精益管理解析（精益模式中的绝代双骄TPS）

小君 2022-12-05 20:17:10 362

精益管理解析（精益模式中的绝代双骄TPS）从牛顿定律到哈密顿原理，在表达着怎样的世界观？牛顿是力学定律，是物体、质点在受力后的状态变化的关系，局限在质点力学范围。拉格朗日方程研究的是系统（质点集合）的规律。哈密顿对拉格朗日方程进行了深刻的解读与提炼，最小作用量原理很深刻，揭示了宇宙是怎么玩的。为何哈密顿原理如此重要？在力是保守力的情况下，对任何有限粒子组，甚至对于更一般的动力系统以及连续介质，这一原理的推广同样适用，因此将牛顿力学完全无法处理的对象变成了可处理的系统。哈密顿原理还可推广到电磁学、量子力学以及相对论中的基本定律。量子力学的第三种表达方式”路径积分法“正是费曼运用哈密顿原理创建的，量子力学的创立者普朗克这样评价哈密顿原理“物理学中最崇高且最为人们殷切追求的目标是把业已观察到并行将观察到的一切自然现象缩并成单独一个原理……在那些标志着过去几百年物理科学成就的，多少带有一般性的定律中，最小作用原理，就其内容和形式而论，可

精益管理解析（精益模式中的绝代双骄TPS）(1)

引言

TOC的创建者高德拉特博士曾提出著名的理论APMB，假设A（Assumption）形成政策P（Policy）、政策P转化衡量M（Measurement）、衡量M驱动行为B（Behavior）。只有改变了最基本的假设才能最终改变组织的行为。

宇宙的本源与世界观进化

近现代自然科学的不断发展刷新着人类对宇宙的认知、扩展着人类认知的边界，特别是相对论、量子力学以及尚未有定论的当下最前沿的量子引力的研究成果更是完全颠覆了人类的传统认知，催生了科学哲学，深刻地影响了人类的世界观，迄今为止引发了几种世界观：

牛顿力学：机械决定论
哈密顿力学：系统决定论
爱因斯坦相对论：时空与物质统一论
量子力学：观测决定论
大统一理论：关联决定论

同时也引发了对宇宙演化本源的哲学性思考，其实就是关于”假设“的争论：

还原论
决定论
因果律
关联律

决定论的辉煌

牛顿的机械方法论（牛顿力学三大定理以及万有引力定理）依赖精准的运动方程以及作用力F的解析表达，牛顿对世界的描述是运动学的细节（任何时点、任何质点的物理值），对于单个或双质点系统，可以得出精确的解析解，例如绕日行星的轨道计算（暂不考虑其它行星的引力影响）。但如果要描述三质点甚至多体系统的演化，不仅没有解析解，就算是计算机模拟，计算工作量太大而且十分复杂，例如航天器的运行轨道。更为要命的是，微观的量子力学领域牛顿力学完全不适用。

对于复杂的多体物理系统而言，人类更多时候是不需要太多的细节信息，而是需要宏观的结果，可测量、可观测的结果。例如密闭容器中的气体，我们并不关心容器中每一个分子的运动状态（也无法知道），只需掌握大量气体分子整体的状态以及规律即可，温度、压力与体积之间的关系。再以工厂为例，制造过程也是一个动态演化的多体系统，如果要了解物料、半成品、完成品在各工序（位置）、任何时刻（时间）的状态，因为工序多、工艺复杂、工单多，如果应用牛顿的方法论（被称为精细化制造管理），势必资源投入量大，管理水平要求非常高，从企业经营的经济性考虑，不一定最划算，也不一定最合适。

哈密顿原理（最小作用量原理）则另辟蹊径，用简单、实用、系统的方法论认识世界（系统）。这种系统论并不需要知道每个质点、每个时刻的具体位置、速度，它只关注系统值，只想知道可观测的、可评价的数值。

若一个经典力学系统某时刻的状态完全由 N个独立的广义坐标 q1…qN 描述（以下把 q1…qN 记为 {qi}），那么可以把 {qi} 看做是N维空间中的一点，这个空间叫做位形空间（configuration space）。系统变化的过程可以看做位形空间中的一点随时间变化而走出的轨迹（trajectory）。若该轨迹 {qi(t)} 已知，可定义 t1 与 t2 之间系统的作用量（action）为：S[{qi(t)}]=∫t1t2L[{qi(t)} {q˙i(t)} t]dt， q˙i(t) 代表 qi(t) 对时间求导，所以以下讨论中我们要求所有函数 qi(t) 必须在 [t1 t2] 区间处处可导，其中 L 是拉格朗日量。
我们想要探究这么一个问题：当我们固定轨迹的起点和终点，即预先规定 t1 t2 时刻每个 qi(t) 的值，这时候取什么样的轨迹才能使作用量 S 取得最小值或者最大值呢？这个问题和求一元函数的最大最小值有些相似，事实上我们并不能一步到位找到 “最值”，而是需要先求出若干个“极值”或驻点”，然后在这些解中进一步选取最大值或最小值．爱尔兰数学家威廉·哈密顿（William Hamilton）意识到，要求经典力学系统的演化（即位形空间中的轨迹），除了通过牛顿三定律，也可以通过求作用量 S 的极值得出。我们把这叫做哈密顿原理（Hamilton's principle），也被称为最小作用量（least action）原理。这有些类似于几何光学中的费马定理，可以代替牛顿力学的反射和折射定律。

为何哈密顿原理如此重要？在力是保守力的情况下，对任何有限粒子组，甚至对于更一般的动力系统以及连续介质，这一原理的推广同样适用，因此将牛顿力学完全无法处理的对象变成了可处理的系统。哈密顿原理还可推广到电磁学、量子力学以及相对论中的基本定律。量子力学的第三种表达方式”路径积分法“正是费曼运用哈密顿原理创建的，量子力学的创立者普朗克这样评价哈密顿原理“物理学中最崇高且最为人们殷切追求的目标是把业已观察到并行将观察到的一切自然现象缩并成单独一个原理……在那些标志着过去几百年物理科学成就的，多少带有一般性的定律中，最小作用原理，就其内容和形式而论，可能最接近于理论研究上这一理想的最终目标。”

从牛顿定律到哈密顿原理，在表达着怎样的世界观？牛顿是力学定律，是物体、质点在受力后的状态变化的关系，局限在质点力学范围。拉格朗日方程研究的是系统（质点集合）的规律。哈密顿对拉格朗日方程进行了深刻的解读与提炼，最小作用量原理很深刻，揭示了宇宙是怎么玩的。

首先，宇宙的演化是可预知的。决定论（又称拉普拉斯信条）是一种认为自然界和人类社会普遍存在客观规律和因果联系的理论和学说。决定论概念含有这样的基本要素：有其因必有其果。这一观点在科学研究中很重要，因为它肯定：假如人们了解了所有涉及某种即将发生的事件的因素，那么他们就可以精确地预测到这一事件；或者相反，如果发生了某个事件，那么就可以认为，它的发生是不可避免的。宇宙中的任何事物或事件都是自然规律的结果，并永远是自然规律的结果，而这种自然规律是可以通过科学方法来揭示的。

其次，宇宙是极端节约的，不存在浪费的，一点”弯路“都不走，最短路径、最少时间、最低能量，哈密顿原理放在经济学里就是“最佳经济原理”。

回到企业的管理，对制造流程而言，知道订单（工单）的进度状态是否顺利、是否有超期完成的风险（在TOC的SDBR模式中使用三色管理）以及最终完成订单的时间点（日期）是否如期即可，并不一定必须知道每个最小的时空单位的精确状态。当然这种管理方式很多人会产生质疑，认为不够精细、不够精准，会担心订单的交付可能会不准时。其实这就是机械决定论与系统决定论的认知差别，在TOC以及计划模式的章节中我将详细阐述。

最小作用量原理，不一定是距离、时间、能量的最小，作用量在不同的系统有不同的表达，不同的系统最小作用量不能一刀切。以制造系统为例，福特创造了流动的方式，而极致的流动造就了丰田的单件流。丰田像一个刚体，没有内耗，少浪费，一致性高，有异常时会引发自动停产（看板管理与安东系统），虽然会导致产出时间的延长，但是不产生多余库存（非绝对必要量），库存是其最小作用量，符合最小原理。

精益的本质就是消除一切浪费。世界的本质是精益的，但凡存在浪费的，就不会长久存在，只是一个过渡态而非稳定态。这是天意，天的“完美”、“精准”、“节约”。既然世界的本质是精益的、完美的，为什么还有很多的问题存在呢？我的良师益友曾伟教授曾一语道破原委，因为还有一个非自然界的因素存在：人欲。人心会偏离本质，会生贪、嗔、痴三毒。丰田的最小颗粒度的标准作业让员工没办法贪，没办法痴，丰田的完美在于降低了、抑制了人欲，是顺从了天意。

还原论的破灭

诺贝尔物理学奖得主、著名凝聚态物理学家菲利普·安德森（Philip Anderson，1923-2020），于1972年在Science发表了题为“More is Different（多则不同）”的论文。安德森通过介绍在各个尺度的物理系统都普遍存在的“对称性”和对称性破缺，对“还原论”思想提出了深刻的质疑：“还原论（reductionist）”假说在哲学家中或许仍具争议，但我认为，该假说无疑已被绝大多数活跃的科学家所接受了。我们的思维和身体的运作，以及我们所知的任何有生命的或无生命的物质的运作，被认为是被相同的一套基本定律所控制的。除了在某些极端情况下基本定律可能失效，我们已经非常了解这些基本定律。以下结论似乎是还原论的显然推论：如果万事万物遵循相同的基本定律，那么只有研究真正基础的事物的科学家才是研究基本定律的人，也就是指某些天体物理学家、粒子物理学家、逻辑学家、数学家以及极少数的其他学科的科学家。

但通过对于物质性质的研究，科学家们发现在面对尺度（Scale）和复杂性（Complexity）的孪生难题时，建构论假说轰然瓦解。事实证明，我们无法根据少数粒子的性质的简单外推，来理解大量且复杂的基本粒子集合体的行为。相反的，在任何不同的复杂性层级下，物质会出现全新的性质（物理学上称为相变）。并且对新性质的理解需要本质上一样的基础研究。

例如：耗散结构。耗散结构理论的创始人是比利时俄裔科学家伊里亚·普里戈金(Ilya Prigogine)。耗散结构理论可概括为：一个远离平衡态的非线性的开放系统(不管是物理的、化学的、生物的乃至社会的、经济的系统)通过不断地与外界交换物质和能量，在系统内部某个参量的变化达到一定的阈值时，通过涨落，系统可能发生突变即非平衡相变，由原来的混沌无序状态转变为一种在时间上、空间上或功能上的有序状态。这种在远离平衡的非线性区形成的新的稳定的宏观有序结构，由于需要不断与外界交换物质或能量才能维持，因此称之为“耗散结构”(dissipative structure)。

还原论本质上是牛顿的机械决定论。还原论的破灭意味着系统的整体特性不能由系统内每一个质点的性质简单地叠加或外延而得出。同样的道理，生产运作管理往往也涉及到庞大而复杂的系统，其中的4M1E（人、机、料、法、环）都在随时间、空间不断地变化着。每个最小单元（质点）的偏差也许可以受控，也许不会造成严重的影响，但累积效应将对整个系统产生难以预估的结果，达到一定的程度之时则会出现“突变”。例如：设备累积的缺陷最终将导致故障、甚至设备事故；品质缺陷的累积最终将引发品质事故或者客户投诉，因此复杂系统的管理诀窍不是控制每一个基本单元（理论上可以，但代价过大而不经济），而是首先控制关键因素，然后对于系统整体是否偏离平衡区（受控状态）进行检测与判断。例如：SPC中的品质控制图、工程能力cpk、品质关键岗位与检验、TOC SDBR中的投料控制与进度三色管理、业务绩效评估KPI与OKR。

因果率的崩溃

因果律是指任何一种现象或事物都必然有其原因，即“物有本末，事有终始”，因果也意味着在时间上必然存在先后的顺序，因在前、果在后。因果律是世间万物最重要的直接或间接的相互关系，也是物理学的信条基石。

2022年的诺贝尔物理学奖颁发给了与量子纠缠实验有关的三位实验物理学家，获奖的理由是“用纠缠光子验证了量子不遵循贝尔不等式，开创了量子信息学。”。这有何重大的意义？对于物理学以及人类的世界观又产生了多大的震撼？

回顾当年爱因斯坦和玻尔的世纪大论战，爱因斯坦作为旧量子理论的拥护者和以玻尔为代表的新量子理论开创派（哥本哈根学派）之间发生了激烈的争执。后来物理学家贝尔1964年想出了一个不等式，对爱因斯坦和玻尔的争论做了一个最明确的数学总结。根据贝尔不等式，如果在量子世界中成立，那就证明爱因斯坦是对的，如果不成立，那就证明玻尔是对的。

爱因斯坦观点的核心是“上帝不会掷骰子”，而玻尔的观点是别指挥上帝怎么做。两大科学家在历史上的争论这次终于有了个定论，那就是实验证明贝尔不等式在量子世界中不成立，玻尔对了。世界的本质居然真是量子化的，上帝真的是在掷骰子。这句话是什么意思呢？就是说，微观世界的本质就像是有只无形的手在掷骰子。

精益管理解析（精益模式中的绝代双骄TPS）(2)

当你不去观测微观粒子时，它的状态是完全不确定性的。而当你观测它后，随机状态就收缩成某种确定性的事实了。有共同来源的两个微观粒子之间存在纠缠关系时，不论相距多远，只要一个粒子的性质发生变化，另一个粒子即能同步得知其状态从而发生相应变化，完全没有时间差，也就意味着无法区分因与果，这就是量子纠缠理论的神秘和震撼之处。

量子纠缠理论给传统的因果律认知带来了哪些冲击呢？无介因果，就是无过程的因果。从原因到结果，没有时空间隔，原因就是结果，反过来结果本身就是原因。难以想象吧，量子纠缠理论以及纠缠光子实验告诉我们，这是可以发生的事实。

目前对于量子纠缠实验结果背后更深原因的解释，有些哲学阐释已经回归到玄学和神学、甚至是通灵。我绝对不赞同，还是回归科学的唯物性探索更为靠谱。

纠缠是一种纯粹的量子现象（在人类生活的宏观世界并不存在）。处于量子纠缠中的粒子，无论相隔多远，当其中一个粒子的状态发生变化，另一个将立刻受到影响。这种强烈的相关性似乎超越了空间和时间，例如，一旦知道一个粒子的自旋，就能马上确定另一个粒子的自旋。也许正是基本粒子之间的这种深层量子联系（关联）将空间和时间连接在了一起。

在爱因斯坦的广义相对论中，引力被描述为时空的几何性质，而物质的能量和动量分布直接决定了时空的曲率。虽然广义相对论取得了巨大的成功，但它仍然只是一个经典理论。物理学家长期以来一直在寻找一个自洽的理论来统一描述引力和量子力学。一个诱人的方案就是上面提到的时空结构本身可能起源于量子纠缠。

借助一些简化模型和数学工具，理论物理学家们的工作揭示出宇宙的时空结构来自于量子纠缠，这种新颖的观点可能是人们朝着量子引力和长期寻求的“万物理论”迈出的颇具希望的第一步。换言之，因果律与所依赖的“时空舞台”的关系可能完全颠倒了。不是发生在时空中的事件构成了因果关系，而是事件本身的“关联”衍生出了时空。“关联”才是比“因果律”更基本的宇宙本源。

精益管理解析（精益模式中的绝代双骄TPS）(3)

TPS与TOC的世界观

丰田的TPS追求“极致的流动与绝对的掌控”，而TOC的DBR则设计出“有序的流动与恰好的掌控”，他们都得到了企业成功实践的证明。这两种模式不同设计理念的背后，其实是世界观（管理假设）的不同。TPS是“坚定的机械决定论者、坚信因果关系”，而TOC则是“系统决定论的忠实信徒，而且更推崇关联性”。

多年以来，物理学界的“量子纠缠”现象不仅让普通人难以理解，就连爱因斯坦也终身不相信量子纠缠，为此与波尔爱恨纠缠了一辈子。但量子纠缠得到了实验的精准证实，它是自然宇宙中的“存在”。量子纠缠现象不仅突破了光速不可超越定律，更为诡异的是它打破了物理学界的底线“因果律”，难怪爱因斯坦至死不愿接受。近年的研究表明，因果律并不是自然宇宙的最基本规律，而“关联性”才是。量子信息的长程纠缠可以产生“时空”，也能导致“因果关系”。

关联性的确比较难以理解，其实用中国人熟悉的“缘”来理解则十分明了。在TOC的DBR模式中，可以完整地体现出“缘”的寓意：