Innovatiivinen valmistus vaatii työntekijöitä ja koneita rinnakkain, MIT:n professorit sanovat symposiumissa

Saatamme olla todistamassa uuden teollisen aikakauden aamunkoittoa tällä vuosikymmenellä. Hämmästyttävää on, että se saattaa johtua ennemminkin huolimatta kuin älykkäiden valmistustekniikoiden onnistuneesta käyttöönotosta (joita meillä ei luultavasti ole). Viime viikon perusteella päätellen Manufacturing @ MIT Symposium: 2022 and BeyondMIT:n vuonna 1916 rakennetussa hämmästyttävän kauniissa Walker Memorial -rakennuksessa pidetyssä näyttelyssä todisteet lisääntyvät siitä, että ihmisten ja koneiden synergisoitu tuotanto on paljon tärkeämpää innovaation kannalta kuin päätöksentekijät ovat aiemmin ymmärtäneet. Tämän oivalluksen myötä ja levittääkseen viestiä MIT näyttää uudistavan tuotannon tutkimus- ja innovaatioponnistelujaan keskeisellä hetkellä keskittyen nelinkertaisesti teknologiaan, työvoiman kehittämiseen, politiikkaan ja innovaatioihin.

Valikoitu joukko teollisuusmiehiä ja hallituksen päättäjiä (joissa Yhdysvaltain puolustusministeriö on vaikuttavasti läsnä) sai kokea ennennäkemättömän joukon MIT:n valmistukseen liittyviä stipendejä uusiutuvista energialähteistä lastuntuotantoon metallilisäaineiden valmistukseen. Professori John hart, tapahtuman järjestäjä, sanoi: ”Valmistus on taloutemme moottori, ja olemme risteyksessä uusien valmistusteknologioiden lupausten ja työvoimamme, teollisen perustamme ja innovaatioekosysteemimme ankarien tarpeiden välillä. Asiantuntemus ja kiinnostus valmistusta kohtaan kattaa instituutin, ja nyt on aika tuoda MIT-yhteisö yhteen ymmärtämään, kuinka voimme tehdä suurimman vaikutuksen tänä kriittisenä aikana. Symposiumissa meillä oli MIT-asiantuntijoita melkein kaikilta aloilta, jotka halusivat työskennellä yhdessä, toistensa kanssa sekä valtion, teollisuuden ja muiden yliopistojen kanssa. Toivomme, että tämä on vasta alkua paljon suuremmalle, koordinoidulle ponnistelulle."

Tapahtuman aiheiden ja asiantuntemuksen laajuus ja syvyys viittasi siihen, että MIT:n ponnistelut valmistuksessa voisivat vastata aikaisempien aloitteiden, kuten MIT-energia-aloite. Ehkä symposium ennakoi sellaista liikettä tai sen tiedekunnan kiinnostusta nostaa MIT:n valmistus sellaiselle tasolle. Se olisi viisasta. Valmistuksella on paljon tärkeämpi rooli taloudessa kuin se saa luottoa. Ilmastonmuutoksen, geopoliittisten riskien ja teknisten vaarojen vuoksi, jotka johtuvat edistyneiden mutta monella tapaa toimimattomien ratkaisujen törmäyksestä työvoimalle, jota pyydetään loputtomiin kouluttautumaan sopeutumaan toivottoman räjähdysmäiseen teollisuus 4.0 -teknologiaan, harvoin meillä on ollut suurempaa tarvetta uusi kasvun moottori.

MIT ei ole ainoa laitos, jolla on näin vahvat ponnistelut valmistuksessa. Muita ovat Cambridgen yliopiston valmistusinstituutti (IfM) vuodesta 1998, The Georgia Tech Manufacturing Institute (GTMI) vuodesta 1991 ja Carnegie Mellon Manufacturing Futures Institute myönsi vuonna 150 2021 miljoonan dollarin apurahan Richard King Mellon -säätiöltä tehdäkseen vuoden 2016 aloitteesta pysyvän. Mutta MIT saattaa olla paikka, jossa kattavin näkökulma on suurin todennäköisyys muodostua tällä historian keskeisellä hetkellä. Tämä johtuu sen toiminnan laajuudesta ja suuresta arvosta, kun tieteen, tekniikan, johtamisen ja yhteiskuntatieteiden professorien hajallaan oleva huippuosaaminen yhdistyy tuottamaan yhtenäisen vision. Se on säännöllinen tapahtuma MIT:ssä, mutta se ei tule ilmaiseksi, koska se vaatii valtavasti rahoitusta.

Käytä lähes kaikki energiasi ongelman selvittämiseen

Tilaisuudessa prof. Elsa Olivetti toisti Albert Einsteinin neuvon käyttää 99 prosenttia ajasta ongelman tunnistamiseen ja vain 1 prosentin ajasta ratkaisun toteuttamiseen. Hän puhui kestävän kehityksen haasteesta, mutta soveltakaamme sitä tuotantoon. Mikä on ongelma? Monet tämän MIT-tapahtuman 34 puhujasta sanoivat, sanalla sanoen deindustrialisaatiosta, joka on ohentanut talouden tuottavimman sektorin poliittiseen järjestelmään sidottujen työekonomistien huonosti suunniteltujen oikoteiden pohjalta. MIT-instituutin professori Suzanne Berger muistutti yleisöä siitä, että 1990-luvulla Harvardin Larry Summers kyseenalaistettiin, tarvitaanko yhdysvaltalaista tuotantoa ollenkaan!

Koska Summers ei osoittanut erityistä ymmärrystään teknologian roolista yhteiskunnassa, hän hyväksyi sokeasti automaation totuudenmukaisuuden, jonka mukaan "teknologia mahdollistaa paljon suuremman tuotannon tuottamisen paljon harvemmilla ihmisillä", mikä on virhe, jota hän on toistuvasti edustanut vuosien ajan, esimerkiksi sisään Tulevaisuuden taloudellinen haaste: Työpaikat (2014). On selvää, että perustasolla teknologia mahdollistaa tehokkaamman tuotannon, siitä ei ole kiistaa. Tällaiseen ajatteluun kuuluu kuitenkin käsitys, että tuotanto on jotenkin huonompi tapa tuottaa kasvua, koska kasvu on palveluissa. Näin sanottuna se peittää myös sen tosiasian, että vaikka rutiinityö on automatisoitua, lähes kaikki yhteiskunnan innovaatiot, erityisesti valmistusteollisuudessa, tehdään silti ihmisten, ei koneiden toimesta. Valtavirran taloustieteilijät ovat olleet tällä kelkassa nyt kolmekymmentä vuotta, eikä se muutu todeksi, koska he kieltäytyvät sitoutumasta valmistuksen sisäiseen logiikkaan.

Postindustrialismi oli monia isiä, varsinkin Daniel Bell, ja oli aivan marginaaleissa, mutta lopulta väärässä. Sen keksitty lineaarinen malli, joka viittaa siihen, että on olemassa luonnollinen, polusta riippuvainen siirtyminen maataloudesta tuotantoon ja viime kädessä palveluihin, on juuri sellainen huono futuristinen mieltymys, joka perustuu pinnallisiin havaintoihin, joka meidän on kitkettävä pois seuraavan vuosikymmenen aikana. Se on muun muassa tragedia maaseutualueille (ks Amerikan maaseudun deindustrialisaatio: talouden rakennemuutos ja maaseudun getto). Monilla (ei kaikilla) taloustieteilijöillä on taipumus kaipaamaan sitä, että tuottavuus ei ole sidottu pelkästään automaatioon, vaan ihmisen ponnistukseen tuotantoprosessin säätämisessä koneilla täydennettynä (ks. Lisätty Lean). Tärkeää ei ole tuotetun määrän määrä, vaan se, että yhteiskunta tuottaa jatkuvasti laadukkaita innovaatioita, jotka jatkuvasti muuttavat valmistussektorin luonnetta. Ehkä sinulla on aikaa viettää vähemmän aikaa laskentataulukoiden parissa ja enemmän aikaa tehtaissa?

MIT:n vuosi 2013 Tuotanto innovaatiotaloudessa (PIE) -tutkimus kumosi mielettömän kiintymyksen palveluihin uutena talouden veturina. Pyrkii analysoimaan innovaatioiden siirtymistä markkinoille, PIE
PIIRAKKA
tutkimuksessa suositeltiin sen sijaan tuotantojärjestelmien uudistamista. Se osoitti, kuinka valmistus toimii innovaatiokohteena ja mahdollistajana Amerikan tutkimuslaboratorioista, yliopistoista, julkisista laboratorioista ja teollisista T&K-laitoksista tulevan innovaatiovirran kaupallistamiseen. Se väitti, että valmistuksesta luopumisen sijasta Amerikan pitäisi oppia Saksan ja Kiinan menestyneistä malleista, olipa kyse sitten työssä leipomisesta väestönlaajuisesta työvoimakoulutuksesta tai tukien kasvattamisesta massatuotannon alustavaikutusten saavuttamiseksi. Vaikka PIE toi kongressille hetkeksi tietoisuuden, se ei kuitenkaan onnistunut tuottamaan laajempaa poliittista muutosta.

Suoraan sanottuna: kohtaamamme ongelma saattaa olla liian tiettyjen yhteiskuntaekonomistien veretön analytiikka kuin itse deindustrialisaatio, koska ilmiö ei ehkä koskaan olisi tapahtunut siinä mittakaavassa, kuin se tapahtui ilman heidän tyhjiä laskentataulukoitaan, jotka helpottaisivat laskua.

New England Manufacturing Heritage

Opettaja David Mindell puhui siitä, kuinka varhaiset Bostonin teollisuusmiehet pitivät valmistusta hienona tapana kasvattaa vaurautta. Boston Manufacturing Company, jonka järjesti vuonna 1813 varakas bostonilainen kauppias Francis Cabot Lowell yhteistyössä sijoittajaryhmän kanssa, joka tunnettiin myöhemmin nimellä Boston Associates, toimi yhtenä ensimmäisistä tehtaista Amerikassa. Tehdas suunniteltiin Walthamissa, Massachusettsissa puuvillatekstiilien valmistukseen, ja se käytti vesivoimaa. Muut tehdaspaikat olivat Lowell, Lawrence ja Manchester, NH. Kaiken tämän keskellä MIT perustettiin vuonna 1861. Muutamaa vuotta myöhemmin United Shoe Machineryn tehdas, joka perustettiin vuonna 1899 Beverlyyn, Massachusettsiin, monopolisoi kenkäkoneet.

Kun jenkit matkasivat Detroitiin ja Henry Leland perusti Cadillacin vuonna 1902, tämä ensimmäinen työntövoima rakensi amerikkalaisen valmistusjärjestelmän. Paljon myöhemmin Maynard, MA-pohjainen Digital Equipment Corporation (DEC), vuonna 1957 perustettu tietokonejätti, menestyi minitietokoneissa 1970-luvulla ja esitteli VAX- ja Alpha-järjestelmät 1980-luvulla, mutta liitettiin Compaqiin vuonna 1998. Tarina kertoo, että New England deindustrialisoitiin melkein yhtä tehokkaasti – ja elämme näiden vaikutusten kanssa tänään. Silti New Englandin valmistusteollisuus on jatkanut menestymistä kehittämällä uusia markkinarakoja, kuten elektroniikkaa, lääkkeitä, puolustusta ja ilmailuteollisuutta. Nykyään määrittäviä alueyrityksiä ovat mm Boston Scientific, nykyaikainen, Hologic, Bose Corporation, Yleinen dynamiikka sähkövene, Stanley Black & Decker, Raytheon, Sikorsky, ja nousevat innovaattorit, kuten Ginkgo Bioworks ja Desktop Metal. Teollisuuden työvoiman osuuden arvioidaan olevan noin 8 %, mikä on tosin hieman alle Yhdysvaltain kansallisen keskiarvon (ks. Valmistuksen jalanjälki ja USA:n tuotantotöiden merkitys, 2015). Mindell huomautti, että suurimmat ideamme ilmaistaan ​​siinä, miten teemme asioita.

Työvoima, teknologia ja politiikka – missä järjestyksessä niillä on merkitystä?

Ben ArmstrongMIT:n Industrial Performance Centerin väliaikainen pääjohtaja ja tutkija huomautti, että alle 500 työntekijän tuotantoyrityksissä on tähän mennessä ollut järjetöntä teknologian käyttöönottoa. Hän pohti, mitä tehdä asialle. Itse asiassa, MIT Work of the Future -tutkimus löytyi odotettua vähemmän robotteja Yhdysvaltain teollisuudesta. Professori Julie Shah, kuuluisa sosiaalisen robotiikan tutkija, tuoreen kirjan toinen kirjoittaja Mitä odottaa, kun odotat robotteja: ihmisen ja robotin yhteistyön tulevaisuus, huomautti, että ihmisten, jotka ymmärtävät työn, on kyettävä hallitsemaan tekniikkaa. Tämä pätee riippumatta siitä, onko kyseessä jyrsinkone tai robotti. Valot sammutettu tehdas ei ole ihanteellinen, koska koneet eivät innovoi, ihmiset tekevät. Aivan kuten ohjaamossa olevilla lentäjillä, ihmisillä on ainutlaatuisia vahvuuksia strukturoinnissa, eikä niitä pidä unohtaa uudelleenjärjestelyongelmissa. Professori David Hardt puhui MIT:n jatkuvasta johtajuudesta valmistuskoulutuksessa maisteri- ja mikromaisteritutkintojen kautta edistynyt valmistus ja suunnittelu päästöoikeuksilla yhdistettyyn online-/onsite-tutkintopolkuun.

Toimitusjohtajan erityisavustaja valmistus- ja talouskehitysasioissa, Elisabeth B. Reynolds suorassa lähetyksessä Cincinnatista, jossa presidentti ilmoitti Additive Manufacturing Forward (AM Forward) -ohjelma, muistutti meitä siitä, että presidentti Biden on sodan jälkeinen presidentti, jolla on suurin osuus USA:n tuotannon elpymisestä ja että hän myös sijoittaa sen taakseen dollareita. Michael Britt-Crane, joka johtaa koulutusta ja työvoiman kehittämistä ManTech-tiimin Manufacturing Technology (ManTech) -tiimissä puolustusministeriön tutkimus- ja teknologiaosaston virastossa, korosti liittovaltion johtajuutta valmistustyövoiman kehittämisessä yhdeksässä DoD:n tukemassa valmistusinnovaatioinstituutissa. Kuten hän huomautti: "Sotataistelijamme eivät voi käyttää sitä, jos yhdysvaltalaiset valmistajamme eivät pysty tekemään sitä." Aiemmat investoinnit, kuten DoD:n rahoittamille instituuteille myönnetty 4.5 miljardin dollarin osuus yli 2 miljardin dollarin ristikkäistuloksista teollisuudesta, ovat lähtökohtia alueellisten työvoimainvestointien kiihdyttämiselle.

MIT:n erikoisprojektien johtaja, Bill Bonvillian huomautti, että valmistusta ei aina pidetä kiinteänä osana innovaatiojärjestelmää ja että työvoimaosuudet ovat historiallisen alhaalla. Bonvillian selitti, että Yhdysvaltain hallitus vetäytyi innovaatiosta tieteeseen perustuvaan tutkimukseen ja kehitykseen tiedevastaavan jälkeen Vannevard Bush's vaatii tiedettä "loputtomana rajana". Sputnik-aikakaudella NASA:n budjettikierre vauhditti ajatusta avaruustutkimuksesta ja DAR:n rakentamisesta.
AR
PA-ohjelma, joka edisti Internetiä. 1980-luku sai kuitenkin vetäytymisen päätökseen, ja vaikka 1990-luvun energiahaaste lopulta nousi ARPA-E Vuonna 2009 se ei todennäköisesti ole vielä johtanut yhtä perustavanlaatuisiin edistysaskeliin kuin DARPAn ARPANET-projekti. Tästä huolimatta ARPA-E on tarjonnut noin 3 miljardia dollaria T&K-rahoitusta yli 1,294 129:lle potentiaalisesti transformoivalle energiateknologiaprojektille ja XNUMX uuden yrityksen perustamiselle.

Nykypäivän edistynyt valmistusaikakausi, jossa on 16 tuotantolaitosta (Valmistus USA) on mahdollistanut lukuisia testialustoja, mutta ei laajempaa lähestymistapaa. Geopoliittiset tekijät, kuten itsevaltaiset hallitukset ja toimitusketjun kriisi, ovat tehneet tuotannosta arvokkaan syyn keskittyä, Bonvillian kuvittelee uutta "ajattelevaa yhteisöä". Mutta kenen pitäisi ajatella? Akateemikot? Työläiset? Insinöörit? Poliittisten päättäjien? Vastaus näyttää olevan: kaikki edellä mainitut.

Tulevaisuuden koneet ovat vain ei-inhimillinen osa tulevaisuutta

Symposiumissa oli myös asiantuntijoita keskeisiltä toimialoilla, jotka ohjaavat seuraavan sukupolven tuotantoa. Professori Duane luuttomaksi puhui koneoppimisesta valmistuksessa. Jarrod GoenzelMIT Humanitarian Supply Chain Labin johtaja puhui joustavista toimitusketjuista. Professori Jesús del Alamo puhui (heikosta) toivosta Yhdysvaltain uudesta johtajuudesta mikroelektroniikan alalla. Professori Zachary Cordero mainitsi kuinka jo vuonna 2015 virtuaalinen nousu ja lasku (VT
VT
OL) SpaceX:n uudelleenkäytettävällä kaksivaiheisella raketilla Falcon 9 alkoi muuttaa hyötykuormien kustannuksia kiertoradalle, ja se on perusta ennennäkemättömän avaruusvalmistuksen aikakauden kynnyksellä, jolloin näemme metallia valmistettavan pyynnöstä avaruudessa kiertoradalla olevilla sukkuloilla.

Professori Yet-Ming Chiang huomautti, että maailma tarvitsee vähintään 100 terawattituntia asennettu varastointi hintaan 20 dollaria kilowattituntia kohden vuoteen 2050 mennessä käyttämällä uusia edullisia kemikaaleja, jotta fossiilisen peruskuormaenergian hiilidioksidipäästöt voidaan poistaa. Professori Elsa Olivetti totesi, että yritysten ilmastositoumukset ovat saamassa vauhtia 100 % uusiutuvaa sähköä koskevan aloitteen myötä RE100 nyt 350 yrityksessä tieteeseen perustuva tavoite -aloite (SBTi) nyt 2800 yrityksessä ClimateAction100+ 615 sijoittajalla 60 biljoonalla dollarilla – ja Net Zero Asset Managers Alliance nyt 128 jäsentä ja 43 biljoonaa dollaria hallinnoitavia varoja.

Lopuksi valmistuksen aloittamista skaalaava paneeli (täysi tiedotus: moderaattorini) tutki alan tulevaisuutta. Yrittäjät Elise Strobach, perustaja ja toimitusjohtaja AeroShield materiaalit, Natan Linder (toimitusjohtaja ja toinen perustaja Tulppaani, hallituksen puheenjohtaja ja perustaja Lomakkeet) ja Martin Feldmann (toimitusjohtaja ja toinen perustaja). Vulkaaniset muodot) kuvasi skaalaustyötä ja hälinää. AeroShield (2019) käyttää aerogeelejä ikkunoiden eristämiseen supereristävillä sisäkkeillä (ja lisää aurinkolämpökennojen tehokkuutta). Tulip on digitaalisen valmistuksen eturivin toimintaalusta ja sen ulkopuolella. Formlabs on pöytäkoneen 3D-tulostuksen johtava yritys. Vulcan Formsin tavoitteena on olla metallilisäaineiden massatuotannon mittapuu. MIT-johtamisen professori Charles hyvä hahmotteli, mitä hän näkee kymmenen työkaluna yrittäjyyden skaalaamiseen: (1) Prosessointi, (2) Ammattimaisuus, (3) Kulttuurisointi, (4) Automatisointi, (5) Segmentointi, (6) Platformointi, (7) Yhteistyö, (8) Isot kirjaimet, (9) replikointi ja (10) arviointi (naulaus, skaalaus ja purjehdus) huomioiden, että tuotannon ja toimintojen hallinnan aloitukset alkavat vaikuttaa alalla.

Metaverse, astu syrjään vapaaehtoisesti. Valmistus on ehkä kiinnostavin innovaatioala tällä hetkellä. Kevyen tuotannon saavuttamisen haasteet eivät ole vähentyneet teknologisen kapasiteetin lisääntyessä, ehkä siksi, että teknologioilla on yleensä liian alikehittyneitä käyttöliittymiä, jotta ne sopisivat työvoimaan. Sieltä syntyy koulutushaaste, joka tukahduttaa valmistusorganisaatioita. Korjaa se ja olemme kolme askelta edellä. Walker Memorialissa MIT:ssä 6. toukokuuta oli käsinkosketeltavaa jännitystä. En usko, että se oli vain jälleen kerran henkilökohtaiseen tapaamiseen liittyvää jännitystä. Valmistuksen täytyy ja tulee olemaan jälleen otsikoissa. Hart vahvisti, että symposiumi on osa suurempaa pyrkimystä tuoda yhteen MIT:n valmistusyhteisö ja tutkia uuden keskuksen käsitettä, joka yhdistää tiedekunnan ja opiskelijat teollisuuden ja hallituksen kanssa ja ajaa rohkeaa uutta agendaa.

Mutta jos uusi teollinen aikakausi koittaa tällä vuosikymmenellä, se voi johtua teknologian ja ihmisten synergiasta sekä politiikoista ja organisaatioista, jotka yhdistävät kannustimet liiketoiminnan tavoitteiden, työvoiman kehittämisen ja innovaatioiden, kuten additiivinen valmistus ja automaatio, välillä.

Tehdasinnovaatiot syntyvät, kun ihmiset mukautuvat ja luovat uusia tuotantoprosesseja käyttäen mitä tahansa keinoja, joita he sattuvat käyttämään, olivatpa ne edistyneitä tai yksinkertaisia. Tekniikka on usein osa sitä, mutta harvoin laukaisee.