Гуру Мадхаван - Думай как инженер. Как превращать проблемы в возможности

Коллинз узнал о проблеме с товарными вагонами от коллеги. В студенчестве Коллинз проходил стажировку на Пенсильванской железной дороге и разбирался в этой системе. «Задача меня увлекла, – вспоминал он. – И я начал подумывать об идее этого проекта».

На каждом вагоне обычно указывался горизонтальный серийный номер, представлявший собой сочетание кода компании (шесть цифр) и кода вагона (четыре цифры). Подобно традиции клеймения скота на западных ранчо, эти коды были разных цветов, отражающих свет – красный, голубой и белый – на неотражающем черном фоне. Кроме того, у кодов не было единой принятой ширины, шрифта и стандартного места размещения на вагонах. Сами же вагоны различались по размерам: вагоны-цистерны, крытые вагоны, вагоны-платформы, причем на последних иногда перевозились полуприцепы высотой 2,7 м. Из-за этих расхождений любые попытки считывать коды с вагонов были сопряжены с трудностями. К тому же поезда двигались с разной скоростью: то развивали ее до 96 км/ч, то ползли на взвешивание. Для решения этих проблем явно требовалась технология динамического сканирования.

«Итак, хотя система маркировки применялась уже 50 лет, не было способа собрать эту информацию и привести ее в форму, пригодную для машинного считывания», – вспоминал Коллинз. Он начал работать над проектом в свободное время и в итоге заручился поддержкой начальника. Коллинз описывал ситуацию так: «Я как будто мастерил что-то в сарае на задворках фермы, и никому не было до этого особого дела».

У Коллинза возник замысел разработать систему оптических датчиков, которая бы посылала луч белого света к удаленному коду и расшифровывала отраженный при этом сигнал. Коллинз сосредоточился на главных элементах конструкции: размере участка с кодом (место, куда падает и откуда отражается свет), частоте сканирования (сколько раз в секунду код должен считываться, чтобы считаться точно) и глубине резкости (дальний предел считывания сканера). Первые эксперименты стали чередой досадных неудач. Один из коллег-инженеров Коллинза, Фрэнк Стайтс, тоже тщетно пытался решить эту проблему, и тут на помощь пришла интуиция. Стайтс натолкнул Коллинза на мысль: «А почему бы не развернуть таблички с кодом набок?» Мысль оказалась удачной.

Вертикальное сканирование кодов – то есть расстановка элементов кода по принципу «перекладин стремянки», а не «кольев забора» – стало более выигрышным с технической точки зрения вариантом. Вместо того чтобы направлять непрерывные лучи белого света на проезжающие поезда и получать при этом весьма сомнительные результаты, Коллинз разработал подвижный источник света с вращающимися зеркалами. Теперь его сканер стабильно распознавал структуру цветовых кодов и расшифровывал информацию о поезде. Но тут возник ряд вопросов. А будет ли этот сканер надежно работать при разных скоростях поездов? Возможно ли считывание в снег, дождь, туман? Повлияют ли на точность считывания загрязнения на поверхности кодов?

«В лаборатории это нельзя было выяснить, – рассказывал Коллинз. – Следовало “обкатывать” систему с настоящими вагонами в полевых условиях, но у нас не было личной железной дороги».

Коллинз устроил тестовую площадку возле железнодорожной ветки, по которой перевозили материалы из Нью-Гемпшира для расширения федеральной автострады в районе Бостона. Обычно поезд пересекал эту площадку раз в сутки, и Коллинз усердно испытывал на сотнях грузовых вагонов свой сканер, который назвал KarTrak. В последующие годы Коллинз значительно улучшил эффективность KarTrak, заменив белый свет на гелий-неоновый лазер. К 1967 году железнодорожная отрасль начала осваивать это нововведение.

Каков конечный результат? Многоцелевая технология считывания кодов на расстоянии.

Как-то утром в 1970-х Джордж Лорер, сидя в своем «Шевроле» цвета «зеленый металлик», движущемся по окружной дороге в Северной Каролине, вспоминал, как они с бывшим однокурсником путешествовали автостопом по Восточному побережью после окончания колледжа. У них не было ни гроша, и они отчаянно искали работу. Тогда, в начале 1950-х, инженеры практически не пользовались спросом на рынке труда. И Лорер был готов взяться за любую работу, где платили бы больше 1,5 долл. в час. Перед собеседованиями Лорер заходил в местный полицейский участок и просил разрешения умыться в туалете. Спустя несколько месяцев он таки получил заветную работу в IBM, где и прошла вся его карьера.

Сейчас Лорер уже пенсионер; спокойный, чем-то похожий на актера Хэла Холбрука, голливудского ветерана, человек: бледная кожа, серебристая седина и густые брови. Кабинет в загородном доме Лорера в Северной Каролине напоминает мастерскую и выдает в нем человека разносторонних интересов. Чего там только нет: и коллекция механических инструментов и электронных деталей, и технические руководства, и книги на разнообразные темы – например, «Все о сварке», «Столярные работы в саду», «Альбом американских марок», «Основы кузовного ремонта и покраски автомобилей», «Руководство пользователя TurboCAD» и «Делаем авиамодели с нуля». А к потолку подвешена авиамодель.

В начале 1970-х недостатки управления товарными запасами серьезно вредили пищевой промышленности. Компании искали способ сэкономить деньги, и одна из идей сводилась к применению основанной на коде системы отслеживания продовольственных товаров. Комитет в составе топ-руководителей таких фирм, как Heinz, General Foods, Kroger, General Mills, Associated Foods, Fairmont Foods и Bristol-Myers, объявил конкурс предложений по разработке кода отслеживания. В 1971 году за эту задачу взялись в IBM.

Проект доверили Лореру, и начальник поручил ему проверку кода в виде мишени, который за несколько лет до этого написал другой инженер. «Пару дней я пытался с ним экспериментировать, – вспоминал Лорер, – но вскоре убедился, что код такого вида не в состоянии удовлетворить требованиям пищевой промышленности».

Код должен быть не больше полутора квадратных дюймов (около 9,7 см²) и легко считываться и людьми, и электроникой. Кроме того, символ должен подходить для печати на продукции любых форм и размеров – например, кусках мыла, коробках с сухими завтраками и банках кофе. Десятизначный код должен считываться в любом направлении с точностью как минимум 99,995 %, то есть на каждые 20 тыс. проданных единиц товара допускалась только одна ошибка. Более того, следовало удовлетворить эти технические требования так, чтобы затраты на производство продовольственных товаров при этом не повысились. И Лорер начал работать над решением задачи в условиях этих жестких ограничений.

Рискуя потерять работу, Лорер пошел наперекор указаниям начальника и задался целью создать более эффективный подход. Разработанный им код состоял из 10 вертикальных черных и белых полосок разной ширины, расположенных подобно узору на шкуре зебры. Темные полоски поглощали свет, а белые отражали; оптический датчик воспринимал этот отраженный свет и преобразовывал его в электрические импульсы, которые обрабатывал компьютер.