未来制造:人工智能与工业互联网驱动的制造范式革命
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3.瑞士钟表:工匠文明的巅峰

在手工制造时代,钟表制造绝对是一个复杂程度、精细程度非常高的行业,是能工巧匠才能完成的工作。从某种意义上讲,造出钟表代表了当时工匠文明发展的一个极高水平。

制造钟表之复杂,马克思在《资本论》中做了描述:“在牛伦堡,钟表原是手工业者的个人生成物。但在现在,那是不可数计的部分劳动者的社会生产物了。这不可数计的部分劳动者,如发条制造工、字板造工、细发条制造工、穴石制造工、爪石制造工、指针制造工、盘制造工、螺旋制造工、矿工,此外还有许多小类,如轮制造工、轴制造工、机制造工、装轮工、修轮工、制动器制造工、圆筒制动器的圆筒制造工、制动轮制造工、平准轮制造工、快慢针制造工、本制动器制造工;次之,又有配箱工、磨钢工、磨轮工、磨螺旋工、写字工、面板白蜡工、龙头制造工、蝶铰工、表盖弹簧工、刻物工、小凿刻工、磨盖工等。最后还有装置全表,使其可以行走的各种工人。在表的构成部分中,仅有极少部分,要经过数人的手。这一切离散的部分,是直到在配置全机的人手中,才集合在一处的……譬如在瑞士的瓦得和纽采,德尔二州,这各部分劳动,就依然当作互相独立的手工业经营。但日内瓦,则有大钟表制造厂,在那里部分劳动者是在一个资本命令下直接合作的。并且,在日内瓦,字板、发条、盖,也多半不在制造厂内制造。”

马克思的这段文字描述了从手工制造到现代工业过渡阶段的情形,既有独立手工业经营者通过社会分工来实现钟表的生产,也已经出现了资本化的手工工场。另外,通过这么复杂的分工描述,也说明钟表手工制造的复杂程度。我们知道,钟表不能允许误差,要不然就没有意义。所有的手工制造物必须精确无误,才能造出一座精确无误的钟表。可以说,造出钟表代表当时工匠技艺的巅峰。当然,马克思说明钟表制造的分工还有另外一层含义,就是资本性质手工工场的组织和制造模式与个体化的独立手工制造是不同的,隐藏着制造范式演进的意义,这个意义在后边章节我们会继续讨论。

非常有意思,钟表之所以被创造出来,并且不断发展演进,与欧洲文艺复兴、科技革命都有着莫大的关系。从钟表的发展历史及瑞士钟表业的兴起,从侧面可以看出手工制造在欧洲演进到现代工业前的发展。要知道,这个过程在中国并没有并行发生,在宋代以后,中国手工制造几乎没有本质性的改变。

现在我们看古装电视剧,经常会看到日晷或沙漏作为计时工具,这也可以认为是原始时钟。我们知道这种计时方法无法做到精准,无论东方还是西方都是如此。

在黑暗的欧洲中世纪(约公元476年—公元1640年),欧洲处在宗教的禁锢之下,科技和生产力发展停滞,科学发明也几乎停止。但钟表是个奇迹,即便是中世纪的黑暗时代,宗教也不反对时间的精确化。

最早有实际意义的钟表诞生于1350年,意大利的Giovanni de Dondi制造出第一座结构简单的机械打点塔钟,每天误差为15~30分钟,不过这座钟表只有时针。

1510年,德国的彼得·亨莱思首先用钢发条代替重锤,创造了用冕状轮擒纵机构的小型机械钟。发明钢发条是一个创举,不过这种钟表也有问题:发条如果上得太紧,指针就会走得过快;发条如果上得过松,指针就会运行得慢。后来,捷克人雅各布·赫克设计出了一个锥形涡轮,再加上一卷发条组成表的驱动机构,解决了这个问题。当发条卷紧,力作用于锥形涡轮的顶端;发条放松,拉力减弱,力作用于涡轮底部,涡轮的形状恰好能补偿发条作用的变化,这样一来,钟表机械就可以保持匀速运转。

1543年出现了一个插曲,发生了几件标志性事件,标志着科学革命的发生。那一年,尼古拉斯·哥白尼出版了著作《天体运行论》;安德烈·维赛留斯出版了《人体构造》;达尔文出版了《物种起源》与《生物进化论》等。欧洲开始从宗教转向科学,并很快把科学发现应用于发明创造当中。

1582年前后,意大利科学家伽利略(见图1-5)在比萨教堂里注意到一盏悬灯的摆动,发现灯的摆动虽然是越来越弱,以至每一次摆动的距离渐渐缩短,但每一次摇摆需要的时间却是一样的。随后,伽利略用线悬铜球作模拟实验,确证了微小摆动的等时性以及摆长对周期的影响。基于这个发现,他发明了重力摆。1657年,荷兰科学家惠更斯把重力摆引入机械钟,发明了摆钟。从手工制造业发展来看,这是一次把科学发现应用于具体事物创造的创举,是科学与制造的融合,不同于此前手工制造单纯依赖于个人经验的情况。

图1-5 意大利科学家伽利略

后续又有一系列的发明,使得精密钟表得以最终发明:1660年英国的胡克发明游丝,并用后退式擒纵机构代替了冕状轮擒纵机构;1673年,惠更斯又将摆轮游丝组成的调速器应用在可携带的钟表上;1675年,英国的克莱门特用叉瓦装置制成最简单的锚式擒纵机构;1695年,英国的汤姆平发明工字轮擒纵机构;1715年,英国的格雷厄姆又发明了静止式擒纵机构;1725—1728年,英国自学成才的钟表匠约翰·哈里森发明了航海精密计时器,钟表上出现了秒针;1765年,英国的马奇发明自由锚式擒纵机构;1775—1780年,英国的阿诺德创造出精密表用擒纵机构。这一系列的发明最终创造出现代意义上的钟表——这一神奇的计时工具。在这个过程中我们穿过时空看到一系列载入史册的工匠,正是他们精益求精的创造才实现了我们对时间的全新理解。

从这些发明人的国籍我们可以看到,英国、德国、意大利、荷兰是钟表技术的主要发明地,那么瑞士又是如何成为钟表王国的呢?

16世纪中后期,欧洲文艺复兴运动已经如火如荼,科技革命也已经发生,人们期待突破宗教的束缚,一场突破传统教规的宗教改革就此发生。法国神学家和新教改革的领导者约翰·加尔文,1536年出版了阐述教义的著作《基督教要义》。他的神学理论和对教会实践的观点成为宗教改革运动的基础,被称作“加尔文主义”。由于加尔文参加并领导了宗教改革,天主教自然不能容忍,他不得不逃离法国奔赴瑞士,因为当时的瑞士日内瓦由宗教改革派掌握权力。此后,加尔文长期居住在日内瓦直到去世,这使得日内瓦成为新教的一个中心。正是由于宗教改革运动的发展,当时法国的宗教斗争导致了一场大屠杀。从16世纪中期开始,很多追随加尔文的教徒纷纷逃到瑞士这一新教的圣地,并由此带来了制造钟表的技术。同时,由于新教对佩戴金银珠宝首饰的禁止,这迫使当地的金匠和珠宝业从业者转向新的手艺。这些金匠、珠宝匠与法国制造钟表技术的结合,从而使得瑞士开始了钟表制造的辉煌历史。瑞士的钟表业从靠近法国的日内瓦向外扩散,沿汝拉山脉一线向东北蔓延,一直到东北面的沙夫豪森,在瑞士北半部遍地开花,形成一个被称为“汝拉弧形”的制表工业区。1601年,钟表匠们创建了日内瓦钟表匠协会,这是当时全世界范围内成立的第一个钟表业协会,也是钟表手工业者合作的组织基础。

瑞士钟表手工业发展绝对是一个奇迹,即便到现在,我们看到300多年前工匠们精湛的手艺,也会为之惊叹。如图1-6所示是2015年在中国举办的瑞士钟表文化展中的一款怀表产品,它生产于1700年前后。

图1-6 1700年前后瑞士生产的年历镂空微绘表http://art.people.com.cn/n/2015/0706/c206244-27259256.html

正如马克思在《资本论》中所描述的,钟表不是简单几道工序就能完成制作的,而是复杂的社会分工体系的社会化合作。而产业分工在特定区域的集中,即便在手工制造时代,这也为高效率创造出高质量的产品提供了可能。可以说,瑞士之所以成为钟表王国,不是一个或者几个工匠,而是众多顶级工匠的集合。这种集合的含义,既包括区域的集中,也包括产业内的合作。也正是这种顶级工匠集合,才使得瑞士钟表业成为世界上顶级的代表。在工业革命之后不久,瑞士钟表业也很快与机器制造相结合,进入了工业制造时代。

瑞士钟表业呈现出工业革命之前复杂手工制造的一个典型范例。同样是手工制造,但不同于早期手工业个人完全掌握手工制造的全过程,而是在一个产业内部形成了手工制造的细化分工。某一个手工制造者不一定要面对最终的用户,而是在产业分工的一个环节或者几个环节提供生产技术和制造能力。基于这种专业化的分工,生产力和生产效率、生产品质都得到了提升,这为工业化和工厂化奠定了基础。就如马克思所看到的:“日内瓦,则有大钟表制造厂,在那里部分劳动者是在一个资本命令下直接合作的”。

18世纪中后期在英国爆发了工业革命,起点是纺织行业,而不是钟表行业。我们是不是可以这样解释这个现象:钟表制造非常复杂,难以用机器替代;手工制造所特有的知识专有化,钟表制造就更是如此,知识封闭难以让大众参与到制造机器的创造发明中;由于钟表的非大众性,市场的局限,瑞士钟表制造代表了处于巅峰时期的手工制造与工匠文明。但工业革命的发生并不是直线式的,是诸多偶然因素和必然因素的结果,不是量变足够丰富就一定引发质变,还有诸多来自于环境诸多因素的影响。

那么,在手工制造处于巅峰和尾声阶段时,纺织业究竟发生了哪些变化,最终引发了第一次工业革命,并建立了大机器生产的范式?