第三次产业革命：经济学人「制造业与创新」专题报告

第三次产业革命：经济学人「制造业与创新」专题报告目录1.第三次产业革命2.工厂与工作：重回制造业3.比较优势：回力棒效应4.材料：与时俱进5.叠加工艺：立体打印6.层层复层层：3D打印机的工作原理7.协同制造：现需要群策群力8.自动化生产：创造未来第三次产业革命保罗•麦基里（PaulMarkillie）说，随着制造业步入数字化时代，整个领域将焕然一新。而部分制造业将重返发达国家。规模庞大的法兰克福展览中心（FrankfurtMesse）是无数德国贸易展的举办地。该展览中心外矗立着一座高21米的动态雕像“拿铁锤的人”，正有规则地抡着锤子一上一下地敲击着一块金属。这一雕像的建造者艺术家乔纳森·博罗夫斯基（JonathanBorofsky）说，是为了歌颂工人们用自己的双手和大脑创造了我们生活的这个世界。这个主题我们都很熟悉。而如今生产工具日新月异，将彻底改变制造业的未来。欧洲模具展是在德国法兰克福举办的大型贸易展览会之一，展品包括各类制作产品原型的机器，投入生产所需的工具以及其他五花八门的制造装备。传统的工程师成天与车床、钻头、冲压机和制模机打交道。这些机器仍在使用，但欧洲模具展上的展品并非需要工人身穿工作服细心看管满是油污的机器。一个个展厅里摆满了来自美国、亚洲和欧洲的吱吱作响的机械工具。它们不但一尘不染而且高度自动化。操作者不管男女大都坐在显示屏前。不再会看到锤子的影子。而去年11月份举办的上届欧洲模具展中，展出了一组新机器——3D打印机。无须因循守旧地敲打、弯曲及切削材料，3D打印机通过层层叠加材料生产产品。因此这个过程还被形象的称为叠加工艺。美国一家名为3D系统（3DSystems）的公司用3D打印机为本刊记者打印了一把锤，精致的锤柄有木纹效果，配有一个金属般质地的锤头。这便是未来制造业的缩影。让今天的工厂制造一把你自己设计的锤子，得花上几千美元。制造者须先生产一个模具，浇铸好锤头，用机器抛光成相宜的光泽，削一根木制锤柄，然后再把各部分组装起来。那样制造一把锤子当然贵得令人不敢问津。但如果要生产成千上万个，得益于规模经济，每把锤子的成本将更大幅下降。然而，对于3D打印机来说，规模经济则没这么明显。3D打印机的软件可作随意调整，几乎能造出任何的东西。不管是单件产品的生产还是3D打印机容许的最大量生产，机器的设置成本都是一成不变的。这就好比二维的办公打印机，不论是打印一个字母，还是打印许多不同的字母直至墨匣和纸张需要更换为止，它会一直打印下去，而每个字母的打印成本不相上下。叠加工艺仍有待完善，尚不能制造汽车或iPhone，但它已能制造专门的汽车配件和定制的iPhone手机套。尽管相对而言这一工艺仍处于起步阶段，但大多数人可能已拥有一些在3D打印机协助下制造的东西。可能是一双鞋子，在大批量生产前打印出立体的设计样板。也可能是一副助听器，按照用户耳朵的形状量身定制。还可能是一件珠宝，由3D打印机制造的模具浇铸而成或直接使用越来越多元化的打印材料制造而成。然而，叠加工艺仅是引领工厂走向未来的众多突破口之一；而传统的生产设备正变得更智能化也更灵活。大众汽车（Volkswagen）已经制定了一项全新的生产战略——模块化横向矩阵，即MQB（ModularerQuerbaukasten）。通过标准化某些部件的参数，比如发动机的挂载点，德国的汽车制造商希望能够在同一条生产线上生产所有型号的车。这一工艺今年开始实施，但随着未来十年新车型的不断推出，MQB的发展将如日中天。最终MQB能让美国、欧洲和中国的工厂因地制宜，生产出当地市场所需的任何一款汽车。今时不同往日由于自动化铣床在拥有视觉及其他感应系统的机器人的协助下，能自己调换工具，多角度切割原料，还能感知故障，工厂的生产效率正得到大幅提升。日产（Nissan）位于英国桑德兰（Sunderland）的工厂始建于1986年，是目前欧洲最具生产力的工厂之一。1999年，公司4,594名员工生产了271,157辆汽车。去年，日产仅凭借5,462名员工便生产了480,485辆汽车——高于此前英国任何一家汽车工厂的产量。主要生产喷气式发动机及其他动力系统的英国劳斯莱斯公司，其工程技术总监科林·史密斯（ColinSmith）说：“你不可能用老掉牙的手工工具生产这些现代产品。那种大车间里人挤人的场面已经一去不复返。”随着直接从事生产的操作工人逐渐减少，劳动力成本在整个生产成本中的比例也将随之下降。这将鼓励厂商将一些工作迁回发达国家，尤其是新的生产工艺使他们能更快地适应当地市场需求的变化，而且成本更低。那些用来制造产品的原材料也开始更新换代。例如，在小至山地车大至客机的一系列产品中，碳纤维复合材料正逐步取代钢材和铝。而有时负责工作的不是机器，而将是通过基因工程改造后的微生物。未来工厂中的一切事务将由更为智能化的软件进行管理。数字化将对制造业带来的颠覆性作用与其对其他行业，如办公设备、电信、摄影、音乐、出版和影视等，产生的影响一样巨大。而且这种影响将不会只局限于大型制造商；确实，企业大鳄们可得要小心了，因为即将来临的变革将在很大程度上令中小企业和个体企业家如鱼得水。推陈出新将变得更容易更低廉。那些类似于Facebook的提供3D打印和其他生产服务的社交团体已在网上小有气候——这种新现象也许可以称之为社会化制造。该报告认为，所有这些变革都将成为第三次产业革命的导火索。第一次产业革命始于18世纪晚期的英国，以纺织工业机械化为起点。在随后的几十年里，机器生产取代手工制作的变革如星星之火传遍整个世界。第二次产业革命始于20世纪早期的美国，以流水作业线的发明为标志，从此开创了规模化生产的时代。随着制造业的数字化，第三次大变革现正加快步伐。得益于新材料的应用以及诸如3D打印、易用机器人和网络协作生产服务等全新工序，小批量生产变得更加划算，生产也更灵活，所需劳动力的投入也减少了。整个局势又转了个大圈，不再注重于规模化制造模式，而是向更加个性化的生产模式看齐。继而一些在很久前被新兴市场夺走的生产岗位将重新回到发达国家手中。底本：Shierzou校审：Pandy终稿：谁养鱼回目录工厂与工作重回制造业制造业仍举足轻重，但就业图景正在变化。一百多年以来，美国一直是世界制造业的领头羊，但如今中国已与其并驾齐驱（见图表一）。21世纪的第一个十年，美国制造业就业岗位削减了约三成。离岸外包和海外建厂的兴起以及精细化供应链的发展已使全世界的企业转向将中国、印度及其他低工资国家作为加工厂。受全球经济危机影响，一些西方政策制定者认为是时候让国家重回制造老本行上来了，这样既可以创造就业岗位，又可以遏制生产技术的外流。这说明了两件事：第一、制造业对一国及其经济仍是重要的；第二、制造业新兴方式将创造新工作。已有大量研究表明制造业有利于经济发展，但近几年来，也有一些经济学家认为制造业并无特别，服务业同样具备生产力和创新力。设计、制造及销售产品的是人和公司，而不是国家。无论在制造业还是服务业，工作都有好坏之分。不过，据克利夫兰市凯斯西储大学的苏珊·赫尔珀（SusanHelper）为华盛顿布鲁金斯学会智库所做的一份报告中显示：制造业工人的平均工资的确更高些（见图表二）。同时，制造业公司比其他行业公司更乐于引进开发新产品。虽然制造业产值只占美国GDP的11%，但是国内用于研发的资金中有68%用于制造业。赫尔伯指出，总体而言，制造业与服务业相比，能提供更高工资的工作岗位、是创新的重要来源、有助于减少贸易赤字、而且还能为循环利用及绿色能源等新兴“清洁”经济产业创造机会。所有这些都是一国应重视发展制造业的理由。尽管中国经济飞速发展，但美国仍保持着强大的生产力。麻省理工学院校长苏珊·霍克菲尔德（SusanHockfield）说，美国制造业的产值以美元计已经与中国基本持平，而达到这一水平所用的劳动力仅为中国的10%。苏珊同时兼任奥巴马总统“先进制造业合作计划（AMP）”的主席之一，AMP是最近新创立的一个项目，旨在联合企业与高校一同创造就业岗位、提升竞争力。“拿铁锤的人”的形象令人怀旧，可这在发达国家已不复存在。如今大多工厂车间看上去空荡荡的，而附近的办公大楼里聚集着设计师、IT高手、会计、物流专家、市场专员、客户经理，甚至厨师和清洁工，他们以不同的方式为工厂服务。而在工厂大门之外，还有更多不同职业的人为工厂提供补给。制造业工作的定义正变得越来越模糊。诚然，美国生产力的大踏步前进带来一些问题，比如究竟会创造出多少（尤其像白领岗位）这样的制造业工作呢。现在，生产线上的技术突破正在进一步减少对劳动工人的需求量。“如果你看看麻省理工学院在生产技术方面产出的成果，你会发现其中很多工作都无需坐班或者说工作量很小。”霍克·菲尔德女士说，“但这并不意味着已经没有理由在美国发展制造业了，因为为这些看上去轻松的工作流程提供资源本身就会形成一个巨大的供应链，而这恰好提供了大量工作也创造着巨大的经济效益。”企业也对制造业复苏持乐观态度。通用电气（GE，世界最大制造商之一）全球研发部高级技术负责人迈克尔·伊德里克（MichaelIdelchik）说：“我们正处在制造业大变革的前沿。”发起这场变革的导火线可以来自世界任何地方，因此迈克尔的实验室虽然总部设在纽约州北部的田原乡村尼什卡纳，但同时在班加罗尔、慕尼黑、里约热内卢、上海等地也设有分支。就可能创造的新工作而言，伊德里克先生认为人们目前对制造业雇佣关系所持视野过窄：“如果你顾及到所有出力的人，那么这就是一个容纳巨大工作量的产业。”机器魅影仍保留在车间内的工作岗位对人员技术水平要求很高，劳斯莱斯生产部老总斯密斯先生表示，“谈到制造业，我们要确保培训体系中务必有这类培训模块。”他也关心公司供应链培训体系，因为许多国家的供应商已经在经济衰退期削减了培训支出。为了得到公司需要的人才，劳斯莱斯已经开办了一所新的学徒培训学校，这样每年受训的人数翻了一番，已达到400人。苏珊娜·伯杰是麻省理工学院一项新的研究项目“创新经济生产”的项目带头人之一，她认为，美国公司如此大幅地削减培训，将导致“学徒制安乐死”。“创新经济生产”项目研究公司竞争方面的课题。现在有很多公司觉得员工若离职，那么为别的公司所进行的的人员培训就很不值。伯杰和她的同事认为一种代替学徒制的可行方法是在社区院校与当地企业之间建立合作关系，发展培训项目。企业可以不时向院校捐赠生产设备。数字化的制造业可简化培训。让全天24小时运转的生产机器停下来供学员参观学习，对任何公司都不现实。但是计算机可以在虚拟环境中模仿生产系统并生产产品。在英国华威大学，有一个装有多块大尺寸高清屏的虚拟实验室，在此可进行产品研发，比如将汽车进行3D立体演示以供研究。如今一辆新款汽车实际生产出来之前，都会先制作成三维“数字模型”。人们可以环绕模型观看、坐进模型车内、甚至试驾，也可以将组件拆卸置于虚拟工厂进而制定出生产方案。汽车企业的其他部门也可以使用同样的软件，包括广告部员工进行市场策划。硅谷欧特克软件公司主管格兰·特罗谢尔（GrantRochelle）说：现在通过数码打印出来的图样非常逼真，可在真车生产出来之前用来制作宣传册及电视广告。工厂内大量人员所提供的服务工作对制造业来说至关重要。“将来更多的产品卖的是服务，”华威大学华威制造集团董事长库马·巴特查里亚（KumarBhattacharyya）说，“如果你卖的车有十年的质保期，你就得确保它能用十年，而且你们能在这十年内随时提供配套的服务。”尽管失业率居高不下，但是工厂仍反映很少有人选择当工程师和从事制造行业。巴特查里亚预言3D打印等新兴技术将有助于改善这种状况。“如果你真能做出点东西，人们就会对制造产品感兴趣。然后他们就会去开办公司了。”群集而广益最成功的新企业孵化器之一是产业集群，而硅谷是最著名的例子，也是最被争相模仿的对象。企业聚集在一起的理由多种多样：专业技术、集中化的专业服务以及专业投资者的风险资本金。产业集群附近通常有大学和研究实验室，于是新点子以及将其转化为产品两者可紧密地联系在一起。新兴生产技术将使这一联系更加紧密。伯杰说：“我们现在有技术，但