2012年《經(jīng)濟學人》：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)濟學人》雜志,，專題論述了當今全球范圍內工業(yè)領域正在經(jīng)歷的第三次革命 （the third industrial revolution）,，其中對3D打印技術做了重點介紹,。從此，3D打印技術開始進入大眾視野�,？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)品原型的設備,，以及可將上述設備投入生產(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計圖,，然后把工具“打印”出來即可,�,！霸霾闹圃臁敝皇且�領未來制造業(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,，有別于削減型制造硬性加工技術,，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,，提高知識型勞動者的地位。將從壟斷式,、集權式資本主義,，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,。供應鏈的地理格局也將轉變。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,。新技術使工程師可以用很小的尺寸塑造物品,。納米技術讓產(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)讓更多的設計師可以合作開發(fā)新產(chǎn)品，因此設計的門檻正在降低（注：即分布式工作及商業(yè)模式）,。當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手機內外殼。盡管這是一個相對稚嫩的技術,，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”只是引領未來制造業(yè)的眾多突破之一，傳統(tǒng)生產(chǎn)設備正變得更智能化,，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)實施標準化,，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?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)達國家,。（注：發(fā)達國家的靠知識和先進制造技術,，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)達國家，因為新技術使得制造商能更快地適應當?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),，碳纖維復合材料正在逐步取代鋼鐵和鋁,。再過些時日，甚至連制造設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（disruptive effect）,。這些已經(jīng)完成數(shù)字化的產(chǎn)業(yè)包括辦公設備、電信,、攝影,、音樂、出版和電影等行業(yè),。這種效應將不會局限在大型制造商中間,。事實上，這些大企業(yè)應當未雨綢繆,，因為這種即將完成的技術將會使中小企業(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)方式又轉到了更加個性化的生產(chǎn)方式,。未來的工廠將更關注個性化定制以上所有變革的結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)方式又轉到了更加個性化的生產(chǎn)方式,。這一轉變反過來將會把制造業(yè)的某些就業(yè)崗位帶回發(fā)達國家，這些工作崗位一度被發(fā)達國家丟棄至新興世界,。

第一次工業(yè)革命始于18世紀晚期英國的紡織業(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。現(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技術正走入公眾視線,，如智能軟件、新型材料,、更靈敏的機器人,，新型加工（尤其是三維打印）和一系列基于網(wǎng)絡的服務,。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,，辦公室里滿是設計師、工程師,、IT專家,、物流專家、市場專員和其他領域的專業(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，以更快地應對市場需求的變化,。并且,，因為一些產(chǎn)品很精密，所以讓設計人員和生產(chǎn)人員在同一個地方更有利于溝通,。波士頓咨詢集團預計,，在諸如運輸、電腦,、金屬制品和機械制造等領域,，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,。對于他們認為會盛行起來的新技術，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)遠比服務業(yè)重要，更別提金融業(yè)了,。然而事實上,，制造業(yè)與服務業(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怪才交換設計圖，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，政府應該堅持做好一些基礎性的事情：提供更好的學校教育以培養(yǎng)高素質的勞動力,，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：國家計劃主導經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)政策,，將遭遇更多的麻煩,，不改變國家主導的追趕型經(jīng)濟發(fā)展模式，注定擺脫不了跟在自由創(chuàng)新的發(fā)達國家的屁股后面的命運,。）