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经济参考网读书频道
历史的曲线
钢铁工业的进步是印证制造业普遍规律的具体实例:随着生产经验的积累,钢铁制造成本会下降,而产品质量或产品复杂程度会上升。描述这一规律的另一种方式是“经验”或“学习”曲线。随着生产能力更强、产品质量更好,钢铁产业对经济的影响力不断增强。虽然工程师们对如何生产钢铁产品更感兴趣,但是如何使用钢铁才是重中之重。 工业革命之后,又相继出现过三个类似的时代。首先是1840~1890 年发生的“运输革命”,这被认为是第二次工业革命。这一时期与工业革命时期略有重叠,其典型标志是出现了新的交通工具,包括蒸汽驱动的火车和铁壳或钢壳船。这一变化缩短了人员和货物的运输时间,促进了贸易和信息交流。新交通工具所带来的经济影响不仅仅体现在这些技术发明本身,随着时间的推移,这些交通工具的不断改进还能够在更广泛的经济领域促进经济进一步增长。火车头速率越快,其发生故障的概率越小就是一个证明。新交通工具促进了包括生产和服务在内的整个产业的扩张。 运输革命之后紧随的,或时间上略有重叠的,是1860~1930 年的“科学革命”。廉价钢材就是这一时期的成果之一,其他成果还包括蒸汽涡轮机、电动马达、内燃发动机以及由新化学品和材料工业生产出的从染料到铝等一系列产品。所有这些产品都是各种新发明应用的结果。但是这些技术应用的进程并未到此为止,人们获得的新知识将持续影响这些产品的制造方法和特性。 20 世纪30 年代在纽约柯蒂斯– 赖特航空公司工作的工程师西奥多·保罗·赖特是第一个详细分析产品产量、生产能力和生产成本之间的关系的人。 1936 年,赖特检验了某些具体因素(如新设计、更好的材料和经过改进的加工过程)对飞机生产的影响。通过改进生产技术可以制造出更多、更好的飞机,这个结果并不令人感到意外。更有趣的是,人们发现,要提高生产能力,最好的办法就是提高产量。 只要投入更多的时间,技术水平或多或少都能得到提升。同时,产品成本将会降低,质量将会提高。赖特发现,飞机产量每翻一番,每架飞机的制造成本将下降20% ,这是人类第一次用详细的数据证明经验曲线在现实生活中可以发挥作用。如果制造商将这种规律用于其他产品,他们就可以根据成本削减价格,超越竞争对手,提升自己的市场份额和盈利能力。如果产品的复杂程度也同时提高,那将会更好。美国工程师(此前是《圣经》推销员)布鲁斯·亨德森明白了这一点,他于1963 年创建了波士顿咨询公司。他和他的同事们进行的一系列研究表明,除飞机制造业外,经验曲线适用于许多行业。亨德森在1972 年写道:“很明显,企业成败(在制造业中)的大部分原因都可以很简单地用经验曲线效应加以解释。” 多年来,人们已经认识到随着制造业经验的积累,成本在不断下降。亚当·斯密在《国富论》(1776 年)一书中指出:“技术进步的自然结果是逐渐降低了所有制成品的实际价格,所有制造工艺的价格无一例外地降低了。技术进步使机器更灵活,劳动分工更明确,完成某项劳动所需的劳动力更少。然而社会经济繁荣,劳动力实际价格应大幅提高,但劳动力数量大幅减少将抵消劳动力价格的上涨。事实上,有一些制成品由于原材料实际价格的必要上涨,技术进步所带来的优势几乎都被抵消了。在木匠和工匠的工作中以及在较为初级的细木加工中,最好的机器、最高的敏捷度和最恰当的分工所带来的优势都极大地被土地改善所造成的木材实际价格上涨抵消了。但在原材料价格根本没有上涨或上涨幅度不大的情况下,制成品的价格出现了大幅下降。”能够理解这种规律的另外一个人是范内瓦·布什。布什是一个电子工程师,之前是数学教师,1941 年被任命为第一任美国科学研究和发展办公室主任。在1945 年撰写的一篇关于生产收音机的论文中,布什阐述了经验曲线是如何起作用的。 现在,可以在节省大量人力的情况下,制造出可互换零件的机器……(收音机)由上亿个零件组成,插入插座——它就能够工作了!其微小部件的生产、精确的定位和排列都需要花费一个熟练工匠数月的时间,但是现在它的生产费用只有30 美分。世界已经进入一个可以生产大量价格低廉、质量可靠的复杂设备的时代,有些事情必将发生。世界上第一台计算机布什办公室资助的项目之一是宾夕法尼亚大学电子工程摩尔学院的一个计算机开发计划,由此诞生了世界上第一台电子数字合成分析器与计算机埃尼阿克(ENIAC)。它是由学校两名顶尖的理论家约翰·莫克利和普雷斯伯·埃克特发明的。1946 年问世的埃尼阿克是第一台多用途电子计算机,一个现代版的巴贝奇分析机。莫克利和埃克特花了两年多的时间设计和建造这台机器。埃尼阿克包含17 468 个热离子阀门或真空管、70 000 个电阻、10 000 个电容器、1 500 个继电器、6 000 个手动开关和500 万个焊接接头,占地面积167 平方米,重达30 吨,功率160 千瓦。这台机器主要用于与“冷战”相关的军事项目,包括用于弹道导弹轨迹的计算和制造氢弹所需的计算。埃尼阿克每秒可以执行5 000 次运算,是以前任何机器的1 000 多倍。按2010 年的物价,埃尼阿克的成本高达600 万美元。制造埃尼阿克本身就是一个突破,但是一个更大的进步很快随之而来。半导体是在一小块材料中放置了许多独立组件的电子装置,这些组件能够作为电子开关发挥作用。每个组件的基本功能是让电子通过或者阻止电子通过,具体由人们用软件发布电子指令进行精确控制。通过“on”(打开)或“off”(关闭),开关可以控制计算机代码的数字语言。这个装置由硅或锗材料制成,可以成为电流的绝缘体或导体,因此被称为“半导体”。1947 年,世界上第一个半导体诞生。这个非常简单的半导体被称为“晶体管”,相当于一个独立的电子“开关”镶嵌在一块锗(几年后硅成为半导体的首选材料)上。晶体管成为取代早期计算机(如埃尼阿克)中执行计算功能的真空管的首选材料。然而,如果一台计算机中只有一个半导体的话,半导体永远不会发挥太大作用。使其发挥更大价值的是集成电路,集成电路中嵌入的半导体设备有不止一个开关。1959 年2 月,美国德州仪器公司的杰克·基尔比在一个专利资料文档中将世界上第一个集成电路描述为:一块包含两个电路的锗。由于半导体的广泛使用,美国的计算机数量从1955 年的250 台增加本书中货币数字单位为美元,与其他货币的兑换比率以现行汇率为准。到1968 年的近70 000 台。当时晶体管仍然十分昂贵,但工程师学会了如何在小“芯片”材料上容纳更多电路,这使半导体的功能不断增加。而且随着经验的增长,人们获得的额外专业技能也在增加,产品价格不断下降。1971 年诞生的第一个微处理器证实了这一点:芯片上的一组电路完全可以像一个拥有完全成熟的“中央处理单元”的计算机那样工作。英特尔生产的第一个微处理器被称为“4004”,它包含2 200 个晶体管。按照计算能力进行加权计算,4004 的价格比4 年前类似的半导体芯片价格低95% 。在其后的40 年间,半导体制造企业花费了数百亿美元修建越来越复杂的工厂,并为这些工厂配置了能够将更多的“晶体管等价物”放到同样小面积的硅上的生产设备。在这一努力之下,半导体行业证实了“摩尔定律”的正确性。1975 年,英特尔的创始人之一戈登·摩尔曾预言,每个半导体上的晶体管数量每两年就会翻一番。他还认为生产成本也会以相应的速度下降。2010 年,Intel X3370 微处理器包含8.2 亿个晶体管,售价仅300 美元出头。设备中每个晶体管的价值约为1/30 000 美分。在过去的60 年间,晶体管的价格下降到了原来的3 000 万分之一。这证实摩尔定律大体来说是正确的,为验证经验曲线的有效性提供了更多的证据。 嵌入式硅电路价格的大幅下降引起了计算机使用的爆炸式增长。制造业推动了第四次大变革,引发了1950~2000 年所谓的“计算机革命”。据估计,1946 年,世界上与埃尼阿克类似的计算机仅有10 台。而2010 年,全世界大约有20 亿台计算机,包括台式机和笔记本电脑,再加上其他计算设备,如“智能手机”和已成为电信网络一部分的计算机控制开关系统。基于这些数字,计算机“存量”在不到70 年的时间里增长了2 亿。2010 年,一台普通的个人计算机每秒可以处理30 亿条指令,是埃尼阿克的60 万倍。它的售价约为650 美元,只有第一台计算机价格的1/17 000 。
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