好書試閱

1 求學的日子

F-86總檢驗師
一陣低沉的轟隆聲才剛從我頭頂上方響起,就迅速地轉出尖銳的氣流呼嘯聲,在空中一掠而過。
這是一九六七年,一架美軍的F-86軍刀戰鬥機在屏東空軍機場演練。F-86軍刀戰鬥機是美國在二戰勝利後開發出來的第一代噴氣式戰鬥機,用的主要是奇異公司(General Electric, GE)製造的J47渦輪噴射發動機。J47發動機的推力很強,再搭配F-86 流線型機身與後掠翼設計,就創造出當時噴射戰鬥機中的頂尖性能。臺灣當時還沒配備這種戰鬥機。

這一年,我剛從大學畢業,在服空軍預官役。有一天開會,長官說有些美國飛機要從越南送過來維修,問在座的預官有誰懂「品管」,特別是美國的「105品管系統」。105 品管系統,是所有美國軍隊在做採購檢驗品管的時候都會用的系統。

我舉手說我在大學學過,熟悉這套系統。
總檢驗長是空軍上校,問我英文怎麼樣。我說因為我正準備去美國留學,所以應該沒問題。
他聽了之後說:「好,那就你來做,你負責105 品管的檢查報告系統與美方這個單位溝通。」
然後他還告訴我了一個做這個工作的好處:可以給你休假。

這樣我有了一個總檢驗師的職務,維修起美軍從越南飛到臺灣來的飛機。當時越戰正打得熾烈,臺灣為了賺外匯,接下越戰美軍不同機種的維修保養任務。每個星期都會來一架飛機,工作量十分驚人。
其中主力是可以裝載炸彈的F-86和F-100。F-86不但是戰鬥機,而且還可以掛載九百多公斤的炸彈去轟炸。

F-100超級軍刀戰鬥機,有兩三層樓高,算是很大型的飛機。也有F-5A戰鬥機。那是當時美國最新的飛機,很小,就像蜜蜂一樣,速度很快。此外,我們也維修臺灣自己的T-33教練機,以及其他機種,因為有編號,臺灣有多少架飛機都必須在一定時間內經過我們單位的總體檢。

105統計學對我的影響
我們單位的工作就是把飛機引擎全部拆解,再照八大本英文105品管手冊一一檢驗、確認合規後,地面開機、試飛,才蓋章放行。105品管系統的核心是MIL-STD-105E品檢規範,有批量大小(Lot size)、允收水準(Acceptable Quality Limit, AQL)。我因為學過這個統計學標準,美軍才認為我們的檢驗作
業會和他們一致。
105品管本身有一整套規範,每個動作都有一定的規矩。在檢驗過程中,我們不僅要記錄每項換損,找正確換損零件進行維修,還要用統計方法判斷這些缺陷是否具有共同的顯著性。如果有多架飛機都有相同問題,就要回推是否可能有設計上的缺陷,進而對更上游提出修改設計的建議。

很快一年預官將服滿,總檢驗室因為越南飛機仍定期進廠總檢,因此上校詢問各個預官是否願意留營服務,願意的人一個月有5百美元的薪水。當時新臺幣對美元的匯率是40比1,相當於月薪2萬臺幣。我記得一九六九年從美國學成歸國的時候,大專生月薪才新臺幣3千元,碩士學位的月薪新臺幣7千元,
所以那是很高的待遇。

儘管我申請到獎學金出國深造,沒有留營,不過那是我生命中非常奇特的一段經歷,對我助益很大。
我見識了國防產業與技術維修背後的龐大系統,也對飛機、空軍戰力及航太產業都有了理解。大園空難後,當時行政院劉兆玄副院長指定由成功大學翁政義校長主持「飛航安全調查委員會」解讀黑盒子的時候,我也被邀請擔任第一屆飛安委員,完成臺灣自己解讀黑盒子的能力。

還有,我始終相信,做生意並不是毫無規則可循。外界常以為商場上靠的是經驗與直覺,沒有什麼明文的標準,但實際上,管理學裡頭是有一整套邏輯與規矩的。裡頭涉及到統計、機率、流程控制,甚至到數學模型的應用。

而這些觀念,在我大學學習統計學的時候就已經接觸到,但沒想到畢業後在軍中就派上用場,有了實戰的機會。

人生的際遇難測。我因為在大三、大四兩年,多修了二十四個管理學分,結果對我日後從事實務工作產生那麼多助益,事先實在沒有想到。

那我一個讀機械系的學生,怎麼會去修了統計學?這要回顧一下我的求學之路,還有我家的背景。(節錄自第一章)


4 電子紙的誕生

E Ink
一九九七年左右,我第一次接觸E Ink。那時候我們透過時代基金會(EPOCH)成為MIT「產業顧問計畫」(Liaison Program)的合作對象。最初這個計畫不收費,後來因為MIT 表示旅行成本上升,才開始收費。我們是臺灣少數幾家參與這項計畫的公司之一。

那時我們每年都會去麻省理工學院,參觀超過160個實驗室的研究項目。
不論是材料、電子、物理,只要我們有問題,都可以向他們請教。這是一個雙向的學習平台――你愈懂,愈能問對問題,得到的也愈多;反之則容易浪費資源。
其中比較著名的是媒體實驗室(Media Lab),在還沒有email的年代就開始發展數位技術的實驗室。

我去媒體實驗室參觀的時候,每個團隊都自己講解。有一位化工系材料科學教授聽說我們在臺灣做TFT,馬上來問我:「你願不願意和我們合作?」
這位教授叫約瑟夫.賈克森(Joseph Jacobson),一個非常虔誠的猶太教授。每個星期五回特拉維夫、週末打坐,星期一再飛回波士頓。賈克森說他剛從MIT延伸出來成立一家公司叫E Ink,給我們看他的電子紙技術。

他所展示的電子紙結構,不需要彩色濾光片、背光、液晶三大元件,只剩下TFT做為訊息的輸入系統。
膠囊技術是電子紙的核心。每一個微膠囊裡包含正負荷電,黑白兩色的球體。
透過改變電場極性,讓黑白球或是浮到表面或是沈到膠囊底部,從而顯示不同的圖案或文字。這樣的顯示不需要背光,依靠環境光的反射就能清晰閱讀,並且在畫面不改變的時候幾乎不耗電。這是電子紙特有的「雙穩態」(bi-stable)特徵。

我當時立刻意識到,這種技術省了背光、液晶、彩色濾光片,顯然是一種非常具有競爭力的顯示方式。

不過,一方面覺得這不是我們熟悉的顯示器,一方面又覺得我們也有過類似的應用。我們做紙的時候,也會用到微膠囊技術,像在自動複寫紙上使用多種不同顏色的油墨微膠囊,寫下去會釋出紅色、藍色等等。當然,電子紙的技術要比較複雜得很多。

我問他未來的計畫,他說要做成閱讀器(e-Reader),需要提供TFT顯示器做為訊息的輸入系統,但是當時沒人理他。
我告訴他:「我們義無反顧地支持你。你如果願意合作,我來提供面板試用。」
後來我甚至幫他們重新開新的光罩、處理許多技術細節。他也購買了我們的TFT面板,雖然數量不大,但對我們來說仍是一筆生意。於是他們就開始與元太建立起非常密切的合作關係。

合作十年後
我們合作了十年。那十年間,除了飛利浦,還有日本凸版及大日本印刷加入。
但是到二〇〇七年金融危機期間,E Ink 資金鏈斷裂,募資失敗,只能宣布破產。

事實上,在這之前,荷蘭的飛利浦就已經先撤出了。他們曾經是E Ink 的主要投資者。投資多年,根據飛利浦內部的投資規則,如果十年未見成果就得放棄。飛利浦問元太要不要接手。

我回答:「你不能走啊,不能就這樣賣給我。」但他們表示投資制度有明確規定,只能退出。我們於是在二〇〇五年接下飛利浦部門。

E Ink的經營團隊是哈佛高材生,教人如何投資及創業管理的專家,MIT教授們又提供了獨一無二的技術支援,沒想到竟然經營十年後仍走向失敗,令人驚訝。事後他說當時所有能嘗試的都做過了,可惜還是不行。

當時我們面對的最大競爭對手聽說是德國的默克集團。他們之所以關心這項技術,前面說過,是因為在液晶這個TFT 的關鍵材料之一裡,有一條「螺旋旋轉曲線」專利屬於他們。
默克這家大製藥廠,財力雄厚,最不缺的就是錢。我們需要籌資,默克完全不需要。但他們參與投標的時候,由於看到E Ink創立十年來沒有什麼成果,對出價的態度也偏保守,下標金額打了一個折扣。

相比之下,我們對E Ink這家公司從開發初期就參與其中,深知其中的利害與痛點,因此投出的金額是合理且公允的,所以底價就是原E Ink的投資成本。最終,我們得標。

接著問題來了。我告訴對方:「我們得標後才會安排融資。」他們也同意,給了半年時間讓我們募資。

沒想到在這半年間,發生了戲劇性的轉折。Kindle大賣了。(節錄自第四章)


5 醣經濟

「醣經濟」不是「糖經濟」
在二十一世紀,全球最重要的兩個課題,莫過於減碳及再生能源。
人類文明的未來,將繫於我們能否在氣候變遷的壓力下,找到真正永續再生能源的解方。
而這個答案,就在四十六億年來地球光合作用演化的「醣經濟」之中。
回顧永豐餘一百年的歷程,其實簡單來說,就是一段持續不斷的「醣經濟」實踐之路。
「醣經濟」和朱棣文先生所倡議的「葡萄糖經濟」有著本質上的差異。得過諾貝爾化學獎的朱棣文先生在擔任美國能源部長時,曾主張將食物中的澱粉轉化成酒精,作為汽車燃料使用。這樣的做法在技術和成本上雖然不困難,但卻忽略了當時全球60億人口的現實:當食物被大規模轉為能源使用,將勢必導致食物供應不足,推升物價,甚至引發糧食危機,而終告失敗,但現今美國又重提此案。

我說的「醣經濟」,並非如此。
它的核心精神,在於運用光合作用的產物──醣(尤其是纖維素),去構建一個環境友善及資源可循環的經濟體系。

「醣經濟」的內涵,可以歸納為四大核心要件:
一,沒有廢棄物的理念。任何東西都不應被視為垃圾丟棄,而應透過系統性循環再利用,進入下一個循環。
二,重視材料科學,特別是纖維素與各種可再生材料,轉化為綠色材料的應用與設計,推動產業升級。
三,以生質能源為主,逐步取代石化能源,推動低碳能源轉型,並進一步發展綠能應用。
四,不僅減碳,更要固碳,關鍵在於如何將二氧化碳固定在產品或材料之中,延緩其重返大氣的時間,為氣候穩定爭取長遠的空間。

我對這些事情的認知與實踐,其實都不是一蹴可幾的,而是來自於在造紙業近六十年的點滴經驗的累積。日日與材料為伴、與製程磨合,在不斷試驗與修正的過程中,逐漸體悟出其中生物碳(Biogenic Carbon)可持續循環使用的特色。

在大自然之中,以木材為例做起點,我思考植物如何在自然循環裡,長久保存固定的形式。從木材、從植物,我逐漸領悟:若我們順應大自然的邏輯去運作,就能找到真正永續的解方。正是在這樣的體驗與反思中,「醣經濟」的想法逐步在我心中成形。

不過,這並不是我的發明,而是大自然的演化早已寫下的答案。植物透過光合作用所留下的成果,就是「醣」――它是生命能量的起源,也是人類建立材料與能源體系的基礎。
我只不過是將這份早已存在於自然的演化,轉譯為產業的語言,並透過實踐去證明:順應自然,才是通往永續之道。(節錄自第五章)


8 前望未來

點木成絲
二〇一八年,芬蘭總統夫人在國慶酒會上穿了一件衣服,引起全球矚目。這件衣服是用芬蘭的樺木(Birch)紙漿抽絲製成的,象徵了以木材替代石化,創造低碳纖維的技術展示。但同時也凸顯出其高昂的成本,耗資數百萬歐元,並且當時的技術一年的時間僅能完成一件,無法量產。

我想起王永慶當年為什麼會對造紙用木漿感興趣。那時台化在做嫘縈,嫘縈雖然是純粹的人造絲,但原料來自木的半纖維素。生產嫘縈的木漿經過特殊處理,必須溶於高鹼形成溶解漿,並經二硫化碳(CS₂)增黏,抽絲成為再生纖維。由於CS₂ 非環境友善的化學品,回收處理成本過高,台化在二〇一〇年開始減產,最終於二〇二四年停產。全世界生產嫘縈的產業都會面臨同樣的環境制約。

今天,我們的木漿直接溶解於自行開發的離子液體中,抽絲成為紡紗纖維,我們正持續運用可循環再生離子溶液技術,真正實現再生的綠色材料,邁向規模化量產的未來。

木頭裡有纖維素、半纖維素與木質素,我們利用纖維素來造紙與抽絲,木質素以往在造紙業屬於副產品,多半直接燃燒處理,頂多當作生質燃料自用,並沒有被視為高附加價值的材料。
但是從醣經濟的觀點來看,木質素的應用潛力非常大,它是天然的芳香族高分子,具有剛性高、耐熱、抗紫外線等特性,適合開發成為樹脂、碳纖維前驅體等新材料。

目前國際上已有一些公司嘗試將木質素精煉成生物基的酚醛樹脂,用於製作環保型膠合板、隔熱材料等;甚至有研發單位用木質素,運用其耐熱、耐高溫、低電介質特性,製作碳纖維與PCB 基板,應用在風力發電葉片、汽車零件等高強度結構件上。
這樣的方向,不僅可以取代部分石化原料,還能在材料的全生命週期中達到減碳效果。
對永豐餘而言,木質素的能源化與材料化,是同時並行的策略。一方面,我們利用木質素燃燒發電,取得穩定的綠電來源;另一方面,我們也投入研發,探索將木質素轉化為更高價值的材料。

這件事情主要在花蓮廠進行。
我們把紙漿拿來紡紗,紙漿可以做到跟線紗一樣。這項技術能將紙漿中的纖維素淬鍊到極細的程度,產生類似金色的光學效果。這不是染色,而是光學折射與奈米尺度的物理作用所產生的天然色澤,類似孔雀羽毛的結構色。一小束這種纖維中可能包含數千根極細纖維,顯示其純度與細度已達極高水準,具潛
力應用於高階材料研發。

這種纖維的強度來自於「氫鍵」。在研發過程中,我們首先將纖維素溶解、分散,透過流變過程,纖維可以排列成特定形狀。這背後的關鍵,就是氫鍵的作用。
為了說明氫鍵的概念,可以提到一則流傳於化學教科書中的歷史故事:拿破崙東征俄國的時候,正逢嚴寒冬季。俄軍利用寒冬下的冰塊搭建防禦工事,這些冰塊不僅堅固,甚至能擋子彈。原因就在於水結冰時,原本每個水分子擁有三個氫鍵,冰態下會形成四個氫鍵,使結構更穩固、更密實。
同樣道理應用在纖維開發上。這種奈米級纖維之所以堅韌,是因為在抽絲過程中,分子鏈經過重新排列,使氫鍵之間的連結緊密而穩定。就如一張普通紙容易撕裂,但這種經過排列與交織的纖維,要用力才能扯斷,強度遠高於一般紙張。這不僅來自於氫鍵的密度,也來自纖維細度與結構的整齊排列。
此外,當纖維愈細、排列愈緊密,其表面與光線互動的方式也改變,會在光學上產生特殊色澤,這也解釋了這些高階奈米纖維為何會呈現如黃金般的顏色。(節錄自第八章)
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