2012年《經(jīng)濟學(xué)人》：3D打印機帶來第三次工業(yè)革命

2012年4月21日出版的英國《經(jīng)濟學(xué)人》雜志，專題論述了當(dāng)今全球范圍內(nèi)工業(yè)領(lǐng)域正在經(jīng)歷的第三次革命 （the third industrial revolution），其中對3D打印技術(shù)做了重點介紹。從此，3D打印技術(shù)開始進入大眾視野�？梢哉f這篇文章中的描述，現(xiàn)在來看仍然是非常超前的。南極熊在整理資料時，翻出了這篇文章的中文編譯版本，再次分享給熊友，希望大家能夠不忘初心，本文來自南方張華博客。

全文：

法蘭克福會展中心是德國無數(shù)個貿(mào)易展覽會的舉辦地。在這座造型不規(guī)則的會展中心外面，矗立著一座高21米的活動雕像——敲錘人。這個敲錘人手持錘子，穩(wěn)穩(wěn)地抬起、落下胳膊，鍛打一塊金屬塊。這座雕像的作者喬納森·博羅夫斯基稱，工人運用自己的大腦和雙手創(chuàng)造我們生活的世界。這種故事人所盡知。不過勞動工具正在發(fā)生顯著變化，將會改變未來的制造業(yè)。

歐洲模具展是法蘭克福大型商貿(mào)展中的一個展會。它展出了能夠制造產(chǎn)品原型的設(shè)備，以及可將上述設(shè)備投入生產(chǎn)的工具。傳統(tǒng)的工程師使用車床、鉆頭、沖壓機和制模機工作。歐洲模具展上的設(shè)備雖由身著工裝褲的工人操縱，但卻一改傳統(tǒng)油膩不堪的形象。每一個展廳擺滿了發(fā)出清脆爽利聲響的、高度自動化的機械工具，它們來自美國、亞洲和歐洲。操作這些設(shè)備的男男女女大多坐在計算機屏幕前。你在這里根本找不到一個錘子。

在沙漠中央工作的工程師發(fā)現(xiàn)自己缺少某件工具，他不必再讓人從離他最近的城市送來，只要簡單地下載工具設(shè)計圖，然后把工具“打印”出來即可�！霸霾闹圃臁敝皇且�領(lǐng)未來制造業(yè)的眾多突破之一。

最近的一屆歐洲模具展于2011年11月舉行，展出了一種新設(shè)備——3D打印機。 3D打印機通過將材料層層電解沉積的方法來生產(chǎn)產(chǎn)品，而不是像以前那樣對材料鍛打、彎曲、壓切。這項工藝被恰如其分地稱作 “增材制造（additive manufacturing）”。一家名為3D Systems的美國公司用3D打印機當(dāng)場“打印”了一把錘子，這把錘子有整潔的仿木手柄和金屬錘頭。（注：增材制造是柔性加工技術(shù)，有別于削減型制造硬性加工技術(shù)，有利于環(huán)保、節(jié)能、高效、分布式、個性化、按需生產(chǎn)，將顛覆傳統(tǒng)機械和模具制造工藝，及其規(guī)�；�、集中化工業(yè)模式。降低了低端制造人力成本與資本的需求和優(yōu)勢，相應(yīng)，提高知識型勞動者的地位。將從壟斷式、集權(quán)式資本主義，向分布式、自由式資本主義過渡，促進信息與人的平等和自由。）

這就是未來制造業(yè)的發(fā)展趨勢。你可以找個工廠，讓它為你生產(chǎn)一把你自己設(shè)計的錘子，而你將為此支付上千美元的費用。這是因為制造者首先要生產(chǎn)一個模具，澆鑄錘頭，磨平錘頭，車削出木質(zhì)手柄，最后把這些部件裝配起來。僅做一把錘子，成本將無比高昂。當(dāng)然，由于規(guī)模經(jīng)濟，如果你生產(chǎn)成千上萬把錘子，每個錘子的成本將大大降低。但是，對3D打印機而言，規(guī)模經(jīng)濟效應(yīng)將無足輕重。無論是生產(chǎn)一件產(chǎn)品還是生產(chǎn)機器能容納的最大量的產(chǎn)品，開動機器的成本都是一樣的。這就如同辦公室里的二維打印機，無論打印一張信箋還是更多的文件，一直打印到墨盒需要更換、紙張需補充為止，其打印的單位成本總是一樣的。

3D打印的應(yīng)用范圍之廣讓人難以置信。助聽器和戰(zhàn)斗機上科技含量較高的零件已經(jīng)可以按個性化定制的形狀打印出來。供應(yīng)鏈的地理格局也將轉(zhuǎn)變。在沙漠中央工作的工程師發(fā)現(xiàn)自己缺少某件工具，他不必再讓人從離他最近的城市送來，只要簡單地下載工具設(shè)計圖然后把工具“打印”出來即可。工程項目因需要一套工具而被迫中止，顧客抱怨他們再也找不到之前買過的備用零件，這樣的日子或許有一天將一去不復(fù)返。

其他的變化也差不多如此。新型材料比舊材料更輕，強度更大，更耐損耗。從飛機到山地車，碳纖維正在取代鋼鐵和鋁，成為制造這些產(chǎn)品的主要材料。新技術(shù)使工程師可以用很小的尺寸塑造物品。納米技術(shù)讓產(chǎn)品的功能變強，如止血的繃帶、效率更高的引擎和更易清潔的瓷器。因特網(wǎng)讓更多的設(shè)計師可以合作開發(fā)新產(chǎn)品，因此設(shè)計的門檻正在降低（注：即分布式工作及商業(yè)模式）。當(dāng)年福特需要花很多錢來建造他那間位于胭脂河（RiverRoug）旁的龐大工廠，而他的現(xiàn)代同行們除了一臺筆記本和發(fā)明的渴望之外，幾乎可以從零開始。

就目前的情況而言，盡管像3D打印這樣的“增材制造”尚未達(dá)到造出一輛汽車或者一部iPhone手機的程度，但它已被用來生產(chǎn)汽車的個性化部件或者為客戶定制iPhone手機內(nèi)外殼。盡管這是一個相對稚嫩的技術(shù)，但大多數(shù)人或許已經(jīng)擁有在3D打印機協(xié)助下生產(chǎn)的產(chǎn)品了。它可能是一雙鞋子，在批量生產(chǎn)前作為一種設(shè)計原型被實體印制出來。它或許是一部助聽器，為個人定制以適合使用者的耳型。它甚至有可能是件首飾，由3D打印機澆鑄成型或者采用越來越多的可打印材料直接做成。

“增材制造”只是引領(lǐng)未來制造業(yè)的眾多突破之一，傳統(tǒng)生產(chǎn)設(shè)備正變得更智能化，更具柔性。大眾汽車公司已經(jīng)推出了一項全新的生產(chǎn)戰(zhàn)略——橫置發(fā)動機模塊化平臺，簡稱MQB。通過對某些部件如發(fā)動機掛接點的參數(shù)實施標(biāo)準(zhǔn)化，這家德國汽車制造商有望在同一條生產(chǎn)線上生產(chǎn)所有的模件。今年，大眾汽車公司已經(jīng)引進了這項工藝，且進展迅速，十年之內(nèi)將有更多新車型面世。最終它將使美國、歐洲和中國的分廠能夠根據(jù)當(dāng)?shù)厥袌龅囊�求生產(chǎn)本土化的車輛。

隨著直接從事制造行業(yè)的人數(shù)的減少，勞動力成本在整個生產(chǎn)成本中的比例也將隨之下降。這將鼓勵制造商將一部分制造行業(yè)遷回發(fā)達(dá)國家。（注：發(fā)達(dá)國家的靠知識和先進制造技術(shù)，將重新顛覆發(fā)展中國家的廉價、低環(huán)保制造業(yè)優(yōu)勢。對中國，是機遇，也是危機。）

由于自動化的銑床能夠互換部件，進行多維切割，能夠“感知”故障，再加上裝有視覺和其他知覺系統(tǒng)的機器人，工廠的生產(chǎn)效率可以大幅度提升。日產(chǎn)汽車位于英國桑德蘭的工廠建于1986年，目前是歐洲生產(chǎn)效率最高的汽車廠之一。1999年，它雇傭4594名員工，共生產(chǎn)了271157輛汽車。2011年，該廠制造了480485輛汽車，是英國產(chǎn)量最高的汽車廠，而它的員工只有5462名。

勞斯萊斯是英國的一家企業(yè)，它生產(chǎn)噴氣式飛機的發(fā)動機和其他動力系統(tǒng)，其工程與技術(shù)部門主任科林·史密斯稱，“我們不能指望使用過時的手動工具生產(chǎn)現(xiàn)代化的部件，廠大人多的時代已經(jīng)一去不復(fù)返了”。

隨著直接從事制造行業(yè)的人數(shù)的減少，勞動力成本在整個生產(chǎn)成本中的比例也將隨之下降。這將鼓勵制造商將一部分制造行業(yè)遷回發(fā)達(dá)國家，因為新技術(shù)使得制造商能更快地適應(yīng)當(dāng)?shù)厥袌鲂枨蟮淖兓�，而且成本更為低廉�?br />
產(chǎn)品制造的原材料也在發(fā)生變化。例如，不管是山地自行車還是大型客機的生產(chǎn)，碳纖維復(fù)合材料正在逐步取代鋼鐵和鋁。再過些時日，甚至連制造設(shè)備都有可能不再是機器了，而是由經(jīng)過基因工程改造后的微生物來完成。

未來工廠的一切都將由智能軟件操縱。制造行業(yè)的數(shù)字化將會跟已經(jīng)完成數(shù)字化的其他產(chǎn)業(yè)一樣，產(chǎn)生斷裂效應(yīng)（disruptive effect）。這些已經(jīng)完成數(shù)字化的產(chǎn)業(yè)包括辦公設(shè)備、電信、攝影、音樂、出版和電影等行業(yè)。這種效應(yīng)將不會局限在大型制造商中間。事實上，這些大企業(yè)應(yīng)當(dāng)未雨綢繆，因為這種即將完成的技術(shù)將會使中小企業(yè)甚至個體企業(yè)家變得更具有競爭力。產(chǎn)品創(chuàng)新將會更為容易，成本更低。提供3D打印和類似于臉譜（Facebook）的其他生產(chǎn)服務(wù)的社區(qū)已經(jīng)在網(wǎng)上興起——這是一種新的現(xiàn)象，可以稱之為社會化生產(chǎn)。

生產(chǎn)方式像個輪子一樣兜了個圈又回到了原點，從大規(guī)模生產(chǎn)方式又轉(zhuǎn)到了更加個性化的生產(chǎn)方式。未來的工廠將更關(guān)注個性化定制以上所有變革的結(jié)果將促成第三次工業(yè)革命。由于采用了新材料、全新的生產(chǎn)工藝、易操作的機器人，以及在線制造協(xié)作服務(wù)的普及，制造業(yè)小批量生產(chǎn)變得更加劃算，生產(chǎn)組織更加靈活，勞動投入更少。生產(chǎn)方式像個輪子一樣兜了個圈又回到了原點，從大規(guī)模生產(chǎn)方式又轉(zhuǎn)到了更加個性化的生產(chǎn)方式。這一轉(zhuǎn)變反過來將會把制造業(yè)的某些就業(yè)崗位帶回發(fā)達(dá)國家，這些工作崗位一度被發(fā)達(dá)國家丟棄至新興世界。

第一次工業(yè)革命始于18世紀(jì)晚期英國的紡織業(yè)機械化。在工業(yè)革命以前，紡織業(yè)工作種類繁雜，需要許多工人在數(shù)百間紡織工坊里面手工完成，后來工作都集中到一間紡織廠里面，工廠就這樣誕生了。第二次工業(yè)革命始于 20世紀(jì)早期，那時候亨利·福特發(fā)明了裝配流水線，迎來了大規(guī)模生產(chǎn)的時代。前兩次工業(yè)革命讓人們更加富裕，同時使得人口更加向城市集中�，F(xiàn)在第三次工業(yè)革命正在展開，制造業(yè)正往數(shù)字化的方向發(fā)展。這次革命不僅將改變商業(yè)，還將改變除商業(yè)外的許多行業(yè)。

一些令人注目的科學(xué)技術(shù)正走入公眾視線，如智能軟件、新型材料、更靈敏的機器人，新型加工（尤其是三維打�。┖鸵幌盗谢�于網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)。過去的工廠是基于生產(chǎn)大量同一產(chǎn)品這一理念而運作的。正如福特說過一句著名的話，他說買汽車的人可以給車涂上任何他們想要的顏色，只要是黑色就可以。但是生產(chǎn)品種花樣更多的小批量產(chǎn)品的成本正在降低，這些產(chǎn)品每項都是按照顧客的奇思妙想定制的。未來的工廠將更關(guān)注個性化定制——比起福特的裝配生產(chǎn)線，這看起來更像是紡織工人的小屋。

這場革命不僅將影響到如何制造產(chǎn)品，還將影響到在哪里制造產(chǎn)品。在未來人們要想從事制造業(yè)，需要掌握更多的技能像所有的革命一樣，這一場革命將是破壞性的。數(shù)碼技術(shù)將給媒體業(yè)和零售業(yè)帶來巨大的沖擊，這就好比紡織廠讓手工織布機退出舞臺、福特的T型老爺車讓蹄鐵匠失業(yè)那樣。許多人看到未來的工廠會感到震驚。未來的工廠不會有積滿灰塵的機器，機器邊上也不會站著滿身是油污穿工裝褲的工人。工廠里面的機器將非常干凈，而且?guī)缀醵际菬o人看管的。一些汽車制造商比起約十年前，已經(jīng)能以同樣的人力生產(chǎn)兩倍數(shù)目的汽車。大多數(shù)工作將不在工廠現(xiàn)場進行，而是在附近的辦公室里面，辦公室里滿是設(shè)計師、工程師、IT專家、物流專家、市場專員和其他領(lǐng)域的專業(yè)人員。在未來人們要想從事制造業(yè)，需要掌握更多的技能。

這場革命不僅將影響到如何制造產(chǎn)品，還將影響到在哪里制造產(chǎn)品。過去，工廠常搬到低工資的國家以降低勞動力成本。但勞動力成本的重要性日漸降低：一臺售價499美元的第一代iPad，只有33美元是加工勞動力成本，而最終在中國裝配的成本只占8美元。越來越多的國外生產(chǎn)項目遷回發(fā)達(dá)國家，這不是因為中國工資成本在上升，而是因為這些公司想貼近客戶，以更快地應(yīng)對市場需求的變化。并且，因為一些產(chǎn)品很精密，所以讓設(shè)計人員和生產(chǎn)人員在同一個地方更有利于溝通。波士頓咨詢集團預(yù)計，在諸如運輸、電腦、金屬制品和機械制造等領(lǐng)域，美國有10%—30%的產(chǎn)品從中國進口，而到2020年這些產(chǎn)品全部可以在美國本土制造，使美國出口總值每年增加 200億到550億美元。

消費者將毫無困難地適應(yīng)一個產(chǎn)品更好、交貨更迅捷的新時代。然而，各國政府要適應(yīng)這一時代則相對較難。政府會本能地保護現(xiàn)有的行業(yè)和企業(yè)，對老的工廠給予大量補貼。對于他們認(rèn)為會盛行起來的新技術(shù)，將花費數(shù)十億美元予以支持。他們還持有一種想法，即制造業(yè)遠(yuǎn)比服務(wù)業(yè)重要，更別提金融業(yè)了。然而事實上，制造業(yè)與服務(wù)業(yè)的界限正變得模糊。勞斯萊斯不再賣飛機發(fā)動機了，它賣的是每臺發(fā)動機實際推動飛機在天空飛行的小時數(shù)�，F(xiàn)在大量的企業(yè)家能在網(wǎng)上與那些特立獨行的技術(shù)怪才交換設(shè)計圖，然后在家里把它們變成產(chǎn)品，接著把這些產(chǎn)品賣遍全世界。隨著這場革命的迅猛發(fā)展，政府應(yīng)該堅持做好一些基礎(chǔ)性的事情：提供更好的學(xué)校教育以培養(yǎng)高素質(zhì)的勞動力，對所有企業(yè)界定清晰的游戲規(guī)則，并為它們提供公平的競爭環(huán)境。（注：國家計劃主導(dǎo)經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)政策，將遭遇更多的麻煩，不改變國家主導(dǎo)的追趕型經(jīng)濟發(fā)展模式，注定擺脫不了跟在自由創(chuàng)新的發(fā)達(dá)國家的屁股后面的命運。）