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| 編輯推薦： |
中国制造业危在旦夕 转变刻不容缓
《新工业革命》——引爆中国制造业变革
金融危机常态化、实体经济空心化，经济发展教训促人警醒！
美国要重振制造业，中国政府强调发展实体经济——实体经济需要再回归。
境外制造业撤离中国、生产成本居高不下、经营环境恶化，
中国制造业正面临着最为严重的生存危机。
生存，还是毁灭？中国制造业练好内功，才能应对重新洗牌。
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| 內容簡介： |
在这本书中，作者提到，人类的制造业可以分为五个阶段，它们分别是：第一个阶段是少量定制；第二阶段是少量标准化阶段；第三个阶段大批量标准化生产；第四阶段大批量定制化；第五个阶段是个性化量产。
我们现在正处于个性化量产阶段。这一概念推动了产品多样化从定制化量产继续向前发展。然而，这一生产方式甚少用于生产特殊到独一无二的产品。定制化量产和个性化量产的差别极其细微——丰田生产方式无法为某一单独客户定制一款丰田车型，但是个性化量产就可以轻松做到。
马什预测，当3D打印技术成为生产的日常部分，大批量个性化时代就真正来临了。到2040年左右，利用3D打印技术为很多产品（从喷气式发动机到汽车）生产零件将成为主流，定制特定的相关产品以满足个人需求或生理需求非常重要。这类产品包括医疗植入物、助听器、照明系统及专业家具。随着新工业革命步伐加快，在成本控制的范围内和允许客户施加更大影响的情况下，提供多样化产品将成为越来越明显的特征。
作者敏锐地指出，在新工业革命时期，开发新概念，加强公司间合作，并将研发成果应用于新产品所带来的利益将超过以往任何时期。
这是一部既具有历史厚重感，又具有较高现实意义的著作。毋庸置疑，它将对中国制造业未来有很高的导向性。
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| 關於作者： |
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彼得·马什，《金融时报》新闻记者，主要报道制造业相关产业的发展动态。2012年，他荣获英国制造业类“年度商业记者奖”。
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| 目錄：
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序
第一章 增长的机器
起源
英国成为制造业强国
通往未来的桥梁
历史的曲线
世界上第一台计算机
妥协与交易
未来雏形
第二章 科技的力量
科技：新工业革命的重中之重
思瑞克斯公司的成功之道
新空间维度
能量之旅
旋转的力量
从西门子到通用电气
制造业的黏合剂
第三章 制造业的未来
技术进步：玻璃制品
制造业从第一阶段到第二阶段
标准化生产
制造业第?锥危捍
制造业第四阶段：大批量定制
博采众长：丰田生产方式
制造业第五阶段：个性化量产
制造业的未来：差异化生产
第四章 打造强势价值链体系
制造业的价值链分布：西风公司的案例
互联制造
混合式思维
企业的开放性：小松集团的制造业模式
价值链不断细化
“无工厂”制造商
开放还是封闭：苹果公司的制造战略
新工业革命时代的价值链
第五章 利基制造业
创新之窗
寻找“蓝海”，避开“红海”
利基的塑造者：它们做得最好
利基企业成长的动力
在多个利基领域里竞争
利基企业的生存之道
企业要拥有全球视野
服务的维度：制造业与服务业结合
第六章 环保压力下，制造业如何生存
新工业革命时代的生意经
增长的极限
重视环保，但也不要错过赚钱的机会
从摇篮到摇篮的制造理念
产品生命周期评估
钢铁企业面临的挑战
制造业的前景
第七章 中国制造业：做大、做强
中国制造业走出去
国际化扩张
中国制造：失而复得
由低技术到高技术：中国制造业的海外生产基地
传奇式增长：联想与吉利
中国企业进军海外市场的文化差异
第八章 制造业集群：对中国制造业的启示
制造业集群
集群动力
集群联系：华沙的案例
原料供应：从景德镇到欧洲钢铁集群
阿尔卑斯工业园
集群制造业的动作模式
优秀案例：英国剑桥的集群模式
第九章 未来工厂
新工业革命解决人类四大需求
“碳”时代的到来
合成生物学
制造业未来新材料
碳纤维
能源
医疗革命
中国的七个“新兴战略产业”
第十章 新工业革命
新工业革命的最大亮点
进步的时代
助力新工业革命
谁会挑战中国制造业地位
中国制造业优势
中国赢得了制造，却失去了研发
制造业会“基业长青”吗
未来，谁将主导全球制造
制造业中人的问题
制造业未来的重心
致谢 与 译后记
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| 內容試閱：
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第一章
在第一次工业革命后，又发生了三次相似的革命。1840~1890
年发生了第二次工业革命——“运输革命”，新的运输工具是其标志性的发明；1860~1930
年发生了“科学革命”，廉价钢材就是这一时期的一个主要产品；1946
年问世的第一台电子计算机埃尼阿克以及半导体的普遍应用引发了第四次大变革——“计算机革命”。这些革命印证了制造业的普遍规律：技术的发展使得产品价格降低、质量提高。
未来，在所有制造业中，技术将发挥前所未有的作用，定制化逐渐成为未来制造业的主流，价值链将制造业进行分割，新的利基产业迎来新的发展机遇，“可持续制造业”的理念变得更加重要，制造业的关键生产地逐渐向发展中国家扩展。在这些因素的影响下，新的工业革命已经爆发。
起源
“黄金属于贵妇，白银属于女仆，青铜则属于能工巧匠。”
“说得好!”男爵在他的殿堂里说，“但是，铁却凌驾于它们所有之上。”
这段对白出自英国知名作家路吉卜林之手。他一生大部分时间都住在一个17 世纪的铁匠旧居里。20
世纪初，吉卜林成为最年轻的诺贝尔文学奖获得者，达到了事业的顶峰，他那时对铁的经典论述至今依然适用。从文明起源至2011
年，人类制造物品已使用了430 亿吨铁。 这些金属制品数量庞大，小到儿童玩具、大到核反应堆，而其中将近一半的产品是1990
年以后制造的。现如今大部分铁最终都炼成了钢。钢中含有碳，因而更加坚韧。
据科学家测算，地球质量约为6×1021 吨，其中13 是铁。但大部分铁深埋于地下，无法开采。即便如此，按照2011
年的产量计算，处于地表可以开采的铁矿足够满足人类未来10
亿年的原材料需求。在自然界中，铁总是以化合物的形式呈现，其中最常见的化合物是氧化铁，常见于赤铁矿和磁铁矿等矿产中。在这些矿产中，铁和氧气以不同的方式结合在一起，为了将铁从氧化铁中分离出来，需要对其进行冶炼。所谓冶炼，就是指将铁矿石和木炭置于熔炉中，对熔炉加热，木炭与铁矿石中的氧气结合产生二氧化碳逸出，剩下的就是纯度很高的铁了。
人类掌握冶炼技术已经5 000
年。起初，冶炼技术被用作生产铜和锡，这两者都是青铜的组成成分。很久以后，人类才利用冶炼技术大量生产铁，这主要是由铁的物理和化学性质决定的。冶炼所需要的反应温度与金属的熔点有很大关系，铁的熔点是1
530
摄氏度，比铜和锡的熔点高得多。此外，从铁矿中去除杂质（比如铁矿吸附的黏土和矿物质等外部物质）也比从其他金属中去除杂质困难。
公元前1200
年左右，冶炼技术在美索不达米亚（大概为今伊拉克及附近地区）有了突破性进展。人们研究出新的方法，使熔炉保持足够高的温度——大约1 200
摄氏度，从而使铁的冶炼成为可能。此外，人们还想出了更好的办法分离杂质——称为“熔渣”，即用锤子捶打。这种冶炼方法迅速传播到地中海东部很多地区。随着铁的冶炼技术越来越成熟，铁供应量也不断增加，其价格因此下跌，在公元前1000
年之前的400 年间，价格总计下降了97% 。
在同一时期，人类发现了钢。这是一种“折中”的材料，根据具体用途，碳与其他元素以不多不少、恰到好处的比例结合在一起。人们发现，当铁与少量的碳结合时，这种材料变得相对柔软，更容易塑型。当碳的含量增加，这种材料会变硬，也变得更脆。用现在的术语来讲，含碳量较低（低于0.5%
）的铁被称为“熟铁”，含碳量相对较高（高于1.5%
）的铁被称为“生铁”。钢不是由单一元素构成的合金，而是由铁的多种变体构成，其性能取决于其化学性质。在当今的炼钢厂里，添加少量的、特定的微量元素（如钒、铬和镍）是非常重要的。这些构成上的变化改变了钢的性质，比如使钢更加耐腐蚀，或者具有更好的导电性能。从公元前1200
年开始，人类进入铁器时代。历史学家通常认为铁器时代大约持续了1 300 年，但事实上铁器时代从未真正结束。
早些时候，要想准确地界定钢的组成成分几乎是不可能的。炼铁和炼钢的过程不但缓慢，而且完全凭借经验。然而，在1 000
多年的时间里，中国始终是钢铁冶炼的领导者。中国制造了高炉（利用风箱鼓风、利用水力驱动活塞），远远领先于其他国家。中国早在公元前200
年就已经知道如何制造高炉，这比欧洲早了1 600
年。中世纪的绝大部分时期，不论是总产量还是人均产量，中国的铁生产都遥遥领先于欧洲。但是到了17
世纪后期，英国逐渐成为钢铁冶炼的重要地区。
英国成为制造业强国
这些重大变化的中心是英格兰北部的谢菲尔德市，这得益于靠近三大自然资源地的地理优势。奔宁山脉可以非常便捷地提供铁矿资源，流经城市的顿河提供了高炉冶炼所需的水力，同时旁边的煤炭产区为其提供了丰富的煤炭资源。在那个时期，煤炭已经取代木炭成为主要的冶炼还原剂。
本杰明?亨茨曼是锁匠，也是钟表匠，1740
年从唐克斯特搬到了谢菲尔德附近一个名为汉兹沃思的村庄。起初他对钢铁冶炼并不感兴趣，而是喜欢用钢铁制造产品。但是他对当时钢的质量越来越不满意，最终他决定寻找新的炼钢方法。亨茨曼最终解决了困扰美索不达米亚炼钢者的两个关键问题：提高温度，改变铁
碳 渣的构成比例。
亨茨曼的改进主要体现在设计了特殊的陶壶或坩埚，它们能在1 600 摄氏度以上的高温下不开裂、不变形。热的铁
碳混合物与少量的其他材料（如优质的浸碳钢碎片）从鼓风炉倒进坩埚。杂质可以从坩埚底部的孔中排出。不同物质添加或排出的速率决定了钢成型的速率以及钢的性能。
亨茨曼大约是在1742
年开始使用这种“坩埚炼钢法”。但这种方法也存在一些缺陷，该技术只能小批量地生产钢，适于工具、餐具和钟表组件等产品的生产。其生产过程只能算“尚可”：生产前，必须先准备好少量已经制好的浸碳钢。不过这个程序是可以重复的——可以遵循既定的方法多次操作。亨茨曼的“坩埚炼钢法”是各工业行业中最早应用的工艺流程之一。尽管一个多世纪后，人们在冶炼产品质量和生产速度上的提高彻底改进了亨茨曼的工艺流程，但这种程序化的工艺在当时的确引领了生产的方向。
亨茨曼发明该技术时，英国在世界制造业中的份额很小。1750 年，全球制造业的领军者是中国，占全球产出 的13
，其次是印度，占全球产出的14 。欧洲国家的领先者是俄国，占全球产出的5% ，其次是法国。英国和爱尔兰的份额为1.9%
，仅居世界第十位。但是一切都在改变。1769
年，苏格兰工程师詹姆斯?瓦特提出了一项“大发明”，不是材料的发明，而是能源动力的发明。瓦特改进了早期设计，发明了蒸汽机，既可用于矿山抽水，也可以用于为机器提供动力。蒸汽机现在被认为是“通用技术”（有极广泛的应用及能被不断改进的特定技术）最好的例子之一。瓦特发明了蒸汽机，与其他几个影响工业进程的关键事件相得益彰。一位历史学家曾这样描述这种变化：“18
世纪60 年代，英国掀起了一股发明浪潮。”出现许多与制造业相关的“小发明”，包括用于纺织和金属生产的
新机器。 与此同时，社会和经济方面的变化也同步发生，比如人们开始
尝试创建大规模的工厂，越来越多的人健康状况改善了，受教育程度提高
了，全球贸易拉开了序幕，鼓励企业家精神的股份制公司诞生了，等等。
这些变化的结果是，1700~1890 年，英国工厂雇佣工人的人数占总
人口的比例从22% 上升至43% ，而从事农业生产的人口则从56% 下降至
16% 。1750~1860 年，英国和爱尔兰制造业人均产出增长了7 倍，是法国
和德国的4 倍，是意大利和俄国的6 倍，而中国和印度的制造业人均产出
则下降了。1800 年，英国在世界制造业生产中仅占4% 的份额，是世界第
4 大制造业强国，位居中国、印度和俄国之后。而到了1860 年，英国则
超过中国，一跃成为世界上最大的制造业产出国，占全球产出近20% 的
份额。美国位居第3 位，占近15% 的份额。
在英国，“manufacturing”（制造）开始成为语言的一部分。这
个词衍生自拉丁语，manus 的意思为“手”，facio 的意思为“去做”。“manufacturing
”这个词最早出现在1560 年，当时用得不多。莎士比亚（1616 年逝世）的任何一部戏剧作品中都没有出现“manufacturing
”这
个词，也没有出现“factory”（工厂）这个词。但是大约从1800 年起，
机器主要集中于自动纺纱新设备，包括詹姆斯?哈格里夫斯发明的珍妮纺纱机和理查德?阿克赖特发明的水力纺纱机。历史学家罗伯特?艾伦总结出涉及这些发明和广泛背景的相关要点：解释工业革命为什么在英国爆发的关键所在，因此也就成了解释英国发明家为什么投入大量时间和金钱进行研发，从而保证老一套想法得以实施。关键是他们发明的机器增加了资本投入，目的是节省人力。因此，人力成本越高，资金投入越低，他们就越有利可图。也就是说，除了英国，没有哪个国家的机器可以带来更多利益。这就是为什么工业革命是英国人的工业革命。
008
“manufacturing ”这个词就被广泛使用了。1780~1850 年的70
年是制造业发展的第一阶段，制造业被大规模地组织起来，以英国为核心，这就是我们所说的第一次工业革命，通常叫作“工业革命”。“工业革命”被认为是第二个千年的最后500
年中改变世界格局的最重要事件。
通往未来的桥梁
前述巨变发生之时，查尔斯?巴贝奇还仅仅是个孩子。查尔斯?巴贝奇于1791
年生于伦敦，其孩童时代的大部分时间都在德文郡托特尼斯镇度过。在剑桥大学攻读数学学位以后，年仅24
岁的他成为英国皇家学会的研究员。在1822
年撰写的一篇论文中，查尔斯?巴贝奇描述了一种被称为“差分机”的计算器。该机器包含一个机械阵列，驱动一系列的齿轮转动，通过杠杆和齿轮控制旋转轮和阵列进行计算。巴贝奇试图建立一套差分机的工作模式，但这项工作过于复杂，超出了他的能力范围。不服输的巴贝奇开始研发一种更先进的计算器，他将其称为“分析机”。他希望将分析机打造成一台“通用计算设备”，借助不同的编程方式完成极其复杂的运算，因此该机器又被称为“现代计算机的鼻祖”。不幸的是，跟差分机一样，在巴贝奇有生之年，分析机也没有研制成功。两种机器的复杂程度都超出了那个年代的工程设计能力。除了制造分析机之外，巴贝奇还挤时间完成了一本制造业的早期专著。在1832
年出版的《机械和制造工业经济学》（On the Economy of Machinery and Manufactures
）中，他指出每件成功的制成品背后都是“一系列通往成功之路的失败”。
亨利?贝塞麦应该会赞同巴贝奇的前述观点，但亨利?贝塞麦的实践技能更强，对工程设计理解准确，因而比巴贝奇更有可能在理论上有所建树。亨利?贝塞麦于1813
年出生在伦敦附近的一个村庄，他是发明家，研究新式印刷系统、官方文件防伪技术、纺织行业中高价值天鹅绒的锻制工艺等。他将自己的研究方法总结为：“我不会让长期实践形成的固定思维模式控制或者左右我的想法。即使人们普遍认为某事是对的，我也不会盲从。”
19 世纪50
年代，也就是克里米亚战争期间，贝塞麦面临巨大的挑战：他受英国当时的盟友拿破仑三世的鼓励，研究新型火炮。军事工程师发现，把子弹旋转进枪筒里面可以更好地控制子弹的发射轨迹，但是子弹的旋转会增加额外的压力，很可能一开火就把枪支震碎了。这就需要一种更坚韧的材料取代铁，钢成为首选。但是，贝塞麦发现，必须找到一种全新的方法炼钢，才能满足需求。
从本杰明?亨茨曼时代开始，英国成为世界炼钢行业的领导者。1850 年，全球生产了7 万吨钢，其中英国的产量占了70%
，仅英国谢菲尔德市的钢产量就占了全球的50%
。大部分的钢都是运用亨利?科特那种难度较大的“搅炼法”炼制而成的。亨利?科特是汉普郡的一名五金商，1768
年发明了“搅炼法”，其原理是将金属、碳和各种杂质高温加热，从而去除其中的碳，实现生铁向熟铁的转化。这个过程需要熟练的、强壮的工人不断地用金属棒搅拌高温混合物，然后更多的碳以木炭的形式不断加入，从而炼出钢。从某种意义上讲，“搅炼法”是对亨茨曼炼钢技术的一个跨越，实现了相对大规模的钢铁炼制——一次炼制不超过30
千克，但是该方法存在诸多缺陷。正如贝塞麦在其自传中所说的那样：“在那个时代（19 世纪50
年代初），没有适合于建筑的钢（能够制成大块的钢）……炼钢的过程耗时长且成本高。”
贝塞麦开始尝试用生铁一步到位地炼钢，那就是向熔化的生铁中吹送冷空气。空气中的氧气与生铁中的部分碳原子结合，生成二氧化碳逸出，剩下的就是钢了。因为这一化学反应会产生热量，所以吹进的空气越多，温度越高，从而加快了炼制的进程。1856
年，贝塞麦在其向不列颠协会提交的论文中公布了该炼钢方法的细节。“新的炼钢方法利用了机械，从而节省了大量的劳动力，大大加快了钢的炼制过程。”贝塞麦还补充道，这种炼钢法将对世界炼钢产业产生近乎革命性的影响。
1859
年，贝塞麦在谢菲尔德市建立了世界上第一个基于“转化”炼钢技术的炼钢厂，该工厂取得了巨大的成功。贝塞麦将新的炼钢法授权给英国以及其他国家的金属制造企业使用，使该炼钢法得到了不断的改进。西门子–
马丁1865
年发明的平炉能够更加精准地控制反应过程，从而产出更高质量的产品。苏格兰裔美国企业家安德鲁?卡内基也深受贝塞麦的影响。1848 年，13
岁的卡内基移民美国后，便获得在一家棉纺厂当“线轴工”（将原材料放到生产线上）的工作。当卡内基决定自己创业之后，他开始建造桥梁、火车和铁轨，这使卡内基得以涉足炼钢产业。1868
年，在去英国访问时，卡内基与贝塞麦会面了，此后卡内基将贝塞麦的炼钢法带到了美国。1899
年，匹兹堡卡内基钢厂成为世界上最大的炼钢厂，当年的产量达到260 万吨。（两年以后，卡内基以4
亿美元的价格将其卖给摩根公司，卡内基也一跃成为世界首富。）伴随着互补技术的进步，贝塞麦炼钢法使炼钢变得省时省力，钢的价格在1860~1900
年下降了86% 。1900 年，全球钢产量达到2 830 万吨，是半个世纪前的400 倍。
由于廉价钢材供应量充足，在19 世纪的最后20 年里，全球制造业生产也出现了前所未有的大幅增长。1880~1900
年，全球工业产出增长了67% 。相比之下，1860~1880 年全球工业产出增长42%，1830~1860 年仅增长了22%
。全球工业增长的一个结果是，英国丧失了全球制造业的领导地位。1900 年，美国成为全球第一制造业大国，其产值占全球的24%
，英国占18.5% ，德国占13.2% 。英国仅仅保持了40 年“世界工厂”的地位。（到了19
世纪末期，英国也丧失了全球最大钢制造国的头衔，产量落后于美国和德国。）
在推动世界经济增长的因素中，廉价钢材是一个至关重要的因素。钢使得制造新产品和提升产品质量成为可能，这不仅体现在汽车和农机装备，也体现在钢结构建筑物上。使用钢制造的机械提高了化学、纺织和造纸等行业的产量。最终，制造业产品的广泛使用也进一步促进了零售、旅游、银行和农业等非制造业行业的发展。在此意义上，廉价钢材是世界经济的“增长催化剂”。
历史的曲线
钢铁工业的进步是印证制造业普遍规律的具体实例：随着生产经验的积累，钢铁制造成本会下降，而产品质量或产品复杂程度会上升。描述这一规律的另一种方式是“经验”或“学习”曲线。随着生产能力更强、产品质量更好，钢铁产业对经济的影响力不断增强。虽然工程师们对如何生产钢铁产品更感兴趣，但是如何使用钢铁才是重中之重。
工业革命之后，又相继出现过三个类似的时代。首先是1840~1890
年发生的“运输革命”，这被认为是第二次工业革命。这一时期与工业革命时期略有重叠，其典型标志是出现了新的交通工具，包括蒸汽驱动的火车和铁壳或钢壳船。这一变化缩短了人员和货物的运输时间，促进了贸易和信息交流。新交通工具所带来的经济影响不仅仅体现在这些技术发明本身，随着时间的推移，这些交通工具的不断改进还能够在更广泛的经济领域促进经济进一步增长。火车头速率越快，其发生故障的概率越小就是一个证明。新交通工具促进了包括生产和服务在内的整个产业的扩张。
运输革命之后紧随的，或时间上略有重叠的，是1860~1930
年的“科学革命”。廉价钢材就是这一时期的成果之一，其他成果还包括蒸汽涡轮机、电动马达、内燃发动机以及由新化学品和材料工业生产出的从染料到铝等一系列产品。所有这些产品都是各种新发明应用的结果。但是这些技术应用的进程并未到此为止，人们获得的新知识将持续影响这些产品的制造方法和特性。
20 世纪30 年代在纽约柯蒂斯– 赖特航空公司工作的工程师西奥
013
多?保罗?赖特是第一个详细分析产品产量、生产能力和生产成本之间
的关系的人。 1936 年，赖特检验了某些具体因素（如新设计、更好的材
料和经过改进的加工过程）对飞机生产的影响。通过改进生产技术可以制
造出更多、更好的飞机，这个结果并不令人感到意外。更有趣的是，人们
发现，要提高生产能力，最好的办法就是提高产量。
只要投入更多的时间，技术水平或多或少都能得到提升。同时，产
品成本将会降低，质量将会提高。赖特发现，飞机产量每翻一番，每架飞机的制造成本将下降20%
，这是人类第一次用详细的数据证明经验曲线在现实生活中可以发挥作用。如果制造商将这种规律用于其他产品，他们就可以根据成本削减价格，超越竞争对手，提升自己的市场份额和盈利能力。如果产品的复杂程度也同时提高，那将会更好。美国工程师（此前是《圣经》推销员）布鲁斯?亨德森明白了这一点，他于1963
年创建了波士顿咨询公司。他和他的同事们进行的一系列研究表明，除飞机制造业外，经验曲线适用于许多行业。亨德森在1972
年写道：“很明显，企业成败（在制造业中）的大部分原因都可以很简单地用经验曲线效应加以
解释。”
多年来，人们已经认识到随着制造业经验的积累，成本在不断下降。亚当?斯密在《国富论》（1776
年）一书中指出：“技术进步的自然结果是逐渐降低了所有制成品的实际价格，所有制造工艺的价格无一例外地降低了。技术进步使机器更灵活，劳动分工更明确，完成某项劳动所需的劳动力更少。然而社会经济繁荣，劳动力实际价格应大幅提高，但劳动力数量大幅减少将抵消劳动力价格的上涨。事实上，有一些制成品由于原材料实际价格的必要上涨，技术进步所带来的优势几乎都被抵消了。在木匠和工匠的工作中以及在较为初级的细木加工中，最好的机器、最高的敏捷度和最恰当的分工所带来的优势都极大地被土地改善所造成的木材实际价格上涨抵消了。但在原材料价格根本没有上涨或上涨幅度不大的情况下，制成品的价格出现了大幅下降。”
014
能够理解这种规律的另外一个人是范内瓦?布什。布什是一个电子工程师，之前是数学教师，1941
年被任命为第一任美国科学研究和发展办公室主任。在1945
年撰写的一篇关于生产收音机的论文中，布什阐述了经验曲线是如何起作用的。
现在，可以在节省大量人力的情况下，制造出可互换零件的机器……（收音机）由上亿个零件组成，插入插座——它就能够工作了！其微小部件的生产、精确的定位和排列都需要花费一个熟练工匠数月的时间，但是现在它的生产费用只有30
美分。世界已经进入一个可以生产大量价格低廉、质量可靠的复杂设备的时代，有些事情必将发生。
世界上第一台计算机
布什办公室资助的项目之一是宾夕法尼亚大学电子工程摩尔学院的一个计算机开发计划，由此诞生了世界上第一台电子数字合成分析器与计算机埃尼阿克（ENIAC）。它是由学校两名顶尖的理论家约翰?莫克利和普雷斯伯?埃克特发明的。1946
年问世的埃尼阿克是第一台多用途电子计算机，一个现代版的巴贝奇分析机。莫克利和埃克特花了两年多的时间设计和建造这台机器。埃尼阿克包含17
468 个热离子阀门或真空管、70 000 个电阻、10 000 个电容器、1 500 个继电器、6 000 个手动开关和500
万个焊接接头，
015
占地面积167 平方米，重达30 吨，功率160 千瓦。这台机器主要用于与
“冷战”相关的军事项目，包括用于弹道导弹轨迹的计算和制造氢弹所需的计算。埃尼阿克每秒可以执行5 000 次运算，是以前任何机器的1
000 多倍。按2010 年的物价，埃尼阿克的成本高达600 万美元。
制造埃尼阿克本身就是一个突破，但是一个更大的进步很快随之而来。半导体是在一小块材料中放置了许多独立组件的电子装置，这些组件能够作为电子开关发挥作用。每个组件的基本功能是让电子通过或者阻止电子通过，具体由人们用软件发布电子指令进行精确控制。通过“on”
（打开）或“off”（关闭），开关可以控制计算机代码的数字语言。这个装置由硅或锗材料制成，可以成为电流的绝缘体或导体，因此被称为“半导体”。1947
年，世界上第一个半导体诞生。这个非常简单的半导体被称为
“晶体管”，相当于一个独立的电子“开关”镶嵌在一块锗（几年后硅成为半导体的首选材料）上。晶体管成为取代早期计算机（如埃尼阿克）中执行计算功能的真空管的首选材料。然而，如果一台计算机中只有一个半导体的话，半导体永远不会发挥太大作用。使其发挥更大价值的是集成电路，集成电路中嵌入的半导体设备有不止一个开关。1959
年2
月，美国德州仪器公司的杰克?基尔比在一个专利资料文档中将世界上第一个集成电路描述为：一块包含两个电路的锗。由于半导体的广泛使用，美国的计算机数量从1955
年的250 台增加
本书中货币数字单位为美元，与其他货币的兑换比率以现行汇率为准。
016
到1968 年的近70 000
台。当时晶体管仍然十分昂贵，但工程师学会了如何在小“芯片”材料上容纳更多电路，这使半导体的功能不断增加。而且随着经验的增长，人们获得的额外专业技能也在增加，产品价格不断下降。1971
年诞生的第一个微处理器证实了这一点：芯片上的一组电路完全可以像一个拥有完全成熟的“中央处理单元”的计算机那样工作。英特尔生产的第一个微处理器被称为“4004”，它包含2
200 个晶体管。按照计算能力进行加权计算，4004 的价格比4 年前类似的半导体芯片价格低95% 。
在其后的40
年间，半导体制造企业花费了数百亿美元修建越来越复杂的工厂，并为这些工厂配置了能够将更多的“晶体管等价物”放到同样小面积的硅上的生产设备。在这一努力之下，半导体行业证实了“摩尔定律”的正确性。1975
年，英特尔的创始人之一戈登?摩尔曾预言，每个半导体上的晶体管数量每两年就会翻一番。他还认为生产成本也会以相应的速度下降。2010
年，Intel X3370 微处理器包含8.2 亿个晶体管，售价仅300 美元出头。设备中每个晶体管的价值约为130 000
美分。在过去的60 年间，晶体管的价格下降到了原来的3 000
万分之一。这证实摩尔定律大体来说是正确的，为验证经验曲线的有效性提供了更多的证据。
嵌入式硅电路价格的大幅下降引起了计算机使用的爆炸式增长。制造业推动了第四次大变革，引发了1950~2000
年所谓的“计算机革命”。据估计，1946 年，世界上与埃尼阿克类似的计算机仅有10 台。而2010 年，全世界大约有20
亿台计算机，包括台式机和笔记本电脑，再加上其他计算设备，如“智能手机”和已成为电信网络一部分的计算机控制开关系
017
统。基于这些数字，计算机“存量”在不到70 年的时间里增长了2 亿。2010 年，一台普通的个人计算机每秒可以处理30
亿条指令，是埃尼阿克的60 万倍。它的售价约为650 美元，只有第一台计算机价格的117 000 。
妥协与交易
2006 年1 月13
日（星期五），拉克希米?米塔尔在伦敦举行了一个小型晚宴。身为一名钢铁行业的企业家和米塔尔钢铁公司的首席执行官，米塔尔是世界上最富有的人之一。他的主要客人是总部位于卢森堡的安赛乐公司的首席执行官杜磊（Guy
Dollé）。晚宴地点选在了米塔尔在肯辛顿的新帕拉第奥豪宅，该豪宅是这位印度亿万富翁在2004 年花了5 700
万英镑从赛车巨头伯尼?埃克莱斯顿手中购得的。
虽然是行业竞争对手，但米塔尔和杜磊交换了对钢铁行业及其产品的看法。杜磊是一名业余足球运动员，他积极进取，以其独特的工作方式从工程人员顺利晋升为安赛乐的高级管理者。2001
年，安赛乐由法国、卢森堡和西班牙三个领先的钢铁制造商合并而成，被视为欧洲工业界的一颗明珠。米塔尔在印度西北部拉贾斯坦邦长大。在成长的大部分时间段，他住在一间没有电的水泥抹地的房子里。童年时，米塔尔首次涉足钢铁行业。在学校放假期间，他曾在一个由他父亲经营的位于加尔各答的小钢铁厂工作。在20
世纪70
年代，米塔尔用父亲的钱在印度尼西亚建立了一个钢铁厂，然后在各国展开了一系列收购，包括特立尼达和多巴哥、墨西哥、哈萨克斯坦和罗马尼亚。2004
年，他宣布以45 亿美元的价格收购国
018
际钢铁集团——一个美国的钢铁供应商。这笔交易使米塔尔钢铁公司超越了安赛乐，成为世界上最大的钢铁生产商。为了纪念这个日子，杜磊还给他发了一封祝贺信。
在餐前茶歇时，米塔尔说出了本次邀请的真实目的。他问杜磊是否同意他们两家公司进行合并。他当时就是这么说的，他的意思是想收购安赛乐并整合这两家公司，由米塔尔掌控整合后的公司。“如果我们联合起来，就可以完成很多我们都想做的事情，但我们必须站在同一条战线。”米塔尔说，“我们为什么不这样做呢？”这些想法有一定的逻辑性。米塔尔钢铁公司和安赛乐合并将使其成为一家拥有30
万名员工、横跨五大洲的巨型公司。该联合公司的钢产量将约占全球总产量的10 ％，年均产量将是其潜在对手的3 倍之多。
由于控制了很大一部分市场，合并后的公司可以在交易中占据主动，保持较高的价格和利润，还可汇集世界上最好的炼钢技术；在同铁矿石和煤的供应商谈判时，可以凭借其强大的购买力压低原料价格。米塔尔特别热衷于接管安赛乐的先进技术，尽管后者在西欧的工厂运营成本很高。这些工厂和许多重要的客户保持着良好的关系，特别是汽车行业里的客户。将这些设施与米塔尔钢铁公司在中亚、拉丁美洲和东欧等地的部门相联可能带来特别的好处。这两类公司有着不同的特征：第一类公司拥有顶级的操作技术，第二类公司能以较低的成本生产品种多样的基础钢材，所以两类公司可以互相学习。作为应对环境威胁的广泛行动的一部分，合并后的公司将会更好地应对钢铁行业的挑战，以减少二氧化碳的排放量——炼钢是碳排放量最大的产业之一。而且，合并后的公司还能够发挥潜在的强大
019
作用，在中国、印度和巴西等“新兴”国家建立起领导者的地位。但是米塔尔并没有向杜磊说明合并所带来的好处。这个法国人以一个简短的反驳迅速扼杀了这次讨论：“我对此不感兴趣。”杜磊热衷于壮大他的公司，但希望凭借一己之力而不是借助米塔尔的条件。他不确定自己能否和米塔尔一起顺利工作。杜磊也怀疑两家有着不同工厂模式和结构的公司合并后是否会产生难以解决的压力。
后来，晚宴上的谈话转移到了不会引发争议的话题，并很友好地结束了。但两个星期后，米塔尔（对杜磊的反对无动于衷）对外公开他的计划，推出一个以225
亿美元收购安赛乐的提议。随之而来的是持续5
个月的痛苦纠纷，两家公司之间无情争吵，一些欧洲国家政府采取了政治干预措施，各家公司的投资银行团队为动员股东发起了协调行动。在整个纠纷中，杜磊一直在攻击谩骂其对手，而米塔尔却试图占据较高的道德阵地，坚持认为合并后的公司将会给工人、当地社区以及股东带来好处。最终，米塔尔将他的出价提高至336
亿美元，比他最初的报价高出约50 ％。最终金钱发挥了作用，6 月25 日，安赛乐董事会接受这笔交易，尽管杜磊仍然表示反对。
未来雏形
在如此强烈地反对收购之后，杜磊已经难以接受米塔尔给他在新公司安排的职位了。交易达成之后短短几天，这个法国人就宣布退休。应被收购公司的要求，本次收购是在安赛乐米塔尔的掌控下完成的，米塔尔现在终于有
020
机会仔细考虑未来的事情了。作为总裁和大股东，他现在占据着强势地位。
尽管已有言论认为这个世界已进入“后工业化”时代，21 世纪早期的工厂所生产的商品仍比过去要多得多。制造业2010
年的产出大约是1990 年的1.5 倍，是1900 年的57 倍，是1800 年的200 倍（见图1）。在1800~2010
年，全球制造业产出以年均2.6% 的速度增长，相比之下，同一时期国内生产总值——全球经济生产能力的衡量指标的年增长率大约是2%
。2000~2010 年制造业产出年均增长率为1.8% ——由于全球大部分工业受到了2008~2009
年经济危机的影响，这个数字被认为是相当高的。考虑通货膨胀的情况下，2010
年钢铁的售价仍比一个世纪以前降低了25%，而同一时期钢铁产量提高了40
多倍。这个数字说明经验曲线是适用的，至少适用于钢铁行业。种种迹象表明这一规律也同样适用于其他产品。
在整个制造行业，技术（科学在工业方面的应用）正在发挥前所未有的作用。在19 世纪和20
世纪早期，相比之下只有一小部分技术发展促成了制造业的变化，包括蒸汽动力、金属加工、发电和化学。在21
世纪，应用于制造业的技术数量大大增加，包括电气、网络、生物和激光技术等，以及这些主要领域的众多分支。同时，由于有了更多的科学家和工程师，以及政府和企业为研究和开发投入了更多资金，各个领域都在加速变化。此外，科技被看作一套能够将不同领域（从医疗硬件到消费电子产
公元前2000 年的铁价按2010 年的币值计算，铁价为10 000 美元 千克。随着科技的不断进步，公元前1000 年，1
千克铁的价格是500 美元（按2010 年的币值计算）。诺曼征服时期，也就是2000 年后，铁价为70 美元。到2010
年，铁价为50 美分 千克。在2010 年之前的3000 年间，铁的价格按99.9% 的调整通胀率下跌。在2010 年之前的4000
年里，价格调整率为
99.995% 。
021
品）的进步与创造更多种新产品和流程互相联系起来的思想。
另一个变化是产品的一般特性发生了变化。过去，生产商在保证产品的高质量和合理的低价格的前提下，集中精力制造产品以满足广泛的需求。“定制”生产的思想（为不同的消费者生产不同的产品）被认为是大多数公司所无法企及的。现在，受消费者需求的驱动，加上能够调整这种需求的技术的改进，定制产品以迎合消费者不同需要的思想逐渐成为主流。
25 000
制造业产出国内生产总值
20 000
15 000
10 000
5 000
0
图1 全球制造业产出和国内生产总值（1800~2010）
（以指数衡量产出，1800 年的指数定位100）注：制造业产出用增值法计算；两种数据都以2005
年不变美元为单位。资料来源：P.Bairoch，（asquotedinPaulKennedybook），IHSGlobalInsight，WorldTradeOrganisation
2011 annual report
（http：www.wto.orgenglishres_estatis_eits2011_eits11_appendix_e.pdf），UN
data base，Maddison “The World Economy，Historical
Statistics”，author’s estimates；
成功的制造商应该具备的素质也正在被重新定义。大约1990 年之前，
022
生产被看作制造业所有活动中最重要的部分。几乎没有公司会将生产外包给其他公司。但是在21
世纪初，人们越来越意识到生产环节仅仅是公司“价值链”的一部分，其他的环节还包括设计和开发，以及产品的维修或安装之后的服务。现在，作为一个杰出的制造商，公司不必生产任何东西，即使它们大致也肯定知道生产需要什么条件。价值链的环节被逐步拆分给不同国家的不同公司，对这一切事务进行管理的技能被视作极有价值的技能。
由于科技发明的荟萃、全球化的发展、网络作为营销工具的使用，生产领域不断涌现新的机遇。这为新的利基产业（专注一小部分产品，通常只面向世界上很小的一群客户）的发展奠定了基础。人们往往并不熟悉这些利基产业的产品供应商，但是在大多数情况下，他们的销售和利润增长非常快，而且对人们生活产生的影响越来越大，甚至是以一种无形的方式产生影响。
从进一步的发展趋势看，可持续制造业理念变得更重要。由于对地球变暖和资源枯竭的关注，全世界已经意识到人类活动对环境造成的破坏，而其中很多活动都和制造业相关。因此，人们更为关注将制造业改造成对环境破坏较小的产业，并能够创造出消耗资源和能源较少的新产品。由于制造业被看作导致全球环境问题的首要因素，所以对制造业的改造被看作解决环境问题的一个办法。
同时，重要的制造业地区越来越宽广。“有制造能力的”国家的名单已经比历史上对四次工业革命有过贡献的国家的名单长得多。2010
年，全球制造业中非传统意义上的富裕国家的比重达到了41% ，在2000 年这
023
个数字是27%，1990 年是24% （见图2）。新兴国家以中国为首。在全球制造业之外游离长达150 年之后，中国从20 世纪90
年代开始追赶。中国经济增长很快，其在2010 年重新成为世界头号制造业大国，此前美国在这个位置上盘踞了一个多世纪。 其他一些在20
世纪的大部分时间里对全球经济几乎没有影响的国家也开始为人熟知，这些国家包括印度、巴西、韩国和俄罗斯。虽然这些快速发展的经济体的作用越来越大，但是主要发达国家的公司仍然有很多机会。这些公司大部分是在同一行业里运营且位于同一区域的公司集群。在一个价值链被分割的世界里，公司之间依然需要加强本地联系。
以上所有特征（涵盖科技、选择、价值链、利基、环境、新兴制造业国家和集群）都很重要，但是最大的影响来自于它们相互交织的方式，最终将导致机会和威胁并存。这种影响力不仅会冲击米塔尔这样强大的工业巨头，也会波及几乎所有制造业的小企业。由此带来的变化差不多每个人都能够感受到。预测未来可能发生的事情将不会那么容易，但是这种变化涉及的范围之广是毋庸置疑的。一次新的工业革命已经开始了。
IHS （环球透视公司）数据库。2010 年，根据HIS 公布的数据，中国占世界制造业产值的19.4%
，美国位列其后，为18.2% 。根据2011 年12 月30 日联合国公布的参照数据，中国于2010
年取代美国成为世界上最大的制造业国家。根据联合国数据，中国的工厂产值份额占
18.6% ，而美国的份额为18.1% 。
024
（%）100
份额百分比份额百分比
80
60
40
20
0 1800 1830 1860 1900 1970 1980 1990 2000
a）富裕国家和贫穷国家的分类比较
（使用增值法以2005 年美元为单位计算）
（%）50
2010 （年）
40
30
20
10
0
1800183018801900191319281938195019701980199020002010 （年）
b）1800 年以来，5个主要国家的制造业份额图2 1800 年以来，制造业在富裕国家和贫穷国家之间的分布
注：富裕国家包括北美、西欧、日本、澳大利亚。富裕国家以外的都是贫穷国家。日本在1970
年之前被划分为贫穷国家。俄罗斯直到得出本数据时才被划分为富裕国家，之前都被划作贫穷国家。
资料来源：P. Bairoch，IHS Global Insight，UN，Stephen Broadbury
025
科技是推动工业发展的核心力量。在任何产品领域，科技几乎不会一成不变。单项技术在自身不断改进的同时，也与其他技术相结合，共同促使现有产品发挥更大价值并推动新产品的诞生。新的工业革命中会涌现更多的技术，同时新技术的应用范围也会愈加广泛。
从数以万计的大型、隐藏的旋转设备，包括齿轮、发动机和驱动系统，到发电机诞生带来的革命性改变，再到发动机的研制过程，说明了生产力每提升一步的背后都有各行业的技术发挥巨大的推动效应。
科技：新工业革命的重中之重
1685
年，太阳王路易十四授权侯爵德勒农古在迪林根（位于当时法国东部一角的萨尔州路易县附近）建造一座钢铁厂。此钢铁厂不仅生产生铁，也生产烤箱、壁炉架等制成品以及少量通过密集劳动精制而成的钢制品。之后一个世纪，迪林根钢铁厂不断改进技术，尤其是引进先进方法将铁与碳加入钢制品，提高了产品质量。
18 世纪末，英国发展了轧钢新工艺，包括把旋转金属块间相对厚的钢板制作成更薄的钢板，从而能被更广泛地应用。1804
年，迪林根钢铁厂在欧洲大陆上最早以工业规模应用了轧制技术，例如通过轧制技术制造造船用的铁板。直至21
世纪初，位于欧洲一角的迪林根的管辖权在德国和法国之间几经变更后，最终成为德国的一部分。目前，迪林根钢铁厂由
029
迪林根公司经营。 安赛乐公司拥有迪林根公司51% 的股份，其他少量股份由德国投资者持有。凭借其300
年的技术实力，迪林根公司成为全球油气管道、挖土机和桥梁制造所需重型钢板的最大制造公司之一。迪林根公司的最大优势在于其尖端轧制技术，此技术能确保制造的金属板偏差小于1
毫米。
2006
年，拉克希米?米塔尔收购了安赛乐公司，几乎一夜之间，他成了迪林根公司的最大股东。沉浸在竞购战的兴奋之中，这位钢铁巨头并没有过多地思考迪林根公司将何去何从。但随着米塔尔逐渐展开并购，他开始更多地关注迪林根公司。如果他能将迪林根公司成功并购到安赛乐米塔尔集团，这位印度大亨将可以利用迪林根公司的制板技术优势推动公司其他业务的发展，他将能够以此与日本最大的两家钢铁生产商JFE
钢铁公司和新日铁抗衡，这两家公司在钢板制造方面也处于领先地位，是其在亚洲新兴市场的强大竞争对手。
然而，要收购迪林根公司存在很大困难。要想最大化控制迪林根公司，米塔尔必须将安赛乐米塔尔集团在迪林根公司的股份增加至70%
以上。这遵循着一个不成文的规定：对于股东来说，只有当其股份达到此水平，才有资格行使管控权。2007 年至2008
年初，米塔尔与迪林根公司另一大股东进行密谈，以了解其是否有意出售股份。该股东是与萨尔州（迪
1948
年，由于第二次世界大战后欧洲钢铁业重建，迪林根钢铁公司由总部位于巴黎、业务遍及整个法国的索拉克钢铁公司接管。（“二战”后，萨尔州地区的管辖权由德国移交至法国，但在1957
年德国收回了对该地区的所有权。）2001
年，安赛乐公司收购了迪林根的部分所有权。安赛乐公司是一家由法国、卢森堡和西班牙三国三家最大的钢铁公司合并创立的泛欧洲钢铁公司。
030
林根公司所处的联邦州）紧密联系的一家私人信托公司。萨尔州的政客与商业人士控制着该信托，他们极其冷酷无情。如果安赛乐米塔尔集团直接收购迪林根公司，将导致迪林根公司在庞大的全球帝国中发挥不了重大作用，并造成其最佳技术无用武之地。米塔尔表示他将投入至少10
亿美元以获取所需股份，并向信托公司表示：“当然，安赛乐米塔尔集团将从中获利，贵公司也会从中获利——贵公司将成为一家更大的公司的一部分，从而为日后的发展提供坚实的平台。”
然而，这一次米塔尔晓之以理的劝说以及大量金钱的承诺并没有奏效。2008
年年底，米塔尔放弃了控制迪林根公司的想法。米塔尔的一位助手表示：“此次并不仅仅是金钱之战。”从本质上讲，收购迪林根公司就是控制科技。这样的结果使米塔尔未能获得极具价值的实用知识，并且使他在交易谈判中的名誉受损。从更广的意义上讲，此次事件验证了科技对制造业的重大影响力。同时，迪林根公司的历史也告诉人们：科技在任何产品领域几乎不会一成不变。单项技术改进的同时，也与其他技术相结合，共同促使现有产品发挥更大价值并推动新产品的研发。新工业革命中会涌现更多的技术，同时技术的应用范围也愈加广泛。
思瑞克斯公司的成功之道
如果你问埃迪?戴维斯他是如何赢得财富的，他会向你展示一些宝路薄荷糖大小的圆形小金属片。它们像薄荷糖一样，直径1
厘米左右，中间有个小孔。与薄荷糖不同的是，这些金属片的实心圈处有一个小“舌
031
头”伸向小孔。2005 年，戴维斯的公司通过制造出售这些小金属片赢利
1.6
亿美元。戴维斯与米塔尔都是铁杆足球迷。戴维斯拥有声名显赫的博尔顿足球俱乐部，它是英格兰超级联赛的创始成员之一。米塔尔则是女王公园巡游者足球俱乐部的主要小股东之一。2011
年，这个伦敦俱乐部赢得了进入英超联赛的机会。戴维斯与米塔尔也同样痴迷于金属技术。戴维斯的兴趣充分体现在他对景泰蓝的收藏。然而，与那些价值不菲的景泰蓝相比，薄荷糖模样的、每个仅半克重的金属片显得有些逊色，但是它们却成就了戴维斯的事业。这些被称为“刀片”的小金属片是电热水壶的重要部件，它们是“自动防故障”装置，可以避免电热水壶使用时烧干或引起火灾。据估计，每天有10
亿人在使用装有这种“刀片”的电热水壶。制造这些“刀片”的思瑞克斯公司总部拉于英格兰西北海岸的马恩岛。
20 世纪70
年代，电热水壶主要用于茶道。而如今，人们很有可能用电热水壶（在中国或俄罗斯）烧水做汤或泡咖啡，就像沏茶那样。2009 年制造的8
000 万个电热水壶中，有23 都至少采用了一个由思瑞克斯公司生产的控制器。电热水壶主要由塑料而非钢铁制成（20 世纪90
年代这种材料很受欢迎），这使得产品更美观、成本更低。20 世纪80 年代中期至2010 年，全球85%
的电热水壶生产转移到中国，进一步降低了产品成本。
思瑞克斯公司生产的电热水壶控件所需的金属片由多层不同金属合金制成，这些金属合金通过迪林根公司的设备轧成“三明治”结构。思瑞克斯公司尽可能采取措施保护其技术机密。金属合金由铁、铜、镍和铬等诸多金属元素组成，然而关于金属条的确切组成成分以及组合方式，思瑞克
032
斯公司从未在发表的500 项电热水壶控件专利中公布过，在制造过程中也没有向可信赖的合作伙伴以外的任何人透露过。2009
年，思瑞克斯公司需从瑞典康泰尔公司及其他欧洲公司采购大约200
吨金属条。金属条先被运送至思瑞克斯公司在马恩岛拉姆西的一家小工厂。在这家工厂，这些金属条由专门的冲压机切成金属片。然后，金属片被运送至思瑞克斯公司的其他工厂（主要的一家设在中国），金属片在这些工厂被组装成电热水壶所需的控制元件。
思瑞克斯公司能获得今天的成功不仅取决于它所掌握的材料知识，运动控制技术与能源管理也发挥了重大作用。不同材料受热后会以不同速率膨胀。两种金属分层组合后就形成了“双金属”片，三层的叫“三金属”片。对于这种产品来说，“三明治”结构中组成成分间的相互作用将决定整个金属片的性能。通过选择在加热或冷却时会以某种方式改变形状的特定金属，思瑞克斯公司已经设计了一系列双金属（以及三金属）开关作为电子开关。
在制造过程中，金属片稍微弯曲向外膨胀。但当电热水壶里的水温接近100
摄氏度沸点时，金属片的形状就会变成向内弯曲。这个“快速”动作在几微秒内完成。大约2.5
毫米的移动距离使小杠杆与电源断开接触。此时电源断开，从而避免电热水壶里的水过度加热。如果把金属片的这种能量分布在人体的肌肉上，普通人也会变成能举起100
吨重卡车的超强举重运动员。
18
世纪晚期，英国钟表匠提出了采用金属充当开关的创意，这些钟表匠采用双金属片制作钟表弹簧。他们针对变形温度将金属元素以不同
033
方式进行组合，从而确保钟表时间准确。第二次世界大战促成了思瑞克斯公司开关产品的诞生。金属开关在飞机上的广泛使用标志着第一次重大突破。空勤人员需穿着电热飞行服来保暖，因此需要采用调热器或恒温器这样的简单机械装置确保飞行服加热到合适温度后自动断电。
20 世纪40 年代初期，身为英国工程师的艾瑞克?泰勒就职于曼彻斯特的一家服装公司——巴克斯特、伍德豪斯
泰勒公司（Baxter，Woodhouse
Taylor），他的家族拥有该公司的部分股权。泰勒是一名娴熟的滑翔机飞行员，他为飞行服设计了可用作非电子恒温器的双金属开关。泰勒成功说服了其家族公司，在出售给英国及美国空军的服装上增加类似开关设计。第二次世界大战结束后，泰勒在曼彻斯特附近的斯托克波特成立了翱泰温控器公司。泰勒在雨刮器、电热毯、发电机以及电热水壶等物品上应用了这种开关设计。1972
年，泰勒去世后，他的儿子约翰接管了翱泰温控器公司。然而，约翰于1982
年放弃了翱泰温控器公司并在马恩岛建立了思瑞克斯公司，结果引发了一场家族大战。约翰与家族的脱离使翱泰温控器公司（当时已迁至德比郡巴克斯顿）落入泰勒家族其他成员手中。之后这两家公司反目，激烈争夺电热水壶控件市场的控制权。
1984
年，约翰?泰勒退居幕后，聘用埃迪?戴维斯担任思瑞克斯公司首席执行官。埃迪?戴维斯不仅是一位物理学专业的工程师，也是一名合格的会计师。约翰?泰勒作为首席科学家继续在思瑞克斯公司工作。他发明了新式三金属片，在其父亲设计的双层系统的基础上推动公司进一步发展。1997
年，思瑞克斯公司在中国广州成立了第一家海外工厂。此举不仅降低了成本，也促使思瑞克斯公司的生产越来越靠近电热水壶的主
034
要消费者。截至2011 年，思瑞克斯公司拥有850 名员工，其中大部分在中国。而1997 年时，马恩岛的公司拥有700
名员工，现在仅有200 名，其中85 名从事研发工作。2005 年，戴维斯与泰勒以5.5
亿美元的价格将公司出售给一家风险投资公司，戴维斯从此结束了他在思瑞克斯公司的职业生涯。
思瑞克斯公司现任首席执行官保罗?赫西表示，金属片生产与研发工作未来很可能继续在马恩岛进行。一方面是由于现有马恩岛员工技术娴熟，另一方面是马恩岛远离世界主要工业中心，比中国更适合进行敏感技术工艺，因为中国对知识产权的保护乏力几乎众所周知。赫西坦言，如果思瑞克斯公司将其关键技术中心撤离马恩岛，着实让人担心公司会面临机密泄露的风险。
新空间维度
经过90
分钟的车程，游客抵达圣保罗东部地区，首先映入眼帘的是宽阔的林荫大道，与之相连的是圣若泽杜斯坎普斯工业中心。这里是众多公司总部的所在地，其中重要的一家是巴西航空工业公司，它是世界第三大商用飞机制造商。巴西航空工业公司坐落于工业中心的中央位置，这使这个拥有12
000
名员工的公司深感自豪。进入巴西航空工业公司的“虚拟现实”实验室，游客戴上特制的眼镜后可以通过巨大的显示屏欣赏“虚拟飞机”内部及外部的三维景观。工程师们在此实验室内模拟新部件或组件如何改变尚处于设计阶段的飞机的形状或性能。
035
法维奥?卡佩拉是巴西航空工业公司的一名研发工程师。他说，如果没有这样的模拟设备，设计并制造一架现代化飞机几乎是不可能的。一架飞机由20
多万个独特部件组装而成，其中还不包括铆钉、螺丝钉之类的组装零件，只包括发动机（一台发动机由15 000
个零件组成）等大型部件的内部零件。卡佩拉还解释说：“我们的模拟系统能用一行计算机代码表示每个部件，这样我们就可以通过大量实验确定每个部件的最佳安装位置。与通过绘图进行设计相比，通过模拟设备优化设计要方便得多。”该软件还可以预测飞机投入使用后各部件将发生的变化（如热量如何在机身各部件或发动机的涡轮中流动），从而有助于制订维护计划。
巴西航空工业公司的虚拟现实设备是一个将计算机辅助分析应用于制造业的典型案例。在制造产品前，设计工程师可以通过计算机辅助分析，将产品图形或图片以物质世界的三维形式呈现在计算机显示屏上进行描述。通过安装能预测产品运行的其他软件，工程师们还可以进入第四维空间——时间。
2010 年，全球制造商投入了大约1.2
万亿美元进行新产品开发，开发新产品的过程包括使用智能软件进行数据处理。同年，计算机辅助分析软件的销售收入约达200
亿美元，不及开发总成本的2% 。 然而，如果没有这些软件，再高额的开发成本很大程度上也会失去意义。英国计算机科学家查尔斯?朗是20
世纪70 年代将计算机辅助设计与分析理念引入商
计算机辅助分析是对制造业多种软件技术进行全方位描述。计算机辅助设计是人们熟知的术语，用于描述计算机辅助分析的主要内容，是一种对产品进行三维设计的方法。
产品开发与计算机辅助分析软件的资金投入是笔者的估算。2012 年1 月27
日对美国计算机辅助设计软件生产商欧特克公司首席执行官进行的电话采访对笔者的估算有很大帮助。
036
业领域的先锋人物，他总结道：“以前一直被认为是深奥的技术现已成为主流。这意味着各类制成品，无论是烤箱还是导弹，其制造过程可以更可靠、更高效，开发时间可以更短，功能可以更强大。”
由于计算技术的发展，在制造业中采用计算机辅助分析造成了信息处理量激增。直到15
世纪晚期，约翰尼斯?古腾堡发明了印刷机后，信息存储量才变得无关紧要。印刷机实现了图书及其他文件的大批量生产，同时也大大提升了人们处理及传递信息的能力。此前，人们只能通过手写、画画或讲话传递信息。20
世纪末，价格低廉的计算机的出现更大程度上改变了信息流的性质。
目前，世界信息存储量（99% 以上都是电子形式）大约每两年就会翻一番。2011
年的一项研究表明，存储于各类数码设备（包括各类办公及家用计算机、手机以及工厂控制系统）的信息量共计1 800EB（1 800×10
000 亿字节），大约是所有纸质图书信息存储量的1 400 万倍。
这些信息库中的大部分信息是关于工厂开发或生产的产品。制造新型波音787
梦幻超级巨无霸喷气式飞机需要大量数据，这些数据存储在波音公司或其供应商的计算机中。用于制造该飞机的计算机程序数据总计16 000GB
，相当于1 600 万册图书的信息量。
人类向计算机辅助分析的迈进发生在600 多年前。尼古拉?奥雷姆是法国逻辑学家及学者，他于1377
年成为利雪的主教。他发表了几本精
2011 年11 月19 日，朗接受了笔者的电话采访。1963~1965 年，朗在麻省理工学院第一次接触了3D
计算机辅助设计，1965~1975 年，他又在剑桥大学计算机实验室进行了3D 计算机辅助设计研究。1974
年，他与同伴在剑桥合伙创办了Shape Data 公司，这是一家早期在该领域非常重要的剑桥CAD
公司，它为后来创立同一领域的Three-Space 公司奠定了基础。
037
确描述地球围绕太阳运转的小册子。约300
年后，哲学家笛卡儿进一步拓展了这些理论，他能够通过参照描述物体表面各点位置的数学代码定义普通物体（例如金属片）的形状。19
世纪，法国生理学家艾蒂安–
朱尔?马雷发明了呼吸描记器，进一步完善了此项研究。呼吸描记器能够将机器或动物的运动转换为一系列图片，然后将这些图片转换为数字序列。所有这些理论为工程制图背后的解析几何学奠定了基础，更是在信息转换为二进制代码后为计算机3D
建模奠定了基础。
继上述成果之后，20 世纪四五十年代诞生了第一代电子计算机，从而实现了以数字代码展现工程产品形状。帕特里克?汉瑞特（Patrick
Hanratty ）被认为是计算机辅助设计之父。20 世纪50
年代，在通用电气就职期间，汉瑞特研发了第一批能够将形状及物理形态信息转换成二进制代码的软件。20 世纪70
年代，汉瑞特开发了计算机辅助设计软件，命名为“Adam”。美国Computervision
公司是当时计算机辅助设计的先锋，其销售的软件中融入了汉瑞特开发的程序。位于巴黎的法国达索公司推出的Catia
是应用最广泛的软件包之一。思瑞克斯公司利用达索公司开发的这些程序开发了新的电热水壶控件，而巴西航空工业公司则在其圣保罗控制室内应用了这些程序。
进入四维空间是计算机辅助分析的最新发展成果之一。四维空间覆盖物理空间及时间，目前的学科知识仍然适用。未来预计此项技术的发展将进入第五维空间，即在产品制造之前，通过触摸或肢体动作等手段而不是语言或图解来获取产品信息，创意旨在进一步完善计算机辅助分析软件，从而使产品模型更加逼真。
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探索以这种方式处理信息的方法是新学科“触觉学”的研究任务之一。触觉学是一门研究触觉的学科。位于斯德哥尔摩的Reachin
技术公司是这个领域的先锋。Reachin
已将“数据手套”融入模拟系统。“数据手套”和其他形式的手套一样戴在手上，但手套上有能与计算机设备进行交互的特殊传感器。这些传感器可以通过触觉预测新产品的运行情况。此技术可用于设计新产品，在构建原型之前，工程师们可以通过三维图像分析技术在屏幕上展现一辆新汽车的图片。带上数据手套后，人们能直接体验手握汽车方向盘的感觉。触觉学的首次大规模商用很可能是电脑游戏，游戏产品的制造商将新特性融入产品，使人们能够在客厅里通过键盘或鼠标之外的方式享受交互式电脑游戏。
触觉学使人们仅需手握触摸板就能玩游戏、感受温度并做出反应。在这个系统中，玩家可以通过不同的温度判断这场屏幕上的模拟大战的输赢。触觉学也可用于控制挖掘机。操作人员可以通过操作杆传递的“软硬度”信息识别所挖岩石的特性，并根据这些信息适当地移动挖斗，并施加更大挖力挖掘较硬岩石。将触觉学转化为实用工具需要当前计算机辅助分析应用中采用的三维软件新技术，同时还需要融入了加热元件与振动装置的新型传感器设备，从而提供与人们的手指神经末梢相同的触觉体验。
“人机交互”是从任天堂公司的Wii 游戏机或微软公司的体感游戏设备Kinect
等类似产品中衍生出来的一个主题，这些产品通过无线定位设备以及捕捉运动（如挥手或上下跳动）信息的小型摄像机接收信息。预先设置的计算机能够识别身体各部位的位置改变，并以特定方式诠释这些改变。这类计算机控制方法的应用远远不止视频游戏。微软公司正通过完善
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其Kinect
技术探索新的方法，使外科医生在进行高难度手术时能够通过手势获取人体器官的计算机图像。此技术也可以用于新一代“免提”移动设备的开发，或使重度残疾群体能通过移动手指或脚控制一系列工具。
能量之旅
能量是生命的基本需求。地球上每种生物体或设备使用的能量均直接或间接来自太阳。地球上的能量主要以化石燃料的形式储备，这些化石燃料来自埋藏在地下长达上百万年已分解的植物。蕴藏在煤、石油和天然气中的能量必须以某种方式释放出来才能得以应用。人们利用日益先进的技术设计了多种机械设备来释放蕴藏的能量。
人类自古就有四种基本能量来源。第一种是“自我提供”的能量，即使用人体提供的能量，这种能量的主要来源是食物。一个处于休息状态的人所消耗的能量是80
瓦特，相当于一盏白炽灯所消耗的能量。一个从事繁重工作的人所消耗的能量可达到上述能量的8~10
倍。瓦特是能量的基本单位，表示使用或产生能量的速率。人们熟知的能量计量单位是焦耳，1 瓦特=1 焦耳
秒。瓦特这个能量单位是以应用范围最广的蒸汽机发明者詹姆斯?瓦特命名的。2010 年，所有人类活动需要的能量是508
艾焦耳或508×1018 焦耳，其中包括人类产生的能量，但不包括动物产生的
假设2010 年平均每人每天吃掉1 500 千卡（约合6.3 兆焦耳）的食物，大约相当于13
吨普通粮食作物所含的能量，那么2010 年平均每人消耗的能量为2.3 吉焦耳。对于全球69 亿人而言，需要158
亿吉焦耳，相当于全世界现代能量总需求的13 。
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能量以及应用于农业劳动或交通运输的能量。关于世界能量消耗量的增长，见图3。
60
6 000 000 GJ 人 年69 亿80 总能源需求（PJ）70
5 000 000 50 万
人口
全球能源使用量（ PJ）
4 000 000 37 亿50
40 16 亿30
3 000 000
2 000 000
3.5 亿20 1 000 000 5 万50 万1 400 万10
00
公元前公元前公元前100 万10 万3000
（年）
图3 从古至今，世界能源使用量
每人每年能源使用量（ PJ）
注：该能源数据包括人类肌肉运动产生的能量，但不包括为满足人类农业生产等需求利用动物产生的能量。单位：吉焦耳（GJ
）和拍焦耳（PJ），1 GJ=109 焦耳，1 PJ= 1015 焦耳
资料来源：UN population database
（http：esa.un.orgunpdwppExcel-Datapopulation. htm）；Energy
Research Centre of the Netherlands （ECN）；IEA World Energy
Statistics 2011，2011，http：www.ecn.nlhomeDavid Christian，‘World
History in Context’，2003；Westra，op
cit，http：openlearn.open.ac.ukmodoucontentview.php
？id=399545§ion=1；Courtney，Arlene，Historical Perspectives of Energy
Consumption，2005；Maddison，Angus，The World Economy：A Millennial
Perspective，2001；Maddison，The World Economy：Historical
Statistics，2003
假设人们自发组织（或被组织）起来从事大规模劳动，比如建金字塔
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或中世纪大教堂，人类产生的能量会成倍增加。第二种能量来源来自动物产生的能量。一匹马能产生的能量约为500 瓦特，相当于6
个中等体格的人适度工作所产生的能量。第三种能量来源是对自然的驾驭，比如利用湍急的河流或强风。水车早在罗马时期就出现了。200
年，在今法国境内的阿尔勒附近，聚居着罗马帝国统治下的高卢人。当时，那里已有16 架水车。这些水车为磨粉机提供动力，每天能磨28
吨面粉。据《英国土地志》记载，英国在11 世纪拥有5 624
架水车。在随后的几百年里，风车在欧洲和世界各地逐渐普及。风车比水车适应性更强。人们发明了多种装置调整风车的方向，使风车能自动转向风吹来的方向，从而大大增加了风车的利用率。人们用水车和风车提供的动力磨玉米，或者操控当时简易的机械设备把空气吹进高炉。但是利用水力或风力的机械设备产生的能量非常有限，一架中世纪的水车只能产生1.5
千瓦的能量，即使是中世纪最大的风车所产生的能量也不过是7.5 千瓦，而现在，一辆卡车所产生的能量是当时最大风车产生能量的35
倍以上。
人们仍缺少一种可靠、可控并能够大规模使用的能源，这正体现了第四种能源（利用储藏在化石燃料中的能量）的重要之处。1698
年，位于英国西南部德文郡托特尼斯镇的托马斯?萨弗里发明了一项专利，这项专利描述了如何利用火的推动力推动一种液体（比如水）。萨弗里发明了世界上第一台蒸汽机，这台蒸汽机利用煤加热锅炉中的水产生的蒸汽提供动力。蒸汽进入汽缸，在每个汽缸中冷凝成水。冷凝过程中，蒸汽体积缩小，在汽缸中形成局部真空。假设汽缸通过管子连接需要被推动的水，水就会在大气压力的作用下被推进汽缸中的真空部分。萨弗里的这一设计是
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最早将化石燃料中的能量转换成机械运动的一种可行方法。这种机械运动可应用于多种工作。
1708
年，德文郡的另一位工程师托马斯?纽科门制造了一款改良的引擎，他的设计中融入了连接杆和其他可用于驱动机器的机械装置。1769
年，苏格兰发明家詹姆斯?瓦特发明了更先进的引擎，这款引擎比纽科门发明的引擎更节能。不久后，英国出现了第一批大规模工厂。工厂中有很多机器用于纺织工业的纺纱和编织，这些机器的运转依靠旋转运动。瓦特发明的引擎使用一种基于行星式齿轮的简单机械装置，把产生的能量转换成旋转运动。因此，瓦特发明的引擎成为第一次工业革命时期工厂里的主要能量来源。截至1870
年，英国使用基于瓦特设计的蒸汽机所产生的能量达3 千兆瓦（30 亿瓦特），相当于600 万匹马产生的能量。1890
年，蒸汽机提供的能量约占美国能源需求的80% ，取代了水动力提供的能量。在19 世纪50
年代之前，水动力一直是主要的能量来源。
旋转的力量
现代社会依赖旋转运动的机械设备数量相当庞大。汽车内部有上百种复杂的、隐藏的旋转设备，包括齿轮、发动机和驱动系统。如果没有这些设备，汽车将无法行驶。机床、冰箱压缩机、圆锯也是如此。现代的风车（现在称为风力机械）以及大多数发电机等提供能量的设备都依赖旋转运动。轮子之所以得到普遍应用，一方面是因为它们的实用性强，另一方面是因为它们能有效利用能量。轮子旋转时，它能沿着其表面所有接触点
043
持续传输能量。如果可以用轴、带子或齿轮齿把旋转的轮子连接起来，这些轮子产生的力量可以传递的距离远大于单个轮子的直径。横向运动（比如滑动梁）或纵向运动（比如泵的活塞）的特点是先向一个方向运动，再向相反方向运动。旋转运动则是通过不断的先加速后减速循环过程消耗能量。与旋转运动相比，横向运动浪费更多的能量。
公元前3500
年左右，美索不达米亚出现了世界上最早的轮子。这些轮子起初用于制陶，相当于“陶轮”。几百年后，轮子被应用于运输以及原始的战车。公元前1000
年，欧洲第一次出现了对轮子的书面记载。公元前500
年，英国第一次出现对轮子的书面记载，当时轮子应用于牛车或马车。在中世纪的欧洲，轮子（或者旋转装置）出现在很多机械中，比如犁、时钟和滑轮。所有这些机械都需要在轮辐、轮缘和轮轴的生产中逐步进行改良。这些创新需求触发了其他技术的发展，比如金属生产、切割系统以及计量学。历史学家刘易斯?芒福德提到：“从横向运动向旋转运动的发展突出体现了现代社会的技术进步。”
轮子促进了工业轴承这一重要“使能技术”的诞生，工业轴承对很多机器都至关重要。大多数轮子和旋转装置都需要某种形式的轴承。轴承占据轮子的连杆和轮轴之间的空间，并把二者平滑地连接起来，使摩擦最小化。德国18
世纪机械工程师雅各布?利奥波德（Jakob Leupold
）认为摩擦是能量的“主要抢夺者”，他的思想对詹姆斯?瓦特影响很大。早期的轴承是简单的金属或木质衬圈。1
世纪，罗马皇帝卡里古拉的轮船里就安装了这样的木质衬圈。这个衬圈用来旋转船上的餐桌，防止在巨浪来袭时影响用餐。1500
年前后，达?芬奇设计了使用金属滚珠和滚筒的工
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业轴承，但是当时的冶金业还不能制造出符合达?芬奇要求硬度的金属。19
世纪的炼钢技术取得了发展，人们制造出新形式的坚硬金属，可以作为滚珠轴承或滚筒轴承的主要部件。
19 世纪，人们对自行车运动的狂热推动了轴承技术的发展。1867 年，埃内斯特?萨克斯（Ernst Sachs
）在科布伦茨出生，他是一个自行车运动爱好者，热衷于自行车比赛，然而一次意外断送了他的自行车生涯。从那以后，他移居到法兰克福东部的施韦因富特。在那里，他找了一份机械师的工作。一年后，他和卡尔?菲希特尔（Karl
Fichtel ）共同创立了一家公司，利用当时炼钢业的新技术制造自行车滚珠轴承。
该公司成为全球领先的轴承制造者，并进入汽车部件等多个领域。该公司于1987 年被德国工业集团曼内斯曼（Mannesmann
）接管，后又于2001
年被德国另一家大公司采埃孚接管。采埃孚公司现在名为采埃孚萨克斯，施韦因富特仍是该公司的重要轴承制造中心。施韦因富特还汇聚了多家轴承制造企业，包括斯凯孚的德国子公司。斯凯孚是一家成立于1879
年的瑞典工业集团，是世界最大的轴承制造商。
1885
年，戈特利布?戴姆勒制造了世界上第一台内燃机。内燃机产生往复运动，然后通过曲柄轴将往复运动转换成旋转运动。内燃机的出现促成了汽车业，同时拉动了对应用于汽车内部旋转装置的轴承的需求。2010
年，轴承业的总销售收入达到300 亿美元，为其做出贡献的大公司包括德国斯凯孚、德国INA 轴承公司、日本NTN
轴承公司以及美国铁姆肯公司。这些公司都认同一个理念，那就是通过利用其他领域（包括电子控制、耐磨性和化学润滑剂）技术的发展改善轴承生产技术，从而生产物
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美价廉、性能优越且使用寿命长的轴承。
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