18世纪时美国仍是一个农业国家，到了19世纪中叶，美国工业则迅速起飞，并逐步取代了英国而成为世界上最强大的生产力量。由于美国缺乏廉价劳动力，机械化的速度大大超过欧洲。为了适应大规模的机器生产，在美国发展了一种新的生产方式，这种方式确定了现代工业化批量生产的模式和工艺。其特点是：标准化产品的大批量生产;产品零件具有可互换性;在一系列简化了的机械操作中使用大功率机械装置等，这就是所谓的“美国制造体系”。这种体系并不限于生产方法，而且也影响到生产的组织和协调、工艺特点、商品的市场开发以及产品的类型与形式等，因而也影响到设计。美国制造体系有欧洲的渊源和影响。大约在1729年，瑞典就有人以水为动力，用简单的机器生产可互换的钟表齿轮。后来，一名法国军火商布兰克（Le Blanc）用类似的方法生产滑膛枪。美国第三任总统杰弗逊（Thomas Jefferson，1743—1826）任美国驻法大使期间，于1782年访问了布兰克的工场，他在一封信中写道：“这里在滑膛枪生产中作了改进。……所生产的每枝枪的零件是完全相同的，使不同枪支的零件可以互换。这种方式的优点在军械需要修理时是非常显著的。”然而，布兰克的工作遇到了来自管理军火的政府官僚以及手工艺人们的非难。手工艺人们认为这种方法会危及他们的生计。前面提及的布鲁勒把这种互换性设计思想带到了英国。他是从法国大革命中逃出的一位皇族难民，到英国后，他为皇家海军设计了批量生产滑轮组的机械。 这种具有互换性的设计的基本方法大约从1800年开始在美国兴起。怀特尼（Eli Whitney，1765—1825）常常被称为“美国制造体系之父”。他于1798年向美国政府提出了一项两年内生产一万支步枪的建议，不过这一计划11年后才完成。对于现存的怀特尼滑膛枪的研究表明，其可互换的部件是有限的，其精度，也就是可互换的程度也是不同的。此时的其他一些军火商也采用和发展了这一方法。事实上，不是一、两个人就发明了这种制造体系，它是当时流行的一种观念，产生于一个连续的改革过程之中，而每一种改进都被其竞争者急切地采用。另一个军火商霍尔（John H. Hall）特别强调和发展了可互换性，即着重解决精确度量和生产中的准确性这两个关键问题。从1824年开始，在长达20年之久的简化型来复枪（图4-40）生产中，这一工作达到了高峰。他的目标是：“使枪的每一个相同部件完全一样，能用于任何一支枪。这样，如果把一千支枪拆散，杂乱地堆放在一起，它们也能很快地被重新装配起来。”为了做到这一点，霍尔必须尽可能地简化每一个零件，以保证度量和加工的精度。与手工制枪师优美而华丽的产品相比，他的产品是极为实用的，这种方法后来又为其他一些厂家进一步完善，并对国际军火生产产生了影响。