Sunday, October 26, 2014

突破:匠人的棄石

(圖:豐田汽車(Toyota)美國廠)

根據記載,1945年二戰結束前,日本軍退守本州。由於物資缺乏,政府還獎勵許多孩童在松林裡撿松子榨油,當機械燃料。戰後美軍發現幾十桶松子油,嘗試用在汽車引擎,結果這些松子油加熱後膠結成一團,根本只讓引擎報銷。但就此可知,當時日本已是山窮水盡、鴻雁哀鳴,即使不投降也不知能殘喘多久了。

不到二十年,1964年東京成為首次舉辦奧運的亞洲國家,耗資30億美金讓整個城市煥然一新,交通、水利、港口、地鐵、新幹線等設施,無一不是當時最尖端設計。造訪的人潮完全感覺不到這裡也曾戰敗潦倒過。其實日本在1955年首次申請當地主國,1959年獲得舉辦權,正代表它戰後十年已經讓世界刮目相看;否則一個經濟萎靡不振的國家,又怎能撥出巨款,承擔奧運建設的重任?

十年的經濟奇蹟,很多人都會說是美國大力資助,才有如此成果。這未免想得太單純了。戰後美國固然為了面對俄國中國的共黨,不得不拉攏西德與日本,但要使昨日敵人成為今日盟友,一般美國民眾可還辦不到;尤其親人在太平洋戰爭中失喪的,對日本仍舊存報復心理。到最後美國雖是花錢幫助日本重建,但真正在東京分配資金的美國官員,多半把日本當成未開化土著,鼓勵一些低層投資、薄利多銷的製造業。曾有高官對日本商務會似笑非笑地說:“你們就開些紡織、造鞋好了,不然這雞尾酒上的小雨傘,這也是你們國家做的東西。”

這對一個鑄造過武士刀、量產槍砲、甚至研發出三菱‘零式’戰鬥機轟炸珍珠港的工業國家而言,簡直是侮辱到極點。日本並不是資源豐富的地區,經濟幾乎全靠進口資源,製造高利潤產品外銷才能生存;換言之,只做布鞋雨傘,根本無法提升經濟。可是戰敗後大家需要外國資金,除了忍氣吞聲還能如何?接下來幾年內,日本除了成衣業、塑膠業,也嘗試再生產汽車、船艦、鐵路設備,希望能打通市場;不過他們很快發現,全世界對日製產品排斥得很嚴重。這現象在德國也一樣:戰前德文是科技人才必修的外文,戰後全世界都搶著學英文;歷史悠久的BMW汽車公司,居然要製造鍋鏟廚具維生,實在很淒慘。

為了改變產業,日本政府開設通商產業省,努力把年輕學子送到美國進修,觀摩別人科技公司。可惜凡受政府鼓勵的,也一定受政府控制;尤其上層選擇哪些企業值得投入,即使剛開始有看頭,後來反而一直兢兢業業地仰賴政府資金撐腰。很多榮獲政府獎金的大公司,甚至劃地自限,怕嘗試了新產業會惹官方不快。這一來企業無法上軌道,經濟停滯,更加重了日本戰後的自卑感;即使請了英美專家來開特別講座,也很難扭轉低靡氣氛。

但這並不代表日本沒救;真正突破困境的,都是那時名不見經傳的小公司。1947年一個在美國國內不得志的統計學教授名叫戴明(W. Edwards Deming),被邀到日本演講,並巡視地方工業。他很訝異日本人對他敬若天神,更訝異許多人竟然在實驗製作半導體晶體管。當年那是美國學術界才發表的報告,連專家都懷疑它的實用性,工業還在使用真空管;怎麼遠在東洋的日本竟有這麼多小公司在挑戰新科技?那年他在日本講課中大膽預言:“不久的將來,日本產品技術必成為世界之冠。”

或許戴明已經感覺到,他的工業改進方針,正如半導體一樣,都在美國不受重視,卻在日本被發揚光大。

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製造半導體電器產品,並不需要大量資源,卻需要高精密度的加工。即使是晶體管誕生的美國,也覺得這種發明很難實現在工廠製造,最後除了與國防工業有關的大公司,幾乎沒有人敢投資新科技。日本就不一樣了:第一、它自己既沒有資源,戰後也沒錢多買銅鐵,半導體是很值得冒險一試的科技。第二、原子彈終止戰爭,卻也讓日本年輕人迫切去學習物理;而半導體算是應用物理,各大學物理實驗室就成了交換資訊的場所。第三、日本人口密度高,居住空間小,自然衍生了‘小而美’的商品需求;半導體的可能性,就是把以往電子儀器濃縮成家電製品,把書桌大的笨重收音機改良成拿在手上的時髦工具。第四、東亞人身高不如歐美民族,手指靈巧度卻讓西方人自愧不如;自古以來日本的浮世繪,是以不同顏色的木版,分毫不差地層層印刷在一張紙上,其中畫家、版刻匠、印刷廠、出版社的通力合作,與後來的半導體晶圓廠,幾乎有異曲同工之妙。

只不過日本尚有太多不利條件:首先,沒有資金,就沒有設備。那年代的日本大學生,是在天花板被炸毀、牆壁滿是彈痕的實驗室裡,裹著棉襖學電子。半導體需要很精確的溫度控制,可是大學買不起昂貴的溫度計,所以學生用燈光與鏡子,將普通溫度計的刻度放大到牆上,然後看著牆壁將加熱的矽晶體控制在不到0.1度的範圍內。再來,要獲取矽晶棒做基本材料,必須用固定力道、極慢速度從矽溶液中直拉,讓晶體成長,否則就無法製造均勻的半導體;然而人再怎麼小心,也無法一小時使力完全不變,而當時日本根本沒有剩餘機械給大學實驗室用。結果學生們以最意想不到的方法,用慢慢漏水的水槽,來控制水位高度,再用水面上的木桶連接滑輪,拉出高純度的矽晶體。當然,這種辛苦製造出的矽材料,一點也不可以浪費;當時美國做的晶體管,有些無法成功,學者也只發表生產率多少;但日本連對一點失敗成品都捨不得丟棄,可以的話就再加工讓它有用,否則也會花很多時間探討為什麼出錯。有人就是在東大當研究生時,從失敗作品中發現電子穿隧效應,後來得到諾貝爾物理獎。

然而日本在美國‘保護’下,要生產半導體畢竟需要向美國公司買專利;對很多小廠商而言,專利費已經是好幾年的營運額,有幾家敢放手一搏?即使敢,在日本的保守社會裡還是難免遭白眼。1953年有一家小公司名叫SONY創辦人向美國買幾萬美金的專利,回到日本竟被官方罵不懂規矩、越權行事,連公司貸款都差點被索還;後來SONY成為世界第二家製造半導體收音機的廠商,只比美國晚一個月,疏為可惜。縱算如此,SONY對這場爭奪戰並沒有放棄,反而更努力研發高頻率收音機、黑白電視、三色映像管、錄放影機,幾乎把美國家電業一一淘汰。或許早得到的順利會使人怠惰,早嚐到的失落卻會讓人更奮發圖強。

其實要自己獨創科技很難。日本廠商雖然也很有獨創性,但它們最大的長處,是把別人認為做不到、不值得的設計,化為可能:
  • 1960年美國國防公司改良磁控管,但是這對雷達不實用,因此放棄研發,把製造權轉賣給日本,最後是日本生產第一台市場搶購的微波爐
  • 計算機的構想在60年代並不獨特,只缺有毅力把技術結合成產品的人才。1962年有家英國公司研發第一台電子計算機,用的就是日製真空管;但接下來十年被稱為‘計算機戰爭’,參賽者全是日本公司:早川電機(後來改名夏普Sharp)、卡西歐(Casio)、精機光研(後來改名佳能Canon)、SONY、富士通日立、三菱、日本電器(NEC)沖電器(OKI)東芝等等;今日普及的0-9數字方鍵,就是日本採用,便於製造的規格。那時德州儀器開始生產積體電路,卻只有IBM公司有興趣下訂單;美國許多電子公司還花了幾年開會討論這種新產品能佔多少市場、投資報酬率有多高;等到德州儀器1971年終於生產自己的計算機,市場幾乎都被夏普和卡西歐佔走了。
  • 石英鐘是1927年就出現的精確計時器,但貝爾公司的最初設計大如卡車又耗電,沒有人相信它有研究價值;直到1963年精工(Seiko)發展出手提式石英鐘,翌年在奧運中毫秒不差地公平衡量體育項目,才讓全世界爭相購買電子鐘錶。
  • 1962年美國RCA公司發現對薄層的半液態晶體通電,會讓晶體產生黑紋;但是這種現象不知有什麼用,也與RCA生產的電視無關,所以最後將智慧財產賣給日本的精工。之後電子錶開始出現液晶數字顯示,不久計算機也廣泛使用液晶。1983年精工公開第一台液晶電視,其他松下電器(後來的Panasonic)、日立、東芝、SONY也不落人後,爭相搶市場;幾十年後液晶電視已成為每年獲利上千億美金的龐大市場,原先的RCA公司卻早在1986年倒閉了。
  • 美國普林斯頓大學太陽能發電的先驅,但起先的電路板既笨重又只能產生不到一伏特的電。在那同時,日本的三洋開發的是沒人看好的無定形體材料科學,研發人員元甚至私自在下班後鑽研所謂的‘非晶矽’,陽光下性能不如普林斯頓的材料,室內感光卻猶有過之。70年代計算機上出現了量產的太陽能片;沒有這一步成功,今日大家推廣的太陽能板也只不過空談而已。
  • 貝爾實驗室在1969年開創感光電路(CCD),一開始效果很差,因為連要製造八行感光元件,沒有一個電荷感應失敗,都還很困難。委託貝爾實驗室的影印公司Xerox,覺得這科技尚未成熟,乾脆讓日本理光(Ricoh)去嘗試發展什麼。1973年理光的傳真機,是世上第一台使用感光電路的機器,然而並不是很熱賣;本來熱衷CCD的美國公司們,一下子都改投資其他科技,製造相機的柯達(Kodak)甚至放棄感光電路,專做昂貴的藝術攝影相機。十多年後數位相機數位攝影越來越普遍,還不斷在技術上進化,用途從超市商品掃描到醫療檢驗,從手機娛樂到太空望遠鏡,幾乎無所不在;反倒是柯達在2012年尋求破產保護。
  • 電子合成樂在1960年代美國只是唱片公司唬人的花樣,所以當1967年矽谷有人FM音源模擬較逼真的樂器音質,竟然找不到資本家願意投入;只有一家名為山葉(Yamaha)的日本樂器公司對這研究大為關注,還耗了七年時間與矽谷人士合作,力求不止品質提高,更要讓大眾買得起。1983年山葉推出第一台全部電子合成,價格兩千美金的電子鍵盤,幾年內賣了二十萬台(傳統錄音室的調音設備也不過十年賣一萬台)。之後性能不斷提升,甚至模擬出比真正的樂器還優美的聲音。
  • 半導體雷射早在1962年出現於通用電氣,1970年發明可商品化的雷射,美國國防業卻拒絕繼續投資。同樣1970年美國康寧(Corning)發表高純石英玻璃作為光纖,但大家已經習慣用波導管,對這門新材料居然不聞不問,更不知道半導體雷射的波長與康寧光纖的低損失波長範圍,恰巧相輔相成。1983年美國電話(AT&T)接受政府訂單牽海底電纜,由於距離而打算採用光纖,結果美國沒有一家科技公司可做下游承包,只有日電、富士通、日立之前做過日本電信(NTT)的生意,有足夠經驗承擔重任。
  • 雷射的各種用途,也是日本公司們想出來的。Xerox印刷公司1971年研發出雷射印表機,從未向外界公開,自己也不覺得實用。無獨有偶,日本的佳能也在發展印表機,只是它把設計改良到可以上市,1975年才讓產品首次出現在洛杉磯電腦展。不過這時的印表機仍然有冰箱大小,很難引起市場興趣,唯一關注的只有美國惠普公司(Hewlett-Packard),接下來近十年不斷與日本廠商交換意見,1984年終於有輕便廉價的印表機問世。
  • 光碟其實也是美國RCA公司早在1963年就發明的技術,是在基板上成長一層半導體,好像鍍金一般。這種技術剛開始看不出用途,等到被認為可以記憶資料,仍沒人想投資在這種‘失敗’技術上。1984年SONY發行可用的光碟隨身聽,其實已經要結合光碟的製造技術、雷射掃描精確度、聲音重現、基本電腦控制。但同一年東芝的研發人士又推出閃存記憶;光碟終究要機械轉,而這種新技術完全不需要機械,自也減少電熱耗損。今日電腦、手機、各類儀器全是用閃存,年銷售高達五千億美金。

或許很多人羨慕這些科技公司,一項產品年獲利就高達幾億美金;然而若不是長期投入‘徒勞無功’的研發,加上接受同業競爭的挑戰,世界其他講求資金活用、廣告新穎、市場預估的公司,絕不可能創出這些產品。日本公司對家電市場實有獨到的眼光:他們並不認為剛開始出品就必須賺錢,而是做越多越有經驗,越能提高產品性能,最後到市場飽和時以高產量高利潤賺錢的,才是真贏家。

當然,日本挑戰的並非只有電子業。1947年想推出汽車而遭歐美市場封殺的,就是日產汽車(Nissan)。但它並沒有自暴自棄,反而更低聲下氣地向英美各國公司學習。1957年豐田汽車(Toyota)開始將汽車引進美國市場,很多雜誌居然譏笑他們在製造玩具,車身又小又沒有新潮美感,哪比得上歐美名車?1958年日產汽車首次參加澳洲汽車競賽,成績不差,卻沒讓人對日本車印象改觀。1969年本田(Honda)加入美國市場,推出的轎車嚴重滯銷,差點讓本田由美國撤軍;幸好銷售人員不顧面子,既然大家不買轎車,就改成越野車刊登在運動雜誌上,短期內至少讓公司不虧損。

而商業背後,日本車廠對汽車的改進不遺餘力。他們當然不是為市場而製造巨無霸車殼、誇張的流線板;日本是資源稀少、居住密度又高的國家,十多年工業進步以來,很多人對暴發戶炫耀、汽車廢氣污染、連環車禍死亡等問題是徹底排斥。因此汽車公司改進的幾乎都是如何最有效利用汽油、如何確保操控性能長久不減、如何保護車內乘客。美國汽車業對品質並不重視,反而覺得車壞了才會有更多生意做;日本這些看來賣不了更多錢的設計,到了1970年代石油危機,卻成了最強的武器。從1960年以來日本汽車業對戴明獎視為殊榮;凡是可以提高生產精準度、減少故障率、確保零失誤的製造過程,公司都樂於採納。1972年生產線就開始運用機械手,而今日日本FANUC公司仍佔全世界電腦數控機床65%的市場。

可惜,公司發達了,有了雄厚的資金、人脈、市場資料、工廠管理經驗,人總會忘記自己是怎樣一路走來的,認為自己是靠聰明才智、頂尖科技達到繁榮。相反地,其他想模仿日本成功經驗的國家,也容易誤認它的公司是由基礎製造開始,所以再怎麼鐵杵磨針、努力加班都願意。實際上研發設計和刻苦工作都重要,但日本走的路,有很大部分是別人不願意走的方向;要走,要先知道有方向,還要有膽識去走——畢竟這條路上仍然充滿了辛勞後的失敗,充滿了周轉困難的危機,充滿了長期等待的苦悶,充滿了外國的幸災樂禍,更充滿了本國政界不知變通的策略方針。人怕失敗,所以心裡總想,不嘗試就不會失敗。然而沒有失敗,相對也就得不到寶貴的經驗。或許日本戰敗了,才真正敢面對自己的失敗,所以再多失敗一次又何足道哉?

無論我們對日本看法如何,它在科技史上的地位,是毋庸置疑的。我們享受現代生活之餘,是否偶爾也該感謝那時代的人,為世界帶來這麼多的科技恩惠?

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