制造业的未来：差异化生产

     英国《金融时报》记者彼得.马什对人类制造业发展做过的分析，人类的制造业可以分为5个阶段，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。

    随着新工业革命步伐加快，提供多样化产品将成为越来越明显的特征。下文即是彼得马什《新工业革命》中关于制造业的5个阶段。

    1958年，J·K·加尔布雷斯指出，工业进步不仅是经济问题，它还可以通过产品为满足人类各种需求而偏离标准设计的程度来衡量。加尔布雷斯说：“只要消费者需要新的产品，追求产品种类而不是产品数量，它就会像博物馆一样一直积累，而它对需求的急迫性又丝毫不会减弱。”

    人们对廉价多样化商品的需求非常强烈，比如超市里不同种类的酸奶、零售店里不同种类的服装以及爆炸式增加的电视频道和网站。在制造业，经济实惠的选择是长期演变的结果。它经过了四个显著阶段，目前正处于第五个阶段。这些阶段都基于定制化与标准化之间的平衡以及产品生产规模。

    第一个阶段：少量定制化

    这个阶段出现在玻璃制造的早期，涉及用木材、黏土及金属等材料制造产品的第一批基本工艺。简言之，这个时代始于铁器时代的开端直至1500年左右，延续了近3000年。

    在少量定制阶段，每件产品都是定制产品或孤品。即使采用玻璃吹制术等半标准化技术，各工序也是耗时长、成本高。标准化设计虽然能够大幅降低成本，但即使可行也相对难以实现。用木材、黏土及金属等材料制成的产品包括装饰品、烹饪用具、箭头及剑等武器，这些产品的需求量很小。尽管如此，人们几乎没有别的选择，即使目标是生产完全相同的产品，也要将它们区分对待、逐个生产。

    制造业在这个阶段的发展过程中，威尼斯再一次发挥了核心作用。在威尼斯市中心，距圣马克广场几分钟路程就有两座高塔，由一对石狮子守卫着，它是威尼斯兵工厂的入口。这座兵工厂建于1104年，是世界上大型海军武器生产基地之一。兵工厂的名称来源于阿拉伯语“darsina”，意思是“工场”。后来“arsenal”一词广泛用于军事兵工厂。1886年，位于伦敦东南部伍利奇的大型皇家军工厂的成员们借用了这个单词，成立了阿森纳足球俱乐部。

    威尼斯兵工厂现在主要用于展览。1500年，威尼斯兵工厂拥有16000名工人，几乎达到最大产能。兵工厂主要制造火器和大型木制船只，造船的速度非常快，每艘仅需要两天时间。

    对速度的关注是皇家兵工厂率先采用全新生产系统生产可互换零件的原因之一。可互换零件对于制造业的第二个阶段(少量标准化阶段)至关重要。在这个阶段，生产工人开始重复生产相同的产品。这个阶段始于1500年的威尼斯造船厂，并持续了400年。在可互换零件的生产过程中，部件会被分成不同的部件族，同族部件完全相同。以这种方法生产的部件比非标准流程生产的部件更便于组装成产品。这类部件至少在理论上适用于那些允许多样化的生产系统。

    砖块是最常见的可互换零件。建筑工人们能够很方便地建造起房屋，因为他们知道用的每块砖(同一族的砖块)都是相同的。不同外形和尺寸的砖块生产并不复杂。砖块生产者可以从采用可互换标准中受益，从而使所有砖块生产者都愿意遵守同样的规则。很多其他种类的可互换零件，从螺母螺栓到汽车部件，都遵守类似的规则以保证兼容性。其他可互换零件系统为个别公司所有。碧莎能够生产400种玻璃砖，其他公司对其不感兴趣也没有能力模仿。

    威尼斯兵工厂采用新的流程不仅仅是为了提高效率，满足客户需求也是原因之一。部件越接近标准规格，整艘船的设计就越符合共同的模式，船只本质上越相同越容易操作和维护(比如通过重新装配)。技术发展是采用新流程的另外一个因素。精加工部件(如舷、钉、金属小齿轮)更加精确的工序也有助于标准化流程的实现。

    与少量标准化相关的可互换零件生产是威尼斯兵工厂在行业中短暂领先的关键因素。从1500年开始，它在欧洲造船业保持了近一个世纪的领先地位。与此同时，英国和荷兰等国家的造船工人掌握的知识和技能日益增加，而威尼斯的管理者却没有尝试新想法的热情。1797年，拿破仑占领威尼斯，造船厂彻底衰落了。

    第二阶段：少量标准化生产

    可互换零件背后的逻辑关系以及所带来的好处非常明显。从威尼斯兵工厂支持该技术开始，它经历了近300年的快速发展。可互换零件需要第一次工业革命后出现的生产改进，如精密工程和金属切割的改进，才能达到更加成熟的阶段。

    第一次工业革命的一些早期观点对美国产生了直接影响。伊莱·惠特尼于1765年生于美国马萨诸塞州，即美国宣布独立前11年。定居佐治亚州以前，他曾是一名中学教师。1793年，惠特尼发明了轧花机——一种使棉花种子与棉花分离的机器，它的工作原理是根据回转机制使用金属丝网筛使原棉滚动。惠特尼在新的更精确的金属生产技术的帮助下制造出成套可互换零件包，他的设备正是基于这些可互换零件包。通过这种办法，惠特尼以更加系统化的方式发明了轧花机，降低了成本，赢得了更多业务。后来，惠特尼把这种方法用于其他产品，包括枪支、缝纫机和农业用具。

    此时，亨利·莫兹利正处于他工程师生涯的早期阶段。莫兹利的父亲是一个木匠，来自有组织的工业早期的重要中心之一博尔顿。莫兹利出生前，全家就搬到了伦敦。1783年，12岁的莫兹利开始在伍利奇皇家兵工厂工作。在那里的6年间，莫兹利学到了很多技能，这对他1797年开始的工程师生涯有很大帮助。2年后，莫兹利经人介绍结识了杰出工程师马克·伊桑巴德·布鲁内尔，他们在一起讨论感兴趣的项目。马克·伊桑巴德·布鲁内尔是伊桑巴德·金德姆·布鲁内尔的父亲。马克出生于法国，后来移居到美国，成为纽约市的一名总工程师。在纽约，他设计过不同的商业建筑、造船厂及大炮厂。1799年，不安于现状的马克去了英国。在他与莫兹利的讨论中，最令人兴奋的是涉及皇家海军的项目，其次是一个难度极大的大型造船项目。皇家海军每年需要10万个滑轮组用于装帆。在那个时代，这些产品都是手工制作。皇家海军希望减少对技术工人的依赖并降低成本。布鲁内尔的管理才能和莫兹利制造机器的才华恰恰满足了皇家海军的需要。

    1806年，他们在朴次茅斯兵工厂以标准方式安装了一批以蒸汽为动力的机器，制作滑轮组的部件。这45台机器每年能够生产13万个滑轮组。这个方法与手工生产的传统方法相比，提高了效率并缩小了零部件误差。技术工人也从110人减少到10人，大幅降低了成本。鉴于这样的结果和一些其他成就，1841年，维多利亚女王向仍在监狱服刑的布鲁内尔授予了爵位。

    由于布鲁内尔、莫兹利及其追随者的努力，可互换零件或者标准化零件等术语出现在制造业。它们是19世纪垄断行业(包括纺织机械、切削工具及蒸汽机)的基本特征。标准设计和标准模型的原则在一些发展迅速的新兴消费品行业(如服装)也很重要，但与现代相比，这些行业的总体产出仍然很低。

    19世纪90年代，并不是所有行业都遵守少量标准化原则。19世纪后期，第一批用非标准零件和非可互换零件制造的汽车诞生了。在制造业的很多领域，没有利用标准化流程生产零件(或制成品)的迫切需求。引进必要的工序通常需要高昂的成本，主要是对机床和设计的新增投入。这些很难实现，除非标准化后能够节约大量成本，这就需要大规模生产产品，而这只能发生在大部分行业需求大幅攀升的19世纪。少量标准化需要“大众市场”的出现才能发展和壮大。

    第三阶段：大批量标准化生产

    汽车生产发展为第一个批量生产行业。最初，技工们凭借几个世纪积累的技术制造汽车。在汽车制造初期，两三个工人一组手工制造汽车，零部件由其他公司供应。但是，随着需求的增长，汽车行业被迫转型，用机器大批量生产价格低廉产品的呼声越来越高。亨利·福特起到了催化剂的作用。福特于1863年出生于密歇根州农村，在照明公司工作前曾是工程师学徒。他发明了由汽油发动机驱动的自力推进式汽车，并命名为“老爷车”，1903年，福特创建了福特汽车公司。

    1908年，福特揭开了T型车的设计面纱，这款车价格合理、性能可靠，并且便于操作和维修。1910年，福特汽车公司在底特律郊区海兰帕克建造了世界上第一个大规模生产工厂。工厂使用了可互换零件系统，用于大规模制造标准产品。这是制造业第三个阶段(大批量标准化生产)的开始，这个阶段从1900年持续到1980年。

    1908~1927年，福特公司在海兰帕克和其他工厂共生产了1470万辆T型汽车。1923年，福特公司生产了200万辆汽车，年产量达到顶峰。在20世纪初，人们将汽车看作新奇的技术产物，销售数量惊人。在高产量和产品生产流程的推动下，T型车价格从1909年的850美元下降到1912年的690美元，10年后价格又下降了一半。

    福特汽车的特点是质量可靠但设计不够灵活，这些汽车的生产都奉行了亨利·福特的格言：“客户只要拥有一辆黑色的车，想刷成什么颜色都行。”但是缺乏变化性似乎并不重要，T型车成为那个时代最畅销的产品之一。

    福特的工厂恪守大批量标准化的概念依靠流动生产线生产汽车。流动生产线将各个阶段完成后的汽车传送到固定工人面前，由工人将零件安装到一个基本车身或者车壳上，从而装配成制成品。整个过程需要大量运用机床和其他新的生产系统。在生产系统中，手工作业减少到最低限度，很多没有技能的工人在生产线上按照预先设定的方式操作相应的工具，他们的生产力相当高。1914年，福特公司占据了美国汽车市场约50%的份额。由于每个员工都有很高的效率，福特雇用的工人仅占行业的15%。强大的生产力使福特公司能够降低产品价格，从而领先于其他竞争者。后来，福特的大批量生产理念传播到其他汽车制造商和家具、电器等其他行业。大批量标准化是整个20世纪最重要的制造技术。

    所有人都承认这个生产系统是极其有效的，尽管如此，一些评论家开始思考它将被什么替代。大批量标准化生产使用了可互换零件系统，但本质上不太灵活，它适合于生产相同的产品，如果生产不同的产品，效果就不太理想。1952年，约翰·迪堡出版了他的新书《自动化》(Automation)。他指出，那个时代大部分工厂依赖“不灵活的生产机器”，它们无法制造生产周期相对较短而设计又频繁变化的产品。

    这种可能性在彼得·德鲁克1973年出版的《管理：任务、责任、实践》(Management：Tasks，Responsibilities，Practices)一书中有更加清晰的描述。书中阐述了大批量生产如何发展并变得灵活。德鲁克指出，灵活的大批量生产能够利用完全标准化的生产流程生产不同种类的产品，关键是制造方式不同。

    运用灵活大批量生产原则的具体技巧是系统地分析产品，找到隐藏在多样化下的共同模式。这种模式可以用来将最少数量的标准化(可互换)零件组装成最大数量的产品。换言之，多样化的负担从制造转移到组装。

    德鲁克预测：“灵活的大批量生产将逐渐成为未来的大批量生产系统。”

    第四阶段：大批量定制化

    德鲁克的灵活大批量生产概念与“大批量定制”有异曲同工之妙。这反映了第四个制造阶段主要流程的特点，这个阶段开始于1980年，即在德鲁克的书出版几年后。大批量定制化有时也称作“精益生产”或者“大批量定制”。精益生产在关于自动化产业的《改变世界的机器》(TheMachineThatChangedtheWorld)一书中有详细介绍。精益生产这个术语是由麻省理工学院研究员约翰·克拉富西克在1988年提出的。在《改变世界的机器》一书中，吉姆·沃马克和他的合著者将精益生产总结为“集合了手工生产和(不灵活的)大批量生产的优点，同时又避免了手工生产的高成本和大批量生产的单一化”。他们认为，精益生产利用具有多种技能、处于各个水平的工人组成的团队，使用高度灵活、自动化程度不断提高的机器生产不同种类的产品。

    一个关键的概念是消除部件或制成品的不必要积压而造成的浪费。部件通过系统(自动传输机制或人移动部件，后者更常见)“流动”，而不是在整个流程中造成堆积。这些部件会被准确地传送到相应的生产阶段。因此，客户需求和产品之间有了更多直接联系，订单和多样化需求得到快速处理。为了实现这一理念，人们需要新的控制系统，并使用20世纪80年代后出现的功能强大、价格便宜的计算机。这些计算机在工厂发挥着日益显著的作用，比如作为数控机床的一部分。

    虽然客户对产品有更多的选择是早期生产系统的一个目标，这个目标涉及库存的逐渐增加，但是精益生产的其中一个目标是消除对大量库存零件及成品的需求。灵活大批量生产或者大批量定制目的在于将复杂度最小化。通常复杂度随着产品种类增加而增加。如何处理不同的需求在詹姆斯·阿贝格伦与乔治·斯托克1985年出版的一本书中有相关描述：“日益增加的复杂度是制造商的痛苦之源。随着越来越多的零件的复杂度日益增加，材料处理与库存越来越多，监管要求越来越多，错误和缺陷呈增长趋势，生产周期较短的产品逐渐减少。复杂度增加有很多原因。产品线被扩大以满足消费者需求变化，或者开发价格较高或较稳定的利基市场。”

    与大批量标准化制造一样，新的制造流程首先应用于汽车制造，其中充满了各种挑战。汽车是个复杂的机器，一辆现代化汽车由3万个部件组成。这些部件在最后组装阶段前先被组装成约1000个关键组件，比如引擎、传送系统及转向装置。用大量部件制造不同类型的汽车比制造同一类型的汽车难度大得多。丰田公司竭尽全力实施大批量定制化原则，目前它已经是世界上最大的汽车制造商。

    丰田佐吉是丰田汽车公司的创始人。他于1867年出生于一个木匠家庭，比亨利·福特小4岁。丰田佐吉对工程学有浓厚的兴趣，奇思妙想无穷，并且有股不达目的不罢休的倔劲儿。1887年，他在名古屋创建一家工程公司，开始将自己的想法尤其是对纺织机械的想法付诸实践。

    丰田先生曾在东京附近经营一家小型纺织厂，惨淡的业绩促使他回归发明创造。1896年，他在名古屋创建丰田纺织株式会社，这是他名下众多纺织企业之一。在此期间，他发明了一种故障安全装置。当故障发生时，这种装置可以自动停机，防止断线。在此基础上，他发明了一种防故障织机，也为其他类似系统提供助控装置。所有这些都反映了他设计全新的反馈机制的热情。这种反馈机制可以根据外界信息自动控制机器，减少人工干预。因此，一个工人可以同时操作多台机器，提高了工作效率。新型织机的特点是自动控制与人工操作相结合，反映了丰田先生倡导的“自动化以人为本”的jidoka(自动化)理念。

    1907年，丰田佐吉意识到，尽管他有很多创造新型机器的好点子，但对最先进的生产工艺却一无所知。为此，他把目光投向美国，聘用了一位在日本发展的美国工程师查尔斯·弗朗西斯。弗朗西斯之前就职于康涅狄格州的普拉特·惠特尼集团公司，他将可互换零件工艺引入丰田，这在当时的日本还是新生事物。为了应用新工艺，弗朗西斯还鼓励老板使用机床和仪表。由此，丰田的生产效率大幅提升，产品质量也有所提高。1926年，丰田织机资产整合改组为丰田自动织布机工厂。

    在之前的公司里，丰田佐吉只是小股东。现在，他全权掌管这家新公司，这使得他可以自由决策，抓住新的商机。他派儿子丰田喜一郎远赴欧美，考察正在崛起的汽车产业。他们先设立一家分公司，生产原型车和发动机。1937年，丰田佐吉成立另一家新公司，致力于发展汽车产业。他让自己的儿子打理这家公司，并任命喜一郎的堂弟丰田英二为生产总监。丰田佐吉想过用自己的姓氏命名新公司，但是在日语中“丰田”意为“良田千顷”，他又觉得不适合作为一家向大众销售汽车的公司的名字。他希望新公司的名字是个中性词，于是他选择了与他的名字日语发音相似但在日语中没有任何含义的Toyota。就这样，丰田汽车公司诞生了。