“製造業(ye) 正在經曆的變化與(yu) 通用零件或生產(chan) 線的引入具有完全同等的意義(yi) ，甚至意義(yi) 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分鍾路程）負責先進技術研究的邁克爾·埃德爾西克(Michael Idelchik)說，“未來不會(hui) 是延伸與(yu) 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(cong) 事小型、靈活的製造生產(chan) 活動的問題。”

　　然而，新工業(ye) 革命這個(ge) 大標簽遠非無根無據。尚在初期的這場大變革正在加速，因為(wei) 很多發展趨勢匯集在了一起：與(yu) 雲(yun) 計算相關(guan) 的海量數據成本低廉、具有可訪問性；能讓機器變得更靈巧的電子傳(chuan) 感器、微處理器和其它元件的成本急劇下跌；軟件和通信技術的進步讓人能夠以全新的精準度管理製造業(ye) 並提供新的合作形式。

　　新一波的超級廉價(jia) 電子傳(chuan) 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助就能完成工作，而且在整個(ge) 過程中可以收集大量的數據。經理可以得到有關(guan) 潛在問題的即時提醒，或者研究數據，以求找到提高效率、改善性能的辦法。

　　靈活製造

　　與(yu) 此同時，技術的進步現在讓製造商能夠發明新的方式製造出與(yu) 經典生產(chan) 線生產(chan) 的產(chan) 品截然不同的東(dong) 西。迄今為(wei) 止，這些進步中意義(yi) 最重大的是疊加式製造(additive manufacturing)──一個(ge) 能根據數字模型製造出差不多任何形狀的三維物體(ti) 的過程。

　　這些奇異的機器可以使用各種原材料──從(cong) 木漿到鈷類的所有原料──製造出諸如運動鞋、飛機燃油噴嘴、最終甚至還有人類器官等形形色色的產(chan) 品。一台製造設備不是專(zhuan) 門設計來實現一種功能，它可以用程序控製，製造出幾乎無窮無盡的產(chan) 品來。

　　當然，那也包括製造出更多的機器。歐特克公司(Autodesk Inc.)正在舊金山市中心區的一個(ge) 碼頭建造一個(ge) 先進製造設備實驗室。我們(men) 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，它標記的是一台電腦控製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(chan) 那台機床，”巴斯（他的公司負責製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(wei) 機器完成了所有工作，它們(men) 生產(chan) 的是其它機器。”實際上，在英國一所大學裏，一台3D打印機已經實現了自我複製。

　　盡管如此，製造商還是必須要小心應對這個(ge) 領域裏新出現的巨大挑戰。其中一項是：由於(yu) 疊加式製造是根據物件的數字模型從(cong) 事生產(chan) 的，企業(ye) 的知識產(chan) 權更容易遭到竊取──這就跟當初輕易複製的音樂(le) 和電影動搖了娛樂(le) 業(ye) 如出一轍。

       新機器製造的鞋底

　　耐克公司飛織運動鞋的上部

　　要想近距離觀察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(chan) 線上製造的。工人們(men) 在大型設施裏一個(ge) 挨一個(ge) 坐著，切割材料、把鞋子的各個(ge) 部件縫製、粘合在一起。然而，從(cong) 去年開始，耐克開始以一種全新的方式生產(chan) 飛織運動鞋。

　　公司的工程師們(men) 把過去用於(yu) 生產(chan) 毛衣的機器改造成了一台製鞋裝置，它可以在一個(ge) 繭狀組件裏織成鞋子的整個(ge) 上部，然後再與(yu) 鞋舌和鞋底拚接。鞋子在進行縫合的時候，專(zhuan) 用軟件會(hui) 指示機器更換使用的材料──這裏或那裏要多用點滌綸線──以便在需要的地方增加鞋子的強度或彈性。

　　更重要的是，公司在進行這些改進的時候並沒有增加成本。這項技術讓耐克製造的鞋隻有幾個(ge) 而不是幾十個(ge) 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製造方式大批量生產(chan) 的消費品，”歐特克公司戰略創新主任、與(yu) 耐克合作開發飛織運動鞋項目的莫裏斯·康蒂(Maurice Conti)說，“這是一個(ge) 極其重大的進步，至少是因為(wei) ，一旦你開始以這種方式做事，它明顯地從(cong) 經營的算式中減去了大量勞動力成本因子。”

　　這件事蘊含的意義(yi) 既明顯又深遠：似乎突然之間，在低收入國家生產(chan) 鞋子的理由開始消失，把機器部署在離顧客更近的地方的優(you) 勢──部分原因是為(wei) 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(xiang) 德國生產(chan) 一款名為(wei) Primeknit的鞋子了。

　　去年，波士頓谘詢公司(Boston Consulting Group)公布的一個(ge) 報告預測，到2020年，美國在中國製造的出口產(chan) 品可能最多會(hui) 有30%改在國內(nei) 生產(chan) 。奧巴馬總統二月在他的國情谘文(State of the Union)中對這樣的前景表示讚同，他說人稱3D打印的這項大受歡迎的疊加式製造技術“有可能徹底改變我們(men) 製造一切產(chan) 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(yi) 美元，在美國各地建立一個(ge) 由15家製造業(ye) 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)建好並投入運營，這裏正是布魯斯·斯普林斯廷(Bruce Springsteen)以歌聲講述鋼鐵工業(ye) 興(xing) 衰的地方。另外三個(ge) 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(hui) 批準建設經費。能不能不要走得太快

　　不過，製造業(ye) 的長足發展是否會(hui) 造就美國製造業(ye) 就業(ye) 情況的複蘇，對於(yu) 這一點人們(men) 眾(zhong) 說紛紜。根據美國勞工統計局(the Bureau of Labor Statistics)的數字，製造業(ye) 就業(ye) 人數最高的時候是1979年的1，950萬(wan) 左右，而今天的就業(ye) 總人數大約為(wei) 1，200萬(wan) 人。（經濟學家把最近美國製造業(ye) 就業(ye) 人數的小幅上升歸因於(yu) 經濟周期中的反彈，他們(men) 還沒有發現證據表明就業(ye) 狀況的反彈與(yu) 製造業(ye) 的先進技術或海外工作職位的回遷有關(guan) 。）

　　幾乎可以確定的是，新工業(ye) 革命不會(hui) 以過去那種方式創造工作機會(hui) ──建設可以雇傭(yong) 數千人的大型工廠。真正的機會(hui) 在於(yu) 高度專(zhuan) 業(ye) 化、高度先進的微型工廠的發展，以及建立大批小型創業(ye) 型企業(ye) ，以新的方式生產(chan) 舊有產(chan) 品、製造新產(chan) 品及個(ge) 性化訂單產(chan) 品。時代發展的一個(ge) 重要標誌是：美國最大的3D打印機製造商3D Systems 公司去年推出了一款售價(jia) 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(ye) 和家庭用戶有能力購買(mai) 的範圍。開放源代碼的RepRap項目中驅動打印機的軟件套件價(jia) 格低至400美元（約合人民幣2，472元）。

　　專(zhuan) 家們(men) 設想自行車店未來會(hui) 根據顧客要求打印個(ge) 性化車架並組裝自行車；定製商店或網站會(hui) 推出一次性或個(ge) 性化設計的珠寶首飾；精密複雜產(chan) 品的加工廠可以製造出各式各樣的高端產(chan) 品。已經有一家隸屬於(yu) 3D Systems公司、名為(wei) Bespoke Products的企業(ye) 在生產(chan) 假肢了。另一家名為(wei) Organovo Holdings Inc.的企業(ye) 在使用3D打印技術製造醫學實驗室用的人體(ti) 組織。在最近舉(ju) 辦的一次會(hui) 議上，該公司展示了一塊用打印機製造出來的生肉。隨著時間的推移，這種被某些人稱為(wei) “製造業(ye) 民主化”(democratization of manufacturing)的東(dong) 西會(hui) 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(wei) 你的汽車打印出替換零件，或者為(wei) 你隨身攜帶的保溫杯做一個(ge) 大小剛好合適的杯托。

　製造產(chan) 品的新方法 

　　疊加式製造帶來的變化可能與(yu) “工廠”建在某個(ge) 人的車庫裏一樣引人注目。疊加式製造使人有可能創造出用傳(chuan) 統生產(chan) 方式無法做到的設計或構造。傳(chuan) 統的生產(chan) 方式是：磨製（雕琢固體(ti) 塊狀材料）和鑄造（澆鑄可以冷卻成型的液體(ti) 材料）。這兩(liang) 種方式由於(yu) 規模化生產(chan) 而得到極大改進，因為(wei) 質量明顯提升，而成本因產(chan) 量的增加卻降低了。大批量生產(chan) 某種產(chan) 品也意味著扔掉有缺陷的次品並不那麽(me) 痛苦了。

　　但是疊加式製造可以讓人不借助生產(chan) 線就能製造有多個(ge) 部分及可移動零部件的東(dong) 西。由於(yu) 這個(ge) 過程完全是由電腦控製的，按照精確的數字指令工作，所以製造出來的第一件產(chan) 品和最後一件質量都是一樣的好。生產(chan) 一個(ge) 零件的增量成本嚴(yan) 格地說成為(wei) 了時間和材料的應變量。

　　這一切意味著製造商可以放眼審視，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，以期找到新設計形式的靈感。他們(men) 的想法是：幾百年來受舊的生產(chan) 方法所限，他們(men) 的前輩們(men) 可能僅(jin) 僅(jin) 因為(wei) 找不到切實可行的磨製和鑄造方式，就將加工創新性結構的想法丟(diu) 棄了……可是過去不切實際的東(dong) 西今天也許是非常可行的。

　　另外還有一個(ge) 大變化在發生，它不是那麽(me) 明顯但可能對製造業(ye) 產(chan) 生巨大影響。3D打印機的興(xing) 起碰巧與(yu) 物質世界因3D掃描儀(yi) 的使用而發生的數字化不謀而合，二維照片越來越多地可以利用軟件進行拚接，製造出任何3D版的由原子構成的對應產(chan) 品。

　　這會(hui) 影響到與(yu) 製造商共事並參與(yu) 到創新過程中的每一個(ge) 人：尤其是設計師、工程師、材料學專(zhuan) 家、機器製造者和物資供應經理。一個(ge) 型號的產(chan) 品如果存儲(chu) 在電腦裏，協作起來就容易得多，因為(wei) 很多隻數字化的手可以同時在電腦上幹活。

　　“這當中一個(ge) 不為(wei) 人知的大事是製造業(ye) 數字化把一切都壓縮了──從(cong) 產(chan) 品的早期設計到最後的組裝，”創辦了製作3D建模軟件的傑魔公司(Geomagic)、目前在3D Systems公司負責戰略的傅蘋(Ping Fu)說，“大家現在可以同時共事，軟件使之成為(wei) 可能，相比所有活動都是在不同筒倉(cang) 裏開展的那個(ge) 時候，你得到的結果要好得多。”

　　盡管如此，這種新環境讓製造商麵臨(lin) 著新的巨大挑戰，因為(wei) 各種物質的數字檔案大量出現在Thingiverse和Physibles這樣的網站上，製造說明也出現在網絡上。

　　“關(guan) 於(yu) 這個(ge) 話題我給製造業(ye) 團體(ti) 作過很多報告，人們(men) 在問答環節通常都很沉默，”在通用電氣公司的研究中心管理著450名研究材料、能源戰略和加工技術的工程師和科學家的克裏斯蒂娜·福斯托斯(Christine Furstoss)說，“但在演講結束後，他們(men) 私下跑來找我，想跟我談談他們(men) 是多麽(me) 害怕。人們(men) 窺見到了這場革命會(hui) 如何改變他們(men) 所在行業(ye) 的遊戲規則，但他們(men) 卻不知道該如何去應對。”

前方的路 

　　要想獲知新工業(ye) 革命如何才能大規模展開，可以看看通用電氣公司。它的足跡遍及先進製造業(ye) 領域。通用電氣高調參與(yu) 了聯邦政府推動疊加式製造的努力以及高校針對這一主題的計劃。它的合作夥(huo) 伴包括麻省理工學院(the Massachusetts Institute of Technology)、亞(ya) 馬遜公司(Amazon.com)的網絡服務部門以及美國國防高級研究計劃局(the Defense Advanced Research Projects Agency)，這些機構正在與(yu) 通用電氣合作研發一個(ge) 新的產(chan) 品設計和開發的眾(zhong) 包平台。

　　通用電氣內(nei) 部自身也是緊緊抓住這項技術。比如，公司在疊加式製造上下了大賭注，將其作為(wei) 製造重量更輕、成本更低、設計更複雜的發動機零件的方式。去年，通用電氣收購了美國最大的疊加式製造商之一的莫裏斯技術公司(Morris Technologies)，並計劃利用該公司製造下一代LEAP噴氣發動機的燃油噴嘴。（莫裏斯家族有著悠久的工業(ye) 血統：它曾經為(wei) 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打印的方式製作成一個(ge) 單體(ti) 零件，而不是由18個(ge) 部件組裝而成，它的耐久性可以達到過去的五倍。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發動機）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製造工廠進行重大投資，批量生產(chan) 發動機的陶瓷擋板。

　　總之，通用電氣公司預計，它在今後五年時間裏會(hui) 在航空先進製造業(ye) 領域投入35億(yi) 美元，到2020年，公司將利用疊加式製造技術每年生產(chan) 十萬(wan) 隻發動機終端零件。

　　通用最富創意的舉(ju) 措之一就是它準備將它的三萬(wan) 多項專(zhuan) 利開始向使用Quirky網站──利用眾(zhong) 包手段評估產(chan) 品創意的網站──的發明人和企業(ye) 家開放。Quirky 是紐約的一家工業(ye) 設計企業(ye) ，其創辦人本·考夫曼(Ben Kaufman) 說：“這是創新的全新範例。”

　　從(cong) 本月開始，發明者這類人就可以從(cong) Quirky網站上張貼出來的首批200項通用電氣公司的專(zhuan) 利中進行篩選，到年底預計會(hui) 有1，000多項專(zhuan) 利對外開放。那些認為(wei) 自己可以利用這些技術而又不侵害通用電氣公司自身使用權的人可以點擊按鈕，開始獲得使用專(zhuan) 利的授權流程，將其應用於(yu) 他們(men) 夢想中的任何創意。

　　通用電氣公司的舉(ju) 措讓人看到，在這個(ge) 新時代，數據可以如何得到利用。到訪通用電氣位於(yu) 斯內(nei) 克內(nei) 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）之後可以帶走的東(dong) 西之一就是工廠生成的大量數據──這些信息可以讓工廠的工程師繼續改進生產(chan) 流程，在問題變得嚴(yan) 重之前進行阻擊。通用電氣可以追蹤一個(ge) 產(chan) 品的整個(ge) 譜係，從(cong) 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(jin) 可以提升質量控製的水平──在任何環節如果出現缺陷，通用電氣都可以將問題追溯到它的最初根源──而且最終可以賦予通用電氣一個(ge) 根本無法複製的強大競爭(zheng) 利器。

　　位於(yu) 斯克內(nei) 克塔迪市的這家工廠座落在莫霍克河(the Mohawk River)的一個(ge) 山穀裏。事實上，工廠的網絡化程度之高，它輕易就可以被人看成一台單獨的機器，而並不是機器的集結地。當然，由於(yu) 自動化程度非常高，它不需要太多人力的幫助。通用電氣在斯克內(nei) 克塔迪的廠區曾經雇傭(yong) 了太多的員工，以至於(yu) 它都有自己的郵政編碼(12345)。然而現在，即使工廠實現滿負荷生產(chan) ──通用電氣公司預計，到2020年這家工廠的年銷售量會(hui) 超過十億(yi) 美元──而這家生產(chan) 電池的窗口工廠雇傭(yong) 的員工也不會(hui) 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ipads來巡視工廠。他是以家長的焦急口氣描述自己在那個(ge) 狂風暴雨之夜的經曆的。然而在呼嘯的狂風和電閃雷鳴中，這一技術意味著他可以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”。