玻璃制品

　　據羅馬歷史學家普林尼記載，玻璃是在公元前5000 年左右偶然發現的。據普林尼所述，一群腓尼基水手在叙利亞的一片沙灘上燃起篝火煮食物，他們用來支撐煮飯罐的是船上的貨物，其中包括像肥皂塊一樣用於烹饪的常見化學品蘇打（碳酸鈉）塊。篝火點燃後，蘇打塊就會熔化，與沙子（二氧化矽）混合在一起。由此產生的黏性液體冷卻後成為半透明固體，這就是第一塊玻璃。大部分固體分子是有序排列，但玻璃分子是無序排列，從而能形成不同形狀。在人類已知的材料中，玻璃是形狀多變的材料。
後來人類學會了按照設計制造玻璃。最著名的早期玻璃制造文化出現在約公元前1450 年的地中海東部，特別是埃及，工匠用玻璃制成玻璃杯、雕像、首飾及家具鑲嵌飾物。玻璃工藝需要技能熟練的勞動力，這些勞動力的雇佣成本較高。大多數玻璃制品高昂的成本使很多人望而卻步，只有富人才能擁有它們。
公元前1 世紀至5 世紀，羅馬帝國的領土從大西洋延伸至波斯灣。羅馬人發明了玻璃吹制術：用長管將空氣註入熔融態玻璃中。該技術使工匠能夠制作形狀、質地及顔色獨特新穎的玻璃制品，也有助於規範玻璃制作工序，便於傳承技能和降低成本。與價格相對較低的陶制品相比，玻璃制品仍然屬於高端產品。然而，玻璃吹制術使得玻璃不再是富人的專有物，而開始逐漸走進普通人的日常生活。
13 世紀，威尼斯成為世界領先的玻璃制造中心，制作從鏡子到教堂窗戶等多種類物品。1291 年，威尼斯的統治者命令制作玻璃的工匠從擁擠的市中心遷至附近的穆拉諾，降低了作業事故引起火災的風險。為了保證威尼斯玻璃制造技術的領先地位，工匠禁止離開穆拉諾，違者將被處以死刑。盡管如此，一些工匠還是帶著核心技術離開了，這些熟練工匠的分散有助於在意大利其他地方以及英國、法國和荷蘭等國家形成玻璃制造中心。
在玻璃制造技術轉移過程中，其中一個受益者就是位於距威尼斯60 公裡處維琴察的碧莎公司。碧莎公司工廠的正面牆有一個由玻璃碎片制作的巨幅玫瑰圖案。碧莎擁有850 名員工，是世界領先的玻璃馬賽克制造商之一。1956 年，工程師雷納托•碧莎創立了這家公司，他的第一批員工主要是來自穆拉諾的工匠。
碧莎生產的玻璃馬賽克由400 塊顔色和結構不盡相同的小玻璃瓦闆組
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成。不同種類的玻璃瓦闆由多達200 種化學成分組成，利用公司獨有的工藝制作而成。2009 年，碧莎售出3 000 幅馬賽克產品，其中90% 是按照客戶要求定制的，其他產品是在標準設計基礎上按照客戶要求進行少量修改而成。
雷納托的兒子皮耶羅是碧莎現任總裁，他是富有激情的美國文學愛好者。他說：“我們必須利用科技並且創新，我們絕不生產與其他公司相同的產品。”在考慮成本和購買力的前提下，利用工程原理提供選擇和創造力是現代制造業的核心。通常情況下，碧莎通過標準化的設計和生產流程生產滿足客戶特殊需求且價格可接受的產品。制造者如何提供物美價廉的產品是新工業革命的主要特點。
制造業從第一階段到第二階段
1958 年，J•K•加爾佈雷斯指出，工業進步不僅是經濟問題，它還可以通過產品為滿足人類各種需求而偏離標準設計的程度來衡量。加爾佈雷斯說：“只要消費者需要新的產品，追求產品種類而不是產品數量，它就會像博物館一樣一直積累，而它對需求的急迫性又絲毫不會減弱。”
人們對廉價多樣化商品的需求非常強烈，比如超市裡不同種類的酸奶、零售店裡不同種類的服裝以及爆炸式增加的電視頻道和網站。在制造業，經濟實惠的選擇是長期演變的結果。它經過了四個顯著階段，目前正處於第五個階段。這些階段都基於定制化與標準化之間的平衡以及產品生產規模。
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第一個階段是少量定制。這個階段出現在玻璃制造的早期，涉及用木材、黏土及金屬等材料制造產品的第一批基本工藝。簡言之，這個時代始於鐵器時代的開端直至1500 年左右，延續了近3 000 年。
在少量定制階段，每件產品都是定制產品或孤品。即使採用玻璃吹制術等半標準化技術，各工序也是耗時長、成本高。標準化設計雖然能夠大幅降低成本，但即使可行也相對難以實現。用木材、黏土及金屬等材料制成的產品包括裝飾品、烹饪用具、箭頭及劍等武器，這些產品的需求量很小。盡管如此，人們幾乎沒有別的選擇，即使目標是生產完全相同的產品，也要將它們區分對待、逐個生產。
制造業在這個階段的發展過程中，威尼斯再一次發揮了核心作用。在威尼斯市中心，距聖馬克廣場幾分鐘路程就有兩座高塔，由一對石獅子守衛著，它是威尼斯兵工廠的入口。這座兵工廠建於1104 年，是世界上大型海軍武器生產基地之一。兵工廠的名稱來源於阿拉伯語“darsina”，意思是“工場”。後來“arsenal ”一詞廣泛用於軍事兵工廠。1886 年，位於倫敦東南部伍利奇的大型皇家軍工廠的成員們借用了這個單詞，成立了阿森納足球俱樂部。
威尼斯兵工廠現在主要用於展覽。1500 年，威尼斯兵工廠擁有16 000 名工人，幾乎達到最大產能。兵工廠主要制造火器和大型木制船造船的速度非常快，每艘僅需要兩天時間。
對速度的關註是皇家兵工廠率先採用全新生產系統生產可互換零件的原因之一。可互換零件對於制造業的第二個階段（少量標準化階段）至關重要。在這個階段，生產工人開始重複生產相同的產品。這個階段始於
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1500 年的威尼斯造船廠，並持續了400 年。在可互換零件的生產過程中，部件會被分成不同的部件族，同族部件完全相同。以這種方法生產的部件比非標準流程生產的部件更便於組裝成產品。這類部件至少在理論上適用於那些允許多樣化的生產系統。
磚塊是最常見的可互換零件。建築工人們能夠很方便地建造起房屋，因為他們知道用的每塊磚（同一族的磚塊）都是相同的。不同外形和尺寸的磚塊生產並不複雜。磚塊生產者可以從採用可互換標準中受益，從而使所有磚塊生產者都願意遵守同樣的規則。很多其他種類的可互換零件，從螺母螺栓到汽車部件，都遵守類似的規則以保證兼容性。其他可互換零件系統為個別公司所有。碧莎能夠生產400 種玻璃磚，其他公司對其不感興趣也沒有能力模仿。
威尼斯兵工廠採用新的流程不僅僅是為了提高效率，滿足客戶需求也是原因之一。部件越接近標準規格，整艘船的設計就越符合共同的模式，船只本質上越相同越容易操作和維護（比如通過重新裝配）。技術發展是採用新流程的另外一個因素。精加工部件（如舷、釘、金屬小齒輪）更加精確的工序也有助於標準化流程的實現。
與少量標準化相關的可互換零件生產是威尼斯兵工廠在行業中短暫領先的關鍵因素。從1500 年開始，它在歐洲造船業保持了近一個世紀的領先地位。與此同時，英國和荷蘭等國家的造船工人掌握的知識和技能日益增加，而威尼斯的管理者卻沒有嘗試新想法的熱情。1797 年，拿破侖占領威尼斯，造船廠徹底衰落了。
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標準化生產
可互換零件背後的邏輯關系以及所帶來的好處非常明顯。從威尼斯兵工廠支持該技術開始，它經歷了近300 年的快速發展。可互換零件需要第一次工業革命後出現的生產改進，如精密工程和金屬切割的改進，才能達到更加成熟的階段。
第一次工業革命的一些早期觀點對美國產生了直接影響。伊萊•惠特尼於1765 年生於美國馬薩諸塞州，即美國宣佈獨立前11 年。定居佐治亞州以前，他曾是一名中學教師。1793 年，惠特尼發明了軋花機——一種使棉花種子與棉花分離的機器，它的工作原理是根據回轉機制使用金屬絲網篩使原棉滾動。惠特尼在新的更精確的金屬生產技術的幫助下制造出成套可互換零件包，他的設備正是基於這些可互換零件包。通過這種辦法，惠特尼以更加系統化的方式發明了軋花機，降低了成本，贏得了更多業務。後來，惠特尼把這種方法用於其他產品，包括槍支、縫紉機和農業用具。
此時，亨利•莫茲利正處於他工程師生涯的早期階段。莫茲利的父親是一個木匠，來自有組織的工業早期的重要中心之一博爾頓。莫茲利出生前，全家就搬到了倫敦。1783 年，12 歲的莫茲利開始在伍利奇皇家兵工廠工作。在那裡的6 年間，莫茲利學到了很多技能，這對他1797 年開始的工程師生涯有很大幫助。2 年後，莫茲利經人介紹結識了傑出工程師馬克•伊桑巴德•佈魯内爾，他們在一起讨論感興趣的項目。馬克•伊桑巴德•佈魯内爾是伊桑巴德•金德姆•佈魯内爾的父親。馬克出生於
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法國，後來移居到美國，成為紐約市的一名總工程師。在紐約，他設計過不同的商業建築、造船廠及大炮廠。1799 年，不安於現狀的馬克去了英國。在他與莫茲利的讨論中，最令人興奮的是涉及皇家海軍的項目，其次是一個難度極大的大型造船項目。皇家海軍每年需要10 萬個滑輪組用於裝帆。在那個時代，這些產品都是手工制作。皇家海軍希望減少對技術工人的依賴並降低成本。佈魯内爾的管理才能和莫茲利制造機器的才華恰恰滿足了皇家海軍的需要。
1806 年，他們在樸次茅斯兵工廠以標準方式安裝了一批以蒸汽為動力的機器，制作滑輪組的部件。這45 台機器每年能夠生產13 萬個滑輪組。這個方法與手工生產的傳統方法相比，提高了效率並縮小了零部件誤差。技術工人也從110 人減少到10 人，大幅降低了成本。鑒於這樣的結果和一些其他成就，1814 年，維多利亞女王向仍在監獄服刑的佈魯内爾授予了爵位。
由於佈魯内爾、莫茲利及其追隨者的努力，可互換零件或者標準化零件等術語出現在制造業。它們是19 世紀壟斷行業（包括紡織機械、切削工具及蒸汽機）的基本特徵。標準設計和標準模型的原則在一些發展迅速的新興消費品行業（如服裝）也很重要，但與現代相比，這些行業的總體產出仍然很低。
19 世紀90 年代，並不是所有行業都遵守少量標準化原則。19 世紀後期，第一批用非標準零件和非可互換零件制造的汽車誕生了。在制造業的很多領域，沒有利用標準化流程生產零件（或制成品）的迫切需求。引進必要的工序通常需要高昂的成本，主要是對機床和設計的新增投入。這
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些很難實現，除非標準化後能夠節約大量成本，這就需要大規模生產產品，而這只能發生在大部分行業需求大幅攀升的19 世紀。少量標準化需要“大衆市場”的出現才能發展和壯大。
制造業的第三階段：大批量標準化生產
汽車生產發展為第一個批量生產行業。最初，技工們憑借幾個世紀積累的技術制造汽車。在汽車制造初期，兩三個工人一組手工制造汽車，零部件由其他公司供應。但是，隨著需求的增長，汽車行業被迫轉型，用機器大批量生產價格低廉產品的呼聲越來越高。亨利•福特起到了催化劑的作用。福特於1863 年出生於密歇根州農村，在照明公司工作前曾是工程師學徒。他發明了由汽油發動機驅動的自力推進式汽車，並命名為“老爺車”，1903 年，福特創建了福特汽車公司。
1908 年，福特揭開了T 型車的設計面紗，這款車價格合理、性能可靠，並且便於操作和維修。1910 年，福特汽車公司在底特律郊區海蘭帕克建造了世界上第一個大規模生產工廠。工廠使用了可互換零件系統，用於大規模制造標準產品。這是制造業第三個階段（大批量標準化生產）的開始，這個階段從1900 年持續到1980 年。
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1908~1927 年，福特公司在海蘭帕克和其他工廠共生產了1 470 萬輛T 型汽車。1923 年，福特公司生產了200 萬輛汽車，年產量達到頂峰。在20 世紀初，人們將汽車看作新奇的技術產物，銷售數量驚人。在高產量和產品生產流程的推動下，T 型車價格從1909 年的850 美元下降到1912 年的690 美元，10 年後價格又下降了一半。
福特汽車的特點是質量可靠但設計不夠靈活，這些汽車的生產都奉行了亨利•福特的格言：“客戶只要擁有一輛黑色的車，想刷成什麼顔色都行。”但是缺乏變化性似乎並不重要，T 型車成為那個時代最暢銷的產品之一。
福特的工廠恪守大批量標準化的概念依靠流動生產線生產汽車。流動生產線將各個階段完成後的汽車傳送到固定工人面前，由工人將零件安裝到一個基本車身或者車殼上，從而裝配成制成品。整個過程需要大量運用機床和其他新的生產系統。在生產系統中，手工作業減少到最低限度，很多沒有技能的工人在生產線上按照預先設定的方式操作相應的工具。他們的生產力相當高。 1914 年，福特公司占據了美國汽車市場約50% 的份額。由於每個員工都有很高的效率，福特雇用的工人僅占行業的15% 。 強大的生產力使福特公司能夠降低產品價格，從而領先於其他競争者。後來，福特的大批量生產理念傳播到其他汽車制造商和家具、電器等其他行業。
　福特辯解說反對他的主張的方法降低了工廠的技術水平。福特說：“我們已經把比較先進的技術運用到規劃、管理及工具制作中，沒有技能的工人已經享受到這項技術帶來的成果。”
　1914 年，福特公司使用大批量生產技術，13 000 名工人生產260 720 輛汽車。美國汽車行業的其他公司使用傳統的手工藝技術，以福特公司5 倍的人力生產出與福特公司相同數量的汽車。
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大批量標準化是整個20 世紀最重要的制造技術。
所有人都承認這個生產系統是極其有效的，盡管如此，一些評論家開始思考它將被什麼替代。大批量標準化生產使用了可互換零件系統，但本質上不太靈活，它適合於生產相同的產品，如果生產不同的產品，效果就不太理想。1952 年，約翰•迪堡出版了他的新書《自動化》（Automation）。他指出，那個時代大部分工廠依賴“不靈活的生產機器”，它們無法制造生產週期相對較短而設計又頻繁變化的產品。
這種可能性在彼得•德魯克1973 年出版的《管理：任務、責任、實踐》（Management：Tasks，Responsibilities，Practices ）一書中有更加清晰的描述。書中闡述了大批量生產如何發展並變得靈活。德魯克指出，靈活的大批量生產能夠利用完全標準化的生產流程生產不同種類的產品，關鍵是制造方式不同。
運用靈活大批量生產原則的具體技巧是系統地分析產品，找到
隐藏在多樣化下的共同模式。這種模式可以用來將最少數量的標準化
（可互換）零件組裝成最大數量的產品。換言之，多樣化的負擔從制
造轉移到組裝。
德魯克預測：“靈活的大批量生產將逐漸成為未來的大批量生產系統。”
　迪堡指出：“很多被廣泛描述的自動化和半自動化工廠依賴不靈活的生產機械，這些生產機械只適用於生產週期特別長的產品，對於生產週期一般或者很短的產品無效……只有當生產週期一般或者很短的產品的自動化生產問題解決了，自動控制機制才能最大範圍、最大限度地應用。”
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制造業的第四階段：大批量定制
德魯克的靈活大批量生產概念與“大批量定制”有異曲同工之妙。這反映了第四個制造階段主要流程的特點，這個階段開始於1980 年，即在德魯克的書出版幾年後。大批量定制化有時也稱作“精益生產”或者
“大批量定制”。精益生產在關於自動化產業的《改變世界的機器》（The Machine That Changed the World ）一書中有詳細介紹。精益生產這個術語是由麻省理工學院研究員約翰•克拉富西克在1988 年提出的。在《改變世界的機器》一書中，吉姆•沃馬克和他的合著者將精益生產總結為
“集合了手工生產和（不靈活的）大批量生產的優點，同時又避免了手工生產的高成本和大批量生產的單一化”。他們認為，精益生產利用具有多種技能、處於各個水平的工人組成的團隊，使用高度靈活、自動化程度不斷提高的機器生產不同種類的產品。
一個關鍵的概念是消除部件或制成品的不必要積壓而造成的浪費。部件通過系統（自動傳輸機制或人移動部件，後者更常見）“流動”，而不是在整個流程中造成堆積。 這些部件會被準確地傳送到相應的生產階段。因此，客戶需求和產品之間有了更多直接聯系，訂單和多樣化需求得到快
　雖然客戶對產品有更多的選擇是早期生產系統的一個目標，這個目標涉及庫存的逐漸增加，但是精益生產的其中一個目標是消除對大量庫存零件及成品的需求。靈活大批量生產或者大批量定制目的在於將複雜度最小化。通常複雜度隨著產品種類增加而增加。如何處理不同的需求在詹姆斯•阿貝格倫與喬治•斯托克1985 年出版的一本書中有相關描述：“日益增加的複雜度是制造商的痛苦之源。隨著越來越多的零件的複雜度日益增加，材料處理與庫存越來越多，監管要求越來越多，錯誤和缺陷呈增長趨勢，生產週期較短的產品逐漸減少。複雜度增加有很多原因。產品線被擴大以滿足消費者需求變化，或者開發價格較高或較穩定的利基市場。”
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速處理。為了實現這一理念，人們需要新的控制系統，並使用20 世紀80 年代後出現的功能強大、價格便宜的計算機。這些計算機在工廠發揮著日益顯著的作用，比如作為數控機床的一部分。
與大批量標準化制造一樣，新的制造流程首先應用於汽車制造，其中充滿了各種挑戰。汽車是個複雜的機器，一輛現代化汽車由3 萬個部件組成。這些部件在最後組裝階段前先被組裝成約1 000 個關鍵組件，比如引擎、傳送系統及轉向裝置。用大量部件制造不同類型的汽車比制造同一類型的汽車難度大得多。豐田公司竭盡全力實施大批量定制化原則，目前它已經是世界上最大的汽車制造商。
豐田佐吉是豐田汽車公司的創始人。他於1867 年出生於一個木匠家庭，比亨利•福特小4 歲。豐田佐吉對工程學有濃厚的興趣，奇思妙想無窮，並且有股不達目的不罷休的倔勁兒。1887 年，他在名古屋創建一家工程公司，開始將自己的想法尤其是對紡織機械的想法付諸實踐。
豐田先生曾在東京附近經營一家小型紡織廠，慘淡的業績促使他回歸發明創造。1896 年，他在名古屋創建豐田紡織株式會社，這是他名下衆多紡織企業之一。在此期間，他發明了一種故障安全裝置。當故障發生時，這種裝置可以自動停機，防止斷線。在此基礎上，他發明了一種防故障織機，也為其他類似系統提供助控裝置。所有這些都反映了他設計全新的反饋機制的熱情。這種反饋機制可以根據外界信息自動控制機器，減少人工幹預。因此，一個工人可以同時操作多台機器，提高了工作效率。新型織機的特點是自動控制與人工操作相結合，反映了豐田先生倡導的“自動化以人為本”的jidoka （自動化）理念。
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1907 年，豐田佐吉意識到，盡管他有很多創造新型機器的好點子，但對最先進的生產工藝卻一無所知。為此，他把目光投向美國，聘用了一位在日本發展的美國工程師查爾斯•弗朗西斯。弗朗西斯之前就職於康涅狄格州的普拉特•惠特尼集團公司，他將可互換零件工藝引入豐田，這在當時的日本還是新生事物。為了應用新工藝，弗朗西斯還鼓勵老闆使用機床和儀表。由此，豐田的生產效率大幅提升，產品質量也有所提高。1926 年，豐田織機資產整合改組為豐田自動織佈機工廠。
在之前的公司裡，豐田佐吉只是小股東。現在，他全權掌管這家新公司，這使得他可以自由決策，抓住新的商機。他派兒子豐田喜一郎遠赴歐美，考察正在崛起的汽車產業。他們先設立一家分公司，生產原型車和發動機。1937 年，豐田佐吉成立另一家新公司，致力於發展汽車產業。他讓自己的兒子打理這家公司，並任命喜一郎的堂弟豐田英二為生產總監。豐田佐吉想過用自己的姓氏命名新公司，但是在日語中“豐田”意為“良田千頃”，他又覺得不適合作為一家向大衆銷售汽車的公司的名字。他希望新公司的名字是個中性詞，於是他選擇了與他的名字日語發音相似但在日語中沒有任何含義的Toyota 。就這樣，豐田汽車公司誕生了。
1950 年，豐田汽車公司尚處於起步階段，豐田英二遠赴美國，花了3 個月時間參觀汽車廠。那一年，全球汽車產量為800 萬輛，其中600 多萬輛產自美國，只有1.6 萬輛產自日本。豐田英二參觀了福特汽車公司位於底特律附近的紅河工廠。該工廠建於1927 年，是海蘭帕克工廠的升級擴充版，像它的前任一樣致力於標準化汽車量產。它由阿爾伯特•卡恩設計，擁有93 座廠房、15 萬米軌道、4.3 萬米傳送帶、5.3 萬台機床以及7.5
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萬名員工。1950 年，該廠最大日產量為7 000 輛。這是豐田汽車公司有史以來全部產量的2 倍多。
豐田英二大開眼界，但也註意到福特汽車公司的生產經營存在浪費問題。新車下了流水線沒有運往銷售商處，而是直接送入庫房，在那裡空等著客戶下訂單。如果沒有客戶出現，就只好打折銷售。大部分生產環節都產生庫存部件或部分組裝車，從而為下一環節的生產供應原料。這些庫存需要額外的管理支出，占用大量廠房空間，還推高了庫存成本。最大的問題在於整套系統只適用於生產同一設計系列的汽車，這導致福特系統只在大批量生產少數幾種汽車時才能發揮優勢，而市場對不同類型產品的需求卻一直未變。異時異地，它的内在缺陷將暴露無遺。在日本，汽車需求量遠比美國低，也更多樣化。基於此方面的考慮，豐田英二認為即使是縮減版的福特系統，也不適合日本汽車制造企業。

本文摘自《新工業革命》

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　　 在這本書中，作者提到，人類的制造業可以分為五個階段，它們分別是：第一個階段是少量定制；第二階段是少量標準化階段；第三個階段大批量標準化生產；第四階段大批量定制化；第五個階段是個性化量產。 我們現在正處於個性化量產階段。這一概念推動了產品多樣化從定制化量產繼續向前發展。然而，這一生產方式甚少用於生產特殊到獨一無二的產品。定制化量產和個性化量產的差別極其細微——豐田生產方式無法為某一單獨客戶定制一款豐田車型，但是個性化量產就可以輕松做到。 馬什預測，當3D打印技術成為生產的日常部分，大批量個性化時代就真正來臨了。到2040年左右，利用3D打印技術為很多產品（從噴氣式發動機到汽車）生產零件將成為主流，定制特定的相關產品以滿足個人需求或生理需求非常重要。這類產品包括醫療植入物、助聽器、照明系統及專業家具。隨著新工業革命步伐加快，在成本控制的範圍内和允許客戶施加更大影響的情況下，提供多樣化產品將成為越來越明顯的特徵。 作者敏銳地指出，在新工業革命時期，開發新概念，加強公司間合作，並將研發成果應用於新產品所帶來的利益將超過以往任何時期。 這是一部既具有歷史厚重感，又具有較高現實意義的著作。毋庸置疑，它將對中國制造業未來有很高的導向性。