智能制造的本质
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第一节 秦始皇一统天下的秘密

秦始皇统一中国离不开历朝历代所打下的坚实基础。

从秦孝公时期开始,秦国就通过招贤令吸引来一大批能人智士。招贤令的颁布,一改秦国之前因地处西北边陲无谋士可用的境地,公孙鞅、张仪、范雎等在秦国一统天下的过程中起到关键作用的人物,均是在招贤令的“召集”下来到秦国,使秦国发生了翻天覆地的变化。

公孙鞅来到秦国后,在秦孝公的支持下,大力推行“商鞅变法”,使“法”这一概念第一次深深嵌入秦国人的内心。在“法”的约束下,秦国逐渐成为战国七雄中的富强国家,“行之十年,秦民大悦,道不拾遗,山无盗贼,家给人足。民勇于公战,怯于私斗,乡邑大治”,描绘的就是这一富庶、安逸的生活图景。由于经济富庶、生活安逸,天下济世之才多聚于此,秦国也由此形成了一套完善的使用外国人才的“客卿”制度,在秦武王、秦昭王时期,先后为相者十三人,只有一人出自秦。与此同时,在商鞅变法推崇战功的激励下,秦国军队战斗力大增,成为一支战无不胜的“铁军”。军队的强大,除了需要战无不胜的将领、所向披靡的战法,无坚不摧的武器也是必不可少的因素之一。

图1-3 商鞅变法

秦兵马俑出土了大量兵器:通过结构恢复的秦军弓弩,射程可达300米,有效杀伤距离150米,而秦军弓弩的普及率竟高达60%;与弓弩配合使用的箭矢,箭头呈三棱状,这在前朝不曾出现,三棱状的箭头使箭矢在飞行过程中更加稳定,更易击中目标,同时它的杀伤力与穿透力都较之前的两翼箭头有了极大的提升;秦军使用的剑长约81至93厘米,与前朝相比有所加长,同时其穿刺力与韧性也大大增强;除武器外,秦军还装配了铠甲、盾牌、头盔,即便是战马也配有战马甲。不仅如此,通过金相对比发现,从秦兵马俑出土的4万个三棱箭头,金属配比近乎一致,经过详细测量的100个箭头底边宽度误差仅有0.83毫米!当然这不是个例,出土的弓弩各个部件间咬合误差也仅在1.9192毫米至1.7608毫米之间,其中某些零部件甚至可以做到互换;经过金相检测后还发现,秦军所使用的青铜剑虽然成分以铜、锡等为主,但其加入了少量的镍、镁、铝、硅等,使其变得极其坚硬,相当于如今中碳钢调质后的硬度。由此可见秦国制造业水平之高,甚至已经实现科学化、规范化、系列化。

图1-4 秦军弓弩

图1-5 秦军箭矢

除了武器方面的制造,从兵马俑中出土的秦铜车马更是集秦朝冶金、铸造、装配等各类精湛工艺于一身。

铜车马整车可分解为上百个组件,多数组件又是由众多的零部件组装而成,全车共计三千五百多个零件。体型较大、结构较复杂的单体器件多采用分步铸造的方法完成,这也是铜车马铸造工艺中的一个创新。这就要求每个零件拥有相当高的加工精度,并且整体装配工艺都十分精准。

铜车马的主要制作材料是锡青铜,一般来说锡的含量为6%至13%,铅的含量在1%左右。铜车马根据铸件使用的不同性能要求采用了不同的合金比例:承力较大的构件如马腿、车撑等,要求机械硬度高,其含锡量就比较高;要求有一定韧性的构件如缰绳、辔绳等,其含锡量就比较低。

秦铜车马作为中国考古史上出土的体型最大、结构最复杂、系驾关系最完整的古代车马,被誉为“青铜之冠”。它的出土,可谓是对秦朝先进制造技术和高端制成品的完美再现。

图1-6 秦铜车马

一个国家的制造业发展水平必定影响着国家的发展。可以想象,如果没有强大的制造业做支撑,即便秦国变法再彻底,没有好的金属农具,人民何以饱腹?没有好的金属工具,生活何以安居?所以说,秦始皇统一中国离不开秦国历朝历代所打下的坚实基础,更离不开秦国历朝历代在制造业上所做的不懈努力。

秦统一中国后所实行的“车同轨、书同文、行同伦”,实则是对制造业进行的进一步发展和巩固。

“车同轨”,有了统一的道路及车辆尺寸标准,车马可以畅行无阻地将物资输送到全国各地。交通运输效率得到提升,鼓励了地区贸易,增强了边疆建设,促进了全国经济、文化的交流和发展,各地物资得以快速流通,有了经济、物资的保障,制造业才有条件实现更好的发展。同时在“车同轨”的保障下,秦军的战车可以在全国驰骋,军队的快速调动和后勤给养的迅速补充既保证了地区的平安,也保障了国家的发展。

“行同伦”,制定了统一的行为准则,保证了全国各地的所有匠人都使用同样的而且是最正确的方式对同一种产品进行加工,从而保证工件无论出自谁手,都可以拥有相同的性能,保证每一个零件都可以无差别地被使用,产品进而可以得到良好的品质把控。

“书同文”,这是最重要也是最伟大的一条。有了统一的语言文字,生产、生活的各类流程有了可以参考的文字基准,各地匠人可以按照统一的标准进行生产,六国的文化知识可以更好地融合,制造业集各国之精华,得到了再一次升华。

秦国以上这一系列重大改革的实施,在发展了制造业的同时,对国家的政治、经济、军事、文化、民族、民生的发展也起到了持续的稳固作用,改变了各国分裂割据所形成的不同标准,从小处来看,为我国大一统国家工业和制造业的发展奠定了良好的基础;从大处来看,在“四大文明古国”中只有中华文明延续至今,不能不说秦始皇“功不可没”。