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作者精密加工编辑
钟老师给我寄来一本《追求精确》,讲的是精密制造的历史。读完后,我对钟老师说:如果某些工学领域的教授(甚至院士)读过这样的书,或许就不会被人笑话不懂工程了。每个工程学的学生都该读读这样的书。我也准备让我儿子读读。
我曾经在多个场合阐述一个观点:高技术的本质是高质量。其实,高质量的基础往往是精密制造。人类科技的发展,很大程度上得益于制造精密度的提升。书中有很多故事,非常有趣。
众所周知,航海促进了人类文明的发展和科技的传播,而航海其实带动了精密制造:航海要确定船舶的位置,计算位置需要精确的时间。这样,精密制造就被用来制造钟表。航海发达了以后,各国需要在海洋争霸,海军就变得重要起来。军舰上需要大量的火炮。由于炮管质量不高,开始时经常发生爆炸、危害士兵的生命安全。于是,人们发明了一种精密制造技术制造炮管。于是,英国的军事实力大大上升。有趣的是:发明炮管精密制造技术的人,为瓦特提供了高质量的气缸,从而使得蒸汽机走向实用。这就是所谓的工业1.0。
19世纪士兵打仗时,枪械一旦坏了,就需要花很长时间维修,严重影响战斗力。原因是每件武器都是手工做出来的、零件的大小不同。维修的时候需要单独制造零件,不能把坏的零件直接更换掉。于是,英国人提出“零件互换”的概念。其本质是生产出标准化的零件,可以用在同类的枪上。
而零件互换的前提,是标准化的零件。而零件的标准化,需要加工零件的精度足够高。于是,零件互换的要求,也促进了精密制造。我们注意到:在零件互换的基础上,才有了汽车生产过程的流程化,也就是我们所说的工业2.0。在我看来,这就是现代工业的基础。
汽车促进了精密制造,飞机更是促进了精密制造。喷气式飞机的发明,需要高质量的发动机。发动机的工作环境非常恶劣,出一点点问题,就会导致机毁人亡。于是,飞机发动机就成了推进精密制造的新引擎。此后,天文望远镜、航天技术的发展,又进一步推进了精密制造技术的发展。最近几十年,摩尔定律主导着芯片技术的发展,让精密制造走向了新的高度。而集成电路技术的发展,把人类带入工业3.0和4.0时代。
在精密制造的过程中,开始时主要依赖工艺、设备和手艺。到了飞机制造时代,就需要复杂的计算了。于是,科学知识开始发挥作用。到了航天、芯片制造的阶段,牛顿力学的局限性就显现出来了,就需要现代物理学的知识了。而随着计算越来越复杂,数字化技术的作用,也变得越来越大。利用计算机,科学知识和技术的融合方式发生了改变。
回顾技术发展的历史,我发现:精密制造往往是用在促成当时最先进技术的发展。过去是这样,未来可能还是这样。有了高端的需求,才能促进尖端技术的产生。
读完这本书,我突然想到:前些年,纳米和激光技术非常热,国内很多人研究、建立了很多研究中心。十多年过去了,对技术进步的影响似乎不是特别大。在我的印象中,激光用来做激光笔、激光切割、激光打印,而纳米材料用来做衣服、家电。这是不是意味着,激光和纳米技术其实并没有多大作用呢?
但我突然意识到:现在的芯片技术不就是用激光搞纳米产品吗?如果没有这两项技术,哪有摩尔定律的持续?于是,我想到了另一件事:我们发明了火药,用来做了爆竹;到了西方,却用来做枪炮。由此可见:把技术用在重要的场景,是何等重要!
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