从热力学三定律，培养系统性思维
高考过的人没有不知道热力学三大定律的，动力专业学生必学的三大力学之一就有热力学， 可惜的是除了拿来考试。基本上就不做他用. 其实在工程技术方面的应用之外，三大定律还可以拿来培养我们系统思维的能力和习惯.。冷战时期, 美国曾对一架叛逃的米格飞机解体分析发现, 单个零件质量较美国飞机不可同日而语,但实战中却完胜美国对标机型. 因为系统中各要素不是孤立地存在着, 每个要素在系统中都处于一定的位置上, 起着特定的作用, 手只有长在身体上才能发挥手的作用.系统论的核心思想是系统的整体观念, 亚里斯多德的“整体大于部分之和”的名言告诉我们系统的整体性. 要素性能好并一定代表整体性能一定好, 以局部说明整体是机械论的观点.季羡林先生也有精辟的阐述, 他在《三十年河东, 三十年河西》中说: …我认为最根本的区别是思维模式, 思维方式的不同. 西方文化注重分析, 一分为二; 而东方文化注重综合, 合二为一…东方文化注重综合, 综合出技术; 西方文化注重分析, 分析出理论.来吧, 让我们看看系统论咋就和热力学三大定律搭上了.
一、热力学第一定律– 平衡总量
热力学第一定律: 能量既不能凭空产生, 也不能凭空消失, 它只能从一种形式转化为另一种形式, 或者从一个物体转移到另一个物体.我的第一份工作是个无中生有的活: 空气分离制氧制氮制各种稀有气体. 一套设计能力是6,500立方米每小时的制氧设备总是不能达产. 几百个阀门, 错综复杂的管道和设备让人无法找到问题的核心, 设备生产厂家杭氧是国内龙头, 采用的德国林德工艺也是世界第一, 那问题出在哪里呢? 最后, 我决定抛开内部结构,只看输入和输出, 查总量平衡. 问题马上清楚了: 输入的空气中含氧量大大超过了这个数量, 于是着手把出口氮气纯度提高, 自然氧就留下了, 产量也不断提高, 最高达到惊人的9,000以上. 大家都想方设法多得几分, 我的思路却是少扣几分.用过ERP的都会被找不平的物料所困扰. 其实要找原因很简单: 只要看住正常的入口即采购与生产量,出口的使用与发货量, 以及非常规的出入口即其他接收和其他发出, 物料总量就一定在里面, 没地方跑！用这个方法,一个用量18万的零件最终的误差牢牢控制在个位数.然而, 仅仅有平衡还是不够的, 我们还有第二定律 - 过犹不及.
二、热力学第二定律 – 过犹不及
热力学第二定律:能量只能沿着一个方向,即耗散的方向转化,宇宙的能量总和是个常数,总的熵是不断增加的.换言之,污染就是熵的同义词,它是系统中存在的一定单位的无效能量.上海译文出版社1987年出版一本叫《熵:一种新的世界观》的书, 作者里夫金和霍华德是美国当代著名社会学家,而提出这个观点的是德国伟大的物理学家鲁道尔夫·克劳修斯. 他在1868年提出了一个十分重要而又让人费解的概念-熵. “熵”这个概念就是谈热力学的第二定律的.曾有不少人对这个奇怪的概念不以为然，他们想制造出各种形式的永动机来证明“熵”这个概念的错误. 然而, 迄今为止没有任何一个永动机能够永动,反而是实践中, 我们越来越深刻地认识到 “熵”与我们的现实生存乃至我们的未来有如此紧密的联系. 以致于1959年, 也就是克劳修斯提出“熵”的理论91年后, 英国著名作家斯诺在剑桥大学作题为《两种文化及再谈两种文化》的讲演时说: 一个作家对热力学第二定律毫无所知, 就等于一个科学家没读过莎士比亚的作品.熵是不能再被转化做功的能量的总和的测定单位,就好比三峡大坝的水下落时驱动水轮发电,然而水一旦落到坝底,就处于不能再做功的状态了.熵的增加就意味着有效能量的减少,每当自然界发生任何事情,一定的能量就被转化成了不能再做功的无效能量,耗散了的能量就是污染.额,以上文字有卖弄嫌疑,看不懂就略过.来,举几个例子吧.很多新手开车总是急刹车, 急打方向盘, 原因就是他们没有前瞻性, 没有把问题提前处理掉, 你看老司机的手, 简直在方向盘上睡着了...MRP中预测量的调整是很多人最大的苦恼, 原因很简单: 他们太勤快了!!订单多了, 马上增加;订单一下来, 马上调低. 素不知,在大的环境没有大变化的前提下, 预测量最好不调或少调, 所以很多懒人反而做得更好就是这个原因. 是不是仿佛明白巴顿将军说过的那句名言: 聪明且懒惰的可以做将军了?!操作管理过大型工艺流程系统的都知道, 如果工况出现了偏差, 一定是在苗头出现之初就要做微调, 而即使发生较大偏差, 也尽量不要采取剧烈的操作, 否则不仅不能回归正常, 还极可能发散失控.再往大了说, 宏观经济政策的调整也不能太敏感, 尽量少用大手笔. 想想当年的四万亿, 各种房地产调控猛药…… 正所谓是药三分毒,何况是猛药.可见, 无论是驾驶, 还是MRP, 还是工艺系统, 乃至治国之道, 保持必要的前瞻性, 少折腾才是关键.治大国若烹小鲜嘛! 老子五千年前就在这里等着咱了.嗯, 该说说”小”了, 热力学第三定律 - 见微知著.
三、热力学第三定律– 见微知著
热力学第三定律: 当系统趋近于绝对温度零度时,系统等温可逆过程的熵变化趋近于零,通俗的说就是绝对零度不可达到.System(系统)一词, 来源于古希腊语, 是由部分构成整体的意思, 因此对局部和微观的关注才能全面的了解系统, 甚至可以起到”一叶知秋”的效果.回到那台制氧机, 在对系统全面了解后, 我开始琢磨从细节发现全局的变化, 最后可以从一个膨胀机机旁仪表柜上的发电功率就可以推断出实时的产量, 当然这是结合其他细节如气温, 气压等等综合得出的. 搁现在, 绝对属于黑科技.而当我发现可以从ERP系统中一个微小的信号知道能否按时交货时, 我知道没有啥大问题难得住我了.在统计物理学上, 热力学第三定律反映了微观运动的量子化. 在实际意义上,第三定律并不像第一二定律那样明白地告诫人们放弃制造永动机的意图, 而是鼓励人们想方设法尽可能接近绝对零度.目前使用绝热去磁的方法已达到5×10-10K,但永远达不到0K.TPS(丰田生产方式)的核心思想就是积小胜为大胜, 积小改善为大变革, 最终无限接近完美. 然而, Just In Time就像热力学第三定律一样, 永远无法企及, 虽然有些令人泄气, 但也明白无误的告诉我们, 我们永远可以做得更好.永动机是不可能的, 但追求永动机却代表了一种态度.
