宋錫濱 正心泰山

關(guān)于產(chǎn)品放大的問題是一個不論在學校，還是在工廠經(jīng)常大家討論，也一直困擾大家的一個問題，我剛開始工作時，也遇到類似的問題，在進行各種放大的試驗工作的時候，我發(fā)覺那時自己腦子就是一團漿糊，什么也不知道，每天就在問自己：怎么會這樣，是什么原因？這些問題一直伴隨著我工作的全過程，我也一直思考想用一套理論和系統(tǒng)來解答這些疑問。所以在我工作這20年對材料的研究過程中不停的進行總結(jié)和思考，形成了以下邏輯和理論，供大家參考。

一、產(chǎn)業(yè)化到底是個什么問題？

其實這個問題可以分為兩個部分：一個是學校或者科研院所對放大的需求以及看法，一個是制造業(yè)對放大的需求和看法。兩個部分有相同，但也有不同。學校院所更注重產(chǎn)品的實現(xiàn)，偏量產(chǎn)的前端多一些，制造業(yè)更關(guān)注商品的實現(xiàn)，偏量產(chǎn)后端多一些，但不論關(guān)注點還是階段有什么不同，其實量產(chǎn)和放大都是不可回避并希望有效解決的問題。

1、曾對100多個不同單位的科研人員進行了調(diào)研，發(fā)覺大家對產(chǎn)業(yè)化難題認識很不同：

（1）政府和國企的科研人員更關(guān)心：資金，人才政策，知識產(chǎn)權(quán)保護。

（2）學校和院所的科研人員更關(guān)心：評價機制，職責定位，服務(wù)體系。

（3）企業(yè)和實體的科研人員更關(guān)心：利益分歧，信任分歧，長久機制。

（4）個人和團隊的科研人員更關(guān)心：無意識和經(jīng)驗，無精力，風險大。

（5）調(diào)查結(jié)果的客觀因素統(tǒng)一匯總：資金短缺，市場脫節(jié)，技術(shù)欠成熟。

2、而這些人最關(guān)注的問題也進行了統(tǒng)計：

（1）產(chǎn)業(yè)化是什么？

（2）學術(shù)研究與產(chǎn)業(yè)化研發(fā)有什么不同？

（3）產(chǎn)業(yè)化研發(fā)（創(chuàng)新）的邏輯是什么？

（4）怎樣培養(yǎng)產(chǎn)業(yè)化研發(fā)思想？

3、其實工業(yè)產(chǎn)業(yè)化就是在市場經(jīng)濟條件下，以行業(yè)需求為導向，以實現(xiàn)效益為目標，實現(xiàn)系列化的商品的一種組織形式或者經(jīng)營過程。

從定義來看工業(yè)產(chǎn)業(yè)化就有三要素：以市場為驅(qū)動（VOM）,以客戶為中心（VOC）,以應(yīng)用為基礎(chǔ)（BPA）,而要想實現(xiàn)工業(yè)產(chǎn)業(yè)化就要做好4個方面：資金流、項目流、技術(shù)流和人才流，這個是經(jīng)營管理和研發(fā)管理的范疇，這里不做更多的贅述。

二、學院研究和產(chǎn)業(yè)化研發(fā)（量產(chǎn)研發(fā)）有什么不同？

關(guān)于學院研究和產(chǎn)業(yè)化研發(fā)（量產(chǎn)研發(fā)）有什么不同，這個其實不難理解，但又很難理解的很深刻。其實我們更加關(guān)注一些本質(zhì)的內(nèi)容就能夠想明白。顏水成先生在《視覺智能：從攻堅到閉環(huán)》闡述的學院研究和產(chǎn)業(yè)化研發(fā)的不同是非常有意思的，一方面是很形象的說明了之間的差異，另一方面也風趣的說明了之間的關(guān)聯(lián)，其實我們在尋找事物不同的同時，一定要要首先關(guān)注一下它們相同的部分，因為相同部分往往蘊含著一些比較容易發(fā)現(xiàn)的本質(zhì)的內(nèi)容，而不是先急于求成的先尋找不同點，這既是一種方法，更是一種態(tài)度。

而不同點簡單的可以闡述為，學校研究的成果：產(chǎn)品可以一次性出來；產(chǎn)品可以百里挑一；可以不考慮工藝和設(shè)備工業(yè)化的實現(xiàn)；可以不考慮高昂的成本和安環(huán)情況……。但產(chǎn)業(yè)化研發(fā)的成果：產(chǎn)品必須連續(xù)穩(wěn)定生產(chǎn)，產(chǎn)品良率要合理，工藝參數(shù)和設(shè)備可工業(yè)實現(xiàn)，成本要符合市場規(guī)律，安全環(huán)保實現(xiàn)可控……

但如果系統(tǒng)的去總結(jié)：可以從研究重點、基本動力、目的、特征、價值判斷、進度控制和回報等多個方面詳細的進行分析，會發(fā)現(xiàn)每個方面的不同點都是非常明顯的。

有的企業(yè)對于以上的相同與不同理解比較透徹，他們就會在工作流程、工作過程、研發(fā)類型（產(chǎn)品）、設(shè)計類型（商品）……等不同的階段做好組織設(shè)計，高效率、高效果的產(chǎn)業(yè)化的過程。而且更細致的做法是在企業(yè)的工作流程、工作過程、研發(fā)類型（產(chǎn)品）、設(shè)計類型（商品）的不同階段進行有效的分工：企業(yè)做什么？學校院所做什么？社會做什么？讓各自多贏的基礎(chǔ)上實現(xiàn)企業(yè)最終利益的最大化。

三、什么是量產(chǎn)研發(fā)和技術(shù)放大？

1、量產(chǎn)研發(fā)分為3個部分：技術(shù)放大、精益量產(chǎn)和系統(tǒng)支持。

（1）量產(chǎn)研發(fā)都要依據(jù)輸入進行，那么最基本的輸入就是工業(yè)產(chǎn)業(yè)化就有三要素：以市場為驅(qū)動（VOM）,以客戶為中心（VOC）,以應(yīng)用為基礎(chǔ)（BPA），還要有產(chǎn)品性能的需求，可以通過物化指標、功能指標和應(yīng)用指標進行分類，對于需求會更加明晰。

（2）技術(shù)放大是基礎(chǔ)，但更是量產(chǎn)研發(fā)的本質(zhì)和根本。技術(shù)放大主要解決可行性的問題，所以對于工藝、設(shè)備、檢測、測試、表征、應(yīng)用……進行放大研究，另外還要考慮原料和環(huán)境的影響因素，在以上基礎(chǔ)技術(shù)研究的同時形成通用技術(shù)：模型、數(shù)據(jù)庫、機理、規(guī)律……。最后你會發(fā)現(xiàn)不同的工藝和設(shè)備放大原理都不同，例如洗滌工藝和設(shè)備最簡單，是幾何相似放大；合成工藝和設(shè)備是動力相似放大；砂磨工藝和設(shè)備是能量相似放大；煅燒工藝和設(shè)備是流體相似放大；干燥工藝和設(shè)備是環(huán)境相似放大……

（3）精益量產(chǎn)是實現(xiàn)，但更是客戶需求的體現(xiàn)和驗證。精益量產(chǎn)主要解決標準化的問題，所以對于過程、控制、質(zhì)量、改善……進行放大研究，在以上基礎(chǔ)上進行工藝窗口的研發(fā)、設(shè)備老化的研發(fā)、原料波動的研發(fā)、測試波動的研發(fā)、操作變化的研發(fā)、環(huán)境變化的研發(fā)……。最終形成標準化進行執(zhí)行，但大部分對于量產(chǎn)研發(fā)不熟悉的企業(yè)一直把技術(shù)放大和精益量產(chǎn)部分進行混淆，不知道如何分工，其實技術(shù)放大和精益量產(chǎn)也是分工不分家，因為他們的很多研發(fā)原理是相通的，很多數(shù)據(jù)信息要共享的，很多實驗設(shè)計是一樣的，如何做好關(guān)聯(lián)和分工是每個企業(yè)戰(zhàn)略規(guī)劃和組織結(jié)構(gòu)要去仔細考慮的問題。其實很多實驗的方法和設(shè)計都是質(zhì)量和統(tǒng)計大師提出來的，而實驗設(shè)計的發(fā)展又讓質(zhì)量管理技術(shù)迅速提升，到了一定的階段任何研發(fā)和質(zhì)量都是相通的，都是數(shù)學原理和哲學原理。

（4）系統(tǒng)支持雖然是補短板，但也是加速器和催化劑。系統(tǒng)支持主要是補短板的，嚴重點說就是補空白的，所以這些方面往往都是支持內(nèi)容：知識產(chǎn)權(quán)、標準、理論、理念、情報、方法論、研究方法、實驗設(shè)計、其他支持……。最終對于全面輸出進行支持。例如知識產(chǎn)權(quán)的分析，可以了解行業(yè)狀況、技術(shù)現(xiàn)狀、競爭情況，可以形成行業(yè)專利分析的技術(shù)路線圖，并最終形成專利地圖進行支持；理論和理念可以更好為技術(shù)放大與精益量產(chǎn)進行支撐，使得方向性和準備性大大提升；情報分析也最終通過數(shù)據(jù)、信息與知識結(jié)合變成才能和邏輯對技術(shù)放大與精益量產(chǎn)進行服務(wù)；方法論是在技術(shù)放大與精益量產(chǎn)過程中形成的，最終還要指導量產(chǎn)研發(fā)；研究方法和實驗設(shè)計就是一種通用工具，而工具是加速器和催化劑的典型代表，會讓我們形成思維的習慣和行動的素養(yǎng)，在潛移默化和不知不覺中進行最大的支持……。

（5）輸入就是為了輸出，而技術(shù)放大、精益量產(chǎn)、系統(tǒng)支持都是過程，打造過程能力不斷的實現(xiàn)有效的輸出是非常關(guān)鍵的，而輸出一般就會沉淀成為：核心技術(shù)、工藝包和核心產(chǎn)品。對于短期、中期、長期都會產(chǎn)生非常大的影響，過程能力越強，這種輸出也會越強，對現(xiàn)在、長期和未來影響也會越大，而這種影響要大于企業(yè)自己的發(fā)展需求才會更有價值，而從另外一個角度也會拉動企業(yè)需求的快速提升，但很多企業(yè)的經(jīng)營者往往只看到了結(jié)果，而忽略了過程促進和拉動作用。

（6）從輸入到輸出的過程，會有很多的管理，會有很多的關(guān)聯(lián)，也會產(chǎn)生很多的矛盾，這些都很正常，如果進行就會有這些，只有不動才什么問題都沒有的，所以發(fā)展的過程中我們要正視這些問題并逐步完善。改善永無止境，最佳團隊致勝，這是管理支持的原則，用好了企業(yè)的價值才會源源不斷的體現(xiàn)，人員活力梯度才會不斷提升。

2、如何我們把量產(chǎn)研發(fā)和技術(shù)放大建立邏輯會分為4個部分：放大階段和基礎(chǔ)，放大思想和原則，放大原理和準則，放大方法和實施。按照作用和產(chǎn)生的價值進行劃分是：10%、30%、40%、20%。

（1）放大階段和基礎(chǔ)（10%），首先要明確放大的階段，這方面每個公司的定義和標準不同，一般采用Tassey模型結(jié)合日本定義的會比較合理：

A、預(yù)先研發(fā)（0.1-1）：純理論、應(yīng)用基礎(chǔ)、可行性或開發(fā)基礎(chǔ)研究 。內(nèi)容：（a）確定原料路線；（b）探索反應(yīng)的可行性；（c）觀察現(xiàn)象；（d）獲得感性認識；（e）獲得樣品。

B、小試研發(fā)（1-2）A：小型工業(yè)模擬試驗（初步技術(shù)經(jīng)濟評價后）。內(nèi)容：（a）驗證開發(fā)方案的可行性、完整性；（b）測定收集物化數(shù)據(jù)；（c）產(chǎn)品分析方法；（d）整理最佳方案，完成概念設(shè)計。

C、小試研發(fā)（1-2）B：模型試驗（對工業(yè)生產(chǎn)中的某些重要過程作放大的工業(yè)模擬試驗，重要過程一般指對應(yīng)用產(chǎn)生成敗的過程要素，例如催化劑活性），一般比實驗室研究規(guī)模大并具有工業(yè)設(shè)備的仿真性質(zhì)。內(nèi)容：（a）考察化工過程運行的最佳條件；（b）考察設(shè)備內(nèi)傳熱、傳質(zhì)、物料流動與混合等工程因素對于化工過程的影響；（c）觀察設(shè)備放大后出現(xiàn)的放大效應(yīng)；（d）尋找產(chǎn)放大效應(yīng)的原因，測定放大所需的有關(guān)數(shù)據(jù)或判據(jù)等等；（e）從總體看，模型試驗考查的重點是工藝和工程問題。

D、中試產(chǎn)業(yè)化（2-3）：中試是”中間工廠試驗”的簡稱，它是在小試或模試之后并行的半工業(yè)化規(guī)模的模擬試驗。中試結(jié)果可作為基礎(chǔ)設(shè)計的依據(jù)。（日本很多可以放大到自動化或者連續(xù)生產(chǎn)前都可以叫中試產(chǎn)業(yè)化）。內(nèi)容：（a）檢驗小試確定的工藝方案和工藝條件；（b）考察工藝系統(tǒng)連續(xù)運轉(zhuǎn)的可靠性；（c）考察設(shè)備放大后所產(chǎn)生的放大效應(yīng)的程度，分析產(chǎn)生的原因，尋找消除的辦法；（d）確定檢測方法；（e）考察物料對設(shè)備材質(zhì)等情況的影響；（f）提供一定量的產(chǎn)品供應(yīng)用試驗；（g）考察“三廢’”的生成量、危害程度和治理方法；（h）為估算投資和成本，以及建立生產(chǎn)工作崗位的操作規(guī)程提供資料。

（2）放大階段和基礎(chǔ)（10%），還要了解放大基礎(chǔ)的問題，例如物化指標、功能指標和應(yīng)用指標怎么來劃分。對于已知物化指標、功能指標、應(yīng)用指標之間有哪些關(guān)聯(lián)，物化指標對功能指標、和應(yīng)用指標影響程度有多大？是否有矩陣對照表？是否已經(jīng)建立了模型？以上這些都要使用應(yīng)用關(guān)聯(lián)法的邏輯進行相關(guān)的建立。

（3）放大思想和原則（30%），首先解決放大思想的4個邏輯：

A、以市場為驅(qū)動：以符合客觀規(guī)律和發(fā)展趨勢的市場應(yīng)用方向、產(chǎn)品性能方向、設(shè)備工藝方向、應(yīng)用評價方向等進行量產(chǎn)研發(fā)和技術(shù)放大的做法。

B、工業(yè)化思想：從預(yù)先研發(fā)開始就要有技術(shù)放大的思考和意識，例如放大的原則、放大的方法、放大的準則等，并有意識建立之間的關(guān)聯(lián)、矩陣、模型等，甚至在研發(fā)的工藝、設(shè)備以及放大后產(chǎn)品的要求上都要所有考慮。

C、成本意識：從預(yù)先研發(fā)開始就進行成本方面的計算，量產(chǎn)研發(fā)和技術(shù)放大等要把成本計算作為考核依據(jù)并量產(chǎn)可行性評估因素。

D、為客戶快速提供深化其競爭的解決方案：要從產(chǎn)品應(yīng)用的角度去了解客戶的工藝，并思考我們?nèi)绾芜M行產(chǎn)品設(shè)計能夠讓客戶基本性能不減少的前提下工藝窗口更寬，成本更低，性能更穩(wěn)定，或者在其他條件基本不變的情況下，性能符合客戶推廣和應(yīng)用其產(chǎn)品的競爭力。

（4）放大思想和原則（30%），還要解決放大原則的問題：

A、工藝：放大過程中工藝是否發(fā)生變化和調(diào)整，工藝參數(shù)范圍和中值是否需要進一步變化？

B、設(shè)備：放大過程中同樣設(shè)備功能的設(shè)備原理和類型是否發(fā)生變化和調(diào)整，設(shè)備參數(shù)精度和穩(wěn)定性是否需要進一步變化？

C、產(chǎn)品：放大過程中產(chǎn)品指標范圍以及批次間穩(wěn)定性是否發(fā)生變化和調(diào)整？

D、操作：放大過程中操作方式和自動化程度是否發(fā)生變化和調(diào)整？

E、對標：放大過程中對標樣品或者對標后提出指標是否發(fā)生變化和調(diào)整？

F、成本：放大過程中原料、設(shè)備、制造等成本變化的情況是否進行調(diào)整？

G、評價：放大過程中評價的方法和控制指標是否發(fā)生變化和調(diào)整？

(5) 放大原理和準則（40%）, 首先解決放大原理的問題：你會發(fā)現(xiàn)不同的工藝和設(shè)備放大原理都不同，例如洗滌工藝和設(shè)備最簡單，是幾何相似放大；合成工藝和設(shè)備是動力相似放大；砂磨工藝和設(shè)備是能量相似放大；煅燒工藝和設(shè)備是流體相似放大；干燥工藝和設(shè)備是環(huán)境相似放大……，如果我們以合成工藝放大為例：

A、首先需要了解合成設(shè)備的組成部分：設(shè)備由主要由釜體部分、攪拌裝置、軸封、傳熱裝置和傳動裝置五大部分組成。（a）釜體部分包括筒體，上、下封頭以及各種接管口等。（b）筒體的直徑和高度決定釜容積的大小，應(yīng)根據(jù)工藝要求確定其長徑比。（c）強度、穩(wěn)定性計算按前述方法進行。（d）攪拌裝置是為了使各種物料混合均勻，常用攪拌器如槳式、渦輪式、推進式等各有不同的尺寸和范圍，可根據(jù)被攪拌物料的粘度、攪拌器轉(zhuǎn)速等選擇。（e）攪拌器通常用可拆連接固定在攪拌軸上。（f）傳熱裝置的作用是控制反應(yīng)過程中的熱量傳遞。常用外置式夾套或內(nèi)置式蛇管。（g）加熱介質(zhì)常選用蒸汽，有時用有機載熱體，冷卻介質(zhì)通常用冷卻水或鹽水。（h）傳熱面積要滿足工藝所需傳熱量的要求。（i）傳動裝置一般由電機、減速器、聯(lián)軸器等組成。（j）攪拌軸用聯(lián)軸器與減速器相聯(lián)，傳遞來自電機的動力。為保證反應(yīng)釜筒體空間的密封，在攪拌軸穿過封頭處要有密封裝置即軸封。（k）電機、減速器重量不大時可利用機架支承在封頭上。

B、反應(yīng)器（合成釜）放大： 就是在中試或模擬反應(yīng)器（合成釜）研究的基礎(chǔ)上運用化學工程原理（熱力學和動力學）進行工業(yè)級反應(yīng)器（合成釜）設(shè)計的技術(shù)。其要求是工業(yè)反應(yīng)器（合成釜）中重現(xiàn)中試或模擬反應(yīng)器的重要過程結(jié)果。在放大過程中也可以對中試或模擬反應(yīng)器中的配方和工藝作一定程度修改。影響過程結(jié)果的主要因素有溫度、濃度、反應(yīng)時間、和剪切率四個變量。對于低分子反應(yīng),濃度和反應(yīng)時間之間有一定的函數(shù)關(guān)系, 所以二者之間有一個獨立變量。對于高分子或者復雜反應(yīng)來說, 反應(yīng)時間直接影響聚合物的分子量, 濃度和反應(yīng)時間都可能成為獨立變量。

注意：許多情況并不要求工業(yè)級反應(yīng)器重現(xiàn)中試或模擬反應(yīng)器的所有過程結(jié)果, 也有些反應(yīng)并不對上述四個變量都很敏感, 這就使得放大工作得以簡化。所以在放大之前明確哪些是必須重現(xiàn)的過程結(jié)果, 相應(yīng)地建立定量的檢驗手段, 并通過一定規(guī)模的模擬, 弄清影響主要過程結(jié)果的主要變量是使放大工作順利進行的基礎(chǔ)。

C、幾何相似：如果一個體系中的尺寸比與另一個體系中的相應(yīng)尺寸比相等時, 這兩個體系就被稱為幾何相似。因此, 兩個形狀相同而幾何尺寸不同的設(shè)備間存在幾何相似性。如果兩個體系不僅幾何相似, 而且每個體系相應(yīng)點間的速度比也一樣時, 則這兩個不同幾何大小的體系間存在運動學上的相似。如果兩個體系除了幾何相似和運動學相似外, 每個體系相應(yīng)點間力的比值也相等, 則這兩個體系間存在動態(tài)學上的相似。事實上, 如前所述, 極少可能實現(xiàn)放大所要求的各種各樣的全部或大部相似, 尤其難以滿足與傳熱及化學反應(yīng)無因次數(shù)群（準則）有關(guān)的相似要求。完全幾何相似的可能性: (a) 如果試圖滿足反應(yīng)器的全部限制,則發(fā)現(xiàn)只有當兩個裝置的所有尺寸都相同時才可能實現(xiàn), 結(jié)果顯然無放大可言。(b) 實際上不可能得到完全的幾何相似, 若有相同的長徑比, 則不能有相同的表面積與體積比, 由于該比例的確定對傳熱很重要, 因此,兩種不同尺寸的完全幾何相似是不可能的。所以幾何相似也是要確定準則的體積相似。反應(yīng)器的放大若按最簡單的幾何相似放大原則, 放大結(jié)果使得放大后換熱面積遠遠滿足不了工藝要求, 常用的傳熱方式有: 夾套傳熱、反應(yīng)器內(nèi)傳熱和反應(yīng)器外傳熱。夾套傳熱結(jié)構(gòu)簡單,但放大后換熱面積的增加不能滿足工藝要求, 常與其他換熱方式配合使用, 而且在處理高粘度物料時傳熱系數(shù)不高。反應(yīng)器內(nèi)裝冷卻管傳熱, 易導致結(jié)垢, 清除困難。反應(yīng)器外傳熱是反應(yīng)氣相物料或液相物料移到反應(yīng)器外進行熱交換, 雖可提高傳熱效率, 但結(jié)構(gòu)復雜, 增加輔助設(shè)備較多, 有時會影響反應(yīng)的正常進行。故就傳熱因素考慮, 幾何相似放大并不可取。反應(yīng)器放大對化學反應(yīng)與傳質(zhì)的影響是個復雜的過程。就其實質(zhì)則主要集中在對化學反應(yīng)速率、速度分布、轉(zhuǎn)化率、選擇性及物料的擴散等幾方面。

D、幾何相似放大準則：幾何相似放大法其實只回答一個問題：在直徑為D1的中試釜中，當轉(zhuǎn)速為N1時能獲滿意結(jié)果；則在直徑為D2的工業(yè)釜中，轉(zhuǎn)速N2為多少時能重復中試釜的結(jié)果？幾何相似法可歸結(jié)為：(N2/N1)~(D2/D1)-b ，故求取b值是幾何相似放大的核心。所以以攪拌目的不同時的幾何相似可作為放大準則。

E、幾何相似≠動力相似。反應(yīng)器選型與設(shè)計強烈依賴經(jīng)驗和實驗，對其的優(yōu)劣很難用理論預(yù)測。逐級放大來以達到攪拌設(shè)備被要求的傳質(zhì)、傳熱和混合，周期長、耗費大。所以幾何相似放大的缺陷：幾何相似條件下若Re（雷諾準數(shù)）和Fr（弗勞德準數(shù)）都相等，則動力相似。然而，Re = d2 N r / h ，F(xiàn)r = d N2/g，除非(h/r)2/(h/r)1=(D2/D1)3/2，否則不可能Re和Fr同時相等。但實際是我們要保持相等：單位體積傳熱面積的下降，反應(yīng)器內(nèi)熱傳導距離增加；單位體積傳質(zhì)界面的減少，傳質(zhì)路徑增加；僅單一特征混合參數(shù)的相同。(a)相似關(guān)聯(lián)：反應(yīng)器依據(jù)體積相似和動力相似的不同，可以進行非常多的相似的放大原理和準則的確定，而這個要與反應(yīng)機理緊密結(jié)合，如果拿水熱法來進行說明，水熱法的機理也是很多，但一般無機材料以溶解結(jié)晶為主，那么溫變點和壓變點的影響就非常重要，而我們也就要依據(jù)反應(yīng)機理進行準則的確定，所以水熱法的準則很多在顆粒反應(yīng)的表面速度上或者在結(jié)晶析出的表面能上，而這樣的熱量傳質(zhì)因為工業(yè)化會有2-7度的影響，那如何調(diào)整傳質(zhì)在2度以內(nèi)就成為了關(guān)鍵。(b)當選用的前驅(qū)體是在常溫常壓下不可溶的固體粉末、凝膠或沉淀時，在水熱條件下，所謂“溶解”是指水熱反應(yīng)初期，前驅(qū)物微粒之間的團聚和聯(lián)接遭到破壞，從而使微粒自身在水熱介質(zhì)中溶解，以離子或離子團的形式進入溶液，進而成核、結(jié)晶而形成晶粒；“結(jié)晶”是指當水熱介質(zhì)中溶質(zhì)的濃度高于晶粒的成核所需要的過飽和度時，體系內(nèi)發(fā)生晶粒的成核和生長，隨著結(jié)晶過程的進行，介質(zhì)中用于結(jié)晶的物料濃度又變得低于前驅(qū)物的溶解度，這使得前驅(qū)物的溶解繼續(xù)進行。如此反復，只要反應(yīng)時間足夠長，前驅(qū)物將完全溶解，生成相應(yīng)的晶粒。

F、幾何相似放大舉例（容積放大）：取不同的放大準則可使過程能耗相差很大，必須予以重視。保持Qd／V 恒定（即翻轉(zhuǎn)次數(shù)恒定）的放大法是最耗能的放大法。而保持Re恒定，一般不能重現(xiàn)過程結(jié)果。實用的放大法是保持Pv恒定或Nd恒定，或取二者之間。

G、幾何相似放大舉例（反應(yīng)器傳熱能力）：一般情況下, 提高攪拌轉(zhuǎn)數(shù)可提高流體對傳熱面的傳熱系數(shù), 使反應(yīng)器傳熱能力增加, 但增幅有限, 尤其對高粘度流體, 轉(zhuǎn)數(shù)增加, 攪拌功耗激增, 體系的熱負荷相應(yīng)增加,故靠提高轉(zhuǎn)數(shù)以強化傳熱一定程度上受到限制。

H、動態(tài)相似：以一定必要的過程結(jié)果所對應(yīng)的參數(shù)以及變量進行確定，可據(jù)此參數(shù)和變量確定需要何種相似和準則（幾何相似），而以上所有新確定的準則以及以新的相似都會歸為一大類叫做非幾何相似或者動態(tài)相似。

(6) 放大原理和準則（40%）, 還要解決放大準則的問題：

A、放大準則：放大過程中需保持恒等的量叫準則，或者重現(xiàn)的過程結(jié)果所對應(yīng)的參數(shù)以及變量就是我們設(shè)計需要明確的準則，所以尋找出重現(xiàn)的過程結(jié)果以及這些結(jié)果的主要變量是非常關(guān)鍵的。根據(jù)中試或模擬反應(yīng)器操作的結(jié)果, 將其放大到工業(yè)化生產(chǎn)是一項復雜的任務(wù), 要根據(jù)具體對象來選定放大準則, 掌握何者是控制的步驟后, 才可據(jù)此確定需要何種相似, 以滿足這一要求。對于其他要求便可放松。

B、放大準則選擇：分為兩類：（a）選擇小、大反應(yīng)器之間某些參數(shù)保持一致, 如攪拌Re、傳熱系數(shù)、混合時間等。選擇某一依據(jù), 也就表明所側(cè)重的方面。而這些參數(shù)對應(yīng)的主要過程結(jié)果相同。（b）選擇過程結(jié)果中必須保持原理的工藝因素進行推導，例如反應(yīng)能量（溫度和時間的函數(shù)）、傳質(zhì)能量（剪切率和物料本質(zhì)性質(zhì)的函數(shù)）。

（7）放大方法和實施（20%），首先要明確放大方法的問題：

A、理論放大法：（a）原理: 建立及求解反應(yīng)系統(tǒng)的動量、質(zhì)量和能量平衡方程。對于復雜反應(yīng)器的理論放大，主要的問題是無法了解反應(yīng)系統(tǒng)中的動量衡算方程，所以理論放大法只能用于簡單的系統(tǒng)。例如固定化生物反應(yīng)器。（b）放大的基本理論基礎(chǔ)：相似理論。相似理論的基本點：兩個反應(yīng)系統(tǒng)可用統(tǒng)一微分方程描述，在其中一系統(tǒng)中同步存在動量、熱量及質(zhì)量傳遞和許多生化反應(yīng)。例如流體相似、動力相似、環(huán)境相似……

B、半理論放大法：對理論放大法中的動量、質(zhì)量和能量平衡方程進行簡化，只考慮最主要的20%的因素或者影響成敗的因素進行放大。原理和放大基礎(chǔ)與理論放大沒有本質(zhì)的區(qū)別。

C、因次分析法：在放大過程中，維持系統(tǒng)參數(shù)構(gòu)成的無因次群（準數(shù)）恒定不變。（a）原理：把反應(yīng)系統(tǒng)的動量、質(zhì)量、熱量恒算以及有關(guān)的邊界條件、初始條件以無因次的形式寫出,用于放大過程這就是因次分析放大法。（b）例如：雷諾準數(shù)相等：Rem=Rep （ρNDi2/μ）m= （ρNDi2/μ）p ；弗勞德準數(shù)相等：Frm=Frp （N2Di/g）m =（N2Di/g）p；對于全擋板條件，傳遞特性與Fr準數(shù)基本無關(guān)。只要Re相等。但是，混合時間與P/V有關(guān)， 若按Rem=Rep放大，則大型反應(yīng)器的P/v很低，但是混合時間就太大了。所以，大型反應(yīng)器放大時，往往以(P/V)m=(P/V)p準則放大，但必須滿足Re>104 。例如幾何參數(shù)D、H、dp，物理化學參數(shù)ρμσ，過程變量N、P0 、VL，常數(shù)g、R。

D、經(jīng)驗放大法：通過以往數(shù)據(jù)或者信息等，對于應(yīng)用的影響比例可以通過經(jīng)驗表征出來，而通過這些經(jīng)驗放大比例進行放大的方法。有時與半理論放大有關(guān)聯(lián)的地方。

E、逐級放大法：（a）原理：逐級經(jīng)驗放大法是從實驗室規(guī)模的小試開始，經(jīng)逐級放大到一定規(guī)模試驗的研究，最后將模型研究結(jié)果放大到生產(chǎn)裝置的規(guī)模。（b）實施：這種放大方法，每放大一級都必須建立相應(yīng)的模型裝置，詳細觀察記錄模型試驗中發(fā)生的各種現(xiàn)象及數(shù)據(jù)，通過技術(shù)分析得出放大結(jié)果。而每一級放大設(shè)計的依據(jù)主要是前一級試驗所取得的研究結(jié)果和數(shù)據(jù)。逐級經(jīng)驗放大法是經(jīng)驗性質(zhì)的放大，因此放大倍數(shù)一般在50倍以內(nèi)，而且每一級放大后還必須對前一級的參數(shù)進行修正。缺點：經(jīng)驗放大的開發(fā)周期長，人力、物力消耗較大。（c）步驟：①設(shè)備選型：設(shè)備選型一般都在小試中進行。采用不同形式和結(jié)構(gòu)的反應(yīng)器，在實驗室對所開發(fā)的反應(yīng)過程進行研究。試驗時主要考察設(shè)備的結(jié)構(gòu)和形式對反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率和選擇性的影響。因此又稱為“結(jié)構(gòu)變量試驗”。②優(yōu)化工藝條件：在設(shè)備選型試驗后，就在選定的小試試驗設(shè)備中進行優(yōu)化工藝條件試驗。試驗時主要考察各種工藝條件對反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率和選擇性的影響，并從中篩選出最佳工藝條件。以改變工藝操作條件，觀察指標的變化，故又稱之為“操作變量試驗”。③反應(yīng)器放大：逐級試驗放大法的反應(yīng)器放大研究是采用模型裝置的方式進行逐級放大的。每放大一級都必須重復前一級試驗確定的條件，考察放大效應(yīng)，并取得設(shè)備放大的有關(guān)數(shù)據(jù)和判據(jù)。重點考察反應(yīng)器的幾何尺寸對反應(yīng)轉(zhuǎn)化率和選擇性的影響。故又稱之為“幾何變量試驗”。

通過以上三種獨立的變量試驗，基本上可以取得化工過程開發(fā)所需要的設(shè)備形式、最佳工藝條件，以及放大的判據(jù)和數(shù)據(jù)，為建立生產(chǎn)裝置提供可靠的數(shù)據(jù)。

四、量產(chǎn)研發(fā)和技術(shù)放大是技術(shù)本質(zhì)的一部分

其實量產(chǎn)研發(fā)和技術(shù)放大是個系統(tǒng)工程，這個過程本身可以說是一門學科，也可以說是一套理論，更可以說是一項寶庫，我也一直在進行這方面的研究，也時常發(fā)現(xiàn)不知道知識會越來越多，但無論如何，我們只有不斷的去鉆研，才有可能窺探到一點點門徑，這項研究永遠沒有止境，就像我經(jīng)常講的生命不止，激情不止，研發(fā)不止！另外關(guān)于這項研發(fā)過程中我也推倒了一些理念，供大家參考：

1、科學的交叉點就是技術(shù)的迸發(fā)點

當我研究水熱工藝時，我在仔細解讀水熱結(jié)晶學時，看到那些公式像裊裊硝煙不停的升起，我一直不明白也不理解科學知識和技術(shù)實現(xiàn)到底區(qū)別在哪里？當我發(fā)覺所有的公式指向兩個支點：一個是顆粒溶解的點，一個是結(jié)晶析出的點，那這兩個科學知識支點與技術(shù)是什么關(guān)系？就定義了這兩個技術(shù)點：壓變點和溫變點，而讓所有的設(shè)備工藝參數(shù)與這兩個技術(shù)點進行關(guān)聯(lián)，發(fā)覺不僅全部能夠關(guān)聯(lián)，而且還可以依據(jù)這兩個點的相互變化而整體的調(diào)整參數(shù)，那再做試驗的過程中，又調(diào)皮的調(diào)整參數(shù)、原料等把這兩個支點進行拉近，拉遠，重合、反向……，神奇的事情發(fā)生了，顆粒大小、形貌、狀態(tài)均發(fā)生了變化，有的中空，有的片狀，有的針狀……，也因此產(chǎn)生了非常多看似“錯誤的數(shù)據(jù)”讓我建立起了一個模型，依據(jù)壓變點和溫變點就可以計算，可以調(diào)整。后來我得出了一個結(jié)論科學指向的點就是技術(shù)迸發(fā)的點，那么我們找到科學指向的點并依據(jù)技術(shù)進行實踐化，那很多問題就會簡單化。后來在研究砂磨機時，同樣發(fā)覺所有的科學知識都是作用在顆粒的表面時，所以就按照顆粒表面的科學支點進行技術(shù)分解，就有了瞬間破碎力，綜合粉碎能和分散矢量3個技術(shù)點，依據(jù)這幾個技術(shù)點，所有砂磨機參數(shù)都與這幾個技術(shù)點想關(guān)聯(lián)，設(shè)計就變得十分的簡單了，噴霧干燥機技術(shù)點在料液分配盤上技術(shù)點，煅燒爐截面的傳熱上的技術(shù)點……，之前很多復雜的東西都變得十分簡單，有效，實用，那些繁冗的公式實際上都變成了你所要應(yīng)用的附屬品，而設(shè)備不容易通過人直接想象的原理也變得生動起來。所以科學與技術(shù)的交叉點并不簡單是一種連接，而是原理和實踐的一種交匯。所以技術(shù)和科學之間的關(guān)系就變得既復雜又簡單，沒有找到交匯點前很復雜，找到交匯點后很簡單，后來我又依據(jù)這個技術(shù)點推理出任何材料的研發(fā)都有1~2條主線，就是無數(shù)個技術(shù)點的連線，而這個主線就是本質(zhì)分割線，使得在尊重科學規(guī)律的前提下，減少了不必要的研發(fā)，提升了研發(fā)效率。

依據(jù)這個科學和技術(shù)的關(guān)系，當我把各種科技進步史、人類發(fā)展史、多種材料的發(fā)展史進行關(guān)聯(lián)分析時，你就會發(fā)現(xiàn)有非常多的交匯點，而單看這些交匯點沒有什么規(guī)律，但卻發(fā)現(xiàn)這些交匯點實際上是一段時間和面積，但這段時間有在高點，有在低點，而把這些交匯點和面積進行按照時間范圍，按照材料類型，按照變化的程度進行關(guān)聯(lián)分析時，奇跡就發(fā)生了，就會得到很有意思的規(guī)律，我把這個規(guī)律叫做材料摩爾定律，大自然的規(guī)律永遠都在那里，等待的是你的發(fā)現(xiàn)，而這個規(guī)律會得出結(jié)論：各個材料各領(lǐng)風騷數(shù)十年，而高潮和低潮就是你要行動的節(jié)拍……，而科學與技術(shù)的交匯點成為行業(yè)甚至科技迸發(fā)的“萬佛朝宗”！這個交匯點讓我意識到有更多的規(guī)律可以去尋找，我又在開始研究各個生產(chǎn)工藝，各個設(shè)備……的摩爾定律，其樂無窮，大自然的規(guī)律真的令人向往，不知不覺中你不僅融入到技術(shù)的世界中，而是在這個世界中去與自然最親密的接觸，眼里有光，因為你看得到光，眼里有淚，因為你看得到感動……。所以后來我又對技術(shù)和科學的關(guān)系進行了新的補充（新關(guān)系）：

(1)技術(shù)和科學有時是共同體，科學單獨作用有時會發(fā)生，但更多的是技術(shù)單獨作用或者技術(shù)和科學共同作用，而此時產(chǎn)生的能力和邏輯更加能夠獲得肯定、認可和實踐應(yīng)用。

(2)技術(shù)和科學互為副產(chǎn)品，而更多的時候科學是技術(shù)的副產(chǎn)品，因為技術(shù)驅(qū)動力往往大于科學驅(qū)動力，只是人們有時更重視科學成果而已，因為技術(shù)成果有時作用不能讓人有敏感性。

(3)技術(shù)和科學的發(fā)展都有其固有的路徑，不論多久以及多長都能夠通過路徑了解到技術(shù)本質(zhì)和科技起點，而他們相互作用的支點和交叉點，也會在路徑中有效的體現(xiàn)出來。

所以科學與技術(shù)的交叉點并不簡單是一種連接，而是原理和實踐的一種交匯。所以技術(shù)和科學之間的關(guān)系就變得既復雜又簡單，沒有找到交匯點前很復雜，找到交匯點后很簡單，后來我又依據(jù)這個技術(shù)點推理出任何材料的研發(fā)都有1~2條主線，就是無數(shù)個技術(shù)點的連線，而這個主線就是本質(zhì)分割線，使得在尊重科學規(guī)律的前提下，減少了不必要的研發(fā)，提升了研發(fā)效率。

(4)科學只有作用力，而技術(shù)有作用力和反作用力，所以科學只有通過技術(shù)實現(xiàn)才會產(chǎn)生意義，而技術(shù)也會影響科學發(fā)展，直到新的科學知識的產(chǎn)生。

(5)技術(shù)之間可以相互作用，并且能夠?qū)崿F(xiàn)自我進化，進化過程中會帶動、引導和超出人類的需求。

(6)科學和技術(shù)始終都有交匯點，而科學指向的點就是技術(shù)迸發(fā)的點。

2、工業(yè)文化是工業(yè)進步最根本的思想源泉，對推動工業(yè)由大變強具有基礎(chǔ)性、長期性、關(guān)鍵性的影響。

(1)改革開放以來，我國工業(yè)發(fā)展迅速，但工業(yè)文化的研究和實踐一直滯后于經(jīng)濟文化的發(fā)展，存在認識不夠、力度不大、效果不突出等問題，與工業(yè)發(fā)達強國相比，與我國建設(shè)社會主義工業(yè)強國和文化強國的目標要求相比，還存在一定差距。

(2)1955年日本就有“人間國寶” 的評定，現(xiàn)在已經(jīng)有114人， “國寶”的稱呼遠比“重要文化財產(chǎn)”易懂且更貼切，更能反映并提高“身懷絕技者”的社會地位，甚至不僅僅是“技藝”得到承認，更多的是可以感到其本身具有的高尚人格。被認定的“重要無形文化財產(chǎn)”，必定是值得傳承的“藝之精華”，因此，即使身懷絕技，取得了很高社會地位的人，如果不收弟子，藝不外傳，最終也不會成為“人間國寶”。

(3)1967年設(shè)立的“現(xiàn)代名工”，現(xiàn)在已經(jīng)有149人，在“日本奇跡”的主要創(chuàng)造者——420余萬家中小企業(yè)中，有超過3萬家百年以上的老鋪企業(yè)，而它們的主要支撐是幾十萬名職人。

(4)1960年的《鞍鋼憲法》，四十多年過去了，《鞍》經(jīng)歷了“墻里開花墻外香”的過程，先是日本，隨后是歐洲和美國，許多工業(yè)管理學家漸漸認識到了它的價值。 日本人對中國的《鞍》大膽地加以吸收?！栋啊?核心內(nèi)容是“干部參加勞動，工人參加管理；改革不合理的規(guī)章制度；管理者和工人在生產(chǎn)實踐和技術(shù)革命中相結(jié)合?！薄栋啊泛髞肀幻绹槭±砉W院一個叫羅伯特·托馬斯的管理學教授評價說：這是“全面質(zhì)量管理”和“團隊合作”理論的精髓。日本人主要吸收了《鞍》中的“兩參一改三結(jié)合”的管理思想，如20世紀70年代日本的豐田管理方式，日本的全面質(zhì)量管理和團隊精神實際上就是《鞍》所倡導充分發(fā)揮勞動者個人主觀能動性、創(chuàng)造性的《鞍》精神。日本倡導敬業(yè)、進取、追求極致等工業(yè)精神。

(5)岡野工業(yè)——“無痛注射針頭”公司總裁岡野雅行被視為是世界級名匠并被人稱為“金屬加工魔術(shù)師 ”。Hard Lock工業(yè)—— “防松螺母”日本最大的鐵路公司的全面使用，而國外企業(yè)要使用這小小的螺母只能進口只有45名員工的Hard Lock的螺母。小林研業(yè)——“iPod鏡面加工”并使“iPod”背板的鏡面要求最終與真正的鏡子一樣達到1000號級別。

工業(yè)文化是一直在推動著工業(yè)進步，而很多企業(yè)都不注重工業(yè)文化，所以很難出首席科學家和首席技師，這些以匠人精神為基礎(chǔ)的工業(yè)文化是制造業(yè)的關(guān)鍵，這個不能跨越，是需要花時間和資源進行一點點積累，而這些積累也是我們制造業(yè)要向日本好好學習的地方。

五、總結(jié)

其實量產(chǎn)研發(fā)和技術(shù)放大也都是技術(shù)創(chuàng)新重要組成部分，要創(chuàng)造一種創(chuàng)新邏輯讓更多的人參與其中才能把量產(chǎn)研發(fā)和技術(shù)放大做好，其實創(chuàng)新邏輯真正的競爭不是在與他人競爭，事業(yè)部競爭、分公司競爭、競爭對手競爭、客戶競爭，而是要與行業(yè)進步競爭，與未來發(fā)展競爭、與自然進化競爭、與技術(shù)迭代競爭、與自己格局提升競爭……，這樣的機制和體系才是最好的系統(tǒng)，但想做到這一點又是非常非常難的，人性的弱點和社會的不公始終存在，我們都要時時面對的，所以我們要記住一些法則、定律和效應(yīng)：

1、墨菲定律 ： 越害怕的事情越會發(fā)生。

2、吉德林法則 ： 把問題清楚的寫下了就已經(jīng)解決了一半。

3、基爾伯特定律 ： 工作中的最大問題就是沒人跟你說該如何去做。

4、?？颂m定律 ： 沒必要做出決定時就不要做出決定。

5、莫斯科定理： 你得到的第一個回答不一定是最好的回答。

6、羅伯特法則：人生可以沒有很多東西，卻唯獨不能沒有希望。沒有人因倒下而失敗，除非他們一直倒下或消極。

7、藍斯登法則：相比低谷與磨難，更應(yīng)警惕的是前行路上的巔峰與順境。

8、南風效應(yīng)：在處理問題時，一定要注意方式方法。

9、綠燈效應(yīng)：持一種開放的態(tài)度面對和接納所遇到的人和事。

10、飛輪效應(yīng)：堅持和努力的力量始終存在。

技術(shù)的本質(zhì)是一種信仰，它與產(chǎn)品、教育、科學、市場和生命都有非常多的關(guān)聯(lián)和交叉點，之間也是相關(guān)作用，相互促進，甚至相互進化，技術(shù)既能帶來新的生命體，而本身也是生命體，未來技術(shù)一定會在合適的時間和空間人類化，那將是另外一種世界的存在，而我們所有的創(chuàng)新人員要明白以上他們之間的關(guān)系，并運用好他們之間的交匯點，更多的創(chuàng)造對于這個社會有價值的東西，而我們需要從自身做起，需要有戰(zhàn)略思維，一切都是做好的安排，一切都是最好的年代！