环形,是我们都非常熟悉的一个形状,让我们一起来一次说走就走的关于“环形”的漫游。
汉字“环”(環),从王字旁,其实准确地说应该是“斜玉旁”,凡是从这个偏旁的字都和玉相关,例如:珍、琛、玲、珰、珠、琅等,因此,环就是“中央有孔的圆形佩玉”,所谓环佩叮当嘛。著名的和氏璧是不是差不多就长成这样啊?
美丽的环首先放眼宇宙。在太阳系中,土星之所以被称作“太阳系里的奇观”,就是因为围绕着它的光环,有人说是天文爱好者在望远镜里所看见的最美丽的天体。“形态稳定,比例恰当,真是一件完美的艺术品”。
土星环看上去像一张硕大无比的密纹唱片上那一圈圈的螺旋纹路。所有的环都由大小不等的碎块颗粒组成,大的可达几十米,小的不过几厘米或者更微小,被一层冰壳包裹着,因此当太阳光照射到它们的时候,就形成了动人的明亮光环。长期以来,这条光环是如何形成的,一直是天文学家努力研究的热点问题。太阳系的其他三颗气体巨星(木星、天王星和海王星)也都有自己的行星环。
1997年发射的卡西尼-惠更斯探测器对土星光环及其卫星进行了探测。让我们把目光转移到将土星环照亮的太阳。“月有阴晴圆缺”,太阳也会有日食。除了日环食是环形之外,在日全食过程中还会出现美丽的“贝丽珠”,这是英国天文学家贝利最早研究的。大家都知道,日食是月亮遮挡太阳造成的,在日食发生的某个阶段中,当月球轮廓边缘的环行山豁口无法完全遮住太阳时,透过的光线就会呈现出像珍珠一样的光球。
如果贝利珠只有一颗,而且特别大,再加上日食发生时看到的色球层,整个太阳就好似一颗钻石戒指挂在天空上,这便是“钻石环”现象。西方传说,如果男子在“钻石环”出现时向心仪的女子求婚就一定会成功,因为没人能给出如此巨大、璀璨的钻戒!
在高等近世代数中,有“群、环、域”的概念。它们都是元素的集合,在这个集合上定义有特定元素(单位元、逆元)和一些运算(加法、乘法),并满足某些规律(结合律、交换律)和约束。有趣的是,网上有小伙伴提出问题,请你来证明“QQ群”为什么是群,而不是“QQ环”或者“QQ域”?你有兴趣吗?学霸的世界无人能懂啊。
还有一个有趣的“莫比乌斯环”(又称“莫比乌斯带”)。与普通纸带不同,莫比乌斯环纸带只有一个面,如果用剪刀沿纸带的中央轴线把它剪开,纸带不仅没有一分为二,反而剪出一个两倍长的纸圈。看到这里大家都可以动手试试。
莫比乌斯环给很多艺术家提供了灵感。它不仅成为雕塑家的目标,也经常出现在小说和电影里。有的科幻小说认为我们的宇宙就是一个莫比乌斯环,就连动画片《多啦A梦》中一个道具的外观就是莫比乌斯环,只要把这个环套在门把上,外面的人进来后,看到的依然是外面的情景。
从上面三个例子我们可以看出,环的概念逐渐抽象,其外延不断扩大,衍生出了围绕的意思,这时候环不见得是具有圆形的外观了。例如:环绕,环岛马拉松、《环太平洋》等等,也扩展到那些没有明显的起点和终点的封闭轨迹了,例如,北京的环路。
进一步,环还衍生出了“循环”的意思。美国心脏协会出版的学术杂志的名字就叫做《循环》。地球上水更是循环的绝佳的例子,水在太阳辐射和地球引力的作用下不断地变化着形态和位置,周而复始、循环往复,驱动着我们生机勃勃世界。
除此之外,人们还会主动将一些原本不连接的事物连接起来,形成“闭环”。闭环较早地应用在自动控制中。闭环是通过反馈形成的。我想毫不夸张地说,在整个经典的自动控制原理中最重要的概念就是反馈。因此,经典的自动控制理论也叫反馈控制理论。
使用生活中的例子很容易说明闭环控制的概念。例如,人体就是一个闭环控制系统,人去拿一本书的简单动作就是一个闭环控制。手是控制对象,书是目标;眼睛不断将手的位置传递给大脑,这就是反馈;大脑计算手与书的位置差距,从而控制手的进一步动作,不断接近书,直至完成动作。
与之对应,如果是开环控制(也就是没有反馈)会怎么样呢?那就是第一眼看到书的位置后,就不再看书在哪了,然后闭着眼睛伸手去够书,这就是开环控制。你是这样“盲目”地拿东西的吗?
与开环控制相比,闭环控制有什么好处呢?
书是静止不动,自己不会跑,开环似乎也能完成任务,但是实际上,一方面我们执行动作可能没那么准确,在执行过程中也可能被干扰,因此我们执行操作就可能“跑偏”;另一方面,目标也可能发生变化,例如:你去闭眼取书的过程中正好有小伙伴给你开玩笑,偷偷把手拿走了。在这两种情况下,开环的“一锤子买卖”是不能完成任务的。
与此相反使用闭环,即使对于动态的目标,例如对于高速飞行中的敌方战斗机,具有制导系统的导弹也能实现对目标的自动跟踪,这背后仍然是闭环控制的思想在闪光。
因此我想说:我闭环,故我自动。让我来总结一下闭环控制的要点:(1)通过监测及时掌握执行情况并反馈;(2)仅仅监测执行还不够,还要不断监测目标;(3)将执行情况与目标进行比较,由差距决定下一步的行动。有了闭环,我们不仅有自动抽水马桶,还有自动化工业大生产以及方便的生活……
闭环,不只在自动控制这样的技术领域大放异彩,还有一个“环”在质量管理等管理领域闪烁着的光芒,就像前文提到的钻石环一样耀眼夺目。
它与自控闭环一脉相承、异“环”同工,那就是大名鼎鼎的 “戴明环”。1950年,戴明环由美国质量管理专家戴明在前人基础上发扬光大,现在几乎成为质量体系建设的代名词。戴明环更被人熟知的名字叫“PDCA循环”或“PDCA闭环”,即计划(Plan)、执行(Do)、检查(Check)和处理(Act)四个英文单词的首字母。
戴明环是全面质量管理所遵循的科学程序。全面质量管理活动的全部过程,就是质量计划的制订和组织实现的过程,这个过程就是按照PDCA,不停顿地周而复始地运转的。以戴明环为代表的闭环思想,不仅在质量管理体系中运用,也适用于一切循序渐进的管理工作,甚至生活的方方面面。它是认识事物、发现问题并解问题从而提高认识的过程。
我们再来看两个与自动控制闭环、戴明环思想一致的闭环。在美国项目管理协会(PMI)的项目管理知识体系(PMBoK)中,虽然没有明确使用“闭环”这个词,但该体系提出通过启动、规划、执行、监控和收尾五大过程组来完成项目管理工作,这是项目管理的方法论。这五大过程组的关系就是通过监控实现规划与执行的闭环,从而保证项目目标的实现。
思想的环我们已经转了很多的环,这些环名目虽然不同,但它们的基本思想却都一致,我试着来总结一下,完成本文的闭环。1. 闭环思想体现了目标导向。从前面取书和战斗机的例子不难看出来,除了通过反馈测量自身执行的状态,也不断获取目标的信息;而戴明环中的计划过程(P)也特别强调对目标的确认。因此,闭环从始至终都在关注目标、跟踪目标。
2. 闭环思想体现了问题导向。
闭环控制系统下一步的工作,将依据当前执行情况与目标的差距来确定。我们再回到前面取书的自控系统为例,如果手与书差距较小,就采取精细的动作;如果差距较大,就采取显著的措施;如果手还没够到书,手就继续向前;如果已经经过了书,手就向回缩。这个差距就是当前存在的问题。戴明环中的计划环节中确认目标的基础就是分析问题,而处理环节更是要总结经验,梳理出经过执行但仍然存在的问题。
因此可以说,闭环致力于解决问题,只要问题存在就采取行动,直到问题解决为止。而且拟采取行动的方向、方式都将根据解决问题的需要来确定、来设计。
3. 闭环思想体现了过程控制。开环系统在最初设定目标之后就只剩下执行了,执行过程中并不检查自身状态,而闭环则是在执行的过程中不断掌握判断已完成工作的状态。这一点无论是自动控制系统,还是戴明环、闭环式管理等,都有反馈、检查、监控等环节。
可以联想到在工作中,我们经常听到有些管理者会说:“你怎么干我不管,我只要结果,不要过程!”有些管理者却注重一件工作的阶段完成情况。其实在现代管理学中,过程管理是一个非常重要的思想。例如,在质量管理中,为了保证产品质量,不靠诅咒发誓喊口号,也不靠事后测试检查返工,而是通过建立行之有效的过程管理,保证产品从设计到生产的每一个环节每一个过程符合要求,最终的产品具有良好的质量就是可以预期的。
所以,闭环思想不仅关注目标,也重视过程。过程保证了,目标就不可能实现不了;有了过程控制,即使出现了偏差,结果也不会差的哪里去;只要结果不要过程,往往既没有过程也没有结果。
4. 闭环思想体现了永无止境的追求。前面我们说过,环形没有明显的起点和终点。
在经典的自动控制系统中,只要与目标的差距存在,问题还在那儿,这个系统就会一直自动地执行下去;戴明环更是要求执行完一个环紧接着执行下一个环,一个环的终点就是下一个环的起点,持续改进,追求卓越的步伐永不停歇,永无止境。毛泽东在其《实践论》的结尾曾这样写道:“实践、认识、再实践、再认识,这种形式,循环往复以至无穷,而实践和认识之每一循环的内容,都比较地进到了高一级的程度。
这就是辩证唯物论的全部认识论,这就是辩证唯物论的知行统一观。”
结束语环,无始无终,但我们的漫游总要结束。希望留给你印象的不仅有美丽的环、有趣的环,而且还有那些有用的环,那些能够留在我们思想中,帮助我们更好地完成工作、实现一个又一个目标、不断进步的环。
后记同环异义在我们国家的航天工程中,对于研制过程中出现的产品质量问题要求“归零”,人们往往把完成归零叫做“问题闭环”了,而是否闭环主要要看两个“五条”标准,这是中国航天鲜血甚至生命代价形成的宝贵经验。个人理解,这里闭环的五条要求与戴明环的PDCA虽然都叫作“闭环”,但内涵却不同。大家发现有没有:“环形”和阿拉伯数字“零”长得很像吗?质量问题闭环是在具体的问题层面。
强调的是质量问题是否被彻底解决,其闭环的含义是“画一个圆满的句号”,与归零的意义相同,这里的闭环更多的取自文字意义。而戴明环则站在质量体系层面关注过程控制。我们很难将“定位准确”或“机理清楚”等同于戴明环中的计划(P)或者执行(D)等等。如果一定要与PDCA相联系,倒是管理问题归零五条标准中的“完善规章”体现了从“救火”到“防火”的思想,与戴明环通过过程管理、持续改进的要求一致。