Innovativ tillverkning kräver arbetare och maskiner i tandem, säger MIT-professorer vid symposiet

Vi kan bevittna gryningen av en ny industriell era under detta decennium. Påfallande nog kan det bero på snarare än på grund av framgångsrik utrullning av smarta tillverkningstekniker (vilket vi utan tvekan inte har). Att döma från förra veckans Manufacturing @ MIT Symposium: 2022 och Beyond, som hölls i MIT:s fantastiskt vackra Walker Memorial-byggnad byggd 1916, ökar bevisen på att tillverkning som drivs av människor i synergi med maskiner är mycket mer grundläggande för innovation än vad beslutsfattare tidigare har insett. Med den insikten, och för att sprida budskapet, verkar MIT förnya sin tillverkningsforskning och innovationsinsatser vid en avgörande tidpunkt, med ett fyrfaldigt fokus på teknik, arbetskraftsutveckling, policyinsatser och innovation.

En utvald publik av industrimän och statliga beslutsfattare (med en imponerande närvaro av det amerikanska försvarsdepartementet) fick uppleva ett oöverträffat utbud av MIT tillverkningsrelaterade stipendier, från förnybara energikällor, till chipproduktion, till metalltillsatstillverkning. Professor John Hart, arrangör av evenemanget, sa: "Tillverkning är motorn i vår ekonomi, och vi står vid en korsväg mellan löftet om ny tillverkningsteknik och de trängande behoven hos vår arbetskraft, industriella bas och innovationsekosystem. Expertis och intresse för tillverkning sträcker sig över institutet, och nu är det dags att sammanföra MIT-gemenskapen för att förstå hur vi kan göra den största inverkan i denna kritiska tid. På symposiet hade vi MIT-experter från nästan alla discipliner som var ivriga att arbeta tillsammans, med varandra och med myndigheter, industri och andra universitet. Vi hoppas att detta bara är början på en mycket större, samordnad insats.”

Bredden och djupet av ämnen och expertis vid evenemanget antydde att MIT:s insatser inom tillverkning kunde matcha omfattningen av tidigare initiativ som t.ex. MIT Energy Initiative. Kanske förebådar symposiet ett sådant drag, eller intresset hos dess fakultet att höja tillverkningen vid MIT till en sådan nivå. Det vore klokt. Tillverkningen spelar en mycket viktigare roll i ekonomin än den får kredit för. Med klimatförändringar, geopolitiska risker och tekniska faror på grund av en kollision av avancerade men på många sätt oanvändbara lösningar för en arbetsstyrka som uppmanas att oändligt utbilda sig för att passa in i den hopplöst smarta industri 4.0-tekniken, har vi sällan haft ett större behov av en ny tillväxtmotor.

MIT är inte den enda institutionen med så starka insatser inom tillverkning. Andra inkluderar University of Cambridges Institute for Manufacturing (IfM) sedan 1998, The Georgia Tech Manufacturing Institute (GTMI) sedan 1991, och Carnegie Mellon Manufacturing Futures Institute tilldelade ett anslag på 150 miljoner dollar 2021 från Richard King Mellon Foundation för att göra 2016 års initiativ permanent. Men MIT kan vara platsen där det mest omfattande perspektivet har störst sannolikhet att bildas vid detta avgörande ögonblick i historien. Detta beror på bredden i dess verksamhet och det överdimensionerade värdet när professorernas spridda spetskompetens inom vetenskap, teknik, management och samhällsvetenskap går samman för att skapa en sammanhängande vision. Det är en vanlig företeelse på MIT, men inte en som kommer gratis, eftersom det kräver massiv finansiering för att lyckas.

Lägg nästan all energi på att ta reda på vad problemet är

Vid evenemanget, prof. Elsa Olivetti upprepade Albert Einsteins råd att lägga 99 procent av tiden på att identifiera problemet och bara 1 procent av tiden på att implementera lösningen. Hon pratade om hållbarhetsutmaningen, men låt oss tillämpa den på tillverkning. Vad är problemet? Enligt många av de 34 talarna vid detta MIT-evenemang, med ett ord, avindustrialisering, som har tunnat ut den mest produktiva sektorn i ekonomin baserat på dåligt genomtänkta genvägar av arbetsekonomer knutna till det politiska etablissemanget. Professor vid MIT-institutet Suzanne Berger påminde publiken om att Harvards på 1990-talet Larry Summers ifrågasatte om amerikansk tillverkning överhuvudtaget behövdes!

Utan någon speciell uppfattning om sin förståelse för teknologins roll i samhället accepterade Summers blint automationstruismen att "teknik tillåter produktion av mycket mer produktion med mycket färre människor", ett misstag som han upprepade gånger har representerat genom åren, till exempel i Framtidens ekonomiska utmaning: jobb (2014). Det är uppenbart att tekniken på en grundläggande nivå underlättar en effektivare produktion, det är inte ifrågasatt. Men inneboende i ett sådant tänkande är föreställningen att produktion på något sätt är ett sämre sätt att producera tillväxt eftersom tillväxt ligger i tjänster. När det uttrycks på det här sättet döljer det också det faktum att även om rutinarbete är automatiserat, utförs nästan all innovation i samhället, särskilt inom tillverkning, fortfarande av människor, inte av maskiner. Mainstream-ekonomer har varit med på den här tåget i trettio år nu och det blir inte mer sant eftersom de vägrar att engagera sig i tillverkningens inre logik.

Postindustrialism hade många fäder, särskilt Daniel Bell, och var precis vid marginalen, men i slutändan fel. Dess uppfunna linjära modell som antyder att det finns en naturlig, vägberoende övergång från jordbruk till tillverkning och i slutändan till tjänster, är exakt den sortens dåliga futuristiska förkärlek baserad på ytliga observationer som vi måste utrota under det kommande decenniet. Bland annat är det en tragedi för landsbygdsregioner (se Avindustrialisering av landsbygden i Amerika: Ekonomisk omstrukturering och landsbygdsgettot). Vad många (inte alla) ekonomer tenderar att missa är att produktiviteten inte enbart är kopplad till automatisering, utan till den mänskliga ansträngningen att justera produktionsprocessen utökad med maskiner (se Augmented Lean). Det viktiga är inte kvantiteten av det som produceras utan att samhället fortsätter att producera kvalitetsinnovationer som hela tiden förändrar karaktären på vad tillverkningssektorn gör. Kanske dags att spendera mindre tid i kalkylblad och mer tid i fabriker?

MIT:s 2013 Production in the Innovation Economy (PIE) studie motbevisade den tanklösa fascinationen av tjänster som en ny drivkraft för ekonomin. Söker efter att analysera hur innovation flyttar till marknaden, PIE
PAJ
studie rekommenderade istället att förnya produktionssystemen. Den visade hur tillverkning fungerar som platser för innovation och som möjliggör uppskalning till kommersialisering av flödet av innovationer från USA:s forskningslaboratorier, universitet, offentliga laboratorier och industriella FoU-anläggningar. Den hävdade att, istället för att ge upp tillverkningen, borde Amerika lära sig av Tysklands och Kinas framgångsrika modeller, oavsett om det är att baka in arbetsträning för hela befolkningen eller skala upp genom subventioner för att uppnå massproduktionens plattformseffekter. Men så mycket som PIE för ett ögonblick väckte medvetenhet till kongressen, misslyckades den med att skapa en bredare politisk förändring.

För att vara rakt på sak: problemet vi står inför kan vara den blodlösa analysen från alltför vissa socialekonomer mer än avindustrialiseringen i sig, eftersom fenomenet kanske aldrig hade hänt i den skala det gjorde utan att deras tomma kalkylblad underlättade nedgången.

New England Manufacturing Heritage

Professor David Mindell talade om hur tidiga industrimän i Boston såg tillverkning som ett elegant sätt att växa rikedom. Boston Manufacturing Company, organiserad 1813 av Francis Cabot Lowell, en rik Boston-handlare, i samarbete med en grupp investerare som senare var känd som Boston Associates, drev en av de första fabrikerna i Amerika. Tillverkad i Waltham, Massachusetts för tillverkning av bomullstextilier, använde fabriken vattenkraft. Andra bruksplatser var Lowell, Lawrence och Manchester, NH. Mitt i allt detta grundades MIT 1861. Några år senare monopoliserade United Shoe Machinery-fabriken, som grundades 1899 i Beverly, Massachusetts, skomaskineri.

När Yankees tog sig till Detroit, och Henry Leland var med och grundade Cadillac 1902, byggde denna första dragkraft det amerikanska tillverkningssystemet. Långt senare utmärkte Maynard, MA-baserade Digital Equipment Corporation (DEC), en datorjätte grundad 1957, sig inom minidatorer på 1970-talet och introducerade VAX- och Alpha-system på 1980-talet, men fälldes in i Compaq 1998. Med det, som historien säger att New England avindustrialiserades nästan lika effektivt - och vi lever med dessa effekter idag. Ändå har New Englands tillverkningsindustri fortsatt att blomstra genom utvecklingen av nya nischer som elektronik, läkemedel, försvar och flyg. Dagens definierande regionala företag inkluderar Boston Scientific, modern, Hologic, Bose Corp., General Dynamics elektrisk båt, Stanley Black & Decker, Raytheon, Sikorsky, och nya innovatörer som t.ex Ginkgo Bioworks och Skrivbordsmetall. Andelen av arbetskraften som är sysselsatt inom tillverkningen uppskattas till cirka 8 %, vilket visserligen är något under det nationella genomsnittet i USA (se Tillverkningsfotavtrycket och vikten av amerikansk tillverkningsjobb, 2015). Mindell påpekade att våra största idéer uttrycks i hur vi gör saker.

Arbetskraft, teknik och policy – ​​I vilken ordning spelar de roll?

Ben Armstrong, tillförordnad verkställande direktör och forskare vid MIT:s Industrial Performance Center, påpekade att bland tillverkningsföretag med färre än 500 anställda har det hittills skett en urusel teknikanvändning. Han funderade på vad han skulle göra åt det. Faktum är att MIT Work of the Future studie hittade färre robotar i den amerikanska industrin än väntat. Professor Julie Shah, den framstående sociala robotikforskaren, medförfattare till den senaste boken Vad du kan förvänta dig när du förväntar dig robotar: Framtiden för mänskligt-robot-samarbete, påpekade att de människor som förstår arbetet måste kunna hantera tekniken. Detta gäller oavsett om vi talar om fräsmaskiner eller robotar. En släckt fabrik är inte idealisk eftersom maskiner inte förnyar sig, det gör människor. Ungefär som piloter i cockpit, har människor unika styrkor i att strukturera och inte att förglömma i omstruktureringsproblem. Professor David Hardt talade om MIT:s fortsatta ledarskap inom tillverkningsutbildning genom magister- och mikromasterexamen i avancerad tillverkning och design med tillägg för en blandad examen online/på plats.

Specialassistent till presidenten för tillverkning och ekonomisk utveckling, Elisabeth B. Reynolds på livestream från Cincinnati där presidenten tillkännagav Additive Manufacturing Forward (AM Forward) program, påminde oss om att president Biden är efterkrigstidens president med den största andelen i USA:s tillverkningsuppkomst och lägger dollar bakom det också. Michael Britt-Crane, som leder utbildnings- och arbetskraftsutvecklingsinsatser på tillverkningsteknikteamet (ManTech) vid försvarsministerns kontor för forskning och teknik, underströk det federala ledarskapet i tillverkningsarbetskraftsutveckling över de nio DoD-sponsrade tillverkningsinnovationsinstituten. Som han påpekade: "Våra krigskämpar kan inte använda det om våra amerikanska tillverkare inte kan göra det." Tidigare investeringar, såsom de 4.5 miljarder USD som tilldelas DoD-finansierade institut med korsmatchningar på över 2 miljarder USD från industrin, är startpunkter för ytterligare acceleration av regionala arbetskraftsinvesteringar.

chef för specialprojekt vid MIT, Bill Bonvillian påpekade att tillverkning inte alltid ses som en integrerad del av innovationssystemet och att arbetskraftsdeltagandet är på historiskt låga nivåer. Bonvillian förklarade att med den amerikanska regeringens reträtt från innovation och till vetenskapsbaserad FoU efter vetenskapsadministratör Vannevard Bushs insisterande på vetenskap som den "ändlösa gränsen". Sputnik-eran såg NASA:s budgetspiral som drevs av idén om rymdutforskning och uppbyggnaden av DAR
AR
PA-program, som främjade internet. Men 1980-talet fullbordade reträtten, och även om 1990-talets energiutmaning så småningom uppstod ARPA-E 2009 har det, utan tvekan, ännu lett till lika grundläggande framsteg som DARPAs ARPANET-projekt. Med det sagt har ARPA-E tillhandahållit cirka 3 miljarder USD i FoU-finansiering för mer än 1,294 129 potentiellt transformerande energiteknikprojekt och med XNUMX nya företag som bildats.

Dagens avancerade tillverkningsera med 16 tillverkningsinstitut (Tillverkning USA) har tillåtit en mängd testbäddar men inget bredare tillvägagångssätt. Geopolitiska drivkrafter som autokratiska regeringar och kris i försörjningskedjan har gjort tillverkning till en värdig sak att samlas kring, säger Bonvillian, som föreställer sig en ny "tänkande gemenskap". Men vem ska tänka? Akademikerna? Arbetarna? Ingenjörerna? Politikerna? Svaret verkar vara: allt ovanstående.

Framtidens maskiner är bara den icke-mänskliga delen av den framtiden

Symposiet innehöll också experter inom viktiga industriområden som kommer att driva nästa generations produktion. Professor Duane Boning talade om maskininlärning inom tillverkning. Jarrod Goenzel, direktör, MIT Humanitarian Supply Chain Lab, talade om motståndskraftiga leveranskedjor. Professor Jesús del Alamo talade om det (svaga) hoppet om förnyat amerikanskt ledarskap inom mikroelektronik. Professor Zachary Cordero nämnde hur redan 2015 virtuell start och landning (VT
VT
OL) med SpaceX:s återanvändbara tvåstegsraket Falcon 9 började omvandla kostnaden för nyttolaster till omloppsbana, och är grunden för början av en aldrig tidigare skådad rymdtillverkningsålder där vi kommer att se metall produceras på begäran i rymden av skyttlar i omloppsbana.

Professor Yet-Ming Chiang påpekade att världen behöver minst 100 terawattimmar av installerad lagring till 20 USD per kilowattimme år 2050 med hjälp av nya lågkostnadskemier för att åstadkomma en djup avkolning av fossil basenergi. Professor Elsa Olivetti noterade att företagens klimatåtaganden tar fart, med initiativet för 100 % förnybar el RE100 nu på 350 företag, det vetenskapsbaserade målinitiativet (SBTi) nu på 2800 företag, den ClimateAction100+ med 615 investerare med 60 biljoner dollar – och det Net Zero Asset Managers Alliance nu 128 medlemmar med tillgångar på 43 biljoner dollar under förvaltning.

Sist, en panel om skalning av tillverkningsstartuper (fullständig avslöjande: modererad av mig själv) utforskade områdets framtid. Entreprenörerna Elise Strobach, medgrundare och VD för AeroShield-material, Natan Linder (VD och medgrundare av Tulpan, ordförande och medgrundare av formlabs), och Martin Feldmann (VD och medgrundare av Vulkaniska former) illustrerade grymtandet och jäktet med skalning. AeroShield (2019) använder aerogeler för att isolera fönster med superisolerande insatser (och öka effektiviteten hos solvärmeceller). Tulip är frontlinjens verksamhetsplattform för digital tillverkning och vidare. Formlabs är ledande inom desktop 3D-printing. Vulcan Forms har som mål att vara riktmärket i massproduktion av metalltillsatser. MIT management professor Charles Fine skissade vad han ser som de tio verktygen för entreprenöriell skalning: (1) Processifiering, (2) Professionalisering, (3) Kulturalisering, (4) Automation, (5) Segmentering, (6) Platformisering, (7) Samarbete, (8) Kapitalisering, (9) replikering och (10) utvärdering (spikning, skalning och segling), och noterar att startups för produktions- och driftledning börjar göra skillnad på fältet.

Metaverse, snälla gå åt sidan frivilligt. Tillverkning är kanske det mest intressanta innovationsfältet att fokusera på just nu. Utmaningarna med att uppnå lean produktion har inte minskat med den ökade tekniska kapaciteten, kanske för att teknikerna tenderar att ha alldeles för underutvecklade användargränssnitt för att passa arbetskraften. Det är där utbildningsutmaningen som kväver tillverkande organisationer härstammar. Fixa det så ligger vi tre steg före. Det var påtaglig spänning i Walker Memorial vid MIT den 6 maj. Jag tror inte att det bara var spänningen att återigen samlas personligen. Tillverkningen måste, och kommer att skapa rubriker igen. Hart bekräftade att symposiet är en del av en större ansträngning för att sammanföra tillverkningsgemenskapen vid MIT och att utforska konceptet med ett nytt centrum som förenar fakultet och studenter med industri och myndigheter, och driver en djärv ny agenda.

Men om en ny industriell era inträder detta decennium, kan det vara genom synergi mellan teknik och människor, och genom policyer och organisationer som anpassar incitament mellan affärsmål, utveckling av arbetskraft och innovationer som additiv tillverkning och automation.

Fabriksinnovation uppstår när människor anpassar sig och skapar nya produktionsprocesser, med vilka medel de än råkar använda, avancerade eller enkla. Teknik är ofta en del av det men sällan den som utlöser.