????作者：Gene Bylinsky

????這些領路者使制造廠能憑借聰明的機器人、 更快的產品開發手段和大量的軟件參與競爭。

??? 威廉?惠特克 （William L. Whittaker）

??? 雷德宗機器人技術公司 （RedZone Robotics）

??? 將來不久，一個名叫“先鋒”（Pioneer）的美國機器人將開始在切爾諾貝利的石棺里爬行。這個石棺實際上是混凝土做成的，圍住了1986年發生爆炸、有放射線泄漏的烏克蘭反應堆。機器人將鉆孔，檢查石壁試樣，以確定是否需要加固。“先鋒”將是有史以來在核電站內工作的最先進的機器人，有三只電視眼，能夠發回三維圖像。

????51 歲的威廉?“雷德”?惠特克（William“Red”Whittaker）是“先鋒”和許多這類“孩子”的父親，他是世界上移動式即現場機器人的創始人之一。這些機器人大多在室外工作，但有的還進入了室內甚至危險工業環境的儲藏箱。惠特克為制造部門創造的可自由移動的機器人式叉車將很快在福特汽車公司的裝配廠中搬運托板。

????在機器人的制造者中，惠特克無論從字面意義上還是比喻意義上說都可謂鶴立雞群：他身高六英尺四英寸，體重 216 磅。惠特克十幾歲時曾在摔跤臺上與一名摔跤高手交鋒，據他說三分鐘內就“一敗涂地，衣服被撕破，身上傷痕累累”。在普林斯頓大學讀書時，惠特克的主要學術興趣在計算機和工程領域，但他在卡內基─梅隆大學執教以后轉攻機器人。

????惠特克在 80 年代初正式進入移動式機器人領域。當時他和他的學生設計了兩臺機器，將從賓夕法尼亞州哈里斯堡附近同樣發生核事故（但不像切爾諾貝利那樣嚴重）的三英里島反應堆內發回第一批圖像。和現在一樣，惠特克那時在匹茲堡卡內基─梅隆大學的機器人研究所工作，負責現場機器人研究中心。匹茲堡是全世界機器人設計者最多的地方之一：機器人研究中心有 200 多位，卡內基─梅隆大學與工業公司組成的聯合會里有 40 位，惠特克創立的私有公司雷德宗機器人技術公司（RedZone Robotics）有 30 位。

????惠特克擁有雷德宗公司 20% 的股份，該公司專門生產清理核和化學物質的機器人。公司去年銷售額為 350 萬美元，從中獲得了利潤。雷德宗公司生產的一個機器人叫“霍迪尼”（Houdini），能夠在直徑 24 英寸的管道里爬行。“霍迪尼”是在美國能源部的地下儲藏庫清理核廢料的第一個遙控式爬行機器人。雷德宗公司的另一個機器人“羅西”（Rosie）能夠使用鋸、液壓管道切割機、手持式風鉆和其他各種工具。

????切爾諾貝利核災難發生以后，雷德宗公司與國家航空航天局、能源部、美國其他機構及被毀的核電站的工作人員一起制造了機器人“先鋒”。惠特克還推出了一系列旨在取代工農業重復勞動的機器人，雖然不那么為人所知，但可能具有更大的經濟意義。他和同事們一直在悄悄地把自動化技術運用于收割機、采礦機和運土車。他們通過全國機器人工程聯合會（National Robotics Engineering Consortium）開展工作。該聯合會是惠特克在卡內基─梅隆大學的支持下組織的，參與者包括卡特彼勒公司（Caterpillar）、FMC 公司（FMC）、喬伊礦業公司（Joy Mining）、福特汽車公司（Ford）和生產農業機械的新荷蘭公司（New Holland）。

????新荷蘭公司生產、惠特克和他的同事利用自己設計的硬件和軟件加以改進的一種無人控制苜蓿收割機目前正在加利福尼亞州試用。該機器利用視覺系統和模式識別軟件區分收割過和未收割的農田，日夜工作。惠特克相信，自動化是美國農業的未來。談到他在匹茲堡附近的 1,000 英畝農場時，惠特克說：“在天氣允許的情況下，我們可以坐在辦公室里談話，同時通過遙控方式進行春耕。”

????由于惠特克的設想，一種新的自動化車輛將很快在生產廠投產。通過與福特汽車公司及國家航空航天局的合作，全國機器人工程聯合會研制了材料裝卸儲運設備的制導系統，為生產能夠準確安全地裝卸托板的全自動叉車提供了可能性。FMC 等叉車生產商正在其產品系列中采用這種技術。明年，福特汽車公司將在工廠里使用這種叉車。它們可能不像“先鋒”那樣令人嘆為觀止，但可能會開始在許多工廠出現。

????哈羅德?法伊格 （Harold J. Faig）

????米拉克朗公司 （Milacron）

????如果一家美國制造公司不僅能擊敗日本競爭對手，日后還為其中一家設計機器，那么它必定擁有秘密武器。就米拉克朗公司而言，這些秘密武器就是 50 歲的集團副總裁、負責塑料機械部門的哈羅德?法伊格和他的革命性產品開發手段“狼群”（Wolfpack）。

????就在 21 家美國公司在日本企業的競爭下難以為繼的時候，法伊格率領米拉克朗公司登上了美國塑料機械市場龍頭老大的位置。他的總部設在辛辛那提的公司已經榮登世界第二的寶座，僅次于德國的曼內斯曼集團（Mannesmann）。米拉克朗公司是前辛辛那提-米拉克龍公司（Cincinnati Milacron）的一部分，該公司去年把很大一部分機床業務賣給了洛杉磯聯合企業尤諾瓦集團（Unova）。

????如果沒有法伊格和“狼群”，米拉克朗公司的塑料機械部門早就倒閉了。使該部門起死回生的是法伊格在 1985 年領導的一個項目，研制一種叫做“維斯塔”（Vista）的注塑機。法伊格領先于時代，向設計該機器的“狼群”小組介紹了并行工程和其他節省時間的做法。該部門避開繁文縟節，以“占領市場”、“打敗競爭對手”等戰斗口號激勵自己前進。“維斯塔”在九個月內就設計生產成功，在當時是聞所未聞的，而且它同日本生產的任何機器相比毫不遜色。這給公司的日本競爭對手發那科株式會社（Fanuc）的首席執行官稻葉清右衛門留下了深刻印象，他后來要求法伊格為他的公司設計一臺機器。

????此后，依靠不斷革新和“狼群”產品開發手段，米拉克朗公司塑料機械的銷售額增長了三倍多，今年可望達到十億美元。法伊格辦公桌上的一只小塑料猴子象征著他所帶來的巨大進步。通過球窩關節連接起來的猴子的軀干和四肢是采用一種好像魔術的新工序，通過一次多步驟作業完整地裝配起來的。這種工序叫做模內裝配或多頭注射模制，是六年前在德國發明的。米拉克朗公司已成為世界上能完成這種奇妙工序的機器的主要生產廠家，這種機器的價格在 10 萬至 100 多萬美元間不等。

????下面是模內裝配工序的過程：第一次向機器內注射塑料以后，在模具中產生產品的核心部分，例如猴子的軀干。然后自動轉入機器的連續模具部分，在這里，可以注射塑料多達七次。由于該技術有意采用不粘合的不相容性塑料，各部分可以在機械上完全契合而不粘在一起。這種降低成本達 30% 的工序可以生產汽車儀表板的可調式通風散熱百頁窗、塑料鉸鏈和帶有活動部件的玩具。

????全電力驅動的注塑機是法伊格倡導的另一項革新。這種機器除了比液壓機節省能源以外，也更干凈、體積更小、運轉速度更快，生產的部件精確度也更高。法伊格說：“液壓將被電力取代，米拉克朗公司正推動這一進程。我們擁有電動機器的世界市場。”

????法伊格還領導米拉克朗公司的塑料技術部門拓展全球市場。去年該公司國外的銷售額占收入的 46%，而五年前僅占 15%。除美國以外，該公司目前在德國、奧地利、比利時、意大利、西班牙、印度和日本都有生產廠。法伊格的設想是使米拉克朗公司領先于整個世界。

????為實現這個夢想，法伊格改進了生產。參觀米拉克朗公司在俄亥俄州芒特奧勒布的巨大工廠的人會發現這里一塵不染，生產井井有條。該廠有 500 名雇員，實行三班制。自動的有線制導車輛運載著大型生產機器穿梭行進，這些機器被自動裝上這種車輛，在別的站點卸下，于是在這些站點，巨型車床、研磨機、拋光機和其他機床開始工作。

????法伊格在辛辛那提的一所孤兒院學會了生存之道。他六歲時母親就撒手人寰，此后他便一直呆在孤兒院里。他 19 歲加入米拉克朗公司，至今仍然保持著過去 30 年的習慣，每晚只睡大約四個小時。雖然到 1998 年，公司的塑料部門已連續七年創造銷售額最高記錄，但法伊格遠未滿足。他說：“我們不斷回頭看，總擔心有人會拿出更好的東西。”

????杰里?嚴（C. Jerry Yen）和 克拉克?拜洛（Clark P. Bailo）

????通用汽車公司 （General Motors）

????41 歲的克拉克?拜洛和 45 歲的杰里?嚴（音譯）成長的環境相距半個地球。拜洛在底特律附近長大，而嚴在臺灣長大。當他們在通用汽車公司相遇時，并沒有想到他們會改變整個制造業。依靠這家全球最大公司的購買力，他們在工廠引進靈巧的個人計算機，取代了長期以來指揮機床、傳送機和其他設備的主要裝置──刻板的可編程邏輯控制器。

????90 年代初，生產廠家還不愿拋棄可編程邏輯控制器，因為它們非常可靠，而對于個人計算機在工業環境下的可靠性卻存在各種問題。但是，刻板只是可編程邏輯控制器的局限性之一：每個廠家的產品都有專門的軟件，不能與其他產品連接。另外，要升級很難──如果不是不可能的話。相反，個人計算機的升級易如反掌，而且很容易與內聯網和互聯網連接。

????拜洛的頓悟是在他從密歇根大學獲得機械工程學碩士學位并進入密歇根州龐蒂亞克的通用汽車公司動力傳動部門以后出現的，該部門生產變速器和相關齒輪。拜洛當時正在改進通用汽車公司所說的以數學為基礎的制造方式，即當制造工程師在計算機上設計出一個部件以后，就可以傳到計算機驅動的機床上進行加工制作。拜洛發現，由于不能靈活控制生產機器，他不能有效地利用以數學為基礎的制造方式。

????1993 年，拜洛偶遇在俄亥俄州獲得數學和物理碩士學位的嚴。嚴就職于密歇根州沃倫的通用汽車公司技術中心，負責工業控制的理論工作。一個是理論家，一個是實踐家，嚴和拜洛相輔相成，相得益彰。

????為了證明個人計算機的優越性，他倆勸說上司允許他們在生產氣缸蓋的新動力傳動生產線上安裝個人計算機。要轉為生產不同的氣缸蓋需要向生產線的 21 部機器分別下載數據。嚴和拜洛指出，如果利用可編程邏輯控制器來完成這項工作，就必須從可編程邏輯控制器的各個廠家購買每只價格 5,000 美元的以太網卡。而在個人計算機上使用的類似的卡只需 89 美元，在附近的計算機商店就能買到。（此后，可編程邏輯控制器的以太網卡的價格有所下降，但仍然遠遠高于個人計算機上使用的卡。）

????以個人計算機的經濟性打動上級以后，嚴和拜洛在 1994 年發表了一篇具有劃時代意義的論文，標題看起來很乏味：“開放式模塊結構控制器在汽車工業應用的要求”。他們用“開放”一詞表示能夠融合現成的硬件──個人計算機──和很容易得到的軟件的結構。福特汽車公司和克萊斯勒汽車公司（Chrysler）的控制工程師審議了這篇論文，他們的觀點也以其字母的縮寫 OMAC 為人所知。

????由于當時在美國制造商每年用于可編程邏輯控制器的資金中，汽車制造商占了 20%，即 11 億美元，所以這篇論文引起了軒然大波。業務通訊《工業用控制器情報》（Industrial Control Intelligence）的主編杰克?格勒納德（Jack Grenard）回憶說：“可編程邏輯控制器的大制造商爆發出憤怒的吼叫。”

????雖然其他行業的人比較愿意接受，但可編程邏輯控制器的老用戶對在所謂“真正實時”控制方面使用個人計算機是否合適尤其表示懷疑。約 10% 的制造業工作需要這樣的控制器，因為機器必須在幾毫秒內作出反應。嚴和拜洛采用小公司的添加軟件程序，使個人計算機能夠真正實時操作，從而解決了這個問題。這使通用汽車公司──還有其他汽車公司──有可能在工廠里采用微軟公司的視窗新技術（Windows NT）操作系統。

????僅就通用汽車公司而言，它在北美的 26 個動力傳動廠就全部或部分地依靠個人計算機控制。有 18 家大公司加入了 OMAC 的用戶組織，其中包括波音飛機公司、普拉特-惠特尼公司（Pratt & Whitney）、卡特彼勒公司、迪爾公司（Deere）、固特異公司（Goodyear)和寶潔公司（Procter & Gamble）。他倆的一個主要崇拜者是丹尼斯?威斯諾斯基（Dennis Wisnosky）──伊利諾伊州內珀維爾的威斯頓系統公司（Wizdom Systems）的創始人，他本人也是工廠應用個人計算機的狂熱鼓吹者之一。威斯諾斯基這樣評價嚴和拜洛：“他們使工廠應用個人計算機的運動變得切實可靠。得到通用汽車公司的支持只是錦上添花。真正依靠的是他們倆的意志和鍥而不舍的精神。”

????勞倫斯?埃文斯 （Lawrence B. Evans）

????阿斯彭技術公司 （Aspen Technology）

????制造業的兩大類存在天壤之別。生產飛機、拉鏈等獨立產品的獨立制造商極大程度地依賴六西格瑪（Six Sigma）等面向職工的計劃來提高質量和利潤。而通過連續方式提煉和混合蘋果沙司、汽油等各種產品的加工制造商主要依靠改進生產技術的方式提高利潤。

????一個巨大的障礙總是阻礙著加工制造商：他們對每道工序的物理和化學原理沒有準確的了解。例如，生產苛性蘇打的技術 100 年前就發明了，但到底是怎么回事仍是個謎。由于沒有這類知識，化學工程師往往謹慎行事，固守工廠的傳統設計，他們的保守態度阻礙了進步。

????在才華橫溢、沉默寡言、今年 64 歲的化學工程師勞倫斯?埃文斯在馬薩諸塞州的劍橋創建阿斯彭技術公司以后，這一阻礙進步的因素開始消失。這家年產值為兩億美元的公司大大提高了加工業的效率。除了改進生產苛性蘇打和其他許多化學品的科學依據外，公司還開發了在建設制煉廠和以最高生產能力、最低浪費經營這些工廠中負責猜測工作的軟件。

????埃文斯有 800 個客戶，其中包括世界 50 大化學品公司中的 44 家，20 大煉油公司中的 19 家，這些公司利用阿斯彭技術公司的軟件節省了費用。三菱化成工業公司（Mitsubishi Chemical）優化了日本的一家工廠，每年可以增加收入 1,000 萬美元，聯信公司（AlliedSignal）估計能在今后幾年節省一億美元。蘇諾科公司（Sunoco）僅一家煉油廠每年就能節省2,200 萬美元。埃文斯估計，通過改進加工設備的設計和操作所節省的費用可以超過生產成本的 15%。就全球而言，每年可節省數千億美元。

????埃文斯在俄克拉何馬城的郊區長大，從小就愛擺弄化學器械。他說：“化學品的味道是我生活中固有的部分。”在密歇根大學獲得化學工程博士學位以后，埃文斯進入麻省理工學院執教。1976 年，在爆發能源危機期間，埃文斯領導了一個美國能源部贊助的大項目，目的是在制煉廠的建設中引進現代化的軟件。他回憶道：“我們當時認為要設立幾百家工廠才能把煤轉化成合成燃料，我們也不具備設計這些工廠的軟件。”

????那時，麻省理工學院的科學家們開創了獨立制造業的計算機輔助設計（CAD）和計算機分時概念。埃文斯說：“我看到了把計算方面的進步應用于化學工程的機會。”他領導的項目創造了名為“程序工程先進系統”（ASPEN）的軟件，55 家參與該項目的公司以最低價獲得了該軟件。

????1981 年，在該項目接近尾聲的時候，埃文斯勸說七名與他共同創造 ASPEN 的人同他一起創辦阿斯彭技術公司。但資金遲遲不到位。銀行家們認為埃文斯缺乏商業經驗，并認為該公司的軟件在這一領域的作用尚未得到證明。1986 年，波士頓的風險資本公司風險國際公司（Advent International）終于投資 290 萬美元，此后埃文斯開始把阿斯彭技術公司發展成世界上最大的加工軟件公司。

????通過兼并 16 家公司以及內部的發展，阿斯彭技術公司實力大增，于去年推出了“計劃信息”（Plantelligence）軟件──設計、經營和管理制煉廠的一體化程序。“計劃信息”的設計軟件常常用于制定整個工廠的藍圖。杜邦公司（Du Pont）就利用它對世界各地的業務實行了標準化改革。在管理領域，“計劃信息”涉及生產安排和管理、收入審計、環境健康和安全規定的遵守以及質量保證。它還把生產區域與運行財政和審計系統的企業資源計劃軟件聯系在一起。

????“計劃信息”誕生以后，阿斯彭技術公司開始與大公司簽訂 1,000 萬美元到 2,000 萬美元的合同──這是加工軟件領域聞所未聞的。由于石油和化學工業不景氣，在 6 月 30 日結束的這一財政年度，預計銷售額不會大幅度增長（這幾年的年增長率達到 25%）。盡管如此，這位商業能力受到銀行懷疑的沉默寡言的化學工程師仍然帶來了巨大的變化。

????喬恩?懷默（Jon Wimer）和 戴夫?史密斯（Dave Smith）

????目標自動化公司 （Object Automation）

????哪個制造商不夢想著能不用寫大量十分累眼的計算機代碼，而只需擊點鼠標、通過連接計算機上的圖標編寫生產程序？49 歲的喬恩?懷默和 54 歲的戴夫?史密斯在 1996 年創辦的私有公司“目標自動化公司”就使這個夢想變成了現實。這家設在加利福尼亞州圣安娜的公司發展迅速，由新澤西州人懷默擔任公司首席執行官；生在密蘇里州的史密斯擔任首席技術經理。他們對現場軟件創作的革命性方法也用于使運營企業的多種軟件聯系在一起。

????當懷默和史密斯開始創辦目標自動化公司時，他們發現自己處于令人羨慕的位置。由于他們已經是經過實踐證明的企業家，他們可以隨心所欲地挑選風險資本家──從愿意支持他們的 12 名資本家中挑選六人。他們成功地把原先的一家公司特里科尼克斯公司（Triconex）發展成為世界上工廠安全停工容錯控制系統的第一大生產商，當他們把公司出售時，公司的年銷售額達一億美元。后來，兩人又把工業軟件公司神奇軟件公司（Wonderware）變成了大贏家。現在，位于南加州的特里科尼克斯公司和神奇軟件公司都屬于英國自動化控制聯合企業創造系統公司（Invensys）。

????目標自動化公司的軟件設計概念是“面向目標”的程序設計。在使用目標自動化公司的軟件的工廠里，生產工程師或程序設計員不是從頭做起，而是像孩子們搭樂高積木一樣，從便于使用的軟件組合（即“目標”）中把程序連接在一起。每一個目標都體現著生產工序與任務之間的聯系──例如，發動機的工作是帶動傳送裝置，水泵的工作是抽空或裝滿水箱（見下圖）。由于這些目標是通過圖像來表示的，所以可以很容易地加在一起設計出生產程序。

????雖然面向目標的程序設計并不是什么新鮮事物，但一般都僅為軟件供應商而不是用戶采用。史密斯說：“我們的想法是最終用戶──工廠的生產工程師或軟件工程師──最后根本不需要設計程序。他們只需把這些目標集中起來并組合在一起，就像生產計算機的人在電路板上連接邏輯門（硬件邏輯元件）一樣。”實際上，工廠第一次可以在不寫一連串代碼的情況下設計出極為復雜的工業控制序列。目標自動化公司稱之為“零程序設計”。

????新的目標軟件還能改進公司現有系統或“遺留”系統的運轉。史密斯說：“你可以把原有的控制系統壓縮成一個目標，在它旁邊配置其他目標以執行用戶希望它們執行的任務，從而提高系統的能力。”

????通用汽車公司、吉列剃須片公司（Gillette）、福特汽車公司、波音飛機公司和其他公司爭相購買目標自動化公司的軟件，根據軟件所帶目標數量的不同，它們的售價從 1,500 美元至 1.1 萬美元不等。用戶發現，它們可以把項目完成的時間縮短達 40%，并大大降低軟件維護費用。軟件維護費可占系統每年成本的 20%。

????雖然懷默和史密斯最初把精力集中在控制生產程序上，但他們的軟件最終將有助于運轉整個企業。目標自動化程序已經能夠把實時數據從生產機器傳送到企業資源計劃軟件等高一級的程序上，以確定如何才能最好地按訂單供貨。另外，如果一名生產經理想知道公司在前五分鐘內生產了多少塊肥皂，目標自動化程序也能立即給出答案。

????目標自動化軟件應該能逐漸減少目前制造業使用的 500 多個軟件協議和 24 個數據庫。康涅狄格州斯坦福的計算機工業研究與咨詢公司加特納集團（Gartner Group）的高級生產分析員丹?米克洛維奇（Dan Miklovic）說：“喬恩懷默和戴夫?史密斯為在廠房中直接連接軟件部件創造了條件，他們的成就應得到表彰。”米克洛維奇相信，總有一天，整個工廠都可以依靠軟件目標來運轉。

????譯者：殷歡