加农炮的工程学原理

格里博瓦尔也是基于结构、约束和权衡这三大因素设计工具的，由此产生的发明创造为精密制造和规模生产提供了蓝图，对人类社会产生了深远的影响。这不但有助于引领社会进入规模生产的时代，而且进一步推动了现代工程学的发展。

通过结构化概念，格里博瓦尔赋予了加农炮及其应用更崇高的使命感。他不但提倡相关部件的混合和匹配，而且采用了可互换设计，这是现今工程界仍在使用的设计方法。可互换设计的技术诀窍在于“功能组合”，即各个模块不是杂乱地拼凑在一起，而是形成战略互联系统，从而实现某种特定的功能。采用这种设计方法，我们便可迅速识别、测试、修复和重新测试，这种做法在后来的流水线技术发展中不断优化了精确性。对于工程师而言，既要保证加农炮的精准度，同时还要确保它的耐用性。在复杂的建模和模拟软件出现之前的几百年里，像格里博瓦尔这样的工程师是通过运算和技术诀窍获得可靠的解决方案的。他们往往会在寺庙、桥梁、城堡等建筑设计上花费更多的功夫，就是要确保解决方案万无一失。

格里博瓦尔在设计过程中始终会考虑约束条件。赌注太大，只能赢不能输，因此解决方案必须有效。对于像伽利略和牛顿这样的自然哲学家来说，弹道学研究纯属“益智游戏”，被肯·奥尔德称为“数学健身房”。在他们看来，“数学是一种‘描述方法’，用来量化某些可测量参数的变化对其他相关参数的影响，”奥尔德解释说，“在更多情况下，有了数学，工程师无须解释实际的因果关系。”其他人不一定必须把知识应用到具体实践中，但是，格里博瓦尔要想改进加农炮的抛体运动轨迹，就必须解决风和空气阻力带来的实际难题。因此，他采用了参数变化法，通过解构和重建加农炮模块来评估制造系统的优、缺点，同时探究如何提高加农炮的性能。他所设计的加农炮必须射击准确，符合预期目标，这样才叫实现了设计目标。

此外，面对实际情况，格里博瓦尔必须做出选择：是提高加农炮的机动性还是增强发射力？能否减轻加农炮重量的同时保证故障率不增加？格里博瓦尔剔除了加农炮上多余的装饰，并将其作为设计原则之一。因为灵活机动性比装饰更加重要。他通过明智的取舍，再加上不断进行参数变化实验，极大地提高了优质加农炮的生产和运输能力。

格里博瓦尔在奥地利军队服役时，军队聘用和提拔的是一些不称职的技术人员，这种公然偏袒的作风如此盛行，令他感到惊愕。优秀的工程师没有受到重用。对此，他写道：

工程师遭受了严苛甚至不公平的对待……当军官被派去执行任务时，哪怕是一个小官，也总会带上几个工程师，帮他处理任务中遇到的困难或棘手的事项。一旦出了问题，军官就会把责任推到工程师的头上，可要是顺利完成任务，军官就会把功劳占为己有。再看看工程师的状况，他们大多数人没有马骑，也没有钱拿，饱受不公的待遇，早已身心疲惫。

为了解决这个问题，格里博瓦尔帮助军队建立了人员择优培训体系，开启了被奥尔德称为“启蒙工程”的时代。他利用几何学、技术制图和微积分分析等课程来评估工程人员的主要能力，然后将这几门课程设为炮兵学校和军事学院的标准课程。数百年之后，这些课程仍然是工程教育的核心课程。格里博瓦尔将技术理念转化为应用现实，在这个过程中，他为最大限度地在实现国防创新、创造就业机会、促进新产业发展和提升国家安全等方面做出了自己的贡献。正像人们常说的一样：“从理论上讲，理论就是实践；但在实践中，两者截然不同。”

像工程师一样思考　工程师思维的三大法宝

工程师思维的三大法宝是结构、约束和权衡。

· 结构。工程师思维模式能够帮助人们在没有结构的情况下“看到”结构。

· 约束。工程师思维模式能够帮助人们在约束条件下熟练地进行设计。

· 权衡。工程师思维模式能够帮助我们在经过深思熟虑后对解决方案和备选方案做出判断，即权衡取舍的问题。