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设计基线

图 9.0-1 - 温带地区扩展阶段。

个人工厂系统旨在通过一系列阶段（图 9.0-1）进行扩展。每个阶段都将能源、零件和原材料作为输入，并将其用于生产扩展元素以添加到该位置，以及所需的输出。随着新元素的完成，它们会立即投入使用，并成为下一阶段进一步发展的组成部分。该位置的开发实际上是一个连续的过程，但将其分解为离散阶段简化了设计任务，因为每个阶段的新项目更少。以下各节通过 (1) 该阶段将满足的一组初始性能目标、(2) 该阶段开始时构成该位置的系统元素列表和 (3) 通过添加、修改或移除元素以达到下一阶段的阶段内的更改集来描述特定阶段。总的来说，每个阶段的定量输出能力更大，生产设备更加多样化，可以制造更广泛的输出，并且自动化和集成程度更高。

输出目标

总体输出目标是为不断增长的人口提供一些物质需求，直到该位置达到最大设计容量。例如，食物是其中一种输出，我们从第一年为 0.25 个人提供食物开始阶段 1A，每年增加 0.25 个人。稳定的增长将需要工厂准备更多土地并生产更多农业设备。

我们在早期阶段开始生产更容易的输出，在工厂具有更多容量和设备类型可用的情况下，再添加更难的输出。因此，随着添加更难的产品，在满足的物质需求百分比方面，性能改进将随着每个阶段而变得越来越小。与此同时，随着每个阶段的推移，输出的数量也在不断增长。这是因为两个原因。首先，该设备被设计成为自己制作副本或更大版本，因此增长率随着每个阶段而复合。其次，随着集成和自动化程度的提高，生产成本降低，因此更多的人会想要它生产的输出。

满足的物质需求的比例以经济术语衡量，这些术语是从当前（2013 年 1 月）的消费者物价指数 (CPI) 计算得出的。该指数是根据对美国人如何花费他们的钱进行的调查编制的。由于我们的目标是满足工厂所有者和客户的需求，因此 CPI 可用作人们想要什么的替代指标。实际所有者可能想要不同的产品组合，但这只是一个设计起点。该指数可以分为商品和服务，前者是实物材料和能源需求。每个商品项目的第二个数字是商品类别的百分比

商品：占总消费品（商品占 100%）的 77.1%

• 食品和药品 - 16.0%（20.75%）
• 能源（包括燃料） - 9.6%（12.45%）
• 家庭家具和用品 3.3%（4.3%）
• 服装 - 3.5%（4.55%）
• 车辆 - 5.5%（7.15%）
• 娱乐、教育和通信商品 - 2.8%（3.65%）
• 酒精、烟草、个人护理和杂项 - 2.6%（3.35%）
• 住房（包括维护、保险、除能源以外的公用事业） - 33.8%（43.8%）

服务 (22.9%)

• 医疗保健 - 5.5%
• 运输服务（租赁、维护、保险、费用、公共交通） - 5.8%
• 娱乐服务 - 3.7%
• 教育和通信服务 - 6.2%
• 个人服务 - 1.7%

• 总计 - 100.0%

我们没有尝试设计我们的工厂来提供服务类别（至少在阶段 1 中没有）。我们假设服务由该位置的居民或外部供应商提供。但是，该工厂可以提供使这些服务成为可能的物质需求。例如，它不会直接提供医疗保健，但它可以提供该服务的建筑物和公用事业，从而降低其成本。

系统元素

元素组织

我们在整个项目中使用通用的组织结构，该结构按功能对项目进行分组。使用一致的系统可以更轻松地跟踪跨越各个阶段的变化。

元素命名

我们希望有一种一致的方法来命名各种系统元素及其设计。我们的方法包括

• 元素名称 - 用于识别元素的唯一名称
• 模型 - 用于识别元素在线性尺寸（%）、功率输出或其他参数方面的比例的数字
• 类型 - 用于识别执行给定功能的不同设计的字母
• 版本 X - 日期 - 用于识别设计的特定修订版的数字和日期

示例：太阳炉，型号 10，类型 A，版本 0.1 - 2013 年 3 月 22 日

阶段 0：传统车间

个人工厂项目的第一个阶段（1A 或种子工厂）有一套必须在某个地方建造的启动设备。我们将假设这是在该位置的传统车间完成的，并使用购买的工具、设备、零件和材料。购买的工具和设备是那些不需要为该项目专门设计的类型。在最终生产启动套装之前，我们假设我们需要构建一些原型来测试流程并验证其性能。因此，车间设备清单将包括构建原型以及阶段 IA“种子工厂”元素的最终版本的必要项目。

随着原型和 1A 启动套装元素的完成，它们可以帮助进一步生产。在它们仍然有用的任何程度上，传统车间设备将仍然是后期的阶段的一部分。如果在本地制造不切实际，则某些项目可以在外部位置定制建造。

车间规划

为了帮助支付传统车间的成本，它应该对外部用户有吸引力，或者生产有用的产品。可以包含的吸引人的特性包括将其运营为创客空间或企业孵化器。用户将支付会费以使用设备，或租用工作空间。为了安全起见，可以提供卷帘门（如自助仓库）和可移动的带锁的工作台车。工作台车可以带着正在进行的工作进出，并带到不同的工具区域。较大的用户可能会有集装箱用于存储。对于企业孵化器，可以提供单独的办公室或外部门，或共享的商户区域。所有这些都将使用模块化设计，以便布局可以根据需要进行更改。车间和其他区域的组合将随着时间的推移而扩展。

第一阶段 A（种子工厂）

图 7.0-2 - 第一阶段 A 生产流程图。

第一阶段 A 种子工厂在传统车间的基础上增加了起步的自动化设备，开始生产有用的产品，并开始扩展过程，最终导致后期的阶段（图 7.0-2）。流程图显示了工厂的 8 个主要部分以及它们之间的流动，以及进出外部的流动。该图是一个 0.3 版本的草案，还没有显示所有的流程。如果流程箭头从框到框连续，则会使图表过于拥挤。因此，只显示了末端，并为另一端连接的位置提供了标签。在流程分叉或合并的地方，单个合并的流程等于各个部分的总和。

性能目标

• 总体目标 - 我们将第一阶段 A 的初始产能目标设定为满足 0.25 人/年的 27% 的物质需求（商品），按经济价值计算。反过来，物质需求占所有消费品需求的 77.1%。食品、住房和公用事业是最基本的需求，因此我们将 27% 分成 8% 来自能源、10% 来自食品和 9% 来自住房/家具，或分别约占这些类别需求的 64%、48% 和 19%。除了这些“客户”产出之外，第一阶段 A 的元素还生产下一阶段扩展阶段的零件，用于自身维护的替换物品，以及剩余产出以支付其无法生产的物品。更详细地说，我们将目标分解如下

• 能源 - 根据美国消费者价格指数 (CPI) 数据，我们在 12.45% 的物质需求成本中用于能源的部分进行了细分，其中 7.5% 用于燃料，4.95% 用于公用事业。为了实现我们 8% 的物质需求目标，我们应该提供一些燃料和公用事业，或者出售剩余的燃料和公用事业以支付其他类型的能源。能源需求可以通过全电动汽车和公用事业电力来满足，或者通过微生物发电的燃料，或者两者兼而有之。请注意，这些是最终用户能源量，生产内部电力将另外增加。

• 食品 - 在消费者预算中分配给食品和药品的 16% 中，CPI 指出

- 谷物和烘焙食品 - 2.4%

- 肉类、鱼类和蛋类 - 3.7%

- 乳制品 - 1.6%

- 水果和蔬菜 - 2.4%

- 饮料 - 1.7%

- 食材和其他食品 - 4.2%

因此，为了实现 10% 的物质需求目标（占消费者预算的 7.7%），我们需要提供这些类别中的一半左右。种植的食品种类将在一定程度上取决于早期容易生产的食品种类和最终用户的喜好。

• 住房和家具 - 该类别占物质需求的 48.1%，我们希望从中获得 9%，即占该类别的 18.7%。根据 NAHB 2011 年的房屋建筑平均成本，我们有以下部分组成部分，我们可以从中选择足够多的部分来达到 18.7%

- 土方工程、基础和回填 - 9.3%

- 框架、桁架和护套 - 14.7%

- 屋顶 - 2.9%

- 外墙 - 4.7%

- 石膏板 - 4.4%

- 橱柜和台面 - 5.6%

- 总计 - 41.6%

• 扩展 - 下一阶段的目标是满足 1.0 人/年的 47% 的物质需求，是原来的 4 倍。因此，它需要产能大幅提升，并且需要更广泛的产品范围。在描述下一阶段之前，需要填写详细信息。扩展速度取决于剩余产出与新零件和材料、劳动力以及项目成员的资金的输入的组合。

• 维护 - 我们将假设设施（建筑物和固定土地改良）每年更换 3%，机器和车辆每年更换 5%。像切割刀具这样的高磨损零件将需要单独的工作寿命估算。维护包括已建成的最终产品，如住房，因此将随着成品库存的增加而增加。

• 盈余 - 在此阶段，我们将假设 100% 的能源和材料输出超过用于满足物质需求和维护的量。盈余用于扩展，按需制造定制物品，或出售。销售收入用于购买工厂无法生产的物品，或支付给所有者。

产出

在设定性能目标后，我们现在将其转换为更具体的按类型划分的输出能力

能源供应产出

我们希望提供 8%/12.45% = 64% 的能源需求，作为整体目标的一部分，即在这个阶段提供 27% 的物质需求。那么问题是将提供哪种类型的能源？对于当地和可持续来源，我们看到三种早期的选择：太阳能、生物燃料和风能，有可能使用它们的混合物。

• 太阳能聚光器选项 - 能源供应最简单的选择是拥有一种类型的发电，并将剩余的能源出售以支付其他类型的能源。佐治亚电力正在提供以 0.13 美元/千瓦时购买太阳能发电的优惠，因此我们将以此作为费率基准。作为第一个估计，我们将使用 15.6 千瓦/人作为所有用途（不仅仅是住宅）的平均功率需求。这基于 2011 年美国平均水平 10.4 千瓦，向上调整以获得高生活质量。2009 年美国单户独栋住宅的住宅用电量为 1270 瓦/人平均值，我们将其向上调整至 2.0 千瓦。对于每年增加 0.25 人的容量，我们需要 3.9 千瓦的新总功率，我们的目标是提供其中的 64%，即每年增加 2.5 千瓦的功率。对于聚光太阳能，我们在这个位置获得了平均每天 4 小时的输出，因此我们需要 15 千瓦的峰值发电量。鉴于太阳能到电能的转换效率为 25%，那么我们需要 60 千瓦的峰值太阳能输入才能实现所有电能输出，而对于直接热能使用，只需要 15 千瓦的太阳能输入。实际需要的太阳能输入将取决于需要的功率组合。为了尺寸计算，我们将假设最坏的情况，即全部使用电能。

一个单位容量的年价值为 2.5 千瓦平均值 x 8,760 小时 x 0.13 美元/千瓦时 = 2,847 美元/年。现场储能不太可能满足所有需求，高能过程的峰值需求很可能超过峰值发电量。因此，我们假设与电网进行“净计量”连接。这在发电时出售剩余电力，并在需要时从电网获取电力，电费单反映了净使用/销售量。任何剩余电力的销售收入都用于支付其他形式的能源，例如运输燃料。可以通过辅助电加热从电网获取功率来满足峰值过程需求，这部分功率超过聚光太阳能发电装置的产出。

为了实现我们的指定目标，在第一阶段 A 开始的每一年，都将建造 15 千瓦的峰值电力输出。由于没有先前的经验，并且希望将聚光太阳能用于不同的目的（电力、工业炉），我们采用了 3750 瓦电力/15 千瓦热能的起步尺寸。因此，第一年需要建造 4 个这种尺寸的装置。有了经验，我们可以在第二年名义上建造 2 个 7500 瓦的电力装置，并在第三年和第四年建造 1 个 15 千瓦的电力装置。装置尺寸的实际组合将由我们对它们的需要决定，但后期的增长阶段服务的人数更多，产出更高，因此我们计划装置尺寸随着时间的推移而普遍增大。名义装置尺寸总计 60 千瓦峰值电力，足以在 4 年内满足 1 人的预期能源需求。一套 8 个不同尺寸的装置应该能够满足不同目标的工业/电力需求多样性。

能源回收 - 估计聚光太阳能使用 10 公斤玻璃和 20 公斤钢/平方米。碳和能源清单 中列出的回收玻璃的体现能源为 11.5 兆焦/公斤，回收钢材的体现能源为 10 兆焦/公斤。因此，每平方米的能量需求为 315 兆焦/平方米。鉴于收集到 800 瓦/平方米，包括镜面效率 x 平均每天 4 小时的运行时间，我们提供了每天 11.5 兆焦的热能。因此，热能回收期为 27.5 天，电能回收期为 110 天。实际的回收时间将取决于所需的电力和热能组合。

• 太阳能光伏选项 - 光伏 (PV) 在一天中的时间比聚光器更长，因为它在部分多云的情况下仍然可以工作。在我们种子工厂中制造太阳能电池并不容易，因为我们的第一阶段 A 设备还不具备这个能力。相反，我们假设可以购买并自行安装太阳能电池板，以产生补充电力。

• 生物燃料选项 - 生物燃料包括燃烧树木和为其他用途种植的植物的废物，专门种植树木或油类产品，以及种植或定制用于燃料产品的藻类和其他微生物。微生物的面积效率最高，但树木和农作物更容易建立。

• 风能选项 - 各种小型风力涡轮机足够简单，可以用早期阶段的工厂建造，因此我们将将其作为热能的补充。佐治亚州亚特兰大地区地面 80 米以上的风速平均为 5 米/秒。在该条件下，合理设计的风力涡轮机平均可以输出 80 瓦/平方米。对于平均输出为 2.5 千瓦的小型装置，我们需要 3.15 米的叶片半径。由于这与地面高度相比很小，我们设想使用轻型桁架塔架，用于安装额外的涡轮机。功率通过驱动缆线传输到地面上的发电机组，以最大限度地减少塔架上的重量。发电机旋转以匹配涡轮机的角度，涡轮机通过尾翼表面与风对齐。功率更高的装置只是半径更大而已。剩余的功率输送到当地的电网。

• 混合能源选项 - 在第一阶段 A 中，这存在设计的缺点，即种子工厂需要生产多种产品，因此更加复杂，但我们将研究这种可能性。对于后期的阶段，用于农场改良或化工处理的生物原料来源可能很有吸引力，即使更加复杂。

食品供应产出

• 所需土地面积 - 在良好条件下，高效温室每年可生产 2700 卡路里/平方米。鉴于人均平均需求量为 2500 卡路里，我们得出满足 100% 膳食需求所需的面积为 338 平方米/人。我们将此向上取整为 350 平方米。田间作物具有以下每平方米每年的热量产量：马铃薯 = 2275，玉米 = 1850，水稻 = 1825，小麦 = 740，大豆 = 690。取平均值，我们得到 1475 千卡/平方米/年。该值取决于良好的土壤，并具有合适的土壤改良剂，如有机质、化肥、生物炭、石灰和岩石粉尘，以实现最佳植物生长。所需面积为 618 平方米，我们向上取整为 650 平方米。假设一半为温室，一半为露天田地，我们得出提供 100% 膳食所需的土地需求量为 500 平方米/人。

我们此阶段的目标是提供略低于每年 0.25 人的膳食需求的一半，因此所需的种植面积增加量为每年 62.5 平方米，其中 22 平方米为温室，40.5 平方米为露天田地/花园。这些都是相当小的区域，因此我们将假设获得的土地更大，并且每年都会准备额外的温室和田地。因此，我们的 1A 阶段种子工厂需要输出建造该区域所需的材料和设备，并在之后进行运营。

住房和家具产量

我们希望从这些类别中提供 9% 的物质需求，以满足总体目标。住房和家具占物质需求总量的 48.1%，因此我们希望提供典型建筑成本的 18.7%。候选包括屋顶、墙面覆层和石膏板（12%）、挖掘、基础和回填（9.3%）、框架和橱柜（20.3%）以及家具（3.3%）。这些总计占建筑成本的 44.9%，因此我们只需要提供其中的一部分。

• 屋顶、墙面覆层和石膏板 - 这些占总建筑成本的 12%。我们可以生产水泥、水泥/纤维复合材料、瓷砖或砖块，为该类别的 12% 提供约 9%。其余 3% 假设为难以制造的物品，如垫层、闪光灯和结构连接件。

• 挖掘、基础和回填 - 我们假设我们可以满足该类别中 9.3% 建筑成本的 7%。其余 2.3% 将是我们的种子工厂不会生产的专业物品。人均场地工作量估计为 800 立方米，包括挖掘、运输和回填。对于每年 0.25 人，则需求量为每年 200 立方米。假设一个人 10% 的注意力集中在该任务上，以及天气允许，我们需要一台机器每天的产量为 7.4 立方米。对于基础，我们估计人均 30 立方米混凝土。对于每年 0.25 人，我们需要每年 7.5 立方米。以 400 公斤/立方米的水泥计算，我们需要 3000 公斤水泥和 4500 公斤原材料来生产水泥。我们还需要 15000 公斤骨料。对于约 20 吨原材料的初始总量，我们的挖掘机需要大约 3 天才能提取和运输材料。我们假设钢筋是在工厂的这个阶段购买的。除了用于混凝土的碎石和沙子之外，我们假设在板下以及用于排水和车道使用了等量的碎石和沙子。这是另外 15 吨，或 10 立方米。

• 框架和橱柜 - 这些类别合计占建筑成本的 20.3%，我们假设我们可以从该类别中提供 18% 的成本。其余部分是难以找到或制造的物品，如特种木材、胶水和紧固件。我们估计人均 110 立方米成品木材的总需求量。每年 0.25 人需要每年 27.5 立方米。本阶段所需的木材数量取决于其他类别满足总目标的程度。如果满足 6% 的建筑成本，则需要大约 30% 的木材，即每年 8.25 立方米。以木材生产的预期工作量为 10% 计算，我们的生产速度为每天 0.3 立方米。由于原木的产量约为 75%，因此原木的体积需要每天 0.4 立方米。

美国南部平均森林每英亩包含 14.8 立方米（524 立方英尺）软木和 19.5 立方米（690 立方英尺）硬木木材，净增长率分别为每年 0.85 和 0.68 立方米（30 和 24 立方英尺）。因此，初始建造需要清理 1.3 公顷（3.2 英亩）。我们使用 0.2 公顷/人用于生产和居住，并且需要 2.15 公顷/人用于持续的木材供应以进行维护。因此，我们最大的土地需求量为 2.15 + 0.2 = 2.35 公顷/人，其中我们清理一小部分，并为初始建造将剩余部分砍伐约 50%，并将剩余的树木和再生树木留作持续供应。木材储备量和肥力水平高的土地可以大幅减少这一数字，良好的木材管理实践也是如此。

• 家具 - 我们估计我们可以从木制家具中获得约 3.3% 家具类别的 1.5%。家居家具通常包含大量其他类型的材料，例如窗帘、地毯和坐垫。

扩展输出

我们不知道向下一阶段扩展的速率，因为我们事先不知道项目成员的贡献水平。我们将假设该速率为每月 1500 美元，我们将我们的剩余产出添加到其中，无论是直接生产的形式，还是以销售的形式支付新物品。扩展输出的本质是实现每年生产 6 2/3 倍能量、7 倍食物和住房/家具的用户需求，并拥有更广泛的输出范围。

维护输出

维护可以分为工厂内部可以更换的物品和需要从外部供应的物品。对于必须从外部供应的物品，项目出售其可以制造的物品来支付其无法制造的物品。即使是 0 阶段传统的车间设备也需要维护。可以检查这些设备，以便通过内部生产来更换而不是购买。

剩余产出

1A 阶段的剩余产出将从该阶段开始时的 100% 增长到 1B 阶段元素完成时的需求量 + 维护量的 250%。

1A 阶段元素列表

以下是支持此阶段产出的元素。它们按功能编号列出，其中 1A 代表此第一个项目位置的阶段，接下来的数字分别代表生产、运输和居住。

1A.1.1 控制位置

• 计算机网络 - 我们假设自动化设备由工厂网络和计算机以及合适的软件控制。

1A.1.2 供应电力

• 太阳能熔炉 - 为了为工厂供电并满足个人需求，我们对所需的总功率容量进行了初步估算 =（每年 15 千瓦电力/60 千瓦热能太阳能熔炉 +（5% 维护 x 累积容量））x（2.0-3.5 剩余倍增器，基于对 1B 阶段的完成情况）x（1.0-7.0 比例倍增器，基于对 1B 阶段的完成情况）。因此，1A 阶段的终点功率约为 375 千瓦电/1.5 兆瓦热能，这需要大约 3/8 公顷的集热器面积。这反过来又需要用于定日镜的玻璃镜面和结构部件，以及用于热能和电力生产的驱动系统和焦目标。如果想要全天候供电，后者可以使用热岩存储。这将需要根据其他部分的大小进行反复修改。

• 风力涡轮机塔架 - 我们安装了一些高耸的涡轮机，以补充太阳能熔炉。它们将剩余电力输送到电网，当需要时，工厂从电网中获取额外的电力。

1A.1.3 提取材料

• 挖掘 - 我们估计每天 7.4 立方米是满足最终需求所需的初始挖掘/土方移动能力。我们将此乘以 2.0 作为我们的初始剩余能力。一台传统的 1/2 立方码挖掘机每天可以完成 200 个“银行立方码”（地面上的材料），或 153 立方米。这使用一台 80 马力的反铲/装载机和两名操作员。线性缩放，我们需要一台 6 千瓦（8 马力）的机器，配备 40 升的反铲，以达到我们所需的生产速度。这大约相当于一台 Bobcat 418 小型挖掘机。反铲臂和装载机铲斗是模块化拖拉机的附件。在本阶段结束时，我们假设操作员的时间为 40%，而不是 10%，但输出范围的增加和剩余部分的增加导致对三倍大小的设备的需求，因此我们需要一台 18 千瓦（24 马力）的设备，配备 115 升（1/9 立方米）的铲斗。

• 伐木 - 砍伐树木很危险，因为它们包含大量的潜在能量。我们希望用拖拉机附件远程砍伐树木，并用坚固的护罩保护拖拉机本身，以防树木以错误的方式倒下。一旦树木被砍倒并切割，我们使用一个原木架将原木拾起并运出森林。

1A.1.4 加工材料

• 玻璃 - 对于定日镜，以 10 公斤/平方米 x 75 平方米/年 x 80% 的效率计算，以产生 60 千瓦热能 = 750 公斤/年。我们假设使用熔化的废玻璃。太阳能熔炉提供熔化所需的能量，我们需要在通用熔炉中添加熔化和浇铸硬件。这将包括一个熔化罐、一个镜面模具和一个退火炉，它们可能是同一个装置，具体取决于设计。

• 金属 - 对于聚光器，每年 20 kg/m² x 75 m² = 1500 kg。我们假设使用熔化的金属废料，铸成条状，然后轧制成结构形状。

1A.1.6 存储库存

• 工业用地 - 我们估计每人需要 500 m² 用于生产和存储用地，其中 200 用于建筑和设备。因此，对于每年 0.25 人，我们需要开发每年增加 125 m² 的土地和每年 50 m² 的建筑。这些将添加到传统车间在第 0 阶段开发的任何工业用地和建筑中。实际面积将在之后通过总结各个需求来确定。目前我们假设所有建筑都是重型工业封闭式，采用 1 x 1 x 0.2 米的模块化混凝土地板。这每年大约需要 35 吨的材料用于混凝土和砾石基础以及车道。开挖和排水将取决于地形。

1A.1.8 种植有机物

• 田间工具 - 这些是模块化拖拉机的附件，用于执行典型的作物作业。从传统农业标准来看，土地面积很小，更像是家庭花园的大小，因此工具也相应地很小。

• 温室 - 与系统的其他部分一样，我们将温室设计成模块化且可扩展的。为了耐用性，我们选择玻璃作为透明材料，可能采用桁架框架支撑。为了冬季使用，我们包括隔热板和反射器来增强照明。为了夏季使用，我们包括蒸发冷却器。内部隔断或室可以控制特定植物的环境，架子可以增加种植面积。某种类型的温室机器人用于自动化重复性任务。从概念上讲，这要么在温室长度方向上运行桥式起重机系统，要么运行独立的车辆。

1A.2.1 抵御外部环境

• 土地 - 所有项目用地都包含在这个元素中，尽管它们用于不同的功能，例如种植食物、基础支撑和运输道路。在第 1A 阶段开始时，我们需要为每人 1.3 公顷的平均林地进行初始建设，并需要 2.15 公顷用于持续的木材生产。土地至少需要伐木权，如果不是完全所有的话。这些是平均值，取决于目前的木材库存和土壤状况。在林地中，或者作为独立的地块，我们使用 0.2 公顷/人用于生产和居住开发。

1A.3.4 内部运输供应

• 模块化拖拉机 - 对于内部低速/高扭矩运输，我们采用模块化农场拖拉机类型的设计，采用通用底盘和电源，以及多个手动和机器人附件。这是整个项目中使用的模块化机器人的一个子集。

控制可选地通过座舱操作员、远程手动控制单元或本地自动控制系统进行。控制系统可以像其他附件一样互换，将拖拉机从手动转换为自动。在这个早期阶段，我们致力于制造简单性，因此我们采用活塞或涡轮蒸汽机来驱动液压泵。电动驱动可能维护成本更低，但从一开始就在工厂制造铜线和电池就比较复杂，因此我们将此作为未来研究的替代方案。液压压力通过液压马达和汽缸驱动车轮和附件。我们计划使用生物来源的液压油，以确保安全。许多热源都可以用来产生蒸汽，包括液体燃料、木材或储存的热能。散热器用于冷凝水以循环使用。底盘的大小由开挖作业决定，我们假设这是最重的作业。其他任务（伐木、耕作和一般运输）将使用按底盘尺寸和功率输出进行缩放的附件。

• 电动替代方案 - 全电动替代方案的设计可能更简单。我们在此列出模块化机器人组的所有元素，尽管早期阶段只有一些元素是必需的。所有元素都设计为由机器人本身或另一个机器人进行交换。

• 电源

- 固定太阳能阵列充电站 - 可更换电池组 - 可以留在充电站并根据需要更换，或者通过将机器人停放在充电站进行充电。- 固定位置操作的直接轨道接触或插头

• 各种尺寸的基本底盘，其他物品都安装在上面
• 室内工厂或户外使用的轮组
• 乘客使用的座椅和控制装置组
• 远程控制和自主使用的摄像头、发射器和控制单元
• 带各种末端工具的机器人手臂，存放在工具箱中
• 非移动机器人的底板
• 货物的托盘/箱子附件
• 货物拖车安装座
• 用于物料搬运、稳定器、挖掘机臂等的其它动力附件

第 1B 阶段

性能目标

• 总体目标 - 在本阶段开始时，我们的目标是通过经济价值，达到每年 1.0 人的物理需求的 47%。我们希望证明工厂的自扩展可以在所有类别中提高性能。因此，我们将能源成分增加到 13%，略有盈余；将食物增加到 16%，这是除药物以外的大部分食物；将住所和家具从 9% 提高到 18%。后来的工作可能会找到更优化的增长路径。目前我们只希望证明至少有一条有效的路径。除了满足更多的物理需求之外，我们还希望生产下一扩展阶段的物品、维护更换物品，以及在本阶段开始时超过内部需求的 250% 的盈余。

• 住所和家具 - 我们将目标提高到 23/37 = 62% 的建筑成本。

第 1C 阶段

通过经济价值，达到每年 4 人的物理需求的 61%。

第 1D 阶段

通过经济价值，达到每年 12 人的物理需求的 72%。

第 1E 阶段

通过经济价值，达到每年 32 人的物理需求的 80%。

第 1F 阶段

通过经济价值，达到每年 75 人的物理需求的 85%。