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[转载]制造业的革命

已有 8296 次阅读 2013-7-21 12:32 |个人分类:科研记事|系统分类:海外观察|关键词:制造业| 制造业 |文章来源:转载

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[转载]英《经济学家》编辑:制造业数字化引领新工业革命

已有 379 次阅读 2013-1-6 18:01 |系统分类:科普集锦|关键词:制造业 数字化 新工业革命

访英国《经济学家》杂志编辑保罗·麦基里:制造业数字化引领第三次工业革命

  ●在一个加速全球化的世界里,制造业走向数字化的趋势下,一些重大变化其实已经发生。

  ●智能软件、新材料、灵敏机器人、新的制造方法将形成合力,产生足以改变经济社会进程的巨大力量。

  ●新工业革命将是颠覆性的,如同纺织厂消灭了手工织布技术,福特“T”轿车让传统手工铁匠下岗。

  ●第三次工业革命不仅影响到产品的生产方式,还将影响到产品的生产地点。

  英国《经济学家》杂志负责创新与科技报道的编辑、《第三次工业革命》系列报道撰稿人保罗·麦基里(Paul Markillie)日前接受了《经济参考报》记者的邮件采访。麦基里在回信中指出,制造业数字化将引领第三次工业革命,智能软件、新材料、灵敏机器人、新的制造方法及一系列基于网络的商业服务将形成合力,产生足以改变经济社会进程的巨大力量。

  五大进展推动制造业数字化

  在其主笔的《第三次工业革命》系列文章中,麦基里开宗明义地提到,“我们正面临着第三次工业革命”。在回答《经济参考报》记者提出的“什么是第三次工业革命的确切定义”以及“其主要特征是什么”的问题时,麦基里说,人们用不同的方式去定义制造业的发展过程,“一些人认为我们正处在第四次或第五次工业革命当中,也有一些人认为,目前所发生一切,不过是第一次工业革命的延续”。

  按照麦基里的理解,历史上的三次工业革命是这么划分的:

  第一次工业革命始于18世纪晚期的英国,纺织业迈向了机械化。诸如清洗羊毛、纺纱成线以及轧机织布等工序,之前都是由手工业者在自己家里完成。第一次工业革命将这些工序集中到一处完成,那就是纺织厂。“这使织布变得更有效率,并促使其他手工业也效仿起来,集中在一个地方完成所有工序。工厂就是这么产生的。”麦基里表示。

  第二次工业革命始于20世纪初,当时在底特律,亨利·福特改变了生产工序,创建了流水作业的生产线。与过去在工厂中分批建造的模式不同,流水作业将每个岗位的任务简单化,工人们也易于培训。这种变革将人类带入了大规模生产的新时代。他认为,前两次工业革命不仅使人们变得更加富裕,而且推动了城市化进程。

  麦基里认为,第三次工业革命将迎来制造业的数字化发展,而且会扩散到其他领域。第三次工业革命的推进,同样要经年累月才能完成,单单是将新的制造观念在全球范围内推广,估计要数十年之久。不过,麦基里在邮件中指出,第三次工业革命不会像过去两次工业革命那样缓慢,“毕竟,我们生活在一个加速全球化的世界里”,麦基里说,“在制造业走向数字化的趋势下,我们应该注意到一些重大变化其实已经发生了”。

  麦基里在回信中解释说,制造业的数字化将是一场波及全球的革命,其星星之火来自美洲、欧洲和亚洲。“目前,我们已经看到了工业机器人、自动化工程器械以及由计算机辅助完成的各种设计,而制造业的数字化进程正从5个方面向前推进。”

  一是更聪明的计算机软件。

  现在,大多数物品都能通过软件在电脑上转化为一个三维模型。在电脑屏幕上,你可以从各个角度来检测一件产品,还可以把产品的内部瞧个清楚。通过虚拟技术,你可以在电脑上对产品进行检测并开发新功能。比如一辆新汽车,你可以通过模拟器驾驶它上路。类似的软件同样可以应用于规划厂房的布局和为生产机器编程。总之,数字化的模型大大提高了生产速度并降低了成本。

  二是新材料的出现。

  目前,已经有很多新材料出现。碳纤维是一个很好的例子,它已经被广泛应用于山地自行车、钓鱼竿、航空器和越来越多的汽车之上。碳纤维和钢材一样结实,但比后者轻一半。如果你用这种材料制造一架飞机,可以飞得更远,若是一辆汽车,可以跑得更快。你还可以利用碳纤维一气呵成地制造某种产品的大型零部件,省去了很多铆钉和焊接时间。这会帮你降低劳动力成本。其他新材料包括纳米颗粒,它会赋予产品一些新的特性。现在已经有了一种利用纳米颗粒制造而成的玻璃,可以实现自动除尘。麦基里在文章中指出,新材料比旧材料更轻、更坚固、更耐用。

  三是更灵巧的机器人。

  麦基里说,今天的工业机器人,就是像曾经的大型计算机,价格昂贵,安装费钱,而且移动不便,下一代机器人就如同现在的个人电脑,将非常适用于中小型企业。

  麦基里在系列文章中举了日本大型工业机器制造商Fanuc公司的例子。该公司对一些生产线进行了自动化改造,机器能在无人监督的情况下工作长达数周。其他很多诸如使用激光切割及喷射铸造的工厂,也实现了这种无人干预的生产方法。

  麦基里预计,下一代制造业机械设备将会完全不同,不仅仅是相对便宜且易于上手,而且会和人们一道工作而不仅仅是取代人们的工作。它们会抓取、装运、暂存、拾取零部件以及进行清理打扫等,这些技能让它们可以应用于更广泛的领域。

  四是基于网络的制造业服务商。

  在互联网上,这些服务商促成了完成的产业链。通过互联网,一家欧洲公司可以从另一家位于美国的公司那里获得设计图纸和样品,并在中国找到一家加工企业。在线制造业服务商,就像MFG.com一样,撮合全球大大小小的企业展开合作并相互购买产品和服务。其他的网站,比如shapeways.com,可以说是在向任何一个可以拿着笔记本上网的人,提供加入制造业及使用3D打印技术的一条有效路径。

  五是新的制造方法。

  麦基里举例说,最有名的是3D打印技术(也称立体印刷),通过这种技术,可以一层一层地“堆砌”出与样品完全相同的产品。这就是为什么它也被称为“添加式制造”。“3D打印机除了具有无人值守的特点之外,还能制作许多对传统工厂来说太复杂而做不了的东西。假以时日,这些神奇的机器将可能在任何地方制造出你想要的任何东西,无论是在自家的车库,还是非洲的某个村子。”麦基里在文章中说。

  这种技术还能走多远?麦基里在系列文章中援引通用全球研究中心Idelchik的话说:“有一天,我们将用它生产发动机。”而其他一些公司相信,会出现一种混合型的3D打印系统,将能直接制造出整条组装线的大部分部件,不仅节省了大量材料和工时,而且可以准确地安装在其他装置上。

  新工业革命将带来什么

  麦基里在《第三次工业革命》系列文章中强调了新科技、新材料和高端自动化机械及机器人在第三次工业革命中的重要性,而且这些元素将形成合力,产生改变人类社会的巨大力量。

  “大量非凡的技术正聚合在一起,智能软件、新的材料、灵敏的机器人、新的制造方法以及一系列基于网络的商业服务”,麦基里称,“过去的工厂是以制造无数相同产品为基础的,但未来的工厂将致力于定制生产——可能看上去更像织布工的小屋,而非福特的装配线”。麦基里在文章中说,“(第三次工业革命)的车轮已经完全转了起来,它来自‘大规模生产’,却向‘个性化生产’的方向驶去”,“它还将简化生产流程并推动人们学会利用互联网来分享创意”。

  麦基里举例说,旧的生产方式需要很多部件,然后将它们拧或者焊接在一起,现在,产品可以在电脑上设计,然后用3D打印机把它们制作出来。而且,制造一种新产品或对旧有产品进行改造,在软件上改变一些程序,要比重新改造厂房更容易也更经济,3D打印技术为我们带来了大规模定制化的生产方式,其中的每一件产品有可能都会遵循客户的需求而与众不同。可以拿“隐形牙齿矫正器”来说明,它是由透明塑料做成的。过去,你在牙齿整形时需要用金属丝固定位置,现在通过3D打印技术,你可以获得针对每一颗牙齿的“牙齿矫正器”。许多医疗植入工作同样可由3D打印技术协助完成。总之,随着机器性能的提高和使用材料的增加,3D打印技术会带来更多定制化的产品,比如助听器和军用喷气机的高科技部件已经可以以定制的形状打印出来。

  此外,对于那些想加入制造业的人来说,这些新技术从成本上降低了“门槛”。当年,福特为了建设规模巨大的River Rouge工厂先要筹得一大笔资金,与之相对的是,未来的制造商要想起步,会简单许多。

  麦基里在给《经济参考报》记者的回信中说,你所需的就是一台笔记本电脑。他指出,一些设计软件是免费的,设计图纸可以通过互联网上传到制造商或者3D打印基地,一些最便宜的家用3D打印设备现在甚至已经降到2000美元以下。“而且,利用互联网,使用这些技术,你坐在家中就可以触及全球市场。”

  与此同时,运用新技术还能降低投资风险,你可以生产出少量的产品在市场上投石问路,视销售情况以最快的速度调整设计,还可以很迅速地为客户提供定制服务,这样你的生意就会慢慢做大。对于一家传统工厂来说,只有你先向其提供1000件或1万件以上的订单,它才会考虑投产。有了3D打印技术,你或许只需做出少量产品就可检验市场的接受度了。

  在高速互联网的帮助下,基于新技术和新材料的产业供应链布局也将发生改变。麦基里认为,未来,在沙漠中工作、缺少某种工具的工程师将不再需要找人从最近的城市送来工具,他只需下载设计文件并打印出来。“终将有一天,工程因为缺少一个部件而停工或是客户抱怨找不到所购买产品备件的情况,会让人觉得不可思议。”

  麦基里同时强调,如同所有的革命一样,第三次工业革命也是颠覆性的。

  数字技术已经撼动了媒体和零售业,正如纺织厂消灭了手工织布技术,福特的“T”型轿车让传统的手工铁匠下岗一样。

  麦基里在文章中指出,很难说,许多人在看到未来工厂的模样时不会心中打颤。在这些工厂中,再也没有身着油污工服的产业工人,操作着肮脏的机器设备。它们将一尘不染,里面只有为数不多的工人。并且十几年之后,很多汽车生产企业的人均生产率将是现在的两倍。大多数工作将不在工厂中进行,而是在附近的办公室里,那里聚集着设计师、工程师、IT专家、物流专家、营销人员等。未来的制造业岗位将要求员工掌握更多的技术,那些枯燥的、重复性的工作将一去不复返:如果一件产品根本不需要铆钉,那么铆钉工也就失去了存在的意义。麦基里还认为,制造业和服务业的界线逐渐变得模糊。劳斯莱斯公司将不再是卖喷气式发动机的,而是根据每台发动机的使用时间来收费。

  麦基里指出,政府一直不擅长挑选赢家,并且当一大批企业家和各种类型的DIY者在网上交换点子,之后在家里将之转化为实 物产品、从车库发货到全球之时,政府的预测能力将变得更为有限。在第三次工业革命向前推进的时候,政策制定者应坚持如下原则:为技术工人提供更好的训练,为各类企业提供更为明晰的规则,为各种形式的商业团队创造稳定的竞争环境,除此之外,都应交给“革命者”。

  中国不能再拼劳动力价格

  麦基里认为,第三次工业革命不仅影响到产品的生产方式,还将影响到它们的生产地点。对中国来说,现在应该为迎接第三次工业革命做好准备。

  他在系列文章中指出,以往,制造企业总是将工厂建在劳动力便宜的国家,以此控制成本。但劳动力成本正变得越来越不重要:一部499美元的苹果iPad仅仅包括33美元的制造成本,最后在中国的装配成本只有8美元之多。一些公司正将海外生产线逐步迁回发达国家——这并非中国的工资水平走高,而是这些公司希望更加贴近市场,这样它们可以更快地对需求的改变作出反应。如今,很多产品变得越来越复杂,最好的解决之道就是让设计人员和制造人员在同一个地方工作。波士顿咨询公司估算,在运输、电脑、金属制品及机械领域等,从中国进口商品中的10%到30%均可在2020年之前实现本土化生产,此举将为美国经济每年贡献200亿到550亿美元。

  此外,麦基里还在《第三次工业革命》系列报道中指出,本轮国际金融危机提升了制造业在发达国家领导人心中的地位。“西方一些政策制定者认为,为了增加就业岗位并防止更多工业技能向海外流失,现在是时候重振制造业了”,麦基里指出,“这说明了两点,一是制造业对一个国家及其经济来说都是至关重要的,二是新型制造业将创造出新的工作岗位”。

  麦基里认为,上述种种原因,促使一些制造业回流到发达经济体,但对中国来说,这并非完全是件坏事。“作为一个制造业国家,中国的远期目标不能建立在劳动力价格优势之上,不仅因为其他发展中国家也在打这张牌,而且中国的生产成本也会逐渐上升”,麦基里说,“更重要的是,新兴的数字化制造业不需要大量劳动力在车间进行密集型生产,意味着廉价劳动力算不上一个特别显著的优势”,因此,对中国来说,要做的是转移到产业链的上游去。

  “与此同时,中国也可以利用这些新技术来增强自身的竞争力”,麦基里在回信中说,“在未来的制造业领域,最重要的是生产者可以提供哪些技术,帮助客户完成的其定制化需求。或许,在工厂的厂房内,工人的数量会减少,但他们的技能却大为提高,可以为自动化的生产设备提供相应的配套服务”。此外,与制造业相关的工作,比如产品设计等,更多地出自工厂之外,而制造业本身的工作将升级类似提供服务与支持的二线岗位,“因此,中国或是其他国家,在迎接第三次工业革命时,最重要的一项准备就是提高工人的技能水平”。他还说,对中国企业而言,同样要将触角伸向每一个市场,“在海外市场中建立分厂并不是什么难事,这种做法会让你离客户更近一些,以便更快地满足他们可能随时更改的需求”。(记者 王龙云 侯云龙

 

华尔街日报中文网

美国制造业回归,德国工业4.0,都是预示 //@贾秀峰Jeffrey:制造业已经前置于客户端众筹研发,中段智能3D分散式制造,后端溶于云端M2M智能服务。智能制造整合了前段研发和后端服务。这是物联网,云计算,3D制造技术带来制造业革命

#本周热读#【制造业的革命】- 欢迎进入新工业革命──一股创建电脑主导的生产环境的技术和思想浪潮。这场革命有可能会打破存在已久的经营模式,颠覆全球贸易格局,重振美国的工业。http://t.cn/zQbze1F


2013 07 16 07:21

制造业的革命 

周前一个漆黑的暴风雨夜,纽约州斯克内克塔迪市(Schenectady, N.Y.)的肯希斯洛普(KenHislop)正在家休息,这时他口袋里的手机突然响了起来。那是一条紧急短信──发自他工作所在的通用电气公司(the General Electric Co.)的一家工厂。

很快,第二条短信接踵而至,然后又是一条,接着又来一条。发送这些短信的是安装在一系列机器中的微型传感器,有些机器看上去就像一台倒置的大型混凝土搅拌机。这一地区的一场大暴雨导致了机器故障。

                                                                                    Ryan Etter

我立刻明白工厂断电了,身为制造工程师的希斯洛普说。他迅速打开iPad 访问这家工厂的动态示意图,那上面标示了这家价值1.7亿美元的工厂里发生的一切。这家工厂为手机基站和发电厂等设施生产大型电池。虽然断电的时间很短,但工厂里的很多设备实际上都必须重启,示意图中的任何光点都可能意味着工厂以高昂的代价损失了生产时间。


希斯洛普说,我得到的是第一人称的即时报告。他也可能会观看工厂屋顶的暴风雨录像画面。这些信息让他能够确保机器按照正确的顺序重新启动,并确认那些高灵敏度的电池材料没有受损。


欢迎进入新工业革命(New Industrial Revolution)──一股创建电脑主导的生产环境的技术和思想浪潮,这种生产环境与过去那种满是砂砾和污垢的工作场所有天壤之别。这场革命有可能会打破存在已久的经营模式,颠覆全球贸易格局,重振美国的工业。


大大小小的影响


对于大公司而言,这场革命意味著有了一系列新的工具去建造更智能化、更高效的工厂以及探索开发过去不可能有的创新产品、新材料和新技术。由于价格的大幅下降,小公司有能力获得更好的制造设备和设计工具──甚至给予只有一名员工的初创企业机会,去创造震撼市场的创新产品。很多人把我们今天所处的时代与计算机技术的早期时代相提并论,当时业余爱好者新贵们在他们的车库里想出了让行业改头换面的突飞猛进之作。

制造业正在经历的变化与通用零件或生产线的引入具有完全同等的意义,甚至意义更大,在通用电气全球研究实验室(GE's global research lab)(距离电池工厂大约15分钟路程)负责先进技术研究的迈克尔埃德尔西克(Michael Idelchik)说,未来不会是延伸与远方各大工厂网络相连的全球供应链的问题,它是使用高度精密的新工具和新材料从事小型、灵活的制造生产活动的问题。

考虑到老工业革命不仅对企业、而且对世界各地的生活水平产生了深远影响,毫无疑问,像新工业革命这样的新造词汇听起来无疑有些武断。同样没有疑问的是,尽管有人在高谈阔论,大胆预测,很多东西会继续沿用早就近乎完美的的方法进行生产。

然而,新工业革命这个大标签远非无根无据。尚在初期的这场大变革正在加速,因为很多发展趋势汇集在了一起:与云计算相关的海量数据成本低廉、具有可访问性;能让机器变得更灵巧的电子传感器、微处理器和其它元件的成本急剧下跌;软件和通信技术的进步让人能够以全新的精准度管理制造业并提供新的合作形式。

新一波的超级廉价电子传感器、微处理器和其它元件意味着像希斯洛普的工厂那样的设施几乎不需要人工帮助就能完成工作,而且在整个过程中可以收集大量的数据。经理可以得到有关潜在问题的即时提醒,或者研究数据,以求找到提高效率、改善性能的办法。


灵活制造


与此同时,技术的进步现在让制造商能够发明新的方式制造出与经典生产线生产的产品截然不同的东西。迄今为止,这些进步中意义最重大的是叠加式制造(additivemanufacturing)──一个能根据数字模型制造出差不多任何形状的三维物体的过程。

这些奇异的机器可以使用各种原材料──从木浆到钴类的所有原料──制造出诸如运动鞋、飞机燃油喷嘴、最终甚至还有人类器官等形形色色的产品。一台制造设备不是专门设计来实现一种功能,它可以用程序控制,制造出几乎无穷无尽的产品来。

当然,那也包括制造出更多的机器。欧特克公司(Autodesk Inc.)正在旧金山市中心区的一个码头建造一个先进制造设备实验室。我们在参观该实验室的时候,公司首席执行长卡尔巴斯(CarlBass)指了指地上贴着的某张封口胶,它标记的是一台电脑控制的精密铣床将要安放的地点。

日本森精机(Mori Seiki) 公司正在萨克拉门托市(Sacramento)的一家自动化工厂生产那台机床,巴斯(他的公司负责制作计算机辅助设计软件)说,那家工厂太先进了,你几乎都不需要开灯,因为机器完成了所有工作,它们生产的是其它机器。实际上,在英国一所大学里,一台3-D打印机已经实现了自我复制。

尽管如此,制造商还是必须要小心应对这个领域里新出现的巨大挑战。其中一项是:由于叠加式制造是根据物件的数字模型从事生产的,企业的知识产权更容易遭到窃取──这就跟当初轻易复制的音乐和电影动摇了娱乐业如出一辙。


新机器制造的鞋底

 

要想近距离观察新技术如何打破了旧有的做事方式,那就看看耐克公司(Nike Inc.)的飞织(Flyknit)运动鞋吧。

 

Nike

耐克公司飞织运动鞋的上部。

虽然有些运动鞋的材料和外观看上去充满了高科技元素,但是差不多所有的鞋仍然是在大量使用人工的生产线上制造的。工人们在大型设施里一个挨一个坐着,切割材料、把鞋子的各个部件缝制、粘合在一起。然而,从去年开始,耐克开始以一种全新的方式生产飞织运动鞋。

公司的工程师们把过去用于生产毛衣的机器改造成了一台制鞋装置,它可以在一个茧状组件里织成鞋子的整个上部,然后再与鞋舌和鞋底拼接。鞋子在进行缝合的时候,专用软件会指示机器更换使用的材料──这里或那里要多用点涤纶线──以便在需要的地方增加鞋子的强度或弹性。

更重要的是,公司在进行这些改进的时候并没有增加成本。这项技术让耐克制造的鞋只有几个而不是几十个部件,材料浪费减少了80%飞织运动鞋是世界上第一件使用叠加式制造方式大批量生产的消费品,欧特克公司战略创新主任、与耐克合作开发飞织运动鞋项目的莫里斯康蒂(MauriceConti)说,这是一个极其重大的进步,至少是因为,一旦你开始以这种方式做事,它明显地从经营的算式中减去了大量劳动力成本因子。

这件事蕴含的意义既明显又深远:似乎突然之间,在低收入国家生产鞋子的理由开始消失,把机器部署在离顾客更近的地方的优势──部分原因是为了更快地交货──开始显得更加突出。阿迪达斯公司(Adidas AG)已经在它的家乡德国生产一款名为Primeknit的鞋子了。

Advanced Architecture with Joris LaarmanLab

Mataerial 3-D打印机

去年,波士顿咨询公司(Boston Consulting Group)公布的一个报告预测,到2020年,美国在中国制造的出口产品可能最多会有30%改在国内生产。奥巴马总统二月在他的国情咨文(State of the Union)中对这样的前景表示赞同,他说人称3-D打印的这项大受欢迎的叠加式制造技术有可能彻底改变我们制造一切产品的方式。

去年奥巴马总统提议向他的2013财年预算追加10亿美元,在美国各地建立一个由15家制造业创新研究所组成的网络。其中一家已经在俄亥俄州的扬斯敦市(Youngstown, Ohio)建好并投入运营,这里正是布鲁斯斯普林斯廷(Bruce Springsteen)以歌声讲述钢铁工业兴衰的地方。另外三个研究所正在能源部(Department of Energy)和国防部(theDefense Department)的监管下进行紧锣密鼓的建设。其它研究所尚待国会批准建设经费。


能不能不要走得太快


不过,制造业的长足发展是否会造就美国制造业就业情况的复苏,对于这一点人们众说纷纭。根据美国劳工统计局(the Bureau of LaborStatistics)的数字,制造业就业人数最高的时候是1979年的1,950万左右,而今天的就业总人数大约为1,200万人。(经济学家把最近美国制造业就业人数的小幅上升归因于经济周期中的反弹,他们还没有发现证据表明就业状况的反弹与制造业的先进技术或海外工作职位的回迁有关。)

几乎可以确定的是,新工业革命不会以过去那种方式创造工作机会──建设可以雇佣数千人的大型工厂。真正的机会在于高度专业化、高度先进的微型工厂的发展,以及建立大批小型创业型企业,以新的方式生产旧有产品、制造新产品及个性化订单产品。时代发展的一个重要标志是:美国最大的3-D打印机制造商3DSystems 公司去年推出了一款售价1,299美元(约合人民币8,028元)的灵巧的自动化按键式机型──使其进入了最小的企业和家庭用户有能力购买的范围。开放源代码的RepRap项目中驱动打印机的软件套件价格低至400美元(约合人民币2,472元)。

Bespoke Products

 Bespoke Products生产的假肢

专家们设想自行车店未来会根据顾客要求打印个性化车架并组装自行车;定制商店或网站会推出一次性或个性化设计的珠宝首饰;精密复杂产品的加工厂可以制造出各式各样的高端产品。已经有一家隶属于3D Systems公司、名为BespokeProducts的企业在生产假肢了。另一家名为Organovo Holdings Inc.的企业在使用3-D打印技术制造医学实验室用的人体组织。在最近举办的一次会议上,该公司展示了一块用打印机制造出来的生肉。随着时间的推移,这种被某些人称为制造业民主化”(democratizationof manufacturing)的东西会加速发展,终有一天它意味着你在本地的汽车经销商,或者甚至你的邻居(或者你自己)能够为你的汽车打印出替换零件,或者为你随身携带的保温杯做一个大小刚好合适的杯托。


制造产品的新方法


叠加式制造带来的变化可能与工厂建在某个人的车库里一样引人注目。叠加式制造使人有可能创造出用传统生产方式无法做到的设计或构造。传统的生产方式是:磨制(雕琢固体块状材料)和铸造(浇铸可以冷却成型的液体材料)。这两种方式由于规模化生产而得到极大改进,因为质量明显提升,而成本因产量的增加却降低了。大批量生产某种产品也意味着扔掉有缺陷的次品并不那么痛苦了。

但是叠加式制造可以让人不借助生产线就能制造有多个部分及可移动零部件的东西。由于这个过程完全是由电脑控制的,按照精确的数字指令工作,所以制造出来的第一件产品和最后一件质量都是一样的好。生产一个零件的增量成本严格地说成为了时间和材料的应变量。

这一切意味着制造商可以放眼审视,以寻找启发灵感。通用电气公司的设计师和工程师已经开始探查古代的器物和史前鸟类的骨骼,重新深入研究局部解剖学,以期找到新设计形式的灵感。他们的想法是:几百年来受旧的生产方法所限,他们的前辈们可能仅仅因为找不到切实可行的磨制和铸造方式,就将加工创新性结构的想法丢弃了。。可是过去不切实际的东西今天也许是非常可行的。

另外还有一个大变化在发生,它不是那么明显但可能对制造业产生巨大影响。3-D打印机的兴起碰巧与物质世界因3-D扫描仪的使用而发生的数字化不谋而合,二维照片越来越多地可以利用软件进行拼接,制造出任何3-D版的由原子构成的对应产品。

这会影响到与制造商共事并参与到创新过程中的每一个人:尤其是设计师、工程师、材料学专家、机器制造者和物资供应经理。一个型号的产品如果存储在电脑里,协作起来就容易得多,因为很多只数字化的手可以同时在电脑上干活。

这当中一个不为人知的大事是制造业数字化把一切都压缩了──从产品的早期设计到最后的组装,创办了制作3-D建模软件的杰魔公司(Geomagic)、目前在3DSystems公司负责战略的傅苹(Ping Fu)说,大家现在可以同时共事,软件使之成为可能,相比所有活动都是在不同筒仓里开展的那个时候,你得到的结果要好得多。

尽管如此,这种新环境让制造商面临着新的巨大挑战,因为各种物质的数字档案大量出现在ThingiversePhysibles这样的网站上,制造说明也出现在网络上。

关于这个话题我给制造业团体作过很多报告,人们在问答环节通常都很沉默,在通用电气公司的研究中心管理着450名研究材料、能源战略和加工技术的工程师和科学家的克里斯蒂娜福斯托斯(ChristineFurstoss)说,但在演讲结束后,他们私下跑来找我,想跟我谈谈他们是多么害怕。人们窥见到了这场革命会如何改变他们所在行业的游戏规则,但他们却不知道该如何去应对。


前方的路


要想获知新工业革命如何才能大规模展开,可以看看通用电气公司。它的足迹遍及先进制造业领域。通用电气高调参与了联邦政府推动叠加式制造的努力以及高校针对这一主题的计划。它的合作伙伴包括麻省理工学院(the MassachusettsInstitute of Technology)、亚马逊公司(Amazon.com)的网络服务部门以及美国国防高级研究计划局(the Defense Advanced Research ProjectsAgency),这些机构正在与通用电气合作研发一个新的产品设计和开发的众包平台。

General Electric

通用电气生产的高科技电池

通用电气内部自身也是紧紧抓住这项技术。比如,公司在叠加式制造上下了大赌注,将其作为制造重量更轻、成本更低、设计更复杂的发动机零件的方式。去年,通用电气收购了美国最大的叠加式制造商之一的莫里斯技术公司(Morris Technologies),并计划利用该公司制造下一代LEAP喷气发动机的燃油喷嘴。(莫里斯家族有着悠久的工业血统:它曾经为莱特兄弟(Wright Brothers)的自行车店供应钢管。)

这种新的喷嘴将用3-D打印的方式制作成一个单体零件,而不是由18个部件组装而成,它的耐久性可以达到过去的五倍。通用电气也在使用自己的3-D金属打印机,尽可能多地在LEAPGE9x(通用电气下一代的777发动机)的零部件上测试工艺程序。本周,通用电气计划宣布对另一家新的叠加式制造工厂进行重大投资,批量生产发动机的陶瓷挡板。

总之,通用电气公司预计,它在今后五年时间里会在航空先进制造业领域投入35亿美元,到2020年,公司将利用叠加式制造技术每年生产十万只发动机终端零件。

通用最富创意的举措之一就是它准备将它的三万多项专利开始向使用Quirky网站──利用众包手段评估产品创意的网站──的发明人和企业家开放。Quirky 是纽约的一家工业设计企业,其创办人本考夫曼(Ben Kaufman) 说:这是创新的全新范例。

从本月开始,发明者这类人就可以从Quirky网站上张贴出来的首批200项通用电气公司的专利中进行筛选,到年底预计会有1,000多项专利对外开放。那些认为自己可以利用这些技术而又不侵害通用电气公司自身使用权的人可以点击按钮,开始获得使用专利的授权流程,将其应用于他们梦想中的任何创意。

通用电气公司的举措让人看到,在这个新时代,数据可以如何得到利用。到访通用电气位于斯内克内塔迪的电池工厂(毗邻托马斯爱迪生(ThomasEdison)的机械厂所在的一块地)之后可以带走的东西之一就是工厂生成的大量数据──这些信息可以让工厂的工程师继续改进生产流程,在问题变得严重之前进行阻击。

通用电气可以追踪一个产品的整个谱系,从沙土容器、盐罐到一组配套国家电网的高科技电池。这些数据不仅可以提升质量控制的水平──在任何环节如果出现缺陷,通用电气都可以将问题追溯到它的最初根源──而且最终可以赋予通用电气一个根本无法复制的强大竞争利器。

位于斯克内克塔迪市的这家工厂座落在莫霍克河(the Mohawk River)的一个山谷里。事实上,工厂的网络化程度之高,它轻易就可以被人看成一台单独的机器,而并不是机器的集结地。当然,由于自动化程度非常高,它不需要太多人力的帮助。通用电气在斯克内克塔迪的厂区曾经雇佣了太多的员工,以至于它都有自己的邮政编码(12345)。然而现在,即使工厂实现满负荷生产──通用电气公司预计,到2020年这家工厂的年销售量会超过十亿美元──而这家生产电池的窗口工厂雇佣的员工也不会超过450人。

希斯洛普承认自己最近在一次野外露营期间使用了iPad来巡视工厂。他是以家长的焦急口气描述自己在那个狂风暴雨之夜的经历的。然而在呼啸的狂风和电闪雷鸣中,这一技术意味着他可以在城市的另一端密切注视发生的一切。尽管工厂在经受雨打风吹,但是他说他感觉很放心

JOHN KOTEN

 



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