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环形，是我们都非常熟悉的一个形状，让我们一起来一次说走就走的关于“环形”的漫游。 1先从字面出发吧汉字“环”（環），从王字旁，其实准确地说应该是“斜玉旁”，凡是从这个偏旁的字都和玉相关，例如：珍、琛、玲、珰、珠、琅等，因此，环就是“中央有孔的圆形佩玉”，所谓环佩叮当嘛。著名的和氏璧是不是差不多就长成这样啊？
所以后来环就代表圆形且中空的东西，例如圆环、奥运五环等。 环形可以说是无处不在，不仅日常生活中常见，也和它的近亲“圆”一样，普遍存在于自然界中。它既有圆满的外表，又有轻灵的形态。 首先放眼宇宙。在太阳系中，土星之所以被称作“太阳系里的奇观”，就是因为围绕着它的光环，有人说是天文爱好者在望远镜里所看见的最美丽的天体。“形态稳定，比例恰当，真是一件完美的艺术品”。 图2 卡西尼号拍摄到的土星（图片来源于网络） 土星环看上去像一张硕大无比的密纹唱片上那一圈圈的螺旋纹路。所有的环都由大小不等的碎块颗粒组成，大的可达几十米，小的不过几厘米或者更微小，被一层冰壳包裹着，因此当太阳光照射到它们的时候，就形成了动人的明亮光环。长期以来，这条光环是如何形成的，一直是天文学家努力研究的热点问题。太阳系的其他三颗气体巨星（木星、天王星和海王星）也都有自己的行星环。1997年发射的卡西尼-惠更斯探测器对土星光环及其卫星进行了探测。 “月有阴晴圆缺”，太阳也会有日食。除了日环食是环形之外，在日全食过程中还会出现美丽的“贝丽珠”，这是英国天文学家贝利最早研究的。大家都知道，日食是月亮遮挡太阳造成的，在日食发生的某个阶段中，当月球轮廓边缘的环行山豁口无法完全遮住太阳时，透过的光线就会呈现出像珍珠一样的光球。如果贝利珠只有一颗，而且特别大，再加上日食发生时看到的色球层，整个太阳就好似一颗钻石戒指挂在天空上，这便是“钻石环”现象。西方传说，如果男子在“钻石环”出现时向心仪的女子求婚就一定会成功，因为没人能给出如此巨大、璀璨的钻戒！
（图片来源于网络） 那么，除了自然界的现象以外，还有那些东西、现象或者规律与“环”相关呢？ 在高等近世代数中，有“群、环、域”的概念。它们都是元素的集合，在这个集合上定义有特定元素（单位元、逆元）和一些运算（加法、乘法），并满足某些规律（结合律、交换律）和约束。有趣的是，网上有小伙伴提出问题，请你来证明“QQ群”为什么是群，而不是“QQ环”或者“QQ域”？你有兴趣吗？学霸的世界无人能懂啊。 还有一个有趣的“莫比乌斯环”（又称“莫比乌斯带”）。与普通纸带不同，莫比乌斯环纸带只有一个面，如果用剪刀沿纸带的中央轴线把它剪开，纸带不仅没有一分为二，反而剪出一个两倍长的纸圈。看到这里大家都可以动手试试。
莫比乌斯环给很多艺术家提供了灵感。它不仅成为雕塑家的目标，也经常出现在小说和电影里。有的科幻小说认为我们的宇宙就是一个莫比乌斯环，就连动画片《多啦A梦》中一个道具的外观就是莫比乌斯环，只要把这个环套在门把上，外面的人进来后，看到的依然是外面的情景。 不知道大家注意到没有：用来悬挂我们的门卡或者参会证的挂带，一般都会做成莫比乌斯环。此刻，请摘下你脖子上的门卡验证一下，可为什么会设计成这样呢？请写下你的答案。 从上面三个例子我们可以看出，环的概念逐渐抽象，其外延不断扩大，衍生出了围绕的意思，这时候环不见得是具有圆形的外观了。例如：环绕，环岛马拉松、《环太平洋》等等，也扩展到那些没有明显的起点和终点的封闭轨迹了，例如，北京的环路。 图5 比四环多一环、比六环少一环、不圆的北京五环 进一步，环还衍生出了“循环”的意思。美国心脏协会出版的学术杂志的名字就叫做《循环》。地球上水更是循环的绝佳的例子，水在太阳辐射和地球引力的作用下不断地变化着形态和位置，周而复始、循环往复，驱动着我们生机勃勃世界。 图6 水循环（图片来源于NOAA网站） 除此之外，人们还会主动将一些原本不连接的事物连接起来，形成“闭环”。 闭环较早地应用在自动控制中。 闭环是通过反馈形成的。我想毫不夸张地说，在整个经典的自动控制原理中最重要的概念就是反馈。因此，经典的自动控制理论也叫反馈控制理论。 使用生活中的例子很容易说明闭环控制的概念。例如，人体就是一个闭环控制系统，人去拿一本书的简单动作就是一个闭环控制。手是控制对象，书是目标；眼睛不断将手的位置传递给大脑，这就是反馈；大脑计算手与书的位置差距，从而控制手的进一步动作，不断接近书，直至完成动作。 图7 手取书的闭环控制 与之对应，如果是开环控制（也就是没有反馈）会怎么样呢？ 那就是第一眼看到书的位置后，就不再看书在哪了，然后闭着眼睛伸手去够书，这就是开环控制。你是这样“盲目”地拿东西的吗？ 图8 手取书的开环控制 与开环控制相比，闭环控制有什么好处呢？ 书是静止不动，自己不会跑，开环似乎也能完成任务，但是实际上，一方面我们执行动作可能没那么准确，在执行过程中也可能被干扰，因此我们执行操作就可能“跑偏”；另一方面，目标也可能发生变化，例如：你去闭眼取书的过程中正好有小伙伴给你开玩笑，偷偷把手拿走了。在这两种情况下，开环的“一锤子买卖”是不能完成任务的。与此相反使用闭环，即使对于动态的目标，例如对于高速飞行中的敌方战斗机，具有制导系统的导弹也能实现对目标的自动跟踪，这背后仍然是闭环控制的思想在闪光。 因此我想说：我闭环，故我自动。 让我来总结一下闭环控制的要点：（1）通过监测及时掌握执行情况并反馈；（2）仅仅监测执行还不够，还要不断监测目标；（3）将执行情况与目标进行比较，由差距决定下一步的行动。 有了闭环，我们不仅有自动抽水马桶，还有自动化工业大生产以及方便的生活…… 闭环，不只在自动控制这样的技术领域大放异彩，还有一个“环”在质量管理等管理领域闪烁着的光芒，就像前文提到的钻石环一样耀眼夺目。 1950年，戴明环由美国质量管理专家戴明在前人基础上发扬光大，现在几乎成为质量体系建设的代名词。戴明环更被人熟知的名字叫“PDCA循环”或“PDCA闭环”，即计划（Plan）、执行（Do）、检查（Check）和处理（Act）四个英文单词的首字母。 图9 戴明和戴明环 （1）P (Plan)计划，确定目标，制定规划和实施方案；（2）D (Do) 执行，根据计划实施，实现计划中的内容。（3）C (check) 检查，检查目标实现情况，分析查找执行过程中出现的问题。（4）A (action)处理。对发现的问题进行处理，总结经验和教训，形成改进办法或建立规章制度，将遗留问题提交给下一个循环。 不仅仅是一个单独的PDCA，戴明环可以递归应用：“大环套小环、小环保大环、推动大循环”；戴明环还可以通过不断滚动实现工作的持续改进和阶梯提升。 图10 戴明环的递归应用和阶梯提升 戴明环是全面质量管理所遵循的科学程序。全面质量管理活动的全部过程，就是质量计划的制订和组织实现的过程，这个过程就是按照PDCA，不停顿地周而复始地运转的。 以戴明环为代表的闭环思想，不仅在质量管理体系中运用，也适用于一切循序渐进的管理工作，甚至生活的方方面面。它是认识事物、发现问题并解问题从而提高认识的过程。 我们再来看两个与自动控制闭环、戴明环思想一致的闭环。 在美国项目管理协会（PMI）的项目管理知识体系（PMBoK）中，虽然没有明确使用“闭环”这个词，但该体系提出通过启动、规划、执行、监控和收尾五大过程组来完成项目管理工作，这是项目管理的方法论。这五大过程组的关系就是通过监控实现规划与执行的闭环，从而保证项目目标的实现。
（图片来源于项目管理知识体系指南第五版） 这样的闭环既简单又直观。 稍显复杂的闭环不妨让我们来看在企业管理中的“闭环式管理”，由罗伯特·卡普兰和戴维·诺顿提出，强调通过建立闭环式的管理体系处理好战略和运营的关系。我们仍能依稀看到戴明环PDCA的影子。
我们已经转了很多的环，这些环名目虽然不同，但它们的基本思想却都一致，我试着来总结一下，完成本文的闭环。 1. 闭环思想体现了目标导向 从前面取书和战斗机的例子不难看出来，除了通过反馈测量自身执行的状态，也不断获取目标的信息；而戴明环中的计划过程（P）也特别强调对目标的确认。
因此，闭环从始至终都在关注目标、跟踪目标。 我们在完成一项大型的或复杂的或艰难的任务时，刚开始还知道自己的目标，时间长了、工作做具体了，就容易忘记了当初的目标，或者只记得小目标而忘记了顶层的、整体的大目标，从而导致阶段工作不利于长期目标的实现，局部工作不利于整体目标的实现。 如果按照闭环的思想去开展工作，不要因为走得太远，而忘记了为何出发，我们就会时刻不忘对目标的确认，始终把握正确的前进方向。 2. 闭环思想体现了问题导向 闭环控制系统下一步的工作，将依据当前执行情况与目标的差距来确定。我们再回到前面取书的自控系统为例，如果手与书差距较小，就采取精细的动作；如果差距较大，就采取显著的措施；如果手还没够到书，手就继续向前；如果已经经过了书，手就向回缩。这个差距就是当前存在的问题。 戴明环中的计划环节中确认目标的基础就是分析问题，而处理环节更是要总结经验，梳理出经过执行但仍然存在的问题。因此可以说，闭环致力于解决问题，只要问题存在就采取行动，直到问题解决为止。而且拟采取行动的方向、方式都将根据解决问题的需要来确定、来设计。 3. 闭环思想体现了过程控制 开环系统在最初设定目标之后就只剩下执行了，执行过程中并不检查自身状态，而闭环则是在执行的过程中不断掌握判断已完成工作的状态。这一点无论是自动控制系统，还是戴明环、闭环式管理等，都有反馈、检查、监控等环节。 可以联想到在工作中，我们经常听到有些管理者会说：“你怎么干我不管，我只要结果，不要过程！”有些管理者却注重一件工作的阶段完成情况。其实在现代管理学中，过程管理是一个非常重要的思想。例如，在质量管理中，为了保证产品质量，不靠诅咒发誓喊口号，也不靠事后测试检查返工，而是通过建立行之有效的过程管理，保证产品从设计到生产的每一个环节每一个过程符合要求，最终的产品具有良好的质量就是可以预期的。 所以，闭环思想不仅关注目标，也重视过程。过程保证了，目标就不可能实现不了；有了过程控制，即使出现了偏差，结果也不会差的哪里去；只要结果不要过程，往往既没有过程也没有结果。 4. 闭环思想体现了永无止境的追求 前面我们说过，环形没有明显的起点和终点。 在经典的自动控制系统中，只要与目标的差距存在，问题还在那儿，这个系统就会一直自动地执行下去；戴明环更是要求执行完一个环紧接着执行下一个环，一个环的终点就是下一个环的起点，持续改进，追求卓越的步伐永不停歇，永无止境。 毛泽东在其《实践论》的结尾曾这样写道：“实践、认识、再实践、再认识，这种形式，循环往复以至无穷，而实践和认识之每一循环的内容，都比较地进到了高一级的程度。这就是辩证唯物论的全部认识论，这就是辩证唯物论的知行统一观。” 环，无始无终，但我们的漫游总要结束。希望留给你印象的不仅有美丽的环、有趣的环，而且还有那些有用的环，那些能够留在我们思想中，帮助我们更好地完成工作、实现一个又一个目标、不断进步的环。 后 记 同环异义 在我们国家的航天工程中，对于研制过程中出现的产品质量问题要求“归零”，人们往往把完成归零叫做“问题闭环”了，而是否闭环主要要看两个“五条”标准，这是中国航天鲜血甚至生命代价形成的宝贵经验。
个人理解，这里闭环的五条要求与戴明环的PDCA虽然都叫作“闭环”，但内涵却不同。 大家发现有没有：“环形”和阿拉伯数字“零”长得很像吗？质量问题闭环是在具体的问题层面。强调的是质量问题是否被彻底解决，其闭环的含义是“画一个圆满的句号”，与归零的意义相同，这里的闭环更多的取自文字意义。而戴明环则站在质量体系层面关注过程控制。 我们很难将“定位准确”或“机理清楚”等同于戴明环中的计划（P）或者执行（D）等等。如果一定要与PDCA相联系，倒是管理问题归零五条标准中的“完善规章”体现了从“救火”到“防火”的思想，与戴明环通过过程管理、持续改进的要求一致。 作者：曹松 中国科学院国家空间科学中心 综合论证处 |
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