当今世界正经历百年未有之大变局，中美两个经济大国双边关系呈现错综复杂的态势；贸易保护主义抬头，逆全球化势力抬头；新冠肺炎疫情全球蔓延，世界经济增速减缓，产业供应链安全受到威胁。我国立足新发展阶段、贯彻新发展理念、构建新发展阶段，全面迈进实现“十四五”规划及2035年远景目标新征程。我国于2020年已经成为创新型国家，力争到2030年跻身创新型国家前列，并于21世纪中叶建成世界科技创新强国。
进入新时代，面临实现“双碳目标”、推动高质量发展、应对全球性挑战等一系列重大而繁重的战略任务，应对“大变局”，实现“大变革”，中国工程界必须拿出应对方案！这既是我们的职业责任，更是我们的使命所在！我们比任何时候都需要工程创新思维，利用工程哲学指导工程创新实践，为实现各项战略目标提供保障。
应对新挑战，唯有推动变革，于变局中开新局，在危机中育新机，才能实现创新发展战略目标。工程哲学指导创新实践，推动大转型，实现大变革，关键是要培育工程创新思维。培育工程创新思维，是一项复杂的系统工程，关键是要从3个层面进行推动：一是战略思维创新，遵循从简单到复杂再到简单的哲学理念，推动工程战略思维的顶层创新；二是路径结构创新，通过统筹布局协调发展，实现系统优化，推动工程实施路径创新；三是环境基础创新，聚焦教育文化等基础氛围的变革，培育创新实施的底层环境社会土壤。
一、战略思维创新
战略思维创新属于方向性创新，是最高层次的创新，在工程创新体系中处于最顶层的位置，发挥核心作用。工程创新活动需要战略思维的指导作用。战略思维创新强调需要通过反复多次的“简单→复杂→高层次再简单”的循环迭代，遵循否定之否定规律，实现螺旋式上升，实现战略思维层面的突破。无论是大型煤炭工程、石油冶炼化工建设，还是核电工程等各类工程，在其创新演进过程中，都应遵循“简单→复杂→再简单”的演替规律，这是工程哲学推动突破现有思维框架限制的切实体现。解决工程战略目标，由简单到复杂容易，但由复杂向更高层次的简单化演进则不容易，这种转化的核心要义就是要突破传统惯性思维，由“做加法”转变为“做减法”，以战略思维变革推动工程实践创新，本质上属于工程活动境界的提升。
王国维有治学“三境界”，人生也有“三境界”，即从年轻时的涉世不深，看世界万物都很美好，到随着对世界了解的增多，感觉处处都是烦恼，再到随着年龄的增长，感觉越来越能够参透人生规律，发自内心认为世界依旧美好，呈现“简单→复杂→再简单”的演替过程，人类工程实践活动同样也有“三重境界”，即早期项目较小，系统相对简单；随着规模的不断扩大，生产系统、组织架构越来越复杂；再到通过运用先进理念、技术装备进行系统优化，达到工程系统的再简化，将工程实践推向新的更高境界。在这个转换过程中，关键因素就是要努力改变传统思维定式，跳出传统思维约束，由做加法变为做减法。只有在战略思维层面实现变革和创新，才能有工程实践活动的变革和创新。
图1 工程的三重境界
这里以煤矿工程的系统“简单化”为例，在工程实施的早期阶段，矿井规模小，工程技术要求简单，产能也很低，管理比较简单。随着煤炭生产规模的扩大，小矿井变成了大中型复杂矿区，技术要求变得复杂，为了解决安全事故等问题，就要不断增人员、增措施，系统不断复杂。每个矿井的生产服务、设备维修等一应俱全，但是却导致了机构臃肿，整个管理体制僵化。对于神东矿区这种特大型矿区，我们采用现代创新战略思维、引入现代矿区工程理念和现代技术装备，走简约化的矿区发展道路，从传统的矿井组织形式转换为现代化采矿公司，采用专业化分工，进行专业化构建，采用积木式管理、裂变式发展模式，从根本上提升了生产效率，是矿区系统再次达到高层次的简单化。
再以核电工程建设为例，早期的二代加核电站，系统较为简单，经济性很好。后来受到9.11事件和福岛核事故的影响，第三代核电工程为了提高安全性，增加了防大飞机撞击的安全壳和多重安全系统，导致系统设计越来越复杂，核电工程的经济性和竞争力不断下降。在未来的第四代核电设计中，我们需要跳出传统思维定式，通过变革性战略思维模式创新，善于运用“做减法”，结合现代智能技术、现代装备和新材料的应用，从整体上优化设计，使系统变得更加简化，实现本质安全。
图2：核电工程的代际演替
创新的关键是思维模式的改变，需要突破传统惯性思维，在对客观实际透彻认识的基础上，从系统和全局的角度去分析问题，达到系统总体最优。以水电开发为例，金沙江中下游分属于多个集团开发经营，难以统筹协调。对于同一流域的水资源开发，应该站在全局视角统一谋划，采取一家为主、多家协同参与的模式进行开发，通过建设“龙头水库”，改善河流丰枯比，创新运行调度和利益分配的组织协调机制，提高全流域的发电整体效益（如图3所示）。
图3 金沙江中下游河段阶梯级电站纵剖面示意图
二、路径结构创新
路径结构创新，要在前述变革性战略思维的指导下，通过改变工程路径，推动结构变革，统筹协调优化，在工程实施层面找出解决问题的路径方法。这种创新在工程创新体系中起到承上启下的作用，处于中间位置，发挥关键作用。
在工程建设实践中，重大创新目标的实现，往往面临很大挑战，依靠传统的路径方法难以取得理想效果，从而必须找准路径方法，通过路径结构创新来实现相关创新目标。比如“双碳”目标，高质量发展目标，科技自主创新目标，这些目标的实现都将面临巨大挑战，只有通过路径和结构的调整优化，才能推动完成各项创新任务。
比如，我国能源开发和产业布局结构中，能源开发集中于西部和北部，而高耗能产业集中在东南，呈现逆向分布的结构特征。实现高质量发展和“双碳”战略目标，畅通国内大循环，必须推动产业布局结构的重大调整和发展路径方式的重大变革（见图4）。
图4 能源及产业布局的路径优化
在能源和科技产业布局方面，必须突破现有路径结构，要在战略性创新思维的指导下，根据不同地区的资源优势进行战略性统筹规划，西部地区战略发展主要以能源开发和转化为主轴，东部地区发展主要以高新技术为主轴，将制度优势和资源优势相结合，差异化、战略性布局东西部产业（如图5所示）。
图5 东西部产业战略布局规划
在规划布局实践中，我们依托中咨产业数据库，对我国各类产业项目进行梳理，分析不同产业间的关联系数和相互影响，提出合理的产业布局和结构优化调整思路，通过调整东西部产业布局，努力畅通国内国际双循环，真正促进“双碳”目标的实现。
图6 利用中咨产业数据库优化东西部产业布局
在能源布局结构的优化调整方面，可以考虑推动我国南北方形成火电与核电差异化、互补性布局，以减少长距离输电。西北部火电与风光电按科学比例布置，西南部水电加强全流域协调，充分发挥龙头水库的调节效应，通过路径结构优化实现全国范围能源布局结构调整，推动全国各地区产业转型升级，实现产业高质量发展，为提升企业竞争力奠定基础。
图7 全国能源结构布局优化
三、环境基础创新
环境基础创新聚焦于关注工程创新土壤的培育，在工程创新体系中处于底层位置，发挥基础性重要地位。工程创新土壤的培育，涉及教育、文化、制度等各种复杂领域，是长期积淀的结果，在推动工程创新中发挥着持续性的影响作用。
我国当前科技创新任务艰巨，过去的科技创新主要体现为集成创新。从集成创新到自主创新的转变，取得工程创新的原创性成果，必须高度重视教育、文化、体制机制等基础性变革，培育创新实施的底层环境和创新文化的社会土壤，才能真正实现持久性创新。
当前我国正处于从集成创新向原始创新迈进的关键时期，要实现从集成创新向原始创新与集成创新并行的过渡，必须重视兴趣教育、包容性文化、政策机制等底层基础环境条件的变革。只有下大决心改变原有的文化、教育和体制机制，才能培育出“善于独立思考、全心投入科研”的创新人才，才能推动我国原始创新取得突破，将发展的主动权牢牢掌握在自己手中。
兴趣爱好是创新发展的精神动力，兴趣能使主体散发出对特定事物具有强烈倾向性的心理作用，会促使人们积极主动地去了解和认知这种事务，为创新提供一种精神上的支撑。我国在培养学生兴趣等教育体制方面与一些西方国家存在一定差距，关键在于知识积累和学习方式等环节值得反思，图8列举了我国与美国在教育体制方面呈现出的不同特点。
图8 中国和美国在教育体制方面的不同特点
文化氛围是支撑创新活动持续推进的重要力量。社会应该构建包容性的文化，让不同特点的人才能够有更大自主权地开展创新，尤其要建立创新的容错机制，让科技人才敢于撸起袖子加油干，相互促进而不是相互扯辫子。包容性的创新文化，有利于孕育出适应科技创新的人才。培育适合科技人才生长的环境和文化土壤，才能实现从集成创新向自主创新的重大跨越。
比如上汽集团制定了《创新项目容错管理办法》，成为我国第一家把容错机制写入公司章程的上市公司，办法中明确只要是符合公司战略方向、符合内控流程、未谋取私利，即使未能实现预期目标，在审计、考核等方面不作负面评价。这是一种非常值得肯定的探索。
政策机制是创新发挥作用的重要土壤。西方国家普遍形成了比较成熟的风险投资产业以及技术孵化、产业化推广的全套创新生态支撑体系，促使新技术可以快速得到验证并推向市场。美国2015年发布新版《美国创新战略》，从多个方面构建促进创新的生态系统，主要内容包括：（1）投资创新的公共基础，包括投资基础研究，推进高质量的技术工程教育，开辟移民路径辅助创新经济发展，建设下一代数字基础设施；（2）激发私营部门创新，包括加强研究与实验税收抵免，帮助联邦资助的研究项目商业化，帮助创新的美国企业在国外提升竞争力；（3）营造创新者的国家，包括赞助公开竞赛，用奖励手段来激发民众的创造性，通过各种项目活动和公众科学来挖掘潜在的创新人才；（4）构建友好创新环境。包括鼓励创新的知识产权制度、保护创新的反垄断执法，支持区域性创新生态系统发展，要让一个大学带动一圈产业。比如，美国加州硅谷地区通过一系列创新机制的营造，发挥斯坦福大学的创新引领作用，孵化出苹果、谷歌、英特尔等众多知名高科技企业，成为世界级的创新中心。
我国目前的产学研体系虽然已初步形成，但是知识成果的转化速率还是较低，创新技术的落地还面临很大挑战，必须构建能够有效促进创新的激励机制。
综上所述，我国“十四五”规划及2035年远景目标，提出了一系列战略目标。实现这些目标，工程界面临巨大挑战，必须积极推动工程创新，从底层土壤、中间路径和顶层战略等不同层面进行全方位变革，实现战略思维创新、路径结构创新和环境基础创新，为建设“创新型国家”服务。
当前我国科技创新主要体现在技术层面，缺乏科学层面的创新，急需充分运用工程哲学思维武器，在对客观透彻认识的基础上，主观上不断积累、勇于突破，实施系统性变革措施，推动科学突破和自主创新。
