導論：一個製造工程教授的困惑
這是一個製造工程學術工作者試圖向小學生解釋「東西是如何被製造並送到你手中」的旅程。作者在自己英國住處的書房裡，拿著一張 A4 紙和一枝鉛筆，苦思如何讓一群九到十歲的孩子對製造業產生興趣。這個問題看似簡單，卻揭示了一個更深層的問題：我們大多數人對周圍物品的製造過程一無所知。我們使用智慧手機、穿衣服、吃食物、開車、住在房子裡——但我們幾乎從未想過這些東西是怎麼來的。當系統正常運作時，我們視之為理所當然；當系統出現問題或停擺時，我們才會震驚和憤怒。為什麼一個對我們日常生活如此重要的系統，卻如此脆弱和被忽視？
作者在。二零二零年三月的一個黑暗早晨，被手機上的新聞標題驚醒：「冠狀病毒：搶購衛生紙的背後是什麼？」當空蕩蕩的超市貨架占據了我們的視野，我們才意識到這個連接所有製造、分銷和銷售我們日常必需品的公司的系統，是多麼地精細和脆弱。這個全球疫情揭示了我們對製造業的無知：從一個簡單的電熱水壺到複雜的半導體晶片，每一個我們日常使用的物品都是一個令人難以置信的複雜系統的產物，但我們對這個系統幾乎一無所知。本書的目標就是填補這個知識空白，讓讀者理解製造業——那個為我們製造一切東西的隱形世界——是如何運作的，以及為什麼它對我們每個人都至關重要。
理解製造業不僅僅是了解工廠裡發生了什麼。製造業是一個複雜的生態系統，包括原材料的開採和加工、產品的設計和開發、工廠中的實際製造、產品在世界各地的運輸和分銷、企業如何決定我們想要什麼、以及這個系統如何隨著時間改變和發展。每一個環節都有其獨特的挑戰和複雜性，而這些環節共同構成了我們所說的「製造業」。本書的八個章節將帶領讀者穿越這個隱形世界，從最基本的製造過程到最複雜的全球供應鏈，從歷史上的製造革命到未來的永續發展挑戰。
論點一：魔法——即使是製造最簡單的東西也令人 jaw-dropping 的複雜性
當我們認為自己了解一個東西時，我們往往只是了解它的表面。一個簡單的電熱水壺，看起來不過是一個装水的容器下面有個加熱元件。但這個看似簡單的設備實際上涉及了令人難以置信的工程智慧。現代電熱水壺的核心是一個直徑不到兩公分的雙金屬圓盤，這個小小的裝置解決了一個重要的安全問題。這個裝置的上下表面由兩種不同的金屬製成，每種金屬受熱時的膨脹速率不同。當水蒸氣加熱這個小圓盤時，其中一面膨脹得比另一面快，直到它發出輕微的「喀」聲。這個彈跳動作的力量足以作為開關，切斷傳送給水壺加熱元件的電流。
這個簡單的裝置背後是數十年的工程發展。早期的電熱水壺模型有加熱元件與水分離，因為工程師還沒有弄清楚如何在將電器放入水中時避免危險的爆炸。我們必須等到一九二零年代，技術才發展到可以安全地將加熱元件浸入水中的程度。從那時起，電熱水壺的設計基本上穩定了下來：加水、插電、打開開關，聽到持續的轟鳴聲或看到蒸氣從壺嘴噴出，你就知道水開了。如果你分心走開，金屬水壺會繼續沸騰直到水分完全蒸發，然後加熱元件會燒毀。這個設計雖然不完美，但不會危及生命。
然而，如果你的水壺是塑膠做的，讓它燒乾就會造成更大的麻煩。產生的熱量最終會熔化水壺的塑膠外殼，導致它塌陷在加熱元件上，產生有毒煙霧和火焰，可能把你的廚房、辦公室或酒店房間燒成焦炭。為了讓塑膠電熱水壺安全，需要某種開關在水沸騰後自動關閉。這個問題的優雅解決方案就是那個小小的雙金屬圓盤，而它的發明者是一位叫做約翰·C·泰勒博士的人。這個看似簡單的發明解決了一個全球每年數十億次使用的安全問題，這就是製造業的魔法——解決看不見的問題，讓我們的日常生活安全又便利。
論點二：製造——工廠裡究竟發生了什麼
想像一下你參加了一個烘焙比賽，獲得了獎狀。你的得獎作品是一盤巧克力布朗尼，前一天晚上匆忙烘焙、包裝，然後放在車籃裡送到上班的地方。這個簡單的生產例子可以幫助回答一個非常簡單的問題：工廠裡究竟發生了什麼——製造業中東西是實際被製造出來的那個部分？要完整回答這個問題，需要帶讀者參觀各種不同的工廠。然而，如果不了解一些生產技術，僅僅是看工廠內部可能不會揭示太多東西。這有點像看一部你不懂語言的動作電影，沒有字幕。你能感受到戲劇性和興奮，但不會真正理解那些人為什麼互相叫喊、小丑的意義，或者他們剛才發現了誰的頭。
製造業的世界比大多數人想像的要廣泛得多。它不僅僅是大型工廠和装配線。想像一下從你家附近的烘焙店到跨國電子產品製造商的所有生產活動。每一個生產活動都涉及某種形式的原材料或組件的獲取、轉化和組裝。這個過程可能是高度自動化的，也可能是完全手工的；可能只涉及單一材料，也可能涉及數百種不同零件的複雜組合。重要的是，無論規模大小，所有製造活動的核心都是將輸入轉化為輸出的過程。
製造業的歷史可以追溯到人類文明的早期。從青銅時代的青銅冶煉到工業革命時期的蒸汽機，從二十世紀的流水線生產到二十一世紀的數位化製造，每一次技術革命都深刻改變了我們製造東西的方式。然而，製造業的核心問題從未改變：如何在成本、效率、質量和可持續性之間找到平衡？這個問題在今天比以往任何時候都更加緊迫，因為我們不僅要製造更多的東西，還要以更少的資源和更少的環境破壞來製造。
論點三：移動——製造業關乎旅程
你可能在高速公路上被卡在車陣中，咒罵著前面那輛為了超越前面稍微慢一點的車而切到你的車道的卡車。當你減速經過另一組重新排列順序的卡車時，你可能會感嘆這些車裡到底裝的是什麼。事實上，每一輛卡車、每一個貨櫃、每一個箱子或簾式邊車、每一個油罐車或平板拖車上，都承載著各種原材料、組件或成品的旅程。有些貨運可能只有幾英里的旅程，有些則是數千英里的漫長跋涉。有些是將原材料運往工廠，有些則是將成品運往分銷中心或最終消費者。
製造業的現實是，產品幾乎從來不是在一個地方製造和消費的。全球化意味著一個簡單的產品可能涉及來自不同國家的數十個供應商的零件，在多個國家進行組裝，然後分銷到世界各地。這個複雜的物流網絡是現代製造業的命脈，但也是其最脆弱的部分之一。二零二零年的疫情清楚地展示了當這個系統受到干擾時會發生什麼：從半導體短缺到消費品價格上漲，從供應鏈中斷到物流成本飆升，我們開始意識到這個看不見的系統對我們日常生活的巨大影響。
然而，全球供應鏈的複雜性也帶來了效率和成本的優勢。透過利用不同地區的比較優勢，製造商能夠以更低的成本生產更高質量的產品。問題是我們如何平衡這些優勢與風險，以及如何建立更具彈性和可持續性的供應鏈。這需要對物流、生產和分銷的每一個環節進行深入理解，而不是簡單地將製造業視為一個黑盒子。
論點四：滿足——製造商如何弄清楚我們想要什麼
加冕典禮背後的製造活動揭示了製造商如何與客戶互動的一個重要面向。有時候，客戶確切知道自己想要什麼。問題：誰製造英國軍隊的典禮制服？答案是一家叫做菲爾明莊園的英國製造公司，成立於一六五五年。這個公司現在由卡什凱特家族經營，他們的俄羅斯祖先曾經為沙皇尼古拉二世製造氈帽。革命關閉了他們的主要市場，迫使他們尋找新的機會，於是他們搬到了英國。該公司現在有多條業務線，從定制裁縫到防彈盔甲，從獎章到鈕扣。
這個例子說明了一個重要的製造原則：定制化與規模化之間的平衡。菲爾明莊園能夠為英國軍隊製造特定的制服，同時也為其他客戶提供服務。這種能力來自於幾個世紀的經驗積累、技術傳承和對品質的執著。然而，對於大多數製造商來說，問題是如何在保持品質和效率的同時，滿足客戶不斷變化的需求。這個問題在今天比以往任何時候都更加複雜，因為消費者的偏好變化更快，市場競爭更激烈，而資訊的透明化也讓客戶對產品有更多的了解和更高的期望。
製造商如何弄清楚我們想要什麼？這個問題的答案涉及市場研究、消費者行為分析、趨勢預測和直覺判斷的複雜組合。有些公司依賴大數據和人工智慧來分析消費者的行為模式；有些公司則依賴傳統的市場調研和客戶訪談；还有些公司則透過不斷的產品迭代和快速失敗來學習。重要的是，無論採用什麼方法，製造商的核心目標始終是預測和滿足客戶需求，同時保持競爭力和盈利能力。
論點五：改變——製造業如何改變世界，反之亦然
「喀」。這是你每天可能聽到好幾次的聲音，全世界每天聽到數億次。這是電子流在精確定義的時刻自動被阻止的聲音，確保一台對我們福祉至關重要的機器安全永續運作。這是水壺裡的水沸騰時發出的聲音。這個聲音是由一個直徑不到兩公分的小小閃亮圓盤產生的，這個裝置幾乎埋藏在世界上所有的電熱水壺中。這些特殊形狀的圓盤的上下表面由不同的金屬製成，每種金屬受熱時以不同的速率膨脹。當水壺中的蒸氣熱量經過這個小圓盤時，其中一面膨脹得比另一面快，直到它發出小小的「喀」聲。
這個看似簡單的裝置背後是制造業如何改變世界的一個縮影。一個發明解決了一個普遍的安全問題，讓數十億人能夠安全地使用電器。這種持續改進和創新的能力是製造業的核心特徵。從歷史上看，製造業的每一次重大突破都會對社會產生深遠的影響。工業革命讓我們從手工製造轉向機械化生產；電氣化讓工廠可以更有效率地運作；自動化提高了產量和品質的一致性；而數位化則正在徹底改變我們設計、生產和分銷產品的方式。
然而，製造業的改變並不總是朝著更好的方向發展。有時候，技術進步會帶來意想不到的負面後果，例如環境污染、資源耗竭和社會不平等。重要的是認識到這些後果不是不可逆轉的，而是可以透過有意識的選擇和政策干預來改變。製造業如何改變世界，以及世界如何改變製造業，是一個持續的對話，需要所有利益相關者——製造商、消費者、政府和公民社會——的參與。
論點六：連接——數位化如何轉變並持續轉變製造業世界
我把鑰匙插進前門鎖時，餘光捕捉到一些不對勁的東西。沿著路透過冬日早晨的昏暗，我看到一輛自行車倒在地上，一個穿著連帽衫的身影稍微彎著腰在我鄰居的門前。我走近時震驚地看到他在做的事情：他在送早報。我已經不記得上次在街上看到報紙被送來是什麼時候了。實際上，我很難記得上次買實體報紙是什麼時候。雖然我知道我只是個案，而且仍然有大量的人熱衷於閱讀紙質報紙，但近年來報業的衰落是戲劇性的。英國家庭在報紙上的年度支出從二零零五年的超過九十億英鎊下降到二零二一年的三十億英鎊。
這個轉變是數位化如何改變製造業和消費行為的一個典型例子。報業的衰落不僅影響了報紙本身，還影響了造紙、印刷、分銷等一連串相關產業。然而，這個轉變也創造了新的機會：數位內容創造、社交媒體管理、線上廣告等新興行業的崛起。數位化已經徹底改變了我們製造和分銷產品的方式。從三維列印到物聯網，從人工智慧到區塊鏈，新技術正在重新定義製造業的可能性。
數位化的影響不僅限於最終產品，還延伸到了製造過程本身。智慧工廠使用感測器和數據分析來優化生產；機器對機器通信減少了人為錯誤；預測性維護減少了停機時間；遠端監控讓管理者可以從任何地方監督生產。然而，數位化也帶來了新的挑戰：網路安全風險、數據隱私問題、技術失業和數位鴻溝。製造業的數位化轉型不是簡單的技術升級，而是一個涉及組織文化、商業模式和社會影響的複雜變革。
論點七：融合——製造和消費之間的界限變得越來越模糊
直到二零二零年之前，我與醫療保健領域的接觸一直是表面層面的。大多數互動來自於我的孩子們對撞擊硬物或感染各種蟲子的熱情。但當我把沾滿手指的注射器把卡爾波爾滴入哭泣的嘴巴時，或當我的牙齒撕開一塊 OK 繃來止住流血的四肢時，我確實想知道為什麼明顯急需的東西卻如此難以使用。當我再次服用止痛藥時，我可能會納悶這種特定藥物每年在全球生產多少。躺在一台嗡嗡作響的身體掃描機裡，我不禁納悶他們是如何把這個東西弄進來的。除非必要，我像大多數人一樣，不會對藥品、醫療器械和其他醫療供應品想太多。當需要的時候，我總是很高興發現它們就在那裡。
二零二零年，一切都改變了。新冠疫情突然展示了製造業在維持我們生命和健康方面的關鍵但複雜的角色。日常醫療用品和系統的突然缺失或故障直接影響了我們所有人。沒有簡單的防護設備，醫療工作者就無法安全工作；沒有呼吸機，重症患者就無法存活；沒有疫苗，我們就無法控制疫情的蔓延。這個危機暴露了我們醫療供應鏈的脆弱性，也讓我們意識到製造業與我們每個人的健康和生存是多麼密切相關。
製造業和消費之間的界限變得越來越模糊，這種趨勢在醫療領域特別明顯。我們每個人都是製造業的一部分——作為消費者、作為工作者、作為公民。當我們購買產品時，我們在參與一個全球製造和分銷系統；當我們工作時，我們在為這個系統做出貢獻；當我們投票或倡導時，我們在影響這個系統的政策和實踐。這種融合要求我們重新思考我們與製造業的關係：我們不是被動的消費者，而是積極的參與者和塑造者。
論點八：生存——作為製造業一部分的我們，如何拯救地球
上世紀四十年代，美國心理學家亞伯拉罕·馬斯洛提出了「需求層次」的概念。這表明人類需要先滿足基本的生理需求，才能擔心更高層次的需求。當你在山腰上凍僵、沒有食物或庇護所時，在職場上投射一個更有自信的形象是沒有意义的。你需要先處理基本需求。而對我們大多數人來說，這些基本需求——生存需求——是由別人製造的東西來滿足的，比如屋頂下的庇護所、食物和衣服。不幸的是，我們製造和移動所有這些生存所需的東西的方式，本身就諷刺地把我們的生存置於危險之中。
製造業已成為僅次於電力供應和暖氣生產的溫室氣體排放第二大來源。製造業產生了驚人的大量廢物。我們加工的材料和我們製造的產品中，有相當大的比例從未被使用過，或者在仍然完全正常的情況下被丟棄。製造業是我們自然環境污染的最大來源之一。理解這是怎麼發生的，以及為什麼我們繼續讓這種情況發生，需要我們研究一些具體產品的製造過程。
讓我們從如何製造滿足馬斯洛需求層次底部需求的東西開始：庇護所、食物和衣服。我住在相當新的房子裡，它溫暖且能抵禦天氣。它由包括磚塊、金屬、塑膠、木材和水泥在內的多種材料建成。這些材料中的每一種都有其自己的製造歷史和環境影響。磚塊需要粘土和能源來燒製；金屬需要開採和冶煉；塑膠來自化石燃料；木材需要種植和砍伐；水泥生產是二氧化碳排放的主要來源之一。我們的每一個選擇——無論是建築材料、消費品還是交通工具——都有其環境代價，而這些代價正在累積威脅著我們自己的生存。
要解決這個問題，我們需要重新思考製造業的各個方面。從原材料的選擇到產品設計，從製造工藝到物流運輸，從使用階段到最終回收處置，每一個環節都有改進的空間。我們需要從線性經濟轉向循環經濟，從一次性使用轉向可重複使用和修復，從化石燃料轉向可再生能源，最重要的是，從增長導向轉向可持續導向。這不僅是製造商的責任，也是消費者、政府和整個社會的共同責任。只有當我們所有人都認識到我們與製造業的深度聯繫，並採取行動時，我們才能真正改變這個系統，拯救我們自己的未來。