美國工業生產的大躍進(一)


二次大戰美國是地球的霸主,這是軍事方面,但為何美國可以領先英德日俄等國家,除了發展軍事以外,國家經濟還能持續成長,而且成長速度從人口比例來看,效率遠超過當時其他規模較大的經濟體1945年時的日本有650萬兵力(以最大限度的寬鬆標準,姑且先不論武裝如何),美國則為1100萬兵力怎麼看都跟雙方人口實在不成比例,不只是人力資源如此,飛機、坦克、軍艦、鋼鐵等裝備與資源的生產量更是數十倍差距

1938~1940年主要國家的GDP總量比值 (十億美金,用1990年幣值計算)

國家 1938 1939
1940
1941
1942
1943
1944
1945
美國
800
869
943
1094
1235
1399
1499
1474
英國
284
287
316
344
353
361
346
331
法國
186
199
82
130
116
110
93
101
義大利
141
151
147
144
145
137
117
92
蘇聯
359
366
417
359
318
464
495
396
德國
351
384
387
412
417
426
437
310
奧地利
24
27
27
29
27
28
29
12
日本
169
184
192
196
197
194
189
133

資料來源:二戰中的經濟–六大強權的國際性比較  表 1.3
二戰各國人口數字的變化,大多非常難以精確掌握,因為領土變化大,人口難以詳細調查,1940美國人口調查是1.32億人,英國4700萬,法國4100萬,日本7300萬日本戰前擁有的殖民地計算在內是1.1億)
,1939年德國約7000~8000萬人,數據誤差較大,僅供參考

為何會產生如此的差距呢除了最基本的資源與人力差距以外,很重要的一點就在於,美國和日本兩國對於戰爭的認識與準備完全不在一個層次上美國是從工業生產與後勤補給完全設計增強整體的生產效率

除了歐洲大陸局勢緊張,美國總統羅斯福也在積極準備參戰,因此在1940年九月,美國便已經在國會通過徵兵法,將1865歲的健全男子都列入徵召範圍內,在開戰前確立了動員參戰的基礎體制。而儘管不能跟開戰後的總力戰體制相比,海軍也在開戰前夕積極展開造艦、陸軍也獲撥了更多新飛機與戰車。

而在珍珠港事變和對日宣戰以後,美國政府為了協調軍方的徵兵計畫與民間企業的雇用方針動員徵兵對社會運作與工業生產之衝擊為前提下,迅速召集足夠投入前線的青壯年人力資源,並且依照政策對全國各地生產設備與勞動力進行分配。

以加州California為例,由於舊金山、聖地牙哥與洛杉磯等海軍基地都位於這附近,所以一向是海軍飛機供應商的大本營,太平洋戰爭開戰時,此地共約有近五萬名軍需或航空產業的從業員,而其中有15000人在開戰後不久便接到了徵兵令。

這和日本毫不顧慮後果的蠻幹方式不同,透過人力資源委員會的折衝協調, 最後軍方同意對這一萬五千名工人緩徵六個月,以讓廠家能有足夠的時間招募新員工、並且進行師徒傳承的職前訓練。人力委員會也鼓勵各廠家導入福特式分工制 度,將生產勞動過程盡可能專業細分化,如此一來便能減少勞工職前訓練門檻到最低限度。

委員會特別建議各廠家盡可能雇用女工擔任新勞力,因為隨著戰局吃緊甚至長期化,很有可能剩下三分之二的男性勞力也會被拉上戰場,廠家聽從委員會安排,使得全美各地的女工數量在9142年下半年快速增加。

舉例來說,1941年開戰前夕,美國空軍生產C-47運輸機的道格拉斯工廠只有雇用1300名工人,其中只有24名為女性;但到了1943年,僅是道格拉斯旗下的女性員工便已經擴增到了36000人的龐大數量。

根據人力委員會的報告,1940年三月時全美有1073萬名女性從業員,佔總勞動人口的26%;而到了1944年七月時,全美已經有1644萬名女性從業員,上升至佔全國勞動人口的37%,這批新投入就業市場的近600萬女工,填補了被徵往前線參戰的數百萬美國大兵留下來的人力缺口。1944年時的美國工業產能已經達到開戰前夕1941年的2.5倍。

不僅僅是女工的大量雇用而已,人力資源委員會還配合美國軍方的要求,與教育單位合作於1943年開始推動「學生動員計畫」。這項計畫又稱「4×4方案」,其概念是讓全美各地16~18歲的高中職學生在學校上課一個月(四星期)、然後在下一個月在工廠以校外實習的形式工作一個月(四星期),也有一部份職校,直接把學校 本身變成了軍需工場的例子。由於在工廠勞動期間,學生們是領全職工的薪水,因此還有學生志願放棄周末的休假,來到工廠超時加班多賺點的情形。

這項計畫的重點是假設二次大戰成為以十年為單位的長期泥沼戰,則美軍不 只是前線戰鬥員,甚至連機場地勤、戰車保修工人與軍艦焊接員都無法確保足夠數量,因此需要預先培訓一批留待日後若有消耗傷亡時,隨時都能補上前線的技術人 才作為預備軍使用。雖然是有點杞人憂天,但從這點也可以看出美國對於戰爭規畫的長遠穩健態度。

在此先描述美國一次大戰時的飛機工業,因為這說明美國工業生產進步的過程,雖然發明飛機的萊特兄弟是來自美國,但實際上,從萊特兄弟發明飛機直到1914年為止,美國陸、海軍航空隊只採購了54架各式飛機,而其中最暢銷的寇蒂斯也只賣出了22架為止。

但是,從世界大戰爆發之後,轉折開始發生了。從大西洋對岸傳來的戰報, 令國會組織了航空委員會並撥下30萬美金的預算,差不多是美國有航空隊以來所花掉的全部預算之總和,並指示設置航空學校,將官以上的將領都需接受航空參謀 訓練,並準備著手擴編航空單位。同時,美軍開始查訪國內各工廠調查其生產情況,估算參戰時可以將其中多少工業能力轉化為武器生產,這些看似不起眼的準備工 作,也正是美國空軍史邁出了第一步的瞬間。

1916年美國陸軍航空隊開始大規模地採購飛機,一口氣下達了366架計1080萬美金價值的大訂單,並計畫在年底以前擴大生產線至年產一千架體制;然而,到了1917年初美國參加一次世界大戰時,卻只有64架能夠準時交貨。

因為美國在一次大戰以前並沒有任何一家專門的飛機製造廠,由於軍方採購量少,所以供應商如寇蒂斯也都是以接近家庭手工業式拼裝的方式、而非美國傳統的生產流水線方式在製造飛機的。事實上,366架的數字在當時甚至比美國有史以來生產過的飛機總數還要多出好幾倍。同時,美國自製的飛機,無論是性能或是技術層次上都遠遜於經過實戰洗禮的歐洲飛機,這些都是明顯的問題所在。

但是美國軍方並不打算放棄,他們是認真的想要去打一場真正的戰爭。美國陸軍的人數從戰前的不足十萬擴編到了一百餘萬,新建的歐陸遠征軍規模之大,光是砲兵觀測機就至少需要1200架的數量方能滿足其需求,再加上與其數量相等的護航戰鬥機,美國本身也盤算著,若要前進歐陸參戰而不受制於英法的指揮淪為從屬國,則擁有獨立的航空部隊而不必商借飛機會是很重要的一個決定性因素。

為了要改善陸軍航空隊龐大缺口,特別是寶貴的飛行員人力,美國需要飛機,再爛的都好,只要會飛就差不多了。前面所敘述那批三百餘架飛機的訂單,眼看國內是滿足不了,於是美國在國際市場上收購了一批英法退役下來的二手飛機,於19174月編成了擁有三百架教練機的陸軍航空隊學校,接下來到年底之間,這所學校的教練機數已經迅速膨脹到了一千架以上,陸軍航空隊的編制人數也從1500人擴編到了十萬大軍。

更早的1916年,美國航空委員會就決定向英法列強輸入飛機與引擎的設計圖,以授權生產的模式一口氣趕上差距。但是現實卻沒有想像中來的順利,英國與法國將設計圖紙交到美國廠商手中時,美國人幾乎是下巴都快掉下來了。以法國人提供的圖紙來說,不但是當時已經舊式化的100匹馬力未滿引擎,甚至連引擎製造材料的熱處理程序、加工手續與材質等細節都是一片空白,製程與工法粗製濫造,而在公制與英制的換算上更是造成了不少麻煩。

儘管美國懷疑英法是故意留了一手,但實際上英國與法國的飛機生產廠,確 實是用當時看來粗糙又不完全的設計圖在製造飛機,對於設計圖上不足的部份,英法則是靠工廠技師個人的匠氣加以補足。但美國本身的飛機工業體質是不同的,即 使是寇蒂斯之類的手工拼裝生產線,美國與歐洲的生產方法還是有很大的差別,那就是標準化工業流程的存在。早在福特主義這個名詞風行起來之前,十九世紀末的 美國工業界就已經相當盛行生產分工、聯合制定共通規格的作法,而之所以會出現這種放諸世界列強也是十分奇特的現象,其原因便在於美國獨特的產業環境與勞動 文化使然。

與人口密集都市化的歐陸不同,二十世紀初的美國是一個氣氛相當「農村味」的工業國。大多數美國人從小生長在農場或是放領地上,過著趕牛放羊挖煤礦的樸實生活,他們習慣於自己動手修理或製造東西,卻很少依賴職業的鐵匠或木匠來解決日常生活上的各種問題,因為很可能所謂的隔壁鄰居是住在離自宅一百英哩遠的地方。可以說美國並沒有歐陸風格的文化,取而代之的是一種自主獨立的DIY自力救濟精神。

而美國工廠雇用的勞工,大多都是農閒期跨州甚至從墨西哥跨過國境線來上 班的季節工,或是從兩洋對岸移民進來的語言不通外勞,要想期待他們作什麼複雜的加工程序那實在是過度奢侈的要求。在勞工素質遠較歐陸低落的此一情況下,美 國資本家想出的解決之道,便是將生產程序徹底地簡化,連帶也使得職前教育的難度一口氣降低。比起訓練教育技師讓他們製造整顆引擎,倒不如讓他們每個人分工負責火星塞、氣缸、轉子等不同零組件的製造,而為了要將不同人製造的不同零件拼到同一具機械上,則規格共通化就成為了一大重要課題,所以20世紀初期,盡管歐陸各國眼中美國還是一個鄉巴佬國度,事實上也的確如此,但是此時的美國,已經在新大陸獨一無二的環境中,不自覺地修煉出一身即將使它振翅起飛的絕世武功。

1916年美國買入的設計圖紙,到了1917年初好不容易消化吸收之後,歐洲戰場的第一線戰機已經進化到了150匹馬力,費盡千辛萬苦引進的授權生產品如今只能拿來給二流的教練機使用了,而且還是有點危險隨時會自爆或空中解體的缺陷機。

當然,一次世界大戰就是這種今天新出廠的飛機、明天就成為了過時垃圾的 快速淘汰時代。但是使用外國引擎帶來的不愉快經驗,對英法列強的先進印象幻滅,卻使得一部份美國技師與軍方將領私下開始瀰漫著一種新觀點,與其依賴不可靠 的歐洲設計,為什麼美國不自力研究更可靠的國產設計?相較引進粗製濫造又欠缺標準工法的歐洲圖紙,從頭畫新的搞不好比較快吧,比起小家子氣的102匹馬力引擎,美國大可以一開始就製造300甚至400匹的高馬力發動機不是嗎?

1917529日,美國決定參戰兩個月後,這股聲浪成為了現實,那就是「自由引擎」開發計畫的起始點。自由引擎的設計出自於底特律帕卡德汽車的工程師傑西‧文生(Jesse Vincent )與加州的哈爾‧史考特汽車公司老闆亞伯特‧哈爾(E.J.Hall)兩人,在這一天的航空委員聯絡會議上聯名作出的提案,自由引擎計畫的構想進步地超前了一次大戰水準好幾個世代,其構想原則就是日後陸海空共通規格萬能多用途模組化發動機的來源。

考慮到1917年初美國參戰,而最晚當年10月就要送去第一批美國遠征軍,則新引擎的研發勢必不能耽擱任何時間。因此,自由引擎的設計企劃從一開始就排除了所有未實用化的理論技術,僅以現存確實可行的成熟技術加以拼裝運用。比方說V型氣缸45度斜角配置的設計是抄自雷諾發動機,氣缸燃燒室是參考戰前輸入的賓士引擎,活塞設計則買了勞斯萊斯的授權,液冷冷卻器使用希斯潘諾的設計。這整顆自由引擎就是一顆萬國牌拼裝貨。

但是,使用既有的低出力發動機設計,又是要怎麼發揮高出力的目標呢?

其答案就是美國工業技術合理主義的結晶,模組化設計。首先研發出最基礎的原形四氣缸100匹馬力直列發動機,再把兩個四氣缸拼起來組合成V型八氣缸200匹馬力發動機,然後以此類推再往上升級成直六缸、V型十二缸…如此一來,就能在最短時間內完成高出力發動機的設計。

自由引擎最初的原型基礎,L-4直列四缸發動機

http://tinyurl.com/6tl3tw2

自由引擎的設計工程運用當下的技術拼裝應急,不作多餘研發的思想下,快速在19177月初,也就是研發計畫開始後一個月便完成了圖紙與第一號國產225匹馬力引擎的試作品。這顆誕生的引擎立即送去科羅拉多進行了連續五十個小時全力運轉的破壞測試,結果證實擁有遠優於當時歐洲所有發動機 的耐久性與可靠度,美國航空委員會當場決定制式採用該引擎,向國內所有工廠提供自由引擎設計圖,並以年產一萬顆的目標展開全力增產計畫。而到此為止美國才 參加世界大戰三個月而已。

L-8自由引擎,V8液冷發動機225匹馬力型

http://tinyurl.com/7r7l2su

但是年產一萬顆引擎目標,以1917年當時還生產不到幾百架飛機的美國工業界而言不來是不可能的,但這時航空委員會找來亨利‧福特擔任航空生產的顧問,這個男人使不可能也成為了可能。

福特接受了航空委員會的委託後,便開始引進福特工業製法來改善飛機製程,他發現歐洲人製造引擎的工法效率實在是低的令人吃驚,比方說氣缸的製造是用140磅的鋼材研磨出筒狀,完成品的氣缸重量只會有7磅,其他95%的鋼材全部都變成了鐵屑。所以福特對此作出改良,讓工廠預鑄筒狀的中空鋼管,然後將之切斷再把個別部件電焊成氣缸。

福特工法的改良是翻天覆地的航空工業革命,自此之後福特工廠的氣缸生產量從日產150顆升級到了2000顆,一口氣提升了十幾倍的生產效率,其他的美國發動機工廠於是不再生產氣缸,而統一使用福特製造的氣缸來進行引擎的拼裝組合。福特工廠在世界大戰期間生產了43萬顆汽缸以提供給全美的發動機製造廠,與四千顆引擎完成品。

L-12自由引擎,四百匹馬力V12氣缸發動機

http://tinyurl.com/6vhd4qp

本文經PTT網路作家kau76901同意後,經Joe整理與加入資料,改編而成

主要資料來自Warfare看版對美日戰時生產計畫、人力組織的比較速成航空大國:美國與自由引擎的故事兩篇文章

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4 Comments

  1. 從GDP總量來看,日北的GDP在WW2過程中接近原地踏步,另外從1938-1941這四年的GDP變化可以看出日本侵略中
    國沒有對GDP有太大的幫助。反觀美國在WW2中經濟成長大躍進,戰爭非但沒有減損美國的國力,反倒是讓美國吃了
    大補丸,奠定了世界第一的霸權
    版主回覆:(05/06/2012 02:57:55 PM)
    日本一開始就已注定無法獲勝,美國和日本的軍事工業後勤等級完全是不同層次

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