精密加工制造：追求精確的過程，用激光搞納米技術(shù)
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作者精密加工編輯
鐘老師給我寄來一本《追求精確》，講的是精密制造的歷史。讀完后，我對鐘老師說：如果某些工學領(lǐng)域的教授（甚至院士）讀過這樣的書，或許就不會被人笑話不懂工程了。每個工程學的學生都該讀讀這樣的書。我也準備讓我兒子讀讀。
我曾經(jīng)在多個場合闡述一個觀點：高技術(shù)的本質(zhì)是高質(zhì)量。其實，高質(zhì)量的基礎(chǔ)往往是精密制造。人類科技的發(fā)展，很大程度上得益于制造精密度的提升。書中有很多故事，非常有趣。
眾所周知，航海促進了人類文明的發(fā)展和科技的傳播，而航海其實帶動了精密制造：航海要確定船舶的位置，計算位置需要精確的時間。這樣，精密制造就被用來制造鐘表。航海發(fā)達了以后，各國需要在海洋爭霸，海軍就變得重要起來。軍艦上需要大量的火炮。由于炮管質(zhì)量不高，開始時經(jīng)常發(fā)生爆炸、危害士兵的生命安全。于是，人們發(fā)明了一種精密制造技術(shù)制造炮管。于是，英國的軍事實力大大上升。有趣的是：發(fā)明炮管精密制造技術(shù)的人，為瓦特提供了高質(zhì)量的氣缸，從而使得蒸汽機走向?qū)嵱?。這就是所謂的工業(yè)1.0。
19世紀士兵打仗時，槍械一旦壞了，就需要花很長時間維修，嚴重影響戰(zhàn)斗力。原因是每件武器都是手工做出來的、零件的大小不同。維修的時候需要單獨制造零件，不能把壞的零件直接更換掉。于是，英國人提出“零件互換”的概念。其本質(zhì)是生產(chǎn)出標準化的零件，可以用在同類的槍上。
而零件互換的前提，是標準化的零件。而零件的標準化，需要加工零件的精度足夠高。于是，零件互換的要求，也促進了精密制造。我們注意到：在零件互換的基礎(chǔ)上，才有了汽車生產(chǎn)過程的流程化，也就是我們所說的工業(yè)2.0。在我看來，這就是現(xiàn)代工業(yè)的基礎(chǔ)。
汽車促進了精密制造，飛機更是促進了精密制造。噴氣式飛機的發(fā)明，需要高質(zhì)量的發(fā)動機。發(fā)動機的工作環(huán)境非常惡劣，出一點點問題，就會導致機毀人亡。于是，飛機發(fā)動機就成了推進精密制造的新引擎。此后，天文望遠鏡、航天技術(shù)的發(fā)展，又進一步推進了精密制造技術(shù)的發(fā)展。最近幾十年，摩爾定律主導著芯片技術(shù)的發(fā)展，讓精密制造走向了新的高度。而集成電路技術(shù)的發(fā)展，把人類帶入工業(yè)3.0和4.0時代。
在精密制造的過程中，開始時主要依賴工藝、設(shè)備和手藝。到了飛機制造時代，就需要復雜的計算了。于是，科學知識開始發(fā)揮作用。到了航天、芯片制造的階段，牛頓力學的局限性就顯現(xiàn)出來了，就需要現(xiàn)代物理學的知識了。而隨著計算越來越復雜，數(shù)字化技術(shù)的作用，也變得越來越大。利用計算機，科學知識和技術(shù)的融合方式發(fā)生了改變。
回顧技術(shù)發(fā)展的歷史，我發(fā)現(xiàn)：精密制造往往是用在促成當時最先進技術(shù)的發(fā)展。過去是這樣，未來可能還是這樣。有了高端的需求，才能促進尖端技術(shù)的產(chǎn)生。
讀完這本書，我突然想到：前些年，納米和激光技術(shù)非常熱，國內(nèi)很多人研究、建立了很多研究中心。十多年過去了，對技術(shù)進步的影響似乎不是特別大。在我的印象中，激光用來做激光筆、激光切割、激光打印，而納米材料用來做衣服、家電。這是不是意味著，激光和納米技術(shù)其實并沒有多大作用呢？
但我突然意識到：現(xiàn)在的芯片技術(shù)不就是用激光搞納米產(chǎn)品嗎？如果沒有這兩項技術(shù)，哪有摩爾定律的持續(xù)？于是，我想到了另一件事：我們發(fā)明了火藥，用來做了爆竹；到了西方，卻用來做槍炮。由此可見：把技術(shù)用在重要的場景，是何等重要！
精密加工制造：追求精確的過程，用激光搞納米技術(shù)
10-10-2023
