Radio Automation
Mở đầu Today they are everywhere. Production lines controlled by computers and operated by robots. There’s no chatter of assembly workers, just the whirr and click of machines. In the mid-1940s, the workerless factory was still the stuff of science fiction. There were no computers to speak of and electronics was primitive. Yet hidden away in the English countryside was a highly automated production line called ECME, which could turn out 1500 radio receivers a day with almost no help from human hands.
Ngày nay chúng ở khắp mọi nơi: các dây chuyền sản xuất được kiểm soát bởi máy tính và vận hành bằng robot. Không còn tiếng nói chuyện của công nhân, chỉ còn tiếng vù vù và tạch tạch của máy móc. Vào giữa thập niên 1940, nhà máy không có công nhân vẫn còn là khái niệm khoa học viễn tưởng. Khi ấy chưa có máy tính đúng nghĩa và lĩnh vực điện tử còn sơ khai. Tuy nhiên, ẩn mình ở vùng nông thôn nước Anh là một dây chuyền sản xuất tự động hóa cao mang tên ECME, có thể cho ra 1500 máy thu radio mỗi ngày với gần như không cần đến bàn tay con người.
A. John Sargrove, the visionary engineer who developed the technology, was way ahead of his time. For more than a decade, Sargrove had been trying to figure out how to make cheaper radios. Automating the manufacturing process would help. But radios didn’t lend themselves to such methods: there were too many parts to fit together and too many wires to solder. Even a simple receiver might have 30 separate components and 80 hand-soldered connections. At every stage, things had to be tested and inspected. Making radios required highly skilled labour—and lots of it.
John Sargrove, một kỹ sư có tầm nhìn, người đã phát triển công nghệ này, tiến xa hơn thời đại rất nhiều. Trong hơn một thập kỷ, Sargrove luôn tìm cách chế tạo radio rẻ hơn. Tự động hóa quy trình sản xuất sẽ giúp được điều đó. Nhưng radio không phù hợp với kiểu sản xuất ấy: có quá nhiều linh kiện cần lắp ráp, quá nhiều dây cần hàn. Ngay cả một máy thu đơn giản cũng có thể có 30 bộ phận riêng biệt và 80 mối hàn thủ công. Ở mỗi công đoạn, người ta phải tiến hành thử nghiệm và kiểm tra. Việc làm radio đòi hỏi rất nhiều lao động có tay nghề—và số lượng lớn.
B. In 1944, Sargrove came up with the answer. His solution was to dispense with most of the fiddly bits by inventing a primitive chip—a slab of Bakelite with all the receiver’s electrical components and connections embedded in it. This was something that could be made by machines, and he designed those too. At the end of the war, Sargrove built an automatic production line, which he called ECME (electronic circuit-making equipment), in a small factory in Effingham, Surrey.
Năm 1944, Sargrove tìm ra lời giải. Ông đã loại bỏ hầu hết các chi tiết lặt vặt bằng cách phát minh một dạng “chip” thô sơ—một miếng nhựa Bakelite với tất cả linh kiện và kết nối điện được tích hợp bên trong. Đây là thứ có thể sản xuất bằng máy móc, và ông cũng là người thiết kế những chiếc máy đó. Sau chiến tranh, Sargrove xây dựng một dây chuyền sản xuất tự động, gọi là ECME (electronic circuit-making equipment), tại một nhà máy nhỏ ở Effingham, hạt Surrey.
C. An operator sat at one end of each ECME line, feeding in die plates. She didn’t need much skill, only quick hands. From now on, everything was controlled by electronic switches and relays. First stop was the sandblaster, which roughened the surface of the plastic so that molten metal would stick to it. The plates were then cleaned to remove any traces of grit. The machine automatically checked that the surface was rough enough before sending the plate to the spraying section. There, eight nozzles rotated into position and sprayed molten zinc over both sides of the plate. Again, the nozzles only began to spray when a plate was in place. The plate whizzed on. The next stop was the milling machine, which ground away the surface layer of metal to leave the circuit and other components in the grooves and recesses. Now the plate was a composite of metal and plastic. It sped on to be lacquered and have its circuits tested. By the time it emerged from the end of the line, robot hands had fitted it with sockets to attach components such as valves and loudspeakers. When ECME was working flat out, the whole process took 20 seconds.
Ở một đầu của mỗi dây chuyền ECME, một công nhân ngồi và đưa các tấm khuôn vào. Cô không cần nhiều kỹ năng, chỉ cần thao tác nhanh. Kể từ lúc này, mọi thứ đều do các công tắc điện tử và rơ-le điều khiển. Đầu tiên, máy phun cát làm nhám bề mặt miếng nhựa để kim loại nóng chảy bám dính vào. Sau đó các tấm được làm sạch để loại bỏ bất kỳ dấu vết cát nào. Máy sẽ tự động kiểm tra độ nhám bề mặt trước khi chuyển tấm qua khu vực phun. Tại đó, tám vòi phun xoay vào vị trí và phun kẽm nóng chảy lên cả hai mặt của tấm. Một lần nữa, chỉ khi tấm được đặt đúng chỗ thì vòi mới bắt đầu phun. Tấm tiếp tục di chuyển đến máy phay, nơi lớp kim loại bề mặt được mài bỏ để tạo thành các đường mạch và các bộ phận khác trong các rãnh. Giờ tấm này là hợp chất của nhựa và kim loại. Nó được đưa tiếp đến công đoạn phủ sơn mài và kiểm tra mạch. Đến khi ra khỏi dây chuyền, robot đã lắp cho nó các đế cắm để gắn các linh kiện như bóng đèn điện tử và loa. Khi ECME chạy hết công suất, toàn bộ quy trình chỉ mất 20 giây.
D. ECME was astonishingly advanced. Electronic eyes, photocells that generated a small current when a panel arrived, triggered each step in the operation, so avoiding excessive wear and tear on the machinery. The plates were automatically tested at each stage as they moved along the conveyor. And if more than two plates in succession were duds, the machines were automatically adjusted—or if necessary halted. In a conventional factory, workers would test faulty circuits and repair them. But Sargrove’s assembly line produced circuits so cheaply they just threw away the faulty ones. Sargrove’s circuit board was even more astonishing for the time. It predated the more familiar printed circuit, with wiring printed on a board, yet was more sophisticated. Its built-in components made it more like a modern chip.
ECME tiên tiến đến kinh ngạc. Các “mắt điện tử”, tức các quang điện trở tạo ra dòng điện nhỏ khi tấm panel đến, kích hoạt từng bước của hoạt động, giúp tránh hao mòn máy móc. Tấm panel được tự động kiểm tra ở mỗi công đoạn khi di chuyển trên băng chuyền. Nếu hơn hai tấm liên tiếp bị lỗi, máy sẽ tự động điều chỉnh hoặc nếu cần thì dừng lại. Trong một nhà máy truyền thống, công nhân sẽ phải kiểm tra và sửa các mạch lỗi. Nhưng dây chuyền lắp ráp của Sargrove sản xuất mạch với giá quá rẻ đến nỗi họ chỉ việc bỏ đi những tấm lỗi. Bản mạch của Sargrove còn đáng kinh ngạc hơn vào thời đó. Nó ra đời trước cả mạch in quen thuộc, vốn là mạch được in lên bảng, và còn tinh vi hơn. Những linh kiện tích hợp sẵn khiến nó giống một con chip hiện đại hơn.
E. When Sargrove unveiled his invention at a meeting of the British Institution of Radio Engineers in February 1947, the assembled engineers were impressed. So was the man from The Times. ECME, he reported the following day, “produces almost without human labour, a complete radio receiving set. This new method of production can be equally well applied to television and other forms of electronic apparatus.”
Khi Sargrove giới thiệu phát minh của mình tại cuộc họp của Viện Kỹ sư Radio Anh vào tháng 2 năm 1947, các kỹ sư tham gia đều ấn tượng. Cả phóng viên của tờ The Times cũng thế. Hôm sau, ông viết rằng ECME “sản xuất gần như không cần lao động của con người, một bộ thu radio hoàn chỉnh. Phương pháp mới này cũng có thể được áp dụng cho truyền hình và các thiết bị điện tử khác.”
F. The receivers had many advantages over their predecessors, with fewer components they were more robust. Robots didn’t make the sorts of mistakes human assembly workers sometimes did. “Wiring mistakes just cannot happen,” wrote Sargrove. No wires also meant the radios were lighter and cheaper to ship abroad. And with no soldered wires to come unstuck, the radios were more reliable. Sargrove pointed out that the circuit boards didn’t have to be flat. They could be curved, opening up the prospect of building the electronics into the cabinet of Bakelite radios.
Máy thu radio nói trên có nhiều ưu điểm vượt trội hơn so với các mẫu đời trước, với ít linh kiện hơn, chúng bền chắc hơn. Robot không mắc những sai sót như công nhân lắp ráp đôi khi mắc phải. “Không thể có sai lầm về đi dây,” Sargrove viết. Không còn dây cũng đồng nghĩa radio nhẹ hơn và rẻ hơn khi gửi ra nước ngoài. Và khi không còn mối hàn dây nào để bung ra, radio trở nên đáng tin cậy hơn. Sargrove cũng cho rằng bảng mạch không nhất thiết phải phẳng; chúng có thể được uốn cong, mở ra khả năng tích hợp linh kiện điện tử vào chính vỏ ngoài Bakelite của radio.
G. Sargrove was all for introducing this type of automation to other products. It could be used to make more complex electronic equipment than radios, he argued. And even if only part of a manufacturing process were automated, the savings would be substantial. But while his invention was brilliant, his timing was bad. ECME was too advanced for its own good. It was only competitive on huge production runs because each new job meant retooling the machines. But disruption was frequent. Sophisticated as it was, ECME still depended on old-fashioned electromechanical relays and valves—which failed with monotonous regularity. The state of Britain’s economy added to Sargrove’s troubles. Production was dogged by power cuts and post-war shortages of materials. Sargrove’s financial backers began to get cold feet.
Sargrove ủng hộ việc đưa kiểu tự động hóa này vào các sản phẩm khác. Ông khẳng định nó có thể dùng để chế tạo những thiết bị điện tử còn phức tạp hơn radio. Và dù chỉ một phần quy trình được tự động hóa thì việc tiết kiệm chi phí cũng đã đáng kể. Nhưng trong khi phát minh của ông rất xuất sắc, thời điểm của ông lại không tốt. ECME quá tiên tiến so với hoàn cảnh bấy giờ. Nó chỉ tỏ ra cạnh tranh khi sản xuất khối lượng rất lớn, vì mỗi đơn hàng mới phải điều chỉnh lại máy móc. Nhưng sự gián đoạn diễn ra thường xuyên. Dù tinh vi đến đâu, ECME vẫn dựa vào các rơ-le và bóng đèn điện tử kiểu cũ—các bộ phận hay hỏng hóc một cách đơn điệu. Tình hình kinh tế Anh thời hậu chiến cũng đổ thêm khó khăn lên Sargrove. Sản xuất thường bị gián đoạn vì mất điện, thiếu hụt nguyên vật liệu sau chiến tranh. Những nhà tài trợ tài chính bắt đầu chùn bước.
H. There was another problem Sargrove hadn’t foreseen. One of ECME’s biggest advantages—the savings on the cost of labour—also accelerated its downfall. Sargrove’s factory had two ECME production lines to produce the two circuits needed for each radio. Between them these did what a thousand assembly workers would otherwise have done. Human hands were needed only to feed the raw material in at one end and plug the valves into the sockets and fit the loudspeakers at the other. After that, the only job left was to fit the pair of Bakelite panels into a radio cabinet and check that it worked.
Còn một vấn đề khác mà Sargrove không lường trước. Một trong những lợi thế lớn nhất của ECME—giảm chi phí lao động—lại thúc đẩy sự sụp đổ của chính nó. Nhà máy của Sargrove có hai dây chuyền ECME để sản xuất hai mạch cần thiết cho mỗi chiếc radio. Cả hai dây chuyền này làm công việc mà lẽ ra cần đến cả ngàn công nhân. Chỉ cần một ít nhân công đưa nguyên liệu đầu vào và lắp bóng đèn, loa ở đầu ra. Sau đó, việc còn lại chỉ là ghép cặp tấm Bakelite vào vỏ radio và kiểm tra hoạt động.
I. Sargrove saw automation as the way to solve post-war labour shortages. With somewhat Utopian idealism, he imagined his new technology would free people from boring, repetitive jobs on the production line and allow them to do more interesting work. “Don’t get the idea that we are out to rob people of their jobs,” he told the Daily Mirror. “Our task is to liberate men and women from being slaves of machines.”
Sargrove coi tự động hóa là cách giải quyết tình trạng thiếu lao động hậu chiến. Với lý tưởng hơi không tưởng, ông hình dung công nghệ mới này sẽ giải phóng mọi người khỏi các công việc nhàm chán, lặp đi lặp lại trên dây chuyền, cho phép họ làm những việc thú vị hơn. “Đừng nghĩ rằng chúng tôi muốn cướp đi việc làm của mọi người,” ông nói với tờ Daily Mirror. “Nhiệm vụ của chúng tôi là giải phóng đàn ông và phụ nữ khỏi kiếp nô lệ của máy móc.”
J. The workers saw things differently. They viewed automation in the same light as the everlasting light bulb or the suit that never wears out—as a threat to people’s livelihoods. If automation spread, they wouldn’t be released to do more exciting jobs. They’d be released to join the dole queue. Financial backing for ECME fizzled out. The money dried up. And Britain lost its lead in a technology that would transform industry just a few years later.
Nhưng công nhân thì nghĩ khác. Họ coi tự động hóa cũng giống như bóng đèn vĩnh cửu hay bộ quần áo không bao giờ sờn rách—một mối đe dọa với kế sinh nhai của họ. Nếu tự động hóa lan rộng, họ sẽ không được giải thoát để làm công việc thú vị hơn, mà sẽ bị đẩy ra xếp hàng xin trợ cấp thất nghiệp. Dòng vốn tài trợ cho ECME cạn dần. Tiền không còn. Và nước Anh đã đánh mất lợi thế dẫn đầu trong một công nghệ mà chỉ vài năm sau sẽ làm thay đổi nền công nghiệp.