工業(yè)APP雜談:為什么要模型計(jì)算和軟件

我們經(jīng)常聽人說:“科學(xué)原理、數(shù)學(xué)公式非常有用”。工業(yè)生產(chǎn)過程往往對應(yīng)大量的科學(xué)原理和數(shù)學(xué)公式。但我們反思一下:工程師是不是經(jīng)常用這些數(shù)學(xué)公式進(jìn)行計(jì)算?其實(shí),現(xiàn)實(shí)中其實(shí)很少用理論公式進(jìn)行計(jì)算。

在我看來,工業(yè)APP是些包含數(shù)學(xué)運(yùn)算的小型工業(yè)軟件。工業(yè)中為什么需要數(shù)學(xué)計(jì)算、并且編程軟件呢?

問題看似很簡單,其實(shí)答案并不那么明顯。要認(rèn)識這個問題,必須先認(rèn)清一個與之相反的現(xiàn)實(shí):在工業(yè)企業(yè)中,數(shù)學(xué)模型其實(shí)并不常用。

我們經(jīng)常聽人說:“科學(xué)原理、數(shù)學(xué)公式非常有用”。工業(yè)生產(chǎn)過程往往對應(yīng)大量的科學(xué)原理和數(shù)學(xué)公式。但我們反思一下:工程師是不是經(jīng)常用這些數(shù)學(xué)公式進(jìn)行計(jì)算?其實(shí),現(xiàn)實(shí)中其實(shí)很少用理論公式進(jìn)行計(jì)算。

既然“有用”,現(xiàn)實(shí)中為什么“少用”呢?

這其實(shí)很正常。我們設(shè)想一下:人們每天的生活,都要遵從牛頓定律。動物、甚至我們的祖先都不懂牛頓定律,不也都活得好好的嗎?同樣,工業(yè)人不用計(jì)算理論公式,不也照樣組織生產(chǎn)??!

其實(shí),只有需要精確結(jié)果的時候,才需要計(jì)算。

古人什么時候需要算?買賣東西的時候需要算、不算就可能吃虧;吃飯的時候也要精打細(xì)算,否則到了春天就沒有吃的了。打仗的時候需要精打細(xì)算?!秾O子兵法》說:“多算勝、少算不勝”。因?yàn)榇蛘潭际?ldquo;險中求勝”,勝負(fù)可能就差一點(diǎn)點(diǎn)。所以,《戰(zhàn)爭論》也是在強(qiáng)調(diào)“算”。

農(nóng)業(yè)社會的時間不值錢、時間觀念就不強(qiáng),很少算時間。現(xiàn)在就不一樣了。我每次坐火車、坐飛機(jī),都要把時間算一下。因?yàn)樵跈C(jī)場、車站多待半個小時,就覺得浪費(fèi)了時間。

同樣,工業(yè)人什么時候會認(rèn)真去算?

工業(yè)企業(yè)追求精益求精的時候,才會去算。不追求精益求精的企業(yè),就很少會去算。所以,企業(yè)只有發(fā)展到一定的程度,才會認(rèn)真去算。

工業(yè)中的計(jì)算也是有很多麻煩的。

為什么有麻煩呢?有些人認(rèn)為,是不懂得科學(xué)原理。這個說法往往是扯淡的。中國現(xiàn)在每年畢業(yè)800多萬大學(xué)生,而工業(yè)中用到的很多科學(xué)原理很早就成熟了。怎么會不懂呢?真正的原因是:這些數(shù)學(xué)模型往往是需要參數(shù)的,而這些參數(shù)往往給不出來。給不出參數(shù),也就算不準(zhǔn)。

所以,往往是因?yàn)樗悴粶?zhǔn),才不算的。

參數(shù)不準(zhǔn),是不是努力把參數(shù)搞準(zhǔn)呢?聽起來有道理,但這事與具體問題有關(guān)。有些計(jì)算(如幾何尺寸)是能夠算得準(zhǔn)的,有的則很不容易搞準(zhǔn)。所以,數(shù)字化模型的推進(jìn)其實(shí)有兩種辦法:一種叫做“知難而上”、一種叫做“知難而變”。

對于那些能夠搞準(zhǔn)參數(shù)的對象或者過程,可以想辦法搞準(zhǔn)。這就是“知難而上”。采用這樣的思路時,要多用“笨辦法”:把該測量的測量、不要怕麻煩;數(shù)據(jù)分析時,要努力去剔除干擾,而不是搞一些華而不實(shí)的復(fù)雜算法。

有些參數(shù)真的搞不準(zhǔn),就要“知難而變”了。對于這類問題,往往是把實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與理論模型結(jié)合在一起。這時,理論結(jié)果往往是用來做優(yōu)化的:實(shí)驗(yàn)結(jié)果覺得人們怎么做、而理論模型決定如何優(yōu)化。注意:這種優(yōu)化往往是“小步快跑”、是PDCA,這時用的模型往往是線性的。這時,用的往往是“巧辦法”。

我一直主張,工藝和產(chǎn)品設(shè)計(jì)盡量用數(shù)學(xué)模型計(jì)算。這樣的好處是:知識自然地顯性化、知識便于傳承、便于優(yōu)化。而在現(xiàn)實(shí)中,往往必須接受不太理想的模型——理想的模型找不到,往前走半步也好。這就像我常說的:不要總想著長生不老,能延年益壽就不錯了。因?yàn)楣こ處熥鍪?,服從現(xiàn)實(shí)是第一位的。

有些計(jì)算,手工計(jì)算太麻煩、太慢,還容易出錯。這時,就需要把算法放在程序或者軟件里面。而用這些程序或軟件,往往意味著企業(yè)的經(jīng)營、管理、技術(shù)已經(jīng)達(dá)到了相對較高的程度。否則,往往就是所謂“叫花子對御廚沒有需求”。

我認(rèn)為:數(shù)學(xué)模型和工業(yè)APP成為熱點(diǎn)的原因,是中國的企業(yè)開始有需求了、開始走向高端了。

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