巨大的过滤器――局部质量原理应用

一家工厂获得了一个大订单，产品是一个圆柱形过滤器，圆柱的直径1米，长度2米，轴向均匀分布直径为0.5毫米的密密麻麻的很多过滤通孔。

工程师们看到图纸后都惊呆了，每个过滤器要加工出成千上万个轴向小孔。

“我们该如何来加工这么多的小孔呢？”总工程师问大家， “用钻床来钻吗？”

“显然，钻这么长的小孔是不可能实现的，也许可以用高温铁针来扎出这些孔”，一位年轻的工程师毫无把握地说道。

所有的工程师都陷入了沉默。

这似乎是一个无法解决的难题。

突然，萃智先生出现了。

“我们既不需要钻床，也不需要铁针，这件事应该这样来考虑……”

随后，一个基于局部质量原理的解决方案展示了出来：将过滤器的功能进行分解，其主要构成元素是过滤孔和基体，有用功能的元素是过滤孔，即过滤孔是有用的局部质量。每个过滤孔不就是一条管子吗？这样拿一些细管，并捆扎起来，就形成了过滤器。这种过滤器的组装制造和拆卸能够方便的完成。

另外一种方案：用细圆棒做原料，然后捆扎起来，而圆棒之间的空隙就形成了过滤孔，也可以实现过滤器的功能。

这个故事应用了局部质量(local conditions)技巧（原理），该原理体现在3个方面：

1.将物体或外部环境的同类结构转换成异类结构。

比如：菜刀的刀刃与其他部分特性硬度不一样；光纤是在光密媒质的内芯外面包裹一层光疏媒质的套层，这两层材质就光学特性来说是不均匀的；等。

2.使物体的不同部分实现不同的功能。

比如：冰箱的不同部分温度不一样，实现不同的功能；合金钢钻头是合金钢头焊在钻头的前端用于切削，麻花杆用普通钢材制成，用于传递压力与扭矩；火车轮的外圈是高强度合金钢，耐磨损，轮毂用普通铸钢，起支撑作用等。

3.使物体的每一部分处于最有利于其运行的条件下。

比如：快餐饭盒中设置不同的间隔区来分别存放热、冷食物和汤。活塞组件主要由活塞、活塞环、活塞销组成。它的功能是当工质爆燃膨胀时，在工质推动下对连杆做功。这种结构组成解决了两个互相矛盾的要求：既要尽可能少地泄露工质气体，又要尽量减小与汽缸壁的摩擦。

局部质量原理是技术系统不均衡进化法则的一种体现，目的是使质量分布服从于设计目的，以期达到结构对任务的最佳适应性，实现系统中资源的最优配置。这样处理的结果，或是实现材料的节约，或是改进产品的功能或工艺性。一般情况下，如果系统的各个部分的作用是均匀的，则有如下情况：

A）这种配置是合理的；

B）元件之间的作用有重复，某些元件的作用可以被其它元件替代；

C）有些元件的作用没有得到充分发挥；

如果是第一种情况，当然不需要做更改，但这种情况一般比较少，因为一般系统的配置都是使得各元件充分发挥各自的作用，不太容易形成均匀态势；因此我们可以试着将均匀的结构变为不均匀的，以达到各部件充分发挥自身作用的目的；

如果系统有多个部分（元件），也可以尝试将这些不同部分赋予不同的功能，以实现一个系统多种用途，这是第2种情况。这种情况也比较普遍，比如瑞士军刀，带橡皮擦的铅笔等。当然这些系统不同部分具有的不同功能，应该是带有系列性质或者相反。系列性表示这些功能一种用到时，其它功能用到的可能性非常高，比如瑞士军刀的功能。而相反则是一种功能使用时如果有问题，另外一种功能可以执行回退式操作，比如带起钉器的锤子，如果锤子钉钉子没钉好，起钉器就可以把钉子取出来，重新钉。

对于第3种情况，通过让系统的各个部分都处于最佳状态来达到系统整体功能的最佳，但需要注意的是，这里的各自部分最佳是指相互配合的情况下各个部分状态达到最佳，不是每个元件最好。比如一个团队，并不是要求所有员工都是最好的，但我们可以做到让团队的所有员工的状态都达到自己最佳状态。局部质量原理表达的是系统资源局部配置的优化，通过局部质量优化，达到系统整体资源配置的优化，从而使得系统的理想度更好。这在结构设计、团队组织，生产排产等方面都能适用。

参考文献：创新与发明，http://coursehome.zhihuishu.com/courseHome/1000009064/80304/16?state=1#teachTeam；

https://wenku.baidu.com/view/57bbf0400029bd64793e2c4e.html; https://wenku.baidu.com/view/968d116acebff121dd36a32d7375a417866fc12b.html；http://blog.sina.com.cn/s/blog_4f9d442901012388.html