Uuenduslik tootmine nõuab töötajaid ja masinaid koos, ütlevad MIT-i professorid sümpoosionil

Sel kümnendil võime olla tunnistajaks uue tööstusajastu koidikule. Silmatorkavalt võib see olla pigem vaatamata kui nutikate tootmistehnoloogiate edukale kasutuselevõtule (mida meil väidetavalt pole). Eelmise nädala põhjal otsustades Manufacturing @ MIT Symposium: 2022 and BeyondMIT-i vapustavalt kaunis 1916. aastal ehitatud Walkeri memoriaalhoones peetud XNUMX. aastal ehitatud hoones on üha rohkem tõendeid selle kohta, et tootmine, mida juhivad inimesed koostoimes masinatega, on innovatsiooni seisukohalt palju olulisem, kui poliitikakujundajad varem aru said. Sellest arusaamisest ja sõnumi levitamiseks näib MIT uuendavat oma tootmisuuringute ja innovatsiooni jõupingutusi pöördelisel ajal, keskendudes neljakordselt tehnoloogiale, tööjõu arendamisele, poliitilistele jõupingutustele ja innovatsioonile.

Valitud publik töösturitest ja valitsuse otsustajatest (koos USA kaitseministeeriumi muljetavaldava kohalolekuga) sai kogeda enneolematut hulka MIT-i tootmisega seotud stipendiume, alates taastuvatest energiaallikatest kuni kiibi tootmiseni kuni metallilisandite tootmiseni. Professor John HartÜrituse korraldaja ütles: "Tootmine on meie majanduse mootor ja me seisame ristteel uute tootmistehnoloogiate lubaduse ning meie tööjõu, tööstusbaasi ja innovatsiooni ökosüsteemi hädapäraste vajaduste vahel. Asjatundlikkus ja huvi tootmise vastu hõlmab instituuti ning nüüd on aeg tuua MIT-i kogukond kokku, et mõista, kuidas saaksime sellel kriitilisel ajal suurimat mõju avaldada. Sümpoosionil osalesid MIT-i eksperdid peaaegu kõigilt erialadelt, kes soovisid teha koostööd, nii üksteisega kui ka valitsuse, tööstuse ja teiste ülikoolidega. Loodame, et see on alles algus palju suuremale, kooskõlastatud jõupingutusele.

Ürituse teemade ja teadmiste laius ja sügavus viitas sellele, et MIT-i jõupingutused tootmises võiksid ühtida varasemate algatuste, näiteks MIT energiaalgatus. Võib-olla näeb sümpoosion ette sellist sammu või selle õppejõudude huvi tõsta MIT-i tootmine sellisele tasemele. See oleks tark. Tootmine mängib majanduses palju olulisemat rolli, kui see krediiti saab. Kliimamuutuste, geopoliitiliste riskide ja tehnoloogiliste ohtude tõttu, mis tulenevad arenenud, kuid paljuski mittetoimivate lahenduste kokkupõrkest tööjõu jaoks, keda soovitakse lõputult koolitada, et sobituda lootusetult nn tööstuse 4.0 tehnoloogiaga, on harva olnud suuremat vajadust uus kasvumootor.

MIT ei ole ainus institutsioon, millel on tootmises nii suuri jõupingutusi. Teiste hulka kuuluvad Cambridge'i ülikooli tootmisinstituut (KuiM) aastast 1998, The Georgia Tech Manufacturing Institute (GTMI) aastast 1991 ja Carnegie Mellon Manufacturing Futures Institute määras 150. aastal Richard King Melloni fondilt 2021 miljoni dollari suuruse toetuse, et muuta 2016. aasta algatus püsivaks. Kuid MIT võib olla koht, kus sellel ajaloo pöördelisel hetkel on kõige tõenäolisem kõige põhjalikum perspektiiv. Selle põhjuseks on selle tegevuse laius ja ülemäärane väärtus, kui teaduse, inseneriteaduse, juhtimise ja sotsiaalteaduste professorite hajutatud tipptasemed saavad kokku, et luua ühtne visioon. See on MIT-is regulaarne juhtum, kuid mitte tasuta, kuna see nõuab tohutut rahastamist.

Kulutage peaaegu kogu energia probleemi väljaselgitamiseks

Üritusel esines prof. Elsa Olivetti kordas Albert Einsteini nõuannet kulutada 99 protsenti ajast probleemi tuvastamisele ja vaid 1 protsent ajast lahenduse elluviimisele. Ta rääkis jätkusuutlikkuse väljakutsest, kuid rakendame seda tootmises. Milles on probleem? Paljude selle MIT-i ürituse 34 esineja arvates on ühesõnaga deindustrialiseerimine, mis on poliitilise võimuga seotud tööökonomistide halvasti läbimõeldud otseteede põhjal hõrendanud majanduse kõige tootlikumat sektorit. MIT Instituudi professor Suzanne Berger tuletas publikule meelde, et 1990. aastatel Harvardi oma Larry Summers küsiti, kas USA tootmist on üldse vaja!

Kuna Summers ei näidanud oma arusaama tehnoloogia rollist ühiskonnas, nõustus ta pimesi automatiseerimise tõepärasusega, et "tehnoloogia võimaldab toota palju rohkem toodangut palju vähemate inimestega", mida ta on näiteks aastate jooksul korduvalt esindanud. sisse Tuleviku majanduslik väljakutse: töökohad (2014). On selge, et algtasemel hõlbustab tehnoloogia tõhusamat tootmist, see pole vaidlustatud. Kuid sellisele mõtlemisele on omane arusaam, et tootmine on kuidagi kehvem viis kasvu toota, sest kasv seisneb teenustes. Samuti varjab see niiviisi tõsiasja, et kuigi rutiinne töö on automatiseeritud, teostavad peaaegu kogu ühiskonna, eriti tootmise innovatsiooni ikkagi inimesed, mitte masinad. Peavoolu majandusteadlased on sellel liinil olnud juba kolmkümmend aastat ja see ei muutu tõesemaks, sest nad keelduvad tegelemast tootmise sisemise loogikaga.

Postindustrialism oli palju isasid, eriti Daniel Bell, ja oli otse äärel, kuid eksis lõpuks valesti. Selle leiutatud lineaarne mudel, mis viitab sellele, et toimub loomulik, rajast sõltuv üleminek põllumajanduselt tootmisele ja lõpuks ka teenustele, on täpselt selline vaene futuristlik kiindumus, mis põhineb pealiskaudsetel vaatlustel, mille peame järgmisel kümnendil välja juurima. Muuhulgas on see maapiirkondade tragöödia (vt Ameerika maapiirkondade deindustrialiseerimine: majanduslik ümberstruktureerimine ja maaelu geto). Paljud (mitte kõik) majandusteadlased kipuvad igatsema seda, et tootlikkus ei ole seotud ainult automatiseerimisega, vaid inimeste jõupingutustega tootmisprotsessi kohandamisel, mida suurendavad masinad (vt. Laiendatud lean). Tähtis pole mitte toodetava kvantiteet, vaid see, et ühiskond jätkaks kvaliteetsete uuenduste väljatöötamist, mis muudaksid tootmissektori tegevust. Võib-olla on aega veeta vähem aega tabelites ja rohkem aega tehastes?

MIT-i 2013. a Tootmine innovatsioonimajanduses (PIE) uuring lükkas ümber arutu vaimustuse teenustest kui majanduse uuest tõukejõust. PIE eesmärk on analüüsida, kuidas innovatsioon turule liigub
PIIRKAS
uuring soovitas hoopis tootmissüsteemide uuendamist. See näitas, kuidas tootmine toimib innovatsioonikohtadena ja võimaldab suurendada Ameerika uurimislaboritest, ülikoolidest, avalikest laboritest ja tööstuslikest teadus- ja arendusasutustest pärinevate uuenduste voogu kommertsialiseerida. Ta väitis, et tootmisest loobumise asemel peaks Ameerika õppima Saksamaa ja Hiina edukatelt mudelitelt, olgu selleks siis kogu elanikkonna hõlmav tööjõu koolitus või toetuste suurendamine, et saavutada masstootmise platvormi mõju. Ent nii palju kui PIE kongressile hetkeks teadlikkust tõi, ei suutnud see laiemaid poliitilisi muutusi tekitada.

Otse öeldes: probleem, millega me silmitsi seisame, võib olla liiga kindlate sotsiaalökonomistide veretu analüütika rohkem kui deindustrialiseerimine ise, sest nähtus poleks võib-olla kunagi juhtunud sellises mahus, kui nende tühjad tabelid ei aitaks kaasa allakäigule.

Uus-Inglismaa tootmispärand

Õpetaja David Mindell rääkis sellest, kuidas varajased Bostoni töösturid nägid tootmist kui õrna viisi jõukuse kasvatamiseks. Bostoni tootmisettevõte, mille korraldas 1813. aastal jõukas Bostoni kaupmees Francis Cabot Lowell koostöös investorite rühmaga, keda hiljem tunti kui Boston Associates, opereeris üht esimestest tehastest Ameerikas. Massachusettsi osariigis Walthami osariigis puuvillase tekstiili tootmiseks loodud tehas kasutas veeenergiat. Muud tehase asukohad olid Lowell, Lawrence ja Manchester, NH. Kõige selle keskel asutati MIT 1861. Mõni aasta hiljem monopoliseeris Massachusettsi osariigis Beverlys 1899. aastal asutatud United Shoe Machinery tehas kingamasinad.

Kui jänkid jõudsid Detroidi ja Henry Leland asutas 1902. aastal Cadillaci, ehitas see esialgne tõuge Ameerika tootmissüsteemi. Palju hiljem paistis 1957. aastal asutatud arvutihiiglane Maynard, MA-põhine Digital Equipment Corporation (DEC), 1970. aastatel silma miniarvutite vallas ning tõi 1980. aastatel kasutusele VAX ja Alpha süsteemid, kuid 1998. aastal liideti see Compaqiks. lugu ütleb, Uus-Inglismaa deindustrialiseeriti peaaegu sama tõhusalt – ja me elame nende mõjudega kaasa tänapäeval. Ometi on Uus-Inglismaa töötlev tööstus jätkanud õitsengut uute niššide, nagu elektroonika, farmaatsia, kaitse ja kosmosetööstus, arendamise kaudu. Tänapäeva määratlevate piirkondlike ettevõtete hulka kuuluvad Boston Scientific, Kaasaegne, Hologic, Bose Corporation, Üldine dünaamika elektripaat, Stanley Black & Decker, Raytheon, Sikorsky, ja esilekerkivad uuendajad nagu Ginkgo Bioworks ja Desktop Metal. Töötleva tööjõu osakaal töötlevas tööstuses on hinnanguliselt umbes 8%, mis on tõsi küll, veidi alla USA keskmise (vt. Tootmisjalajälg ja USA tootmistöökohtade tähtsus, 2015). Mindell märkis, et meie suurimad ideed väljenduvad selles, kuidas me asju teeme.

Tööjõud, tehnoloogia ja poliitika – millises järjekorras need on olulised?

Ben ArmstrongMIT-i Industrial Performance Centeri ajutine tegevdirektor ja teadlane juhtis tähelepanu sellele, et vähem kui 500 töötajaga tootmisettevõtete seas on tehnika kasutuselevõtt siiani olnud üüratu. Ta mõtles, mida sellega teha. Tegelikult on MIT tuleviku töö uuring leidis USA tööstuses oodatust vähem roboteid. Professor Julie Shah, väljapaistev sotsiaalse robootika teadlane, hiljutise raamatu kaasautor Mida oodata, kui ootate roboteid: inimese ja roboti koostöö tulevik, märkis, et inimesed, kes tööd mõistavad, peavad oskama tehnikat juhtida. See kehtib olenemata sellest, kas me räägime freespinkidest või robotitest. Valgust välja lülitatud tehas ei ole ideaalne, sest masinad ei uuenda, vaid inimesed. Sarnaselt pilootidel kokpitis on inimestel ainulaadsed tugevused struktureerimisel ja neid ei tohi unustada ümberstruktureerimisel. Professor David Hardt rääkis MIT-i jätkuvast juhtpositsioonist tootmishariduses magistrikraadi ja mikromagistri kraadi kaudu täiustatud tootmine ja disain koos saastekvootidega kombineeritud võrgus/kohapealse kraadiõppe jaoks.

presidendi eriabi tootmise ja majandusarengu alal, Elisabeth B. Reynolds otseülekandes Cincinnatist, kus president teatas Additive Manufacturing Forward (AM Forward) programm, tuletas meile meelde, et president Biden on sõjajärgne president, kellel on suurim osalus USA tootmise taaselustamisel, ja paneb sellele ka dollareid. Michael Britt-Crane, kes juhib teadus- ja tehnikavaldkonna kaitseministri büroo tootmistehnoloogia (ManTech) meeskonnas haridus- ja tööjõuarendusalaseid jõupingutusi, rõhutas föderaalset juhtpositsiooni tootmistööjõu arendamisel üheksas DoD-i toetatud tootmisinnovatsiooniinstituudis. Nagu ta märkis: "Meie sõdurid ei saa seda kasutada, kui meie USA tootjad ei saa seda teha." Varasemad investeeringud, nagu 4.5 miljardit dollarit, mis anti kaitseministeeriumi rahastatud instituutidele, mille ristsobivus ületab 2 miljardit dollarit tööstusest, on lähtepunktiks piirkondlike tööjõuinvesteeringute edasiseks kiirendamiseks.

MIT-i eriprojektide direktor, Bill Bonvillian juhtis tähelepanu sellele, et tootmist ei peeta alati innovatsioonisüsteemi lahutamatuks osaks ja et tööjõus osalemise määr on ajalooliselt madalal. Bonvillian selgitas, et USA valitsuse taandumise tõttu innovatsioonist teaduspõhisele uurimis- ja arendustegevusele pärast teaduse administraatorit Vannevard Bushnõuab teadust kui "lõputu piiri". Sputniku ajastul sai NASA eelarvespiraali õhutada kosmoseuuringute idee ja DAR-i ülesehitamine
AR
PA programm, mis edendas Internetti. 1980. aastad viisid aga taandumise lõpule ja kuigi 1990. aastate energiaväljakutse kerkis lõpuks üles ARPA-E aastal 2009 ei ole see väidetavalt veel toonud kaasa sama põhjapanevaid edusamme kui DARPA projekt ARPANET. Sellest hoolimata on ARPA-E eraldanud ligikaudu 3 miljardit dollarit teadus- ja arendustegevuse rahastamist enam kui 1,294 potentsiaalselt ümberkujundava energiatehnoloogia projekti jaoks ja 129 uue ettevõtte moodustamiseks.

Tänapäeva arenenud tootmisajastu 16 tootmisinstituudiga (Tootmine USA) on võimaldanud kasutada paljusid katsealuseid, kuid mitte laiemat lähenemist. Geopoliitilised tõukejõud, nagu autokraatlikud valitsused ja tarneahela kriis, on muutnud tootmise vääriliseks põhjuseks, et ringi liikuda, ütleb Bonvillian, kes kujutab ette uut "mõtlevat kogukonda". Aga kes peaks mõtlema? Akadeemikud? Töölised? Insenerid? Poliitikakujundajad? Vastus näib olevat: kõik eelnev.

Tuleviku masinad on ainult selle tuleviku mitteinimlik osa

Sümpoosionil esinesid ka eksperdid peamistes tööstusvaldkondades, mis juhivad järgmise põlvkonna tootmist. Professor Duane konditus rääkis masinõppest tootmises. Jarrod GoenzelMIT Humanitarian Supply Chain Labi direktor rääkis vastupidavatest tarneahelatest. Professor Jesús del Alamo rääkis (nõrkusest) lootusest USA uuele juhtpositsioonile mikroelektroonikas. Professor Zachary Cordero mainis, kuidas juba 2015. aastal virtuaalne õhkutõus ja maandumine (VT
VT
OL) SpaceXi korduvkasutatava kaheastmelise raketiga Falcon 9 hakkas muutma kasulike koormate maksumust orbiidile ja on aluseks enneolematule kosmosetootmise ajastule, kus orbiidil olevad süstikud toodavad kosmoses nõudmisel metalli.

Professor Yet-Ming Chiang tõi välja, et maailm vajab vähemalt 100 teravatt-tundi 20. aastaks 2050 dollarit kilovatt-tunni kohta, kasutades uusi odavaid keemilisi meetodeid, et saavutada fossiilsete baaskoormuse energia süsihappegaasi vähendamine. Professor Elsa Olivetti märkis, et 100% taastuvelektri algatusega ettevõtete kliimaga seotud kohustused koguvad hoogu RE100 nüüd 350 ettevõttes on teaduspõhine algatus (SBTi) praegu 2800 ettevõttes ClimateAction100+ 615 investoriga 60 triljoni dollariga – ja Net Zero Asset Managers Alliance on nüüd 128 liiget ja hallatav vara on 43 triljonit dollarit.

Lõpuks uuris valdkonna tulevikku tootmisettevõtete skaleerimise paneel (täielik avalikustamine: modereerisin mina). Ettevõtjad Elise Strobach, ettevõtte kaasasutaja ja tegevjuht AeroShieldi materjalid, Natan Linder (ettevõtte tegevjuht ja kaasasutaja Tulip, juhatuse esimees ja kaasasutaja Vormid) ja Martin Feldmann (ettevõtte tegevjuht ja kaasasutaja Vulkaani vormid). AeroShield (2019) kasutab aerogeele akende isoleerimiseks üliisoleerivate sisetükkidega (ja päikesepatareide tõhususe suurendamiseks). Tulip on digitaalse tootmise eesliinil tegutsemise platvorm ja kaugemalgi. Formlabs on lauaarvuti 3D-printimise liider. Vulcan Formsi eesmärk on olla metallilisandite masstootmise etalon. MIT juhtimine professor Charles Hea visandas, mida ta peab ettevõtluse skaleerimise kümneks tööriistaks: (1) töötlemine, (2) professionaalseks muutmine, (3) kultiveerimine, (4) automatiseerimine, (5) segmenteerimine, (6) platformiseerimine, (7) koostöö, (8) Suurtähtede kasutamine, (9) replikatsioon ja (10) hindamine (naelutamine, skaleerimine ja purjetamine), märkides, et tootmis- ja operatiivjuhtimise idufirmad hakkavad selles valdkonnas muutuma.

Metaverse, palun astu vabatahtlikult kõrvale. Tootmine on praegu ehk kõige huvitavam innovatsioonivaldkond, millele keskenduda. Lean tootmise saavutamise väljakutsed ei ole tehnoloogiliste võimaluste kasvuga vähenenud, võib-olla seetõttu, et tehnoloogiate kasutajaliidesed kipuvad olema liiga vähe arenenud, et tööjõule sobituda. Sealt pärineb tootmisorganisatsioone lämmatava koolituse väljakutse. Parandage see ja oleme kolm sammu ees. 6. mail MIT-is toimunud Walkeri memoriaal oli käegakatsutav elevus. Ma ei usu, et see oli lihtsalt elevus taas isiklikust kogunemisest. Tootmine peab ja jõuab taas pealkirjadesse. Hart kinnitas, et sümpoosion on osa suurematest jõupingutustest, mille eesmärk on tuua kokku tootmisringkond MIT-is ja uurida uue keskuse kontseptsiooni, mis ühendab õppejõude ja üliõpilasi tööstuse ja valitsusega ning lükkab esile uue julge päevakava.

Kui aga sel kümnendil koidab uus tööstusajastu, võib see toimuda tehnoloogia ja inimeste sünergia ning poliitika ja organisatsioonide kaudu, mis ühtlustavad stiimuleid ärieesmärkide, tööjõu arendamise ja uuenduste, nagu lisaainete tootmine ja automatiseerimine, vahel.

Tehase innovatsioon toimub siis, kui inimesed kohanduvad ja loovad uusi tootmisprotsesse, kasutades mis tahes vahendeid, mida nad juhtuvad kasutama, olgu need täiustatud või lihtsad. Tehnoloogia on sageli selle osa, kuid harva käivitaja.