn)等，圖文要呼應(yīng)。如果是探索類實(shí)驗(yàn)，原理可能尚不清楚，只是找規(guī)律，此條可酌情簡化。實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備設(shè)置本章節(jié)有兩個(gè)作用，一是后人要重復(fù)實(shí)驗(yàn)時(shí)，提示需要準(zhǔn)備哪些儀器設(shè)備；二是后續(xù)實(shí)驗(yàn)有疑問時(shí)，追溯當(dāng)時(shí)所使用的設(shè)備，以比較實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，所以儀器的型號(hào)、編號(hào)最好都記錄。實(shí)驗(yàn)步驟為了適應(yīng)實(shí)驗(yàn)操作者資歷或者操作者在本專業(yè)領(lǐng)域的技術(shù)水平，策劃者可能會(huì)在實(shí)驗(yàn)前事先編寫一個(gè)步驟的初稿，以指導(dǎo)操作者順利開展實(shí)驗(yàn)，對(duì)于具備一定技術(shù)水準(zhǔn)的操作者，任務(wù)下達(dá)時(shí)，本節(jié)可能是空白，操作者應(yīng)對(duì)實(shí)驗(yàn)過程的進(jìn)行真實(shí)步驟的記錄。實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，本節(jié)內(nèi)容可能會(huì)有兩種情況，第一種情況是，不求最佳但求真實(shí)，對(duì)實(shí)驗(yàn)過程的忠實(shí)記錄。這種情況適用于對(duì)實(shí)驗(yàn)過程和結(jié)論存在絲絲疑問，“真實(shí)”是為了將來還原和釋疑。第二種情況是，將紛繁的操作過程加工提煉后將正確有效的步驟撰寫成本節(jié)。數(shù)據(jù)記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析本章是整個(gè)實(shí)驗(yàn)報(bào)告的畫龍點(diǎn)睛之處，得到了什么結(jié)論，推理過程是怎樣的，是否達(dá)到了當(dāng)初設(shè)置本實(shí)驗(yàn)的目的，是否引出其他更深層次的實(shí)驗(yàn)?？蓪?duì)實(shí)驗(yàn)過程，數(shù)據(jù)變化趨勢(shì)，改進(jìn)等