精密制造：追求精确的过程

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！