重型机械上的液压传动（对液压传动的思考之一）

在2019年机械电子工程教学指导委员会年会上，704所黄增教授的报告《机械电子工程专业人才培养的思考与建议》中提到，机械电子工程专业的学生应该在图1所示的几方面拓展知识，特别是第4点与我产生了共鸣。

图1 机械电子工程专业应拓展的知识

我硕士研究生时的研究方向是“液压系统现代设计理论与方法”，我的恩师钱祥生教授当时给我们讲课时讲到，“好的液压元件不见得一定能做出好的液压系统，不好的液压元件不见得就一定做不出好的液压系统。”这与系统论的特征是相符的。系统强调整体与局部、局部与局部、整体与外部环境之间的有机联系，具有整体性、动态性和目的性三大基本特征。作为一种指导思想，系统论要求把事物当作一个整体或系统来考察。

读研期间，大量涉猎系统论、系统工程方面的知识，当时做了很多读书笔记，这对我后来的研究生涯帮助很大。其中“一举而三役济”案例印象深刻，记录如下。

沈括《梦溪笔谈》记载：“祥符中，禁中火，时丁晋公主营复宫室，患取远土。公乃令凿通衢取土，不日皆成巨堑。乃决汴水入堑，引诸道竹木排筏及船运杂材，尽自堑中入至宫门。事毕,却以斥弃瓦砾灰壤实于堑中，复为街衢。一举而三役济，计省费以亿万计。”（翻译：祥符年间，宫中失火。那时，丁晋公奉命主管修复被烧毁的宫室，但是取土很远是个困难，丁晋公就命令工匠在大街上挖土。没过几日，大街就成了深沟。丁晋公命令工匠将汴河河水引进沟中，再用很多木排竹筏和船将修缮宫室要用的材料顺着沟中的水运进宫中。宫殿修完后，再把废弃的砖瓦、灰土等填到深沟里，又把它恢复为街道。做了一件事却解决了三件费力的事，节省下来的钱用亿万计算）。这是早期系统工程的典型案例。这告诉我们，解决问题不局限于问题本身，把问题纳入更大的系统中综合考虑，可以达到高效、快捷、节省成本、降低费用的目的。

我国著名科学家钱学森教授，多年致力于系统工程的研究，十分重视建立统一的系统科学体系的问题，自1979年以来，多次发表文章表达他把系统科学看成是与自然科学、社会科学等相并列的一大门类科学，系统科学像自然科学一样也区分为系统的工程技术、系统的技术科学、系统的基础科学和系统观。

基于此，建议：

1.机械电子工程专业的学生应该学点系统论、系统工程的知识，最好在一年级或二年级开设1门“系统工程概论”的少学时课程。建立起系统的理念，对专业、对工程可以用系统的观点分析问题，解决问题。系统论不拘泥于一个局部，更多强调系统性，强调整体性、动态性和目的性，强调整体与局部、局部与局部、整体与外部环境之间的有机联系。这对学好专业，用好专业，发展专业都会有帮助的。

2.工程技术人员应该学点系统论、系统工程的知识。

3.工科类的学生学点系统论、系统工程的知识。

再回到液压。液压系统由液压元件组成，液压元件由零件组成。液压系统又是液压设备的一部分。这与系统论的观点是一致的。系统是由相互作用相互依赖的若干组成部分结合而成的，具有特定功能的有机整体，而且这个有机整体又是它从属的更大系统的组成部分。从这个概念出发，液压系统可以看作系统，液压元件可以看作系统，零件也可以看作系统。另外，这里的系统不是组成部分的简单叠加，更多强调的是相互作用和相互依赖，也就是说要对组成部分的相互影响（耦合）给与充分考虑。

系统的特征表现为：

(1)整体性：系统的整体性表现为系统是由两个或两个以上相互区别的要素，按照一定的方式和目的，有秩序地排列而成的，系统的功效大于各要素的功效之和。

(2)相关性：系统的相关性是指系统中各要素和组成，都是相互联系、相互作用的。

(3)层次性：复杂的系统是有层次的，对某一系统来说它既是由一些子系统组合而同时又要作为一个子系统去参与更大的系统的组成。

(4)动态平衡性：系统是不断运动、发展、变化的，以维持动态平衡，并通过反馈动态平衡。

(5)目的性：系统活动最终趋向于有序和稳定，这是因为有序方向正是系统的目标。任何一个系统都有明确的总目标，子系统为完成大系统的总目标而协调工作。而系统还有自己的分目标。

(6)环境适应性：所有的开放系统，总是在一定的环境中存在和发展，系统及其内各子系统，与环境之间不断地进行物质、能量、信息的沟通。当环境发生变化时，系统、子系统的结构和功能也会随之改变，以便适应环境，继续存在和发展下去。

从系统的特征出发，对液压系统、液压元件的开发研究中，对组成要素的相互作用、对组成要素的目的、系统所处的环境（工况）必须给与充分考虑。