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介绍用S曲线分析不锈钢工业的产品创新和工

2019-07-02 14:34:01 | 来源: 食材

介绍用S曲线分析不锈钢工业的产品创新和工艺改革

介绍用S曲线分析不锈钢工业的产品创新和工艺改革

张孝福译 李成校

“扩散”是冶金行业根据热力学驱动力的作用描述在材料中不断改变位置的振动原子的一个专业术语。本文中这个术语被用来表达通过社会系统的交流渠道传播的技术革新运动。这个主题在社会学领域内讨论最为频繁。但是本文在这个讨论中将从历史、市场、人类学以及冶金工程方面借鉴这些概念加以论述。

通过不锈钢团体使不锈钢生产工艺和产品创新不断地进行“扩散”(即传播),使不锈钢的生产和使用保持健康的增长是十分重要的。下面将从历史的角度通过社会使用事例分析工艺革新现象和它的传播。

革新能力或许是人类超过居住在我们星球上的其它动物所具有的特征之一。所谓的“飞跃”从理论上推测发生在大约7.5万年以前,这被认为是包括了刚刚显露复杂语言能力曙光在内的历史性飞跃。接下来这些能力又导致了农业的使用、城市的形成、金属的诞生及推广使用、最后的书写。通过书写交流的确令产品创新和工艺革新像滚球一样传播开来,特别是发明了印刷机之后,传播更加快速。目前革新的速度正在以此前我们几乎完全不理解的速度进行。“燃素时代”刚刚过去220年,迎来了现代化学时代。仅仅140年前(或许大约是我们的曾祖父母诞生的年代),原子重量问题在karlsruhe的代表大会上刚刚确定下来(1860年),元素周期表还没有诞生(1869年)。几乎每一个人都认为这个方法是理所当然的。他们应该如何来认识200年中我们的科学发展呢?

在过去的几十年中,成千的刊物记述了关于产品创新和工艺改革传播的课题,至今年内我们也只是一般性地在钢铁界客观地报道了这个课题。当然,由于这是由许许多多的人共同创造的结果,在这篇文章中可能只涉及到几个主要的论点。但是,这几个主要论点能够向我们提供某些令人感兴趣的见解,了解我们的工业正处于什么位置,应该向什么方向发展,我们如何能够沿着正确的方向前进。

1、创新的传播

1.1 发现

一项技术革新能够得到传播之前,某个人或某一个集体必须发现它。一般来说,一个课题或一个需要被确定并首先由某个人提出同时给予解决,传播研究人员可以下结论说,这个过程主要是通过技术信息交流来驱动的。一种结果认为是成功的是在发布专利的时候。在一个不可预见的领域的成功有时会发生,比如从所周知的“不干胶标笺”的发明。总之,发明所采用的方法通常认为决定于个别人或集体的创造能力。因此,最好的研究中心常常是那些能够共享信息并具有创造氛围的集体。

在过去的几十年中,越来越多的解决问题的方法或者说不得寻求大家都认可的需求已经变得很普遍,比如,发表一些独创性意见和试验研究的设计。整个同类小型工业根据其它一些原理已经发展成熟,比如横向思维和TRIZ。最基本的一种方法是帮助革新者们使用非传统的思维方法去思考人们固有的思维圈之外的事情。横向思维有许多的支持者,而TRIZ是一种逐步逼近法,就是对使用专利情报之前的所有信息进行综合分析,使成千革新者所积累的知识能够为专业人员所接受。越来越多和越来越先进的技术通讯手段正传播着所有这些方法。

1.2 传播

虽然本文讨论的传播种类不能用一个微分方程来描述,但是,我们努力把传播现象数量化。众所周知的Bass预测模型假定技术革新首先由大众媒界,随后是人际间的交流,结合少数向个其它假设,终函数有一条S形曲线(Sigmoid

Curve)。任何S形曲线可以用4个参数来描述,如下述函数式:

f(X)=KB-(KT-KB)/[1+exp(KM-X)?KS]……(1)

式中:KB:曲线的最低点(典型情况下等于0)

KT:曲线的最高点

KM:拐点处的X值

KS:斜率

这类曲线的典型特征包括一个发现后的初始缓慢增长期,随后被迅速提升,到达平衡的水平期。在更长的时期内,如果技术革新部分甚至全部停顿下来,这条曲线可能掉头向下。或许正是在这个时期,偶然发明了不锈钢,因为在这个时期电炉炼钢已变成很普通的工艺,因为这种工艺很适合于冶炼不锈小车身内藏猛兽赛麟S1将重启荣耀钢。

像在技术革新及其扩散中通讯重要性的另一个事例一样,在不同领域,比如农业、写作和武器制造等为什么中超赛程过半国安鲁能各有隐忧恒大面貌一新早期文明中经历了不同的发展阶段呢?例如,为什么欧洲的文明比他们的邻居非洲或美洲大陆的文明更加完善呢?一种可能的答案是欧洲技术革新的推广十分普及,而且由于许多集团之间通讯方便使得技术革新成果的传播更加容易。由于欧洲大陆相对温和的气候条件和地理条件,使得以东西为轴的不同欧洲文明容易进行不同文化的交流,另一方面,非洲和美洲文明南北之间的传播却受到大沙漠的阻隔和浓密的热带雨林的隔断。

1.3 共识

自从通讯继发现和革新之后成为人类文明发展的主要动力而受到人们重视以来,通讯的效率成为文明进一步发展的关键。这方面的例证之一是公共健康工作者为了让秘鲁一个村庄的居民饮用开水,在耐心细致地工作了两年之后却失败了。健康工作者与村民们讨论关于细菌和寄生虫的基础知识,这对于村民来说完全是不可思议的。村民的价值结构包括了熟食仅仅是病人服务的这样一些概念,所以,村民们不想用为“病人的水”来服务于健康人,因而拒绝把他们的饮用水烧开。共识是指两个人在某种社会属性中相类似的程度。在这种情况下,健康工作者与村民之间没有充分的共识,因此,合理化建议的传播失败了。传播研究表明这个问题是对革新传播的最大障碍。

1.4 相对优势

这个话题通常被用于代表可以理解到的优越性,一个革新具有超过它的前辈创造的事物的属性,包括显着的创效能力和长期创效能力,在先后顺序上长期创效能力常常排在短期创效能力之后而居第二位。这方面的例子之一是想通过市场推广Dvorak键盘取代我们大家熟悉的QWERTY键盘失败了。我们目前使用的键盘结构使打字困难而且很慢,而机械式打字键盘互相不干扰。Dvorak键盘诞生超过了60年,比机械干扰还不是问题的那些计算机键盘的操作效率高得多。然而,由于巨额的短期成本会加到企业头上并转嫁给使用者,因此这种键盘无论对计算机设备的制造厂或是对经销商都感到无相对优越性可言。

1.5 结局

传播研究人员研究了许多不同类型的结局,有意识的和无意识的、直接的和间接的、希望得到的和不希望得到的。19世纪中叶航海技术的改进使得快速帆船成功地从美国到达了爱尔兰,在这漫长的旅行中,有充分时间使真菌感染值物,微生物大量蔓延并带到了爱尔兰,导致了一场毁灭性的土豆绝收,致使成百万人死亡,这在现代历史中最大的一次迁徙活动。很显然,这样一种后果既不是有意识的,也是不希望出现的。

2、钢铁的应用和不锈钢工业

2.1 历史

据说,不锈钢作为一种产品的历史开始开20世纪初。但是,在发现不锈钢之前,需要发现和开发许多重大的技术,直到所有必要的合金元素能够从它们的矿石中被提取出来并得到正确的识别时,这个阶段才真正得到确立(见表1)。

表1 化学元素的发现

元素符号

发现年代

发现亾

国籍

Ni

1751

Axel Cronstedt

瑞典

Mn

1774

Johann Gahn

瑞典

Cr

1798

Louis Vauquelin

法国

Cb*

1801

Charles Hatchett

英国

Si

1824

Jne Berzelius

瑞典

Nb*

1846

Heinrich Rose

德国

* 注有此符号的元素未必就是一种“必需的”合金元素。但是,尽管如此还是能说明传播理论的另一个感兴趣的方面:再创新。在美国的代号之后,Hatchett给这个元素正式命了名[Columbia,简写Cb],几年前在哥伦比亚这个地方发现了含Cb的矿石。后来另一位英国化学家声称,这个元素不是新元素,确实是在瑞典早已发现的元素钽(Tantalum),元素钽是根据希腊神话人物Tantalus命名的。但是,Rose先生指出,Hatchett是正确的。在Tantalus的女儿Niobe之后又重新给这个元素命名(Nb)。美国钢铁界的许多人士仍然抱着爱国主义教条不放,但是,全世界人士并不接受,仍使用前一个名称。

值得指出的是,不仅仅我们把发明公制的功劳归功于法国人,他们还发现了元素铬,这个元素在不锈钢系列中是最重要的元素。在此之后不久发现了元素硅,从此开始了研究Fe-Cr合金下面我们简要地总结一下:

?1821年,Berthier研究出了低含量和高含量铬的合金,但都不在不锈钢范围之内。

?1822年,Stodar和Faraday发现含3%Cr的钢有更好的耐大气腐蚀性能,但是,比“普通”钢更不耐稀硫酸腐蚀。

?1854年,不同的研究者都注意到铬合金耐酸腐蚀,但是,用其它腐蚀介质进行的研究工作结果还不一致,比如海水,Percy先生曾研究过铬含量分别为4%,27%,54%和76%的铬合金耐腐蚀的情况。

?1869年至1874年,含少量铬和碳的钢在美国和欧洲被用于桥梁和军品。

?1886年,含铬钢在许多介质中表现出更好的耐腐蚀性,为分析化学家们所共识。

?1892年,Hadfield研究了含铬1%-9%、含碳1%-2%的铬合金在50%H2SO4溶液中的腐蚀情况,他断定说,铬是有害的。

?1895年,生产出了低碳铬铁。

?1904年,Guillet研究了含0.14%C和12%-26%Cr的合金(1906年出版的着作中含有镍)。

?1909年至运用互联网思维培育物业服务新业态1912年,Giesen和Portevin出版了关于不锈钢三钢类别的补充读物(大致相当于今天的奥氏体、马氏体和铁素体不锈钢)。

后来,就进入认为是发明不锈钢的时代。

?1912年,马氏体合金――谢菲尔德的Brearley想把Fe-Cr系列的马氏体合金用作枪管。他注意到含0.34%C和13%Cr的合金在金相检验过程中不易腐蚀,所以,开始用这种钢制造刀具。后来,他把小于0.7%C、9%-16%Cr的合金申请了专利。1914年采用电炉生产出了50t这种钢。

?1912年,奥氏体合金――埃森的Strauss检验了用于高温计保护管的Fe-Cr-Ni系合金。专利授予了0.15%C、14%Cr、1.8%Ni的合金和0.25%C、20%Cr、7%Ni的合金。

?1914年,铁素体合金――位于尼亚加拉瀑布的Becket厂发现了在隧道式炉中耐高温不起铁鳞的便宜合金――铁素体合金。直到掌握铬铁生产知识,明白了这种合金具有突出的耐氧化性能,他认识到最低需要20%的铬(相对于低碳级)。

同样地,不锈钢的发明者们是第一个成功专利申请者和市场开发专家。从前述的历史过程中可以发现几个令人感兴趣的事实。首先,应该注意到分析化学家们在不锈钢成为专利之前30年就大致知识了不锈钢。难道不是科学学科之间更好的沟通加速了这项工艺的发展吗?Berthier和Percy研究了高、低铬含量的合金,但是,对于耐大气腐蚀性能良好的合金含铬量既不能低,也不能太高,含铬量太高亿级资本加持易果接管供应链能否助哈米杀出无人货架重围则会出现初期是α相,随后会转变成σ相的脆性范围。假如有关其它方面的工作能够更好地沟通信息,或者他们的实验能够更严密一些,或许不锈钢能够早发明几十年。

2.2 障碍

201型奥氏体不锈钢是一种人们日益感兴趣的产品,这种产品的发展不遵循S曲线模型。这个系列的不锈钢比Cr-Ni系不锈钢便宜,因为它用锰取代镍。此外,它的耐腐蚀性能和力学性能非常接近于300系不锈钢。在20世纪70年代初,这类钢相对普及程度达到高峰期,增长率近2%,近期上升到4%。像Dvorak打字机键盘一样,如果我们能够用某种方法用201不锈钢全部取代304不锈钢,教育每个人如何来与这种差别打交道,就能实现极其巨大的节约。

在基础工程上大量使用不锈钢从长期看是有效益的,但这种方针对短期的正式选择几乎看不出其优越性。受规章制约所导致的很差的技术交流也是不锈钢传播无效率的某些原因。例如,用在化学加工中的蒸馏塔在工程图纸上许多技术条件要求使用410不锈钢,这些工程图纸可能是十年前的图纸,可能是经过现在已经退休的工程师们或已倒闭的石油公司修改过的图纸。现在,409型不锈钢对这种用途比410型不锈钢好得多,因为它的成本更低,对脆性更不敏感。已经证明要改变这种情况是困难的。或许因为在技术交流中包括的人群还不够多,或者是交流还不够充分。

3、结论

有关我们论述过的例子和讨论的情况,能够对我们自己和我们技术协会建议一些目标。从本质上讲,我们愿意提高不锈钢产品的验收条件,推迟曲线平台的开始点和防止中断。我们也愿意减轻生产不锈钢先进工艺不断革新和传播的困难。为了实现这些目标,我们必须清除障碍,以推动技术创新和它的普及。

提高将来不锈钢使用的一个重要潜在推动器是节省长期使用成本。可利用北美特殊钢工业协会(SSWA)免费提供的软件对潜在用户进行寿命周期成本分析。虽然Bass预测模型指出,不锈钢作为一个整体可能像一种产品一样接近成熟期,我们可能需要考虑的问题是低碳不锈钢可以作为一个单独的产品创新,因为它们的成长曲似乎刚处于经典传播周期曲线的早期阶段。

优先工艺革新可以推动将来的产品创新,反之亦然。先进思想开拓者应该回过头来学习相关领域的历史。认清每个十年都有相关的革新,他们就会真正埋头苦干去清除一切障碍。许多的结构设计法有助于现有工艺的革新,值得给予重视。

综上所述,有效的、能让大家完全理解的交流方法对推动技术革新和技术普及是基本的。人与人之间的交流和不同团体、不同协会之间的交流一样是特别重要的。不怕麻烦地去使技术革新和产品创新就能达到同行交流的效果。这种类型的交流对克服规章障碍是有决定性作用,这些规章障碍有时候是站在自己的立场上产生的。我们可以做得更好吗?我们是否很好地与产品设计题们、最终用户们、其它协会和管理当局进行充分的交流、我们的未来完全决定于此。

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