基于系统工程的HSEV有组织科技创新

编者按：以习近平同志为核心的党中央历来高度重视科技事业发展。习近平总书记在2024年全国科技大会、国家科学技术奖励大会、两院院士大会上的讲话指出：“科技兴则民族兴，科技强则国家强”。当前，新一轮科技革命和产业变革深入发展，科学研究不断突破人类认知边界，技术创新进入前所未有的密集活跃期。充分发挥新型举国体制优势，加快推进高水平科技自立自强；扎实推动科技创新和产业创新深度融合，助力发展新质生产力；一体推进教育科技人才事业发展，构筑人才竞争优势。

全国16所工科重点大学科技联盟（以下简称“16U科技联盟”）秘书处与《研究与发展管理》编辑部自2022年以来，每年合作推出一期“科创大家谈”特邀专栏。为进一步推动实现我国高水平科技自立自强，充分激发创新创造活力，助力发展新质生产力，今年专栏特邀唐立新、元英进、姜培学、邓龙江、朱为宏、童小华六位院士撰文，以期从不同角度引发读者思考。唐立新院士指出东北大学践行“系统规划、精细管理、工程控制、高效创新”的科研理念，构建科学—技术—工程深度融通的全链条创新模式，强化科技创新顶层设计和系统布局，高效推进有组织科研管理。元英进院士阐释了绿色生物制造具有的新质生产力的典型特征，表示绿色生物制造是新质生产力的重要源泉，同时对如何加速实现绿色生物制造形成新质生产力提出独到见解。姜培学院士结合清华大学实践经验，提出高校要秉持“顶天、立地、树人”科研宗旨，统筹推进“教育、科技、人才”一体化发展，建立高水平人才培养体系，为建设教育强国、科技强国、人才强国提供战略支撑。邓龙江院士结合个人科研经历和参与16U科技联盟的体会，指出高水平科技创新人才应具有“厚基础、能布局、重前瞻、看得远、把方向、善管理”特质，同时对高水平科技创新人才的成长路径提出建议。朱为宏院士提出研究型工科大学应承担起构建特色科技创新体系、培养一流科技领军人才的时代重任，提供高质量源头供给和高素质人才支撑，同时结合华东理工大学产学研模式探讨研究型工科大学为发展新质生产力提供高水平转化服务路径。童小华院士结合同济大学科技创新工作实践，加快构建高水平研究型大学科技创新体系，推动科技自立自强高质量发展，阐明了自己的深刻认识、独到见解。

“科创大家谈”特邀专栏已发表来自16U科技联盟高校的16位战略科学家、科技管理岗位领导的文章，高瞻远瞩、笃行致远。在此，对各位作者拨冗撰文表示由衷感谢！对16U科技联盟秘书处给予的鼎力支持致以诚挚谢忱！

作者介绍：唐立新，中国工程院院士，IEEE Fellow，现为东北大学副校长（科技规划、国际合作）、第十四届全国人大代表。东北大学控制科学与工程（自动化）国家一级重点学科负责人，人工智能与大数据研究院院长、智能工业数据解析与优化教育部重点实验室主任、工业智能与系统优化国家级前沿科学中心主任和首席科学家。

现任国务院学位委员会第八届控制科学与工程学科评议组成员、教育部科技委人工智能专委会副主任、工业和信息化部电子科学技术委员会专业组副组长、工业互联网战略咨询专家委员会委员。兼任中国金属学会副理事长、中国运筹学会副理事长兼智能工业数据解析与优化专业委员会主任。

东北大学认真贯彻习近平总书记关于科技创新的系列重要论述和在新时代推动东北全面振兴座谈会上讲话精神，积极落实教育部关于高质量科技发展和有组织科研的要求，以实现高水平科技自立自强为己任，努力打造国家战略科技力量。东北大学从工业智能化的国家重大战略需求出发，围绕区域振兴和行业增效，做强服务钢铁传统优势，持续加强服务辽沈装备制造业，实现传统基础工业进化升级、新兴战略工业迭代引领、新兴与传统工业循环赋能。新型工业化引领表现在两个方面：一是传统产业如何通过数字化技术改造升级实现提质增效，二是在新质生产力方面以创新驱动实现生产要素的系统重构打造产业新业态、新动能。钢铁和装备制造作为典型制造工业现代化产业体系的重要组成部分，坚持以新型工业化引领实现钢铁—装备的高效循环制造，更需要以智能技术赋能工业制造，实现冶金工艺流程与装备制造过程的系统协同。基于智能、绿色、高质的工业发展需求，学校科技创新要持续不断地供给高水平的科技创新成果，以创新端供给侧结构性改革为核心，深化创新机制改革，提高创新效能。

1 基于系统工程的HSEV科研战略

东北大学科研管理工作坚持系统工程思维，以系统理念深化创新过程、创新要素与管理理念、管理行为的深度融合，打造基于系统工程的有组织、体系化创新格局。系统工程是组织管理系统的规划，首先是战略管理，然后是研究、设计、制造、试验和使用的科学方法，是钱学森先生提出的一种对所有系统都具有普遍意义的科学方法，运用它来对我们的科研进行设计谋划和运营管理。学校基于系统工程理论，提出并践行“系统规划、精细管理、工程控制、高效创新”的科研理念，构建科学—技术—工程深度融通的全链条创新模式，强化科技创新顶层设计和系统布局，高效推进有组织科研管理，实现学校科研工作格局高质量时代创新。

（1）系统规划，战略布局。在科技战略方面，东北大学提出HSEV科技战略规划，以新型工业化为引领，聚焦构建东北特色优势的现代化产业体系，加快打造新质生产力。在智能化方面，设计H计划，将H左端自动化与H右端工业化以中间智能化为纽带，构建面向智能制造的数字经济与实体经济深度融合交叉创新；在链条化方面，强化S计划，融合产业链和创新链，实现供给侧与需求侧、流程工业与装备制造业、区域与行业创新协同，战略层面解决高端防卡、运作层面解决高质防堵、平台层面实现循环增效；在生态化方面，构建E计划，实施制造材料、物流系统、能源环境和电子信息“四位一体”的创新生态；在科学化方面，打造V计划，按照应用研究倒逼基础研究（V左端），基础研究引领应用研究（V右端）的研究范式，建立科学、技术、工程分时融合的创新模式。

（2）精细管理，组织创新。东北大学构建与实践组织创新，实施资源整合、流程再造与优化配置，成立了科学技术研究院，包括国家项目部、国防科研部、工业合作部、战略发展部和运作管理部5个部门，建立了责任—结构—功能界面清晰、目标明确的组织机构。面向世界科技前沿、面向经济主战场、面向国家重大需求，通过组织创新，开启学术丝绸之路，搭建国家需求之网，铺设工业合作之桥，以构筑大平台、凝聚大团队、承担大项目、形成大成果为重点，提升学校创新体系整体效能。

（3）工程控制，真抓实干。面向工业“卡脖子”技术和重大实际难题，东北大学持续有效推进“基础研究—技术创新—应用转化”创新体系建设落地，通过立体网状的有组织科研模式，开展广泛工业合作和科技成果转化。学校建立了钢铁共性技术协同创新中心、鞍钢东大先进材料工程研究院、河钢东大产业技术研究院等校企合作机构；与国内300余家企业进行了深度科技合作，包括宝钢、鞍钢、河钢、太钢、沙钢等钢铁企业，中国石油、中国石化、国家能源集团等能源企业，中国铝业、金川股份等有色金属企业，中航工业、中国一重、华晨宝马等装备制造企业，华为、百度等信息企业，攻克了制约我国制造工业高质量发展的关键核心技术，显著提高了企业的经济和生态效益。

（4）高效创新，提质增效。近五年，东北大学通过实施HSEV科技战略规划，在服务国家重大科技战略、促进行业与区域协同创新发展、支撑东北特色优势的现代化产业体系中成效显著。①通过实施H计划，控制科学与工程学科（H左端）在首轮国家“双一流”建设情况被教育部评为“成效显著”，进入一流培优计划建设候选行列，在第五轮学科评估中位列第一方阵，2023年软科中国最好学科排名中位列第一；冶金工程学科（H右端）新增入选国家“双一流”建设学科；获批工业智能与系统优化国家级前沿科学中心（H中间），有效支撑了控制科学与工程学科和冶金工程学科协同发展。②通过实施S计划，与供应链上下游企业联合攻关，形成钢铁—装备制造等链条化协同创新模式有组织工业合作系统工程，支撑国产大飞机、港珠澳大桥、国防航空发动机等国家重大工程中的基础材料、先进工艺和核心装备等关键技术研发，成果转化入选国家发改委全面创新改革试验百佳案例，大学科技园在全国绩效评价中获评“优秀”，获国家科学技术进步奖一等奖1项、二等奖5项。③通过实施E计划，由全校相关领域教师和研究人员组成专家队伍，对接钢铁、装备、物流、能源等行业的重点企业超过130家，与世界500强企业签订战略合作协议30项，与重点合作企业共建研发机构42个。着力推动钢铁、有色等传统产业数字化转型。学校横向合同总量五年内实现倍级增长，近2年成果转化交易额列教育部直属高校第5名和第8名；相关工作模式被教育部推荐为“千校万企”典型案例并在中央电视台专题报道。学校科研经费实现年均20%增长，5年实现到校科研经费倍增。获得中国技术市场协会“金桥奖”一等奖，中国产学研促进会“产学研合作创新与促进奖”创新奖。④通过实施V计划，在基础研究方面，近年获批国家自然科学基金重大项目、国家重点研发计划、国家安全重大项目和大型企业合作项目等各类重大重点项目近100项，以第一完成单位在Science、Nature正刊发表高水平学术论文，获国家自然科学奖二等奖3项。

2 聚焦战略一体推进教育、科技、人才创新

教育、科技、人才是全面建设社会主义现代化国家的基础性、战略性支撑；立足新发展阶段，贯彻新发展理念，构建新发展格局，加快建设现代化产业体系，实现高水平科技自立自强，要进一步发挥人才引领驱动；要立足区域创新优势与行业创新特点，完善人才战略布局；要不断创新与优化更加积极、更加开放、更加有效的人才政策，共同加快建设区域重要的人才中心和创新高地，促进人才区域的合理布局和协调发展，为创新驱动发展战略打造坚实的人才基石。

东北大学聚焦科技前沿和国家战略需求，充分发挥人才培养、技术创新优势，构建高质量人才自主培养体系，深化人才培养模式改革，强化基础学科拔尖人才培养，夯实创新创业教育，推进产教融合、科教融汇，切实培养堪当民族复兴重任的时代新人。以培养综合型工程科技人才为目标，提出行动驱动学习/研究的ADLR（action-driven learning /research）人才培养方案，通过研发具有自主知识产权的工业软件平台，培养学生的设计与创新能力、系统与集成能力、动手与实践能力。利用软件平台将解决方案转化为作用于物理对象的指令，培养学生的工业软件设计与创新能力；围绕科学探索、解决实际问题以及理论联系实际，将国际前沿基础理论与工程实践应用有效结合，培养学生系统与集成能力；基于科教融合与工程反哺教育的理念，培养学生动手与实践能力。通过上述几方面能力的培养，东北大学形成稳定的战略科技后备力量，获批国家级教学成果奖6项，大学生竞赛获奖数量在全国高校位列第3。

打好关键核心技术攻关、加快攻克重要领域“卡脖子”技术，要聚焦战略发展目标，做好全局部署和系统设计；按照目标导向和自由探索“两条腿走路”的发展方针，着力形成有组织基础研究、有组织工业合作、有组织产教融合，打造面向一流大学建设、关键核心技术攻关和服务区域经济社会发展的有组织科研体系。

东北大学形成有组织服务行业和区域协调发展的创新生态。①深化科教产教协同创新。推动钢铁全流程智能绿色高质生产技术和有色金属加工全流程技术创新，加快共性技术和关键引领技术的工程应用，健全工艺、产品、装备、服务全流程创新链。与钢铁冶金、工业智能、大数据等行业的代表性企业共建协同创新中心和联合研发实验室等协同组织、系统集成的高端研发平台，推动钢铁流程工业与离散制造业、化工工业协同发展。②有力服务支撑东北振兴。建设区域科技成果转化基地、概念验证中心和中试熟化平台，提高科研创新能力与科技成果转化能力。坚持需求牵引问题导向，以高质量科技创新有力全面支撑辽宁振兴新突破“三年行动”，服务引领东北产业结构转型升级。③开展东北大学科技成果转化专项综合改革。统筹部署和大力推动科技成果转化，构建贯穿全流程的体制机制和服务保障体系，在机制改革、激励评价、专利管理、平台建设、服务区域等启动科技成果转化改革。④支持试点建设企业法人。以提高高校科技成果转化效能为突破口，引导高校从单一成果转化向整体解决方案供给转变，试点建设高校企业法人。高校企业法人主要在与高校学科背景紧密相关的国家重要行业和关键领域，按照政府确定的法人职责，加强技术—产品—工程—服务一体创新，坚持技术集成与交叉创新，为行业高质量发展提供整体解决方案，以提升产业发展能力推动教育教学革新。

3 有组织体系创新服务构建现代化产业体系

中国是世界第一制造业大国，在新的形势下提升制造业的竞争力，迫切需要从制造企业智能化和制造业集群循环两个层面进行技术创新，赋能制造业高质高效发展。钢铁和装备是辽宁的优势制造工业，构成了相对完整的产业链集群。钢铁、装备等典型制造系统生产组织管理失序导致资源、物流、能源效率低下；部分高端产品存在受制于人的“卡脖子”风险，难以实现自主可控，复杂生产过程黑盒难以精准监测导致性能质量不稳定，亟须通过提升工业智能化水平，赋能制造工业提质增效。

（1）针对钢铁工业制造系统复杂制约生产效率/效能的瓶颈和生产过程黑盒影响产品质量的重大关键技术难题，研制钢铁生产与物流调度系统优化技术及工业软件，实现资源、能源与设备的高效利用；通过开展多尺度产品质量解析与动态优化技术研究，破解工业过程黑盒难题，为高端产品的质量优化设计提供科学依据，实现产品质量的自主可控。以上举措有力支撑了我国钢铁工业的高质量发展，加速推动了钢铁工业智能化的迭代引领。

（2）在服务辽沈装备制造业数智化方面，与沈阳铁西区中德园合作，以工业智能技术赋能沈鼓、北方重工、三一重装、特变电工等机械装备制造企业智能化转型升级；与中国航发606所、中国航发黎明、中航工业601所、中航工业沈飞联合攻关，推动航空装备制造业提质增效，系统提升装备制造业的智能化水平。

（3）基于辽宁雄厚的钢铁与装备制造工业基础和团结合作的工业文化，将钢铁工业与装备制造上下游铁链协同联动，构建钢铁—装备制造循环工业系统。钢铁工业和装备制造都是我国国民经济的基础性、战略性产业，在经济社会发展中发挥着重要支撑作用。钢铁工业为装备制造提供重要的原材料支撑，而装备制造产出的冶金装备、物流装备、能源装备和高端装备又服务于钢铁工业，构成了具有东北特色现代化产业体系的制造循环工业系统。装备制造下游是各类装备所服役的应用场景，包括物流系统、能源工业、电子信息等。面向装备服役场景的实际需求，通过装备产品与钢铁材料设计的两级创新牵引，实现钢铁工业与装备制造进化升级。物流装备为钢铁工业与装备制造提供运输服务，能源装备为钢铁工业与装备制造提供能源供给、存储与转换，高端装备为钢铁工业提供信息反馈支撑，构成了基于“三传一反”的循环生态，保证了以钢铁与装备为核心的制造循环工业系统现代化产业体系的安全可靠与系统优化。通过工业智能技术赋能有组织制造，引领钢铁工业进化升级，破解长期制约装备制造发展的提质增效难题，促进钢铁行业与区域装备制造业供需高质高效循环，高质量建设东北特色优势的现代化产业体系。

（4）电子—信息制造循环工业系统：以大数据、工业软件、工业互联网、物联传感、声光系统、AI芯片等工业智能前沿技术驱动的电子信息新兴战略工业，是加快建设新型工业化的关键引擎。上游半导体工业为电子制造提供重要的原材料支撑，而电子制造的器件与芯片又服务于半导体工业，构成新质生产现代化产业体系的制造循环工业系统。面向服役场景的实际需求，通过芯片与半导体材料设计的两级创新牵引，实现新兴工业迭代引领。

一方面，新兴工业为传统制造工业注入了新的基础设施，实现数智赋能，能够加速传统工业进化升级；另一方面，前沿技术通过传统制造工业场景的应用迭代，实现新兴战略工业引领发展，从而抢占工业智能驱动的新质生产力制高点。通过新兴战略工业与传统制造工业协同联动发展，互为支撑，实现传统制造工业进化升级、新兴战略工业迭代引领。

为实现东北大学在新型工业化进程中起引领作用，设计新型工业化HSEV战略实现路径，通过智能化（H）、链条化（S）、生态化（E）、科学化（V）技术创新路线，在以新型工业化推进中国式现代化进程中充分彰显先锋引领作用。