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歷史的曲線

鋼鐵工業(yè)的進(jìn)步是印證制造業(yè)普遍規(guī)律的具體實(shí)例：隨著生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)的積累，鋼鐵制造成本會(huì)下降，而產(chǎn)品質(zhì)量或產(chǎn)品復(fù)雜程度會(huì)上升。描述這一規(guī)律的另一種方式是“經(jīng)驗(yàn)”或“學(xué)習(xí)”曲線。隨著生產(chǎn)能力更強(qiáng)、產(chǎn)品質(zhì)量更好，鋼鐵產(chǎn)業(yè)對(duì)經(jīng)濟(jì)的影響力不斷增強(qiáng)。雖然工程師們對(duì)如何生產(chǎn)鋼鐵產(chǎn)品更感興趣，但是如何使用鋼鐵才是重中之重。
　　工業(yè)革命之后，又相繼出現(xiàn)過三個(gè)類似的時(shí)代。首先是1840~1890 年發(fā)生的“運(yùn)輸革命”，這被認(rèn)為是第二次工業(yè)革命。這一時(shí)期與工業(yè)革命時(shí)期略有重疊，其典型標(biāo)志是出現(xiàn)了新的交通工具，包括蒸汽驅(qū)動(dòng)的火車和鐵殼或鋼殼船。這一變化縮短了人員和貨物的運(yùn)輸時(shí)間，促進(jìn)了貿(mào)易和信息交流。新交通工具所帶來的經(jīng)濟(jì)影響不僅僅體現(xiàn)在這些技術(shù)發(fā)明本身，隨著時(shí)間的推移，這些交通工具的不斷改進(jìn)還能夠在更廣泛的經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域促進(jìn)經(jīng)濟(jì)進(jìn)一步增長。火車頭速率越快，其發(fā)生故障的概率越小就是一個(gè)證明。新交通工具促進(jìn)了包括生產(chǎn)和服務(wù)在內(nèi)的整個(gè)產(chǎn)業(yè)的擴(kuò)張。
　　運(yùn)輸革命之后緊隨的，或時(shí)間上略有重疊的，是1860~1930 年的“科學(xué)革命”。廉價(jià)鋼材就是這一時(shí)期的成果之一，其他成果還包括蒸汽渦輪機(jī)、電動(dòng)馬達(dá)、內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)以及由新化學(xué)品和材料工業(yè)生產(chǎn)出的從染料到鋁等一系列產(chǎn)品。所有這些產(chǎn)品都是各種新發(fā)明應(yīng)用的結(jié)果。但是這些技術(shù)應(yīng)用的進(jìn)程并未到此為止，人們獲得的新知識(shí)將持續(xù)影響這些產(chǎn)品的制造方法和特性。
　　20 世紀(jì)30 年代在紐約柯蒂斯– 賴特航空公司工作的工程師西奧多·保羅·賴特是第一個(gè)詳細(xì)分析產(chǎn)品產(chǎn)量、生產(chǎn)能力和生產(chǎn)成本之間的關(guān)系的人。 1936 年，賴特檢驗(yàn)了某些具體因素（如新設(shè)計(jì)、更好的材料和經(jīng)過改進(jìn)的加工過程）對(duì)飛機(jī)生產(chǎn)的影響。通過改進(jìn)生產(chǎn)技術(shù)可以制造出更多、更好的飛機(jī)，這個(gè)結(jié)果并不令人感到意外。更有趣的是，人們發(fā)現(xiàn)，要提高生產(chǎn)能力，最好的辦法就是提高產(chǎn)量。
　　只要投入更多的時(shí)間，技術(shù)水平或多或少都能得到提升。同時(shí)，產(chǎn)品成本將會(huì)降低，質(zhì)量將會(huì)提高。賴特發(fā)現(xiàn)，飛機(jī)產(chǎn)量每翻一番，每架飛機(jī)的制造成本將下降20% ，這是人類第一次用詳細(xì)的數(shù)據(jù)證明經(jīng)驗(yàn)曲線在現(xiàn)實(shí)生活中可以發(fā)揮作用。如果制造商將這種規(guī)律用于其他產(chǎn)品，他們就可以根據(jù)成本削減價(jià)格，超越競爭對(duì)手，提升自己的市場份額和盈利能力。如果產(chǎn)品的復(fù)雜程度也同時(shí)提高，那將會(huì)更好。美國工程師（此前是《圣經(jīng)》推銷員）布魯斯·亨德森明白了這一點(diǎn)，他于1963 年創(chuàng)建了波士頓咨詢公司。他和他的同事們進(jìn)行的一系列研究表明，除飛機(jī)制造業(yè)外，經(jīng)驗(yàn)曲線適用于許多行業(yè)。亨德森在1972 年寫道：“很明顯，企業(yè)成�。ㄔ谥圃鞓I(yè)中）的大部分原因都可以很簡單地用經(jīng)驗(yàn)曲線效應(yīng)加以解釋�！� 多年來，人們已經(jīng)認(rèn)識(shí)到隨著制造業(yè)經(jīng)驗(yàn)的積累，成本在不斷下降。亞當(dāng)·斯密在《國富論》（1776 年）一書中指出：“技術(shù)進(jìn)步的自然結(jié)果是逐漸降低了所有制成品的實(shí)際價(jià)格，所有制造工藝的價(jià)格無一例外地降低了。技術(shù)進(jìn)步使機(jī)器更靈活，勞動(dòng)分工更明確，完成某項(xiàng)勞動(dòng)所需的勞動(dòng)力更少。然而社會(huì)經(jīng)濟(jì)繁榮，勞動(dòng)力實(shí)際價(jià)格應(yīng)大幅提高，但勞動(dòng)力數(shù)量大幅減少將抵消勞動(dòng)力價(jià)格的上漲。事實(shí)上，有一些制成品由于原材料實(shí)際價(jià)格的必要上漲，技術(shù)進(jìn)步所帶來的優(yōu)勢幾乎都被抵消了。在木匠和工匠的工作中以及在較為初級(jí)的細(xì)木加工中，最好的機(jī)器、最高的敏捷度和最恰當(dāng)?shù)姆止に鶐淼膬?yōu)勢都極大地被土地改善所造成的木材實(shí)際價(jià)格上漲抵消了。但在原材料價(jià)格根本沒有上漲或上漲幅度不大的情況下，制成品的價(jià)格出現(xiàn)了大幅下降�！蹦軌蚶斫膺@種規(guī)律的另外一個(gè)人是范內(nèi)瓦·布什。布什是一個(gè)電子工程師，之前是數(shù)學(xué)教師，1941 年被任命為第一任美國科學(xué)研究和發(fā)展辦公室主任。在1945 年撰寫的一篇關(guān)于生產(chǎn)收音機(jī)的論文中，布什闡述了經(jīng)驗(yàn)曲線是如何起作用的。
　　現(xiàn)在，可以在節(jié)省大量人力的情況下，制造出可互換零件的機(jī)器……（收音機(jī)）由上億個(gè)零件組成，插入插座——它就能夠工作了！其微小部件的生產(chǎn)、精確的定位和排列都需要花費(fèi)一個(gè)熟練工匠數(shù)月的時(shí)間，但是現(xiàn)在它的生產(chǎn)費(fèi)用只有30 美分。世界已經(jīng)進(jìn)入一個(gè)可以生產(chǎn)大量價(jià)格低廉、質(zhì)量可靠的復(fù)雜設(shè)備的時(shí)代，有些事情必將發(fā)生。世界上第一臺(tái)計(jì)算機(jī)布什辦公室資助的項(xiàng)目之一是賓夕法尼亞大學(xué)電子工程摩爾學(xué)院的一個(gè)計(jì)算機(jī)開發(fā)計(jì)劃，由此誕生了世界上第一臺(tái)電子數(shù)字合成分析器與計(jì)算機(jī)埃尼阿克（ENIAC）。它是由學(xué)校兩名頂尖的理論家約翰·莫克利和普雷斯伯·埃克特發(fā)明的。1946 年問世的埃尼阿克是第一臺(tái)多用途電子計(jì)算機(jī)，一個(gè)現(xiàn)代版的巴貝奇分析機(jī)。莫克利和�？颂鼗藘赡甓嗟臅r(shí)間設(shè)計(jì)和建造這臺(tái)機(jī)器。埃尼阿克包含17 468 個(gè)熱離子閥門或真空管、70 000 個(gè)電阻、10 000 個(gè)電容器、1 500 個(gè)繼電器、6 000 個(gè)手動(dòng)開關(guān)和500 萬個(gè)焊接接頭，占地面積167 平方米，重達(dá)30 噸，功率160 千瓦。這臺(tái)機(jī)器主要用于與“冷戰(zhàn)”相關(guān)的軍事項(xiàng)目，包括用于彈道導(dǎo)彈軌跡的計(jì)算和制造氫彈所需的計(jì)算。埃尼阿克每秒可以執(zhí)行5 000 次運(yùn)算，是以前任何機(jī)器的1 000 多倍。按2010 年的物價(jià)，埃尼阿克的成本高達(dá)600 萬美元。制造埃尼阿克本身就是一個(gè)突破，但是一個(gè)更大的進(jìn)步很快隨之而來。半導(dǎo)體是在一小塊材料中放置了許多獨(dú)立組件的電子裝置，這些組件能夠作為電子開關(guān)發(fā)揮作用。每個(gè)組件的基本功能是讓電子通過或者阻止電子通過，具體由人們用軟件發(fā)布電子指令進(jìn)行精確控制。通過“on”（打開）或“off”（關(guān)閉），開關(guān)可以控制計(jì)算機(jī)代碼的數(shù)字語言。這個(gè)裝置由硅或鍺材料制成，可以成為電流的絕緣體或?qū)w，因此被稱為“半導(dǎo)體”。1947 年，世界上第一個(gè)半導(dǎo)體誕生。這個(gè)非常簡單的半導(dǎo)體被稱為“晶體管”，相當(dāng)于一個(gè)獨(dú)立的電子“開關(guān)”鑲嵌在一塊鍺（幾年后硅成為半導(dǎo)體的首選材料）上。晶體管成為取代早期計(jì)算機(jī)（如埃尼阿克）中執(zhí)行計(jì)算功能的真空管的首選材料。然而，如果一臺(tái)計(jì)算機(jī)中只有一個(gè)半導(dǎo)體的話，半導(dǎo)體永遠(yuǎn)不會(huì)發(fā)揮太大作用。使其發(fā)揮更大價(jià)值的是集成電路，集成電路中嵌入的半導(dǎo)體設(shè)備有不止一個(gè)開關(guān)。1959 年2 月，美國德州儀器公司的杰克·基爾比在一個(gè)專利資料文檔中將世界上第一個(gè)集成電路描述為：一塊包含兩個(gè)電路的鍺。由于半導(dǎo)體的廣泛使用，美國的計(jì)算機(jī)數(shù)量從1955 年的250 臺(tái)增加本書中貨幣數(shù)字單位為美元，與其他貨幣的兌換比率以現(xiàn)行匯率為準(zhǔn)。到1968 年的近70 000 臺(tái)。當(dāng)時(shí)晶體管仍然十分昂貴，但工程師學(xué)會(huì)了如何在小“芯片”材料上容納更多電路，這使半導(dǎo)體的功能不斷增加。而且隨著經(jīng)驗(yàn)的增長，人們獲得的額外專業(yè)技能也在增加，產(chǎn)品價(jià)格不斷下降。1971 年誕生的第一個(gè)微處理器證實(shí)了這一點(diǎn)：芯片上的一組電路完全可以像一個(gè)擁有完全成熟的“中央處理單元”的計(jì)算機(jī)那樣工作。英特爾生產(chǎn)的第一個(gè)微處理器被稱為“4004”，它包含2 200 個(gè)晶體管。按照計(jì)算能力進(jìn)行加權(quán)計(jì)算，4004 的價(jià)格比4 年前類似的半導(dǎo)體芯片價(jià)格低95% 。在其后的40 年間，半導(dǎo)體制造企業(yè)花費(fèi)了數(shù)百億美元修建越來越復(fù)雜的工廠，并為這些工廠配置了能夠?qū)⒏嗟摹熬w管等價(jià)物”放到同樣小面積的硅上的生產(chǎn)設(shè)備。在這一努力之下，半導(dǎo)體行業(yè)證實(shí)了“摩爾定律”的正確性。1975 年，英特爾的創(chuàng)始人之一戈登·摩爾曾預(yù)言，每個(gè)半導(dǎo)體上的晶體管數(shù)量每兩年就會(huì)翻一番。他還認(rèn)為生產(chǎn)成本也會(huì)以相應(yīng)的速度下降。2010 年，Intel X3370 微處理器包含8.2 億個(gè)晶體管，售價(jià)僅300 美元出頭。設(shè)備中每個(gè)晶體管的價(jià)值約為1/30 000 美分。在過去的60 年間，晶體管的價(jià)格下降到了原來的3 000 萬分之一。這證實(shí)摩爾定律大體來說是正確的，為驗(yàn)證經(jīng)驗(yàn)曲線的有效性提供了更多的證據(jù)。
　　嵌入式硅電路價(jià)格的大幅下降引起了計(jì)算機(jī)使用的爆炸式增長。制造業(yè)推動(dòng)了第四次大變革，引發(fā)了1950~2000 年所謂的“計(jì)算機(jī)革命”。據(jù)估計(jì)，1946 年，世界上與埃尼阿克類似的計(jì)算機(jī)僅有10 臺(tái)。而2010 年，全世界大約有20 億臺(tái)計(jì)算機(jī)，包括臺(tái)式機(jī)和筆記本電腦，再加上其他計(jì)算設(shè)備，如“智能手機(jī)”和已成為電信網(wǎng)絡(luò)一部分的計(jì)算機(jī)控制開關(guān)系統(tǒng)。基于這些數(shù)字，計(jì)算機(jī)“存量”在不到70 年的時(shí)間里增長了2 億。2010 年，一臺(tái)普通的個(gè)人計(jì)算機(jī)每秒可以處理30 億條指令，是埃尼阿克的60 萬倍。它的售價(jià)約為650 美元，只有第一臺(tái)計(jì)算機(jī)價(jià)格的1/17 000 。

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