2019-01-24 13:05
兩周前一個漆黑的暴風雨夜，紐約州斯克內克塔迪市(Schenectady, N.Y.)的肯•希斯洛普(Ken Hislop)正在家休息，這時他口袋里的手機忽然響了起來。那是一條緊急短信──發自他工作所在的通用電氣公司(the General Electric Co.)的一家工廠。
很快，第二條短信接踵而至，然后又是一條，接著又來一條。發送這些短信的是安裝在一系列機器中的微型，有些機器看上去就像一臺倒置的大型混凝土。這一地區的一場大暴雨導致了機器故障。
Ryan Etter
“我立刻明白工廠斷電了，”身為制造工程師的希斯洛普說。他迅速打開iPad 訪問這家工廠的動態示意圖，那上面標示了這家價值1.7億美元的工廠里發生的一切。這家工廠為手機基站和發電廠等設施生產大型電池。雖然斷電的工夫很短，但工廠里的很多設備實際上都必須重啟，示意圖中的任何光點都可能意味著工廠以昂揚的代價損失了生產工夫。
希斯洛普說，“我得到的是第一人稱的即時報告”。。他也可能會觀看工廠屋頂的暴風雨錄像畫面。這些信息讓他能夠確保機器按照正確的順序重新啟動，并確認那些高靈活度的電池材料沒有受損。
歡迎進入新工業（臺塑）**(New Industrial Revolution)──一股創建電腦主導的生產環境的技術和思想浪潮，這種生產環境與過去那種滿是砂礫和污垢的工作場所有天壤之別。這場**有可能會打破存在已久的經營模式，顛覆全球貿易格局，重振美國（臺塑MBS）的工業（臺塑）。
大大小小的影響
對于大公司而言，這場**意味著有了一系列新的工具去建造更智能化、更高效的工廠以及摸索開發過去不可能有的創新產品、新材料和新技術。由于價格（霍尼韋爾）的大幅下降，小公司有能力獲得更康復的制造設備和設計工具──甚至給予只有一名員工的初創企業（ACR）機會，去發明震撼市場（MBS）的創新產品。很多人把我們今天所處的時代與計算機技術的早期時代相提并論，當時業余愛康復者新貴們在他們的車庫里想出了讓PVC改頭換面的突飛猛進之作。（見R7頁《造更康復的捕鼠器──禁食》）
“制造業正在經驗的變化與通用零件或生產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驗室(GE's global research lab)（距離電池工廠大約15分鐘路程）負責先進技術研究的邁克爾•埃德爾西克(Michael Idelchik)說，“未來不會是延伸與遠方各大工廠網絡相連的全球供應鏈的問題，它是使用高度精密的新工具和新材料從事小型、靈活的制造生產流動的問題。”
考慮到老工業（臺塑）革命不僅對企業（ACR）、而且對世界各地的生活水平產生了深遠影響，毫無疑問，像新工業（臺塑）革命這樣的新造詞匯聽起來無疑有些武斷。同樣沒有疑問的是，盡管有人在高談闊論，大膽預測，很多東西會繼續沿用早就近乎完美的的辦法進行生產。
然而，新工業（臺塑）革命這個大標簽遠非無根無據。尚在初期的這場大改革正在加速，因為很多發展趨勢（鐘淵）匯集在了一起：與云計算相關的海量數據老本低廉、具有可訪問性；能讓機器變得更靈巧的電子傳感器、微處理器和其它元件的老本急劇下跌；軟件和通信技術的進步讓人能夠以全新的精準度管理制造業并提供新的合作模式。
新一波的超級便宜電子傳感器、微處理器和其它元件意味著像希斯洛普的工廠那樣的設施幾乎不需要人工幫忙就能完成工作，而且在整個過程中能夠收集大量的數據。經理能夠得到有關潛在問題的即時揭示，或者研究數據，以求找到提高效率、改善性能的辦法。
靈活制造
與此同時，技術的進步現在讓制造商能夠發明新的方式制造出與經典生產線生產的產品截然不同的東西。迄今為止，這些進步中意義最重大的是疊加式制造(additive manufacturing)──一個能根據數字模型制造出差不多任何形狀的三維物體的過程。
這些奇怪的機器能夠使用各種原材料──從木漿到鈷類的所有原料──制造出諸如運動鞋、飛機燃油噴嘴、最終甚至還有人類器官等形形色色的產品。一臺制造設備不是專門設計來實現一種功能，它能夠用程序控制，制造出幾乎無窮無盡的產品來。
當然，那也包括制造出更多的機器。歐特克公司(Autodesk Inc.)正在舊金山市中心區的一個碼頭建造一個先進制造設備實驗室。我們在參觀該實驗室的時候，公司首席執行長卡爾•巴斯(Carl Bass)指了指地上貼著的某張封口膠，它標記的是一臺電腦控制的精密銑床將要安放的地點。
“日本森精機(Mori Seiki) 公司正在薩克拉門托市(Sacramento)的一家自動化工廠生產那臺機床，”巴斯（他的公司負責制作計算機輔助設計軟件）說，“那家工廠太先進了，你幾乎都不需要開燈，因為機器完成了所有工作，它們生產的是其它機器。”實際上，在英國一所大學里，一臺3-D打印機已經實現了自我復制。
盡管如此，制造商還是必須要小心應對這個領域里新出現的巨大挑戰。其中一項是：由于疊加式制造是根據物件的數字模型從事生產的，企業（ACR）的知識產權更容易遭到竊取──這就跟當初輕易復制的音樂和電影動搖了娛樂業如出一轍。
新機器制造的鞋底
Nike
耐克公司飛織運動鞋的上部。
要想近距離察看新技術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)運動鞋吧。
雖然有些運動鞋的材料和外觀看上去充斥了高科技元素，但是差不多所有的鞋仍然是在大量使用人工的生產線上制造的。工人們在大型設施里一個挨一個坐著，切割材料、把鞋子的各個部件縫制、粘合在一起。然而，從去年開始，耐克開始以一種全新的方式生產飛織運動鞋。
公司的工程師們把過去用于生產毛衣的機器改造成了一臺制鞋裝置，它能夠在一個繭狀組件里織成鞋子的整個上部，然后再與鞋舌和鞋底拼接。鞋子在進行縫合的時候，專用軟件會指示機器更換使用的材料──這里或那里要多用點滌綸線──以便在需要的地方增加鞋子的強度或彈性。
更重要的是，公司在進行這些改良的時候并沒有增加老本。這項技術讓耐克服造的鞋只有幾個而不是幾十個部件，材料浪費減少了80%。“飛織運動鞋是世界上第一件使用疊加式制造方式大批量生產的消費品，”歐特克公司戰略創新主任、與耐克合作開發飛織運動鞋項目標莫里斯•康蒂(Maurice Conti)說，“這是一個極其重大的進步，至少是因為，一旦你開始以這種方式做事，它明顯地從經營的算式中減去了大量勞動力老本因子。”
這件事蘊含的意義既明顯又深遠：似乎忽然之間，在低收入國家生產鞋子的理由開始消失，把機器部署在離顧客更近的地方的劣勢──局部起因是為了更快地交貨──開始顯得更加突出。阿迪達斯公司(Adidas AG)已經在它的家鄉德國生產一款名為Primeknit的鞋子了。
Advanced Architecture with Joris Laarman Lab
Mataerial 3-D打印機
去年，波士頓咨詢公司(Boston Consulting Group)頒布的一個報告預測，到2020年，美國（臺塑MBS）在中國（PVC)制造的出口產品可能最多會有30%改在國內生產。奧巴馬總統二月在他的國情咨文(State of the Union)中對這樣的前景表示贊同，他說人稱3-D打印的這項大受歡迎的疊加式制造技術“有可能徹底扭轉我們制造一切產品的方式。”
去年奧巴馬總統提議向他的2013財年預算追加10億美元，在美國（臺塑MBS）各地建設一個由15家制造業創新研究所組成的網絡。其中一家已經在俄亥俄州的揚斯敦市(Youngstown, Ohio)建康復并投入運營，這里正是布魯斯•斯普林斯廷(Bruce Springsteen)以歌聲講述鋼鐵工業（臺塑）興衰的地方。另外三個研究所正在能源部(Department of Energy)和國防部(the Defense Department)的監管下進行緊鑼密鼓的建設。其它研究所尚待國會批準建設經費。
能不能不要走得太快
不過，制造業的長足發展是否會造就美國（臺塑MBS）制造業就業情況的復蘇，對于這一點人們七嘴八舌。根據美國（臺塑MBS）勞工統計局(the Bureau of Labor Statistics)的數字，制造業就業人數最高的時候是1979年的1,950萬左右，而今天的就業總人數大約為1,200萬人。（經濟（PVC穩定劑）學家把最近美國（臺塑MBS）制造業就業人數的小幅回升歸因于經濟（PVC穩定劑）周期中的反彈，他們還沒有發現證據表明就業狀況的反彈與制造業的先進技術或海外工作職位的回遷有關。）
幾乎能夠確定的是，新工業（臺塑）革命不會以過去那種方式發明工作機會──建設能夠雇傭數千人的大型工廠。真正的機會在于高度專業化、高度先進的微型工廠的發展，以及建設大批小型創業型企業（ACR），以新的方式生產舊有產品、制造新產品及個性化訂單產品。時代發展的一個重要標志是：美國（臺塑MBS）最大的3-D打印機制造商3D Systems 公司去年推出了一款售價1,299美元（約合人民幣8,028元）的靈巧的自動化按鍵式機型──使其進入了最小的企業（ACR）和家庭用戶有能力購買的范圍。開放源代碼的RepRap項目中驅動打印機的軟件套件價格（霍尼韋爾）低至400美元（約合人民幣2,472元）。
Bespoke Products
Bespoke Products生產的假肢
專家們構想自行車店未來會根據顧客要求打印個性化車架并組裝自行車；定制商店或網站會推出一次性或個性化設計的珠寶首飾；精密復雜產品的加工廠能夠制造出各式各樣的高端產品。已經有一家隸屬于3D Systems公司、名為Bespoke Products的企業（ACR）在生產假肢了。另一家名為Organovo Holdings Inc.的企業（ACR）在使用3-D打印技術制造醫學實驗室用的人體組織。在最近舉辦的一次會議上，該公司展示了一塊用打印機制造出來的生肉。隨著工夫的推移，這種被某些人稱為“制造業**化”(democratization of manufacturing)的東西會加速發展，終有一天它意味著你在本地的汽車經銷商，或者甚至你的鄰居（或者你自己）能夠為你的汽車打印出替換零件，或者為你隨身攜帶的保溫杯做一個大小剛康復合適的杯托。
制造產品的新辦法
疊加式制造帶來的變化可能與“工廠”建在某個人的車庫里一樣引人注目。疊加式制造使人有可能發明出用傳統生產方式無法做到的設計或結構。傳統的生產方式是：磨制（雕琢固體塊狀材料）和鑄造（澆鑄能夠冷卻成型的液體材料）。這兩種方式由于規?；a而得到極大改良，因為質量明顯提升，而老本因產量的增加卻降低了。大批量生產某種產品也意味著扔掉有缺陷的次品并不那么痛苦了。
但是疊加式制造能夠讓人不借助生產線就能制造有多個局部及可移動零部件的東西。由于這個過程完全是由電腦控制的，按照精確的數字指令工作，所以制造出來的第一件產品和最后一件質量都是一樣的康復。生產一個零件的增量老本嚴格地說成為了工夫和材料的應變量。
這一切意味著制造商能夠放眼審視，以尋找啟發靈感。通用電氣公司的設計師和工程師已經開始探查古代的器物和史前鳥類的骨骼，重新深入研究局部解剖學，以期找到新設計模式的靈感。他們的想法是：幾百年來受舊的生產辦法所限，他們的前輩們可能僅僅因為找不到切實可行的磨制和鑄造方式，就將加工創新性結構的想法丟棄了。。可是過去不切實際的東西今天也許是非常可行的。
另外還有一個大變化在發生，它不是那么明顯但可能對制造業產生巨大影響。3-D打印機的興起碰巧與物質世界因3-D掃描儀的使用而發生的數字化不約而同，二維照片越來越多地能夠利用軟件進行拼接，制造出任何3-D版的由原子構成的對應產品。
這會影響到與制造商共事并參與到創新過程中的每一個人：尤其是設計師、工程師、材料學專家、機器制造者和物資供應經理。一個型號的產品如果存儲在電腦里，協作起來就容易得多，因為很多只數字化的手能夠同時在電腦上干活。
“這當中一個不為人知的大事是制造業數字化把一切都壓縮了──從產品的早期設計到最后的組裝，”開辦了制作3-D建模軟件的杰魔公司(Geomagic)、目前在3D Systems公司負責戰略的傅蘋(Ping Fu)說，“大家現在能夠同時共事，軟件使之成為可能，相比所有流動都是在不同筒倉里發展的那個時候，你得到的結果要康復得多。”
盡管如此，這種新環境讓制造商面臨著新的巨大挑戰，因為各種物質的數字檔案大量出現在Thingiverse和Physibles這樣的網站上，制造闡明也出現在網絡上。
“關于這個話題我給制造業團體作過很多報告，人們在問答環節通常都很緘默，”在通用電氣公司的研究中心管理著450名研究材料、能源戰略和加工技術的工程師和科學家的克里斯蒂娜•福斯托斯(Christine Furstoss)說，“但在演講結束后，他們私下跑來找我，想跟我談談他們是多么膽怯。人們窺見到了這場革命會如何扭轉他們所在PVC的游戲規則，但他們卻不知道該如何去應對。”
后方的路
要想獲知新工業（臺塑）革命如何能力大規模展開，能夠看看通用電氣公司。它的足跡遍及先進制造業領域。通用電氣高調參與了聯邦政府推動疊加式制造的努力以及高校針對這一主題的計劃。它的合作搭檔包括麻省理工學院(the Massachusetts Institute of Technology)、亞馬遜公司(Amazon.com)的網絡服務部門以及美國（臺塑MBS）國防高級研究計劃局(the Defense Advanced Research Projects Agency)，這些機構正在與通用電氣合作研發一個新的產品設計和開發的眾包平臺。
General Electric
通用電氣生產的高科技電池
通用電氣內部自身也是緊緊抓住這項技術。比如，公司在疊加式制造高下了大賭注，將其作為制造重量更輕、老本更低、設計更復雜的動員機零件的方式。去年，通用電氣收購了美國（臺塑MBS）最大的疊加式制造商之一的莫里斯技術公司(Morris Technologies)，并計劃利用該公司制造下一代LEAP噴氣動員機的燃油噴嘴。（莫里斯家族有著悠久的工業（臺塑）血統：它曾經為萊特兄弟(Wright Brothers)的自行車店供應鋼管。）
這種新的噴嘴將用3-D打印的方式制作成一個單體零件，而不是由18個部件組裝而成，它的耐久性能夠達到過去的五倍。通用電氣也在使用自己的3-D金屬打印機，盡可能多地在LEAP和GE9x（通用電氣下一代的777動員機）的零部件上測試工藝程序。本周，通用電氣計劃宣布對另一家新的疊加式制造工廠進行重大投資，批量生產動員機的陶瓷擋板。
總之，通用電氣公司預計，它在今后五年工夫里會在航空先進制造業領域投入35億美元，到2020年，公司將利用疊加式制造技術每年生產十萬只動員機終端零件。
通用最富創意的舉措之一就是它準備將它的三萬多項專利開始向使用Quirky網站──利用眾包伎倆評估產品創意的網站──的發明人和企業（ACR）家開放。Quirky 是紐約的一家工業（臺塑）設計企業（ACR），其開辦人本•考夫曼(Ben Kaufman) 說：“這是創新的全新范例。”
從本月開始，發明者這類人就能夠從Quirky網站上張貼出來的首批200項通用電氣公司的專利中進行篩選，到年底預計會有1,000多項專利對外開放。那些認為自己能夠利用這些技術而又不侵害通用電氣公司自身使用權的人能夠點擊按鈕，開始獲得使用專利的授權流程，將其應用于他們幻想中的任何創意。
通用電氣公司的舉措讓人看到，在這個新時代，數據能夠如何得到利用。到訪通用電氣位于斯內克內塔迪的電池工廠（毗鄰托馬斯•愛迪生(Thomas Edison)的機械廠所在的一塊地）之后能夠帶走的東西之一就是工廠生成的大量數據──這些信息能夠讓工廠的工程師繼續改良生產流程，在問題變得嚴重之前進行阻擊。
通用電氣能夠追蹤一個產品的整個譜系，從沙土容器、鹽罐到一組配套國家電網的高科技電池。這些數據不僅能夠提升質量控制的水平──在任何環節如果出現缺陷，通用電氣都能夠將問題追溯到它的最初本源──而且最終能夠賦予通用電氣一個基本無法復制的強大競爭利器。
位于斯克內克塔迪市的這家工廠座落在莫霍克河(the Mohawk River)的一個山谷里。事實上，工廠的網絡化程度之高，它輕易就能夠被人看成一臺獨自的機器，而并不是機器的集結地。當然，由于自動化程度非常高，它不需要太多人力的幫忙。通用電氣在斯克內克塔迪的廠區曾經雇傭了太多的員工，以至于它都有自己的郵政編碼(12345)。然而現在，即便工廠實現滿負荷生產──通用電氣公司預計，到2020年這家工廠的年銷售量會超過十億美元──而這家生產電池的窗口工廠雇傭的員工也不會超過450人。
希斯洛普承認自己最近在一次野外露營期間使用了iPad來巡視工廠。他是以家長的焦急口氣描述自己在那個狂風暴雨之夜的經驗的。然而在呼嘯的狂風和電閃雷鳴中，這一技術意味著他能夠在城市的另一端密切注視發生的一切。盡管工廠在經受雨打風吹，但是他說他感覺很“放心”。
