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实战生产管理专家、高级工程师、享受政府津贴的优秀专家、清华大学总裁班教授、人大MBA总裁班客座教授、浙大MBA总裁班特聘专家讲师、时代光华首席生产管理专家、影响力特聘生产管理专家、聚成特聘生产管理专家、《前沿讲座》电视栏目的特聘专家。。。我的个人邮箱是xmdok#126.com(将#换成@)

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【原创】奇妙的优选法  

2010-03-29 09:10:03|  分类: 默认分类 |  标签: |举报 |字号 订阅

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                                                                          徐明达

 再介绍大家一个方法叫优选法。我国著名的数学家华罗庚教授生前曾在国内大力的科研领域大力推广这个先进有效的方法。华罗庚曾经用“优选法”把高深的技术从研究院里走出来,送给平民老百姓,他这份文章写得叫《优选法平话》平话就是普通老百姓说的话。然而,在全面质量管理领域却少有听说“优选法”的使用,“优选法”实际上是很有用的,也应当在这里大力推广一下。

1、什么是优选法

“优选法”是以较少的试验次数,迅速地找到生产和科学实验的最优方案的方法。优选法的核心:就是用最少的实验次数,找到最佳的配比方案或者配方。

问题的提出,比如说蒸馒头,放多少碱蒸出来的馒头又暄又好吃?车床钻头用多大的转数和进刀量,钻出来的孔光洁度又高、速度又快?车刀怎样磨,切削效率最高……所有这些都涉及到配比的问题,尤其一些制药厂反应釜和管道内的温度、配方、时间压力怎么调配才能使生产出医药产品质量最高?怎么样才能将提取、萃取率提高?我们几乎在所有生产单位都要遇到类似的问题,这时候就要用到优选法,它适用的范围很广。        

2、优选法适用范围

    1.怎样选取合适的配方,合适的制作过程,使产品质量最好?

    2.怎样在质量标准下,使产量最高成本最低,生产过程最快?

    3.已有的仪器怎样调试,使其性能最好?

4.不仅在合成配方、操作条件、仪器调试等方面,也不仅在工业生产、农业生产,在交通运输、基本建设、医疗卫生等方面也都得到广泛运用。

3、0.618的奥妙和来历

“优选法”里有一个奥妙的东西,就是叫0.618,优选法也叫0.618法,这个0.618是怎么来的呢?这是上帝送给我们的。人们惊奇的发现,世界上有很多配比都恰巧是0.618的配比,在欧式的建筑里,很多的窗户都是用长宽比为1:0.618做出来的最好看;埃及的金字塔的底边长和高度比正好是1比0.618,因此埃及的金字塔无论从哪个方面看都是最好的。如果从脚底到肚脐的高度和整个身长的高度是0.618比1,这样的身材肯定是最美的。人的脸从下巴到眉毛这个高度,占整个头长的0.618 ,从发际线到鼻子这个高度,占整个上面头长的也是0.618 。雏菊小花的蜗形排列中,向右转的有21条,向左转的有34条,两者比为21:34,松果球是5:8,菠萝是8:13,它们的比值都接近于黄金分割比……无数事例证明了0。618这种配比是最美的。

4、单因素优选法

0.618是怎么做的呢?首先我们来介绍一下折纸法。

假如我们是炼钢工人,大家知道钢中的含碳量太多了是生铁,如果没有一点含碳量是熟铁,介于中间的是钢,钢在什么情况下强度最高呢?现在要做实验,假设在一吨钢材里面  含炭量由1000克到2000克。那么到底多少含量才能炼出最好的钢来?从1001克开始,1002,1003地做下去,一直做到2000克为止,是不是要做1000次?那样做不累死了?现在用不着这样做,我们拿出一张纸条,假如左边表示1000克,右边表示2000克。第一步,在0.618的地方,从1000克到1618克的地方先做一下实验,记下它的强度数字(比如钢的各种性能  拉伸强度、抗压强度等等) 然后把这张纸对折,对折完了这个刻度在这个地方有个相应的印记,在这地方做第二次试验,做完了之后和第一次对比看哪一个好?假如是第二个比第一个好,那么把1618克以后的都撕掉,不用再做了。然后再将剩下的对折,一对折又出来一个新的试验点,再比较一下这两个哪个好呢?再将不好的那部分撕掉。再对折,三下五除二,就能做出一个最好的方案。这种办法是何等的快捷!

这种折纸法可以将几千几万个实验简化成几次或十几次。

 

那么它的公式是什么?

华罗庚很巧妙地用老百姓都能听得懂的话总结说“大减小乘上0.618加小”

大的是2000克减去小的1000克,乘上0.618  再加上小的1000克那就是1618克的地方,做第一次实验

以后的点那就是“大加小减去中间”

 如:2000+1000-1618=1382再接下去就是1618+1000-1382=1236  如此等等。就这样,实验、分析、再实验、再分析,一次比一次更加接近所需要的加入量,直到所能达到的精度。

优选法还有一个功能,就是能修正原来的试验设定范围。假如:炼钢时候规定1000克到2000克,后来做着做着就发现不对,做到近2000克的这个地方还是最好,怎么办呢?要继续往2000克方向做下去,比如在2000到2500克的范围,这就超过原来规定的范围。

例如:上海热工仪表厂配制酸洗液,配500毫升酸洗液,问:水、硝酸和氢氟酸各放多少效果最佳,原先拟定硝酸加入量在 0~250 亳升,氢氟酸在 0~25 毫升。其余加水,若硝酸按 5 毫升一等分,氢氟酸按 2 毫升一等分 ,需做 650 次试验。(过去做了两年都失败,换作用“优选法”做了十四次试验,不到一天时间就找到了一种新的配方。将合金材料放入,马上反应,三分钟后氧化皮自然脱落,材料表面光滑,毫无腐蚀痕迹,根据优选法得出结果,氢氟酸取值是33 毫升,超出试验范围之外,因此用过去方法就是再做 650 次试验也找不到这样好的配方。)

他们的试验方法是第一步对折法,固定氢氟酸为 13 毫升,找硝酸配比,用五次找到最佳配比 165 毫升。第二步,固定硝酸  165 毫升,优选氢氟酸含量,发现在边界 25 毫升处酸洗质量最好,证明原范围不一定确当,决定在 25~50 毫升范围优选,到第九次,找到氢氟酸最优点为 33 毫升,至此,共试验十四次,已完全满足需要,试验结束。如有更高质量要求,还可以再固定氢氟酸 33 毫升,进一步优选硝酸含量。

这个例子说明,用“优选法”不仅能多快好省地找到最优方案,而且可纠正根据经验初步确定的范围不当的错误。

所以优选法在我们机械加工行业、化工领域,在很多行业都可以被广阔的应用。

我国著名的数学家华罗庚同志创造和推广的优选法,曾在70年代以磅薄的气势在北京、上海、天津、福建、湖北、河南等地推广普及。取得了成千上万项成果。优选法曾以它的简单易行,科学而又通俗的特点被广泛采用。推行全面质量管理以来,由于大力推广和应用新老七种工具及正交试验等现代化管理方法,所以对“优选法”不常提。我们认为,在QC小组活动蓬勃开展的今天,“优选法”将在QC活动中,成为解决难题的得力工具,绽放光彩,故特此在这里介绍给读者,以表对华罗庚教授深切敬意。

 

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