美国制造业的英雄 - 财富中文网

将来不久，一个名叫“先锋”（Pioneer）的美国机器人将开始在切尔诺贝利的石棺里爬行。这个石棺实际上是混凝土做成的，围住了1986年发生爆炸、有放射线泄漏的乌克兰反应堆。机器人将钻孔，检查石壁试样，以确定是否需要加固。“先锋”将是有史以来在核电站内工作的最先进的机器人，有三只电视眼，能够发回三维图像。

51 岁的威廉•“雷德”•惠特克（William“Red”Whittaker）是“先锋”和许多这类“孩子”的父亲，他是世界上移动式即现场机器人的创始人之一。这些机器人大多在室外工作，但有的还进入了室内甚至危险工业环境的储藏箱。惠特克为制造部门创造的可自由移动的机器人式叉车将很快在福特汽车公司的装配厂中搬运托板。

在机器人的制造者中，惠特克无论从字面意义上还是比喻意义上说都可谓鹤立鸡群：他身高六英尺四英寸，体重 216 磅。惠特克十几岁时曾在摔跤台上与一名摔跤高手交锋，据他说三分钟内就“一败涂地，衣服被撕破，身上伤痕累累”。在普林斯顿大学读书时，惠特克的主要学术兴趣在计算机和工程领域，但他在卡内基─梅隆大学执教以后转攻机器人。

惠特克在 80 年代初正式进入移动式机器人领域。当时他和他的学生设计了两台机器，将从宾夕法尼亚州哈里斯堡附近同样发生核事故（但不像切尔诺贝利那样严重）的三英里岛反应堆内发回第一批图像。和现在一样，惠特克那时在匹兹堡卡内基─梅隆大学的机器人研究所工作，负责现场机器人研究中心。匹兹堡是全世界机器人设计者最多的地方之一：机器人研究中心有 200 多位，卡内基─梅隆大学与工业公司组成的联合会里有 40 位，惠特克创立的私有公司雷德宗机器人技术公司（RedZone Robotics）有 30 位。

惠特克拥有雷德宗公司 20% 的股份，该公司专门生产清理核和化学物质的机器人。公司去年销售额为 350 万美元，从中获得了利润。雷德宗公司生产的一个机器人叫“霍迪尼”（Houdini），能够在直径 24 英寸的管道里爬行。“霍迪尼”是在美国能源部的地下储藏库清理核废料的第一个遥控式爬行机器人。雷德宗公司的另一个机器人“罗西”（Rosie）能够使用锯、液压管道切割机、手持式风钻和其他各种工具。

切尔诺贝利核灾难发生以后，雷德宗公司与国家航空航天局、能源部、美国其他机构及被毁的核电站的工作人员一起制造了机器人“先锋”。惠特克还推出了一系列旨在取代工农业重复劳动的机器人，虽然不那么为人所知，但可能具有更大的经济意义。他和同事们一直在悄悄地把自动化技术运用于收割机、采矿机和运土车。他们通过全国机器人工程联合会（National Robotics Engineering Consortium）开展工作。该联合会是惠特克在卡内基─梅隆大学的支持下组织的，参与者包括卡特彼勒公司（Caterpillar）、FMC 公司（FMC）、乔伊矿业公司（Joy Mining）、福特汽车公司（Ford）和生产农业机械的新荷兰公司（New Holland）。

新荷兰公司生产、惠特克和他的同事利用自己设计的硬件和软件加以改进的一种无人控制苜蓿收割机目前正在加利福尼亚州试用。该机器利用视觉系统和模式识别软件区分收割过和未收割的农田，日夜工作。惠特克相信，自动化是美国农业的未来。谈到他在匹兹堡附近的 1,000 英亩农场时，惠特克说：“在天气允许的情况下，我们可以坐在办公室里谈话，同时通过遥控方式进行春耕。”

由于惠特克的设想，一种新的自动化车辆将很快在生产厂投产。通过与福特汽车公司及国家航空航天局的合作，全国机器人工程联合会研制了材料装卸储运设备的制导系统，为生产能够准确安全地装卸托板的全自动叉车提供了可能性。FMC 等叉车生产商正在其产品系列中采用这种技术。明年，福特汽车公司将在工厂里使用这种叉车。它们可能不像“先锋”那样令人叹为观止，但可能会开始在许多工厂出现。

哈罗德•法伊格（Harold J. Faig）

米拉克朗公司（Milacron）

如果一家美国制造公司不仅能击败日本竞争对手，日后还为其中一家设计机器，那么它必定拥有秘密武器。就米拉克朗公司而言，这些秘密武器就是 50 岁的集团副总裁、负责塑料机械部门的哈罗德•法伊格和他的革命性产品开发手段“狼群”（Wolfpack）。

就在 21 家美国公司在日本企业的竞争下难以为继的时候，法伊格率领米拉克朗公司登上了美国塑料机械市场龙头老大的位置。他的总部设在辛辛那提的公司已经荣登世界第二的宝座，仅次于德国的曼内斯曼集团（Mannesmann）。米拉克朗公司是前辛辛那提-米拉克龙公司（Cincinnati Milacron）的一部分，该公司去年把很大一部分机床业务卖给了洛杉矶联合企业尤诺瓦集团（Unova）。

如果没有法伊格和“狼群”，米拉克朗公司的塑料机械部门早就倒闭了。使该部门起死回生的是法伊格在 1985 年领导的一个项目，研制一种叫做“维斯塔”（Vista）的注塑机。法伊格领先于时代，向设计该机器的“狼群”小组介绍了并行工程和其他节省时间的做法。该部门避开繁文缛节，以“占领市场”、“打败竞争对手”等战斗口号激励自己前进。“维斯塔”在九个月内就设计生产成功，在当时是闻所未闻的，而且它同日本生产的任何机器相比毫不逊色。这给公司的日本竞争对手发那科株式会社（Fanuc）的首席执行官稻叶清右卫门留下了深刻印象，他后来要求法伊格为他的公司设计一台机器。

此后，依靠不断革新和“狼群”产品开发手段，米拉克朗公司塑料机械的销售额增长了三倍多，今年可望达到十亿美元。法伊格办公桌上的一只小塑料猴子象征着他所带来的巨大进步。通过球窝关节连接起来的猴子的躯干和四肢是采用一种好像魔术的新工序，通过一次多步骤作业完整地装配起来的。这种工序叫做模内装配或多头注射模制，是六年前在德国发明的。米拉克朗公司已成为世界上能完成这种奇妙工序的机器的主要生产厂家，这种机器的价格在 10 万至 100 多万美元间不等。

下面是模内装配工序的过程：第一次向机器内注射塑料以后，在模具中产生产品的核心部分，例如猴子的躯干。然后自动转入机器的连续模具部分，在这里，可以注射塑料多达七次。由于该技术有意采用不粘合的不相容性塑料，各部分可以在机械上完全契合而不粘在一起。这种降低成本达 30% 的工序可以生产汽车仪表板的可调式通风散热百页窗、塑料铰链和带有活动部件的玩具。

全电力驱动的注塑机是法伊格倡导的另一项革新。这种机器除了比液压机节省能源以外，也更干净、体积更小、运转速度更快，生产的部件精确度也更高。法伊格说：“液压将被电力取代，米拉克朗公司正推动这一进程。我们拥有电动机器的世界市场。”

法伊格还领导米拉克朗公司的塑料技术部门拓展全球市场。去年该公司国外的销售额占收入的 46%，而五年前仅占 15%。除美国以外，该公司目前在德国、奥地利、比利时、意大利、西班牙、印度和日本都有生产厂。法伊格的设想是使米拉克朗公司领先于整个世界。

为实现这个梦想，法伊格改进了生产。参观米拉克朗公司在俄亥俄州芒特奥勒布的巨大工厂的人会发现这里一尘不染，生产井井有条。该厂有 500 名雇员，实行三班制。自动的有线制导车辆运载着大型生产机器穿梭行进，这些机器被自动装上这种车辆，在别的站点卸下，于是在这些站点，巨型车床、研磨机、抛光机和其他机床开始工作。

法伊格在辛辛那提的一所孤儿院学会了生存之道。他六岁时母亲就撒手人寰，此后他便一直呆在孤儿院里。他 19 岁加入米拉克朗公司，至今仍然保持着过去 30 年的习惯，每晚只睡大约四个小时。虽然到 1998 年，公司的塑料部门已连续七年创造销售额最高记录，但法伊格远未满足。他说：“我们不断回头看，总担心有人会拿出更好的东西。”

杰里•严（C. Jerry Yen）和克拉克•拜洛（Clark P. Bailo）

通用汽车公司（General Motors）

41 岁的克拉克•拜洛和 45 岁的杰里•严（音译）成长的环境相距半个地球。拜洛在底特律附近长大，而严在台湾长大。当他们在通用汽车公司相遇时，并没有想到他们会改变整个制造业。依靠这家全球最大公司的购买力，他们在工厂引进灵巧的个人计算机，取代了长期以来指挥机床、传送机和其他设备的主要装置──刻板的可编程逻辑控制器。

90 年代初，生产厂家还不愿抛弃可编程逻辑控制器，因为它们非常可靠，而对于个人计算机在工业环境下的可靠性却存在各种问题。但是，刻板只是可编程逻辑控制器的局限性之一：每个厂家的产品都有专门的软件，不能与其他产品连接。另外，要升级很难──如果不是不可能的话。相反，个人计算机的升级易如反掌，而且很容易与内联网和互联网连接。

拜洛的顿悟是在他从密歇根大学获得机械工程学硕士学位并进入密歇根州庞蒂亚克的通用汽车公司动力传动部门以后出现的，该部门生产变速器和相关齿轮。拜洛当时正在改进通用汽车公司所说的以数学为基础的制造方式，即当制造工程师在计算机上设计出一个部件以后，就可以传到计算机驱动的机床上进行加工制作。拜洛发现，由于不能灵活控制生产机器，他不能有效地利用以数学为基础的制造方式。

1993 年，拜洛偶遇在俄亥俄州获得数学和物理硕士学位的严。严就职于密歇根州沃伦的通用汽车公司技术中心，负责工业控制的理论工作。一个是理论家，一个是实践家，严和拜洛相辅相成，相得益彰。

为了证明个人计算机的优越性，他俩劝说上司允许他们在生产气缸盖的新动力传动生产线上安装个人计算机。要转为生产不同的气缸盖需要向生产线的 21 部机器分别下载数据。严和拜洛指出，如果利用可编程逻辑控制器来完成这项工作，就必须从可编程逻辑控制器的各个厂家购买每只价格 5,000 美元的以太网卡。而在个人计算机上使用的类似的卡只需 89 美元，在附近的计算机商店就能买到。（此后，可编程逻辑控制器的以太网卡的价格有所下降，但仍然远远高于个人计算机上使用的卡。）

以个人计算机的经济性打动上级以后，严和拜洛在 1994 年发表了一篇具有划时代意义的论文，标题看起来很乏味：“开放式模块结构控制器在汽车工业应用的要求”。他们用“开放”一词表示能够融合现成的硬件──个人计算机──和很容易得到的软件的结构。福特汽车公司和克莱斯勒汽车公司（Chrysler）的控制工程师审议了这篇论文，他们的观点也以其字母的缩写 OMAC 为人所知。

由于当时在美国制造商每年用于可编程逻辑控制器的资金中，汽车制造商占了 20%，即 11 亿美元，所以这篇论文引起了轩然大波。业务通讯《工业用控制器情报》（Industrial Control Intelligence）的主编杰克•格勒纳德（Jack Grenard）回忆说：“可编程逻辑控制器的大制造商爆发出愤怒的吼叫。”

虽然其他行业的人比较愿意接受，但可编程逻辑控制器的老用户对在所谓“真正实时”控制方面使用个人计算机是否合适尤其表示怀疑。约 10% 的制造业工作需要这样的控制器，因为机器必须在几毫秒内作出反应。严和拜洛采用小公司的添加软件程序，使个人计算机能够真正实时操作，从而解决了这个问题。这使通用汽车公司──还有其他汽车公司──有可能在工厂里采用微软公司的视窗新技术（Windows NT）操作系统。

仅就通用汽车公司而言，它在北美的 26 个动力传动厂就全部或部分地依靠个人计算机控制。有 18 家大公司加入了 OMAC 的用户组织，其中包括波音飞机公司、普拉特-惠特尼公司（Pratt & Whitney）、卡特彼勒公司、迪尔公司（Deere）、固特异公司（Goodyear)和宝洁公司（Procter & Gamble）。他俩的一个主要崇拜者是丹尼斯•威斯诺斯基（Dennis Wisnosky）──伊利诺伊州内珀维尔的威斯顿系统公司（Wizdom Systems）的创始人，他本人也是工厂应用个人计算机的狂热鼓吹者之一。威斯诺斯基这样评价严和拜洛：“他们使工厂应用个人计算机的运动变得切实可靠。得到通用汽车公司的支持只是锦上添花。真正依靠的是他们俩的意志和锲而不舍的精神。”

劳伦斯•埃文斯（Lawrence B. Evans）

阿斯彭技术公司（Aspen Technology）

制造业的两大类存在天壤之别。生产飞机、拉链等独立产品的独立制造商极大程度地依赖六西格玛（Six Sigma）等面向职工的计划来提高质量和利润。而通过连续方式提炼和混合苹果沙司、汽油等各种产品的加工制造商主要依靠改进生产技术的方式提高利润。

一个巨大的障碍总是阻碍着加工制造商：他们对每道工序的物理和化学原理没有准确的了解。例如，生产苛性苏打的技术 100 年前就发明了，但到底是怎么回事仍是个谜。由于没有这类知识，化学工程师往往谨慎行事，固守工厂的传统设计，他们的保守态度阻碍了进步。

在才华横溢、沉默寡言、今年 64 岁的化学工程师劳伦斯•埃文斯在马萨诸塞州的剑桥创建阿斯彭技术公司以后，这一阻碍进步的因素开始消失。这家年产值为两亿美元的公司大大提高了加工业的效率。除了改进生产苛性苏打和其他许多化学品的科学依据外，公司还开发了在建设制炼厂和以最高生产能力、最低浪费经营这些工厂中负责猜测工作的软件。

埃文斯有 800 个客户，其中包括世界 50 大化学品公司中的 44 家，20 大炼油公司中的 19 家，这些公司利用阿斯彭技术公司的软件节省了费用。三菱化成工业公司（Mitsubishi Chemical）优化了日本的一家工厂，每年可以增加收入 1,000 万美元，联信公司（AlliedSignal）估计能在今后几年节省一亿美元。苏诺科公司（Sunoco）仅一家炼油厂每年就能节省2,200 万美元。埃文斯估计，通过改进加工设备的设计和操作所节省的费用可以超过生产成本的 15%。就全球而言，每年可节省数千亿美元。

埃文斯在俄克拉何马城的郊区长大，从小就爱摆弄化学器械。他说：“化学品的味道是我生活中固有的部分。”在密歇根大学获得化学工程博士学位以后，埃文斯进入麻省理工学院执教。1976 年，在爆发能源危机期间，埃文斯领导了一个美国能源部赞助的大项目，目的是在制炼厂的建设中引进现代化的软件。他回忆道：“我们当时认为要设立几百家工厂才能把煤转化成合成燃料，我们也不具备设计这些工厂的软件。”

那时，麻省理工学院的科学家们开创了独立制造业的计算机辅助设计（CAD）和计算机分时概念。埃文斯说：“我看到了把计算方面的进步应用于化学工程的机会。”他领导的项目创造了名为“程序工程先进系统”（ASPEN）的软件，55 家参与该项目的公司以最低价获得了该软件。

1981 年，在该项目接近尾声的时候，埃文斯劝说七名与他共同创造 ASPEN 的人同他一起创办阿斯彭技术公司。但资金迟迟不到位。银行家们认为埃文斯缺乏商业经验，并认为该公司的软件在这一领域的作用尚未得到证明。1986 年，波士顿的风险资本公司风险国际公司（Advent International）终于投资 290 万美元，此后埃文斯开始把阿斯彭技术公司发展成世界上最大的加工软件公司。

通过兼并 16 家公司以及内部的发展，阿斯彭技术公司实力大增，于去年推出了“计划信息”（Plantelligence）软件──设计、经营和管理制炼厂的一体化程序。“计划信息”的设计软件常常用于制定整个工厂的蓝图。杜邦公司（Du Pont）就利用它对世界各地的业务实行了标准化改革。在管理领域，“计划信息”涉及生产安排和管理、收入审计、环境健康和安全规定的遵守以及质量保证。它还把生产区域与运行财政和审计系统的企业资源计划软件联系在一起。

“计划信息”诞生以后，阿斯彭技术公司开始与大公司签订 1,000 万美元到 2,000 万美元的合同──这是加工软件领域闻所未闻的。由于石油和化学工业不景气，在 6 月 30 日结束的这一财政年度，预计销售额不会大幅度增长（这几年的年增长率达到 25%）。尽管如此，这位商业能力受到银行怀疑的沉默寡言的化学工程师仍然带来了巨大的变化。

乔恩•怀默（Jon Wimer）和戴夫•史密斯（Dave Smith）

目标自动化公司（Object Automation）

哪个制造商不梦想着能不用写大量十分累眼的计算机代码，而只需击点鼠标、通过连接计算机上的图标编写生产程序？49 岁的乔恩•怀默和 54 岁的戴夫•史密斯在 1996 年创办的私有公司“目标自动化公司”就使这个梦想变成了现实。这家设在加利福尼亚州圣安娜的公司发展迅速，由新泽西州人怀默担任公司首席执行官；生在密苏里州的史密斯担任首席技术经理。他们对现场软件创作的革命性方法也用于使运营企业的多种软件联系在一起。

当怀默和史密斯开始创办目标自动化公司时，他们发现自己处于令人羡慕的位置。由于他们已经是经过实践证明的企业家，他们可以随心所欲地挑选风险资本家──从愿意支持他们的 12 名资本家中挑选六人。他们成功地把原先的一家公司特里科尼克斯公司（Triconex）发展成为世界上工厂安全停工容错控制系统的第一大生产商，当他们把公司出售时，公司的年销售额达一亿美元。后来，两人又把工业软件公司神奇软件公司（Wonderware）变成了大赢家。现在，位于南加州的特里科尼克斯公司和神奇软件公司都属于英国自动化控制联合企业创造系统公司（Invensys）。

目标自动化公司的软件设计概念是“面向目标”的程序设计。在使用目标自动化公司的软件的工厂里，生产工程师或程序设计员不是从头做起，而是像孩子们搭乐高积木一样，从便于使用的软件组合（即“目标”）中把程序连接在一起。每一个目标都体现着生产工序与任务之间的联系──例如，发动机的工作是带动传送装置，水泵的工作是抽空或装满水箱（见下图）。由于这些目标是通过图像来表示的，所以可以很容易地加在一起设计出生产程序。

虽然面向目标的程序设计并不是什么新鲜事物，但一般都仅为软件供应商而不是用户采用。史密斯说：“我们的想法是最终用户──工厂的生产工程师或软件工程师──最后根本不需要设计程序。他们只需把这些目标集中起来并组合在一起，就像生产计算机的人在电路板上连接逻辑门（硬件逻辑元件）一样。”实际上，工厂第一次可以在不写一连串代码的情况下设计出极为复杂的工业控制序列。目标自动化公司称之为“零程序设计”。

新的目标软件还能改进公司现有系统或“遗留”系统的运转。史密斯说：“你可以把原有的控制系统压缩成一个目标，在它旁边配置其他目标以执行用户希望它们执行的任务，从而提高系统的能力。”

通用汽车公司、吉列剃须片公司（Gillette）、福特汽车公司、波音飞机公司和其他公司争相购买目标自动化公司的软件，根据软件所带目标数量的不同，它们的售价从 1,500 美元至 1.1 万美元不等。用户发现，它们可以把项目完成的时间缩短达 40%，并大大降低软件维护费用。软件维护费可占系统每年成本的 20%。

虽然怀默和史密斯最初把精力集中在控制生产程序上，但他们的软件最终将有助于运转整个企业。目标自动化程序已经能够把实时数据从生产机器传送到企业资源计划软件等高一级的程序上，以确定如何才能最好地按订单供货。另外，如果一名生产经理想知道公司在前五分钟内生产了多少块肥皂，目标自动化程序也能立即给出答案。

目标自动化软件应该能逐渐减少目前制造业使用的 500 多个软件协议和 24 个数据库。康涅狄格州斯坦福的计算机工业研究与咨询公司加特纳集团（Gartner Group）的高级生产分析员丹•米克洛维奇（Dan Miklovic）说：“乔恩怀默和戴夫•史密斯为在厂房中直接连接软件部件创造了条件，他们的成就应得到表彰。”米克洛维奇相信，总有一天，整个工厂都可以依靠软件目标来运转。

译者：殷欢