关于制造业经济史的故事必须从瓦特开始讲起，我们现在快速将目光转向19世纪的美国，有一种方法带领美国走向了大规模生产的关键时期。

就像很多美国早期的故事中所描写的那样，1797年，为了武装美国这个新兴国家的小规模军队，乔治·华盛顿要从国外和私人武器承包商手里购买武器。其中的各种不可靠和腐败使他感到十分沮丧，于是他在马萨诸塞州的斯普林菲尔德和弗吉尼亚州的哈泊斯费里（后来的西弗吉尼亚州）建立了政府直辖管理的军工厂制造火枪，以取代私营部门。4当时，火枪主要由技术熟练的工匠手工制作，每支火枪的金属部件都需要用手工锉。因此没有两支枪是完全一样的，它们都是部件不能互换的手工制品，每一个部件更替都需要重新制作，而且价格非常昂贵。在殖民地威廉斯堡州长官邸入口的一个巨大圆形展台上，陈列着超过一百支火枪。展览中提到州长不仅有下达命令的权力，而且可以拥有惊人的财富，才能够支撑这种昂贵的展示。军队必须有军械师车队跟随，大篷马车载着铁匠、铁砧和重型装备，用以重新制造每个受损部件，逐个修复损坏的枪支。这些车队拖累了军队的行进速度。

我们再把目光转向精明的美国人伊莱·惠特尼（Eli Whitney）。他在1794年的轧棉机生意中受挫。轧棉机这个简单的设计被南方数百名机修工盗用，并大量复制，他的专利完全被忽视了。为此，他准备诉讼寻求法律的庇护，试图让棉花种植者和州政府酬劳他发明的机器带来的棉花财富。他濒临破产，但整个事件看起来毫无希望。怎么办？为什么政府没有施以援助？面对即将与法国发生的战争，1797年，华盛顿的约翰·亚当斯新政府展开了疯狂军备建设的计划。惠特尼仔细了解战情之后，这个以发明轧棉机出名的商人决定成为一名军火制造商。他动用了不少新英格兰的政治关系，向政府提议为其制造滑膛枪。1798年年中，他获得了一份制造1万支步枪的合同，但合约必须在短短两年内完成。他对制造枪支一无所知，这是一个大胆的孤注一掷的行为。美国没有哪个军火制造商曾经生产过如此大量的枪支，即使是政府的两个军工厂也是如此。

惠特尼将如何完成这项不可能的任务？首先，他打算使用水动力机械来进行“锻造、轧制、钻孔、研磨、抛光等生产程序”。5出生于康涅狄格州的财政部长小奥利弗·沃尔科特（Oliver Wolcott，Jr.）曾警示法国在这方面的想法，受到沃尔科特的启发，6惠特尼计划使用可互换的机制部件制作滑膛枪。他写信给沃尔科特说：“我的主要目标之一是将工具模型化，工具应该用来塑造产品，使每个零件符合尺寸。一旦完成，就会给予整个生产系统以长期、均质和精确……总之，我所考虑的工具类似于铸造钱币所需要的母版，由此可以铸造出无数完全相同的产品。7惠特尼的目标是开发被他儿子后来称为“同质系统，抑或使武器或机器的部件变成几乎相同，以至于可以不使用人工来进行装配。8

一开始惠特尼根本无法使新系统运转。直到1801年，惠特尼仍没有成功制造过一支滑膛枪。但是，他被召唤到华盛顿，在总统亚当斯和总统当选人杰斐逊等一大批官员面前，解释他把纳税人的钱花在了哪里。他做了一场精彩的表演，当着众人的面前组装了一把滑膛枪，他从随身携带的部件堆中随便挑选了一系列部件，将部件相互卡入拧紧，瞧！一支滑膛枪！杰斐逊对整个过程表现出了强烈的兴趣，并看到了系统化生产的意义。这次表演让惠特尼赢得了联邦的支持。然而，这个表演其实是蒙混过关的。他显然预先标记好了该使用哪个部件，在当时，部件之间还没有达到可以完全互换的水平。9

惠特尼很清楚技术上的挑战：“一支好的滑膛枪是一个难以制作和完成复杂产品，这是因为大部分零件的构造都没有与之对应的规则几何图形。10他在工厂内劳动力严格分工方面取得了一些进展（亚当·斯密已经论述了实践是进步的动力），开发了重要的工厂管理实践，并且可能在铣床（一种削除金属的旋转刀具）上取得了进展。11但是，制造滑膛枪估计需要195个分立的步骤，29部件需要单独进行成形、切割和热处理12，在生产制作过程中仍然有许多机器无法替代的工作需要手工完成。惠特尼用了8年时间才交付了1万支滑膛枪，不过这些枪支的零件并不是可以完全互换的。

但是思想长在土里，进步就会四处开花。1815年前后开始建立的斯普林菲尔德军工厂成为全美国最先进的生产厂家之一，用大规模劳动分工形成了100多种专门职位。斯普林菲尔德军工厂率先使用了用于制造枪托的车床，这是一种复杂的机器，可以生产不规则形状的部件。(www.daowen.com)

让我们将目光再转向约翰·霍尔（John Hall），一位在波特兰经营木工和造船生意的缅因州美国人。他利用业余时间开发了一个后膛装弹步枪原型，对其进行了专利申请和加工改进，成功引起了美国陆军部的注意，并在1813年至1819年间向军方售出了一些枪支。陆军部发现他的步枪不仅比其他步枪表现更出色，而且他的步枪零件都可以互换，从而极大地简化了现场修理工作。13 1819年，陆军部长约翰·卡尔霍恩（John C.Calhoun）把霍尔带到哈泊斯费里军工厂担任助理军械师，请他制造后膛装弹步枪。第二年，霍尔被安排负责军工厂中的一个步枪厂，独立于陆军官僚机构，以免官僚们中伤他，并抽走他的资金。在政府的支持下，霍尔现在可以自由地开展机械工具和步枪生产。他使用水力驱动皮带和滑轮为机器提供动力，转速达到每分钟3 000转。他用切割锯切割金属，在铣床上钻研先进技术，并使用精密测量仪测试尺寸和符合度。14

1822年12月30日，霍尔写信给卡尔霍恩说：“我成功地建立了一种用普通工人之手制造完全一样武器的经济方法，能确保与任何既定模型保持完美一致。“15他的1 000支步枪合同于1825年完成，军械部官员来访时，对他的系统感到震惊。霍尔的“小型武器制造系统是“完全新颖的”，并可能产出“对国家最有利的结果，特别是如果大规模实施的话”。16生产率的提高是显著的，霍尔声称，“这些机器的帮助下，一个男孩可以比十个成年人做更多的工作，而且具有更高的精度”。17没有技能的“普通之手”能够取代速度较慢的技能工匠。由于许多步枪厂的工人也参加了机床的开发工作，霍尔的哈泊斯费里工厂的步枪成本比斯普林菲尔德军工厂生产步枪的成本要高。然而，陆军的军械总长为霍尔强烈辩护，认为哈泊斯费里的管理是一个先进试验，高成本是合理的，并且可以通过全机械化生产在未来实现节约。18

换句话说，就像伊莱·惠特尼早期的实验一样，军方愿意长期投资，持续的、有耐心的资金支持使关键技术和过程改进得以实现，这种重要模式在整个美国技术史上不断重现。19

霍尔在机床方面的技术进步被陆军部移植到康涅狄格州米德尔敦的另一个创新枪械制造商西米恩·诺斯（Simeon North）。到1834年，诺斯生产的步枪部件能够与哈泊斯费里生产的步枪部件实现完全互换。两个完全分离工厂的机器制造的零件在功能上完全相同。霍尔的生产系统也被引入斯普林菲尔德军工厂，并迅速传播给康涅狄格河谷中其他早期简单机械制造商，因为在哈泊斯费里和斯普林菲尔德接受过培训的工人将他们的技能带到了其他企业。2019世纪50年代，当英国和欧洲的官员们访问这些美国制造基地时，对名闻天下的制造业“美国系统”21所取得的成就大为吃惊。虽然英国人首先为他们的纺织部门开发了大规模生产机器，但他们并没有将这个概念引入其他生产领域。22他们所震惊的是，他们长期以来一直将美国人视为不入流的殖民者，现在这些新贵居然领先于他们了。亚历山大·汉密尔顿是英国系统的崇拜者，也是美国制造业的早期倡导者。他认为他的新国家能在半个世纪内在经济上超过英国，23现在这一切开始发生。大规模生产的关键基础步骤已经到位，这里蕴含着另一个规则：

经验启示五：耐心的作用，政府长期的支持。技术开发是高风险和长期的，它需要相应的长期视野和资本投入。政府的这种支持，特别是来自国防部门的支持，对美国的技术进步起到至关重要的作用。这个作用从18世纪就已经开始。