“制造業(yè)正在經(jīng)歷的變化與通用零件或生產(chǎn)線的引入具有完全同等的意義，甚至意義更大，”在通用電氣全球研究實(shí)驗(yàn)室(GE‘s global research lab)（距離電池工廠大約15分鐘路程）負(fù)責(zé)先進(jìn)技術(shù)研究的邁克爾·埃德?tīng)栁骺?Michael Idelchik)說(shuō)，“未來(lái)不會(huì)是延伸與遠(yuǎn)方各大工廠網(wǎng)絡(luò)相連的全球供應(yīng)鏈的問(wèn)題，它是使用高度精密的新工具和新材料從事小型、靈活的制造生產(chǎn)活動(dòng)的問(wèn)題。”

　　然而，新工業(yè)革命這個(gè)大標(biāo)簽遠(yuǎn)非無(wú)根無(wú)據(jù)。尚在初期的這場(chǎng)大變革正在加速，因?yàn)楹芏喟l(fā)展趨勢(shì)匯集在了一起：與云計(jì)算相關(guān)的海量數(shù)據(jù)成本低廉、具有可訪問(wèn)性；能讓機(jī)器變得更靈巧的電子傳感器、微處理器和其它元件的成本急劇下跌；軟件和通信技術(shù)的進(jìn)步讓人能夠以全新的精準(zhǔn)度管理制造業(yè)并提供新的合作形式。

　　新一波的超級(jí)廉價(jià)電子傳感器、微處理器和其它元件意味著像希斯洛普的工廠那樣的設(shè)施幾乎不需要人工幫助就能完成工作，而且在整個(gè)過(guò)程中可以收集大量的數(shù)據(jù)。經(jīng)理可以得到有關(guān)潛在問(wèn)題的即時(shí)提醒，或者研究數(shù)據(jù)，以求找到提高效率、改善性能的辦法。

　　靈活制造

　　與此同時(shí)，技術(shù)的進(jìn)步現(xiàn)在讓制造商能夠發(fā)明新的方式制造出與經(jīng)典生產(chǎn)線生產(chǎn)的產(chǎn)品截然不同的東西。迄今為止，這些進(jìn)步中意義最重大的是疊加式制造(additive manufacturing)──一個(gè)能根據(jù)數(shù)字模型制造出差不多任何形狀的三維物體的過(guò)程。

　　這些奇異的機(jī)器可以使用各種原材料──從木漿到鈷類(lèi)的所有原料──制造出諸如運(yùn)動(dòng)鞋、飛機(jī)燃油噴嘴、最終甚至還有人類(lèi)器官等形形色色的產(chǎn)品。一臺(tái)制造設(shè)備不是專門(mén)設(shè)計(jì)來(lái)實(shí)現(xiàn)一種功能，它可以用程序控制，制造出幾乎無(wú)窮無(wú)盡的產(chǎn)品來(lái)。

　　當(dāng)然，那也包括制造出更多的機(jī)器。歐特克公司(Autodesk Inc.)正在舊金山市中心區(qū)的一個(gè)碼頭建造一個(gè)先進(jìn)制造設(shè)備實(shí)驗(yàn)室。我們?cè)趨⒂^該實(shí)驗(yàn)室的時(shí)候，公司首席執(zhí)行長(zhǎng)卡爾·巴斯(Carl Bass)指了指地上貼著的某張封口膠，它標(biāo)記的是一臺(tái)電腦控制的精密銑床將要安放的地點(diǎn)。

　　“日本森精機(jī)(Mori Seiki) 公司正在薩克拉門(mén)托市(Sacramento)的一家自動(dòng)化工廠生產(chǎn)那臺(tái)機(jī)床，”巴斯（他的公司負(fù)責(zé)制作計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件）說(shuō)，“那家工廠太先進(jìn)了，你幾乎都不需要開(kāi)燈，因?yàn)闄C(jī)器完成了所有工作，它們生產(chǎn)的是其它機(jī)器。”實(shí)際上，在英國(guó)一所大學(xué)里，一臺(tái)3D打印機(jī)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了自我復(fù)制。

　　盡管如此，制造商還是必須要小心應(yīng)對(duì)這個(gè)領(lǐng)域里新出現(xiàn)的巨大挑戰(zhàn)。其中一項(xiàng)是：由于疊加式制造是根據(jù)物件的數(shù)字模型從事生產(chǎn)的，企業(yè)的知識(shí)產(chǎn)權(quán)更容易遭到竊取──這就跟當(dāng)初輕易復(fù)制的音樂(lè)和電影動(dòng)搖了娛樂(lè)業(yè)如出一轍。

       新機(jī)器制造的鞋底

　　耐克公司飛織運(yùn)動(dòng)鞋的上部

　　要想近距離觀察新技術(shù)如何打破了舊有的做事方式，那就看看耐克公司(Nike Inc.)的飛織(Flyknit)運(yùn)動(dòng)鞋吧。

　　雖然有些運(yùn)動(dòng)鞋的材料和外觀看上去充滿了高科技元素，但是差不多所有的鞋仍然是在大量使用人工的生產(chǎn)線上制造的。工人們?cè)诖笮驮O(shè)施里一個(gè)挨一個(gè)坐著，切割材料、把鞋子的各個(gè)部件縫制、粘合在一起。然而，從去年開(kāi)始，耐克開(kāi)始以一種全新的方式生產(chǎn)飛織運(yùn)動(dòng)鞋。

　　公司的工程師們把過(guò)去用于生產(chǎn)毛衣的機(jī)器改造成了一臺(tái)制鞋裝置，它可以在一個(gè)繭狀組件里織成鞋子的整個(gè)上部，然后再與鞋舌和鞋底拼接。鞋子在進(jìn)行縫合的時(shí)候，專用軟件會(huì)指示機(jī)器更換使用的材料──這里或那里要多用點(diǎn)滌綸線──以便在需要的地方增加鞋子的強(qiáng)度或彈性。

　　更重要的是，公司在進(jìn)行這些改進(jìn)的時(shí)候并沒(méi)有增加成本。這項(xiàng)技術(shù)讓耐克制造的鞋只有幾個(gè)而不是幾十個(gè)部件，材料浪費(fèi)減少了80%。“飛織運(yùn)動(dòng)鞋是世界上第一件使用疊加式制造方式大批量生產(chǎn)的消費(fèi)品，”歐特克公司戰(zhàn)略創(chuàng)新主任、與耐克合作開(kāi)發(fā)飛織運(yùn)動(dòng)鞋項(xiàng)目的莫里斯·康蒂(Maurice Conti)說(shuō)，“這是一個(gè)極其重大的進(jìn)步，至少是因?yàn)?，一旦你開(kāi)始以這種方式做事，它明顯地從經(jīng)營(yíng)的算式中減去了大量勞動(dòng)力成本因子。”

　　這件事蘊(yùn)含的意義既明顯又深遠(yuǎn)：似乎突然之間，在低收入國(guó)家生產(chǎn)鞋子的理由開(kāi)始消失，把機(jī)器部署在離顧客更近的地方的優(yōu)勢(shì)──部分原因是為了更快地交貨──開(kāi)始顯得更加突出。阿迪達(dá)斯公司(Adidas AG)已經(jīng)在它的家鄉(xiāng)德國(guó)生產(chǎn)一款名為Primeknit的鞋子了。

　　去年，波士頓咨詢公司(Boston Consulting Group)公布的一個(gè)報(bào)告預(yù)測(cè)，到2020年，美國(guó)在中國(guó)制造的出口產(chǎn)品可能最多會(huì)有30%改在國(guó)內(nèi)生產(chǎn)。奧巴馬總統(tǒng)二月在他的國(guó)情咨文(State of the Union)中對(duì)這樣的前景表示贊同，他說(shuō)人稱3D打印的這項(xiàng)大受歡迎的疊加式制造技術(shù)“有可能徹底改變我們制造一切產(chǎn)品的方式。”

　　去年奧巴馬總統(tǒng)提議向他的2013財(cái)年預(yù)算追加10億美元，在美國(guó)各地建立一個(gè)由15家制造業(yè)創(chuàng)新研究所組成的網(wǎng)絡(luò)。其中一家已經(jīng)在俄亥俄州的揚(yáng)斯敦市(Youngstown， Ohio)建好并投入運(yùn)營(yíng)，這里正是布魯斯·斯普林斯廷(Bruce Springsteen)以歌聲講述鋼鐵工業(yè)興衰的地方。另外三個(gè)研究所正在能源部(Department of Energy)和國(guó)防部(the Defense Department)的監(jiān)管下進(jìn)行緊鑼密鼓的建設(shè)。其它研究所尚待國(guó)會(huì)批準(zhǔn)建設(shè)經(jīng)費(fèi)。能不能不要走得太快

　　不過(guò)，制造業(yè)的長(zhǎng)足發(fā)展是否會(huì)造就美國(guó)制造業(yè)就業(yè)情況的復(fù)蘇，對(duì)于這一點(diǎn)人們眾說(shuō)紛紜。根據(jù)美國(guó)勞工統(tǒng)計(jì)局(the Bureau of Labor Statistics)的數(shù)字，制造業(yè)就業(yè)人數(shù)最高的時(shí)候是1979年的1，950萬(wàn)左右，而今天的就業(yè)總?cè)藬?shù)大約為1，200萬(wàn)人。（經(jīng)濟(jì)學(xué)家把最近美國(guó)制造業(yè)就業(yè)人數(shù)的小幅上升歸因于經(jīng)濟(jì)周期中的反彈，他們還沒(méi)有發(fā)現(xiàn)證據(jù)表明就業(yè)狀況的反彈與制造業(yè)的先進(jìn)技術(shù)或海外工作職位的回遷有關(guān)。）

　　幾乎可以確定的是，新工業(yè)革命不會(huì)以過(guò)去那種方式創(chuàng)造工作機(jī)會(huì)──建設(shè)可以雇傭數(shù)千人的大型工廠。真正的機(jī)會(huì)在于高度專業(yè)化、高度先進(jìn)的微型工廠的發(fā)展，以及建立大批小型創(chuàng)業(yè)型企業(yè)，以新的方式生產(chǎn)舊有產(chǎn)品、制造新產(chǎn)品及個(gè)性化訂單產(chǎn)品。時(shí)代發(fā)展的一個(gè)重要標(biāo)志是：美國(guó)最大的3D打印機(jī)制造商3D Systems 公司去年推出了一款售價(jià)1，299美元（約合人民幣8，028元）的靈巧的自動(dòng)化按鍵式機(jī)型──使其進(jìn)入了最小的企業(yè)和家庭用戶有能力購(gòu)買(mǎi)的范圍。開(kāi)放源代碼的RepRap項(xiàng)目中驅(qū)動(dòng)打印機(jī)的軟件套件價(jià)格低至400美元（約合人民幣2，472元）。

　　專家們?cè)O(shè)想自行車(chē)店未來(lái)會(huì)根據(jù)顧客要求打印個(gè)性化車(chē)架并組裝自行車(chē)；定制商店或網(wǎng)站會(huì)推出一次性或個(gè)性化設(shè)計(jì)的珠寶首飾；精密復(fù)雜產(chǎn)品的加工廠可以制造出各式各樣的高端產(chǎn)品。已經(jīng)有一家隸屬于3D Systems公司、名為Bespoke Products的企業(yè)在生產(chǎn)假肢了。另一家名為Organovo Holdings Inc.的企業(yè)在使用3D打印技術(shù)制造醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)室用的人體組織。在最近舉辦的一次會(huì)議上，該公司展示了一塊用打印機(jī)制造出來(lái)的生肉。隨著時(shí)間的推移，這種被某些人稱為“制造業(yè)民主化”(democratization of manufacturing)的東西會(huì)加速發(fā)展，終有一天它意味著你在本地的汽車(chē)經(jīng)銷(xiāo)商，或者甚至你的鄰居（或者你自己）能夠?yàn)槟愕钠?chē)打印出替換零件，或者為你隨身攜帶的保溫杯做一個(gè)大小剛好合適的杯托。

　制造產(chǎn)品的新方法 

　　疊加式制造帶來(lái)的變化可能與“工廠”建在某個(gè)人的車(chē)庫(kù)里一樣引人注目。疊加式制造使人有可能創(chuàng)造出用傳統(tǒng)生產(chǎn)方式無(wú)法做到的設(shè)計(jì)或構(gòu)造。傳統(tǒng)的生產(chǎn)方式是：磨制（雕琢固體塊狀材料）和鑄造（澆鑄可以冷卻成型的液體材料）。這兩種方式由于規(guī)?；a(chǎn)而得到極大改進(jìn)，因?yàn)橘|(zhì)量明顯提升，而成本因產(chǎn)量的增加卻降低了。大批量生產(chǎn)某種產(chǎn)品也意味著扔掉有缺陷的次品并不那么痛苦了。

　　但是疊加式制造可以讓人不借助生產(chǎn)線就能制造有多個(gè)部分及可移動(dòng)零部件的東西。由于這個(gè)過(guò)程完全是由電腦控制的，按照精確的數(shù)字指令工作，所以制造出來(lái)的第一件產(chǎn)品和最后一件質(zhì)量都是一樣的好。生產(chǎn)一個(gè)零件的增量成本嚴(yán)格地說(shuō)成為了時(shí)間和材料的應(yīng)變量。

　　這一切意味著制造商可以放眼審視，以尋找啟發(fā)靈感。通用電氣公司的設(shè)計(jì)師和工程師已經(jīng)開(kāi)始探查古代的器物和史前鳥(niǎo)類(lèi)的骨骼，重新深入研究局部解剖學(xué)，以期找到新設(shè)計(jì)形式的靈感。他們的想法是：幾百年來(lái)受舊的生產(chǎn)方法所限，他們的前輩們可能僅僅因?yàn)檎也坏角袑?shí)可行的磨制和鑄造方式，就將加工創(chuàng)新性結(jié)構(gòu)的想法丟棄了……可是過(guò)去不切實(shí)際的東西今天也許是非?？尚械?。

　　另外還有一個(gè)大變化在發(fā)生，它不是那么明顯但可能對(duì)制造業(yè)產(chǎn)生巨大影響。3D打印機(jī)的興起碰巧與物質(zhì)世界因3D掃描儀的使用而發(fā)生的數(shù)字化不謀而合，二維照片越來(lái)越多地可以利用軟件進(jìn)行拼接，制造出任何3D版的由原子構(gòu)成的對(duì)應(yīng)產(chǎn)品。

　　這會(huì)影響到與制造商共事并參與到創(chuàng)新過(guò)程中的每一個(gè)人：尤其是設(shè)計(jì)師、工程師、材料學(xué)專家、機(jī)器制造者和物資供應(yīng)經(jīng)理。一個(gè)型號(hào)的產(chǎn)品如果存儲(chǔ)在電腦里，協(xié)作起來(lái)就容易得多，因?yàn)楹芏嘀粩?shù)字化的手可以同時(shí)在電腦上干活。

　　“這當(dāng)中一個(gè)不為人知的大事是制造業(yè)數(shù)字化把一切都?jí)嚎s了──從產(chǎn)品的早期設(shè)計(jì)到最后的組裝，”創(chuàng)辦了制作3D建模軟件的杰魔公司(Geomagic)、目前在3D Systems公司負(fù)責(zé)戰(zhàn)略的傅蘋(píng)(Ping Fu)說(shuō)，“大家現(xiàn)在可以同時(shí)共事，軟件使之成為可能，相比所有活動(dòng)都是在不同筒倉(cāng)里開(kāi)展的那個(gè)時(shí)候，你得到的結(jié)果要好得多。”

　　盡管如此，這種新環(huán)境讓制造商面臨著新的巨大挑戰(zhàn)，因?yàn)楦鞣N物質(zhì)的數(shù)字檔案大量出現(xiàn)在Thingiverse和Physibles這樣的網(wǎng)站上，制造說(shuō)明也出現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)上。

　　“關(guān)于這個(gè)話題我給制造業(yè)團(tuán)體作過(guò)很多報(bào)告，人們?cè)趩?wèn)答環(huán)節(jié)通常都很沉默，”在通用電氣公司的研究中心管理著450名研究材料、能源戰(zhàn)略和加工技術(shù)的工程師和科學(xué)家的克里斯蒂娜·福斯托斯(Christine Furstoss)說(shuō)，“但在演講結(jié)束后，他們私下跑來(lái)找我，想跟我談?wù)勊麄兪嵌嗝春ε隆Ｈ藗兏Q見(jiàn)到了這場(chǎng)革命會(huì)如何改變他們所在行業(yè)的游戲規(guī)則，但他們卻不知道該如何去應(yīng)對(duì)。”

前方的路 

　　要想獲知新工業(yè)革命如何才能大規(guī)模展開(kāi)，可以看看通用電氣公司。它的足跡遍及先進(jìn)制造業(yè)領(lǐng)域。通用電氣高調(diào)參與了聯(lián)邦政府推動(dòng)疊加式制造的努力以及高校針對(duì)這一主題的計(jì)劃。它的合作伙伴包括麻省理工學(xué)院(the Massachusetts Institute of Technology)、亞馬遜公司(Amazon.com)的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)部門(mén)以及美國(guó)國(guó)防高級(jí)研究計(jì)劃局(the Defense Advanced Research Projects Agency)，這些機(jī)構(gòu)正在與通用電氣合作研發(fā)一個(gè)新的產(chǎn)品設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)的眾包平臺(tái)。

　　通用電氣內(nèi)部自身也是緊緊抓住這項(xiàng)技術(shù)。比如，公司在疊加式制造上下了大賭注，將其作為制造重量更輕、成本更低、設(shè)計(jì)更復(fù)雜的發(fā)動(dòng)機(jī)零件的方式。去年，通用電氣收購(gòu)了美國(guó)最大的疊加式制造商之一的莫里斯技術(shù)公司(Morris Technologies)，并計(jì)劃利用該公司制造下一代LEAP噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油噴嘴。（莫里斯家族有著悠久的工業(yè)血統(tǒng)：它曾經(jīng)為萊特兄弟(Wright Brothers)的自行車(chē)店供應(yīng)鋼管。）

　　這種新的噴嘴將用3-D打印的方式制作成一個(gè)單體零件，而不是由18個(gè)部件組裝而成，它的耐久性可以達(dá)到過(guò)去的五倍。通用電氣也在使用自己的3-D金屬打印機(jī)，盡可能多地在LEAP和GE9x（通用電氣下一代的777發(fā)動(dòng)機(jī)）的零部件上測(cè)試工藝程序。本周，通用電氣計(jì)劃宣布對(duì)另一家新的疊加式制造工廠進(jìn)行重大投資，批量生產(chǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)的陶瓷擋板。

　　總之，通用電氣公司預(yù)計(jì)，它在今后五年時(shí)間里會(huì)在航空先進(jìn)制造業(yè)領(lǐng)域投入35億美元，到2020年，公司將利用疊加式制造技術(shù)每年生產(chǎn)十萬(wàn)只發(fā)動(dòng)機(jī)終端零件。

　　通用最富創(chuàng)意的舉措之一就是它準(zhǔn)備將它的三萬(wàn)多項(xiàng)專利開(kāi)始向使用Quirky網(wǎng)站──利用眾包手段評(píng)估產(chǎn)品創(chuàng)意的網(wǎng)站──的發(fā)明人和企業(yè)家開(kāi)放。Quirky 是紐約的一家工業(yè)設(shè)計(jì)企業(yè)，其創(chuàng)辦人本·考夫曼(Ben Kaufman) 說(shuō)：“這是創(chuàng)新的全新范例。”

　　從本月開(kāi)始，發(fā)明者這類(lèi)人就可以從Quirky網(wǎng)站上張貼出來(lái)的首批200項(xiàng)通用電氣公司的專利中進(jìn)行篩選，到年底預(yù)計(jì)會(huì)有1，000多項(xiàng)專利對(duì)外開(kāi)放。那些認(rèn)為自己可以利用這些技術(shù)而又不侵害通用電氣公司自身使用權(quán)的人可以點(diǎn)擊按鈕，開(kāi)始獲得使用專利的授權(quán)流程，將其應(yīng)用于他們夢(mèng)想中的任何創(chuàng)意。

　　通用電氣公司的舉措讓人看到，在這個(gè)新時(shí)代，數(shù)據(jù)可以如何得到利用。到訪通用電氣位于斯內(nèi)克內(nèi)塔迪的電池工廠（毗鄰?fù)旭R斯·愛(ài)迪生(Thomas Edison)的機(jī)械廠所在的一塊地）之后可以帶走的東西之一就是工廠生成的大量數(shù)據(jù)──這些信息可以讓工廠的工程師繼續(xù)改進(jìn)生產(chǎn)流程，在問(wèn)題變得嚴(yán)重之前進(jìn)行阻擊。通用電氣可以追蹤一個(gè)產(chǎn)品的整個(gè)譜系，從沙土容器、鹽罐到一組配套國(guó)家電網(wǎng)的高科技電池。這些數(shù)據(jù)不僅可以提升質(zhì)量控制的水平──在任何環(huán)節(jié)如果出現(xiàn)缺陷，通用電氣都可以將問(wèn)題追溯到它的最初根源──而且最終可以賦予通用電氣一個(gè)根本無(wú)法復(fù)制的強(qiáng)大競(jìng)爭(zhēng)利器。

　　位于斯克內(nèi)克塔迪市的這家工廠座落在莫霍克河(the Mohawk River)的一個(gè)山谷里。事實(shí)上，工廠的網(wǎng)絡(luò)化程度之高，它輕易就可以被人看成一臺(tái)單獨(dú)的機(jī)器，而并不是機(jī)器的集結(jié)地。當(dāng)然，由于自動(dòng)化程度非常高，它不需要太多人力的幫助。通用電氣在斯克內(nèi)克塔迪的廠區(qū)曾經(jīng)雇傭了太多的員工，以至于它都有自己的郵政編碼(12345)。然而現(xiàn)在，即使工廠實(shí)現(xiàn)滿負(fù)荷生產(chǎn)──通用電氣公司預(yù)計(jì)，到2020年這家工廠的年銷(xiāo)售量會(huì)超過(guò)十億美元──而這家生產(chǎn)電池的窗口工廠雇傭的員工也不會(huì)超過(guò)450人。

　　希斯洛普承認(rèn)自己最近在一次野外露營(yíng)期間使用了iPad來(lái)巡視工廠。他是以家長(zhǎng)的焦急口氣描述自己在那個(gè)狂風(fēng)暴雨之夜的經(jīng)歷的。然而在呼嘯的狂風(fēng)和電閃雷鳴中，這一技術(shù)意味著他可以在城市的另一端密切注視發(fā)生的一切。盡管工廠在經(jīng)受雨打風(fēng)吹，但是他說(shuō)他感覺(jué)很“放心”。