泛工業革命：製造業的超級英雄如何改變世界？

前言　

劇變將至的隱祕線索

身為一名位於新罕布夏州漢諾瓦市、世界上最古老且仍最具聲望的達特茅斯學院塔克商學院的教授，我並不習慣扮演業餘偵探的角色。每當我在研究新興的商業潮流時，我通常只要打電話給《財星》美國500強榜上的任何一位執行長，就會獲得熱情的回應。雖然這些主管時常會要求我對某些商業細節保密，但他們通常會急切並且自豪地與我分享他們在科技上的最新突破以及最先進的策略。

但是，近幾年來，在記錄與分析我認為是世界上最重要的新策略性商業發展時，我突然撞上了一堵虛擬的石牆。這堵石牆由與此牽涉最深的企業領導者的沉默、迴避，以及時不時的誤導所形成。當然，這種我所不熟悉的遮掩與保密，無法打消我追故事的念頭，反而使我的看法更為堅定。這股潮流絕對能顛覆情勢，這是每世紀只會發生一次的劃時代商業變動。

藏身於平凡外表之下：積層製造如何轉變商業世界

一切是從我對3D列印這項新製造科技感到興趣開始。

每個人一定都聽過3D列印，這是從電腦怪傑小圈圈進展到大眾意識的新進「酷」科技之一。但是許多人仍然將它與可愛的塑膠製飾品，或充其量與要被當成「真正」製程模型的小型原型產品設計與生產聯想在一起。他們不知道3D列印只是統稱為積層製造（AM）的眾多革新方式的一部分，不知道積層製造已適用於廣泛的材料、產品類型與用途，不知道許多最重要的製造業已逐漸開始以積層製造為主要的生產方式，更不知道以積層製造為主要基礎的大型新興產業已經啟動。

長久以來，我對新的科技在市場、經濟、商業策略上的影響一向感到很有興趣，在過去幾年我也緊密關注著積層製造的發展。因此你能想像得到，當我在2015年，接獲時任惠普──使3D列印普及化的公司之一──執行長的梅格．惠特曼（Meg Whitman）的邀請，參訪他們位於美麗的西班牙城市巴賽隆納的主要廠房時，我心中有多麼激動。

我永遠不會忘記和惠普的多射流熔融（MJF）列印機研發部領導者史考特‧席勒（Scott Schiller）在「車庫」共處的那一天。史考特帶我到一扇大門處，那扇門用2D列印出的木板和金屬鉸鏈，設計成好像是知名新創公司會從其後發跡的車庫門的樣子。但是在這扇門後並非一般的車庫，而是一個腹地頗大的空間，有超過400位擁有高等學位的工程師，正在研究2D與3D列印機的突破性科技。他們所有的研究，包括發展出使3D列印科技的穩定性、耐久性、效能和可購性更臻完美的進展等，都在致力於消除積層製造和老舊的製造方法之間最後殘餘的品質分歧。

例如，我參觀了檢測多射流熔融3D列印機性能的四間測試房。其中一間裝飾了熱帶動植物的彩色圖像，由人工設定為模擬雨林的熱度與高溼狀態；第二間裝飾得如同沙漠地貌，既乾又熱且塵土飛揚；第三間有如霜凍般寒冷，有成排的北極冰山照片。這些房間裡的列印機都經過反覆測試，以確保不論在何種環境與狀態下，都能保有穩定的品質。在第四間房間裡，有一個巨大的機器手臂被設定來抓取並劇烈地搖晃列印機，這是模擬當列印機從一間辦公室被移動到另一間，或是進行海外運輸時，可能會被粗魯地搬來運去。他們還會以微米為標準，檢視測試後的列印機零件，是否改變了位置或是變形，列印出來的產品品質也同樣會接受測試。

參訪期間，我也得以見到發展中的3D列印技術。例如，我看到實驗用的列印機被設計來列印出一端堅硬、另一端有彈性的塑膠零件，這適合用來製作鏡框。有的列印機在測試生產含有添加物的塑膠的新方法，以強化諸如顏色、強度、堅硬度和多孔性等特性，這些特性對於製造諸如在極端情況下使用的工具或零件有其必要。我也看到了其他我還不便透露的工作內容的新製程。

在未來的製造業中，3D列印將是重大且主要的元素，而惠普顯然決定要在這個領域扮演領頭羊的角色。儘管已經有數十家公司正與惠普競爭積層製造的龍頭地位，其中多家公司甚至還擁有令人驚奇的新科技，但產業專家們仍看好惠普。

其實史考特‧席勒和如今稱為HPI的惠普分拆公司的其他人，可能是世界上唯一已經將既存產業成功數位化的一群人士。這個既存產業，也就是傳統的2D列印，是在紙張或其他媒介上投放層層的墨水或色素，以形成文字或圖像。有這樣傲人的成績，無怪乎惠普工程師和主管們會對以幾乎相同的方式來革新製造業，這麼具有信心。

事實上，這個進程已經開始了。2016年，惠普發表了第一代產業用多射流熔融3D列印機，預期在接下來的兩年內，預購量會有數百台之多。為了跟上迅速發展的需求，惠普還在幾個月之內擴展了製造能力。2017年11月，惠普推出了擁有更多優異功能的第二代模型機MJF 4210，其中最具代表性的，就是它在3D列印的速度與效能上有令人難以置信的進展。例如，在同樣的時間內，最常使用的3D列印方式選擇性雷射燒結（SLS），只能生產1,000個齒輪，但是多射流熔融列印機卻可以製造12,600個齒輪。

這樣的進展，將大規模使用3D列印的收支平衡點，提高到11萬個單位。這是3D列印得以進行更大規模生產的一個里程碑。不僅如此，惠普還發表了更進一步的突破，包括一個價位較為低廉，首次能夠以高品質、全彩列印的3D列印機系列。

參訪惠普使我見到這些令人大開眼界的成就，以及推動其他轉變性發展的幕後團隊。但是，當我詢問惠普的接洽人員「是誰購買這些3D列印機？」「他們買來做什麼？」時，他們都不願多談，只願意介紹幾個重要的客戶給我認識。

其中一個客戶是捷普集團（Jabil Inc.），這是世界第三大代工合約製造商（前兩名是台灣的鴻海，以及創立於矽谷、現位於新加坡的偉創力）。捷普總部位於佛羅里達州，在全球28個國家中擁有102個生產廠房。他們製造印刷電路板（PCB）、組裝印刷電路板用的塑膠與金屬機殼，以及其他從消費性電子產品到航空航太產業、從製藥到家用品產業公司的數千種加工零件。

之後，我將會細述捷普如何讓我領會到他們準備要在接下來的幾年之內，成為世界上最重要的公司。這不僅只是拜積層製造的性能所賜，也是因為捷普有一連串優秀的創新策略。捷普正在打造全球第一個製造平台，這是以數位科技連結世界上眾多商業活動，而形成的一個具有穩定連結的製造業重鎮。這樣的平台，將會為積層製造前所未見的效能增加動力。

但除了捷普以及一、兩個公司之外，惠普其他客戶的身分仍然隱晦不明。對方一再表示：「我相信你可以了解，因為競爭的關係，我們的客戶堅持要保密。」顯然，積層製造正在從一個新奇的玩意，變身成為製造業世界的重要元素。但它究竟如何做到？為何能做到？什麼樣的公司正在利用這項突破性技術來定位自己？這一切對21世紀的全球經濟又具有什麼樣的意義？

要回答這些問題，我得先化身為商業偵探。

從成人紙尿褲到噴射戰鬥機

我開始辦起案來，花了幾個月的時間，研究我從網路上能夠找到、跟積層製造有關的所有文件、文章、訪談和評論。幾位資深工程師和我商學院的許多聰明絕頂的學生，帶著我理解這個日新月異的科技的複雜來歷。有幾篇詳列了3D列印目前的使用者，以及積層製造的其他形式，其中揭露的許多新興科技及其潛在用途都非常吸引人。

有一篇文章指出，某家公司使用3D列印來生產手機天線。但供應商是誰？製造這些手機的又是哪家電子公司？這是真實故事還是純屬謠言？我在網路資源中孜孜不倦地尋找，除了有跡象顯示供應商位於中國之外，幾乎別無所得。我下定決心要有所斬獲，於是雇用了幾位說中文的年輕學生，讓他們用母語去探查報紙資料庫的商業內容。花了好幾個月的功夫，投資了數千美金之後，我們終於利用諸如聊天室的評論和求助廣告等間接方式，確認了這些傳言。我們發現，一家名為光寶科技（Lite-On）的供應商，確實使用積層製造，為台灣Android和Windows系統的智慧型手機製造商HTC生產天線。光寶科技使用由新墨西哥州Optomec公司所打造，專門用來生產電子產品的一系列3D列印機，每年製造了1,500萬支天線。

這麼大的事情卻沒有出現在主流商業媒體，顯示出一個鮮為人知的事實：在原型設計與少量客製化產品的領域之外，積層製造正在快速擴展，並且進入了大規模製造的世界，而許多老鳥工程師仍然以為那是積層製造還無法進場的世界。

積層製造也擴展到與高科技截然不同的生意。舉例來說，我發現了許多篇文章，都提到了一種Cosyflex科技，這是一項以3D列印機來製造衣料和不織布的突破性技術。Cosyflex背後是一家名為Tamicare的英國公司，該公司幾乎沒有任何的公開資料。我只在2014年曼徹斯特地方報的一篇文章中，查到在這家英國公司背後的是一對以色列夫妻檔發明家塔瑪和艾胡‧季羅（Tamar and Ehud Giloh），據報載這家公司的投資基金獲利了1,000萬英鎊。

我費盡千辛萬苦找到了塔瑪‧季羅。她是出了名的口風緊，而且幾乎不接受採訪。但是我說服她跟我分享一些她的經歷。她以一段影片，顯示她運轉中的機器是如何為有尿失禁問題的成人，生產多層防水內褲的。

影片中是一間玻璃環繞的小屋，裡面有3D列印機、機器手臂以及在輸送帶上行進的金屬板。我和我聘請來協助我理解這段影片的三名工程師，一同觀看這個過程。我們看到混合不同天然纖維的各種塑膠聚合物，被一層層地噴灑在金屬板上使基底成形，接著機械手臂放上吸水墊、用熱氣包封住衣料，然後金屬板被彎折，準備進行最後的壓型與包封。

我還得知，單一台Cosyflex機器，每3秒鐘就可以製造出1件防水內褲，每年可以生產達300萬件，而且成本只略高於傳統製造方法──如果你將附加費用考慮進去，成本實際上是更低的。舉例來說，積層製造的生產系統精簡而靈活，因此只要將這些機器設置在鄰近客戶的地方，便可以大幅降低交通成本。

這是我從經濟學的角度分析積層製造，所得出的典型模式。許多工程師對傳統製造方法擁有廣泛的知識，他們仍然蔑視積層製造的潛力，宣稱其「太昂貴而無法取代舊有系統」。我稍後將會更詳細地解釋，他們的邏輯漏洞百出。而其中最大的一個問題是：他們沒有考量到隨著生產過程，積層製造在經銷、材料、倉儲與行銷上所節省下來的成本。

很明顯地，我觀看的這家公司的影片中，Cosyflex享有的成本效益並沒有遺失。影片展示出，這個系統被用來生產數千盒內褲。但是當我勸說Tamicare老闆透露客戶的名字時，她仍然保持緘默。

於是我必須再一次回到我的業餘偵探模式。我開始向我認識的每一個人，詢問誰可能是使用Cosyflex產品的神祕公司。根據我聽到的消息，我得知Cosyflex技術最有可能的大用戶是一家製造成人紙尿褲、醫療繃帶以及急救產品的特定公司。之後，我聽說Tamicare與一家大量生產運動鞋與內衣的服裝公司簽署了一項數百萬美金的交易，也聽說Cosyflex生產的成人排泄失禁用內褲已在以色列進行市場測試。但是這些事情的更多幕後細節一直難以捉摸。

與此同時，有人帶給我一個新消息，揭露了3D列印被用在更創新、更值得注意的用途上。「我不知道詳細的內容，」一個熟識者這麼告訴我，「但是我聽說洛克希德．馬丁（Lockheed Martin）正在申請將3D列印用在飛機製造業。」我打給該公司中我認識的人，但是他們拒絕了我的採訪要求。於是我想出了一個替代策略。我搜尋社交媒體網頁LinkedIn的資料庫，找出在洛克希德．馬丁工作的專家的名字。之後我打了好幾百通電話，只想找到一個願意跟我聊聊的人。

最後，我終於找到了一個年輕的工程師，他很樂意且極具自信地跟我討論他的工作。他說洛克希德．馬丁發展出一種新的複合材料，可以使用3D列印來生產超輕量、超堅固的F35戰鬥機機體。「我們可以在3個月內使用一種叫做大面積積層製造（big area additive manufacturing）的製程，印出整架戰鬥機的機體和內裝。」他說明道，「使用傳統科技需要2到3年才能造出一樣的戰鬥機，而我們現在的目標是縮短到3個星期。」

我這位年輕朋友告訴我的事實在令人難以置信。F35戰鬥機超過50英尺長，翼幅寬達35英尺，（空機）重達12噸。這麼一架戰鬥機能夠像塑膠首飾那樣被列印出來的想法，簡直匪夷所思。但是顯然洛克希德‧馬丁發現戰鬥機的機體和內裝，可以透過一批能夠上下與橫向攀爬金屬管製成的鷹架而列印出來。這個鷹架容易折疊與裝載進入尋常的運輸容器，這就是大面積積層製造。就算不是工程師，也很快能看出這能克服積層製造因尺寸與彈性的限制而可能減少的潛力。

更令人印象深刻的是，洛克希德．馬丁正在運用尚未有人描述過或是命名過的商業模式，我將它命名為巨型模組化（mass modularization）。巨型模組化代表標準化的戰鬥機機體與內裝，以大面積積層製造的方式打造，再以3D列印的線路嵌入機身、機翼、駕駛艙以及起落架。各式空間為了安裝模組而保持開放。特殊通訊系統、導航系統、武器系統和其他功能，各自存在不同的盒中等待固定。模組會與已嵌入的線路自動連接，所以一旦模組被置入，飛彈與引擎被固定之後，戰鬥機便準備就緒。

大面積積層製造結合巨型模組化之後的影響範圍很驚人，汽車、船隻、收割機、運土設備和其他複雜的機器都可以用這種方式製造出來。而且F35戰鬥機本身也可以在數秒內透過替換更新後的模組改裝，無須送回基地更新，模組也可以空運到戰場，因應任務的轉換，讓戰鬥機安裝上新的電子功能或反制設備。

最令人印象深刻的是，飛機「工廠」已經不再需要耗費數億美金建造又容易被間諜機與衛星看見的巨大機庫。工廠可以是小型的倉庫，包括幾個在運輸容器中的大面積積層製造系統，視需求快速安裝、易於拆卸與移動。當國家可以依其需求在現場即時列印出飛機，在地緣政治與軍事策略上的意義是十分具大的。

當然，我要求讓我參觀製造廠，見識一下工作的過程。「我再跟你聯絡。」這位朋友這麼告訴我，而他從此銷聲匿跡，也沒有回應我後續的電話與電子郵件。不過在那之後，我得知大面積積層製造在一項辛辛那提股份有限公司（Cincinnati Incorporated）與橡樹嶺國家實驗室（Oak Ridge National Labs）的合資事業中有所進展，便證實了洛克希德・馬丁確實使用了大面積積層製造法。

2016年，洛克希德‧馬丁終於提出了一項包括戰鬥機積層製造過程的專利申請，這也是我現在還可以自由撰寫我從業餘偵查中發現的事情的原因。

我挖得愈深，就聽到愈多進一步的傳聞，好幾家領先全球的產業公司——備受關注的企業巨人，例如位於德國的西門子、日本的住友重機械工業株式會社以及美國公司聯合技術（United Technologies），都在追求3D列印技術的革新。

這些便是你現在閱讀的這本書的研究內容。從3D列印開始，但是必定不在3D列印結束。本書內容透過與工程師、科學家、生產管理者、研發專家和產品設計者無數次的對話，以及細讀了數百篇文章、會議紀錄與研究報告而延續。我學得愈多，就愈著迷，也愈堅信我在挖掘的事情，是我們這個時代中最重要的商業發展之一。

以下簡要說明我仍在進行的研究中，已經揭示的部分。你們可以想像成在電影試映會即將開始前，先提供的一些精采畫面。

3D列印是一個連奇異這樣的公司，都投資了數十億美金的強大新數位製造科技之一。它起初只是不斷重複以2D列印層層疊疊的材料，直到做出一個3D的物品。但是新的方法已經發展出來，更加成熟，也更有力量。其中包括稱為單層列印和自組裝的創新技術，以及非層疊積層製造的其他形式。這些積層製造技術，由較為人熟悉但也變化極快的其他領域中的新穎發展所補足，像是機器人工學、人工智慧、大數據分析、雲端運算以及物聯網（連結電子網絡的家用與商用的數百萬台裝置，進行巨大規模的數據分析與收集）等。

最登峰造極的突破性進展，將會是積層製造平台的完善與普及，像是捷普、奇異、西門子以及資訊科技業的巨人IBM所打造的平台那樣。積層製造平台將會以大多數專家都預想不到的方式革新世界經濟。例如，在許多行家描述以工業4.0為題的未來願景中，傳統製造方法將藉著如自動化與機器人工學，得以升級與現代化。當積層製造被含括到這個願景中時，它在根本上只被視為傳統製造系統的附屬物而已，如只利用少數3D列印機，為組裝線上的工人產出零件。

而另一方面，新興的工業平台，將會以積層製造為核心，以嶄新的方式創造價值。這些以積層製造為基礎的平台，將協助公司管理複雜又多元的營運。透過創造巨大的產業網絡，以連結與靈巧地控制數百項商業製程，創造前所未有的效益，開創具有靈活性、多元性與前所未聞的規模的商機。

我將這些龐大的新興商業稱為泛工業。我有充分的理由相信泛工業會在接下來的20至30年間掌控全球經濟，驅動空前的改變，其影響力將會遠遠超過製造業的世界。這樣的經濟變革，將遠遠超出那些工業4.0倡導者所設想的程度。

因此，本書名為泛工業革命。這個詞定義了今日新興的科技在之後20到30年間將會帶來的轉型。這是由一系列合理卻又戲劇性的經濟變動為特徵的一個年代，這些變動包括：

邁向更巨大的效益。從慢速、改變需耗費金錢的中心化、資本密集型的製造設備，轉移到更有效率的生產單位，由數位化工業平台協調，資本密集度低，去中心化，並且具有彈性；

邁向更激烈的即時競爭。從嘉惠低成本生產者的冗長供應鏈，轉移到既短又更為簡單的供應鏈，並從顯著降低的運輸成本和交貨時間、與顧客更近的距離，以及對於市場變化、商品設計、與競爭者的動態幾乎即時的反應中獲益；

邁向在無確切產業邊界的經濟體中競爭勢力範圍。從高進入障礙區隔出的確切市場與產業，轉移到透過共享製造材料與方式而連結的聚集產業；

邁向數位化的商業生態系統。從傳統的供應鏈，轉移到廣大、具有內在關聯性又多元化的商業與共同團體──泛工業，共享關於供需、製造科技、貿易與財務變化，以及消費知識的數位化與市場導向資訊，帶來強而有力的網絡智慧；

邁向集體競爭。從專精於特定產品與市場的公司之間，轉移到相對少數的巨型泛工業之間的競爭，而每一個泛工業都以自己獨特設計的生態系統為中心。

在這個過程中，我們也可以預期會見到許多只有極少數人曾預想到的，關於管理、策略以及社會上的發展。例如：

自造者迷思之死。生產微量品項的小型、工藝品等的3D列印商店，退讓給結合許多數位化科技，以新發現的質量控制、速度與效能，大規模生產物品的複雜系統；

新型態的垂直整合與複合企業集團的興起。組織機構使用數位化的力量以達到往昔的企業巨人從未臻至的綜效；

超級融合的時代。它將比1990年代的產業融合更具影響力，企業功能、公司區隔、集團公司、產業以及市場之間的邊界，將會快速受到侵蝕甚至消失；

華爾街勢力的衰退。泛工業公司積累資本與市場力量，使它們實際上不受金融之王的支配；

以最少環境成本獲取豐盛成果的時代。新的製造科技顯著降低了材料浪費、能源耗損以及市場的無效性；

全球勢力平衡的主要變動。包括嚴重的經濟失調，例如在已開發國家中蔓延的失業情形，以及像中國這樣的發展中國家會相對地權力衰落；

自由企業制度可能毀壞的挑戰。泛工業空前的經濟與政治勢力，使政府、公民團體以及主導新經濟的企業巨人之間，產生衝突。

我在1994年寫作策略指引暢銷書《超優勢競爭》時，就一直在分析商業潮流。我相信我們將經歷的嶄新改變，是到目前為止最重大的。試圖預言這些複雜又相互連結的潮流之確切結果或許太過冒險，但是我想有一件事情是很清楚的，那就是企業絕對不再一樣了。

這些事情將如何發生？企業領導者必須做些什麼，好讓他們自己以及他們的公司因應眼前的動盪？這些變化又將如何影響社區、國家、全球經濟以及一般大眾的生活？這些是我在本書內容中將要探討的一些問題。