解决“精深不足”中国制造还缺什么?|长江读书409期

到如今,哪家企业在精密制造、智能制造上领先,它就进入了全球产业的执牛耳者序列;哪个国家在精密制造、智能制造上拔尖,它就拥有了技术标准的定义权、前沿产业的话语权,以及世界科技、经济、军事上的制高点地位。

英国历史学家、《追求精确》作者西蒙·(Simon Winchester)认为,精密制造为我们打开了很多扇门,我们永远不知道门外还有什么新的东西。但是,追求精确,追求完美,是一个过程。人类需要在不完美和完美之间找到平衡,当人类通过更好的精确性去实现以前无法实现的目标时,也必须开始思考我们真正追求的是什么。

秦朔:从高铁到飞机,现代生活越来越依靠精密制造的机器。机器放大了人的力量,而它们在运行中的任何一点瑕疵也可能带来灾难。你应该经常想到这一点吧?

: 是的。通过精密制造的机器,制造出了很多人类可能从未想过自己想要的东西。

在20世纪早期,精确度的推广应用有两种截然不同的方式,一种是亨利·罗伊斯制造的劳斯莱斯,一种是亨利·福特制造的T型车。前一个亨利致力于为少数人制造世界上最好的汽车而不计成本,后一个亨利决心以工业流水线所能达到的最低成本,让尽可能多的人拥有私人汽车。但无论是谁,采用更精密的生产设备都是实现精密制造的关键。

罗伊斯的一句名言是“细节成就完美”,他们生产的劳斯莱斯银魅汽车在1907年首次表演,由工作人员把一枚硬币立在散热器上,然后启动发动机直至最大功率,硬币一直保持直立和稳定。他们又把一杯装满马提尼酒的高脚杯放在散热器上,司机将油门踩到底,6缸引擎在瞬间释放出最大能量,然而酒的液面没有晃动。有一位汽车杂志的观察者说,劳斯莱斯的引擎非常安静,仿佛藏在引擎盖下的不是汽车发动机而是缝纫机。

劳斯莱斯的制造过程很慢,像造船厂一样。在银魅车型的20年历程中,工厂每天的生产速度只有2辆。为什么不多生产呢?他们的答案是:“能胜任一般加工任务的工人多数达不到我们的标准,我们必须雇佣最完美的工人并培训他们……劳斯莱斯的实验室不断进行科学设计、基础研究和对金属材料的应用研究,从而能用更轻的汽车重量实现同样的刚度和强度。这些研发部门可能是汽车工业中最重要的部门。”

福特的T型车则是为大多数人所用的精密制造。最初福特汽车和劳斯莱斯的生产方式是一样的:汽车零件、组件和结构件放在生产线上的一个特定位置,然后由一群工人对其锤击、焊接、栓接、剪切、翻面、转动螺丝和锉削等,工人们还要用锉刀打磨工件之间贴合的不够好的地方,以保证所有零件能精准地拼在一起。

但T型车改变了这一切:所有零件、组件、结构件在进入工厂组装之前都要严格执行标准的公差,以确保交到福特的零件极其精确,无需由工人再进行最细小的调整。福特要求任何零件都要对应一系列精密制造标准,再通过流水线的方式把基础零件组装成汽车。

这是一种全新的生产方式——在生产线上安排了成百上千的“一次一种加工”的工位,只要工件在工人面前移动,每个工人都可以毫不费力地执行加工。它带来了生产效率的提升,而生产效率的提升带来了革新性的生产力。

到了20世纪六七十年代,电脑成为精密制造的代表。想一想,那就是一个带按钮的盒子,但按下按钮,你可以做你所能。再往后,移动互联网更是神奇,在没有互联网和智能手机之前,我们无法想象它是这样的存在。

所有这些都和精密工程、精密制造有关。精密的电子产品为我们打开了很多扇门,我们永远不知道门外还有什么新的东西。

但随着我们得到了越来越多的东西,能做越来越多的事情,我们想要的也越来越多,想走得更快,走得更高,走得更远,但机械领域的追求精度是有极限的。在这样的限制下,我们的材料可能已经无法再进行更精确的加工了。

光刻机的运行环境是精确度要求最高的环境之一,它要求每立方米空气中只能含有10个大小不超过0.1微米的微粒,否则一粒极微小的灰尘会在瞬间毁掉数百颗即将制成的芯片。相比之下,生活在正常环境下的人类就像游走在由空气和蒸汽构成的瘴气之中,这种瘴气的清洁度只是生产光刻机的阿斯麦工厂内房间清洁度的500万分之一。

同时,现代的精密制造也越来越复杂,一旦某个细微之处达不到公差要求,就可能引发整个产品的重大问题。

2010年11月4日,一架在新加坡维护的澳航A380飞机从新加坡起飞不久,发动机起火,紧急返航,最后发现问题是机翼里连接翼肋和蒙皮的非关键连接件出现了1毫米的裂缝。

2013年6月,澳航的另一架空客A380飞机也出现发动机故障,调查结果显示,根源在于一根长度不超过5厘米、直径不超过0.75厘米的小小金属管上的一个钻偏的小孔。生产金属管的罗罗公司向澳航支付了8000万美元的赔偿金。

还有哈勃望远镜的例子,它被送入距地球380英里的轨道时,由于主镜头上只有人的头发粗细的1/50的误差,经历了1300天毫无意义的漂泊。原因是技术人员的一个极小疏忽,矫正用的金属棒的盖子上少了一小块油漆。

最近的泰坦潜艇的悲剧,我也一直在关注。我还不知道原因究竟是什么,但你在海底3000米深处的时候,如果有一个小错误,结果就是灾难。

不过,虽然机械的精确度可能有极限,但人类的追求是没有极限的。在对极小物质的研究方面,我认为中国正走在世界的前面。

:追求精确,追求完美,这是一个过程。中国制造的一个问题是用于制造产品的机器还不够好,不如德国、日本的机器。我上周在华为,他们的制造很了不起,26秒钟就可以生产一台手机,但生产设备都是国外的。如果能够和国外的企业有充分合作,华为可以做更多令人惊叹的事情。

我还有一个建议,就是对于精密制造,必须充满热情。我的父亲是一个工程师,一生从事精密机械的工作。把一大块不规则的金属变成美丽而实用的物体,当每一个金属部件经过精心加工被安装在所有你能想到的地方,父亲和他的同事们都会乐在其中。父亲教我用千分尺去度量精确度,他真的对此充满热情。我知道中国大学里的年轻人都非常聪明,但他们是不是喜欢精密制造?有没有激情和研究的快乐?还是他们更喜欢IT、金融?

秦朔:你的书中说,不断提高的精确度定义了我们周围的事物,但这种对完美的追求真的是现代人实现健康快乐的必要条件吗?你也提到了“对不完美的热爱”。你是怎么思考的?

:我有时确实在思考,我们是不是过于看重精确度了,虽然不断提升事物的精度也是我们的渴望。也许在某种程度上,精密度剥夺了我们的一部分快乐。比如AI是目前最精密的工具,它提供了无数的机会,也存在着潜在的危险,我感觉我们处在一个重要的时间点,我们做出的决定将是非常重要的。

人类需要在不完美和完美之间找到一种平衡。大自然本身就是不精确的,但也带来了独一无二的魅力。我觉得德国人更像精密度的“奴隶”,他们有梅赛德斯·奔驰和莱卡相机,非常精确,但德国的木工、工业品被忘记了。而在中国等一些地方,仍然可以见到用古老的手法来制作手工艺。

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