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由“数字化制造”引发的第三次工业革命山雨欲来。这场破坏性极强的创新不仅将影响到如何制造产品,还将影响到在哪里制造产品,最终重定全球商业格局。
  
  阿诺尔德站在一台奇特的大机器前,按下按钮,对它响亮而清楚地说:“我要硬铝螺帽,直径为4英寸。”

  接到指令后,这台机器,发出低沉的轰鸣声,灯光闪烁,闸板缓缓打开,眼前赫然出现了一颗闪光发亮已经制好的螺帽。

  让人目瞪口呆的是,接下来,这台机器就像神奇的阿拉丁神灯一样,为他送来了活蹦乱跳的大虾、矿泉水、手表和沙拉酱。

  这是美国科幻作家罗伯特·希克利曾经写过的一个关于“万能制造机”的故事。

  现实远没有科幻小说描述的那般轻松随意,但现在通过一台神奇的打印机生产小零件、食物、衣服、汽车、建筑甚至人的皮肤、肾脏等却也不是天方夜谭。

  这一切缘于近来在全球遭遇广泛热议的“3D打印技术”及“3D打印机”。

  3D打印只是“数字化制造”的缩影。近期出版的英国 《经济学人》杂志专题论述了当今全球范围内工业领域正在经历的第三次革命,即数字化革命。随着采用了新材料、新生产工艺、机器人,以及在线制造协作服务的普及,制造业小批量生产变得更加划算,生产组织更加灵活,劳动投入更少。

  与以往历次工业革命一样,第三次工业革命也会对制造业的发展带来巨大影响,它将改变制造商品的方式,并改变就业的格局。
  
  1:4月19日,美国纽约。孩子们参观由3D打印机制作的工艺品。
  2:2011年9月,世界上第一辆“3D打印汽车”在加拿大亮相。最高时速可达112公里。
  3:在2010年耐克设计大赛上展出的3D打印出来的鞋模。
  4:5月30日,荷兰阿姆斯特丹。一台3D打印机正在打印玩具手枪。
  5:在苹果推出iPone后几天内,3D打印机打印出来的保护套也上市了。
   
  大大降低的生产成本
  
  法兰克福会展中心是德国无数个贸易展览会的举办地。在这座造型不规则的会展中心外面,矗立着一座高21米的活动雕像敲锤人。这个敲锤人手持锤子,稳稳地抬起、落下胳膊,锻打一块金属块。这座雕像的作者乔纳森·博罗夫斯基称,工人运用自己的大脑和双手创造我们生活的世界。

  这种故事人所尽知。但现在,一切都变了。

  欧洲模具展是法兰克福大型商贸展中的一个展会。它展出了能够制造产品原型的设备,以及可将上述设备投入生产的工具。传统的工程师使用车床、钻头、冲压机和制模机工作。欧洲模具展上的设备虽由身着工装裤的工人操纵,但却一改传统油腻不堪的形象。每一个展厅摆满了发出清脆爽利声响的、高度自动化的机械工具,它们来自美国、亚洲和欧洲。操作这些设备的男男女女大多坐在计算机屏幕前。你在这里根本找不到一个锤子。

  最近的一届欧洲模具展于2011年11月举行,展出了一种新设备3D打印机。

  3D打印机通过将材料层层电解沉积的方法来生产产品,而不是像以前那样对材料锻打、弯曲、压切。

  这项工艺被恰如其分地称作 “添加型制造”。一家名为3D系统的美国公司用3D打印机当场“印制”了一把锤子,这把锤子有整洁的仿木手柄和金属锤头。

  这就是未来制造业的发展趋势。
  
  以前你要找个工厂,让它为你生产一把你自己设计的锤子,而你将为此支付上千美元的费用。这是因为制造者首先要生产一个模具,浇铸锤头,磨平锤头,车削出木质手柄,最后把这些部件装配起来。仅做一把锤子,成本将无比高昂。

  但是,对3D打印机而言,无论是生产一件产品还是生产机器能容纳的最大量的产品,开动机器的成本都是一样的。这就如同办公室里的二维打印机,无论打印一张信笺还是更多的文件,一直打印到墨盒需要更换、纸张需补充为止,其打印的单位成本总是一样的。

  几乎为零的设计门槛
  
  5月30日,荷兰首都阿姆斯特丹。当天,一场聚焦3D打印技术最新成果的现代艺术展在这里拉开帷幕。

  在这一期的展会上,参展商展示了利用各种新型材料、借助3D打印技术制作出来的时装、饰品、玩具等。其成熟的技术及炫目的效果,让人叹为观止。

  3D打印的应用范围之广让人难以置信。助听器和战斗机上科技含量较高的零件已经可以按个性化定制的形状打印出来。

  供应链的地理格局也将转变。在沙漠中央工作的工程师发现自己缺少某件工具,他不必再让人从离他最近的城市送来,只要简单地下载工具设计图然后把工具“打印”出来即可。工程项目因需要一套工具而被迫中止,顾客抱怨他们再也找不到之前买过的备用零件,这样的日子或许有一天将一去不复返。

  其他的变化也差不多如此。新型材料比旧材料更轻,强度更大,更耐损耗。从飞机到山地车,碳纤维正在取代钢铁和铝,成为制造这些产品的主要材料。

  新技术使工程师可以用很小的尺寸塑造物品。纳米技术让产品的功能变强,如止血的绷带、效率更高的引擎和更易清洁的瓷器。

  因特网让更多的设计师可以合作开发新产品,因此设计的门槛正在降低。当年福特需要花很多钱来建造他那间位于胭脂河旁的庞大工厂,而他的现代同行们除了一台笔记本和发明的渴望之外,几乎可以从零开始。

  尽管这是一个相对稚嫩的技术,但大多数人或许已经拥有在3D打印机协助下生产的产品了。它可能是一双鞋子,在批量生产前作为一种设计原型被实体印制出来。它或许是一部助听器,为个人定制以适合使用者的耳型。它甚至有可能是件首饰,由3D打印机浇铸成型或者采用越来越多的可打印材料直接做成。

  厂大人多的时代终结

  日产汽车位于英国桑德兰的工厂建于1986年,目前是欧洲生产效率最高的汽车厂之一。

  1999年,它雇佣4594名员工,共生产了271157辆汽车。2011年,该厂制造了480485辆汽车,是英国产量最高的汽车厂,而它的员工只有5462名。

  劳斯莱斯是英国的一家企业,它生产喷气式飞机的发动机和其他动力系统,其工程与技术部门主任科林·史密斯称:“我们不能指望使用过时的手动工具生产现代化的部件,厂大人多的时代已经一去不复返了”。

  随着直接从事制造行业的人数的减少,劳动力成本在整个生产成本中的比例也将随之下降。这将鼓励制造商将一部分制造行业迁回发达国家,因为新技术使得制造商能更快地适应当地市场需求的变化,而且成本更为低廉。产品制造的原材料也在发生变化。例如,不管是山地自行车还是大型客机的生产,碳纤维复合材料正在逐步取代钢铁和铝。再过些时日,甚至连制造设备都有可能不再是机器了,而是由经过基因工程改造后的微生物来完成。

  大企业应当未雨绸缪,因为这种即将完成的技术将会使中小企业甚至个体企业家变得更具有竞争力。产品创新将会更为容易,成本更低。

  改变的不只是商业

  以上所有变革的结果将促成第三次工业革命。

  第一次工业革命始于18世纪晚期英国的纺织业机械化。在工业革命以前,纺织业工作种类繁杂,需要许多工人在数百间纺织工坊里面手工完成,后来工作都集中到一间纺织厂里面,工厂就这样诞生了。第二次工业革命始于20世纪早期,那时候亨利·福特发明了装配流水线,迎来了大规模生产的时代。
  
  前两次工业革命让人们更加富裕,同时使得人口更加向城市集中。现在第三次工业革命正在展开,制造业正往数字化的方向发展。

  生产方式像个轮子一样兜了个圈又回到了原点,从大规模生产方式又转到了更加个性化的生产方式。这一转变反过来将会把制造业的某些就业岗位带回发达国家,这些工作岗位一度被发达国家丢弃至新兴世界。

  像所有的革命一样,这一场革命将是破坏性的。这就好比纺织厂让手工织布机退出舞台、福特的T型老爷车让蹄铁匠失业那样。

  许多人看到未来的工厂会感到震惊。未来的工厂不会有积满灰尘的机器,机器边上也不会站着满身是油污穿工装裤的工人。工厂里面的机器将非常干净,而且几乎都是无人看管的。一些汽车制造商比起约10年前,已经能以同样的人力生产两倍数目的汽车。
 
  这场革命不仅将影响到如何制造产品,还将影响到在哪里制造产品。

  过去,工厂常搬到低工资的国家以降低劳动力成本。但劳动力成本的重要性日渐降低:一台售价499美元的第一代iPad,只有33美元是加工劳动力成本,而最终在中国装配的成本只占8美元。越来越多的国外生产项目迁回发达国家,这不是因为中国工资成本在上升,而是因为这些公司想贴近客户,以更快地应对市场需求的变化。并且,因为一些产品很精密,所以让设计人员和生产人员在同一个地方更有利于沟通。

  波士顿咨询集团预计,在诸如运输、电脑、金属制品和机械制造等领域,美国有10%~30%的产品从中国进口,而到2020年这些产品全部可以在美国本土制造,使美国出口总值每年增加200亿到550亿美元。

  延伸阅读 何谓3D打印机

  3D打印机就是可以“打印”出真实3D物体的一种设备,功能上与激光成型技术一样,采用分层加工、迭加成形,即通过逐层增加材料来生成3D实体,与传统的去除材料加工技术完全不同。称之为“打印机”是参照了其技术原理,因为分层加工的过程与喷墨打印十分相似。随着这项技术的不断进步,我们已经能够生产出与原型的外观、感觉和功能极为接近的3D模型。

  3D打印已经成为一种潮流,并开始广泛应用在设计领域,尤其是工业设计、数码产品开模等,可以在数小时内完成一个磨具的打印,节约了很多产品到市场的开发时间。其原料可以是有机或者无机的材料,例如橡胶、塑料。具有速度快,价格便宜,高易用性等优点。



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