章節主旨#

第三章將破壞性創新的分析框架從磁碟機產業延伸到一個截然不同的領域——機械挖掘機產業。Christensen 藉由纜索式挖掘機(cable-actuated excavator)到液壓式挖掘機(hydraulic excavator)的技術轉變,證明第一、二章提出的破壞性創新模式並非磁碟機產業的特例,而是跨產業的系統性現象。既有領導者在面對破壞性技術時的失敗,源於理性的管理決策,而非管理無能。

機械挖掘機的技術演進史#

蒸汽到汽油:維持性技術變革#

早期的機械挖掘機由蒸汽驅動,透過滑輪、鏈條和纜索系統操作前向鏟斗。1920 年代初期,美國有超過 32 家蒸汽鏟製造商,主要集中在俄亥俄州北部和密爾瓦基一帶。

Figure 3.1: Cable-Actuated Mechanical Shovel Manufactured by Osgood General

1920 年代,產業面臨第一次重大技術變革:汽油引擎取代蒸汽動力。儘管產品的基本架構發生了根本改變——從蒸汽壓力驅動纜索變為單一引擎搭配齒輪、離合器和煞車系統——這次轉變屬於 Henderson 和 Clark 所定義的激進技術變革(radical technological transition)。然而,汽油技術對機械挖掘機產業產生的是維持性影響:汽油引擎使承包商能更快、更可靠、更低成本地移動土方。

25 家最大的蒸汽鏟製造商中,有 23 家成功完成了向汽油動力的轉型。領導這次創新的正是產業的主導企業,如 Bucyrus、Thew 和 Marion。這證明了既有企業在面對維持性技術變革時具有強大的適應能力。

Figure 3.2: Manufacturers of Gasoline-Powered Cable Shovels, 1920–1934

後續的維持性創新#

1928 年起,既有製造商又發起了下一波維持性技術變革——從汽油動力轉向柴油引擎和電動馬達。二戰後更引入了弓形吊臂(arched boom)設計,使挖掘機擁有更長的觸及範圍、更大的鏟斗和更好的俯角靈活性。既有企業在每一次維持性創新中都持續取得成功。

值得注意的是,挖掘承包商本身也推動了許多重要的維持性創新——他們先在現場改裝設備以提升性能,然後製造整合這些改進的挖掘機銷售到更廣泛的市場。

液壓技術的破壞性衝擊#

破壞性轉變的開始#

二戰後不久,一種全新的機構開始出現:液壓驅動系統(hydraulically actuated systems)取代纜索驅動系統來伸展和提升鏟斗。這次技術轉變帶來了災難性的後果——1950 年代約 30 家纜索式設備製造商中,僅有 4 家(Insley、Koehring、Little Giant 和 Link Belt)成功轉型為可持續經營的液壓式挖掘機製造商。

佔領挖掘設備產業的新進者全部來自其他領域:J. I. Case、John Deere、Drott、Ford、J. C. Bamford、Poclain、International Harvester、Caterpillar、O & K、Demag、Leibherr、Komatsu 和 Hitachi。

Figure 3.3: Disruptive Impact of Hydraulics Technology in the Mechanical Excavator Market

機械挖掘機市場的效能需求#

挖掘機主要服務三個市場,各有不同的效能需求:

市場客戶類型1945 年平均鏟斗需求
一般挖掘土木工程承包商(挖掘地下室、運河等)2.5 立方碼
下水道與管線承包商(挖掘長溝渠)約 1 立方碼
露天採礦大型鏟車使用者約 5 立方碼

在每個市場中,承包商以觸及距離(reach)和鏟斗容量(cubic yards)來衡量挖掘機的效能。各市場的平均鏟斗容量每年約增長 4%。

液壓式挖掘機的誕生與早期發展#

1947 年,英國的 J. C. Bamford 開發了第一台液壓式挖掘機。幾乎同時,美國的 Henry Company(堪薩斯州 Topeka)和 Sherman Products(密西根州 Royal Oak)也推出了類似產品。Sherman Products 的產品被稱為「液壓動力輸出驅動」(Hydraulically Operated Power Take-Off),縮寫成為第三個進入者的名稱——HOPTO

這些早期機器被稱為反鏟挖掘機(backhoes),因為它們安裝在農用拖拉機的後方。小型住宅承包商購買這些設備來挖掘房屋建設中的窄溝——從街道到地基的水管和下水道管線。

Figure 3.4: Hydraulic Backhoe Manufactured by Sherman Products

這些極小型的工程過去從未值得動用大型、不精確的纜索式履帶鏟車,所以溝渠一直都是用手工挖掘的。液壓反鏟安裝在高度機動的拖拉機上,每小時的費用不到一小時,因此在二戰後和韓戰後的住宅建設熱潮中極受歡迎。

早期液壓挖掘機的性能限制#

受限於當時液壓泵浦和密封件的動力與強度,早期液壓機器的鏟斗容量僅有 1/4 立方碼,觸及距離僅約 6 英尺。相比之下,最好的纜索式挖掘機可以在履帶底座上旋轉 360 度,而最靈活的反鏟只能旋轉 180 度。

由於容量太小、觸及距離太短,液壓挖掘機對於採礦、一般挖掘或下水道承包商毫無用處——這些客戶需要能裝載 1 到 4 立方碼的機器。因此,新進企業必須為其產品開發全新的應用市場。

不同的價值網絡,不同的效能指標#

液壓挖掘機的早期使用者與纜索式鏟車製造商的主流客戶截然不同——在規模、需求和銷售通路上都完全不同。他們構成了機械挖掘的全新價值網絡

如同小尺寸磁碟機的效能以不同於大尺寸磁碟機的指標來衡量,液壓反鏟的效能也以不同於纜索式設備的指標來衡量。早期產品文獻中最突出的指標是鏟斗寬度(適合挖掘窄而淺的溝渠)以及拖拉機的速度和靈活性。這些特性對於大型土方工程的承包商來說毫無意義。

液壓技術的改善軌跡#

液壓工程師持續改善新型挖掘機架構所能提供的鏟斗容量。最大可用鏟斗容量的提升速度如下:

年份最大鏟斗容量
19553/8 立方碼
19601/2 立方碼
19652 立方碼
197410 立方碼

這條改善軌跡遠快於任何挖掘機市場所需求的改善速率。1954 年,德國的 Demag 推出了可在底座上旋轉 360 度的履帶式液壓挖掘機,進一步推動了液壓技術進入主流市場。

既有製造商的回應#

Bucyrus Erie 的嘗試#

正如 Seagate 是最早開發 3.5 吋磁碟機原型的公司之一,纜索式鏟車的領導者 Bucyrus Erie 也敏銳地意識到了液壓技術的出現。1950 年(第一台反鏟問世約兩年後),Bucyrus 收購了一家新成立的液壓反鏟公司 Milwaukee Hydraulics Corporation。

然而,Bucyrus 面臨的問題與 Seagate 推銷 3.5 吋磁碟機時完全相同:其最強大的主流客戶對此毫無需求

Bucyrus 在 1951 年推出了一款名為「Hydrohoe」的新產品。但值得注意的是,Hydrohoe 是一台混合機器——使用兩個液壓汽缸來挖掘和推動鏟斗,但仍然使用纜索機構來提升鏟斗。這並非因為 Bucyrus 的工程師「困在」纜索式工程範式中,而是因為基於當時液壓技術的狀態,纜索提升機構是唯一可行的方案,才能提供 Bucyrus 行銷人員認為必須達到的鏟斗容量和觸及距離,以吸引其既有客戶。

注意 Bucyrus 和 Sherman Products 行銷策略的對比:Sherman 將其 Bobcat 定位為「挖掘機」(digger),展示它在狹窄空間中操作、在草皮上行駛的場景——針對小型住宅承包商的價值網絡。而 Bucyrus 將 Hydrohoe 標榜為「液壓拖鏟」(hydraulic dragshovel),展示它在開闊的工地中每一次都能裝滿大量土方——針對一般挖掘承包商的價值網絡。

儘管做了這些努力,Hydrohoe 的容量和觸及距離仍然太有限,無法滿足 Bucyrus 客戶的需求,銷售始終不理想。Bucyrus 在市場上維持了超過十年,定期試圖升級性能,但從未取得商業成功,最終回歸了客戶真正需要的纜索式鏟車。

Figure 3.5: Hydrohoe Manufactured by Bucyrus Erie

其他既有廠商的回應#

在 1948 至 1961 年間,Bucyrus Erie 是唯一已知推出過液壓挖掘機的纜索式鏟車製造商。所有其他製造商都繼續服務其既有客戶,經營良好且利潤豐厚。事實上,纜索式挖掘機的最大製造商 Bucyrus Erie 和 Northwest Engineering 一直到 1966 年都保持著創紀錄的利潤——恰好是液壓技術與下水道及管線市場需求交匯的時間點。

這是面對破壞性技術的產業典型特徵:領導企業在破壞性技術實際上已經深入其主流市場之前,一直保持財務上的強勢。

1960 年代,一些最強大的纜索式鏟車製造商推出了混合型液壓/纜索鏟車。但當液壓以這種方式使用時,它對既有製造商的產品產生的是維持性影響——改善了主流價值網絡中的產品性能。然而,這些製造商從未成功推出純液壓式挖掘機。

1947 至 1965 年間,共有 23 家公司攜液壓產品進入機械挖掘市場。新進企業完全主導了液壓挖掘機市場。到了 1970 年代初期,主流挖掘市場的既有廠商幾乎全部被淘汰——都是被從下水道、管線和一般挖掘市場中一路精進技術能力、最初在小型承包商市場中起步的新進者所取代。

Figure 3.6: Manufacturers of Hydraulic Excavators, 1948–1965

纜索與液壓之間的選擇#

當液壓技術最終能滿足下水道和管線承包商的鏟斗容量需求時(類似的軌跡也可以用觸及距離來描繪),產業的競爭動態發生了根本變化。

即使到今天,纜索式架構仍然能達到比液壓式挖掘機更長的觸及距離和更大的提升力——兩者的技術改善軌跡大致平行。但一旦纜索式和液壓式系統都能滿足主流市場的需求,挖掘承包商就不再以觸及距離和鏟斗容量作為設備選擇的基礎——因為兩者都「夠好了」。

承包商發現液壓機器的故障率遠低於纜索式挖掘機。特別是那些曾經歷過纜索在舉起重型鏟斗時突然斷裂的致命危險的人,一旦液壓機器能勝任工作,就迅速擁抱了這項可靠的技術。當兩種技術在基本能力上都「夠好」時,產品選擇的基礎轉移到了可靠性上。下水道和管線承包商在 1960 年代初期就開始迅速採用液壓設備,一般挖掘承包商隨後跟進。

後果與啟示#

既有企業為何失敗?#

纜索式挖掘機公司內部到底出了什麼問題?以事後之明來看,它們顯然應該投資液壓機器,並將負責製造液壓產品的組織嵌入需要它們的價值網絡中。但在管理破壞性技術的當下,公司內部並沒有任何事情看起來是錯的

  • 液壓技術是客戶不需要的、確實也用不上的技術
  • 每家纜索式鏟車製造商面臨至少 20 家競爭對手,如果它們不專注於客戶的下一代需求,現有業務就會面臨風險
  • 開發更大、更好、更快的纜索式挖掘機來搶佔競爭對手的市場份額,比冒險進入 1950 年代看起來微不足道的反鏟市場,顯然是更有利可圖的增長機會

新進者與既有者的策略對比#

成功的新進企業接受了 1940 和 1950 年代液壓技術的現有能力作為既定條件,並培育了該技術能創造價值的新市場應用。而既有企業則反其道而行——它們將市場需求視為既定條件,試圖調整或改進技術以滿足既有客戶的需求。這種策略對比在破壞性創新的案例中反覆出現。

液壓技術最終確實進步到能滿足主流挖掘承包商的需求。但這種進步是由新進企業實現的——它們先為技術的初始能力找到了市場,累積了設計和製造經驗,然後利用這個商業平台向上攻擊既有企業的價值網絡。只有四家纜索式挖掘機公司——Insley、Koehring、Little Giant 和 Link Belt——通過遲來但成功地引入液壓挖掘機產品線來保衛市場,得以存活。

跨產業的一致模式#

這些成功和失敗的模式——既有企業面對維持性和破壞性技術變革時的不同表現——是受破壞性技術影響的許多產業中新進者和既有者所採用策略的典型特徵,尤其是磁碟機、鋼鐵、電腦和電動車產業。

更加努力工作、更聰明、更積極投資、更敏銳地傾聽客戶——這些都是應對維持性技術挑戰的解方。但這些健全管理的典範在面對破壞性技術時不僅無用,在許多情況下甚至適得其反。