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歷史的曲線

鋼鐵工業(yè)的進步是印證制造業(yè)普遍規(guī)律的具體實例：隨著生產(chǎn)經(jīng)驗的積累，鋼鐵制造成本會下降，而產(chǎn)品質(zhì)量或產(chǎn)品復(fù)雜程度會上升。描述這一規(guī)律的另一種方式是“經(jīng)驗”或“學(xué)習(xí)”曲線。隨著生產(chǎn)能力更強、產(chǎn)品質(zhì)量更好，鋼鐵產(chǎn)業(yè)對經(jīng)濟的影響力不斷增強。雖然工程師們對如何生產(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)過三個類似的時代。首先是1840~1890 年發(fā)生的“運輸革命”，這被認為是第二次工業(yè)革命。這一時期與工業(yè)革命時期略有重疊，其典型標志是出現(xiàn)了新的交通工具，包括蒸汽驅(qū)動的火車和鐵殼或鋼殼船。這一變化縮短了人員和貨物的運輸時間，促進了貿(mào)易和信息交流。新交通工具所帶來的經(jīng)濟影響不僅僅體現(xiàn)在這些技術(shù)發(fā)明本身，隨著時間的推移，這些交通工具的不斷改進還能夠在更廣泛的經(jīng)濟領(lǐng)域促進經(jīng)濟進一步增長。火車頭速率越快，其發(fā)生故障的概率越小就是一個證明。新交通工具促進了包括生產(chǎn)和服務(wù)在內(nèi)的整個產(chǎn)業(yè)的擴張。
　　運輸革命之后緊隨的，或時間上略有重疊的，是1860~1930 年的“科學(xué)革命”。廉價鋼材就是這一時期的成果之一，其他成果還包括蒸汽渦輪機、電動馬達、內(nèi)燃發(fā)動機以及由新化學(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)用的進程并未到此為止，人們獲得的新知識將持續(xù)影響這些產(chǎn)品的制造方法和特性。
　　20 世紀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·賴特是第一個詳細分析產(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，賴特檢驗了某些具體因素（如新設(shè)計、更好的材料和經(jīng)過改進的加工過程）對飛機生產(chǎn)的影響。通過改進生產(chǎn)技術(shù)可以制造出更多、更好的飛機，這個結(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。
　　只要投入更多的時間，技術(shù)水平或多或少都能得到提升。同時，產(chǎn)品成本將會降低，質(zhì)量將會提高。賴特發(fā)現(xiàn)，飛機產(chǎn)量每翻一番，每架飛機的制造成本將下降20% ，這是人類第一次用詳細的數(shù)據(jù)證明經(jīng)驗曲線在現(xiàn)實生活中可以發(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)成本削減價格，超越競爭對手，提升自己的市場份額和盈利能力。如果產(chǎn)品的復(fù)雜程度也同時提高，那將會更好。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，他于1963 年創(chuàng)建了波士頓咨詢公司。他和他的同事們進行的一系列研究表明，除飛機制造業(yè)外，經(jīng)驗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)驗曲線效應(yīng)加以解釋。” 多年來，人們已經(jīng)認識到隨著制造業(yè)經(jīng)驗的積累，成本在不斷下降。亞當·斯密在《國富論》（1776 年）一書中指出：“技術(shù)進步的自然結(jié)果是逐漸降低了所有制成品的實際價格，所有制造工藝的價格無一例外地降低了。技術(shù)進步使機器更靈活，勞動分工更明確，完成某項勞動所需的勞動力更少。然而社會經(jīng)濟繁榮，勞動力實際價格應(yīng)大幅提高，但勞動力數(shù)量大幅減少將抵消勞動力價格的上漲。事實上，有一些制成品由于原材料實際價格的必要上漲，技術(shù)進步所帶來的優(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的細木加工中，最好的機器、最高的敏捷度和最恰當?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際價格上漲抵消了。但在原材料價格根本沒有上漲或上漲幅度不大的情況下，制成品的價格出現(xiàn)了大幅下降。”能夠理解這種規(guī)律的另外一個人是范內(nèi)瓦·布什。布什是一個電子工程師，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)收音機的論文中，布什闡述了經(jīng)驗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器……（收音機）由上億個零件組成，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一個熟練工匠數(shù)月的時間，但是現(xiàn)在它的生產(chǎn)費用只有30 美分。世界已經(jīng)進入一個可以生產(chǎn)大量價格低廉、質(zhì)量可靠的復(fù)雜設(shè)備的時代，有些事情必將發(fā)生。世界上第一臺計算機布什辦公室資助的項目之一是賓夕法尼亞大學(xué)電子工程摩爾學(xué)院的一個計算機開發(fā)計劃，由此誕生了世界上第一臺電子數(shù)字合成分析器與計算機埃尼阿克（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多用途電子計算機，一個現(xiàn)代版的巴貝奇分析機。莫克利和�？颂鼗藘赡甓嗟臅r間設(shè)計和建造這臺機器。埃尼阿克包含17 468 個熱離子閥門或真空管、70 000 個電阻、10 000 個電容器、1 500 個繼電器、6 000 個手動開關(guān)和500 萬個焊接接頭，占地面積167 平方米，重達30 噸，功率160 千瓦。這臺機器主要用于與“冷戰(zhàn)”相關(guān)的軍事項目，包括用于彈道導(dǎo)彈軌跡的計算和制造氫彈所需的計算。埃尼阿克每秒可以執(zhí)行5 000 次運算，是以前任何機器的1 000 多倍。按2010 年的物價，埃尼阿克的成本高達600 萬美元。制造埃尼阿克本身就是一個突破，但是一個更大的進步很快隨之而來。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)布電子指令進行精確控制。通過“on”（打開）或“off”（關(guān)閉），開關(guān)可以控制計算機代碼的數(shù)字語言。這個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，世界上第一個半導(dǎo)體誕生。這個非常簡單的半導(dǎo)體被稱為“晶體管”，相當于一個獨立的電子“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算機（如埃尼阿克）中執(zhí)行計算功能的真空管的首選材料。然而，如果一臺計算機中只有一個半導(dǎo)體的話，半導(dǎo)體永遠不會發(fā)揮太大作用。使其發(fā)揮更大價值的是集成電路，集成電路中嵌入的半導(dǎo)體設(shè)備有不止一個開關(guān)。1959 年2 月，美國德州儀器公司的杰克·基爾比在一個專利資料文檔中將世界上第一個集成電路描述為：一塊包含兩個電路的鍺。由于半導(dǎo)體的廣泛使用，美國的計算機數(shù)量從1955 年的250 臺增加本書中貨幣數(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。到1968 年的近70 000 臺。當時晶體管仍然十分昂貴，但工程師學(xué)會了如何在小“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)驗的增長，人們獲得的額外專業(yè)技能也在增加，產(chǎn)品價格不斷下降。1971 年誕生的第一個微處理器證實了這一點：芯片上的一組電路完全可以像一個擁有完全成熟的“中央處理單元”的計算機那樣工作。英特爾生產(chǎn)的第一個微處理器被稱為“4004”，它包含2 200 個晶體管。按照計算能力進行加權(quán)計算，4004 的價格比4 年前類似的半導(dǎo)體芯片價格低95% 。在其后的40 年間，半導(dǎo)體制造企業(yè)花費了數(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，每個半導(dǎo)體上的晶體管數(shù)量每兩年就會翻一番。他還認為生產(chǎn)成本也會以相應(yīng)的速度下降。2010 年，Intel X3370 微處理器包含8.2 億個晶體管，售價僅300 美元出頭。設(shè)備中每個晶體管的價值約為1/30 000 美分。在過去的60 年間，晶體管的價格下降到了原來的3 000 萬分之一。這證實摩爾定律大體來說是正確的，為驗證經(jīng)驗曲線的有效性提供了更多的證據(jù)。
　　嵌入式硅電路價格的大幅下降引起了計算機使用的爆炸式增長。制造業(yè)推動了第四次大變革，引發(fā)了1950~2000 年所謂的“計算機革命”。據(jù)估計，1946 年，世界上與埃尼阿克類似的計算機僅有10 臺。而2010 年，全世界大約有20 億臺計算機，包括臺式機和筆記本電腦，再加上其他計算設(shè)備，如“智能手機”和已成為電信網(wǎng)絡(luò)一部分的計算機控制開關(guān)系統(tǒng)�；谶@些數(shù)字，計算機“存量”在不到70 年的時間里增長了2 億。2010 年，一臺普通的個人計算機每秒可以處理30 億條指令，是埃尼阿克的60 萬倍。它的售價約為650 美元，只有第一臺計算機價格的1/17 000 。

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