第十一讲 流水线

1.现代机床的发明

有人把1830年铁路的兴起视作“第一次工业革命”的完成，随后要到1850年之后以电力和石油工业为标志发起的“第二次工业革命”。不过在我看来，“工业革命”应该与“农业革命”类似，是一个边界模糊的一次性事件，革命最终的结果是整个人类社会的组织方式、生活习俗乃至思想观念都发生了不可逆的剧变。在这个意义上工业革命有且只有一次，之后的重大变革不妨叫做“电力革命”、“信息革命”等等，或者一般而言的“技术革命”，而不必非要冠以“第二次/第三次/第四次工业革命”的说法。

铁路网的出现固然是工业革命的一次集大成的里程碑，不过工业革命更具标志性的结果，还是人类生产方式的变革。从此，人类生活世界中的各种用具和消费品，都逐渐被工业产品所替换。

当我们说某一产品之工业化时，我们的意思是什么呢？一般来说，我们指的是该事物是由工厂流水线生产的标准化的产品。流水线式的生产模式是工业世界的基础。

传统的从事手工艺的工匠，往往在自己的工坊中训练和创作，每个工匠都有自己最熟悉的工作台和最趁手的工具，依赖丰富的经验和精准的手感来进行加工。优秀的工匠往往精益求精，不断精雕细琢，完成一个比一个卓越的作品。但是在工业时代，这种“工匠精神”完全过时了，丰富的个人经验反而受到排挤，精益求精、超越自我则完全只是添乱，现代化工厂并不需要“一件比一件更好”的生产方式，而只需要每一件都完全一致的生产方式。

这就是工业化的“量产”的逻辑，这种生产方式在印刷书这一批量产品中已经初露端倪，而到现代，我们不妨从“机床”的发明讲起。

机床的前身无非是工匠的工作台，包含各种辅助加工的工具，中世纪的钟表匠就在不断改进机床，以适应越来越精细的加工要求。

瓦特蒸汽机最初投产失利，也是因为工人的加工工艺不到位，而在博尔顿的帮助下，瓦特才有了坚实的后盾。

在瓦特蒸汽机的制造过程中，威尔金森在1775年改良的镗床至关重要。镗床是用于制造炮管的，在瓦特这里被用于铸造汽缸。精确的加工尺寸才能保证汽缸与活塞严丝合缝。

在威尔金森之后，莫兹利（Henry Maudslay）一般被认作现代机床之父。他在大约1797 设计出了全金属螺旋切割车（图11.1），这是一个里程碑式的发明。莫兹利把刀架固定在滑座上，只能在滑槽中进行前后移动。因此工人不需要熟练和敏锐，只需要固定好元件，然后机械性地摇动手柄，就可以加工出预期的尺寸。

通过预先调节齿轮的组合，就可以预先决定加工出多少螺距的螺纹，利用游标卡尺式的螺旋测量尺寸，可以把加工精度控制在万分之一英寸。

“预先控制”、标准化、傻瓜化，这是现代工业的核心逻辑，莫兹利的机床完美地体现了这些精神，无愧于现代机床之父的名号。

延续莫兹利的思路，他的学徒惠特沃斯在1841年提倡制定螺丝的规范标准（图11.2），他提倡的标准很快被英国官方采纳，即英制惠氏螺纹标准（BSW），成为世界上第一个由国家颁布的螺纹标准，并立即在克里米亚战争中指导炮艇和步枪的生产。

2.可更换零件的思想

这些标准化的螺丝其实就是“可更换的零件”，而这一观念经常被归功于美国发明家惠特尼（图11.3）。

惠特尼最重要的发明是轧花机（图11.4），即自动摘除棉花籽的机械，他在1794申请专利，但直到1807年才被认定。因为这一机器很容易仿制，惠特尼原本想要从使用这一技术的种植园主那里收取专利费，但由于当时美国专利法刚刚制定，还很不成熟，加上南方种植园主向来自行其是，因此虽然轧花机很快流行（图11.5），但惠特尼几乎没有从中获利，他的公司于1797年破产。

顺便说一句，有人认为轧花机的流行突然加强了原本有些没落的美国南方奴隶制，使南方的经济实力大增，为南北战争埋下伏笔。

惠特尼虽然没有从轧花机中赚到钱，但赚到了名声，因此在1798年，债务缠身的他争取到了美国国会的武器订单，在1800年之前交付10000到15000支滑膛枪。

惠特尼之后用各种理由拖延，一直到1809年才交付武器。考证发现他可能挪用了这笔公款试图在轧花机行业翻身。

之所以美国政府能容忍惠特尼的拖延，也许与他1801年在美国国会上的精彩表演有关。他向国会议员介绍了“可更换零件”的思想，并拿着10把枪来当场拆解并打乱，然后重新组装起来，让人印象深刻。

但现在有历史学家认为这其实是一场骗局，惠特尼演示的10把枪是由熟练的工匠精心打造的，而不是标准化生产的结果，这种精雕细琢的生产方式根本不可能在预算内完成1万支可互换零件的枪械。

拖延多年后，惠特尼最终还是完成了订单，并且建设起了真正标准化生产的枪械工厂（图11.6），在他死后才真正扩大生产。当然，他最重要的贡献是对可更换零件思想的鼓吹，让这一思想在工业时代深入人心。

惠特尼和惠特沃斯的可更换零件首要的用途就是军械制造，这并非偶然。因为在某种意义上说，“士兵”才是人类历史上第一个标准化产品。也许将领需要个性，但士卒并不需要任何独特个性，而是被当做整齐划一的“可互换”的东西。一个士兵死了就由另一个填上。

于是，为了平均化的士兵打造的制式军装和制式武器，就成了最早的平均化产品，士卒的装备不需要个性鲜明，反而是最好千篇一律，最好能够在损坏时随时替换。

在中国古代，秦弩被认为是应用了可更换零件的思想，弩机有通用的规格，以便随时更换。在西方中世纪，盔甲和武器也倾向于保持一致。

可更换零件用于民用领域的最成功的产品，可能是19世纪末大为流行的自行车了（图11.7）。纺织品和食品当然也都是工业化的产品，但是在工业时代之前人们也使用它们，而自行车这一工业产品对每家每户而言都是全新的东西，最能代表工业化对日常生活的改造。在中国20世纪50-60年代的工业化进程中，自行车也是体现生活改善的“三大件”之一。

自行车体现了钢铁工业的最高成就，也应用了可更换零件的思想。而伴随着自行车的普及，公路建设被大大推动了。特别是在美国，从1870年到1920年，由美国自行车联盟（League of American Bicyclists）牵头发起的发起改善道路运动（图11.8）推进了先进的柏油碎石路（图11.9）的全面铺设。因为传统的碎石路容易扬尘和塌陷，坐在马车车厢中的游客尚能忍受，但自行车骑手则饱受煎熬。新修的道路加入沥青、焦油来固定碎石，减少扬尘且路面平整。可以说自行车的热潮恰好为随后汽车的流行“铺了路”。

3.福特及其流水线

第一个商业化销售汽车的企业家是德国人本茨（奔驰）（图11.10），在19世纪末就开始了全球营销，福特在1908年也推出了T型汽车。但最初汽车的定位是贵族化的，主要用于竞速比赛，直到1913年福特的T型车采用流水线生产之后，才成为最受欢迎的大众消费品。

但流水线生产当然不是福特的发明。最早的流水线工厂，大概要数始建于1104年，并在文艺复兴时期盛极一时的“威尼斯兵工厂”（图11.11）。工厂把造船分解为不同的部件和工序，在不同的地点专门生产诸如绳索、帆布等部件，资源和半成品通过运河在不同加工点流转。在备战时，平均一天就能生产一艘军舰，平时则生产大量商船，让威尼斯人得以称霸地中海。

福特流水线的直接来源则是当时的食品工业，当时公司的普通员工威廉·克莱恩在参观了芝加哥的一家屠宰场受到启发，想到了流水线生产的主意。他发现屠宰场把动物的宰杀、肢解等流程分解开，并通过传送带进行生产（图11.12）。

食品工业更早就开始了自动化，例如18世纪末美国的埃文斯利用水车驱动的传送带自动把谷物送往石磨，1804年英国有家饼干厂把工艺分为6个环节，除了最终烘烤之外的5个环节都在1830年完成机械化，每分钟能生产70块饼干。肉类加工厂也是如此，机械化、自动化的程度倒是没那么彻底，不过对大量生产的需求非常旺盛。由于冰柜和火车的发展，以及城市化的进程，越来越多人不愿意在市中心购买鲜活牲畜（大量猪、牛进入市中心造成环境脏乱），而是希望牲畜集中屠宰，再通过冰柜车厢运到市场来销售。肉类加工场的集中化也自然就促成了流水线作业的普及。

克莱恩向生产主管报告自己的想法之后，主管虽将信将疑，但鼓励试验，最终经过多位员工的摸索和改良，生产流水线成功开启。第一辆下线的产品由克莱恩本人驶出厂房。

所谓流水线，是让工人原地不动，零件放在手边，装配中的产品在传送带上匀速移动（图11.13），整个装配工序被拆解为无数环节（福特T型车包括84个步骤），每个工人只负责非常简单的机械性重复劳动，不受干扰，不能偷懒，生产效率由流水线的设计决定。每3分钟就能有一辆汽车下线。

由于所有环节都同时开动，因此生产速度其实决定于最慢的那个环节。在福特汽车早期，这个最慢的环节是最终油漆晾干的过程，油漆晾干后就可以直接开出厂房交付客户，但油漆未晾干前不得不占用场地，这成为福特汽车产量的最大瓶颈。相对而言，当时某款黑色油漆干得最快，因此早期的福特汽车全部都是黑色的。

福特的流水线虽然不是世界第一条流水线，但肯定是最成功和最有影响的一条。福特更是借了电力时代的东风，把生产线和水电站捆绑在一起，成为美国工业崛起的标志。

美国工业在19世纪末到20世纪初后期直追，甚至最终后来居上超越英国，恐怕就是借助了流水线生产模式的流行。之所以流水线生产在美国更加容易普及，可能正是美国的“后发优势”。因为美国缺少工业底蕴，熟练工人欠缺，但劳动人口并不匮乏，使得这种不需要熟练工，只需要傻瓜式机械操作的生产模式更容易得到推广。