英國RCNDE模式對我國無損檢測研究及人才培養的啟發

摘要：本文首先簡要介紹了英國無損檢測研究中心（RCNDE）的基本情況，然后對RCNDE的科研及成員高校等方面的情況進行了詳細介紹，進而對RCNDE模式進行了具體分析并總結，最終闡述了該模式的突出特點及其對我國無損檢測領域的研究及人才培養的啟示作用。

關鍵詞：無損檢測；研究；高等院校；人才培養

中圖分類號：G640 文獻標志碼：A？搖 文章編號：1674-9324（2013）47-0139-02

一、引言

筆者于2005年至2011年之間在英國華威大學（University of Warwick）進行無損檢測相關領域的學習及研究工作，期間廣泛參與了英國無損檢測研究中心（RCNDE）所組織的多項校際及校企之間的交流活動，對英國RCNDE模式及英國高等院校無損檢測領域研究及人才培養模式及現狀有較為深入的了解。本文將對RCNDE組織下的英國著名高校無損檢測相關領域的研究情況及教育模式進行簡要介紹，并從個人體會出發，淺談該模式對我國無損檢測研究及人才培養的啟發。

二、RCNDE介紹

1.RCNDE基本情況。英國的無損檢測研究中心（Research Centre of Non-destructive Evaluation，以下簡稱RCNDE）是2003年在英國帝國理工大學（Imperial College）及斯特拉斯克萊德大學（University of Strathclyde）的倡導之下建立的，RCNDE在建立之初除了這兩所大學以外，還有布里斯托大學（University of Bristol），巴斯大學（University of Bath），諾丁漢大學（University of Nottingham）及筆者當時所在的華威大學（University of Warwick）[1]。目前（截至2013年），RCNDE的成員學校還包括倫敦大學學院（University College London），倫敦南岸大學（London South bank University）和紐卡斯爾大學（University of Newcastle），并且仍然在發展壯大中。各成員高校的具體研究方向將在本文的第三部分進行介紹。RCNDE是由英國自然科學與工程研究委員會（以下簡稱EPSRC）資助設立的，其宗旨在于將最新的研究成果與工業界的實際需求緊密結合起來，從而引領世界無損檢測領域的發展方向。因此除了上述英國著名高校以外，RCNDE還包括許多工業界的會員[2]，包括Airbus，BAE Systems，BP，British Energy，National Nuclear Laboratory，Defence Science and Technology Laboratory[Dstl]，E.ON Engineering Ltd，GKN，Health Safety Executive （HSE），Network Rail，Petrobras，Rolls Royce plc，RWE npower，Serco，Shell，Tenaris等等。這些工業界的成員單位享有諸多有利條件。

2.RCNDE的研究情況。RCNDE的研究項目主要分為三大類[3]，分別是：（1）長期的能夠提高產業能力的新型無損檢測技術的“戰略核心研究”（Strategic core research）；（2）中短期的能夠解決工業現存及將來可能存在的需求的“目標研究”（Targeted research）；（3）貼近產業實際及需求的“技術解決方案”（Technology solutions）。“戰略核心研究”項目主要來源于學術界和工業界成員廣泛的交流。工業界成員單位提出一些長期的研究需求，包括先進檢測技術，高級檢測技術，早期檢測技術，檢測技術性能改進，有挑戰性的檢測技術及無損檢測技術的可靠性及實用性驗證。該類項目研究經費由EPSRC和工業界共同資助，值得一提的是工業界成員加入RCNDE的會員費用有一部分也用于該種類的資助。“目標研究”項目著眼于工業界成員單位的中長期的檢測需求，同時也考慮RCNDE的戰略目標。項目資助來源廣泛（公共資金居多），其中EPSRC提供一半左右的資金。英國國防部等其他英國政府部門也參與贊助。對于這類項目，在對研究中心有益的前提下，RCNDE也著力促成國際間的合作，但是僅限于歐洲內部。筆者博士階段從事的電容成像無損檢測研究即為一項“目標研究”項目。“技術解決方案”類項目與工業界的聯系更為緊密，旨在為無損檢測實際問題提供可靠的解決方案。這類項目包括技術可用性研究，產品開發技術轉讓。如果成員單位有需求，RCNDE會發起科研項目以利用其經驗及成果從而獲取成功解決問題的方法。如果無損檢測需求與下游合作單位研發機構的需求契合，RCNDE將發起工業合作項目，這些項目的配套資助可從英國工業和貿易部（DTI）或者歐盟獲取。如果“技術解決方案”類項目以技術探索為主，RCNDE會協助將技術以產品或者服務的方式轉化為可用的解決方案，這將極大地擴展合作的領域和范圍（例如與設備及服務公司合作及成立附屬科技公司等）。

三、RCNDE高校成員情況

1.成員高校無損檢測領域研究。清華大學李路明教授在2005年訪問英國后所撰寫的《英國高等院校無損檢測技術研究與人才培養情況簡介》一文[4]，對帝國理工學院，布里斯托大學，華威大學及曼徹斯特大學的無損檢測相關學科進行了介紹，本文僅對其文章沒有涉及的有關內容進行介紹，重復的部分不再贅述。斯特拉斯克萊德大學的無損檢測相關研究集中在隸屬于電子電氣工程學院的超聲工程中心（CUE），主要研究領域為：傳感器陣列設計（稀疏二位陣列排布、線性陣列等）；機器人無損檢測技術；CMUT設計及建模；非接觸式無損檢測技術；無損檢測傳感器無線網絡；智能結構的超聲檢測；高溫檢測等。巴斯大學的無損檢測研究集中在其機械學院下的材料研究中心（MRL），其主要方向有2個，一個是由Darryl Almond教授領銜的熱成像研究團隊（研究對象以復合材料為主，手段包括超聲/激光/電磁激發的熱成像），另一個是Michele Meo博士領銜的非線性超聲技術團隊（面向金屬及復合材料）。

諾丁漢大學的無損檢測相關研究主要集中在應用超聲實驗室（Applied Ultrasonics Lab，利用超聲技術追蹤微粒狀物質的性態及其動態變化，利用超聲技術檢測、定位及描述航空復合材料的微孔缺陷）及應用光學實驗室（Applied Optics Lab，主要是激光超聲）。倫敦大學學院（UCL）無損檢測相關研究主要在其機械系下屬的超聲研究課題組進行（Ultrasounics Group，主要是醫學超聲方向）倫敦南岸大學的無損檢測研究主在其波動及場研究中心進行，主要研究領域包括搭載無損檢測傳感器的墻壁爬行機器人，水下機器人，管道爬行機器人的研發，以及用于核工業，石油化工，食品處理，能源及航空工業的無損檢測技術開發。

紐卡斯爾大學的無損檢測研究主要由田貴云教授領銜，其研究方向較為廣泛，包括電磁傳感器開發，電磁傳感器陣列及網絡，電磁無損檢測技術（渦流等），高級信號處理等。目前該課題組所承擔的主要課題包括：威脅識別與定位（反恐領域），防腐層下缺陷的電磁識別方法，齒輪的電磁無損檢測方法，海洋風電設備的健康監測，渦流激勵熱成像，復雜形狀裂縫的磁照相技術等等。除了具體的無損檢測新技術研發以外，田教授長期致力于中英兩國無損檢測從業人員的交流合作，承擔了EPSRC贊助的中英無損檢測交流項目，促成多次人員互訪及學術交流活動，為兩國無損檢測領域的交流發展起到了極大的推進作用。對于筆者的母校華威大學來講，除了李路明教授文中提到的電磁超聲（EMAT）和空氣耦合超聲（Air-coupled Ultrasound），華威大學的科研人員近年來還從事了包括電容成像，近紅外成像等新型無損檢測技術的研發，并在三維打印技術在無損檢測領域的應用做了深入的探索。從以上的介紹可以看出，這幾個大學的主要研究領域在聲學和電磁學，其中尤其值得關注的是這些大學都非常重視基礎研究，并以此為基礎強調基礎研究的應用背景，基本上可以說是在應用引導下的基礎研究。

2.成員高校無損檢測領域人才培養。與我國部分高校本科階段開設無損檢測專業不同[5-7]，上述英國學校在本科教育方面沒有專門的無損檢測專業或方向，無損檢測研究及人才培養主要集中在研究生階段，其學科主要集中在機械工程、材料、物理、電子科學等領域，這和無損檢測自身的學科背景也是一致的。值得一提的是，除了傳統意義上自然科學的哲學博士（P.h.D）的培養工作，RCNDE成立了無損檢測領域“企業需求-高校研究”緊密結合的工程博士（EngD）培養中心（CDT），目前在IDC名下有多名博士生注冊在帝國理工，斯特拉斯克萊德大學，布里斯托大學，諾丁漢大學和華威大學進行學習和研究工作。CDT所提供的EngD學位教育面向應屆畢業生和已在工業界就業的工程師所開設（既包括Airbus，NNL，BAE Systems，BP，EDF，E-ON，GKN，Network Rail，RWE npower，Rolls-Royce，Serco，Shell，QinetiQ，Doosan Babcock及Renishaw等大公司，也包括一部分無損檢測領域的小型企業）。EngD這個以解決工程實際問題為目標的學位教育模式要求學生在注冊學校完成相關課程（可以采用靈活選課、時間不限的方式）的前提下，結合工程界的實際情況依托所在學校的研究經驗和資源開展相應研究工作，最終完成研究論文。對RCNDE及成員高校來講，這樣的模式對于了解工業界的需求，從工業界得到資助，把握研究方向顯得非常重要，實施幾年來已經初步達到了預期的效果。

四、RCNDE模式的啟發

首先是研究經費來源方面。RCNDE模式下，英國高校雖然注重工業界的資金來源（因為這體現了研究的實用價值），但其主要的研究經費還是來源于國家（EPSRC或其他政府部門），這體現了國家對無損檢測這一行業的重視。而我國的情況是，長期以來無損檢測行業作為一個輔助行業，松散地依附于主干行業中[5]，課題多為橫向項目，來源于國家層面的科研贊助（如國家自然科學基金NSFC等）相對較少，就近期年的情況看，雖然情況有所改善，但還有提高的空間。研究的領域和性質方面。英國RCNDE模式下，成員高校的無損檢測相關研究為產業實際應用引導下的基礎研究，其研究領域集中在超聲和電磁方面，各個高校的研究領域與特色各不相同。反觀我國，很多單位的研究工作重復較多，這對于一個本來研究資源就不豐富的國家來說，不利于資源的優化配置，限制了研究水平的提高[9]。在合作交流方面。英國RCNDE模式下，各個成員單位的研究人員會進行廣泛的互訪及學術交流。比較典型的一個形式是RCNDE每年組織年輕學者（Early stage research）學術交流年會，而我國無損檢測領域的科研人員及其他從業人員的相互交流相對較少[12]，應當加強相互之間的學術交流和國際間的交流，學習他人的經驗，少走彎路，實現快速發展。RCNDE的模式對于我國無損檢測領域研究及人才培養有較大的啟發意義，我們應當積極學習發達國家的先進經驗，并結合自身的實際，摸索出一條適合自己的快速發展道路。中國無損檢測事業，任重道遠。希望國內無損檢測界同仁能夠攜手一致立足中國無損檢測事業現狀，發展無損檢測事業，讓中國的無損檢測領域能夠被世界認可，跨入世界領先行列！

基金項目：本文受國家自然科學基金（項目編號：51205412）及“中央高校基本科研業務費專項資金”（項目編號：13CX02070A）資助