Innovativ fremstilling kræver arbejdere og maskiner i tandem, siger MIT-professorer på symposium

Vi er måske vidne til begyndelsen af ​​en ny industriel æra i dette årti. Påfaldende nok kan det være på trods af snarere end på grund af succesfuld udrulning af smarte produktionsteknologier (hvilket vi velsagtens ikke har). At dømme ud fra sidste uges Manufacturing @ MIT Symposium: 2022 and Beyond, afholdt i MIT's forbløffende smukke Walker Memorial-bygning bygget i 1916, er beviset stigende på, at produktion drevet af mennesker i synergi med maskiner er langt mere grundlæggende for innovation, end politikere tidligere har indset. Med den erkendelse, og for at sprede budskabet, ser det ud til, at MIT fornyer sin produktionsforsknings- og innovationsindsats på et afgørende tidspunkt med et firedobbelt fokus på teknologi, udvikling af arbejdsstyrken, politiske indsatser og innovation.

Et udvalgt publikum af industrifolk og regeringsbeslutningstagere (med en imponerende tilstedeværelse af det amerikanske forsvarsministerium) fik oplevet en hidtil uset række af MIT-produktionsrelaterede stipendier, fra vedvarende energi til chipproduktion til metaltilsætningsfremstilling. Professor John Hart, arrangør af begivenheden, sagde: "Fremstilling er motoren i vores økonomi, og vi står ved en krydsning mellem løftet om nye produktionsteknologier og de alvorlige behov for vores arbejdsstyrke, industrielle base og innovationsøkosystem. Ekspertise og interesse for fremstilling strækker sig over instituttet, og nu er tiden inde til at bringe MIT-samfundet sammen for at forstå, hvordan vi kan få størst indflydelse på dette kritiske tidspunkt. På symposiet havde vi MIT-eksperter fra næsten alle discipliner, der var ivrige efter at arbejde sammen, med hinanden og med regeringen, industrien og andre universiteter. Vi håber, at dette kun er begyndelsen på en meget større, koordineret indsats.”

Bredden og dybden af ​​emner og ekspertise ved arrangementet antydede, at MIT's indsats inden for fremstilling kunne matche omfanget af tidligere initiativer som f.eks. MIT Energy Initiative. Måske varsler symposiet et sådant skridt, eller dets fakultets interesse i at løfte produktionen på MIT til et sådant niveau. Det ville være klogt. Fremstilling spiller en langt vigtigere rolle i økonomien, end den får æren for. Med klimaændringer, geopolitiske risici og teknologiske farer som følge af en kollision af avancerede, men på mange måder ubrugelige løsninger for en arbejdsstyrke, der bliver bedt om at træne uendeligt for at passe ind i håbløst smart industri 4.0-teknologi, har vi sjældent haft et større behov for en ny vækstmotor.

MIT er ikke den eneste institution med en så stærk indsats inden for fremstilling. Andre omfatter University of Cambridge's Institute for Manufacturing (HvisM) siden 1998, The Georgia Tech Manufacturing Institute (GTMI) siden 1991, og Carnegie Mellon Manufacturing Futures Institute tildelt et 150 millioner dollars tilskud i 2021 fra Richard King Mellon Foundation for at gøre 2016-initiativet permanent. Men MIT kan være det sted, hvor det mest omfattende perspektiv har størst sandsynlighed for at blive dannet på dette afgørende øjeblik i historien. Dette er på grund af bredden af ​​dens aktivitet og den store værdi, når professorernes spredte ekspertise på tværs af videnskab, teknik, ledelse og samfundsvidenskab samles for at producere en sammenhængende vision. Det er en regelmæssig hændelse på MIT, men ikke en, der kommer gratis, da det kræver massiv finansiering at klare sig.

Brug næsten al energi på at finde ud af, hvad problemet er

Ved arrangementet blev prof. Elsa Olivetti gentog Albert Einsteins råd om at bruge 99 procent af tiden på at identificere problemet og kun 1 procent af tiden på at implementere løsningen. Hun talte om bæredygtighedsudfordringen, men lad os anvende den til fremstilling. Hvad er problemet? Ifølge mange af de 34 talere ved denne MIT-begivenhed, med et ord, afindustrialisering, som har udtyndet den mest produktive sektor af økonomien baseret på dårligt udtænkte genveje fra arbejdsøkonomer knyttet til det politiske establishment. MIT Institut professor Suzanne Berger mindede publikum om, at i 1990'erne, Harvard's Larry Summers stilles spørgsmålstegn ved, om der overhovedet var behov for amerikansk fremstilling!

Uden nogen særlig visning af sin forståelse af teknologiens rolle i samfundet accepterede Summers blindt automatiseringssansen om, at "teknologi tillader produktion af langt mere output med langt færre mennesker", en fejlslutning, han gentagne gange har repræsenteret gennem årene, f.eks. i Fremtidens økonomiske udfordring: job (2014). Det er klart, at teknologien på et grundlæggende niveau letter en mere effektiv produktion, det er der ingen tvivl om. Men iboende i en sådan tænkning er forestillingen om, at produktion på en eller anden måde er en ringere måde at producere vækst på, fordi vækst ligger i tjenester. Når det er sagt på denne måde, skjuler det det faktum, at selvom rutinearbejde er automatiseret, udføres næsten al innovation i samfundet, især inden for fremstilling, stadig af mennesker, ikke af maskiner. Mainstream-økonomer har været på denne vogn i tredive år nu, og det bliver ikke mere sandt, fordi de nægter at engagere sig i fremstillingens indre logik.

Postindustrialisme havde mange fædre, især Daniel Bell, og var lige i margenen, men i sidste ende forkert. Dens opfundne lineære model, der antyder, at der er en naturlig, vejafhængig overgang fra landbrug til fremstilling og i sidste ende til tjenesteydelser, er præcis den slags dårlige futuristiske forkærlighed baseret på overfladiske observationer, som vi skal udrydde i det kommende årti. Det er blandt andet en tragedie for landdistrikterne (se Afindustrialisering af landdistrikterne i Amerika: Økonomisk omstrukturering og landdistriktets ghetto). Hvad mange (ikke alle) økonomer har en tendens til at gå glip af er, at produktiviteten ikke er bundet til automatisering alene, men til den menneskelige indsats, der justerer produktionsprocessen forstærket af maskiner (se Augmented Lean). Det, der betyder noget, er ikke mængden af ​​det, der produceres, men at samfundet bliver ved med at producere kvalitetsinnovationer, der bliver ved med at ændre karakteren af, hvad fremstillingssektoren gør. Måske tid til at bruge mindre tid i regneark og mere tid på fabrikker?

MIT's 2013 Produktion i Innovation Economy (PIE) undersøgelsen modbeviste den tankeløse fascination af tjenester som en ny drivkraft for økonomien. Søger at analysere, hvordan innovation bevæger sig til markedet, PIE
PIE
undersøgelse anbefalede i stedet at forny produktionssystemerne. Det viste, hvordan fremstilling fungerer som steder for innovation og som muliggør opskalering til kommercialisering af strømmen af ​​innovationer fra USAs forskningslaboratorier, universiteter, offentlige laboratorier og industrielle F&U-faciliteter. Den argumenterede for, at i stedet for at opgive produktionen, skulle Amerika lære af Tyskland og Kinas succesfulde modeller, hvad enten det drejer sig om at bage i arbejdsstyrkeuddannelse på hele befolkningen eller skalere op gennem subsidier for at opnå masseproduktions platformseffekter. Men så meget som PIE bragte bevidstheden til Kongressen et øjeblik, lykkedes det ikke at producere bredere politiske forandringer.

For at være ærlig: Det problem, vi står over for, kan være overdrevent visse socialøkonomers blodløse analyser mere end selve afindustrialiseringen, eftersom fænomenet måske aldrig er sket i det omfang, det gjorde, uden at deres tomme regneark har faciliteret tilbagegangen.

New England Manufacturing Heritage

Professor David Mindell talte om, hvordan tidlige industrifolk i Boston så fremstilling som en fornem måde at vokse rigdom på. Boston Manufacturing Company, organiseret i 1813 af Francis Cabot Lowell, en velhavende Boston-købmand, i partnerskab med en gruppe investorer senere kendt som Boston Associates, drev en af ​​de første fabrikker i Amerika. Udtænkt i Waltham, Massachusetts til fremstilling af bomuldstekstiler, anvendte fabrikken vandkraft. Andre møllesteder var Lowell, Lawrence og Manchester, NH. Midt i alt dette blev MIT grundlagt i 1861. Et par år senere monopoliserede United Shoe Machinery-fabrikken, grundlagt i 1899 i Beverly, Massachusetts, skomaskineri.

Da Yankees kom til Detroit, og Henry Leland var med til at grundlægge Cadillac i 1902, byggede denne indledende fremdrift det amerikanske system til fremstilling. Meget senere udmærkede Maynard, MA-baserede Digital Equipment Corporation (DEC), en computergigant grundlagt i 1957, sig inden for minicomputere i 1970'erne og introducerede VAX- og Alpha-systemer i 1980'erne, men blev foldet ind i Compaq i 1998. Med det, som historien siger, at New England blev afindustrialiseret næsten lige så effektivt - og vi lever med disse effekter i dag. Alligevel er New Englands fremstillingsindustri fortsat med at blomstre gennem udviklingen af ​​nye nicher som elektronik, lægemidler, forsvar og rumfart. Dagens definerende regionale virksomheder omfatter Boston Scientific, moderne, Hologic, Bose Corp., General Dynamics elektrisk båd, Stanley Black & Decker, Raytheon, Sikorsky, og nye innovatører som f.eks Ginkgo Bioworks , Desktop Metal. Procentdelen af ​​arbejdsstyrken beskæftiget i fremstillingsindustrien anslås til omkring 8 %, hvilket ganske vist er lidt under det amerikanske nationale gennemsnit (se Fremstillingsfodaftrykket og betydningen af ​​amerikansk fremstillingsjob, 2015). Mindell påpegede, at vores største ideer kommer til udtryk i, hvordan vi laver ting.

Arbejdsstyrke, teknologi og politik – I hvilken rækkefølge har de betydning?

Ben Armstrong, midlertidig administrerende direktør og forskningsforsker ved MIT's Industrial Performance Center, påpegede, at blandt produktionsvirksomheder med færre end 500 ansatte, har der til dato været en afgrundsdyb teknologisk adoption. Han overvejede, hvad han skulle gøre ved det. Faktisk MIT Work of the Future undersøgelse fundet færre robotter i den amerikanske industri end forventet. Professor Julie Shah, den fremtrædende forsker inden for social robotik, medforfatter til den nylige bog Hvad du kan forvente, når du forventer robotter: Fremtiden for menneske-robotsamarbejde, påpegede, at de mennesker, der forstår arbejdet, skal være i stand til at styre teknologien. Dette gælder uanset om vi taler om fræsemaskiner eller robotter. En fabrik uden lys er ikke ideel, fordi maskiner ikke innoverer, det gør folk. Ligesom piloter i cockpittet har mennesker unikke styrker i strukturering og ikke at forglemme i omstruktureringsproblemer. Professor David Hardt talte om MIT's fortsatte lederskab inden for fremstillingsuddannelse gennem master- og mikromastergrader i avanceret produktion og design med tillæg for en blandet online/onsite-uddannelsessti.

Særlig assistent for præsidenten for fremstilling og økonomisk udvikling, Elisabeth B. Reynolds på live stream fra Cincinnati, hvor præsidenten annoncerede Additive Manufacturing Forward (AM Forward) program, mindede os om, at præsident Biden er efterkrigstidens præsident med den største andel i genopblussen af ​​amerikansk fremstilling og også lægger dollar bag sig. Michael Britt-Crane, der leder uddannelses- og arbejdsstyrkeudviklingsindsatsen på ManTech-teamet (Manufacturing Technology) i Office of the Undersecretary of Defense for Research and Engineering, understregede den føderale lederskab inden for fremstilling af arbejdsstyrkeudvikling på tværs af de ni DoD-sponsorerede produktionsinnovationsinstitutter. Som han påpegede: "Vores krigskæmpere kan ikke bruge det, hvis vores amerikanske producenter ikke kan klare det." Tidligere investeringer, såsom $4.5 mia. tildelt til DoD-finansierede institutter med krydsmatch på over $2 mia fra industrien, er udgangspunkter for yderligere acceleration af regionale arbejdsstyrkeinvesteringer.

direktør for særlige projekter ved MIT, Bill Bonvillian påpegede, at fremstilling ikke altid ses som en integreret del af innovationssystemet, og at arbejdsdeltagelsen er på et historisk lavt niveau. Bonvillian forklarede, at med den amerikanske regerings tilbagetog fra innovation og ind i videnskabsbaseret forskning og udvikling efter videnskabsadministrator Vannevard Bush's insisteren på videnskaben som den "endeløse grænse". Sputnik-æraen så NASA's budgetspiral drevet af ideen om rumudforskning og opbygningen af ​​DAR
AR
PA-program, som fremmede internettet. 1980'erne fuldendte imidlertid tilbagetoget, og selvom energiudfordringen fra 1990'erne til sidst sprang op Arpa-e i 2009 har det formentlig endnu ikke ført til lige så fundamentale fremskridt som DARPAs ARPANET-projekt. Når det er sagt, har ARPA-E givet cirka 3 milliarder dollars i R&D-finansiering til mere end 1,294 potentielt transformerende energiteknologiprojekter og med 129 nye virksomheder dannet.

Dagens avancerede fremstillingsæra med 16 produktionsinstitutter (Fremstiller USA) har tilladt et væld af testbeds, men ingen bredere tilgang. Geopolitiske drivkræfter som autokratiske regeringer og forsyningskædekrise har gjort fremstilling til en værdig sag at samle sig om, siger Bonvillian, der forestiller sig et nyt "tænkefællesskab". Men hvem skal tænke? Akademikerne? Arbejderne? Ingeniørerne? De politiske beslutningstagere? Svaret ser ud til at være: alt ovenstående.

Fremtidens maskiner er kun den ikke-menneskelige del af den fremtid

Symposiet bød også på eksperter inden for vigtige industriområder, der vil drive den næste generation af produktion. Professor Duane Boning talte om maskinlæring i fremstilling. Jarrod Goenzel, direktør, MIT Humanitarian Supply Chain Lab, talte om modstandsdygtige forsyningskæder. Professor Jesús del Alamo talte om det (svage) håb om fornyet amerikansk lederskab inden for mikroelektronik. Professor Zachary Cordero nævnt, hvordan allerede tilbage i 2015 virtuel start og landing (VT
VT
OL) med SpaceX's genbrugelige, to-trins raket Falcon 9 begyndte at omdanne omkostningerne ved nyttelast til kredsløb, og er grundlaget for begyndelsen af ​​en hidtil uset rumproduktionstid, hvor vi vil se metal blive produceret efter behov i rummet af skytter i kredsløb.

Professor Yet-Ming Chiang påpeget, at verden har brug for mindst 100 terawatt-timer af installeret lager til $20 pr. kilowatt-time i 2050 ved hjælp af nye billige kemier for at opnå en dyb dekarbonisering af fossil basisbelastningsenergi. Professor Elsa Olivetti bemærkede, at virksomhedernes klimaforpligtelser tager fart med initiativet 100 % vedvarende elektricitet RE100 nu hos 350 virksomheder, det videnskabsbaserede mål-initiativ (SBTi) nu hos 2800 virksomheder, den ClimateAction100+ med 615 investorer med $60 billioner – og Net Zero Asset Managers Alliance nu på 128 medlemmer med $43 billioner aktiver under forvaltning.

Til sidst udforskede et panel om skalering af produktionsstartups (fuld afsløring: modereret af mig selv) feltets fremtid. Iværksættere Elise Strobach, medstifter og administrerende direktør i AeroShield materialer, Natan Linder (administrerende direktør og medstifter af Tulipan, formand og medstifter af formlabs), og Martin Feldmann (administrerende direktør og medstifter af Vulkanske former) illustrerede gryntarbejdet og travlheden ved skalering. AeroShield (2019) bruger aerogeler til at isolere vinduer med superisolerende indsatser (og øge effektiviteten af ​​solvarmeceller). Tulip er frontlinjedriftsplatformen for digital produktion og videre. Formlabs er førende inden for desktop 3D-print. Vulcan Forms sigter mod at være benchmark inden for masseproduktion af metaladditiv. MIT ledelse professor Charles Fine skitseret, hvad han ser som de ti værktøjer til iværksætterskalering: (1) Processificering, (2) Professionalisering, (3) Kulturalisering, (4) Automatisering, (5) Segmentering, (6) Platformisering, (7) Samarbejde, (8) Kapitalisering, (9) Replikering og (10) Evaluering (sømning, skalering og sejlads), der bemærker, at produktions- og driftsledelse-startups begynder at gøre en forskel i marken.

Metaverse, gå gerne frivilligt til side. Fremstilling er måske det mest interessante innovationsfelt at fokusere på lige nu. Udfordringerne ved at opnå lean produktion er ikke blevet mindre med stigningen i teknologiske muligheder, måske fordi teknologierne har en tendens til at have alt for underudviklede brugergrænseflader til at passe til arbejdsstyrken. Det er her uddannelsesudfordringen, der kvæler produktionsorganisationer, stammer fra. Løs det, og vi er tre skridt foran. Der var håndgribelig spænding i Walker Memorial på MIT den 6. maj. Jeg tror ikke, det bare var spændingen ved endnu en gang at mødes personligt. Fremstilling skal og vil skabe overskrifter igen. Hart bekræftede, at symposiet er en del af en større indsats for at samle produktionsmiljøet på MIT og for at udforske konceptet om et nyt center, der forener fakultetet og studerende med industri og regering, og skubber en modig ny dagsorden.

Men hvis en ny industriel æra gryer i dette årti, kan det være gennem synergi mellem teknologi og mennesker og af politikker og organisationer, der afstemmer incitamenter mellem forretningsmål, udvikling af arbejdsstyrken og innovationer såsom additiv fremstilling og automatisering.

Fabriksinnovation opstår, når mennesker tilpasser sig og skaber nye produktionsprocesser, ved at bruge de midler, de tilfældigvis bruger, avancerede eller enkle. Teknologi er ofte en del af det, men sjældent udløseren.