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3m科技美學的奧秘

圖文 更新时间:2024-12-08 02:17:38

作 者

林雪萍:北京聯訊動力咨詢公司總經理,上海交大客座研究員

引子:技術裂變

3M是曆史上保持長盛不衰的一個傳奇創新公司。它似乎穿越了每一個周期,從手工,到機械化、計算機、互聯網時代,都有它的創新影子。盡管在過去5年,3M的年收入幾乎在350億美元之下波動,并無大的增長,但在科技創新排行榜上,一直排名前列。而作為百年以上的老牌制造業,最近的創新舉動則是尋求資本突破。今年7月,開始将醫療部門分拆出去。後者将會帶來的全新估值,讓人擺脫制造業給人留下的沉悶乏味的态勢。實際上,3M絕不是一個乏味的公司,内部一直是一個創新持續爆發的活火山。從心肺呼吸機的濾罩,到觸手可及的即時貼,再到聽診器、芯片熱管理系統,這個舉重若輕又無孔不在的工業巨頭,有着近六萬種迥然不同的産品和40多個産品部門。任何一種歸類方式,都像是一個基本無解的迷宮。然而,迷一樣的多元化背後,底層技術的關聯和裂變,自有一套強烈的演變邏輯。

讓創新必然發生

如何讓創新成為一種必然,必有公司的固有基因,是所有企業家都非常感興趣的地方。可以說,這正是企業家應該有的“造鐘師”的行為。3M的CEO麥克奈特,作為美國公司最成功的“鐘表匠”之一,在2003年被《财富》雜志評為美國有史以來10位最偉大的CEO之一。他在3M公司六十年的工作生涯裡,一手締造了3M公司的創新文化。

3M建立了一套創新模式,将創新變成系統的、可重複的過程。創新經常被認為具有很大的偶然性。但偶然性中是否能找到一些規律性,讓創新活動變得一定程度上的可預期?

在創新發明領域内最著名的萃思理論(TRIZ),就是前蘇聯科學家總結了人類高質量的超過250萬個發明專利,從而尋找到發明創造活動的規律性。這個理念和麥克奈特的想法非常一緻。

3M公司最初是準備開采金剛玉礦石,卻一直深陷困境。采礦屢屢失敗後,3M終于發現采礦業都需要砂紙這樣的一個基本産品,開發了Three-M-ite研磨砂布。這款産品,挽救了破産邊緣的3M。

1920年,一個客戶向3M索要磨料樣本卻不要砂紙,但是3M不出售磨料。什麼樣的客戶會有這樣的需求?這引起3M的好奇心關注。于是3M的CEO親自跑到客戶,結果發現後者是一個發明家,打算自行制造一種幹濕兩用的砂紙。這讓麥克奈特如獲至寶,立刻購買了客戶的專利,打造了3M另一個拳頭産品Wetordry幹濕砂紙。

為了更好把握用戶訴求,3M會經常派遣研究員去用戶的工廠現場,來實驗新品,順便收集廠商的需求。光是砂紙,3M公司就為汽車廠商做了好多種。打磨活動中會衍生出來很多新的場景,例如打磨會産生粉塵,而水可以有效消除。3M發明的防水砂紙,可以在水中使用,極大減少了空氣粉塵對汽車飾面的摩擦,令3M公司在業内一炮而紅。

以基礎技術為起點,去抓住用戶的基本需求,3M找到了一種産品創新的标準方法論。砂紙是一個滿足基本需求的工具,人類有史以來在日常活動中一直都有打磨的習慣,總是要從一個物體表面逐步去除材料。這種需求,簡直是人類從新石器時代就一直延續至今的心理沖動。3M在這一點上,咬住不放,從而使得自己的核心技術平台上,打磨Ab(Abrasive)技術,一直首當其沖。

當一個企業多元化發展的時候,它的技術邏輯是什麼?底層技術是否有關聯性?如果細看過去,那些看似不同的技術背後,其實都有同一類技術邏輯在發揮作用。就像是表盤上盡管有12個時點,但它們的力量都來自圓心的指引。我們把這種能夠推動企業實現多元化産品的共性技術,稱之為“技術向心力”。3M看似繁雜的産品背後,有着強烈的技術向心力作為支撐。

物體表面打磨之後,常常需要進行噴漆。例如汽車的雙色噴塗,需要一些膠帶可以覆蓋住部分表面,然後噴塗性能不同的油漆形成想要的圖案,但是這些膠帶要麼帶走油漆,要麼撕去後還留下殘膠。3M對此的認知是,既要粘接,又要去除。這是兩種相反的力量,如何統一到一起?用了兩年時間,3M開發了至今聞名全球的思高(Scotch)膠帶。這是3M第二個裡程碑産品。它的基本理念被不斷分裂,半透明的Scotch膠帶也開發出來,從而方便讓工人看見被覆蓋的表面情況。

這也成就了3M基本技術平台的第二大重要成員:粘結(Adhesive)。實際上,從最初的砂輪砂紙産品開始,讓别人分離就需要讓自己粘結:3M需要讓砂紙上的顆粒粘結更牢固。這是一個廣闊的粘結業務的世界,而人類對于粘結問題是永不過時的追求。從“粘結”這樣的基礎需求和技術出發,3M創造了數不清的膠帶、粘結劑和覆膜等。3M生産的膠帶類産品成為幾乎每個家庭的必備,從補一個洞,到綁住事故後搖搖欲墜的車輛保險杠,他成為家庭萬能小幫手。

從思高膠帶始,3M最重要的兩個産品,砂紙和膠帶開始亮相。這兩個産品就像是哼哈二将,一個負責分離,一個負責連接。分離和連接,正是人們最複雜的兩種基本情感,也是日常最基本的需要。3M的産品帝國,基本就是建立在這兩種相反的活動的基礎之上。這也構成了3M創新不斷的技術向心力。

人臉不過是一張膠卷

百年老店公司的存續,不能僅僅看成是一代代企業家商業策略的成功。《追求卓越》、《基業長青》展出了商業活動的宏大舞台,企業家的智慧閃耀其中,而價值觀猶如定海神針。但奇怪的現象是,公司核心技術的裂變能力,往往被有意無意淡化了。基業長青的公司,對于技術不斷進化的邏輯,自有一套深刻的認知。而那些暗自進化的技術,則成為從桌面上抽走的一張牌:它在暗中決定了牌桌的勝負。

日本富士膠卷公司,即使在消費膠卷行業基本消失的年代,公司名稱裡依然保持着“膠卷”二字。這是懷舊嗎?不不,這裡蘊含着技術向心力的全部奧秘。暗室裡的膠卷沖印,是化學物質的精準沉澱。這跟化妝品細小的顆粒在臉上均勻地附着,又有多大不同?是的,富士膠卷推出了自己的化妝品艾詩缇,在日本年輕人大受歡迎。在比人類細胞還要小的納米級的面部皮膚世界中,肌膚的成分跟膠片的主原料一樣,都是膠原蛋白。這不過是化學物質沉降技術的一個全新着陸點而已,以前是月球,這次是火星。

3m科技美學的奧秘(百年老店進化論)1

圖1 從膠卷到化妝品的同心技術邏輯

膠片與化妝品,看上去是一個固體,一個是乳狀形态,相差甚遠。但就顆粒層而言,二者都已經進入了與原子共舞的納米世界。攝影膠片是由多層超薄層組合構成的,如何配置各種成分就需要在原子尺寸大小進行微操作的納米科技。同樣的微結構技術,被精準地複用在了艾詩缇化妝品細小的顆粒處理上。

同樣,紫外線的身影,也總是在浮現。一張照片之所以會褪色,就是由于紫外線照射所導緻的氧化反應。如果要防止褪色,就需要跟紫外線展開激烈對抗。這正是人體皮膚最需要的武器。于是優質膠片的抗氧化能力,自然也是人體防紫外線的最重要技術。

照片,說到底是一種光影藝術,需要進行複雜的光分析與控制。而人的面部表情,可以說是底妝産品中的光線的綜合。光分析技術,完全可以用到肌膚内部的可視化管理,從而呈現令人愉悅的飛揚神采。

3m科技美學的奧秘(百年老店進化論)2

圖2 一種技術,跨越行業

這四種能力,構成了一個膠卷公司的技術共性,它呈現了極大的穿透行業壁壘的能力。富士膠卷公司,精準地複用了技術向心力,使得公司可以輕松轉向看似完全不同的行業。它的内部技術相似性,其實遠遠超過了人們的想象。

創新爬山虎的蔓延

技術向心力的存在,讓我們意識到颠覆性創新,其實并非一定是斷代史的存在。就技術家譜而言,很容易在更遠的地方,找到它們同居一物的局面。

3M内部很少談及颠覆式創新,漸進式創新更為準确。它就像爬山虎一樣逐漸蔓延,每跨出一小段就産生一個小小的創新。以自己的技術向心力作為支撐,每爬出一塊方磚,就把吸盤牢牢地吸下去,抓緊周圍的環境基礎。之後,完成下一格的爬升。逐步蔓延,往往也就以一己之力,貼滿了整個創新之牆。看似龐雜的3M産品群,其實都圍繞着一條條爬山虎進行市場創新。

投影儀是一個最好的例子。這個在二戰之後由美國軍方主導,向民用标準看齊的産品,呈現了巨大的活力。就是這樣一個傳統的投影儀,3M從投射鏡頭組件的核心技術出發,到反射棱鏡、鏡頭膜,再到電氣連接件、光學增亮膜和廣角數字圖形系統。各種技術元素發生激烈的“化學反應”,裂變出一系列完全不同的産業。複雜多樣的材料與光電化學的技術組合,衍生出大量的帶有技術譜系的創新産品。從最後五花八門的産品往回看,很難想到它們都源自于一個投影儀的鏡頭。各種薄膜、緊固件、照明等産品,就像爬山虎一樣彌漫谷底,穿越了漫長的時間隧道,精神抖擻地活躍在當下。

3m科技美學的奧秘(百年老店進化論)3

圖3 技術向心力的譜系

任何技術圖譜都是有淵源的,就像是生物進化史,自有前後的因果關系。從生物進化樹上,人和章魚在6億年前的時間段上,可能是同一種生物。而在距今5.4億年前的寒武紀,是地球生命空前爆發的一個時代,出現了各種複雜的動物。如果将3M的曆史,看成是一個10億年的進化史,那麼1985年就是3M的寒武紀:品種空前爆發的一年。3M的技術,開始突然出現很多的分支,蔓延式創新在這裡出現了一個裡程碑的拐點。

這其中增亮膜BEF的演化過程,就是一個物種蔓延的典型。1950年代末,公司研發人員發明了一種新的成像技術,被稱為菲涅爾塑料透鏡,這是以法國物理學家命名的一種透鏡。最早的玻璃透鏡,為了保持鏡面的曲度,需要将厚度做的很長。而菲涅爾采用了大圈套小圈的鏡頭組合方式,通過不同曲度的疊加,可以用更薄的鏡頭,實現原有厚玻璃所形成的曲度。菲尼爾透鏡,可以将鏡頭壓扁到一個很小的厚度,從而将厚重無比的燈塔燈的重量,大大減小。

3M把這項技術應用到塑料上,也就是做出了塑料材質的菲涅爾透鏡,增加了這項技術的使用領域。在此基礎上,3M創建了一個“微複制技術中心”,專門開發基于菲涅爾透鏡的應用産品。微複制,這個名字很有意思,它點明了技術向心力,具有強大的自我繁殖、不斷分裂的能力。

第一個被“繁殖”出來的應用産品,就是一個可以極其薄的放大鏡,以緻于可以安裝在手表上。為手表制造起放大作用的表盤。就是手表表盤玻璃做成了帶放大功能,讓手表刻度讀起來更方便。但3M這款手表刻度放大鏡的産品,商機并不多。此後的15年間,微複制技術中心一直萎靡不振,隻能艱難維持生存。但這項技術依然被反複叠代疊加,形成了龐大的微複制技術群。

菲涅爾透鏡技術,也在被繼續深挖下去,這一次介質變成薄膜。光學部門的科學家桑迪·科布發現,既然玻璃透鏡的曲面能做成玻璃微珠,那也可以做成薄膜,也就是具有微複制結構的薄膜。但是透鏡曲面還是太複雜,改成簡單的棱鏡則更容易大量複制。于是,3M将微米甚至納米級的小棱鏡體,塗覆到薄膜上,采用了密密麻麻的微觀小棱鏡,形成了全新的光線反射技術,大大提高了薄膜的反光度。

3m科技美學的奧秘(百年老店進化論)4

圖4 增光膜的發展

這項光學薄膜技術呈現了更好的光學性能,其終極目标是讓某個發光物體看起來顯得更亮。裝飾品是最好的應用場景,更亮就可以吸引更多的目光。這項技術其實是光學性的,要有光線才能發生作用。但裝飾品并沒有合适的小光源,因此這項技術也無法應用。

但事情也不會停止不前。

新開發的薄膜應用,仍然可以用于交通标識等特定的領域。當外部光線照射的時候,它就會産生強烈的反射。雖然并非透鏡原理,但微複制技術卻發揚光大。這種微結構的薄膜塗覆到膠帶上,制成了高反光的交通标識牌。夜間汽車大燈的光線照射之後,高能量反射,不會有光線損失,容易被大家看到,同時又是漫反射,避免普通水銀鏡子所引起的局部炫目的感覺。

然而,增強反光膜隻是用了交通标識提醒,未免讓人覺得有點大材小用。如此在薄膜的微結構上大動幹戈,總會有點别樣的應用吧。

天才的技術想法,有時候總是跑在時代的前面。它需要時間的指引。1990年背光液晶顯示器的出現,增光膜終于等到了自己的時代。背光液晶顯示器是需要外部增加照明的,但經常亮度不足。而如果顯示器自己增加光源功率,會大大增加能耗和散熱。而增光膜這種技術,天生就是可以增亮發光源。簡直是天造地設般的技術配場景,從而成為顯示屏背光模組裡面的标配,對相等功耗下增加亮度大有幫助。它可以使得平闆顯示器的亮度提高50%以上,當時被康柏公司評為與筆記本電腦相關的“八大創新”之一。

反光膜的技術潛力,經過漫長的等待,終于迎來了它的高光時刻。一項技術的壽命周期,有時候超乎人們的預料。透明材料的形狀可改變光線走向,而菲涅爾透鏡則讓形狀可以更薄,光線可以更聚攏。這些都為微複制技術奠定基礎。當材料加工技術更成熟的時候,又有了進一步運用的場合,于是薄膜化也浮現出來。技術再次疊加,微複制加上薄膜化而成就了增亮膜、微透鏡等全新産品增量。創新就像蛋糕的塗層,越抹越厚。

菲涅爾玻璃透鏡的原理,有點像數學上的微積分,通過營造無數個細小的局部小線段,來形成一種肉眼可見的曲線。3M借用了這種“微積分”原理,改變了光在空間上的分布曲線。從而将玻璃透鏡技術,用在塑料透鏡上,進一步用在薄膜反光鏡上。本質上,這些不同産品的共性,被3M抽象成一種“光線管理”的技術,從而形成一種基于“光線”的技術向心力:光線管理之上的微複制技術。有了這樣的技術原點,它就可以撥動指針,在完全不同的領域,從手表,到交通标識,到液晶顯示器,形成了各種豐富的展示形态。即使到了今天,大尺寸LCD或者MiniLED依然會用到增亮勻光膜,通過二合一或者三合一的膜片來加強光線。而中小尺寸LCD,則需要用到基于膜片的光源混合技術。3M的這項技術,伴随了顯示器漫長的旅程,來到了今天的打卡之地。

科學位于魔法大本營

在為每一種技術都在尋找可能性的百年曆程中,3M公司發展形成了自己獨特的核心技術平台。這個平台在2022年達到了51個模塊,千萬種産品都在此基礎上創建而生。而這些模塊,則構成了頗有魔法意味的“核心技術元素周期表”。

十九世紀中期的聖彼得堡大學,不修邊幅的俄國科學家門捷列夫正在努力地尋找元素排列的秘密。在此前的一段時間,發現化學元素成為科學家最熱心的工作。然而這個過程像是一場挖金礦的賭博,充滿了野心、蠻力和運氣。化學家們在各自絕緣互不往來的情況下,玩命尋找構成世界本原的确定性物質。然而,不确定性,才是化學實驗室的常客。還是一門新興科學的化學,充滿了無序的喧鬧。門捷列夫結束了這種混亂,他将元素按照原子量大小和屬性門類(如金屬或者氣體)這兩個維度,創新性地結合在一起,并以7個元素為一組。

化學元素周期表出現了。地裂天崩,宇宙袒露了胸懷,所有的秘密豁然開朗。

元素周期表是萬物簡潔之美的集大成者,它讓沸騰嘈雜的化學科學,變得有條不紊。3M也在尋找類似的可以讓混亂變得有序的規律,将所有的創新元素也形成了一個技術元素周期表。這樣的周期表,就像是一個“龐大的工具箱”,裡面盛放着材料、工藝、研發和應用能力,而且與時俱進地包含了當下的數字化能力等等。一旦客戶需求被鎖定,3M的工具箱裡就會跳出各種躍躍欲試的組合。

3m科技美學的奧秘(百年老店進化論)5

圖5 3M創新的元素周期表 (Source:3M官網)

3M的技術元素周期表和真正的元素周期表的規律相似,根據元素的創新活力,分為材料、工藝、能力、數字化和應用五大類。從上到下、從左到右,創新複雜度依次遞增,它們中的二者或者多者可以産生創新的化學反應,就像元素之間的反應一樣。比如研磨材料Ab(abrasive的頭兩個字母)和粘接材料技術Ad(adhesive的頭兩個字母),這是3M百年來持續保持活力的看家技術。二者處于最活潑的元素族裡最上層,它也是最接近人類的基本需求,從而可以和大多數其他元素進行“化學反應”。

這樣就産生了樂高積木式的創新。這些基礎要素的組合,為人們的創新提供了一種有利的工具。比如,Ab研磨和Pd顆粒分散處理工藝兩種組合,就能生産出性能用途不同的砂紙。如果加上Sd可持續性設計能力,就能适應目前需求日益嚴格的環保要求。再加上傳感的數字化技術,就可以産生智能過濾和淨化的場合。

同樣,如果當連接材料Ad和薄膜材料Fi,再加上精密塗布和卷繞工藝Pc,一起“化合反應”之後,就會形成膠帶産品,無論是透明封箱膠帶,還是噴漆遮蔽膠帶等。而如果Ad和Pc,跟Sw皮膚與創面護理,就可以合成醫療膠帶,進一步分化成更細緻的類别,包括創可貼、創口紗布貼等。

這聽上去,就像是搬動自助餐宴會裡的拼盤,自由組合成西餐或者中餐。贊歎于這種組合創新的同時,人們或許可以冷靜下來想一想,醫療膠帶和封箱膠帶,到底有什麼不同,使得大多數公司會将這兩個領域劃江而治,各自恪守在自己的岸邊。很多企業,隻會選擇其一,而3M則通過技術向心力,找到技術的本質。3M找到了自己橫渡之舟,自由穿梭不同的領域。這是為什麼3M既可以在煤礦提供安全服裝、粉塵隔離罩,也可以在日常生活中提供高品質N95口罩,同時可以在醫院ICU重症室提供動力呼吸系統。

所有這五大類“創新元素”,構成了3M創新的技術向心力的原點支撐。創新活動,不再是漫無目的地在黑暗中摸索。那些可以立足于基礎技術元素的組合就像是太陽中心,形成可以輻射各行各業的能量。而每條輻射出去的光線,都有着同樣的向心之力。

小記:斷層其實也是連續層

中國人祖先最早所出現的新石器時代,是一個三層塔的文化結構。受到考古學嚴格支撐的起點,應該從河南安陽發現的仰韶文化的彩陶開始。這裡或許已經開始有半人半神的堯舜的痕迹。在這之上,抹上去的一層文化夾層是山東曆城縣龍山鎮所發現的龍山文化的黑陶。這一時刻,大禹所開啟的中國最早王朝——夏代的影子,隐約浮現。但龍山文化隻是薄薄的一層,像是曆史匆匆的過客。夏代是一個有傳說但卻難以佐證的王朝。在若即若離的這段文化塗層的最上面,是河南安陽發現的小屯文化,則有殷代确定性的足迹。甲骨文字也支撐強烈支撐殷代頻繁而強烈的祭天活動。這三層文化,構成了中國尋求祖先的記憶階梯。而此後,周朝的印記,開始變得清晰而确定。現代中國人可以确切地感覺周人的呼吸聲,既不遙遠,也不陌生。周朝所開創的禮樂之節,被後來的孔子所推崇,逐漸形成一統天下的儒家禮法。直至今日,我們還會感受到那些遙遠記憶的呼喚。看上去的斷層,其實都是連續的符号連接。

技術,也總是在不斷演變自己。技術發展,可以看成是一個小号的人類進化史,或者是一個超級小号的生物進化的縮影——人跟章魚或許可以在6億年前找到同一個起點。技術也有始祖,沿着時間之軸前行的時候,會随着時代的萬千氣象,不斷裂變、變異,分化出不同品種。技術原點,有着巨大的挖掘潛能。無論進入何種領域,技術向心力都在等待重新綻放。萬物皆舊,技術同圓。記憶并不遙遠,技術從不陌生。

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