從熱力學三定律,培養(yǎng)系統(tǒng)性思維

1、從熱力學三定律，培養(yǎng)系統(tǒng)性思維高考過的人沒有不知道熱力學三大定律的，動力專業(yè)學生必學的三大力學之一就有熱力學，可惜的是除了拿來考試?；旧暇筒蛔鏊?其實在工程技術方面的應用之外，三大定律還可以拿來培養(yǎng)我們系統(tǒng)思維的能力和習慣.。冷戰(zhàn)時期,美國曾對一架叛逃的米格飛機解體分析發(fā)現(xiàn),單個零件質量較美國飛機不可同日而語,但實戰(zhàn)中卻完勝美國對標機型.因為系統(tǒng)中各要素不是孤立地存在著,每個要素在系統(tǒng)中都處于一定的位置上,起著特定的作用,手只有長在身體上才能發(fā)揮手的作用.系統(tǒng)論的核心思想是系統(tǒng)的整體觀念,亞里斯多德的“整體大于部分之和”的名言告訴我們系統(tǒng)的整體性.要素性能好并一定代表整體性能一定好,以局部

2、說明整體是機械論的觀點.季羨林先生也有精辟的闡述,他在三十年河東,三十年河西中說:我認為最根本的區(qū)別是思維模式,思維方式的不同.西方文化注重分析,一分為二;而東方文化注重綜合,合二為一東方文化注重綜合,綜合出技術;西方文化注重分析,分析出理論.來吧,讓我們看看系統(tǒng)論咋就和熱力學三大定律搭上了.一、熱力學第一定律平衡總量熱力學第一定律:能量既不能憑空產生,也不能憑空消失,它只能從一種形式轉化為另一種形式,或者從一個物體轉移到另一個物體.我的第一份工作是個無中生有的活:空氣分離制氧制氮制各種稀有氣體.一套設計能力是6,500立方米每小時的制氧設備總是不能達產.幾百個閥門,錯綜復雜的管道和設備讓人無

3、法找到問題的核心,設備生產廠家杭氧是國內龍頭,采用的德國林德工藝也是世界第一,那問題出在哪里呢?最后,我決定拋開內部結構,只看輸入和輸出,查總量平衡.問題馬上清楚了:輸入的空氣中含氧量大大超過了這個數(shù)量,于是著手把出口氮氣純度提高,自然氧就留下了,產量也不斷提高,最高達到驚人的9,000以上.大家都想方設法多得幾分,我的思路卻是少扣幾分.用過ERP的都會被找不平的物料所困擾.其實要找原因很簡單:只要看住正常的入口即采購與生產量,出口的使用與發(fā)貨量,以及非常規(guī)的出入口即其他接收和其他發(fā)出,物料總量就一定在里面,沒地方跑！用這個方法,一個用量18萬的零件最終的誤差牢牢控制在個位數(shù).然而,僅僅有平衡

4、還是不夠的,我們還有第二定律-過猶不及.二、熱力學第二定律過猶不及熱力學第二定律:能量只能沿著一個方向,即耗散的方向轉化,宇宙的能量總和是個常數(shù),總的熵是不斷增加的.換言之,污染就是熵的同義詞,它是系統(tǒng)中存在的一定單位的無效能量.上海譯文出版社1987年出版一本叫熵:一種新的世界觀的書,作者里夫金和霍華德是美國當代著名社會學家,而提出這個觀點的是德國偉大的物理學家魯?shù)罓柗蚩藙谛匏?他在1868年提出了一個十分重要而又讓人費解的概念-熵.“熵”這個概念就是談熱力學的第二定律的.曾有不少人對這個奇怪的概念不以為然，他們想制造出各種形式的永動機來證明“熵”這個概念的錯誤.然而,迄今為止沒有任何一個永

5、動機能夠永動,反而是實踐中,我們越來越深刻地認識到“熵”與我們的現(xiàn)實生存乃至我們的未來有如此緊密的聯(lián)系.以致于1959年,也就是克勞修斯提出“熵”的理論91年后,英國著名作家斯諾在劍橋大學作題為兩種文化及再談兩種文化的講演時說:一個作家對熱力學第二定律毫無所知,就等于一個科學家沒讀過莎士比亞的作品.熵是不能再被轉化做功的能量的總和的測定單位,就好比三峽大壩的水下落時驅動水輪發(fā)電,然而水一旦落到壩底,就處于不能再做功的狀態(tài)了.熵的增加就意味著有效能量的減少,每當自然界發(fā)生任何事情,一定的能量就被轉化成了不能再做功的無效能量,耗散了的能量就是污染.多么了不起的觀點!額,以上文字有賣弄嫌疑,看不懂就

6、略過.來,舉幾個例子吧.很多新手開車總是急剎車,急打方向盤,原因就是他們沒有前瞻性,沒有把問題提前處理掉,你看老司機的手,簡直在方向盤上睡著了.MRP中預測量的調整是很多人最大的苦惱,原因很簡單:他們太勤快了!訂單多了,馬上增加;訂單一下來,馬上調低.素不知,在大的環(huán)境沒有大變化的前提下,預測量最好不調或少調,所以很多懶人反而做得更好就是這個原因.是不是仿佛明白巴頓將軍說過的那句名言:聰明且懶惰的可以做將軍了?!操作管理過大型工藝流程系統(tǒng)的都知道,如果工況出現(xiàn)了偏差,一定是在苗頭出現(xiàn)之初就要做微調,而即使發(fā)生較大偏差,也盡量不要采取劇烈的操作,否則不僅不能回歸正常,還極可能發(fā)散失控.再往大了說

7、,宏觀經濟政策的調整也不能太敏感,盡量少用大手筆.想想當年的四萬億,各種房地產調控猛藥正所謂是藥三分毒,何況是猛藥.可見,無論是駕駛,還是MRP,還是工藝系統(tǒng),乃至治國之道,保持必要的前瞻性,少折騰才是關鍵.治大國若烹小鮮嘛!老子五千年前就在這里等著咱了.嗯,該說說”小”了,熱力學第三定律-見微知著.三、熱力學第三定律見微知著熱力學第三定律:當系統(tǒng)趨近于絕對溫度零度時,系統(tǒng)等溫可逆過程的熵變化趨近于零,通俗的說就是絕對零度不可達到.System(系統(tǒng))一詞,來源于古希臘語,是由部分構成整體的意思,因此對局部和微觀的關注才能全面的了解系統(tǒng),甚至可以起到”一葉知秋”的效果.回到那臺制氧機,在對系統(tǒng)全面了解后,我開始琢磨從細節(jié)發(fā)現(xiàn)全局的變化,最后可以從一個膨脹機機旁儀表柜上的發(fā)電功率就可以推斷出實時的產量,當然這是結合其他細節(jié)如氣溫,氣壓等等綜合得出的.擱現(xiàn)在,絕對屬于黑科技.而當我發(fā)現(xiàn)可以從ERP系統(tǒng)中一個微小的信號知道能否按時交貨時,我知道沒有啥大問題難得住我了.在統(tǒng)計物理學上,熱力學第三定律反映了微觀運動的量子化.在實際意義上,第三定律并不像第一二定律那樣明白地告誡人們放棄制造永動機的意圖,而是鼓勵人們想方設法盡可能接近絕對零度.目前使用絕熱去磁的方法已達到510-10K,但永遠達不到0K.TPS(豐田生產方式)的核心思想就是積