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郑磊

中国是一个历史悠久的文明古国。记得有两段视频，一个介绍的是如何将竹子做成一把竹纸伞，另一个是抽取荷叶茎秆内的丝开始，重现古墨的制作过程。两个过程都表现了精雕细琢的古老手工工艺和技巧，这些传统产品已经存在了千年以上，是中国古代高超的精确制造的典范。

现代科技发展日新月异，当我们看到隐形战机以数倍光速飞行，发射飞弹准确击中数百公里外的移动目标时，眼前也许会浮现出莱特兄弟当年那架简陋得像自行车的“飞机”原型，跌跌撞撞地起飞和滑行的情景。再往前追溯，在两个半世纪的时间里，人类从改良蒸汽机，到发明和制造汽车、飞机、晶体管、计算机，再到发明天文望远镜，宇宙飞船登上月球，乃至掀起了三次工业革命。这些历史进程的背后其中一个重要的推进因素，正是精密制造。英国作家西蒙·温切斯特所写的《追求精确》，正是一部讲述了近250年来精密制造发展史的著作，也是一部恢宏的智能制造交响曲，记述了人类不断逼近精确极限的创造创新历程。

该书从250年前量块的出现起笔，按照时间顺序和精密机械加工精度提升的顺序，从公差0.1英寸（十的负一次方）开始，分九章讲述人们是如何实现公差为十的负三十五次方公差（即小数点后35位）的精密制造。每章都以具体的产品为例，追溯了从工业时代到数字时代的制造技术发展历程。笔者毕业后的第一份工作就是产品质量控制，而量块是这个行业最基本的测量工具。读到本书开篇，作者第一次看到父亲带回家的一套精密量块，让我回想起自己那十年的制造业从业经历。量块只是起步，后来精密测量工具变得越来越复杂，包括三次元测量仪，而生产也需要在百万级甚至十万级无尘车间里进行，这和我们祖先的手工制作已经完全不是一回事。作者指出：“在一定意义上，自18世纪下半叶以来的世界秩序，是由精密制造塑造的。”精密制造源于人类征服世界、征服宇宙的野心。

这部从量块开始的工程进步史诗刻画了众多与科学家贡献不相上下的工程师：威尔金森、约瑟夫·布拉马、亨利·莫兹利、亨利·罗伊斯、亨利·福特、弗兰克·惠特尔等，讲述了从蒸汽机到可互换零部件的步枪，从汽车引擎到喷气式飞机发动机，从哈勃望远镜到韦伯望远镜，再到GPS、芯片、激光干涉引力波天文台诞生背后的精彩故事。其中三位精密制造的先驱尤其令人肃然起敬。

罗伊斯和福特是汽车制造之父，两人风格不同。罗伊斯讲求精益求精，坚持手工打造最好的汽车，体现了对机械之美的极致追求。每一辆劳斯莱斯都像是独一无二的手工艺术品。而福特则发明了大批量快速造车的技术，让标准化、低成本的汽车很快走进了千家万户，极大提升了人们的生活品质。他们两人的共同之处都是追求精密和精确，后者通过工程手段，提高了高精密制造的效率，他发明的生产线，不仅改变了汽车工业，最终改变了整个工业世界，加速了工业革命进程。

人们可能会对发明了喷气发动机的惠特尔更感兴趣，因为飞机远比汽车更快捷，但也更需要极高的安全性。弗兰克·惠特尔是喷气式发动机的发明者和喷气式飞机的奠基者之一，他用13年的寂寞与坚韧，成功完成了第一台航空喷气发动机的研制，这是精密设计与精密工程的典范，将人类在航空领域的工程能力推进到了极限。

作者详细介绍了喷气发动机金属单晶叶片的设计原理和制造过程。为了解决高压涡轮叶片在1300摄氏度以上的极高温环境会变形或融化，工程师们通过电脑大量计算和模拟，发明了在叶片的几十个位置需要钻出微孔，与叶片内部的微通道构成一个充满冷空气的复杂管网的设计方案。当叶片被成吨高温压缩空气冲击下飞速转动时，要在叶片周围形成一个冷空气薄膜，才能经受住燃烧室高温燃气的考验。喷气发动机的制造，能够体现力学、冶金学等多学科的科学发现和技术发明，和包括计算机数据处理和模拟、现场试验等多层面的精密设计，以及单晶生长法、模具精密制造、自动化机械加工等方法的集成。

作者还探讨了人工智能和自动化生产在精密制造方面的作用和影响。当精密制造已经达到小数点后34个零的误差极限的当下，人类的制造能力已经到达了极限。实际上，人的制造和检测在远低于这个精度时就可能出现大量无法发现的错误。比如造成澳航A380发动机损毁的一个长度不超过5厘米，直径不到0.75厘米的金属管，由于中间钻孔偏离中心而导致部分管壁太薄。这个零件不需要很高的加工精度，但是无论加工还是质检，都没能发现几十个这样的问题零件出厂，并装到了发动机上。这种情况说明，在精确度太高、工艺太复杂的生产中，自动化和智能化必将很大程度上替代人类，这是现代化制造的发展趋势。精密制造未来将成为世界科技、经济、军事的制高点。

（作者系萨摩耶云科技集团首席经济学家）