巨型計算機工程的創(chuàng)新
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1983年12月,由國防科學技術大學計算機研究所研制成功的中國第一臺億次巨型計算機通過國家技術鑒定,國防科委主任張愛萍將其命名為“銀河”。這是中國改革開放、獨立自主與引進吸收相結合方針以及全國大力協(xié)作的產(chǎn)物,也是中國工程創(chuàng)新的成功案例。本文以銀河億次巨型計算機為例,著重探討該工程的決策、組織管理中的成功經(jīng)驗,為后人提供有益借鑒。
1工程的背景與決策
國際巨型計算機的研制始于20世紀60年代中期。1976年美國CRAY公司研制成功的Cray-1流水線向量巨型計算機,標志巨型計算機技術的成熟,并開始進入商品化階段。蘇聯(lián)、法國、英國、西德以及日本奮起直追[1][2],相繼研制出各自的巨型計算機。技術先進、功能最強的計算機,歷來被首先滿足于軍事領域的迫切需求。美國國防部以及和軍事密切相關的航天局、能源部、國家安全局,一直是巨型機的最大用戶,也是巨額研制費用的提供者。1976年,美國著名核武器設計發(fā)展中心洛斯•阿拉莫斯實驗室以880萬美元的價格購買了第一臺Cray-1機[3],美國三軍及戰(zhàn)略武器部隊的C3I系統(tǒng)也使用了Cray-1機[4]。因此,美國將巨型計算機看作“軍備競賽的基本要素”,決定“不應讓這種計算機輸出到任何國家”,尤其對社會主義陣營國家,實行技術封鎖和禁運。第三臺Cray-1機原本是蘇聯(lián)定購的,但被美國國防部一票否決[5]。
中國考慮研制巨型計算機始于20世紀70年代初。1956年中國的計算技術開始興起[6],經(jīng)過仿制蘇聯(lián)到自行研究、設計、制造等不同發(fā)展階段,先后研制出電子管、晶體管、集成電路和超大規(guī)模集成電路計算機,為國家經(jīng)濟、科學研究尤其是國防科技做出重要貢獻[7][8]。正是由于計算機技術與國家安全、國防科技以及武器裝備發(fā)展密切相關,1967年9月聶榮臻就提議研制更高水平的計算機。據(jù)此,國防科委四局組織調查組到中國科學院計算技術研究所調研,準備百萬次計算機的研制方案。1968年4月,在北京召開總體方案論證會,9月國家計委、國防科委、國防工辦向中科院計算所下達百萬次計算機研制任務書,代號1025。1970年11月,十院向國防科委報告,提議中科院計算所研制億次巨型計算機,代號723[9]。1972年10月,國防科委根據(jù)國家尖端武器、增強國防實力的迫切需要,召開常委擴大會議,專門研究我國巨型計算機研制問題,并向中共中央專門委員會建議,將巨型計算機的研制列入國家重點工程項目。1974年初,中科院、四機部和國防科委聯(lián)合向國務院、中央軍委、中央專委提出組織全國力量,開展巨型計算機研制。1975年10月,國防科委主任張愛萍指示科委機關,組織國內計算機知名單位,進行全國性調研,了解國內對巨型機的需求、國產(chǎn)元器件質量狀況、外部設備的生產(chǎn)能力與水平,以及性能價格比等情況。但是,由于“”的干擾,巨型計算機工程幾經(jīng)籌劃,均未能正式實施。
“”結束后,巨型計算機工程問題被再次提出。1977年國防科委經(jīng)過一段緊張的醞釀、準備,于11月14日向中央呈報了《關于研制巨型電子計算機事》的請示報告,四機部、中科院等部門亦積極爭取。此時,中國巨型計算機的研制力量主要有兩支:一支是專門從事計算技術研究的研究所,如中科院計算技術研究所、四機部第十五研究所(即華北計算技術研究所)和華東計算技術研究所;另一支是分散在地方和軍隊高校中從事計算技術教學、科研單位。1978年3月4日,在中央部署巨型計算機研制的匯報會議上,鄧小平?jīng)Q定將研制任務交給國防科委,責成長沙工學院完成[10],規(guī)定用六年左右時間(到1983年底左右)、2億元左右經(jīng)費,研制出每秒運算1億次的巨型計算機。
長沙工學院的前身是成立于1953年的哈爾濱軍事工程學院,是新中國第一所直屬中央軍委領導的高等軍事工程技術學院。1966年退出軍隊序列,改名哈爾濱工程學院;1970年南遷長沙,改名長沙工學院;1978年10月組建國防科學技術大學,重新回到軍隊序列。長沙工學院計算機研究所能夠爭取到巨型機工程項目,主要原因有三:一是由于研制武器裝備的迫切需求,國防科委在國家財政困難的情況下,積極承擔該項工程的經(jīng)費。二是敢于拼搏、勇于創(chuàng)新的團隊精神。長沙工學院計算機研究所是由哈爾濱軍事工程學院海軍工程系一個9人計算機小組發(fā)展而來,爾后逐漸發(fā)展成為軍用計算機室、計算機專業(yè)、計算機系。自1958年以來,先后研制出一系列軍用、通用計算機。1965年,在慈云桂的主持下,率先用國產(chǎn)元器件生產(chǎn)出穩(wěn)定可靠的441B晶體管通用計算機,打破“國產(chǎn)元器件做不出穩(wěn)定可靠計算機”的說法,先后生產(chǎn)30余臺,用于國防科委各基地、國防科研院所、高等院校及國民經(jīng)濟各部門。1970年代研制的151-3/4型百萬次計算機,在1979年、1980年洲際運載火箭發(fā)射、潛艇水下發(fā)射、同步衛(wèi)星發(fā)射等一系列科學試驗中應用。三是與慈云桂的運籌帷幄和不遺余力分不開。在中央決策到底由誰承擔巨型機研制任務時,中科院計算所正在研制757工程千萬次計算機(該工程直到1983年11月完成)[11];四機部十五所承擔的718工程任務,“進展十分緩慢”[12]。此時,慈云桂正在主持國防科委巨型機國內需求及生產(chǎn)的調研工作,雖然也承擔著718工程任務,但因前期工作進展較快,1977年下半年就把主要骨干力量抽出,提前進入巨型機的預研和方案論證,從而把握時機,抓住機遇。1978年5月,巨型計算機工程正式立項,代號785工程。
2工程的組織與管理
785工程的組織管理創(chuàng)新,主要體現(xiàn)在指導思想、工程指揮、組織隊伍、建立制度以及政治工作等方面。
2•1制定正確的指導思想
工程創(chuàng)新首先是觀念創(chuàng)新。在特定的歷史條件下,制定一個正確的指導方針是保證工程得以順利完成的重要前提。785工程是在改革開放之初上馬的,當時中國的工業(yè)基礎、技術水平遠遠落后于發(fā)達國家,不少人認為五年根本研制不出億次機,即使勉強研制出來也不能工作。有人甚至上書中央、國務院、軍委領導,希望制止這種“毫無成功希望”的工程[13]。慈云桂和同事們頂著壓力,提出“豁出命也要把億次機研制出來”[10]。慈云桂參加過1975年、1977年兩次全國性調研,了解國內當時無法提供巨型機所需的大規(guī)模、高速集成電路和其他相關元器件。如果完全立足國內,從元器件攻關開始,十年也沒有希望研制出巨型機。因此,他們大膽提出,785工程不能走閉關自守的老路,必須闖出內外結合的新路,進而制定出既符合中國實際又反映時代特征的工程指導思想:“學習國內、外先進經(jīng)驗,盡量以當前國際先進水平為起點,積極采用先進技術,引進必要的技術、設備,洋為中用。從我國實際出發(fā),盡量采用行之有效的、先進成熟的工藝、技術和元件,把先進性和現(xiàn)實性有機地結合起來,加速完成研制任務”。785工程總體方案設計,集中體現(xiàn)了這一指導思想。1977年,億次巨型機的總體方案設計是瞄準美國1972-1973年研制成的兩臺著名巨型機Star100和ASC,此方案1978年5月通過。幾乎同時,設計人員偶然了解到美國新近推出的Cray-1產(chǎn)品簡介。對新技術極其敏感的慈云桂,立即組織力量進行研究,認為Cray-1的設計思想和實現(xiàn)手段是先進的,是新一代巨型機的杰作,當即決定把瞄準目標轉向Cray-1,重新設計既符合中國國情又與國際主流機兼容的總體方案[14]。1978年12月,建立在一個較高起點上的785工程總體方案獲得批準。
2•2建立垂直的工程指揮系統(tǒng)
785工程立項后,即建立了由國防科委、國防科技大學、計算機系(所)、研究室和專業(yè)組構成的組織系統(tǒng)。國防科委組成785工程工作組,張震寰[15]副主任擔任領導、組織協(xié)調。張震寰自20世紀50年代中期起,便協(xié)助聶榮臻、張愛萍組織“兩彈”的研制,主抓試驗工作。國防科技大學成立785工程領導小組,張文峰副校長擔任組長,下設785工程辦公室。計算機研究所分為教學、科研兩大塊,其中,科研人員按億次巨型機的構成,分成若干研究室,室下設專業(yè)組,形成所、室、組三個層次。張震寰采取“一竿子插到底”的垂直指揮方式,親自帶領工作組定期到工程一線,調查研究,解決問題。他經(jīng)常把電話直接打到計算機研究所下轄的室、專業(yè)組和車間,做到處理事情不過夜。工程涉及的境外訂貨,憑電話“熱線”辦理,按正常程序需幾個月才能辦成的事,縮短在幾天完成。學校785工程領導小組、辦公室主任也經(jīng)常深入工程第一線。為保證及時通報工程進展情況,國防科技大學組辦了“785工程簡報”,將工程進展情況及時上報有關領導部門和單位。在這個工程指揮系統(tǒng)中,慈云桂擔任了多重角色:作為副校長兼計算機系(所)主任、學校785工程領導小組成員,具有行政指揮權力;同時,作為785工程總設計師,直接負責技術工作;此外,上至直接接受錢學森、張震寰等領導的指示,下至深入到研究所各研究室、專業(yè)組以及工廠、車間,在整個工程中發(fā)揮了不可替代的作用。
2•3組織各種相關力量,聯(lián)合攻關、協(xié)同作戰(zhàn)
785工程上馬之時,正值“”后第一批大學生入學,教學和科研工作全面展開,研制、設計、生產(chǎn)人員十分缺乏。在各級領導的大力支持下,陸續(xù)從校內、外調入近百名技術干部。國防科委司令部從各基地抽調50名戰(zhàn)士集中培訓,從事785工程試制、調試的輔助工作;招收100名知青經(jīng)過政治和業(yè)務集訓后,參加785工程的生產(chǎn)?！按罅f(xié)同”是對研制原子彈工程的重要批示[15],也是中國成功發(fā)展尖端武器的重要經(jīng)驗。鑒于785工程研制力量的短缺,“必須發(fā)揚社會主義大協(xié)作精神,組織各種相關力量聯(lián)合攻關”。一方面在校內與各系及相關部門協(xié)作,另一方面與校外相關單位協(xié)作。這些協(xié)作,按其內容、方式及深入程度的不同,分為五大類,即直接參研、提供設備器材、人力支援、給予技術支持和參加試算,共計48個單位。為使研制出來的巨型機能夠及時、有效地發(fā)揮作用,785工程開始不久,用戶便派技術人員到計算機研究所參與工程,同步學習、掌握巨型機的使用、操作及維護。為解決這批協(xié)作人員的住宿問題,專門建了招待所,稱其為“協(xié)作樓”。在785工程的推動下,計算機研究所(系)堅持教學與科研結合,狠抓師資隊伍建設、教材建設、實驗室建設,逐步形成學科專業(yè)門類齊全,包含本科、碩士、博士完整的教學體系。77級、78級和79級本科生的畢業(yè)設計,在研究室研制人員和教員的指導下,大多數(shù)是圍繞785工程任務展開,既提高教學質量,又培養(yǎng)了技術人員,推動學科建設的發(fā)展。為保證785工程的生產(chǎn),計算機研究所不僅為計算機工廠[10],抽調培養(yǎng)上百名技術工人,而且從國內、外購入相關設備,大大提高印制板生產(chǎn)、繪圖與制板、打孔、層壓、金屬化孔、蝕刻、抗蝕鍍金、外形加工、裝聯(lián)工藝等工藝水平[10],攻克許多技術和工藝難關。
2•4建立嚴格的工程管理制度
質量是工程的生命線,國防、軍事工程尤為如此。為保證785工程按時按質完成,計算機研究所制定了一系列嚴格的設計、生產(chǎn)、保障等管理的規(guī)章制度。首先,制定了從設計研制人員到生產(chǎn)、加工、組織管理等一系列崗位責任制。整個工程期間,要求“嚴格崗位責任制,認真貫徹執(zhí)行規(guī)章制度,提高產(chǎn)品質量,杜絕各種事故。……決不能遷就敷衍”。在研制設計層面上,所領導定期召開各室領導、各部分技術負責人的聯(lián)席會議,討論、解決工程研制中出現(xiàn)的問題。后逐漸形成每周一次的協(xié)調會制度。計算機工廠也建立相應的生產(chǎn)協(xié)調會制度。其次,成立器材設備科,負責785工程器材設備的采購、驗收及經(jīng)費管理。為保證工程順利進行,實行“用采合作”方式:由科研人員提出所需器材清單及要求,器材設備科統(tǒng)一采購。涉及國外采購任務時,實行“技貿合作”方式:技術上由計算機所把關,貿易由相關部門專人進行商務談判。為確保進口元器件設備及時而準確到位,有關部門簡化審批手續(xù)[10]。此外,還建立器材進出庫制度、請領申報制度、元器件老化篩選制度、工具申請登記制度等一整套嚴格的管理制度,各研究室也有專人負責器材的清理與保管。正是由于這些合理的器材管理制度,不僅保障了785工程的質量和工期,而且節(jié)省了大量資金,全部工程支出只為下?lián)芙?jīng)費的五分之一[10]。再次,堅持質量第一、可靠性第一,把“三嚴”作風貫徹到整個工程的始終。為保證生產(chǎn)質量,計算機工廠成立了質量管理領導小組,制定各類人員質量管理職責,對廠長、總工程師、科室、車間、工程技術人員直至生產(chǎn)班長、檢驗員、工人的質量管理職責,都做出明確規(guī)定,并建立嚴格的生產(chǎn)工藝規(guī)程,創(chuàng)下100多萬個焊點無一虛焊等多個工程上的紀錄,保證了工程的順利完成。
2•5開展“以人為本”的政治思想工作
政治工作歷來是中國大工程成功的保證。要想把有專家學者、工程技術人員、戰(zhàn)士、工人、知青和政工干部組成的團隊,長期集合在一個專業(yè)領域中,以創(chuàng)造精神和高超技術團結協(xié)作,不斷做出貢獻,沒有共同的理想信念、思想基礎、傳統(tǒng)作風,是不可能達成的。政治工作在工程創(chuàng)新尤其是國防科技工程創(chuàng)新中發(fā)揮著重要作用,是中國大工程最重要的特征之一。計算機研究所注重理想信念教育,要求全體研制人員具有堅定正確的政治方向,豎立國家利益至上的觀念,把個人的價值實現(xiàn)同國家計算機事業(yè)、國防科技事業(yè)聯(lián)系起來。在工程實施的各個關鍵時刻,通過思想教育、動員會、總結表彰等各種方式,強調“任務光榮、責任重大”,“是立了軍令狀的,是極其嚴肅的問題”,大大提升研制人員為國增光、為軍服務的政治熱情和集體榮譽感。同時,785工程各基層黨組織,始終注重將政治工作與科研、技術與生產(chǎn)工作相結合,緊緊圍繞“弘揚獻身國防、無私奉獻和我軍優(yōu)良傳統(tǒng),倡導開拓創(chuàng)新、集智攻關和團結協(xié)作精神,堅持科學求實、質量第一和三嚴作風”這一主題展開。政治工作者深刻認識到,巨型計算機的研制是一項長期、艱巨的事業(yè),需要付出極大的創(chuàng)造性勞動。政治工作的目的,在于激發(fā)全體研制人員的工作熱情。因此,政治工作不能僅僅停留在講大道理的層面,更要注重人文關懷,積極解決涉及研制人員切身利益的晉職晉級、學習進修、出國考察、夫妻分居、住房改善、子女教育、日常生活等一系列實際問題,解除大家的后顧之優(yōu)。政治工作者的這些努力是卓有成效的。正是通過億次巨型機的研制,逐步形成大家一致認同的“銀河精神”:胸懷祖國、團結協(xié)作,志在高峰,奮勇拼搏。
3相關啟示
通過以上分析,我們可以得出這樣一個認識:銀河億次巨型機工程的順利完成,與其正確的指導思想和合理有效的組織管理是密不可分的。其中的一些思想觀念和組織管理措施,對于當今的工程創(chuàng)新尤其是國防工程創(chuàng)新,具有一定借鑒意義。概括起來主要有以下幾點:
3•1國家支持與國家意志的集中體現(xiàn)
重大工程項目往往與國家利益、國家安全密切相關,它不僅包含著工程技術的綜合集成,而且受國內外政治、經(jīng)濟、軍事和文化等諸多因素的影響與制約。巨型計算機對當今人類社會的影響是不言而喻的。然而,現(xiàn)實中“用精度高、速度快的巨型機來解決的問題并不太多”,加之技術風險大、研制費用巨,不是某一個部門、單位能夠獨立承擔并完成的。因此,必須在國家層面上,進行規(guī)劃、決策、組織、協(xié)調與管理,并提供足夠的人力、物力、財力的保障。銀河億次巨型機正是在國家鼎力支持和組織保障下完成的。它不僅填補了中國巨型機技術的空白,而且在國防尖端技術和石油地震勘探領域得到實際應用,促進了中國計算機技術的發(fā)展。然而,億次巨型機工程完成之時,就已落后世界先進水平[13],其應用也非常有限。從這個意義上說,它本身的政治意義大于技術意義。它不僅充分表明中國改革開放的必要性和“獨立自主與引進吸收相結合方針”的正確性,而且在一定程度上打破西方對中國的技術封鎖,幫助中國人建立自信,向世人昭示中國人在高技術領域中是能夠有所作為的。因此,億次巨型機是大工程更是大政治,是國家意志的集中體現(xiàn)。
3•2兩彈一星工程組織管理模式的示范作用
統(tǒng)一領導、行政和技術兩線式指揮、總設計師制、“集中力量、大力協(xié)同”以及預先研究、計劃評審技術(programevaluationandreviewtechnique,即PERT)等,是兩彈一星工程總結出來的寶貴經(jīng)驗。銀河億次巨型機工程的決策與組織管理,以兩彈一星工程為示范,并加以發(fā)展。如“一竿子插到底”的垂直指揮方式,“預先研究+模型機研制”(通過對模型機的生產(chǎn)、組裝、調試、試算,及時發(fā)現(xiàn)和解決問題,積累經(jīng)驗,避免浪費)等。但有些方面還做得很不夠,1979年錢學森視察785工程時就曾指出:億次巨型機工程,從制定計劃到組織管理,要使用先進的管理經(jīng)驗,如PERT,要提高效率,要進行質量控制。
3•3工程質量與規(guī)章制度的可靠保證
質量是工程的生命線,也是巨型機運行穩(wěn)定可靠的重要保證。在工程的研制、生產(chǎn)、測試、質檢等各個環(huán)節(jié)中,通過制定一系列的規(guī)章制度和崗位責任制,堅持“三嚴作風”(嚴肅、嚴密、嚴格)、“十六字方針”(嚴肅認真,周到細致,穩(wěn)妥可靠,萬無一失),從而有效地控制了工程質量和進度,按時保質達成設計目標。
3•4領軍帥才與優(yōu)良傳統(tǒng)的有機結合
慈云桂院士作為國防科技大學副校長兼計算機研究所所長,是億次巨型機工程的總設計師。他具有戰(zhàn)略眼光,對新技術敏感,開拓進取,勇于創(chuàng)新,在總體方案、關鍵技術以及整個工程的組織協(xié)調方面,發(fā)揮了重要作用。在他的領導下,這支團隊相繼產(chǎn)生一名科學院院士、兩名工程院院士,并為國防科技領域培養(yǎng)出一大批優(yōu)秀技術人才。發(fā)揚我軍艱苦奮斗優(yōu)良傳統(tǒng)、團結協(xié)作、無私奉獻和勇攀科技高峰的銀河精神,始終是支撐這支隊伍從事巨型機工程創(chuàng)新的理想信念與內在動力。