--- schema_version: "library-reader-v1" source_type: "original_book" title: "生产力 工业自动化的社会史" author: null edition: null publisher: null year: null isbn: "9787300172651" library_document_id: "8211d12f-42ae-4ed6-80ed-8c228ba7681b" source_sha256: "d4ec4beee7562878dec97d9b8483efc91eaa1c0baf61cccb93fe07d06cdd51d0" pdf_physical_page_count: 459 pdf_physical_page_index_base: 0 range_start: 110 range_count: 10 html_url: "https://workshop.closeclaw.top/api/ai/read/8211d12f-42ae-4ed6-80ed-8c228ba7681b?start=110&limit=10" markdown_url: "https://workshop.closeclaw.top/api/ai/read/8211d12f-42ae-4ed6-80ed-8c228ba7681b.md?start=110&limit=10" previous_url: "https://workshop.closeclaw.top/api/ai/read/8211d12f-42ae-4ed6-80ed-8c228ba7681b.md?start=100&limit=10" next_url: "https://workshop.closeclaw.top/api/ai/read/8211d12f-42ae-4ed6-80ed-8c228ba7681b.md?start=120&limit=10" --- # 生产力 工业自动化的社会史 > 页码规则：PDF_PHYSICAL_PAGE_INDEX 是从 0 开始的权威文件物理页索引；PRINTED_PAGE 是页面中识别出的印刷页码，可能为空，二者不得混用。 ## PDF_PHYSICAL_PAGE_INDEX=110 | PRINTED_PAGE=/ 96 从历史上看，通用机床（车床、铣床、钻机、刨机等）上的改进设计者通常都是那些本人是机械工或曾经是机械工的人，这些人对机械抱有感情，但无意使它们自动化从而将之从生活中排除出去。“有一种看法认为，19世纪上半叶英国第一代机械工发明的机器使得全国的手工艺者都失去了工作，这完全是一种错误的观点，”技术史专家L. T.C. 罗特（L. T.C. Rolt)这样写道，“恰恰相反，这些机械工……他们本身就是技术高超的手工艺者，他们改进这些工具主要是为了满足自己的日趋严格的手艺标准。”[1] 通用机床是一种用途相当广泛的设备，一个熟练的机械工通过灵巧地运用曲柄、控制杆和把手就能够将他的技艺、知识和目的灌注到机器上，从而生产出各种各样的机械部件。反馈控制的过程是通过具有感觉功能的、灵敏的和长期经验的手、耳、眼来完成的。机床设计上的改进被视为对机械工的辅助，它可以提高精确性，更方便操作并且耗费更少的人力。像进给刀架、导螺杆、自动进刀、机械制动、分度装置以及用来机械控制操作序列的制动挡板等发明，其主要的目的是为了减少工作的需要的体力与脑力，从而让机械工更好地利用他的技能。他可以把注意力集中于机器的切削动作，将进刀恰好停留在他所要求的位置。通过这种电动进刀，他可以省却许多气力。但这一切都在他的掌握之中。这些改进是为了更好地服务于他，而不是为了取代他。 然而，这类技术改进也往往服务于其他目的。管理层有时会在某些特定的操作环节或者有限的一组运动上，将机械工的技术加入机器之中。这样，通过凸轮、齿轮、分度装置和序列控制装置，通用机床也具有用于特殊用途的“自动运转”的作用，简言之，通用设备便成为特种设备。同理，通用设备在安装上精密的模具和夹具（模具用以固定和引导车刀，而夹具将工作件固定在一个位置上）之后，也成为一种特种设备。自动运转装置与特种装置（模具、夹具以及用于确保产品统一规模的精密标尺）开辟了一条通用件生产方式，并最终导向了大规模生产。\*[2]它们还使制造业的工作日趋简单，劳动分工日趋细致，管理层的权力日趋加强。一旦某部机器仅仅只用于某个特定的操作，它就可以由一个工资相当低廉的非熟练工人来操作，他既不需要思想，也不需要技巧，却能生产大量的零部件。原先是机械工按照他们自己的目的来控制机器的运转，现在则是机器本身就蕴含了由工程师、工具制造工和装配工所设定的目的，并被用来控制操作工的动作。 生产力：工业自动化的社会史 80 81 \*模具与夹具在金属切削业中的应用最早可以追溯到19世纪初，这两种器具是通用件生产中的核心部件。最后，在该世纪的最后10年中，“工具制造工”成为一种专门的职业，与机械工区别开来。这种新职业是科学管理的产物，其目标是将技术的重心从生产车间转向了工具车间。但即使管理层试图利用这种新型的工具制造技术，从而雇佣非熟练的廉价机器操作工，但制造并贮藏这种工具仍然耗资不菲，这对制造业来说带来沉重的压力—一个信奉泰勒学说的人早在1914年就警告过这一缺陷。使用廉价劳动力所节约的成本往往被工具的昂贵价格所抵消。正如我们将要看到的，引进数控技术的部分目的也是为了克服模具和夹具的高成本与不灵活性，更重要的是，对工厂实施控制，消除工人的技术优势。然而，这一解决方案所需的高昂成本本身也成为一个“问题”。有意思的是，在这几次采用高成本技术从而雇佣低成本劳动力并帮助管理层获得对生产的集中控制的情形中，为技术改造付费的都是国家—19世纪早期是军械部，一战前后则是陆军和海军，20世纪后半叶则加入了空军。似乎存在这样一种模式，其中政府打着国家安全的名义，在管理层与劳工的对立中，系统地支持前者。 / 96 ## PDF_PHYSICAL_PAGE_INDEX=111 | PRINTED_PAGE=197 工程师是新近技术革命的设计者，在他们看来，几乎可以不需要人工操作者。在各类工程学杂志中，机器被描述成似乎有了自己的生命，它与使用者完全无关。在这种机制中，人处于后台，就像附属的幻影，而操作机器这一行为则以被动语态加以描述。根据这种看法，机床是“一部由各类装置组合起来的机器，其中切削工具在材料上操作，从而得出所要求的形状、大小以及精密程度”。[3]从理论上说，人们不难想象一部无需人操作的机器，这对工程师来说尤其具有吸引力，因为他们没有实际的机器操作经验，并把机床的自动化视为不过是自动化控制技术发展过程中面临的又一次有趣的挑战。 但在现实生活中，机械工这个“幻影”却处于金属切削业的中心地位。即使管理层采用特种设备来实现它们的管理目标并维持对工厂的控制，但在关键的工具制造、设计、装置、维修过程上，它们也不得不依赖工具制造工和各类机械工的技艺和创造性，而在成品的制造与检验上也依赖操作工的技能发挥。没有他们的合作，优质品生产就是一句空话。更重要的是，由于特种设备不够灵活，而且重装模具成本高昂，这使得它仅仅应用于大规模的生产。然而在这一行业，绝大部分订单都是小批量的短期生产。这样，通用设备仍然占据着金属切削业的核心地位，不管工程师和科学管理者如何努力，机械工在生产过程中的至高无上的地位不可动摇。 因此，机床自动化最终的困难就在于：如何使通用设备自动运行（即根据管理层的指令自动操作，而无需劳工的干预)，与此同时还能满足短期生产所要求的灵活性。这一问题的解决之道就是可编程序自动化（program-mable automation)，即通过各种“程序”—贮存在一个永久性的介质中并用以控制机器的指令使通用设备临时改变为一种特种设备。这样，产品的变化只需要在程序上做出改动，而不是依赖机械工来重新装模或重新改装机器本身（比如自动化六角车床时就必须重新配置部件）。可编程序自动化不仅使得自动化操作更为灵活，它还使得管理层对生产机器具有直接的控制，从而削弱了机械工在工厂中的地位。 第 5 章 数值控制（上） 82 197 ## PDF_PHYSICAL_PAGE_INDEX=112 | PRINTED_PAGE=/ 98 一个可部分实现机床可编程序自动化的方案就是跟踪控制（tracer con-trol)。[4]跟踪控制的目的是保证物件断面的精确复制，机器要实现这点相当困难，耗时而且成本不菲。在这里，“程序”指一种所要求断面的模板或模型。一旦为机器操作定下一个具体的轮廓，记录针就跟踪确定的模板，编程信息则自动传输到切削工具上，后者则在工作件上复制出相同的断面。跟踪控制就像配钥匙的机器一样，钥匙原件被用做复制件的模板。如果要改变断面，仅仅改变模板就够了。 最早的跟踪控制技术是19世纪托马斯·布朗夏尔（Thomas Blanchard)发明的仿形切木车床，军械制造商用它来生产枪托。一旦将一部成品枪托作为原型，仿形车床就跟踪一个指针运动，并引导一个切削器具在工作件上复制出相同的断面。机器能够自动而准确地控制整个断面的切削过程，从而不必让机械工在工作中停下来检查切削是否精确。在布朗夏尔车床中，跟踪模板的指针与在工作件上动作的切削工具直接相连，指针在模板上的运动轨迹有力地移动刀具在工作件上进行加工。这种技术对于木制品生产来说已经足够——虽然模板往往会磨损不少（从而丧失了精确性）—但对于金属切削来说远不充分，因为它需要力量更大的杠杆作用。 1921年，在约瑟夫·凯勒公司工作的约翰·肖（John Shaw）发明了用于金属切削的凯勒电子机械仿形系统，它由塑模石膏或木制模型、电子传感器、电动机以及机械传动装置构成。在这种凯勒雕刻机中，指针的作用本质上仅仅限于提供信息，而不是动力，后者由传感器所带动的电动机来提供。在1930年，辛辛那提铣床公司采纳了一种液压靠模铣床，其发明者是汉斯·厄恩斯特（HansErnst）和伯纳德·萨松(Bernard Sasson)，它采用一种液压系统，具有良好的可靠性。当第二次世界大战爆发的时候，已经出现了各类组合使用电子、机械、液压、气压装置的靠模铣床。1942年，通用电气公司发明了全部使用电子装置的跟踪控制系统。 在战争结束的时候，跟踪控制在金属切削业中已经发展成为一种相当先进的技术，它被广泛运用于各种要求极其严格和精密的机械工艺。但是跟踪技术也存在着不足，这对那些迷恋整体控制和自动化工厂的人来说尤其无法忍受。第一，跟踪技术只是一种局部的自动化，因为针对部件的每一个断面都必须制造一个单独的模板，而不能够做到针对一个部件只需要一个模板。第二，装配工作极其复杂而成本居高不下，尤其是那些部件的三维都需要进行加工的生产过程。第三，重复使用模板不可避免地导致表面磨损，从而降低了精确度。第四，绝大部分模板仅仅只能用于某种工艺或者该工艺的一部分，贮藏模板本身就耗资不少，还需要建立复杂的存货与检索系统。最后，从管理层的角度来看，最重要的是，跟踪技术不仅严重依赖于那些装配机器并监控操作过程的机械工的技艺，而且还依赖于制造模板的模型工的技艺。 生产力：工业自动化的社会史 83 / 98 ## PDF_PHYSICAL_PAGE_INDEX=113 | PRINTED_PAGE=199 二战结束后不久，很快就出现其他的可编程序机床自动化方案。用于六角车床的“线板”控制技术让操作工只需改变电子继电器的线路就能够控制机器的运动。但程序无法永久贮存，机械工不仅控制加工过程，还控制着程序的运行。战争期间，德国工程师发明了一种整体机床控制的光电系统。经过瑞士的康特拉维斯公司（Contraves A.G.）的进一步开发，该系统也成为一种类似的跟踪系统，其中电子眼对导螺杆的运动在纸带上所留下的轨迹做出反应，产生动作信号并传递给伺服马达，后者带动整个机器的运动。[5] 在纽约州的斯卡奈塔第市，通用电气公司的工程师洛厄尔·霍姆斯(Lowell Holmes)看到1946年的《财富》杂志上关于“无需人的机器”的文章后，大为兴奋，并试图采纳这种光电方案，但最终由于生产控制带存在困难而不得不放弃这一计划。他转向另一种实现可编程序机床自动化方案，这种方案最早出自发明家劳埃德·B·斯波诺格尔（Lloyd B. Sponau-gle）和利夫·埃里克·德内高（Leif Eric de Neergaard）在战争最后几年中所做出的创新。他们的创新被称为“记录一回放”方法或者“动作”方法，其中记录的内容包括机床和指针的动作，这些运动的信息贮存在磁带或打孔纸带上，然后重放并自动产生与机床相同的动作，从而生产出符合规格的部件。根据其开发者与推广者的说明，这种方法的最大优势就在于制造和贮存程序极其方便。机械工只需要手工生产第一个部件或跟踪一次模板，而后生产相应部件的动作信息就自动贮存起来。然而在那些能够决定这种方法的命运的人看来，这种方法可以复制技术，这既是它的长处，但也是它的短处所在。它对于传统的机器加工来说，已经是一大进步，但仍严重依赖于机械工的技术(程序本身就反映了机械工的技艺和控制)，从 第5 章 数值控制（上） 199 ## PDF_PHYSICAL_PAGE_INDEX=114 | PRINTED_PAGE=/ 100 84 而远不能满足管理层的终极目标和技术狂热者的梦想。根据当代一位机床自动化史的专家唐纳德·P·亨特（DonaldP.Hunt）的说法，通用电气公司等公司所以废除记录一回放技术不用，这是因为“它的纸带制作方法”被视为是“不能令人满意的”。[6]（参见第7章。） 最终成功的可编程序机床自动化的方法是数值控制（numerical control，N/C)。在数值控制系统中，用于控制机床的运动信息与记录一回放技术相似，它也贮存在像磁带或打孔纸带之类的永久介质之中。但这两种方法所贮存的信息性质却有着天壤之别。用来生产具体部件的机床刀具的运动用数学方式加以详细描述，它对应该部件的设计规格，并记录为数值信息，加以编码后贮存在介质之中。生产一个部件的整个过程，包括机械工的技术，都被简化为形式的抽象的描述，加以编码，然后（往往通过计算机）完全转化为内插值替换的数据，以实施机器的控制。在动作方法中，当机械工按照他自已对设计图的解释来操作机器时，蕴藏在他身上的技艺与知识得以自动记录下来，但并没有做出正式的或明确的表述；而在数值控制方法中，所有的解释都由一个“部件程序设计者”来完成，他在自己的办公桌上，用数学和代数语言精确地描述出此前机械工所看到、听到和感觉到的东西。如果说记录一回放系统是技术的复制者和扩大者，从而扩展了机械工的能力，那么数值控制系统则是技术的抽象合成者，它削弱了机械工的作用，甚至根除了他存在的理由。总之，用一位早期数值控制装置的发明者的话来说，数值控制系统是一位“自动机械工”。[7] 从根本上说，数值控制系统确实克服了将通用机床自动化用于短期生产这个问题，它使得管理层能够对机器实施更直接的控制，从而实质性地实现了管理层对生产的控制。但这绝不仅仅是数值控制系统所以令人们兴奋的唯一理由，而且也不属于最重要的理由。1977年《美国机械师》所登载的一篇回顾数值控制系统历史的文章指出，“当我们回顾这段历史的时候，给人的感觉就好像是，应该是某个人为了将小批量的生产实现自动化而考虑研制机器的自动化控制系统的可能性。但事实上绝非如此。”[8最开始的时候，两个相互交织的因素刺激了这种创新：一个是反映了技术进步的军事要求，一个是受军方资助所鼓舞的科技界的技术追求。美国空军在研制高性能战斗机的过程中，需要对部件加工提出极其精密的规格。这种新型飞机中的各种复杂构件仅仅允许极小的尺寸公差，传统的加工手段对于这种极其严格的高成本生产工艺要求来说似乎派不上用场。\*与此同时，根据美国海军和空军武器研制合同来工作的技术人员正在想方设法来扩大有关信息系统的知识并进一步改进控制技术和计算技术。他们的成果就是数值控制技术，它恰恰能够一方面满足了军方更多直接控制生产过程（基于质量控制和“安全”目的的理由）和生产机动性的要求，另一方面又迎合了技术人员在解决问题时对那些抽象而正式的、能够用数量描述的决定论式方案的偏好。此外，在这种新技术的研发过程中，军方希望达到令出必行的控制，因此耗巨资鼓励技术人员研发远程控制技术，以期彻底消除所谓的“人工误差”与不确定性。在这些军方和技术人员的欲望的刺激下，数值控制系统的研发借着国家安全和科学进步的名义得到了大笔资助，它反映、满足并推动着工业中管理层的目标，对金属切削业来说堪称最为绝妙的出路，这不仅仅是因为它能够在该行业发挥作用，而且是因为它构成了实现完全由计算机控制自动化工厂这一目标的不可或缺的阶段。 生产力：工业自动化的社会史 / 100 ## PDF_PHYSICAL_PAGE_INDEX=115 | PRINTED_PAGE=/ 101 数值控制系统中编程的抽象形式方法最初是用来描述和控制各种线程和符号模式，比如自动提花织机与钢琴自动弹奏机，而不是描述部件的数学性质以及相对应运动的几何特征。接下来的进展可以追溯到20世纪初。1912年，纽约发明家以马利·沙伊尔（Emmanuel Scheyer）为他发明的一部称之为运动机（Kinautograph）的机器申请专利。沙伊尔发明这部机器是为了裁剪布料，但他在其专利申请书中强调他的专利可以广泛应用于各类多轴控制的机器，其中也包括机床。[9] 沙伊尔使用“与钢琴自动演奏机相似的”打孔纸带作为程序介质，用液压或电子控制系统和复合齿轮传动链来带动工作平台的运转。由于不包含反馈装置，准确性与可重复性可能不是很好，而且不清楚是否已经生产出一部完整的样机，尽管其中一些部件显然已经生产出来。瑞士人马克斯·申克尔（MaxSchenker）于1926年为他的发明成功地申请了美国专利，他研制了一种更为先进的用于车床的控制系统。该系统使用了打孔卡作为信息存贮介质，这一点与19世纪的自动提花织机以及国家统计局的霍尔瑞斯发明的制表机相似，此外该系统还将两轴走刀与工作件的进给连接起来，使之以一个固定的速度比率运转，从而实现程序化控制。在说明这个新奇的思想时，申克尔将工作件置于一个直角坐标系当中，并将它们与“固定在机座上的测量基座”相比较。这样他就能够用数学方法来对车床的运动方向和速度进行程序化的描述。并且由于能够不时将机器的位置与测量基座相比较，该系统还能够消除误差不断扩大的现象。（这一思想后来成为数值控制中点对点定位系统的基础。）申克尔还认识到在实际加工过程中用来传感和纠正误差的反馈系统的重要性——就像一个机械工经常所做的调整那样—但那时他想不出用什么办法来实现这一点。 第 5 章 数值控制（上） 85 \*当然，这些飞机的规格并不是绝对的。它们反映出空军更偏好那种能够装载大重量的飞机(可以配置大型的电子设备和武器)，与此同时，要求发动机更小，从而产生的推力也较小。为了达到这些飞机的性能指标，相对于发动机推力的飞机重量就必须减轻。空军不希望机型更小或者机型很大但配有大型发动机，因此不得不通过新型加工方法来减轻其部件的重量。这样，人们就想到了数值控制。值得注意的是，苏联人并不这样做。相反，苏联空军更喜欢那种机型更小的配有大型发动机的战斗机。整个飞机的各个部件的重量要高过美国飞机，但整个飞机的重量却比较轻。比如说，1949年，美国空军开始资助数值控制系统的研制，当年米格-15在发动机与飞机重量的比值上是0.5，而F-80为0.3；10年以后，米格-19的比值是0.70，而F-86为0.38。总而言之，美国空军通过采用新型加工手段来提高性能，而苏联空军则靠扩大发动机规格并减小飞机规格，减低复杂性来提高性能。因此，可以说，并不存在绝对的理由来促使美国空军提出数值控制的要求。关于这个问题的相关讨论，参见 Leon Trilling，“The Role of the Military in the Development of theAerospace Industry," in Merritt Roe Smith, ed. , Military Enterprise and Technological Change:Perspectives on the American Experience (MIT Press, 1987)。 上述观点与数据来源于特里林（Trilling）博士，他是麻省理工学院的航空学教授，对苏联的航空技术素有研究。 / 101 ## PDF_PHYSICAL_PAGE_INDEX=116 | PRINTED_PAGE=/ 102 克莱图斯·基利恩（Cletus Killian）是自动化机床控制领域中一位较早的探索者，他也是可编程电子机械计算机的创始人之一。他是一位才华横溢而不迷信传统的工程师、数学家和物理学家。他对计算问题很感兴趣，他曾在海军气象台工作过，任务是计算各种天文数据，后来在美国专利局计算机部任专利审查员，再后来又到商业计算机制造商雷明顿·兰德公司任工程师。早在20世纪20年代，基利恩就设想出一种数字通用计算机，他称之为“卡库莱克斯”（Kalkulex）系统，这是一种机械装置模型，可以输入程序从而从事精密的数学运算。基利恩离开雷明顿·兰德公司以确保他对该发明有充分的权利，他声称自己发明了一种“全新的事物”，它可以用来编程，从而超越了所有现存的机械计算器。虽然他的思想是极其深远的，但在实际操作层面上却受限于当时的部件，这使得该机器成为一部庞大而昂贵的“机器怪物”。此外，基利恩无法说服专利局相信存在着这样的机器。 不仅卡库莱克斯远远超出了当时人们的理解，在自动机床控制问题上，基利恩也同样走在时代的前面。他对各种方法进行试验，其中包括光电装置，但最后确定为一种他称之为“自动机械工”的系统。这是一种数字化控制系统，其中包括数值信息、特种自动同步马达、打孔纸带，并且能够自动控制铣床的两轴。基利恩的说法是，自动机械工不过是卡库莱克斯计算系统的一个应用而已，20世纪40年代初马萨诸塞州的伍斯特市的控制试验室就在研制这种机器，它能够成功地切削各种简单和复杂的部件。[10] 生产力：工业自动化的社会史 / 102 ## PDF_PHYSICAL_PAGE_INDEX=117 | PRINTED_PAGE=/ 103 最开始的时候，基利恩的机器控制项目与新英格兰纸业公司等公司的项目放在一起，后来卡尼和特雷克机床公司看中了该设想的前景，成为控制试验室的一位资助者。但不管是基利恩，还是卡尼和特雷克机床公司，他们最终都没有成功地将自动机械工研制出来。一个原因是该设备在理念上过于先进，并且付诸实践存在很大的困难；另一个原因是—根据基利恩的助手的回忆—“用缓慢的人工手段”来制作纸带是一个“非常麻烦的问题”。\*基利恩为他的发明申请专利，但没有成功，这显然是由于这一事实，即他坚持对极其广泛的可能性拥有权利，其中包括卡库莱克斯计算系统的全部应用前景。控制试验室的所有者罗伯特·C·特拉弗斯（RobertC. Travers）是一个企业家，他支持基利恩的研究，并敦促他将专利要求限制在较为狭窄的应用前景，从而至少为其发明提供某些保护。但基利恩拒绝了这一建议，并于1943年离开了试验室，仍然为他的发明而奋斗。在20世纪50年代，他曾分别为销售商赫尔曼·H·库辛公司（HermanH.Cousin)\*\*以及辛辛那提的勒布朗（LeBlond）机床公司工作。但他的发明没有得到实质性的进展，自动机械工从未发明出来。1960年，此时距他第一次为机床控制系统提交专利申请已经过了25年，距其逝世只有2年，基利恩终于为他的自动机械工申请到姗姗来迟的专利。但不管是对他的机床控制系统还是他的数字计算机来说，此时已经过了收获的季节了。11」 但基利恩在自动化机床控制上的开创性工作仍然影响了他人，他叫艾伯特·加勒廷·托马斯（Albert GallatinThomas)，一位二战后进入控制试验室的多产发明家。托马斯来自弗吉尼亚州的夏洛茨维尔市，毕业于麻省理工学院，他对技术研究的兴趣极其广泛。早在麻省理工学院读书的时候，他就曾参与万尼瓦尔·布什的多个研究项目。战争期间，他在布什领导下的科学研究与发展局中工作，参与了无线低空引爆项目。战争结束后，他曾在格伦·L·马丁公司的飞机公司设在巴尔的摩市的工厂中短暂地工作 第 5 章 数值控制（上） \*后来，基利恩发明了一种较为简便的生产程序带的方法，其中使用了卡库莱克斯计算机和打孔设备。这些程序只需以“片断”或者子流程的形式做出准备，它们与直线、圆弧等对应，然后按恰当的顺序将它们组装成一个“主带”。 \*\*约翰·迪博尔德（JohnDiebold)在他的《自动化》（Automation)这本书中错误地将基利恩为卡辛斯和托马斯公司所做的发明当成为罗伯特·C·特拉弗斯公司的发明。 / 103 ## PDF_PHYSICAL_PAGE_INDEX=118 | PRINTED_PAGE=/ 104 88 过，担任一名专利工程师。托马斯对最近的科技进展相当熟悉，并且对机床控制有着自己的思想。到达伍斯特市之后，他决定研制一个光电线程控制系统，这个系统与早些年德国所研制的那种以及基利恩的系统相类似。但托马斯显然受到基利恩后来的方案的影响，托马斯很快就转向数字模式（也就是说离散指令而不是连续指令)，并且很快就研制出一种将离散脉冲转换成连续动作的步进电动机以及一种贮存程序信息的胶片介质，并将它们应用于一个三轴的铣床。该系统还安装了一个光电设备，可以根据刀具磨损而自动进行调节。但托马斯最终还是放弃了这种数值控制方法，因为制作胶片或纸带极其困难，并将研究的注意力转向了动作方法（参见第7章)。1948年，约瑟夫·特雷克逝世，卡尼和特雷克机床公司将控制试验室的设备和材料都转移到密尔沃基市。但特拉弗斯和托马斯拒绝搬迁，由于在那个时候卡尼和特雷克机床公司自身没有财力再支持这项研究，数值控制系统的开创性进展就这样胎死腹中。[12] 二战期间在贝尔试验室工作的数学家乔治·斯蒂比兹——他还建造了贝尔继电计算机——也发明了一种机床控制技术。斯蒂比兹设计了一种相当先进的控制系统，其中由一个换向器来实施样本数据的反馈。最初设计该机器的目的是用于贝尔试验室的动态防空检验，但从未实际投入这一试验。后来得克萨斯大学的战争研究试验室把它用于控制凸轮切削的铣床，目的是生产用于所谓得克萨斯检测器（炮火控制模拟器）的各种规格和线程的凸轮。该自动铣床只有单轴控制，但在斯蒂比兹系统中完全可能实现多轴的控制。它具有反馈控制功能，并采用了战争期间发明的闸流管伺服马达。由一个五孔电传打字带（在凸轮曲面上规定了约24000个点）包含的增量指令来实施控制；在近20分钟的凸轮切削过程中，精确度可以达到0.001英寸或更高。但是，制作纸带的工作极其繁重。它要求在凸轮曲面上计算出近1000个点。这些数据都打在一个纸带上，并输入一个内插转换器(它也由斯蒂比兹所建造)，后者再加入其他23000个点，并确保生产出更为平滑的断面。因此，斯蒂比兹机器本质上是一种为了一个特定目的而订制的（主要是针对已经粗加工后的凸轮进行精加工）机器，而且这也是迄今为止这类机器的唯一一部模型。[13] 所有这些进展还没有获得人们的关注就从舞台上销声匿迹了。物理学家弗雷德里克·W·坎宁安（Frederick W.Cunningham）的发明虽然也没有逃过这种命运，但毕竟也曾短暂地吸引了人们的注意力。坎宁安在纽约的布鲁克林区的阿玛公司任职，该公司由阿瑟·戴维斯和戴维·玛霍德于 生产力：工业自动化的社会史 89 / 104 ## PDF_PHYSICAL_PAGE_INDEX=119 | PRINTED_PAGE=/ 105 1918年创建。在接下来的1/4个世纪中，该公司为美国海军生产各类测试设备、控制设备与计算机，后来为美国空军研制炮火控制设备。此外，阿玛公司在海军用的探照灯研制方面也走在前列，并在旋转罗盘的制造上与埃尔默·斯佩里公司（ElmerSperry）展开竞争。按该公司的宣传材料的说法是，至第二次世界大战结束的时候，阿玛公司（后来成为美国博世联合技术公司的子公司）多年来已经“与美国海陆空三军保持着紧密的合作”。这种对军工生产的严重依赖使得该公司在战争结束的时候处于一个相当困难的境地。《商业周刊》指出，“战火停了，而阿玛公司生产的却是除了军队谁也无法使用的高技术含量的产品炮火控制设备”，具体包括模拟计算机、诸如解算器之类的控制元件、感应电位计、感应电动机和发电机、步进电动机、自动同步发电机以及各类机械差动装置。该公司极力为它们的产品线打开一个民用品市场。阿玛开始做广告，把这些产品含糊地称为“脑材”——用于计算机元件的糟糕品牌。“机床制造商先生们，未来就在于此，”该公司宣称它提供，“各种新奇设备，它们可以帮助人们早早实现自动化工厂的梦想。”根据《商业周刊》的叙述，阿玛公司“成功地在产业界掀起了一股好奇的旋风，然而订单寥寥无几”。终于，在1950年，该公司展出第一部数控车床，其中应用了“阿玛控制系统”。《商业周刊》说，“现在阿玛公司认为，它终于探出一条带来滚滚订单的路子。”[14] 阿玛车床是弗雷德里克·坎宁安的设计产物。作为一名在麻省理工学院学习过的物理学家，他早在1934年去阿玛公司之前就已在比色法和自动伺服系统方面做过许多开创性的研究。当他还是一名本科生的时候，他就与麻省理工学院教授阿瑟·C·哈代（Arthur C. Hardy）合作研制出一台分光光度计（其中使用了伺服系统），并把它卖给了通用电气公司。（根据坎宁安的说法，哈代赚取了全部荣誉和报酬，甚至在他们就发明权利产生争端的时候，哈代把试验室锁住，不让这位年轻的大学生进入。）在阿玛公司，坎宁安将他在伺服系统上的经验用于炮火控制的研究，战争结束后，他负责为这种军事技术寻求商业上的应用。“把刀剑化为犁铧。”他回忆道。1947年前后，他开始研制机床。[15] 坎宁安的正式职责是研制立体测距仪，但同时也兼职审查阿玛公司中发给车床的100来个工作顺序单，他认为对于小批量生产来说，自动化车床具有优势。坎宁安说服了其顶头上司克利福德·福斯（CliffordFoss)，后者又说服他的上司乔治·阿金斯（George Agins)，从而有时间来研究这一任务。但他并没有助手。直到公司总经理赫伯特·C·格特曼（HerbertC. Gutterman)听到这个消息后，向一个记者吹嘘，说自动化车床已经有了。当时根本连个影子还没有，为了圆谎，他给坎宁安配备了助手，并敦促他们紧迫从事。他给了他们两个星期，最后用了六个星期的时间完成。坎宁安当时正在基韦斯特市研制反潜设备。他设计了这种系统，遥控其助手如何组装成一台设备。他本人也制作了用来生产斜面的第一卷纸带。[16] 第 5 章 数值控制（上） / 105 下一段：[继续读取](https://workshop.closeclaw.top/api/ai/read/8211d12f-42ae-4ed6-80ed-8c228ba7681b.md?start=120&limit=10)