“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(wǎng)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(chǎn)活動的問題。”

　　然而，新工業(yè)革命這個大標簽遠非無根無據(jù)。尚在初期的這場大變革正在加速，因為很多發(fā)展趨勢匯集在了一起：與云計算相關的海量數(shù)據(jù)成本低廉、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制造業(yè)并提供新的合作形式。

　　新一波的超級廉價電子傳感器、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助就能完成工作，而且在整個過程中可以收集大量的數(shù)據(jù)。經(jīng)理可以得到有關潛在問題的即時提醒，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，技術的進步現(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，這些進步中意義最重大的是疊加式制造(additive manufacturing)──一個能根據(jù)數(shù)字模型制造出差不多任何形狀的三維物體的過程。

　　這些奇異的機器可以使用各種原材料──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(chǎn)品。一臺制造設備不是專門設計來實現(xiàn)一種功能，它可以用程序控制，制造出幾乎無窮無盡的產(chǎn)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(qū)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(zhí)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(chǎn)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(chǎn)的是其它機器。”實際上，在英國一所大學里，一臺3D打印機已經(jīng)實現(xiàn)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(xiàn)的巨大挑戰(zhàn)。其中一項是：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)的知識產(chǎn)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(yè)如出一轍。

       新機器制造的鞋底

　　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(chǎn)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(chǎn)飛織運動鞋。

　　公司的工程師們把過去用于生產(chǎn)毛衣的機器改造成了一臺制鞋裝置，它可以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，公司在進行這些改進的時候并沒有增加成本。這項技術讓耐克制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(chǎn)的消費品，”歐特克公司戰(zhàn)略創(chuàng)新主任、與耐克合作開發(fā)飛織運動鞋項目的莫里斯·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(jīng)營的算式中減去了大量勞動力成本因子。”

　　這件事蘊含的意義既明顯又深遠：似乎突然之間，在低收入國家生產(chǎn)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(yōu)勢──部分原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(jīng)在它的家鄉(xiāng)德國生產(chǎn)一款名為Primeknit的鞋子了。

　　去年，波士頓咨詢公司(Boston Consulting Group)公布的一個報告預測，到2020年，美國在中國制造的出口產(chǎn)品可能最多會有30%改在國內生產(chǎn)。奧巴馬總統(tǒng)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3D打印的這項大受歡迎的疊加式制造技術“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財年預算追加10億美元，在美國各地建立一個由15家制造業(yè)創(chuàng)新研究所組成的網(wǎng)絡。其中一家已經(jīng)在俄亥俄州的揚斯敦市(Youngstown， Ohio)建好并投入運營，這里正是布魯斯·斯普林斯廷(Bruce Springsteen)以歌聲講述鋼鐵工業(yè)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(jiān)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(jīng)費。能不能不要走得太快

　　不過，制造業(yè)的長足發(fā)展是否會造就美國制造業(yè)就業(yè)情況的復蘇，對于這一點人們眾說紛紜。根據(jù)美國勞工統(tǒng)計局(the Bureau of Labor Statistics)的數(shù)字，制造業(yè)就業(yè)人數(shù)最高的時候是1979年的1，950萬左右，而今天的就業(yè)總人數(shù)大約為1，200萬人。（經(jīng)濟學家把最近美國制造業(yè)就業(yè)人數(shù)的小幅上升歸因于經(jīng)濟周期中的反彈，他們還沒有發(fā)現(xiàn)證據(jù)表明就業(yè)狀況的反彈與制造業(yè)的先進技術或海外工作職位的回遷有關。）

　　幾乎可以確定的是，新工業(yè)革命不會以過去那種方式創(chuàng)造工作機會──建設可以雇傭數(shù)千人的大型工廠。真正的機會在于高度專業(yè)化、高度先進的微型工廠的發(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)品及個性化訂單產(chǎn)品。時代發(fā)展的一個重要標志是：美國最大的3D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(yè)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低至400美元（約合人民幣2，472元）。

　　專家們設想自行車店未來會根據(jù)顧客要求打印個性化車架并組裝自行車；定制商店或網(wǎng)站會推出一次性或個性化設計的珠寶首飾；精密復雜產(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打印技術制造醫(yī)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。隨著時間的推移，這種被某些人稱為“制造業(yè)民主化”(democratization of manufacturing)的東西會加速發(fā)展，終有一天它意味著你在本地的汽車經(jīng)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好合適的杯托。

　制造產(chǎn)品的新方法 

　　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創(chuàng)造出用傳統(tǒng)生產(chǎn)方式無法做到的設計或構造。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，因為質量明顯提升，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)線就能制造有多個部分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(shù)字指令工作，所以制造出來的第一件產(chǎn)品和最后一件質量都是一樣的好。生產(chǎn)一個零件的增量成本嚴格地說成為了時間和材料的應變量。

　　這一切意味著制造商可以放眼審視，以尋找啟發(fā)靈感。通用電氣公司的設計師和工程師已經(jīng)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。他們的想法是：幾百年來受舊的生產(chǎn)方法所限，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(chuàng)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?？尚械?。

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

　　這會影響到與制造商共事并參與到創(chuàng)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(jīng)理。一個型號的產(chǎn)品如果存儲在電腦里，協(xié)作起來就容易得多，因為很多只數(shù)字化的手可以同時在電腦上干活。

　　“這當中一個不為人知的大事是制造業(yè)數(shù)字化把一切都壓縮了──從產(chǎn)品的早期設計到最后的組裝，”創(chuàng)辦了制作3D建模軟件的杰魔公司(Geomagic)、目前在3D Systems公司負責戰(zhàn)略的傅蘋(Ping Fu)說，“大家現(xiàn)在可以同時共事，軟件使之成為可能，相比所有活動都是在不同筒倉里開展的那個時候，你得到的結果要好得多。”

　　盡管如此，這種新環(huán)境讓制造商面臨著新的巨大挑戰(zhàn)，因為各種物質的數(shù)字檔案大量出現(xiàn)在Thingiverse和Physibles這樣的網(wǎng)站上，制造說明也出現(xiàn)在網(wǎng)絡上。

　　“關于這個話題我給制造業(yè)團體作過很多報告，人們在問答環(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害怕。人們窺見到了這場革命會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對。”

前方的路 

　　要想獲知新工業(yè)革命如何才能大規(guī)模展開，可以看看通用電氣公司。它的足跡遍及先進制造業(yè)領域。通用電氣高調參與了聯(lián)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。它的合作伙伴包括麻省理工學院(the Massachusetts Institute of Technology)、亞馬遜公司(Amazon.com)的網(wǎng)絡服務部門以及美國國防高級研究計劃局(the Defense Advanced Research Projects Agency)，這些機構正在與通用電氣合作研發(fā)一個新的產(chǎn)品設計和開發(fā)的眾包平臺。

　　通用電氣內部自身也是緊緊抓住這項技術。比如，公司在疊加式制造上下了大賭注，將其作為制造重量更輕、成本更低、設計更復雜的發(fā)動機零件的方式。去年，通用電氣收購了美國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噴氣發(fā)動機的燃油噴嘴。（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(fā)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制造工廠進行重大投資，批量生產(chǎn)發(fā)動機的陶瓷擋板。

　　總之，通用電氣公司預計，它在今后五年時間里會在航空先進制造業(yè)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(chǎn)十萬只發(fā)動機終端零件。

　　通用最富創(chuàng)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(wǎng)站──利用眾包手段評估產(chǎn)品創(chuàng)意的網(wǎng)站──的發(fā)明人和企業(yè)家開放。Quirky 是紐約的一家工業(yè)設計企業(yè)，其創(chuàng)辦人本·考夫曼(Ben Kaufman) 說：“這是創(chuàng)新的全新范例。”

　　從本月開始，發(fā)明者這類人就可以從Quirky網(wǎng)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，開始獲得使用專利的授權流程，將其應用于他們夢想中的任何創(chuàng)意。

　　通用電氣公司的舉措讓人看到，在這個新時代，數(shù)據(jù)可以如何得到利用。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)改進生產(chǎn)流程，在問題變得嚴重之前進行阻擊。通用電氣可以追蹤一個產(chǎn)品的整個譜系，從沙土容器、鹽罐到一組配套國家電網(wǎng)的高科技電池。這些數(shù)據(jù)不僅可以提升質量控制的水平──在任何環(huán)節(jié)如果出現(xiàn)缺陷，通用電氣都可以將問題追溯到它的最初根源──而且最終可以賦予通用電氣一個根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(wǎng)絡化程度之高，它輕易就可以被人看成一臺單獨的機器，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助。通用電氣在斯克內克塔迪的廠區(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，即使工廠實現(xiàn)滿負荷生產(chǎn)──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(chǎn)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(jīng)歷的。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(fā)生的一切。盡管工廠在經(jīng)受雨打風吹，但是他說他感覺很“放心”。