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一、工程技术人员阶梯状人才结构系统的概述
一定的人才结构系统由一定时期的生产技术水平和社会条件所决定，并受社会传统的影响。半个世纪以来，科学技术突飞猛进，先是机械化和电气化迅速发展，接着微型计算机、数控技术和互联网普及，社会生产又进一步向自动化、智能化和信息化发展。联合国教科文组织和一些国家通行美国的人才层次划分办法，将工程领域人员划分为工程师、技术员、技术工人、半技术工人、非技术工人五个档次。从我国情况来看，则有教授级高级工程师、高级工程师、工程师、助理工程师、技术员、技术工人（含熟练工）、普通工七档。而在实际应用中，按照工程技术人员的职能可划分为三个层次：一是技术操作工人，二是工艺技术人员，三是从事产品设计和开发的专业技术人员。
在职能层次的划分中，各层次人员是互相联系的：其中工艺技术人员是产品设计开发人员和技术操作工人之间的中间层次，属过渡性工作的人员，在技术业务上工艺技术人员充当产品设计和开发人员与技术操作工人之间联系人。在技术业务上，工艺技术人员的核心业务是工艺设计，两翼则与上下层次之间有相同或相通之处，其中工装设计与产品设计开发同属设备设计，有共同之处，现场工艺服务与技术操作同属应用技能，有相通之处。这样，工艺技术人员与上层或下层人员之间才能有一定的共同语言，当好联系人，同时做好对上、下层的工艺服务工作。
在三个层次中，专业技术人员侧重产品设计，但必须了解工艺，否则设计出产品难以制造；工艺技术人员侧重工艺设计，但必须了解设备和技术工人操作，否则设计出的工艺将难以实施；而技术操作工人侧重操作，若不了解设备和工艺也无法进行操作。因此，各层次人员的素质上具有主辅结合的综合性。阶梯状人才结构系统中，各系列人员在纵向上具有从低到高的等级，在等级范围上具有交叉性，即下一系列人员的高等级和上一系列人员的中等级横向处于同一级水平线上，技术业务水平相当，无地位高低之分。这样有利于各个层次的人员在自身特性及延伸的前提下，发挥个人特长，通过实际工作钻研和各种途径、方式进修，由初级向高级延伸发展；也可以逐步缩小体力劳动和脑力劳动的差别，提高各层次人员的积极性、主动性，体现“以人为本”的精神，促进员工素质的全面发展，纠正“重设计、轻工艺、鄙薄操作技术”的不良倾向。
三个层次人员的分布呈三角形：最上层是产品设计和开发人员，人数最少；中间层是工艺技术人员和技师，人数稍多；下层是广大技术工人，人数最多，是产品制造的基础，离开技术工人和技师的话，不但产品造不出来，质量也不能保证，制造具有国际竞争力的先进产品更难以实现。我国很多产品因竞争力弱，为保证优质品出口，只能把一般品及等外品销在国内。而先进的技术是买不来的，以上海电站汽轮机制造为例，从德国西门子引进的技术，只能生产30万千瓦以下机组，60万机组要合资合作生产。现在能生产120万千瓦机组，其汽轮机制造关键技术的解决，是靠几个大学毕业不久的年轻技术人员，带领技术工人和技师共同研究，经过上百次工艺试验而攻克的。没有技术创新，没有新技术、新材料、新工艺，技术再先进的产品，如超超临界的超大型发电机组，也是造不出来的。因此，为了提高产品的国际竞争力，为了能以优良产品供应国内国际两个市场，满足我国人民日益增长的消费需求，我们必须在战略上重视技工—技师培训和工艺技术教育，重视青年工艺技术人员的教育培养，不断提高技术工人、技师和工艺人员的素养，以适应走向现代化的需要。
我们必须有战略眼光，将产品设计和开发所需要的高新技术人才，和产品制造所需要的技工、技师的技能型人才和工艺人才，放在同等重要的位置上。要重视技工、技师和工艺人才的培养和教育，促进这类人员成长。在培养大批技术工人和技师上，我们需要拓展阶梯式人才结构系统，完善技工—技师的技能型人才系列等级制度，大力加强对技工和技师的培训和技术教育。
二、机械工程认识论基础
工程是自然科学的应用学科，包括物理工程、化学工程、生物化学工程、信息工程四大类，其中物理工程又分为机械工程、电气工程、核工程等。工程属自然科学，其研究对象是没有生命的物、物体、物质、物质生产、各类工程等，研究的是物的理，物质的化合和化分等，化合化分中物质有活动，是自然的，没有思想支配的，与人们的社会活动完全是两回事。既然提到物的理，理是什么？理有两种含义：一是条理，二是道理。将小道理、中道理和大道理组合在一起，就升华为某项理论。
人们对工程的认识是从观察、实验和思考中得来的。具体说来：人们生活在工程领域里，参加了一些技术性劳动，观察到大量的物体的表象，经过梳理归纳，得到同一物体的几种表象元之间或表象元与内因的关系（元是物体内因和表象描述的基础单位，又称参元，含有元素、因素的意思），进行调查和思考，加深印象，得到对物体的初步看法，经过大脑加工，即分析和组合、由粗到细、由表及里、由浅入深，由感性知识上升逐步形成理性知识，即物体的概念、物体的相互关系和变化等的认识。然后进行限定方向的实验和必要的现场试验（没有把握，有一定危险），经过论证，得出同一物体的性质、工作原理和变化规律等，即得到技术知识和理论。如刚体的直线运动，有几个表象元S、v、a、t，得出相互关系的公式S=vt （1/2）at2，再如牛顿第二定律F=ma，表示外因——力F是产生表象元——加速度a的原因，是其他物体对该刚体的作用，加速度a的大小与刚体内因——质量m的大小成反比。若为转动工件切削加工，切削速度v=πdn，其中d为工件直径：米，n为工件转速：转/分，切削速度v：米/分，所需电动机功率N=F·v/612，其中功率N：千瓦，切削力F：公斤力，切削速度v：米/分。若物体不是固体而是流体，研究的是一个液压系统，则要从两个方向进行观察研究和思考，一是从油泵流出的油液到工作油缸，沿程对各个截面的相关参元的关系p （1/2）ρv2 ρgh=恒量，p为压强，ρ为油液的密度，v为油液流动的速度，g为重力加速度，h为该截面处油液的高度，这就是伯努利方程；二是油液流过管路和流经局部的压力损失之和P=∑⊿p ∑⊿p.，P为总压力损失，⊿p.为管路沿程损失，⊿p为局部损失（上述P.p实际代表压强，俗称压力）；通过上述两个方向的描述就知道液压系统的性质。为了增加油缸中活塞移动的稳定性，还可引入伺服控制，即在油缸内流量或压力发生小的变化时，将其变量⊿v、⊿p反馈至伺服阀，引起伺服阀的开口微调，使⊿v→0，⊿p→0，减少及消除这变化，使油缸中活塞移动稳定。加了伺服控制，原液压系统就变成液压伺服系统，增加一个方向的观察、实验和思考，其参元的相互关系用二阶微分方程表示。
人们对工程的行动是从技术知识、理论到实践应用取得经验的过程。知识从广义来说，包括理论知识和实践经验；只有理论和经验相对应地结合在一起，所得到的知识才能说是完全的知识；否则将造成片面性或局限性。人们将知识应用于实践，形成了能力，解决了实际问题。操作经过多次重复，熟练而形成技能，进一步提高则转化为技巧，形成技艺。技能包括操作技能和心智技能两个部分，操作技能属体力技能，心智技能属脑力技能；只有操作技能和心智技能相对应地融合在一起，才能形成完整技能。完整技能水平有高低，只有达到技师（一般工艺水平）和高级技师（高级工艺水平）要求，才能称高技能；若技能不完整，则施工将发生困难，甚至陷入险境。工程技术领域里，实践是指产品和工艺设计、现场技术性劳动和新技术、新材料、新工艺的工艺试验，实践包括脑力劳动和体力劳动两个方面，除产品和工艺设计、技术性劳动、工艺试验外，还可包括其实习、见习等方式。在接受工程项目时，人们先到现场了解实际情况，做好准备工作，若别人已做过这事，则要了解实施情况和经验，以便更好地完成工作；对技术操作项目，要检查工具、设备及材料是否备好，对技术设计项目要检查有关资料和技术文件、手册是否备齐，然后进行工程项目实践。工程实践的主要作用，一是促进了解和理解实情；二是养成技能，发展能力；三是积累实践经验，或获取较为完整的试验数据；四是检验所用的技术理论、采用的手段方法是否正确。
三、技术操作工人的类别和知识、技能、能力解析
通常我们称生产第一线的操作人员为技术操作工人。对手工工艺劳动、操纵设备生产或控制设备运行等我们均统称为技术操作。人们的各项具体劳动都是体力劳动和脑力劳动的统一，技术操作工人也不例外。不同岗位的技术操作工人在劳动中消耗的体力和脑力的比重和强度不同，所需的知识、技能和能力的水平高低和复杂程度不同。按照知识、技能和能力结构，技术操作工人可分为技艺型、技能型、智能型三类。
1．技艺型：工人使用工具进行手工劳动，操作具有技艺性。这种类型工人要求有一定的技术知识，但更注重操作训练和实践锻炼，在操作技能上能达到高度技巧，有的还和一定艺术相结合。如币模雕刻工、金银首饰工、古建筑雕塑工、厨师和服装技师等。
2．技能型：实际是心智技能和操作技能并重型，简称技能型。工人熟练地操纵机器（包括使用工夹具、专用装置等工艺装备）进行劳动。它既要求具有部分技术理论知识，又需要通过操作训练掌握熟练的操作技能，两者处于同等重要的地位。如机械加工工人、印刷工人、炼钢工人等。
3．智能型：工人使用仪器仪表，调试设备或控制小型设备运行等。工人操作较简单，但必须以相当的技术理论知识为指导，要求有较高的心智技能和一定的动手能力。如电子计算机的软件调试工、机械自动线的调整工、制药的流程试验工、发电厂的锅、汽、电值班运行工、化工设备的岗位操作工等。
下面进一步分析和研究各类技术操作工人的技能和能力结构。分别选择各自具有代表性工种，如车工（技能型）、钻工（技能亚型）、厨师（技艺型）、计算机软件调试工（智能型），对其具体的技能和能力项目组成逐一分析，然后进行抽象和比较，从中找出反映本质的特征（具体内容略）。可以归纳出以下两点结论：
第一，对技术操作工人可以实行两种技术等级制：一是“初级技工——中级技工——高级技工——技师——高级技师”，二是“技工——技士——技师——高级技师”。前一种适合于技艺型和技能型的技术操作工人，后一种适合于智能型技术操作工人。
第二，从技术操作工人系列中晋升技师的主要条件，一是工艺型技术操作工人中具有较全面的技术知识和特高技艺水平，有绝招或杰作，并能总结经验、编写教案者；二是技能型技术操作工人中具有一定的工艺理论知识、实际经验和较为完整的高级技能，能完成一部分高级作业，并从事现场技术操作指导相关或一般的工艺服务者，或能从事专项工艺试验者；三是智能型技术操作工人中具有较高智能水平，能对运行程序和参数提出意见，并为用户提供咨询服务者。
四、技师职称和职能方面的讨论
当前对技师职能、职称的认识，无论在国内或国外均不够一致。人们一般对人员档次和职能层次往往混淆在一起，如认为技术员就是工艺员，实际上两者只是职能相当而不是相等。由于人们对职能和职称的认识模糊，不能认识到技师既是职称又是职能的双重性。
笔者认为，职称是规范化的职业档次，是人们在社会上所处地位的反映。我国工程技术人员的初级职称涵盖技术员和助理工程师，中级职称是工程师，副高级职称是高级工程师，正高级职称是教授级高级工程师，但缺少涵盖技术工人的低级职称，因此尚不能覆盖全部工程技术人员。技术操作工的初级工、中级工和高级工称号，同时也是职能，其中应知、应会标准是技术工人职能的具体化，工作实例是技术工人的实际工作，能反映从事的工作岗位。技师和高级技师称号既是职称，分别属工程技术人员的初级职称和中级职称，也是职能，负责完成部分高级作业、现场技术操作指导和工艺服务，或负责工艺试验，是工艺人员中的施工人员或工艺试验者。
我国在1954-1956年实行职务工资制时，曾规定技师的工资等级与工程师相当，条件是工人技术等级在六级以上、现从事技术工作者，这规定至今仍适用；在实践中，有些单位将从事技术性管理工作的工人出身干部也定为技师。在“文革”前后上海市又任命一批工人工程师，其中有“技术革新闯将”、先进工作者和劳动模范等，工人工程师大部分脱产从事技术工作，也有少数留在生产岗位从事高技艺性劳动；在1980年，又根据本人的文化技术理论水平和工作情况分别套改为工程师或技师。后来人事劳动部门提出在企业中开展工人技师评定，选择技术工人中尖子，授予工人技师职称，与工程师相当，但不占用干部编制。另一方面劳动人事部门又提出在事业单位系统，在有些部门或地区实行技师聘任制，并开展技师职务考评工作。上述情况说明我国对技师设置问题的认识有摇摆，政出多门，前后不一，各部门、各地区之间未能统一，尚未定型。
这里顺便提一下英文字technician的翻译问题，可译为技术员（职业档次和职能）或技师（职称和职能）；《加拿大职业分类词典》中，将从事一般工艺工作的人员定义为技术员，而将从事工艺试验工作人员定义为技师，英文都是technician，顾名思义说明了在职能上技术员和技师具有对等性。
各国在体力劳动和脑力劳动结合的传统上也不一致。欧洲一些国家将经过职业教育的技术工人，作为培养技术员和工程师的基础。如德国双元制的毕业生，几年工作积累一定经验后，可经行业协会的专门培训和考试成为师傅，也可通过二年制专门学校教育成为技术员。而德国培养工艺人员有两个层次，除了技术员（职能为工艺员）属一般工艺和工装设计人才以外，还有经过应用科技大学教育的工艺工程师（职能为工艺师）属高级的工艺和工装设计人才，这点是可以借鉴的。另外，本文提出技师、高级技师，其职能为完成高级工作、现场施工指导和工艺服务，或从事工艺试验，具有较全面的技术理论知识、经验和较完整技能，属于一种工艺应用型的高技能人才，应当进入而且实际上也已进入工艺人员行列，只是有人不承认技师具有职能罢了。我国作为社会主义国家主张逐步缩小体力劳动和脑力劳动的差别，但在实际执行中有摇摆，加上旧传统影响造成“唯有读书高，工字不出头”，学生争先恐后去读高学历，以致社会上产生技术工人短缺的状况，亟待做好人事劳动有关制度建设，改变当前倒挂局面。
必须指出，技师的具体要求是随着时代发展和技术进步而发展变化的，因此有传统技师和当代技师之分。以机械加工和机床产品装配调试为例，单一车工或铣工完成高级零件已成历史，因一方面高级零件的技术要求提高了，另一方面机械加工分工细了或走向高级综合化，单一车工不可能完成机床主轴、长丝杆等加工工作，需磨工等配合才能完成上述工作；机械加工中正齿轮加工，由车工完成齿胚，然后由一系列滚切（或粗滚和剃齿）、齿表面渗碳淬火、磨或绗磨来完成，对伞齿轮或螺旋伞齿轮要通过特种机床和刀具加工来完成；同样单一铣工也不可能完成主轴箱的加工工作，还需经过镗工等配合，或由加工中心，才能完成上述工作。随着数控机床的普及，机床自动化水平的提高，对机床的操作要求降低了，而对各道工序的刀具位置、空行程工作行程以及切削参数等的调整，则增加了要求，这是一种心智技能要求高、操作简单熟练的高技能。以产品装配调试为例，这是以钳工为基础的工种和专业工艺，但其对钳工传统手艺要求降低了，只需要简单的榔头敲击、锉削、錾削、锯割、钻孔、攻丝即可，现需要加强立体画线、轴瓦研配、部件研配和装配手感手艺，机床床身导轨可用铲刮机铲花（若对修理钳工，还需要铲刮手艺），因为机床床身导轨已经铲花、表面焠硬和绗磨，总装时只要对其相关部件配合研磨即可；若为精密机床，还可采取静压导轨系统；对装配质量的检查，早已不靠听运转声来判断，而是靠各种仪器、仪表来检测；机床装调技师同样要求较高的心智技能和动手相结合的高技能，如能看懂机床装配图、总装图和主要零件图以及电气原理图，能根据机床性能要求进行装配和调试。因此当代技师是以工艺划分类别，再划分技师和高级技师等级，如一般机械加工技师、局部机械加工技师（可分为车磨、镗铣、齿轮、大件等）、高级机械加工技师、一般机床装调技师、数控机床装调技师、高端机床装调技师等。当代技师的操作技能要求降低了，而心智技能要求提高了，所需的技能为操作技能和心智技能相结合的完整的高技能，所需的文化程度和技术理论水平要求相应地提高了，对技师要求具有高中文化和一般的或局部的工艺理论水平，对高级技师则要求具有大学专科文化水平和全面深入的工艺理论水平。过去强调经验积累，现在需进行较多的工艺试验。我认为学校不可能培养技师和高级技师的论点早已过时，完全可以通过高等职业教育培养专业技师，在学校打好基础，工作两三年后即成为专业技师。
生产和服务第一线需要有一批高技艺或高级作业的生产者、技术工人出身的施工人员、工艺试验人员和高水平的智能操作人员，这批人的出身主要是技工学校等中职毕业生，需要解决职称以利于发挥其积极性和促进其队伍成长。某一机床厂有一位中专毕业生长期做钳工，能胜任外圆、螺纹和齿轮磨床的总装和调试工作，被派往美国从事产品技术服务，够得上评高级技师，也可评为工程师。还有另外一种情况，某汽车零件公司系统内技工大多为技能亚型，即熟练工（技术等级只有初级和中级），有一次要在工人中找一些有绝招的尖子评工人技师，结果非常难找，最后找到一名车工中的熟练工，单一做加工活塞环外圆用的凸轮（特殊曲线）的上报充数。这说明要根据技术操作人员的不同类型，按照不同条件来选取评定技师，不能把高级工与技师混为一谈，不能取消高级工，不能搞一刀切。
五、技工—技师系列等级制模式
为了全面培养懂技术、会操作、会管理的操作技术人才，可以按照工程技术人员的阶梯状人才结构系统，以及技术操作工人分类来确定技师、高级技师的条件，可在技术操作工人及延伸中试行下列技工—技师等级制。由于智能型操作人员情况多样，难以归纳，本文先针对技艺型和代表性技能型操作员工，提出其各个级别在职能上的原则要求，列表如下：
机械类的技能型（技术操作和延伸）员工，按工艺性质可细分为：机械加工、各类产品装配调试、铸造、锻压、焊接、冷冲压等专业。
专门从事工艺试验的人员有：复杂工艺的试验员（如焊接工艺试验员，因缝焊接是局部的冶金过程，技术较复杂），精密复杂的高端设备（如电子行业功能板的全部零件包括电阻、电容、集成电路、功能件等自动插入的设备）试车员、检修员等。为了适应技术创新的需要，必须开展对新技术、新材料、新工艺的工艺试验，新增了多种工艺试验人员，因其职能不同，内容多样，不能列入表内，须个别说明。在这里，技师与工艺员相当，高级技师与工艺师相当，在职能上同属工艺人员。
笔者认为，国内外对人才结构特别是对技术工人和工艺人才结构的研究不够深入。对技师等高技能人才的培养是一个急需解决的问题，我国必须发展以专业技师为培养目标的高等职业院校，探索见习、实习和理论教学并举；分两步走，先技工教育后技师教育的学制，以实现专业技师这类高技能人才的培养。
一定的人才结构系统由一定时期的生产技术水平和社会条件所决定，并受社会传统的影响。半个世纪以来，科学技术突飞猛进，先是机械化和电气化迅速发展，接着微型计算机、数控技术和互联网普及，社会生产又进一步向自动化、智能化和信息化发展。联合国教科文组织和一些国家通行美国的人才层次划分办法，将工程领域人员划分为工程师、技术员、技术工人、半技术工人、非技术工人五个档次。从我国情况来看，则有教授级高级工程师、高级工程师、工程师、助理工程师、技术员、技术工人（含熟练工）、普通工七档。而在实际应用中，按照工程技术人员的职能可划分为三个层次：一是技术操作工人，二是工艺技术人员，三是从事产品设计和开发的专业技术人员。
在职能层次的划分中，各层次人员是互相联系的：其中工艺技术人员是产品设计开发人员和技术操作工人之间的中间层次，属过渡性工作的人员，在技术业务上工艺技术人员充当产品设计和开发人员与技术操作工人之间联系人。在技术业务上，工艺技术人员的核心业务是工艺设计，两翼则与上下层次之间有相同或相通之处，其中工装设计与产品设计开发同属设备设计，有共同之处，现场工艺服务与技术操作同属应用技能，有相通之处。这样，工艺技术人员与上层或下层人员之间才能有一定的共同语言，当好联系人，同时做好对上、下层的工艺服务工作。
在三个层次中，专业技术人员侧重产品设计，但必须了解工艺，否则设计出产品难以制造；工艺技术人员侧重工艺设计，但必须了解设备和技术工人操作，否则设计出的工艺将难以实施；而技术操作工人侧重操作，若不了解设备和工艺也无法进行操作。因此，各层次人员的素质上具有主辅结合的综合性。阶梯状人才结构系统中，各系列人员在纵向上具有从低到高的等级，在等级范围上具有交叉性，即下一系列人员的高等级和上一系列人员的中等级横向处于同一级水平线上，技术业务水平相当，无地位高低之分。这样有利于各个层次的人员在自身特性及延伸的前提下，发挥个人特长，通过实际工作钻研和各种途径、方式进修，由初级向高级延伸发展；也可以逐步缩小体力劳动和脑力劳动的差别，提高各层次人员的积极性、主动性，体现“以人为本”的精神，促进员工素质的全面发展，纠正“重设计、轻工艺、鄙薄操作技术”的不良倾向。
三个层次人员的分布呈三角形：最上层是产品设计和开发人员，人数最少；中间层是工艺技术人员和技师，人数稍多；下层是广大技术工人，人数最多，是产品制造的基础，离开技术工人和技师的话，不但产品造不出来，质量也不能保证，制造具有国际竞争力的先进产品更难以实现。我国很多产品因竞争力弱，为保证优质品出口，只能把一般品及等外品销在国内。而先进的技术是买不来的，以上海电站汽轮机制造为例，从德国西门子引进的技术，只能生产30万千瓦以下机组，60万机组要合资合作生产。现在能生产120万千瓦机组，其汽轮机制造关键技术的解决，是靠几个大学毕业不久的年轻技术人员，带领技术工人和技师共同研究，经过上百次工艺试验而攻克的。没有技术创新，没有新技术、新材料、新工艺，技术再先进的产品，如超超临界的超大型发电机组，也是造不出来的。因此，为了提高产品的国际竞争力，为了能以优良产品供应国内国际两个市场，满足我国人民日益增长的消费需求，我们必须在战略上重视技工—技师培训和工艺技术教育，重视青年工艺技术人员的教育培养，不断提高技术工人、技师和工艺人员的素养，以适应走向现代化的需要。
我们必须有战略眼光，将产品设计和开发所需要的高新技术人才，和产品制造所需要的技工、技师的技能型人才和工艺人才，放在同等重要的位置上。要重视技工、技师和工艺人才的培养和教育，促进这类人员成长。在培养大批技术工人和技师上，我们需要拓展阶梯式人才结构系统，完善技工—技师的技能型人才系列等级制度，大力加强对技工和技师的培训和技术教育。
二、机械工程认识论基础
工程是自然科学的应用学科，包括物理工程、化学工程、生物化学工程、信息工程四大类，其中物理工程又分为机械工程、电气工程、核工程等。工程属自然科学，其研究对象是没有生命的物、物体、物质、物质生产、各类工程等，研究的是物的理，物质的化合和化分等，化合化分中物质有活动，是自然的，没有思想支配的，与人们的社会活动完全是两回事。既然提到物的理，理是什么？理有两种含义：一是条理，二是道理。将小道理、中道理和大道理组合在一起，就升华为某项理论。
人们对工程的认识是从观察、实验和思考中得来的。具体说来：人们生活在工程领域里，参加了一些技术性劳动，观察到大量的物体的表象，经过梳理归纳，得到同一物体的几种表象元之间或表象元与内因的关系（元是物体内因和表象描述的基础单位，又称参元，含有元素、因素的意思），进行调查和思考，加深印象，得到对物体的初步看法，经过大脑加工，即分析和组合、由粗到细、由表及里、由浅入深，由感性知识上升逐步形成理性知识，即物体的概念、物体的相互关系和变化等的认识。然后进行限定方向的实验和必要的现场试验（没有把握，有一定危险），经过论证，得出同一物体的性质、工作原理和变化规律等，即得到技术知识和理论。如刚体的直线运动，有几个表象元S、v、a、t，得出相互关系的公式S=vt （1/2）at2，再如牛顿第二定律F=ma，表示外因——力F是产生表象元——加速度a的原因，是其他物体对该刚体的作用，加速度a的大小与刚体内因——质量m的大小成反比。若为转动工件切削加工，切削速度v=πdn，其中d为工件直径：米，n为工件转速：转/分，切削速度v：米/分，所需电动机功率N=F·v/612，其中功率N：千瓦，切削力F：公斤力，切削速度v：米/分。若物体不是固体而是流体，研究的是一个液压系统，则要从两个方向进行观察研究和思考，一是从油泵流出的油液到工作油缸，沿程对各个截面的相关参元的关系p （1/2）ρv2 ρgh=恒量，p为压强，ρ为油液的密度，v为油液流动的速度，g为重力加速度，h为该截面处油液的高度，这就是伯努利方程；二是油液流过管路和流经局部的压力损失之和P=∑⊿p ∑⊿p.，P为总压力损失，⊿p.为管路沿程损失，⊿p为局部损失（上述P.p实际代表压强，俗称压力）；通过上述两个方向的描述就知道液压系统的性质。为了增加油缸中活塞移动的稳定性，还可引入伺服控制，即在油缸内流量或压力发生小的变化时，将其变量⊿v、⊿p反馈至伺服阀，引起伺服阀的开口微调，使⊿v→0，⊿p→0，减少及消除这变化，使油缸中活塞移动稳定。加了伺服控制，原液压系统就变成液压伺服系统，增加一个方向的观察、实验和思考，其参元的相互关系用二阶微分方程表示。
人们对工程的行动是从技术知识、理论到实践应用取得经验的过程。知识从广义来说，包括理论知识和实践经验；只有理论和经验相对应地结合在一起，所得到的知识才能说是完全的知识；否则将造成片面性或局限性。人们将知识应用于实践，形成了能力，解决了实际问题。操作经过多次重复，熟练而形成技能，进一步提高则转化为技巧，形成技艺。技能包括操作技能和心智技能两个部分，操作技能属体力技能，心智技能属脑力技能；只有操作技能和心智技能相对应地融合在一起，才能形成完整技能。完整技能水平有高低，只有达到技师（一般工艺水平）和高级技师（高级工艺水平）要求，才能称高技能；若技能不完整，则施工将发生困难，甚至陷入险境。工程技术领域里，实践是指产品和工艺设计、现场技术性劳动和新技术、新材料、新工艺的工艺试验，实践包括脑力劳动和体力劳动两个方面，除产品和工艺设计、技术性劳动、工艺试验外，还可包括其实习、见习等方式。在接受工程项目时，人们先到现场了解实际情况，做好准备工作，若别人已做过这事，则要了解实施情况和经验，以便更好地完成工作；对技术操作项目，要检查工具、设备及材料是否备好，对技术设计项目要检查有关资料和技术文件、手册是否备齐，然后进行工程项目实践。工程实践的主要作用，一是促进了解和理解实情；二是养成技能，发展能力；三是积累实践经验，或获取较为完整的试验数据；四是检验所用的技术理论、采用的手段方法是否正确。
三、技术操作工人的类别和知识、技能、能力解析
通常我们称生产第一线的操作人员为技术操作工人。对手工工艺劳动、操纵设备生产或控制设备运行等我们均统称为技术操作。人们的各项具体劳动都是体力劳动和脑力劳动的统一，技术操作工人也不例外。不同岗位的技术操作工人在劳动中消耗的体力和脑力的比重和强度不同，所需的知识、技能和能力的水平高低和复杂程度不同。按照知识、技能和能力结构，技术操作工人可分为技艺型、技能型、智能型三类。
1．技艺型：工人使用工具进行手工劳动，操作具有技艺性。这种类型工人要求有一定的技术知识，但更注重操作训练和实践锻炼，在操作技能上能达到高度技巧，有的还和一定艺术相结合。如币模雕刻工、金银首饰工、古建筑雕塑工、厨师和服装技师等。
2．技能型：实际是心智技能和操作技能并重型，简称技能型。工人熟练地操纵机器（包括使用工夹具、专用装置等工艺装备）进行劳动。它既要求具有部分技术理论知识，又需要通过操作训练掌握熟练的操作技能，两者处于同等重要的地位。如机械加工工人、印刷工人、炼钢工人等。
3．智能型：工人使用仪器仪表，调试设备或控制小型设备运行等。工人操作较简单，但必须以相当的技术理论知识为指导，要求有较高的心智技能和一定的动手能力。如电子计算机的软件调试工、机械自动线的调整工、制药的流程试验工、发电厂的锅、汽、电值班运行工、化工设备的岗位操作工等。
下面进一步分析和研究各类技术操作工人的技能和能力结构。分别选择各自具有代表性工种，如车工（技能型）、钻工（技能亚型）、厨师（技艺型）、计算机软件调试工（智能型），对其具体的技能和能力项目组成逐一分析，然后进行抽象和比较，从中找出反映本质的特征（具体内容略）。可以归纳出以下两点结论：
第一，对技术操作工人可以实行两种技术等级制：一是“初级技工——中级技工——高级技工——技师——高级技师”，二是“技工——技士——技师——高级技师”。前一种适合于技艺型和技能型的技术操作工人，后一种适合于智能型技术操作工人。
第二，从技术操作工人系列中晋升技师的主要条件，一是工艺型技术操作工人中具有较全面的技术知识和特高技艺水平，有绝招或杰作，并能总结经验、编写教案者；二是技能型技术操作工人中具有一定的工艺理论知识、实际经验和较为完整的高级技能，能完成一部分高级作业，并从事现场技术操作指导相关或一般的工艺服务者，或能从事专项工艺试验者；三是智能型技术操作工人中具有较高智能水平，能对运行程序和参数提出意见，并为用户提供咨询服务者。
四、技师职称和职能方面的讨论
当前对技师职能、职称的认识，无论在国内或国外均不够一致。人们一般对人员档次和职能层次往往混淆在一起，如认为技术员就是工艺员，实际上两者只是职能相当而不是相等。由于人们对职能和职称的认识模糊，不能认识到技师既是职称又是职能的双重性。
笔者认为，职称是规范化的职业档次，是人们在社会上所处地位的反映。我国工程技术人员的初级职称涵盖技术员和助理工程师，中级职称是工程师，副高级职称是高级工程师，正高级职称是教授级高级工程师，但缺少涵盖技术工人的低级职称，因此尚不能覆盖全部工程技术人员。技术操作工的初级工、中级工和高级工称号，同时也是职能，其中应知、应会标准是技术工人职能的具体化，工作实例是技术工人的实际工作，能反映从事的工作岗位。技师和高级技师称号既是职称，分别属工程技术人员的初级职称和中级职称，也是职能，负责完成部分高级作业、现场技术操作指导和工艺服务，或负责工艺试验，是工艺人员中的施工人员或工艺试验者。
我国在1954-1956年实行职务工资制时，曾规定技师的工资等级与工程师相当，条件是工人技术等级在六级以上、现从事技术工作者，这规定至今仍适用；在实践中，有些单位将从事技术性管理工作的工人出身干部也定为技师。在“文革”前后上海市又任命一批工人工程师，其中有“技术革新闯将”、先进工作者和劳动模范等，工人工程师大部分脱产从事技术工作，也有少数留在生产岗位从事高技艺性劳动；在1980年，又根据本人的文化技术理论水平和工作情况分别套改为工程师或技师。后来人事劳动部门提出在企业中开展工人技师评定，选择技术工人中尖子，授予工人技师职称，与工程师相当，但不占用干部编制。另一方面劳动人事部门又提出在事业单位系统，在有些部门或地区实行技师聘任制，并开展技师职务考评工作。上述情况说明我国对技师设置问题的认识有摇摆，政出多门，前后不一，各部门、各地区之间未能统一，尚未定型。
这里顺便提一下英文字technician的翻译问题，可译为技术员（职业档次和职能）或技师（职称和职能）；《加拿大职业分类词典》中，将从事一般工艺工作的人员定义为技术员，而将从事工艺试验工作人员定义为技师，英文都是technician，顾名思义说明了在职能上技术员和技师具有对等性。
各国在体力劳动和脑力劳动结合的传统上也不一致。欧洲一些国家将经过职业教育的技术工人，作为培养技术员和工程师的基础。如德国双元制的毕业生，几年工作积累一定经验后，可经行业协会的专门培训和考试成为师傅，也可通过二年制专门学校教育成为技术员。而德国培养工艺人员有两个层次，除了技术员（职能为工艺员）属一般工艺和工装设计人才以外，还有经过应用科技大学教育的工艺工程师（职能为工艺师）属高级的工艺和工装设计人才，这点是可以借鉴的。另外，本文提出技师、高级技师，其职能为完成高级工作、现场施工指导和工艺服务，或从事工艺试验，具有较全面的技术理论知识、经验和较完整技能，属于一种工艺应用型的高技能人才，应当进入而且实际上也已进入工艺人员行列，只是有人不承认技师具有职能罢了。我国作为社会主义国家主张逐步缩小体力劳动和脑力劳动的差别，但在实际执行中有摇摆，加上旧传统影响造成“唯有读书高，工字不出头”，学生争先恐后去读高学历，以致社会上产生技术工人短缺的状况，亟待做好人事劳动有关制度建设，改变当前倒挂局面。
必须指出，技师的具体要求是随着时代发展和技术进步而发展变化的，因此有传统技师和当代技师之分。以机械加工和机床产品装配调试为例，单一车工或铣工完成高级零件已成历史，因一方面高级零件的技术要求提高了，另一方面机械加工分工细了或走向高级综合化，单一车工不可能完成机床主轴、长丝杆等加工工作，需磨工等配合才能完成上述工作；机械加工中正齿轮加工，由车工完成齿胚，然后由一系列滚切（或粗滚和剃齿）、齿表面渗碳淬火、磨或绗磨来完成，对伞齿轮或螺旋伞齿轮要通过特种机床和刀具加工来完成；同样单一铣工也不可能完成主轴箱的加工工作，还需经过镗工等配合，或由加工中心，才能完成上述工作。随着数控机床的普及，机床自动化水平的提高，对机床的操作要求降低了，而对各道工序的刀具位置、空行程工作行程以及切削参数等的调整，则增加了要求，这是一种心智技能要求高、操作简单熟练的高技能。以产品装配调试为例，这是以钳工为基础的工种和专业工艺，但其对钳工传统手艺要求降低了，只需要简单的榔头敲击、锉削、錾削、锯割、钻孔、攻丝即可，现需要加强立体画线、轴瓦研配、部件研配和装配手感手艺，机床床身导轨可用铲刮机铲花（若对修理钳工，还需要铲刮手艺），因为机床床身导轨已经铲花、表面焠硬和绗磨，总装时只要对其相关部件配合研磨即可；若为精密机床，还可采取静压导轨系统；对装配质量的检查，早已不靠听运转声来判断，而是靠各种仪器、仪表来检测；机床装调技师同样要求较高的心智技能和动手相结合的高技能，如能看懂机床装配图、总装图和主要零件图以及电气原理图，能根据机床性能要求进行装配和调试。因此当代技师是以工艺划分类别，再划分技师和高级技师等级，如一般机械加工技师、局部机械加工技师（可分为车磨、镗铣、齿轮、大件等）、高级机械加工技师、一般机床装调技师、数控机床装调技师、高端机床装调技师等。当代技师的操作技能要求降低了，而心智技能要求提高了，所需的技能为操作技能和心智技能相结合的完整的高技能，所需的文化程度和技术理论水平要求相应地提高了，对技师要求具有高中文化和一般的或局部的工艺理论水平，对高级技师则要求具有大学专科文化水平和全面深入的工艺理论水平。过去强调经验积累，现在需进行较多的工艺试验。我认为学校不可能培养技师和高级技师的论点早已过时，完全可以通过高等职业教育培养专业技师，在学校打好基础，工作两三年后即成为专业技师。
生产和服务第一线需要有一批高技艺或高级作业的生产者、技术工人出身的施工人员、工艺试验人员和高水平的智能操作人员，这批人的出身主要是技工学校等中职毕业生，需要解决职称以利于发挥其积极性和促进其队伍成长。某一机床厂有一位中专毕业生长期做钳工，能胜任外圆、螺纹和齿轮磨床的总装和调试工作，被派往美国从事产品技术服务，够得上评高级技师，也可评为工程师。还有另外一种情况，某汽车零件公司系统内技工大多为技能亚型，即熟练工（技术等级只有初级和中级），有一次要在工人中找一些有绝招的尖子评工人技师，结果非常难找，最后找到一名车工中的熟练工，单一做加工活塞环外圆用的凸轮（特殊曲线）的上报充数。这说明要根据技术操作人员的不同类型，按照不同条件来选取评定技师，不能把高级工与技师混为一谈，不能取消高级工，不能搞一刀切。
五、技工—技师系列等级制模式
为了全面培养懂技术、会操作、会管理的操作技术人才，可以按照工程技术人员的阶梯状人才结构系统，以及技术操作工人分类来确定技师、高级技师的条件，可在技术操作工人及延伸中试行下列技工—技师等级制。由于智能型操作人员情况多样，难以归纳，本文先针对技艺型和代表性技能型操作员工，提出其各个级别在职能上的原则要求，列表如下：
机械类的技能型（技术操作和延伸）员工，按工艺性质可细分为：机械加工、各类产品装配调试、铸造、锻压、焊接、冷冲压等专业。
专门从事工艺试验的人员有：复杂工艺的试验员（如焊接工艺试验员，因缝焊接是局部的冶金过程，技术较复杂），精密复杂的高端设备（如电子行业功能板的全部零件包括电阻、电容、集成电路、功能件等自动插入的设备）试车员、检修员等。为了适应技术创新的需要，必须开展对新技术、新材料、新工艺的工艺试验，新增了多种工艺试验人员，因其职能不同，内容多样，不能列入表内，须个别说明。在这里，技师与工艺员相当，高级技师与工艺师相当，在职能上同属工艺人员。
笔者认为，国内外对人才结构特别是对技术工人和工艺人才结构的研究不够深入。对技师等高技能人才的培养是一个急需解决的问题，我国必须发展以专业技师为培养目标的高等职业院校，探索见习、实习和理论教学并举；分两步走，先技工教育后技师教育的学制，以实现专业技师这类高技能人才的培养。