前 言 數字化與3D 打印工業革命：從“圖形”到“工業部件” //
VII

序 “它會改變一切！” // 001

第1 章 範式 // 007

高難度，小批量，變化無窮 // 014

定制人體 // 017

點播時代 // 020

大規模定制 // 024

新視角 // 027

第2 章 彩泥的啟示：一種新的制造方法 // 029

加起來 // 034

更復雜 更自由 // 037

向前走 更簡單 // 040

超越規模 // 043

福特改革制造業 // 045

重回1994 // 049

第3 章 第二次浪潮 // 053

字詞之外 // 058

從印刷術到互聯網 // 059

信息顛覆 // 062

革命與火車 // 066

復雜與定制 // 068

革命的代價 // 069

快速消失的平衡車（Segway） // 072

第4 章 大規模定制 // 075

量身定制 // 082

總價值 // 085

福特探索第二次浪潮 // 086

零件百寶箱 // 092

對速度的要求 // 094

海陸兩用工廠 // 096

第5章 無限制設計 // 099

制藥快車道 // 103

免費的復雜度 // 106

整體制造 // 107

無所不能的打印 // 110

破解自然之謎 // 111

信息太多 // 116

信息太多，永遠不夠 // 117

第6章 彈性制造雲 // 121

低成本陷阱 // 125

彈性制造雲 // 127

直接數字化制造 // 132

太空雲平臺 // 136

全球大洗牌 // 137

網上做的曲奇餅 // 139

3D 打印不會餓死郵遞員 // 142

第7 章 3D 的未來 // 145

更低的門檻 // 151

3D 打印造大件 // 155

3D 打印造小件 // 158

3D 打印“變”出活物 // 159

3D 打印整個物體 // 162

4D 打印即將到來 // 164

打印的新方法 // 167

第8 章 同步性 // 171

文化技術 // 177

改組 // 182

相互聯繫的發展 // 186

超越自我 // 190

第9章 威脅倍增器 // 193

問題一：知識產權 // 197

問題二：環境 // 200

問題三：工作 // 203

問題四：生物打印 // 204

問題五：3D打印藥物 // 206

問題六：國家經濟安全 // 207

非洲和新國富論 // 209

3D打印是把雙刃劍 // 212

第10章 顛覆性領導 // 215

從靜態到動態 // 221

從實物資產到信息 // 223

從等級制度到網絡優勢 // 225

次浪潮的領導方式 // 227

在邊緣 // 229

iTunes 軟件和蘋果應用商店 // 234

第二次浪潮的領導方式 // 235

學習型組織 // 237

第二次浪潮的生產方式 // 238

領導者現在應該做什麼 // 239

顧客大膽嘗鮮 // 247

第11 章 黑客羅德打印快車道 // 249

創造新的未來 // 256

不斷演變的汽車 // 259

跳出當下 // 262

致 謝 // 267

時間：2015 年年初。地點：明尼蘇達礦務及制造業公司（3M）明尼阿波利斯總部的一間董事會會議室。這是一家年銷售額達300的全球制造企業。

幾個月前，我和米奇•弗裡決定成立一家從事3D 打印業務的合資公司。米奇有很深厚的制造業背景，創立了全球制造業在線交易市場—MFG.com。我就是人們所說的那種“連環創業家”，在好幾個行業中都創辦了企業。我倆都對新興的工業3D 打印非常感興趣，覺得這個領域已經引起了一些《財富》1 000 強企業的興趣。但對於這個即將探索的新領域，我倆誰也沒有明確的認識，直到那天我們的3M 公司之行。說實話，那天我們都有點兒忐忑不安。

我們向赫克托•多爾頓以及3M 公司的其他高管做了自我介紹。赫克托•多爾頓是公司的常務副總裁，負責生產和供應鏈。這次見面一開始陷入了尷尬的冷場，於是我設法轉入正題：“你們認為3D 打印會對3M 公司的哪些具體的業務領域產生重大影響？”

赫克托逐一打量在座的董事，沒人吭聲。接著，他從桌子對面慢慢朝我們探過身來，雙臂本能地彎成弓形，像是要朝我們跳過來。

他說：“不是一個領域。它會改變一切！我們將見證一場史上空前的顛覆！”

一場歷史性的顛覆？

就在那一刻，我腦子裡靈光一閃。我們都把工業革命看成一個開關，工業革命前是一種情形，工業革命後又是另外一種情形。我們都生活在這場歷史性變革之後，在安全又穩固的現代世界。未來也將如此！

但如果不是這麼回事呢？如果產業的艱難轉型還沒有完成呢？如果再來一次天翻地覆的變革呢？

我的腦子在飛轉，手卻在記錄本上寫下了三個字，好像是在喃喃自語：

大顛覆！

一轉眼，半年過去了。我和米奇聯繫了不同行業的幾十家企業，3D打印對這些企業各有各的用處，但有一點很清楚：原來我們隻是預感這會是一場規模大、範圍廣的歷史性顛覆，現在我們則堅信不疑。我們和世界上越來越多的企業領導者一樣，相信3D打印將極大地改變21世紀的生產方式，比近300年來工業革命帶來的影響還要大。“工業革命的第二次浪潮”正向我們湧來，它掀起的浪花已經開始衝刷我們的雙腳。這樣的斷言可能為時過早。話雖大膽，但並非沒有根據。

在這裡，需要簡單解釋一下這項技術的工作原理。想像一下你擺在家裡或辦公室裡的文件打印機，3D打印機跟它有兩處顯著區別。首先，3D打印機不用墨，而是用塑料、陶瓷甚至金屬。其次，3D打印機不是一次性印完一頁接著印下一頁，而是來來回回地連續打印幾百甚至幾千次。它每一次都會在原來的基礎上添上極薄、極精細的一層，後形成一件完整的三維物體。

令人驚嘆的是：3D打印，又稱增材制造，是在20世紀80年代末纔出現的。起初它隻被用來制作劣質的塑料物品。現在很多人還把這項技術跟一些新奇的小玩意兒聯繫在一起。這些人將會錯過這場顛覆。比如說，現在通用電氣公司已經在用3D技術打印飛機發動機的關鍵金屬部件。這些部件在性能和重量上都有了顛覆性的改進，用其他辦法是做不出來的。由於該技術比傳統的制造方式更具成本競爭力，從制鞋到汽車制造，再到食品藥品制造甚至是房地產，許多行業都有可能受益。這就提出了一個關鍵問題：這場顛覆的範圍究竟會有多廣？

我們真的還不大清楚。我們已經知道3D 打印本身具有巨大的顛覆性，但正如我們接下來將會探討的，3D 打印隻有跟其他新興技術結合起來，纔有可能完全顯示出它的影響。3D打印制造與人工智能、超定制（hyper-customization）、計算機生成設計（computer-generated
design）和物聯網相結合的潛力之大，令人難以置信。而且，不要指望3D 打印帶來的顛覆會一下子全部湧現出來。本書討論的巨大變革需要幾年，有的甚至需要幾十年纔會發生。

但我們要清醒地認識到：成千上萬的高管已經在摩拳擦掌，未雨綢繆。像這些人一樣，我們相信，任何想要在即將重構的商業世界中發展，甚至僅僅是存活下來的人，都必須馬上了解3D 打印及其潛力。

“大顛覆”真的要來了，我們避無可避。這不是“會不會來”的問題，而是“什麼時候來”的問題。這就是我們寫這本書的目的：不是要介紹一種像是從科幻小說裡摘抄來的（盡管它確實在科幻小說中出現過）新技術，讓你嘖嘖稱奇；而是要讓你相信，3D 打印會在你的有生之年，對你所在的行業產生巨大的顛覆作用。

為什麼我們要考慮的問題，不再是會不會出現一場歷史性的大變革？個中緣由我們會在書中做出詳細解釋。相反，讀者諸君應該這樣問：“既然變革即將來臨，我和我的組織現在能做些什麼準備，纔能夠不僅存活下來，還能發展壯大？”

我們今天的大規模生產始於18 世紀，那時爆發的工業革命給人類帶來了機械化大生產。但工業革命在亨利•福特的手上終結了。雖然自20 世紀初開始，生產技術和制作工藝都取得了許多令人矚目的成就，然而是福特確立了今天大規模生產的模式。他創造了前所未有的規模經濟，把汽車的生產成本降到了不可思議的程度。為了實現這個目標，他堅持不懈地在自己的工廠裡推行兩大原則：標準化和簡單化。

福特的貢獻之一就是生產出了完全可以互相替換的汽車配件。沒有這個，其他一切都無從談起。在這之前，每一個汽車配件都需要工人一一打磨再組裝，直到尺寸合適為止。福特對此並不滿意，他曾經說過：“大規模生產不需要裝配工。”

有了完全標準化的配件，福特就可以組建他想像中的生產線了。他把工人安排在工作臺邊，那裡有大量相同的配件，可以很快連接或組裝上。他的雇員再也不用把時間浪費在打磨和安裝上了。這意味著生產速度可以掌控，並且變得更快了。

接著，福特借鋻了屠宰場裡的移動生產線的經驗。在一些工業化的大型屠宰場裡，一頭頭牛被弔在鐵鉤上從一個工作臺移動到另一個工作臺。每經過一站，身上不同部位的肉就會被迅速割下。在福特的工廠裡，每一個工作臺負責給汽車裝上一個新配件。福特不斷改進他的生產線，後來福特汽車的下線速度快得驚人。亨利•福特不是個發明生產線的人，但卻是個使它完善的人。

眾所周知，福特曾開玩笑說，隻要福特T型車是黑色的，人們完全可以把它漆成任何自己喜歡的顏色。但他選黑色作為標準顏色並不是為了美觀，而是因為隻有黑漆纔干得快，纔跟得上他生產線的速度！

福特對生產廢料同樣介意。他受不了地板上堆積如山的鋸末木屑，這些亂七八糟的東西不該出現在一間標準化、簡單化的工廠裡。他煩透了這些廢料，就把木屑壓成塊打包出售，後還專門為此成立了一家新公司，以他堂妹夫的名字命名為E. G.金斯福德（E. G.Kingsford）公司。

福特通過簡單化和標準化提高了效率，生產線的生產速度不斷加快。到1915年，制造一輛汽車所需的時間縮短了90%。隨著汽車生產數量的增多，成本也相應下降。1908年推出的福特T型車售價為8；到1912年價格降到了5；到20世紀20年代中期，售價更是降至2。低廉的價格改變了美國的道路面貌。1916年，美國公路上行駛的汽車半數以上都是同一型號—黑色的福特T型車。

像那時候的很多實業家一樣，福特認為他的目標就是把民主延伸到商業領域。他在這方面取得了極大的成功。十幾年前汽車這個東西還是專屬於有錢人的玩物，而現在就連福特公司的藍領工人也都買得起了。福特不僅贏得了市場份額，還創造了一個全新的市場。他是流水線生產的大師，進而也創造了世界上件大眾消費品。

福特對規模、標準化和簡單化的不懈追求，終結了次工業革命。從20 世紀初開始，他的大規模生產流水線被廣泛應用，滲透到當今世界的各個領域。福特公司的成就是巨大的，但此外也出現了許多創新。比如說汽車工業，豐田（Toyota）、通用汽車（GM）等公司在20
世紀都有了技術上的改進，但它們仍然要依賴大規模生產線來制造大眾化產品。蘋果公司（Apple）是全世界價值和創新能力的公司之一，雖然它生產的產品有許多是亨利•福特做夢也想像不到的，但福特還是可以準確預測出這些產品是怎樣被制造出來的。事實上，從福特開創現代生產的新世界以來，即便加入了機器人技術、先進的材料以及計算機建模，生產也並沒有經歷全球性的範式轉變。

現在的問題在於，福特的天纔計劃已經後續乏力。制造業巨頭仍指望通過簡約化和標準化生產來榨取效率。我們也許會感到驚訝，投入了那麼多的時間、金錢和智力，現代制造業卻仍然是一個效率十分低下的全球體繫。解決這些問題的辦法並不是進一步壓榨。規模化、簡單化和標準化的方法已經被利用到了極限，亨利•福特的大規模生產已經窮途末路。但我們也不是完全無計可施。如果福特模式並不是制造業發展的必然方向呢？如果出現一項新技術，給制造業來一個天翻地覆的改變呢？



事情從此變得有趣起來。大規模生產通過不斷提高規模和標準化程度創造了大眾市場，比如說生產100萬輛黑色福特T型車。生產的產品越多，它的優勢就越明顯。但3D打印的成本不與生產的單位數量掛鉤，即便產量少也不會虧本，因為它的單位成本是始終不變的。

初3D打印的成本很高，尤其是與高效的大規模生產模式下低廉的單位價格相比較。今天，3D打印隻有在少數幾種工業生產中纔稱得上劃算，而且3D打印的產品剛開始的質量也很差。但幾乎每一項變革性的技術在推行之初都會有同樣的缺點，更何況它正在快速改進。

從1990 年到2000 年，隨著打印機的質量提高和成本降低，3D 打印應用於工業生產終於成為可能。從那時起，3D 打印主要應用於快速成型。有了這種工藝，設計師和工程師可以很快做出設計樣品。3D 打印快速成型的市場價值迅速增長， 僅在美國就達到幾。斯科特•克倫普的斯特塔西公司就是3D 打印機制造商中的佼佼者，市值高達數。

今天，工業用途的3D 打印機正被用於生產工業部件，其精確度和公差都與傳統制造方式相當。越來越多的企業悄悄開始了大膽的試驗，嘗試將這項技術應用於快速成型之外的其他領域，比如用以取代實物庫存的按需生產、快速設計迭代以及定制生產。

成本越來越低、質量越來越高，這種勢頭發展的結果隻有一個—3D 打印獨有的高度的設計靈活性和高超的定制生產能力，將使越來越多傳統制造業的價值鏈變得脆弱不堪。假如成本一樣、質量相當，設計師和工程師都會青睞3D 打印生產為他們提供的高度的設計復雜度空間。而消費者自然也會更喜歡功用和外觀都完全符合自己需求、能按要求在特定時間和地點生產特定數量的定制產品。隨著價格持續下降， 3D 打印將在越來越多的領域取代傳統制造業。3D 打印正在改變一切。終，增材制造的興起將把工業革命取得的成就遠遠地甩在後頭。大顛覆已經開始！