远程维修机器 - 财富中文网

离子注入器是数字时代的奇迹，它可以与工业史上其他的重要发明相媲美。就像蒸汽机火车头打开了通向荒原之路那样，这种复杂的机器（体积有停放一辆汽车的车库那么大，价格为200 万到 400 万美元）为硅片中的导电原子铺设了轨道，这是将沙子从价值极低的绝缘材料转变为每盎司价值远远高于金价的存储芯片和逻辑芯片的关键一步。

离子注入器奇迹般的工作是从自己体内的金属瓶中抽取腐蚀性强、毒性大的气体──硼、砷和磷的转化物──开始的。然后，它在只有一根过热钨丝在发光的真空箱中释放出微型雷电，将气体原子中的电子分解出来，再将它们转化成离子。电磁场将离子引至硅晶片的表层，离子便像弹片那样嵌入表层，通过窃取硅片中的电子，再转变为原子，其特性也由此变成了半导体。

不幸的是，这个由 8,000 个零部件组成的神奇的离子注入器，其变化无常令人难以置信。它平均每工作 90 个小时就需要维修或例行保养。由于它每小时能处理 200 只晶片，每只晶片上集成的芯片多达 225 个，这些晶片的零售总值可达 7.5 万美元，因此停机的代价非常昂贵。但是直到现在，如果用户需要离子注入器的主要生产厂商──瓦里安联合公司（Varian Associates）、伊顿公司（Eaton）和应用材料公司（Applied Materials）──派专家去现场维修的话，可能需要等待很长时间。以瓦里安公司为例，如果该公司在新加坡或在韩国的客户，或者公司亚洲办事处的技术人员不能解决问题的话，那么，由公司在马萨诸塞州格洛斯特的离子注入器工厂派出的专家需要一天的时间才能到达那里。

为了解决这一问题，瓦里安公司推出了一项新服务，客户在几分钟内就可以与远在千里之外的专家取得联系，这就是称为远程维修、诊断和保养，或简称为 RRDM 的新兴技术中最新、也是最令人注目的一例。RRDM 采用了数字通讯中的最新技术，因而工厂的维修人员──在离子注入器工厂，这些人员通常是具有博士学位的物理学家和工程师──能够在很远的地方处理多种机器故障，而且比他（她）耗费时间前往现场处理故障效果还要好。

瓦里安公司现在正在推出其最新研制的 RRDM（名称为 Remote Assist，照片见 69 页）。当半导体组装厂的离子注入器出现故障时，客户的技术人员戴上一个类似电影《星球大战》里的头盔，头盔上带有一个微型的数字电视彩色摄像机、话筒、耳机和两个显示屏。技术人员可以从显示屏上可以看到经由基于个人计算机的电视会议系统从工厂传来的图像。

当技术人员传送故障的实时图像、与工厂的专家讨论故障问题时，这种具有超洁净室水准的头盔可以让技术人员腾出手来，这样，技术人员就可以拿起零部件，或将零部件放在桌上，展示给在格洛斯特的专家们。专家们可以在某些零部件上画上红圈，表示这些部件需要更换，技术人员则可以从头盔的显示屏上看到这一切。他还可以看到简图以及其他有关材料，不仅如此，他还可以看到与之交谈的工厂的工程师。如果他愿意，他还可以在自己工作区的大型监视器上观看这些图像。

瓦里安公司负责客户半导体设备维修的副总裁沃尔特•苏利文（Walt Sullivan）说：“有了远程辅助系统，就可以随时利用我们生产小组的全部技术力量去解决问题。”特德•麦吉尔（Ted McGill）是加利福尼亚州森尼维尔的芯片生产商 AMD 公司（Advanced Micro Devices）的制造部门的高级工程师，他参加了远程辅助系统现场检测工作，这个系统得到了他的赞扬。麦吉尔说：“这个主意非常好。这是一种可行的技术，它可以把机器生产商在现场的答复直接传达给生产现场的人员。”

现在，提供远程维修或者改进维修服务的公司越来越多。自今年春天以来，除瓦里安公司之外，还有五家公司也宣布推出了 RRDM 服务：

● 惠普公司（Hewlett-Packard）宣布推出的系统可以让客户工程师──这是当今对技术公司中修理工程师的称呼──监视其高档计算机的工作状况，有时候甚至在客户不知道的的情况下从惠普公司的监测中心对计算机进行应急维修。

● 根据施乐公司（Xerox）新提出的 RRDM 方案，像詹姆斯•库克（James Cook）这样的客户工程师可以早晨在家中一边喝咖啡，一边通过笔记本计算机对他负责维修的大型数字复印机进行保养维护。

●霍尼韦尔公司（Honeywell）推出的远程系统可以让炼油厂或化工厂的经营人员在中心控制室监视工作情况，也可以由霍尼韦尔公司在其远程 RRDM 中心进行同样的监测。

● 尽管机床生产商在 RRDM 应用中行动迟缓，但是日本山崎公司（Yamazaki）在美国的子公司马扎克公司（Mazak）正在准备发运可以传输数据的机床，工厂的工程师可以根据从机床传来的数据指导客户进行多种故障维修。

● 卡特彼勒公司（Caterpillar）将 RRDM 的应用范围扩大到了工厂以外的地方，它推出的系统能够使公司的大型推土机传输无线电数据，交易商可以根据这些数据密切监测这些机器的工作状况。

现在还有一些明显的趋势也对转向 RRDM 系统起着促进作用。马扎克公司的总裁布赖恩•帕普克（Brian Papke）指出：“制造商现在希望机器能一星期七天、一天 24 小时不停地运转，使自己的资本投资获得最大回报，而且机器现在正越转越快。”在这种情况下，任何可以减少停机的方法都会受到欢迎。对公司的信息系统来说也是如此。圣何塞的数据调查公司（Dataquest）是从事市场研究的公司。该公司最近对本刊 1,000 家制造商、金融公司和其他部门的企业中的 450 家进行了一次调查。调查发现，65% 的公司预计，到2000 年自己的大型计算机设备能够实现一星期七天、一天 24 小时不停地运转，而现在只有 30% 的公司能做到这一点。因此，被调查公司中有三分之二称自己喜欢改进过的 RRDM，这并不令人感到意外。

与此同时，许多公司的设备已经实现了计算机化，这样实现远程维修也比较容易了。的确，RRDM 也有其局限性。你不可能通过电话线将零备件送过去，或者在远处按动鼠标就能完成大部分的实际维修工作。但是如果出现故障的机器采用电子控制的话，对工厂的工程师来说，排除故障往往是轻而易举之事：将机器联机，找出故障，进行调整，让机器恢复运转。施乐公司的一位发言人说，如果用了该公司的第六感觉 RRDM 系统，公司的工程师通过拨号电话线就“可以触发”数字复印机上“几乎所有的开关”。

RRDM 为公司减少庞大的维修费提供了一条解决途径。基思•莫布利（Keith Mobley）写过一些关于预防性保养的著作，他估计，在持续运行的加工工业中，如化工厂和炼油厂，RRDM 可使美国公司一年节省开支多达 600 亿美元。

如果远程辅助系统能像瓦里安公司希望的那样工作，经销商和客户双方都能节省大量费用。在通常情况下，离子注入器的保修期一旦过期，用户需为从工厂飞到现场的瓦里安公司专家每小时支付 150 美元。但如果客户自己的技术人员带上那种交互式电子头盔，按照指导解决问题，每小时的费用可降至 100 美元。有了远程辅助系统，瓦里安公司的目标是，应用初期，将离子注入器的开机时间增加 5%，以后再逐步增加。由于减少了前往现场维修的工作量，公司希望自己的工程师腾出手来做些其他工作。

计算机工业的远程维修始于 30 年前。大型计算机主机的制造商经常通过电话指导客户如何排除故障，将一部分维修工作下放给了客户。现在有了可供公司的计算机软件和硬件使用的更为先进的 RRDM。软件经销商远程“修补”──升级或改正──软件程序现在已成了平常之事。亚特兰大的梅普克斯公司（Mapics）是一家企业资源规划软件供应商，它的年销售额为一亿美元。在该公司提供的一种先进维修服务中，客户可以进入公司维修部的网址，进行网上浏览和下载适用的修补程序。梅普克斯公司的专家也可以远程查看用户的软件系统，找出并帮助解决问题。

计算机硬件中最先进的 RRDM 程序之一是惠普公司新推出的 High Availability Observatory（HAO）服务。惠普公司在亚特兰大和帕洛阿尔托设立快速反应中心已经有一段时间了。中心的专家可以通过电话或者国际互联网（常常是在联网监测的帮助之下）解决问题，或者派人前去修理。

HAO 是惠普公司对高档计算机、服务器或其他价格昂贵的产品的维修合同的一部分，不仅如此，HAO 还能把故障消灭在萌芽之中。作为一个公司，惠普公司正在努力实现被称为 5/9 的远大目标，即让客户的计算机和惠普公司的其他设备的运行时间达到 99.999%；每年的非计划性停机时间只有五分钟，而目前的平均停机时间约为 4.5 小时。HAO 像是一个多图像监视器，它能昼夜 24 小时监视计算机的中央处理组件、电源、冷却扇、磁盘驱动器和其他部件──总共有 800个零部件和功能。惠普公司研究发展部经理尼尔•克拉珀（Neal Clapper）说：“任何可以进行监视的零部件和功能，也就是我们能收到电子读数的零部件，我们都能了如指掌，进行监测。”

HAO 是首批具备真正的（尽管是有限的）远程维修功能的系统中的一个例子。如果计算机存储器的一部分或者磁盘驱动器出了故障，HAO 可以自动地将这一部分承担的工作临时调拨给存储器中可以使用的部分，或者备用磁盘驱动器──甚至在客户也不知道的情况下，一个潜在的故障已经被暂时妥当地处理好了。惠普公司的客户工程师必须前往现场做永久性修理。

正如这个例子所表明的，HAO 不能取代工程师亲临现场的需要。但是它减少了亲临现场的次数，而且维修人员到了那儿后，维修也比较容易。惠普公司客户服务业务部总经理汤姆•阿什伯恩（Tom Ashburn）说：“这种系统的优越性在于，工程师现在能确切地知道那儿出了问题，到了现场后知道到底该修什么。”他们也知道应该带哪些替换零件。

先进的 RRDM 系统（包括 HAO）的核心是专家系统，以及其他一些智能软件。由于软件采用的是能将机器过去和现在的性能进行比较的先进算法，因此它们能立即对数据进行分析，指出已经出现或者很快会出现的问题。HAO 采用的软件“代理”──这是一种能在电子网络中巡查的小程序──常常能在磁盘驱动器、固态存储器和其他元件中检测出维修人员可能会遗漏的问题。

施乐公司新推出的第六感觉服务系统还具备识别错误模式的能力。在该公司的大型数字复印机和印刷机中，新型的元件取代了老式的电子机械部件，这些元件可以由客户工程师用笔记本计算机进行监测和调整，甚至在某些情况下还能进行远程修理。

客户工程师詹姆斯•库克在康涅狄格州温泽的施乐公司办事处工作。由于有笔记本计算机，他可以在任何地方处理问题，包括在自己家中的早餐桌旁边。当他检测出他所监测的复印机出了问题，他会给客户公司的联络人打电话，建议他（她）按照他的指导处理故障。有时候，他会在某个问题给客户带来麻烦之前就提前处理妥当了。

库克说：“通过电话线，我可以在我的笔记本计算机上运行测试图形。例如，我可以知道进纸是不是太慢了。然后我可以通过笔记本计算机远程进入复印机的存储器，调整定位值（复印纸上的图像对准值），加快进纸速度。这一切就像在现场进行诊断一样，而实际上你并不在那儿。通过测试，我可以立即知道出了什么问题，而且常常可以远程排除这些故障，或者让客户自己更换零件。”

修理和及时保养并不是第六感觉系统唯一能做的工作，它还可以改进复印机的工作质量。例如，当客户换上一筒新色粉，但是发现复印的颜色太浅时，接电话的施乐公司的工程师可以进入他的笔记本计算机显示屏上的“元件控制”栏，打开远程复印机内的发动机，利用废弃的储存器，将色粉装入其中进行“循环”。复印的颜色变黑了，客户说：“谢谢，现在可以了。”施乐公司预见：未来在现场工作的施乐复印机每天将把机器本身的重要信息自动发送至施乐公司的网址，提醒工程师需要立即注意的问题。

没有任何地方的问题比化工厂和炼油厂的问题更需要立即引起注意了，因为那些地方随时都有发生火灾、爆炸以及对设备和产品造成损坏的危险。这类加工厂的设备上总是带有传感器，因此从逻辑上说，这些工厂是把 RRDM 系统引入生产过程的主要候选目标。霍尼韦尔公司新推出的 RRDM 计划正是为监测整个炼油厂和化工厂而设计的，它能在问题发展成灾难之前早早地向操作人员和维修人员发出警告。

现在仍在进一步开发之中的霍尼韦尔系统将远程诊断与数据的详细分析结合在一起。这家控制系统生产商拥有一个由十个炼油厂和化工厂组成的大财团，公司的部分资金来自联邦政府的国家标准与技术研究所（National Institute of Standards and Technology, NIST）。霍尼韦尔公司有两个科研项目。一个称为设备安全管理项目，用于监测机器。另一个是异常情况管理项目（ASM），预计明年可以完成。

这两个项目均能用于对价值几百万美元的压缩机、熔炼炉、热交换器、油箱和其他重要设备进行先进的昼夜 24 小时监视。霍尼韦尔公司负责 RRDM 服务业务部门的加里•伯德（Gary Bird）解释说：“所有的大型炼油厂和化工厂，以及像我们这样为这些工业提供解决方案的销售商，花了 15 年的时间研究这种技术的应用，主要是为了提高产量、质量和效率。”伯德说，加工行业现在都明白，“必须在提高生产效率及其对固定资产的影响之间保持平衡。”

根据这一点，霍尼韦尔公司以及其他控制系统生产商将重点放在保护固定资产的科研项目上。ASM 将先进的技术（如基于神经网络──大致是模仿脑细胞的工作状况──的“智能”软件）与集工厂操作人员丰富智慧于一身的专家系统结合在一起。

炼油厂和化工厂的操作人员可以通过霍尼韦尔公司的系统在本厂的中心控制室监视设备运行状况。对于对控制系统缺乏第一手经验的客户，霍尼韦尔公司可以从公司设在科罗拉多州柯林斯堡的控制中心（公司计划开设更多的这类控制中心）远程完成这一工作。公司可以通过互联网向远在上千英里之外的工厂发出紧急警报。霍尼韦尔公司还在开发一种无论在何处监测，出现紧急情况时，操作人员均可使用的决策支援软件。伯德说：“如果压缩机失灵，操作人员必须在30秒内采取行动，以防止全厂进入紧急状态。”

到目前为止，另一大类制造厂商，也就是制造从汽车到拉链等所谓互不相关产品的厂商，在 RRDM 的应用方面远远落在后面。机床生产商现在已趋向于注重改进产品的性能特征，如转轴的速度。如今，机床已经装有传感器，但是它们没有与能够使用 RRDM 的网络联网。

丹尼尔•米克洛维奇（Daniel Miklovic）是位于科罗拉多州斯坦福德的计算机工业研究机构加特纳集团（Gartner Group）的制造业高级分析员。他说：“机床生产商在很大程度上仍然处于欧洲的中世纪早期的阶段。他们更喜欢那种能让客户成为公司的维修政策和价格的奴隶的环境。”

最近几年，机床生产商开始提供初级阶段的远程警报系统，其中包括马扎克公司的一些大型铣床上带着的那种警报系统。这些机床如果在周末无人看管工作时出了故障，可以拔打工程师家中的寻呼机，比如说，通知他有一支钻头损坏了。接，工程师便会开车赶到工厂排除故障。哈特尼斯技术公司（Hartness Technology）是南卡罗来纳州格林维尔的一家封装机生产商，它提供的价值 25,000 美元的监测系统的电视摄像机能将图像同时传给销售商和客户。3月份，罗克韦尔自动化公司（Rockwell Automation）推出了对发动机和阀门进行远程控制和维修的服务项目。

9 月，马扎克公司表示要使机床制造业接受这种迄今为止最先进的机床 RRDM 系统。就像施乐公司的第六感觉系统那样，马扎克公司的客户工程师可以通过笔记本计算机进入机器，进行诊断。尽管马扎克公司这套名为 Mazatrol Fusion 640 的系统缺少施乐公司系统中先进的人工智能软件，但它的确能对某个具体的故障提出六种可能造成故障的原因，但是必须由专家来确定真正的原因。

格雷戈里•帕普克（Gregory Papke）是马扎克公司的销售工程师，也是老板布赖恩•帕普克的儿子。他说：“你可以给我们打电话，说｀请看一下第 21 号机器＇。我们将设法从远程找出发出警告的部位，察看这一部分的图表，比如说，发现六角转塔的传感器工作不正常。用户可以自己更换零件，或者我们派真正知道如何修理的人带零件去。”

远程修理带来的好处正在远远超出工厂生产的范围。通用电气公司（General Electric）于 1989 年推出了用于远程诊断的 CT 和 MRI 扫描机。该公司现在正在研究对机车在运行中的工作状况进行监测的方法。卡特彼勒公司也已开始对大型机器，如推土机和矿区中拉料的大型卡车进行监测。

今年春天，卡特彼勒公司宣布推出一种 Product-Link 系统，通过该系统，机载无线电把发动机的工作时间传给卫星，通过卫星再转给出租这些机器的经销商，这些信息有助于它们更好地保养发动机。公司今后还将推出：与卡特彼勒公司其他客户之间的联系；发送信息，警告世界任何一个地方的经销商和客户：发动机的某个零件快失灵了。

在其他经济领域中，RRDM 的应用也即将开始。在马里兰州的盖瑟斯堡，NIST 的一个小组正在研究如何对使用中的仪表进行远程校准，其中包括测量流过管道的天然气流量。如果流量表运转失常，它会给天然气生产商的收入造成上百万美元的损失。现在常用的做法是定期更换流量表，例如一年一次，进行重新校准。这一过程既费时又耗资，NIST 每校准一个流量表收费 5,000 美元。NIST 从事该项目研究的工程师佩德罗•埃斯皮纳（Pedro I. Espina）说，大约两年后，就有可能做到无需取下流量表，而是通过互联网进行重新校准。

RRDM 的应用仍然面临着障碍，其中包括大量存在的各个行业用来测量温度、压力和化学样品、但又互不兼容的传感器。据 NIST 的工程师康•李（Kang B. Lee）估计，现在有 50 多家制造商在生产不兼容的传感器。为了清理这种混乱局面，李正在从事一项有工业界代表参加的标准制定项目。在清除了通信障碍后，该项目将进一步扩大 RRDM 的应用范围。维修人员的出差永远不会取消──但是亲临现场的维修将会越来越少。

译者：田斌