在1947年，當麥特森家族說服經(jīng)驗豐富的輪船主管約翰·庫欣暫時不要退休，再為公司擔任3年總裁時，情況開始發(fā)生了變化。庫欣走馬上任之后，該公司第一次開始嚴肅地對待成本節(jié)約以及低得可怕的生產(chǎn)率。在1948年，麥特森航運公司安裝了革命性的機械化系統(tǒng)，開始以散裝而不是每百磅一袋的形式向美國本土運送食糖。散裝食糖要求大量的投資：在夏威夷這邊儲存粗糖需要巨大的筒倉；從糖廠把食糖運到碼頭需要專用的卡車車隊；把食糖從卡車輸送到筒倉頂部需要傳送帶；為了防止黏性的食糖在筒倉內(nèi)固結需要更多的傳送帶循環(huán)運轉。這些投資極大地降低了運輸成本。食糖讓麥特森公司對自動化的效果有了感覺。在庫欣離任后不久，公司決定探索在西海岸與夏威夷之間運送普通貨物的機械化處理。

　　麥特森公司的行動很謹慎。在麥克萊恩控制下的泛大西洋公司是一個斗志旺盛的暴發(fā)戶，在建立全新業(yè)務的過程中，他們靠迅速行動來降低風險。麥特森公司沒有這樣的行動速度—他們還有龐大的現(xiàn)存業(yè)務需要保護，而且公司的董事們都把錢袋口系得緊緊的。在委托外部機構做了兩年的調(diào)查研究之后，麥特森公司在1956年成立了一個內(nèi)部的研究部門。而同樣也是在這兩年的時間里，馬爾科姆·麥克萊恩已經(jīng)把一個概念變成了運營中的業(yè)務。麥特森公司聘用了福斯特·韋爾登來負責新成立的研究部門；他是一個地球物理學家，不久前參與了“北極星”導彈核潛艇的研制。

　　麥特森公司與泛大西洋公司形成了最為鮮明的對比。麥克萊恩手下的工程師，比如基思·坦特林格和羅伯特·坎貝爾這樣一些人，他們在學術上也不差，但他們都是在行業(yè)中而不是學術界里工作，都很明智地決定不在公眾面前炫耀自己的學術出身。韋爾登是巴爾的摩著名的約翰霍普金斯大學的教授，在運籌學這一研究復雜系統(tǒng)的有效管理方法的新領域里頗有名氣。在泛大西洋公司，其初始技術的設計是匆忙的，使用了過時的油輪、造船用的起重機以及長度受油輪尺寸制約的集裝箱；麥克萊恩他們的想法是，一旦業(yè)務啟動并運營起來，這一切都可以改進。韋爾登認為這種抓到什么算什么的隨意策略會令人困惑。“對于構建一個‘最佳的’集裝箱系統(tǒng)有哪些詳細的設備要求，所有的運輸公司都有自己偏好的理論，但是，我們看不到有定量的數(shù)據(jù)可以把哪怕是集裝箱尺寸這樣的粗略特征與整個運輸作業(yè)的經(jīng)濟狀況聯(lián)系起來。”他一針見血地指出。正如他所描述的那樣，他的目標是要收集可靠的數(shù)據(jù)并利用它們，為麥特森公司進軍集裝箱航運找到最佳途徑。

　　韋爾登很快就遇到了一些將會對麥特森公司的方法產(chǎn)生影響的問題。在公司承運的普通貨物中，有大約一半都適合于用集裝箱運輸，但來去兩個方向上的貨物量卻不平衡—公司從夏威夷運到美國本土的貨物量，僅為從本土運回夏威夷的1/3。因此，從本土到夏威夷的西向運輸所帶來的收入，需要用來補償把大量的空集裝箱運回本土的成本。更為糟糕的是，麥特森公司有大量的業(yè)務是來自加利福尼亞的食品加工商，他們要把運載量很小的貨物發(fā)送給島上的很多小零售店。麥特森公司將需要在加利福尼亞把這些零散的貨物集合起來裝滿整只集裝箱，等到了火奴魯魯，他們還得打開集裝箱并把這些去往不同目的地的貨物分開。這將使集裝箱航運變得昂貴。不過，韋爾登也發(fā)現(xiàn)，通過避免在卡車與輪船之間搬運散件貨物，集裝箱將可以為麥特森公司的現(xiàn)有業(yè)務消除大約一半的成本。“這些成本在過去一直穩(wěn)定地增加，而且，只要還采用手工操作，這些成本就會無限期地繼續(xù)增加。”他斷定說，“碼頭工人的工資一直在螺旋上漲，而勞動生產(chǎn)率卻沒有相應地提高，目前看來，沒有任何跡象表明這種趨勢會發(fā)生轉變。”考慮到對自動化操作的迫切需要，韋爾登想出了一個可以讓集裝箱發(fā)揮作用的方案：如果麥特森公司能夠按照在路線的順序把散件貨物裝進集裝箱，那么去送貨的卡車就能夠在火奴魯魯拉上集裝箱，然后徑直上路依次抵達各個目的地；只有當卡車到達了路線上的一家小商店時，發(fā)送給他們的貨物才會被卸下。這樣，夏威夷島上的集裝箱運輸就具有了經(jīng)濟上的可行性。

　　既然使用集裝箱是合理的，這些集裝箱的尺寸應該有多大呢？韋爾登的分析表明，集裝箱的尺寸越小，無需重新裝箱就可以直接從發(fā)貨人運到收貨人的貨物數(shù)量就會越多。但是從另一方面來說，裝卸2個10英尺集裝箱所花費的時間將是裝卸1個20英尺集裝箱的2倍，這就使公司在起重機和輪船上的投資得不到充分的利用。在用計算機分析了麥特森公司的數(shù)千次航運之后（在1956年，這項任務需要用掉數(shù)千張打孔卡），韋爾登手下的研究者們斷定，在夏威夷島的貿(mào)易中，20～25英尺長的集裝箱將是效率最高的：集裝箱長于25英尺會使得運送過程中出現(xiàn)太大的閑置空間，而集裝箱短于20英尺則將花費太多的裝船時間。他們建議麥特森公司像泛大西洋公司一樣，先在甲板上運載集裝箱，在船艙中運載傳統(tǒng)的散件貨物。通過改造其15艘C-3型貨輪中的6艘，使之可以在甲板上運載集裝箱，麥特森公司將能夠在火奴魯魯與洛杉磯以及火奴魯魯與舊金山之間提供每周一次的集裝箱航運服務。韋爾登認為，即使集裝箱業(yè)務的規(guī)模很小，這種安排也將是有利可圖的。如果集裝箱業(yè)務增長了，公司可以改造另外的C-3型貨輪，使它們只運載集裝箱。他斷定：“集裝箱運輸看起來是命中注定的。在這個有前途的發(fā)展方向上，我們可以想走多遠就走多遠，也可以按照謹慎的計劃隨時停下。”

　　在1957年早期，麥特森公司的管理層采納了韋爾登的建議。萊斯利·哈蘭德是一位善于創(chuàng)新的船舶設計師，他被聘請來負責輪船改造的設計。哈蘭德聘用了一班人馬，然后就開始詳細地規(guī)劃集裝箱操作的各個方面。公司管理層明確地告訴他要注意資金的問題。判斷每一個選擇是否合理，都要根據(jù)它是否可以帶來比其他的方案更高的投資回報率。

　　哈蘭德的兄弟唐納德是一個專門研究起重機的工程師，他們倆在1957年7月開始分析對起重機的要求。在10月，他們?nèi)バ菟苟赜^看了泛大西洋公司剛剛改造好的“門戶之城號”的首次到港。“門戶之城號”是一艘C-2型貨輪，要比第二次世界大戰(zhàn)期間出產(chǎn)的C-3型略小一些，航速也略慢。另外，“門戶之城號”還裝備了兩臺船上起重機。在兩臺起重機同時工作的情況下，“門戶之城號”的周轉時間并不比小很多的“理想X號”更長。然而正如哈蘭德親眼看到的，兩臺船上起重機有一些缺點。泛大西洋公司的兩個起重機操作員都坐在離甲板很高的駕駛室中，面朝著兩盞彩色的指示燈。當綠燈亮時，一個操作員可以控制吊運車越過船舷，移動到碼頭上方并放下一個集裝箱；當紅燈亮時，另一個操作員要等待。如果兩臺起重機意外地讓兩只重達4萬磅的集裝箱同時在船舷外搖蕩，不平衡的重量就有可能使船翻掉。因為麥特森公司只打算服務于少數(shù)的大港口而不是很多的小港口，所以他們沒有必要冒這樣的風險。他們的第一個重大決定很簡單：陸基起重機是他們努力的方向。

　　麥特森公司不想使用原本用于其他用途的舊起重機，比如泛大西洋公司在1956年加以改造并暫時使用的造船起重機。泛大西洋公司最初使用的起重機是回轉式的，在海運貿(mào)易中被稱為“旋臂吊車”。這些起重機可以很好地把集裝箱從甲板上吊起，然后回轉吊臂把集裝箱吊到碼頭上方，但是，它們的設計使得它們很難準確地把集裝箱放到一架拖車底盤上，而這就拖慢了整個操作。麥特森公司的起重機是從頭開始設計的，其中的一個設計要求就是它們要能夠在5分鐘之內(nèi)卸下一只到港集裝箱再裝上一只離港集裝箱—這個周期要比泛大西洋公司最早使用的兩臺起重機短2分鐘。麥特森公司的起重機將具備可以從碼頭上伸出95英尺的吊臂，足以橫跨公司船隊中那些船的整個寬度。操作員可以控制吊運車把起吊梁移動到船的上方，放下起吊梁來抓住一只集裝箱，提起集裝箱，然后以高達每分鐘410英尺的速度向碼頭移動。在高速度的情況下，這些動作會使高高懸掛在吊索上的集裝箱發(fā)生搖擺。萊斯利·哈蘭德設計了一種特殊的吊具來解決搖擺的問題，并在1957年的圣誕節(jié)期間利用兒子的機械拼裝玩具造了個模型來測試這種吊具的可行性。

　　在向公司推薦了20～25英尺長的集裝箱之后，韋爾登的工作就結束了。哈蘭德的任務是拿出設計并完成開發(fā)。在1957年晚期，麥特森公司請卡車拖車制造商特雷墨比爾公司制造了兩只原型集裝箱和兩架底盤。另一家承包商為他們制造了兩套吊具，還有一套用來模擬船上集裝箱格槽的鋼制構架。隨后他們進行了幾個月的測試。用來測量應變的儀器被連接到了設備上；當具有不同重量和密度的集裝箱被吊入、吊出格槽以及放到底盤上時，集裝箱及其承載結構所受到的應力就可以被測定出來。測試格槽被設定成了不同的角度，以確定集裝箱與構成格槽角的垂直角鋼之間究竟需要留出多大的間隙。裝有貨物的集裝箱被摞在了一起，以測量底部的集裝箱所承受的壓力。升降卡車開進了集裝箱內(nèi)，以測量集裝箱底板上的應變。

　　當測試結果出來時，哈蘭德的團隊認定對麥特森公司來說，最經(jīng)濟的集裝箱尺寸是高81/2英尺、長24英尺，比泛大西洋公司的集裝箱短11英尺。這個規(guī)格也考慮了韋爾登的一個發(fā)現(xiàn)：所節(jié)約的每一磅重量都值20美分，集裝箱內(nèi)額外增加的每一立方英尺都值20美元。為了改善結構的完整性，集裝箱的頂蓋將是一整塊用鉚釘固定的金屬板，而不是用薄金屬板螺釘連接起來的幾塊金屬板條—后者是特雷墨比爾公司給高速公路拖車用的設計。鋼制角柱將必須能夠承受12萬磅—幾個集裝箱摞在一起的重量，大大超過了泛大西洋公司的首批集裝箱能夠承受的。集裝箱的門是雙層鋁制的，中間有增強板夾層。箱門用楔形榫接合到箱體上，以經(jīng)受輪船在海上顛簸時所導致的扭曲應力。箱底將鋪上用榫槽接合的花旗松。出于成本的考慮，新的設計沒有使用確保集裝箱可以兼容特殊起重機和叉車的特殊附件。“提高一只集裝箱的成本，比如說提高200美元，這幾乎不能帶來什么像樣的額外性能，”哈蘭德評論說，“然而，如果設備的成本高出了符合要求地完成任務所必需的成本，比如說高出了10%，那么總體的利潤前景就將發(fā)生顯著的變化。”

　　早在1958年，當麥克萊恩正準備開通泛大西洋公司去往波多黎各的新航線時，作為11家競標者中要價最低的一家，太平洋海岸機械設備公司贏得了為麥特森公司制造第一臺起重機的合同。太平洋海岸機械設備公司不怎么喜歡麥特森公司非常規(guī)的設計；他們事先聲明，他們不會對集裝箱的搖擺、吊運車的設計以及麥特森公司指定的作業(yè)速度等難題負責。哈蘭德同意了他們的要求，告訴他們麥特森公司會對設計負責。于是，他們開始建造一個離地面有113英尺高的“A”字形的龐大怪物，它的支架間距達到了34英尺，這樣兩輛卡車或者兩節(jié)火車車廂就能并排從起重機下方通過。特雷墨比爾公司也按照麥特森公司指定的規(guī)格制造了600只集裝箱和400架底盤。麥特森公司開發(fā)出了一種捆索裝置，使得甲板上的集裝箱即使5個摞在一起（取決于集裝箱的重量）也不會有在海上遭到損毀的危險。

　　與此同時，韋爾登的研究部門在繼續(xù)他們對最優(yōu)化的追求，為麥特森公司尋找著效率最高的船隊利用方法。通過租用每分鐘收費高達數(shù)百美元的IBM 704計算機，研究人員建立了一個非常完善的業(yè)務模擬模型，其中所整合的貨物量和成本數(shù)據(jù)涉及到了麥特森公司一年中各個時刻在各個港口承運的300多種商品。后來，他們又給這個模型加入了港口的勞動力成本、碼頭和起重機當前的利用率以及每艘船上的裝載量等數(shù)據(jù)，以求為一些實際的問題提供實時的解決方案：一艘開往夏威夷的大型輪船應該在希羅和拉奈?？?，還是應該在火奴魯魯把貨物轉移到一艘支線船上？一艘輪船應該在一天中的什么時刻從火奴魯魯起航，才能最大限度地降低把一船菠蘿運到奧克蘭去的總成本？在20世紀50年代，這樣的模擬還是很新鮮的，而且從來沒有在航運業(yè)中使用過。

　　在1958年8月31日，當甲板上裝有20只集裝箱而貨艙里裝有普通貨物的“夏威夷商人號”駛離舊金山時，麥特森航運公司進入了集裝箱時代。沒過多久，“夏威夷商人號”和其他5艘C-3型貨輪就可以一次運載75只集裝箱了。在麥特森公司的第一臺新起重機于舊金山灣東邊的阿拉米達建造完成之前，這些改裝過的C-3型貨輪都要很費勁地用回轉式起重機來裝卸。在1959年1月9日，世界上第一臺特制的集裝箱起重機投入使用，每3分鐘就可以裝卸一只重達4萬磅的集裝箱。照這個速度，阿拉米達站場每小時可以裝卸400噸貨物，平均勞動生產(chǎn)率是一班碼頭工人使用船上起貨機時的40倍以上。在1960年，同樣的起重機被安裝在了洛杉磯和休斯敦。

　　至此，麥特森公司已經(jīng)進入了韋爾登在1957年初布置的計劃的第二個階段。另一艘C-3型貨輪“夏威夷平民號”經(jīng)過了改裝，可以在甲板上以及船艙中運載6只一排且摞起6層的集裝箱。為了約束船艙中的一摞摞集裝箱，船體的構架上加裝了豎直的角鋼。在每一根角鋼的頂部，還有一根巨大的角鋼可以在集裝箱被起重機吊進來時起到引導的作用。艙口被擴大了，以便起重機可以夠到每一摞集裝箱。艙蓋也相應地加大到了52英尺×54英尺，以至于在開始裝卸艙內(nèi)的集裝箱之前，起重機必須先把艙蓋吊起并掀開。在5個貨艙當中，有一個安裝了給冷凍集裝箱準備的制冷系統(tǒng)和電氣設備；如果72只冷凍集裝箱中有哪一只的溫度過高或過低了，裝在輪機艙內(nèi)的報警燈就會發(fā)出信號。在貨艙被裝滿并蓋好艙蓋之后，額外的集裝箱會被兩只一摞地堆在艙蓋頂上—這樣一來，整艘船的運載能力就達到了408只重25噸的集裝箱。保持穩(wěn)定性是一個永恒的問題，尤其是在前往夏威夷的重載航行中；在必要時，麥特森公司通過預先安排集裝箱的位置來解決這個問題：把最重的集裝箱放在每一摞的底部，以降低整艘船的重心。

　　“夏威夷平民號”用了6個月的時間，完成了耗資380萬美元的改造。在1960年5月，它開始跑洛杉磯、奧克蘭以及火奴魯魯之間的三角形航線。當這艘船到港時，碼頭工人們會首先取下甲板集裝箱上的捆索。然后，起重機把甲板上的集裝箱吊運到由運輸車牽引的底盤上，而運輸車會把它們拉到為暫存貨物準備的前方堆場去。一旦甲板被清空了，起重機就把艙蓋掀開，接著卸載艙內(nèi)第一個格槽中堆放的6只集裝箱。這之后起重機就轉到雙向作業(yè)模式了。一輛拉著一只離港集裝箱的運輸車會停到起重機的下方，它的旁邊還會有一輛拉著空底盤的運輸車。每隔3分鐘，起重機的吊具就會伸入船艙里，吊起一只到港的集裝箱，把它放到等在下面的空底盤上，然后馬上吊起另一架底盤上的離港集裝箱，把它放到船上。在完成了每一排之后，起重機會順著碼頭移動，讓吊梁停在下一排的正上方。在每一次15天的航行中，“夏威夷平民號”可以有12天半的時間是在海上行駛，也就是在賺錢—不像其他的船只把一半的時間都花在了港口上。這讓麥特森公司謹慎的董事們非常高興，他們同意到1964年的年底之前，總共投入3 000萬美元用于購置集裝箱船。