第5章 - 個人生產
第5.0節到5.6節，以及第9.0節中的註釋，展示了我們首次將本書前面提出的理念付諸實踐的例子。本節（5.0）從個人生產專案的概述開始。後面的章節將更詳細地介紹設計流程，展示我們如何發展概念以及如何實施它。
該專案的主要目標是為當地業主運營商社群生產一系列基本產品，例如食品、建築材料和公用設施。我們稱之為個人生產，因為產出主要用於生產者個人使用。我們預計專案成員將從平均技能和資源開始。因此，在發展概念的過程中，一個目標是將其保持在他們能夠處理的範圍內，將啟動工作量降到最低。本書中描述的自擴充套件系統是一種組織生產的新方法。因此，另一個目標是在物理形式上實際構建專案。這是為了在嘗試更大、更復雜的設計之前獲得經驗和反饋。
我們的總體方法是從小型開始，隨著專案獲得更多人員以及他們的技能和經驗的提升，分階段擴充套件專案。工具和裝置也從小型開始，使用人們已經擁有的或易於購買的工具和裝置。這些會發展到更大的物品，成員開始自己製造一些裝置。與專案擴充套件同步，研發工作將開發計劃、說明、培訓材料和原型。這些將提供給專案供其使用。
研發工作在專案開始之前就開始了，並制定了擴充套件階段的計劃，包括可能需要的技能和裝置。研發工作還將建造原型新裝置，因此將擁有自己的工作空間和工具。這些可以在早期階段借給新專案。我們事先不知道專案成員將從哪些技能和裝置開始，因此早期發展必須靈活。我們假設平均而言，他們將擁有基本的家庭維護技能和工具。對於任何特定的人來說，這可以從兩者都沒有，到熟練的工人並擁有自己的一套良好的工具。任何存在的差距都將透過培訓計劃、從研發方面借用的工具、使用社群車間和工具庫以及從傳統來源購買工具和裝置來填補。隨著專案的擴充套件，成員可以逐漸新增更多功能更強大的購買工具和機器。
擴充套件將導致一組“種子機器”。這些旨在用於製造更多裝置，而不是用於個人使用的最終產品。這開始向內部自擴充套件過渡，而不是購買所有需要的工具。第一批種子機器必須購買，由研發階段提供，或根據研發設計使用專案中的先前裝置建造。後來的機器可以使用內部用早期機器製造的零件。這開始建立一種能力，可以在無需購買所有東西的情況下引導進一步的增長。
成品是專案的主要原因，將從有限範圍的愛好和家用物品開始。它們將發展到更廣泛的範圍和更大的規模，例如主要的房屋改建。早期產品將使用現有的或易於學習的技能。隨著人員數量的增加，他們要麼會帶著額外的技能和經驗到來，要麼透過培訓和實踐獲得這些技能。然後他們可以嘗試更復雜的專案。
最初，個人擁有的工具和機器足夠小，可以放在成員家中的現有空間中。隨著裝置數量的增加，整個專案將需要建造或獲取專門的工作空間和運輸工具。在更大規模的情況下，成本可能會在合作伙伴關係和合作社之間分攤，併為更昂貴的物品提供資金。最終，產能將超過個人需求，成員可以開始為外部客戶提供產品和服務。參與度可以從業餘時間的工作增加到兼職或全職的自營職業，補充或取代傳統工作。
該專案的第二個目標是在物理上將其作為工作示例實施。這使自擴充套件系統超越理論和研究，進入實踐使用和經驗。為此，種子工廠專案已在亞特蘭大都會區購買了房產。它既是進行研發的地方，也是該專案早期工作空間。我們打算繼續這個例子，既是為了專案成員的利益，也是為了檢驗我們正在開發的想法。因此，我們在個人生產方面的工作將包括所需的初步研發、啟動專案、執行專案以及獲取反饋。由於這是一個小型示範專案，因此我們只會使用本書中描述的一些設計概念和流程。相對於專案的規模，應用全套工程任務將需要太多的工作量，並且我們希望在嘗試更大規模的專案之前獲得早期使用的反饋。
我們的研發工作是開源的，包括本書和相關資訊。第一個工作示例必須在某個地方構建，我們選擇了亞特蘭大。但我們鼓勵其他人利用我們的想法，擴充套件它們，開發他們自己的專案，並回饋到共享的知識庫中。知識很容易在世界各地共享，但機器滿載的人員和車間則不太容易移動。因此，我們預計那些有興趣但位於其他地方的人將開發他們自己的本地專案。設計可以自由交換，但出於實際原因，人員和裝置的交換頻率較低。
我們假設該專案的地點為亞特蘭大合併統計區。我們選擇此地點有幾個原因。首先，種子工廠專案已經在那裡購買了房產並開始開發研發站點。在同一地區嘗試第一個示範專案也是有意義的。其次，亞特蘭大是一個氣候溫和的大型且發達的大都市，使其成為第一次嘗試的理想場所。第三，出於設計目的，我們需要了解當地在發展水平、物理距離、環境和資源引數方面的實際情況。假設第一次嘗試成功，它可以在其他類似地點複製。然後，設計可能需要針對當地條件進行一些調整。
- 發展水平
亞特蘭大CSA是美國人口第11大此類地區，覆蓋喬治亞州西北部的39個縣（參見人口普查地圖），估計人口為650萬，總面積為27,180平方公里。它包括一個密集的城市核心、周圍的郊區和人口較少的偏遠地區。按許多標準衡量，亞特蘭大都高度發達。它被認為是一個全球城市，將一箇中等規模的經濟區域與世界經濟聯絡起來。2017年的經濟活動（以地區生產總值衡量）約為4000億美元，或約每人60,000美元。它是一個主要的交通樞紐，擁有發達的公路、鐵路和航空基礎設施，並且擁有大量的媒體、資訊科技和研究活動。
- 偏遠端度
地點越偏遠，在該地點建立運營和開發專案就越困難。根據我們使用的任何衡量標準，亞特蘭大都不偏遠。這些包括往返通訊（ping）時間、前往世界大部分人口的重要部分的旅行時間、當地人口的穩定性以及向世界大部分人口的重要部分運輸能源。亞特蘭大擁有發達的網際網路和無線服務，因此通訊延遲不會影響專案活動。它是世界上最繁忙的機場所在地，因此人員前往世界大部分地區的旅行時間非常短。臨時人口（例如在科學考察中發現的人口）由於員工流動率增加和所需的旅行而使專案變得更加困難。亞特蘭大的人口相對穩定，但正在增長。它有良好的鐵路服務，因此從其他地方運送散裝貨物的能源相當低。
- 環境引數
裝置必須針對特定的執行環境進行設計。如果當地的自然環境不適合，則需要提供建築物和裝置來對其進行改造。室外裝置需要適應當地的各種條件。適宜的環境條件可以最大程度地利用現有的裝置和設計，因此更容易處理。更不尋常或極端的環境條件需要進行適應、修改或新的設計，從而使之更具挑戰性。對於本專案，我們考慮溫度、供水、大氣壓強、地基承載力和能源供應。在後續專案中，我們還將考慮重力水平和輻射劑量。
亞特蘭大擁有亞熱帶溼潤氣候，季節性溫度範圍從低至-9攝氏度到高至36攝氏度（16-97華氏度），極端溫度為-23至41攝氏度（-9至106華氏度）。該地區被幾個河流流域穿過，其中查塔胡奇河的流量最大，年平均降水量為1.26米（50英寸）。該地區的許多區域都由公共供水網路提供服務，因此供水狀況普遍良好。大氣壓強主要由地面海拔決定，海拔範圍為175-550米（570-1800英尺）。因此，參考氣壓比海平面低2-5%。極端天氣可能會使氣壓相對於參考值升高或降低2.8%，但更典型的天氣變化為1-1.5%。
佐治亞州這一地區的地質構造主要是皮埃蒙特高原，位於阿巴拉契亞山脈以東。它是先前幾個山脈的殘餘，這些山脈後來被侵蝕殆盡。山脈的形成使地殼發生褶皺和擠壓，留下一系列複雜的變質岩型別。因此，基岩非常堅固，但風化作用使該地區大部分地區覆蓋了一層厚度不均的粘土層，粘土在潮溼時可能變得鬆軟。因此，地基承載力是區域性性的。它們通常足以支撐住宅等輕型建築，但在任何新建築開始之前都應進行檢查。當地的太陽能資源相當豐富，但由於丘陵和樹木的阻擋，風能資源相對較低。大多數能源消耗來自非本地燃料和電力發電。
- 當地資源
我們將專案發展從一個小起點到滿負荷執行劃分為一系列擴充套件階段。與一次性完成整個專案相比，每個階段的規劃和設計都更加簡單。分階段方法允許利用早期階段的成果來幫助製造後期階段的物品。它還將資金和研發工作分散到一段時間內，使其更易於負擔。我們為專案任意選擇了六個階段，並設定了社群規模和平均經濟產出的遞增目標。這些目標是針對每個階段的結束設定的，並假設規模呈幾何增長，但平均產出增量遞減。這是因為我們預計產出型別之間會存在一些重疊，並且更容易的產出型別會在早期階段新增。
- A階段 - 3人，平均產出4.7%，
- B階段 - 9人，平均產出9.2%，
- C階段 - 25人，平均產出13.5%，
- D階段 - 75人，平均產出17.6%，
- E階段 - 225人，平均產出21.5%，以及
- F階段 - 660人，平均產出25.2%。
（與外部實體的專案、輸入和輸出、專案各部分之間的關係）
- 目的
該專案旨在從為佐治亞州亞特蘭大附近的一群業主運營商及其所在社群提供愛好和家庭裝修規模的產品和服務開始。我們指定亞特蘭大為專案地點，以便設計約束和當地環境基於實際情況而不是假設情況。當專案達到成熟階段時，我們的目標是平均以兼職工作的方式滿足成員需求和願望的價值的25%。任何特定人員的參與取決於其興趣以及可支配的時間和資金。在成熟階段，該專案並非旨在取代傳統工作，而是作為其他家庭活動的一種補充。大多數產出旨在供業主運營商及其直系親屬、鄰居和朋友所在的社群使用。一部分產出可以出售或交易給其他人。銷售和貿易可以幫助支付無法內部生產的新材料、零件和裝置的費用。
專案的範圍有意限定，因為它是一次首次嘗試。即使生產規模很小，所有專案裝置的成本也可能超出一名個人所能承受的範圍，並且需要各種技能和知識才能操作所有裝置。因此，我們假設該專案涉及多人參與。我們還預計，完整的裝置集不會適合成員家中可用的空間。他們最終將需要共享的工作坊和儲存空間。多種所有權模式是可能的。裝置可以由所有網路成員作為合作社或股份所有。或者，不同的物品可以由個人或小型團體擁有，他們根據需要協調彼此的工作。整個專案假定位於合理的旅行距離（幾個小時）內，並在主要地點周圍集中。這使得在需要時更容易進行手工操作並交付產品。有些人可以遠端參與，距離更遠。
- 基本原理
為了使專案得以實施，人們需要參與的理由。對於這種規模的專案，這些理由包括提高個人技能和知識、完成他們自己無法完成的物品或任務，以及以比他們原本能夠獲得的更低的成本和勞動獲得他們所需和想要的東西。後者部分是透過比個人能夠獲得的更強大或更自動化的裝置來實現的。其他理由包括根據個人需求和偏好定製他們製造的產品，以及可能透過從這種規模的入門專案引導至更大的專案來實現快速增長，以及發展友誼和社群韌性。
我們選擇個人生產作為設計示例，其原因與未來專案成員參與的理由不同。到本世紀中葉，地球將需要養活數十億更多的人口，而且每個人，而不僅僅是新增人口，都希望擁有體面的生活質量。為了實現可持續發展，社群將需要主要利用當地材料和可再生能源，並實現高水平的回收利用。他們需要減少對稀缺資源和可耗盡供應的依賴。智慧工具（自動化、機器人技術、軟體和人工智慧）日益能夠取代傳統工作。以盈利為導向的企業不會保留他們不需要的員工，從而造成失業問題。如果人們能夠利用自己的技能和裝置來維持生計，那麼這個問題就解決了。支援當地社群的專案應該規模和複雜性適中，如果成功，可以根據需要複製多次以實現更大的目標。此示例還有助於積累對自擴充套件系統的普遍經驗，並作為向更大規模和更多地點擴充套件的起點。
- 演變
本書的主要主題是種子工廠和自擴充套件系統。第一代專案將無法獲得完整的設 計或種子裝置，因此它們必須從工具、技能、資源和知識等方面現有的條件開始進行自擴充套件。我們知道這在今天是可能的，因為總體上的文明以及過去的殖民地都是透過這種方式引導其發展的。因此，我們只是在重複一個歷史過程，實際上是在現有基礎上對現有區域進行新的開發。隨著種子工廠裝置和流程的加入，擴充套件和升級將變得更加高效，但即使沒有它們，擴充套件和升級仍然是可能的。
作為第一代專案，在開始時將無法獲得完整的種子工廠或其裝置的設計。因此，我們依賴人們已經擁有的或可以輕鬆獲得的工具和技能。最初的資金將來自成員，並有可能獲得外部幫助或融資。零件、材料、電力和運輸將從成員或當地現有的資源開始。專案的研發工作將同時進行，指導需要進行哪些補充，並提供原型種子裝置或設計和說明以供構建（圖5.0-1）。傳統裝置和定製設計的裝置將一起使用，用於成品和服務，以及用於構建新物品以擴大產能。由於在早期階段並非所有必要的裝置或技能都可用，因此成員將專注於他們能夠勝任的任務，並在需要時獲得外部幫助或供應以完成其餘任務。
初始裝置組部分用於在邏輯上的一系列擴充套件階段中製造增長裝置。將增長劃分為階段使設計過程更容易，因為每次需要進行的新專案和更改更少。它也使成本更低。早期的擴充套件階段包括增加儲存空間和工作空間，為現有工具和裝置製造附件，開始使用購買的零件和材料製造新的基本裝置，以及開始複製購買的工具和機器。在後期階段，專案可能會開始引入種子機器，這些機器可以透過複製現有裝置來增長，製造更大版本的裝置以提高規模和產量，以及製造用於處理其他流程的新裝置。在整個擴充套件階段，都需要外部供應的零件和材料來滿足內部無法制造的任何物品。隨著裝置組隨著時間的推移而增長，外部供應的百分比應下降。超出業主自己使用的剩餘產品可以出售，以支付必要的用品費用，併為業主提供補充收入。
當個人生產專案達到最初的產能目標時，業主可以決定保持該水平，對裝置進行額外升級，進一步發展社群，或在新的地點建立新的社群。這些選擇將超出當前的專案示例，並導致以後的專案。
- 專案管理
該專案將建立為一個或多個擁有和運營裝置的私人組織。例如，獨資企業（單一所有者）、有限責任公司或合作社。各個個人和組織達成協議，相互提供勞動力和產品，協調運營，並根據需要解決付款問題，以便整個專案有效運作。組織成員通常根據其淨貢獻獲得與其裝置成比例的所有權和使用權，以及由此產生的產品和銷售收入。例如，一個農業運營可能有一位受過培訓並操作裝置的全職農民，因此擁有更大的份額，而其他成員則提供資金並在高峰時段偶爾提供幫助，並擁有較小的份額。
啟動或擴充套件組織的新貢獻可以包括設計工作、資金、工具、材料和勞動力。一旦投入運營，業主可以選擇提取的產品或收入少於其應得的份額，差額將計入其累積份額。他們也可以選擇提取超過其份額的收入，或將其份額出售給他人，但出於實際原因，可能會限制超額提取的時間和細節。超額提取或出售將減少其在專案中的份額。決策主要與所有權份額成比例。居住或在專案地點工作的人員可以獲得一些額外的決策權重，因為他們比非本地業主更容易受到此類決策的影響。
- 土地
該專案將需要以土地的形式提供物理空間，用於多種用途。圖 5.0-2 顯示了一個完全發展起來的個人生產專案的估計土地面積，就好像它是一個矩形的土地地塊一樣。最有可能的是，它實際上將被安排在單獨且更不規則的地塊中，這些地塊已經是專案成員擁有的或根據需要獲得的。土地估算基於相當於完全支援 660 人。每個專案成員的參與水平都是可變的，目標是最終平均滿足其 25% 的需求。因此，一旦專案達到滿負荷，將會有大約 2600 人參與。
包括工業區、住宅區和商業區在內的專案總土地面積估計為每位全職人員 4500 m2，或對於 2600 名總人數在 25% 平均時間內略低於 300 公頃（740 英畝）。每個人的土地面積估計包括 1000 m2 的住宅和商業用地，包括 200 m2 的建築面積。它還包括 500 m2 的工業用地，其中 200 m2 為建築物或建造的裝置，500 m2 為農場和溫室空間，以及 2500 m2 用於維持森林和原材料提取。
這些區域用於穩定狀態操作。在初始建設期間，可能需要一些額外的土地或材料來源。如果土地包括已開發的區域和建築物，則可能不需要額外的來源。假設土地型別混合。有些將是住宅用地或成員已擁有的其他型別的土地。其他土地最初將未開發，並在專案過程中逐步建成。我們預計大部分土地將被購買，但在早期階段可能會使用一些租賃的工業用地，並且可以將採礦和木材權利用作完全購買的替代方案。更大的工業和農業場所可以更好地整合自動化，並提高運營效率。另一方面，在家中或附近擁有裝置的所有者/運營商的日常出行距離較短，並且可以輕鬆回收材料。因此，我們預計專案中各個場地的規模和內容將有所不同。人們居住的地方受許多其他因素的影響，而不僅僅是生產效率，並且需要考慮這些因素。
- 能源
該專案還需要大量的能源來執行裝置，並滿足住宅和商業需求。住宅自發電通常是不可能的，因為其他建築物、樹木和地形會阻擋風能和太陽能等裝置。有些人還租房，無法對其進行修改。解決方案是在適合他們的地點建造能源系統，如果能源不在現場使用，則將其出售給當地公用事業公司，並利用收入抵消其他地點使用的當地能源。如果使用自己的生產裝置自建能源系統，成本應該會更低。為了使能源生產可持續，主要能源被認為包括太陽能、風能和生物燃料等型別。由於這些來源是可變的，因此將結合使用本地儲存和與外部公用事業的連線來平衡供需。在專案開始時，還沒有可用的自建系統，因此使用傳統能源。
此設計示例的詳細資訊按以下部分組織
- 5.1 - 需求 - 將專案的總體目標轉換為更詳細和具體的系統需求，以便設計滿足這些需求，並提供一個評分系統來評估由此產生的設計。
- 5.2 - 功能 - 將整個專案劃分為較小的部分，以及連線這些部分的流程，這些流程結合起來將實現預期目標。
- 9.0 - 註釋 - 註釋部分的第 1-8 頁包含與個人生產示例相關的詳細資訊。
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（舊文字 - 合併或刪除）
- 這包括一個部分自動化的定製設計的機器啟動套件，以及一些已經購買的現有裝置。原始社群可能會提前形成，並使用傳統工具和裝置來構建啟動套件（圖 5.0-1），或者定製裝置可能來自之前的研發階段。除了第一套自動化裝置之外，傳統車間物品將繼續使用。隨著更多裝置的製造和產能的擴大，整個地點可以生產更多輸出，並且需要更多人來操作所有東西。因此，新的成員將加入社群，生產將逐漸從業餘愛好量擴充套件到更大量的家庭用途。
- 自我擴充套件的自動化生產並不是一個全新的想法，但在實際構建和操作示例方面是新的。因此，在構建第一個運營種子工廠元素之前，需要一個研究和開發階段。此階段包括開發新的想法和設計方法，以其他人可以使用的方式（例如本書）記錄這些想法和方法，測試元件技術，詳細的裝置設計以及構建和測試原型。我們預計這項工作的早期部分將透過分散式開源協作的方式進行。增長專案和改進將需要更多工作，因此研究和開發階段將與構建和運營不斷發展的工廠並行進行。
在這些頁面中開發的概念設計是完整專案生命週期的第一階段。後續階段將完成更詳細的設計、原型設計，以及構建和操作最終系統。後續階段超出本書範圍，將由相關的種子工廠專案執行。
概念設計階段從一組通用的需求和目標開始，並以完整系統概念結束。該概念確定了系統的主要部分、它們的一般大小、配置和技術，以及如何操作和維護系統。此設計階段的目標是證明專案的整體可行性，以及滿足預期設計要求的能力。在此階段之後將進行初步設計，然後進行詳細設計。後者以準備好用於生產的設計檔案結束。我們目前的理念尚不完整，因此本書中的詳細資訊僅代表迄今為止所做的事情。