Innovative Fertigung erfordert Arbeiter und Maschinen im Tandem, sagen MIT-Professoren auf dem Symposium

In diesem Jahrzehnt könnten wir den Beginn eines neuen Industriezeitalters erleben. Bemerkenswerterweise könnte dies eher trotz als wegen der erfolgreichen Einführung intelligenter Fertigungstechnologien geschehen (was uns wohl nicht gelungen ist). Gemessen an der letzten Woche Manufacturing @ MIT Symposium: 2022 und darüber hinaus, die im atemberaubend schönen Walker Memorial-Gebäude des MIT aus dem Jahr 1916 stattfand, verdichten sich die Beweise dafür, dass die von Menschen in Synergie mit Maschinen betriebene Fertigung weitaus grundlegender für Innovation ist, als die politischen Entscheidungsträger bisher erkannt haben. Mit dieser Erkenntnis und um die Botschaft zu verbreiten, scheint das MIT zu einem entscheidenden Zeitpunkt seine Forschungs- und Innovationsbemühungen im verarbeitenden Gewerbe zu erneuern, mit einem vierfachen Schwerpunkt auf Technologie, Personalentwicklung, politischen Bemühungen und Innovation.

Ein ausgewähltes Publikum aus Industriellen und Entscheidungsträgern der Regierung (mit einer beeindruckenden Präsenz des US-Verteidigungsministeriums) konnte eine beispiellose Vielfalt an MIT-Wissenschaften im Zusammenhang mit der Fertigung erleben, von erneuerbaren Energien über die Chipproduktion bis hin zur metalladditiven Fertigung. Professor John Hart, Organisator der Veranstaltung, sagte: „Die Fertigung ist der Motor unserer Wirtschaft, und wir stehen an einem Scheideweg zwischen den Versprechen neuer Fertigungstechnologien und den dringenden Bedürfnissen unserer Arbeitskräfte, unserer Industriebasis und unseres Innovationsökosystems.“ Fachwissen und Interesse an der Fertigung erstrecken sich über das gesamte Institut, und jetzt ist es an der Zeit, die MIT-Gemeinschaft zusammenzubringen, um zu verstehen, wie wir in dieser kritischen Zeit die größte Wirkung erzielen können. Auf dem Symposium waren MIT-Experten aus fast allen Disziplinen anwesend, die gerne zusammenarbeiteten, miteinander sowie mit der Regierung, der Industrie und anderen Universitäten. Wir hoffen, dass dies nur der Anfang einer viel größeren, koordinierten Anstrengung ist.“

Die Breite und Tiefe der Themen und des Fachwissens auf der Veranstaltung deutete darauf hin, dass die Bemühungen des MIT in der Fertigung mit dem Umfang früherer Initiativen wie der vergleichbar sein könnten MIT Energieinitiative. Vielleicht lässt das Symposium einen solchen Schritt oder ein Interesse seiner Fakultät ahnen, die Fertigung am MIT auf ein solches Niveau zu heben. Das wäre klug. Das verarbeitende Gewerbe spielt eine weitaus wichtigere Rolle in der Wirtschaft, als ihm zugeschrieben wird. Angesichts des Klimawandels, geopolitischer Risiken und technologischer Gefahren aufgrund einer Kollision fortschrittlicher, aber in vielerlei Hinsicht undurchführbarer Lösungen für eine Belegschaft, die sich endlos weiterbilden muss, um sich in die hoffnungslos überflüssige Industrie-4.0-Technologie einzufügen, hatten wir selten einen größeren Bedarf ein neuer Wachstumsmotor.

Das MIT ist nicht die einzige Institution mit so großen Anstrengungen im verarbeitenden Gewerbe. Andere umfassen das Institute for Manufacturing der Universität Cambridge (WennM) seit 1998, das Georgia Tech Manufacturing Institute (GTMI) seit 1991 und Carnegie Mellon Institut für Fertigungszukunft erhielt 150 von der Richard King Mellon Foundation einen Zuschuss in Höhe von 2021 Millionen US-Dollar, um die Initiative von 2016 dauerhaft zu machen. Aber das MIT könnte der Ort sein, an dem in diesem entscheidenden Moment der Geschichte die umfassendste Perspektive mit der größten Wahrscheinlichkeit entsteht. Dies liegt an der Breite seiner Aktivitäten und dem übergroßen Wert, wenn die verstreuten Spitzenleistungen von Professoren aus den Bereichen Wissenschaft, Ingenieurwesen, Management und Sozialwissenschaften zusammenkommen, um eine kohärente Vision zu entwickeln. Das kommt am MIT zwar regelmäßig vor, ist aber nicht umsonst, da dafür enorme finanzielle Mittel erforderlich sind.

Verbringen Sie fast Ihre ganze Energie darauf, herauszufinden, wo das Problem liegt

Bei der Veranstaltung sprach Prof. Elsa Olivetti wiederholte Albert Einsteins Rat, 99 Prozent der Zeit damit zu verbringen, das Problem zu identifizieren und nur 1 Prozent der Zeit mit der Umsetzung der Lösung. Sie sprach über die Herausforderung der Nachhaltigkeit, aber wenden wir sie auf die Fertigung an. Was ist das Problem? Nach Ansicht vieler der 34 Redner dieser MIT-Veranstaltung handelt es sich mit einem Wort um die Deindustrialisierung, die den produktivsten Sektor der Wirtschaft ausgedünnt hat, basierend auf schlecht durchdachten Abkürzungen von Arbeitsökonomen, die mit dem politischen Establishment verbunden sind. Professor am MIT-Institut Susanne Berger erinnerte das Publikum daran, dass in den 1990er Jahren Harvard Larry Summers fragte sich, ob eine US-Produktion überhaupt nötig sei!

Ohne besonderes Verständnis für die Rolle der Technologie in der Gesellschaft an den Tag zu legen, akzeptierte Summers blind die Binsenweisheit der Automatisierung, dass „die Technologie die Produktion von viel mehr Output mit viel weniger Menschen ermöglicht“, ein Trugschluss, den er beispielsweise im Laufe der Jahre immer wieder vertreten hat In Die wirtschaftliche Herausforderung der Zukunft: Arbeitsplätze (2014). Grundsätzlich ist es unbestritten, dass Technologie eine effizientere Produktion ermöglicht. Einem solchen Denken liegt jedoch die Vorstellung inne, dass die Produktion irgendwie ein minderwertiger Weg ist, um Wachstum zu erzeugen, weil das Wachstum in den Dienstleistungen liegt. Wenn man es so formuliert, verschleiert es auch die Tatsache, dass, obwohl Routinearbeiten automatisiert sind, fast alle Innovationen in der Gesellschaft, insbesondere in der Fertigung, immer noch von Menschen und nicht von Maschinen durchgeführt werden. Mainstream-Ökonomen sind nun schon seit dreißig Jahren auf diesem Zug und er wird nicht wahrer, weil sie sich weigern, sich mit der inneren Logik des verarbeitenden Gewerbes auseinanderzusetzen.

Post-Industrialismus hatte insbesondere viele Väter Daniel Bell, und zwar am Rande, aber letztendlich falsch. Sein erfundenes lineares Modell, das einen natürlichen, pfadabhängigen Übergang von der Landwirtschaft zur Produktion und letztendlich zu Dienstleistungen vorschlägt, ist genau die Art von dürftiger futuristischer Vorliebe, die auf oberflächlichen Beobachtungen basiert und die wir im kommenden Jahrzehnt ausmerzen müssen. Es ist unter anderem eine Tragödie für ländliche Regionen (vgl Deindustrialisierung des ländlichen Amerika: Wirtschaftliche Umstrukturierung und das ländliche Ghetto). Was viele (nicht alle) Wirtschaftswissenschaftler übersehen, ist, dass die Produktivität nicht nur an der Automatisierung hängt, sondern an der menschlichen Anstrengung, den Produktionsprozess zu optimieren, der durch Maschinen unterstützt wird (siehe Augmented Lean). Was zählt, ist nicht die Quantität dessen, was produziert wird, sondern dass die Gesellschaft weiterhin Qualitätsinnovationen hervorbringt, die die Art der Tätigkeit des verarbeitenden Gewerbes ständig verändern. Vielleicht Zeit, weniger Zeit mit Tabellenkalkulationen und mehr Zeit in Fabriken zu verbringen?

MITs 2013 Studie „Produktion in der Innovationsökonomie“ (PIE). widerlegte die sinnlose Faszination von Dienstleistungen als neuem Motor der Wirtschaft. Ziel des PIE ist es, zu analysieren, wie Innovationen auf den Markt gelangen
KUCHEN
Stattdessen empfahl die Studie, die Produktionssysteme zu erneuern. Es wurde gezeigt, wie die Fertigung als Innovationsstandort und als Wegbereiter für die Ausweitung des Innovationsflusses aus amerikanischen Forschungslabors, Universitäten, öffentlichen Labors und industriellen Forschungs- und Entwicklungseinrichtungen auf die Kommerzialisierung fungiert. Es wurde argumentiert, dass Amerika von den Erfolgsmodellen Deutschlands und Chinas lernen sollte, anstatt die Fertigung aufzugeben, sei es durch die Einführung bevölkerungsweiter Arbeitskräfteschulungen oder durch die Ausweitung durch Subventionen, um die Plattformeffekte der Massenproduktion zu erzielen. Doch so sehr PIE den Kongress für einen Moment sensibilisierte, es gelang ihm nicht, umfassendere politische Veränderungen herbeizuführen.

Um es deutlich zu sagen: Das Problem, mit dem wir konfrontiert sind, ist möglicherweise eher die unblutige Analyse allzu bestimmter Sozialökonomen als die Deindustrialisierung selbst, da das Phänomen ohne ihre leeren Tabellenkalkulationen, die den Niedergang erleichtert haben, möglicherweise nie in diesem Ausmaß aufgetreten wäre.

Das Erbe der Neuengland-Herstellung

Professor David Mindell sprach darüber, wie die frühen Bostoner Industriellen die Fertigung als eine vornehme Möglichkeit sahen, ihren Wohlstand zu steigern. Die Boston Manufacturing Company, organisiert im Jahr 1813 von Francis Cabot Lowell, einem wohlhabenden Bostoner Kaufmann, in Zusammenarbeit mit einer Gruppe von Investoren, die später als bekannt wurden Die Boston Associates, betrieb eine der ersten Fabriken in Amerika. Die in Waltham, Massachusetts, für die Herstellung von Baumwolltextilien konzipierte Fabrik nutzte Wasserkraft. Weitere Mühlenstandorte waren Lowell, Lawrence und Manchester, NH. Inmitten all dessen wurde 1861 das MIT gegründet. Einige Jahre später monopolisierte die 1899 in Beverly, Massachusetts gegründete United Shoe Machinery-Fabrik die Schuhmaschinen.

Als die Yankees nach Detroit kamen und Henry Leland 1902 Cadillac mitbegründete, baute dieser anfängliche Vorstoß das amerikanische Produktionssystem auf. Viel später war Digital Equipment Corporation (DEC) mit Sitz in Maynard, MA, ein 1957 gegründeter Computergigant, der sich in den 1970er Jahren mit Minicomputern hervortat und in den 1980er Jahren VAX- und Alpha-Systeme einführte, 1998 jedoch in Compaq eingegliedert wurde Die Geschichte besagt, dass Neuengland fast genauso effektiv deindustrialisiert wurde – und wir leben heute mit diesen Auswirkungen. Dennoch floriert die verarbeitende Industrie Neuenglands weiterhin durch die Entwicklung neuer Nischen wie Elektronik, Pharmazie, Verteidigung und Luft- und Raumfahrt. Zu den heute prägenden regionalen Unternehmen gehören: Boston Scientific, modern, Hologic, Bose Corporation, General Dynamics Elektroboot, Stanley Black & Decker, Raytheon, Sikorskyund aufstrebende Innovatoren wie Ginkgo Bioworks und Desktop-Metall. Der Anteil der im verarbeitenden Gewerbe beschäftigten Arbeitskräfte wird auf rund 8 % geschätzt, was allerdings etwas unter dem US-amerikanischen Landesdurchschnitt liegt (vgl Der Fußabdruck des verarbeitenden Gewerbes und die Bedeutung von Arbeitsplätzen im verarbeitenden Gewerbe in den USA, 2015). Mindell wies darauf hin, dass unsere größten Ideen darin zum Ausdruck kommen, wie wir Dinge herstellen.

Arbeitskräfte, Technologie und Politik – in welcher Reihenfolge sind sie wichtig?

Ben Armstrong, Interimsgeschäftsführer und Forschungswissenschaftler am Industrial Performance Center des MIT, wies darauf hin, dass die Technologieakzeptanz bei Fertigungsunternehmen mit weniger als 500 Mitarbeitern bisher miserabel sei. Er überlegte, was er dagegen tun sollte. Tatsächlich ist die MIT-Studie „Arbeit der Zukunft“. fanden in der US-Industrie weniger Roboter als erwartet. Professor Julie Schah, der herausragende Sozialrobotik-Wissenschaftler und Mitautor des kürzlich erschienenen Buches Was Sie erwartet, wenn Sie Roboter erwarten: Die Zukunft der Mensch-Roboter-Kollaboration, wies darauf hin, dass die Leute, die die Arbeit verstehen, in der Lage sein müssen, mit der Technologie umzugehen. Dies gilt unabhängig davon, ob es sich um Fräsmaschinen oder Roboter handelt. Eine Fabrik ohne Licht ist nicht ideal, weil Maschinen nicht innovativ sind, sondern Menschen. Ähnlich wie Piloten im Cockpit verfügen Menschen über einzigartige Stärken bei der Strukturierung und nicht zu vergessen bei der Restrukturierung von Problemen. Professor David Hardt sprach über die anhaltende Führungsrolle des MIT in der Fertigungsausbildung durch die Master- und Mikro-Master-Abschlüsse in fortschrittliche Fertigung und Design mit Zuschüssen für einen gemischten Online-/Vor-Ort-Studiengang.

Sonderassistent des Präsidenten für Produktion und wirtschaftliche Entwicklung, Elisabeth B. Reynolds im Livestream aus Cincinnati, wo der Präsident das bekannt gab Programm „Additive Manufacturing Forward“ (AM Forward)., erinnerte uns daran, dass Präsident Biden der Nachkriegspräsident ist, der den größten Anteil am Wiederaufleben des US-amerikanischen verarbeitenden Gewerbes hat und auch Dollar dafür einsetzt. Michael Britt-Crane, der die Bildungs- und Arbeitskräfteentwicklungsbemühungen im Team für Fertigungstechnologie (ManTech) im Büro des Unterstaatssekretärs für Verteidigung für Forschung und Technik leitet, unterstrich die bundesstaatliche Führungsrolle bei der Personalentwicklung in der Fertigung in den neun vom Verteidigungsministerium geförderten Instituten für Fertigungsinnovationen. Er wies darauf hin: „Unsere Kampfflugzeuge können es nicht nutzen, wenn unsere US-Hersteller es nicht herstellen können.“ Frühere Investitionen, wie die 4.5 Milliarden US-Dollar, die an vom Verteidigungsministerium finanzierte Institute vergeben wurden und von der Industrie mehr als 2 Milliarden US-Dollar erhielten, sind Ausgangspunkte für eine weitere Beschleunigung der regionalen Investitionen in Arbeitskräfte.

Direktor für Sonderprojekte am MIT, Bill Bonvillian wies darauf hin, dass das verarbeitende Gewerbe nicht immer als integraler Bestandteil des Innovationssystems angesehen wird und dass die Erwerbsbeteiligungsquoten auf historischen Tiefstständen liegen. Bonvillian erklärte dies mit dem Rückzug der US-Regierung von der Innovation hin zu wissenschaftsbasierter Forschung und Entwicklung, der dem Wissenschaftsadministrator folgte Vannevar Bushs Beharren auf der Wissenschaft als „endloser Grenze“. In der Sputnik-Ära wurde die Budgetspirale der NASA durch die Idee der Weltraumforschung und den Aufbau des DAR vorangetrieben
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PA-Programm, das das Internet förderte. In den 1980er Jahren wurde der Rückzug jedoch abgeschlossen, und obwohl die Energieherausforderung der 1990er Jahre schließlich zunahm ARPA-E Im Jahr 2009 hat es wohl noch nicht zu so grundlegenden Fortschritten geführt wie das ARPANET-Projekt der DARPA. Allerdings hat ARPA-E rund 3 Milliarden US-Dollar an Forschungs- und Entwicklungsmitteln für mehr als 1,294 potenziell transformative Energietechnologieprojekte bereitgestellt und 129 neue Unternehmen gegründet.

Das heutige fortschrittliche Fertigungszeitalter mit 16 Fertigungsinstituten (Herstellung USA) hat eine Vielzahl von Testumgebungen, aber keinen umfassenderen Ansatz ermöglicht. Geopolitische Treiber wie autokratische Regierungen und Lieferkettenkrisen haben das verarbeitende Gewerbe zu einem würdigen Anlass gemacht, sich zu engagieren, sagt Bonvillian, der sich eine neue „denkende Gemeinschaft“ vorstellt. Aber wer sollte denken? Die Akademiker? Die Arbeiter? Die Ingenieure? Die politischen Entscheidungsträger? Die Antwort scheint zu sein: alles oben Genannte.

Die Maschinen der Zukunft sind nur der nichtmenschliche Teil dieser Zukunft

Auf dem Symposium waren auch Experten aus Schlüsselbranchen vertreten, die die nächste Generation der Produktion vorantreiben werden. Professor Duane Boning sprach von maschinellem Lernen in der Fertigung. Jarrod Goenzel, Direktor des MIT Humanitarian Supply Chain Lab, sprach von widerstandsfähigen Lieferketten. Professor Jesus del Alamo sprach von der (schwachen) Hoffnung auf eine erneute Führungsrolle der USA in der Mikroelektronik. Professor Zachary Cordero erwähnte, wie bereits im Jahr 2015 virtuelle Starts und Landungen (VT
VT
OL) mit der wiederverwendbaren zweistufigen Rakete von SpaceX Falcon 9 begann, die Kosten für Nutzlasten in den Orbit zu transformieren, und ist die Grundlage für den Beginn eines beispiellosen Zeitalters der Raumfahrtfertigung, in dem wir erleben werden, wie Metall nach Bedarf im Weltraum durch Shuttles im Orbit produziert wird.

Professor Yet-Ming Chiang wies darauf hin, dass die Welt mindestens 100 Terawattstunden benötigt Der installierte Speicher soll bis 20 bei 2050 US-Dollar pro Kilowattstunde unter Einsatz neuer, kostengünstiger Chemikalien wachsen, um eine tiefgreifende Dekarbonisierung der fossilen Grundlastenergie zu erreichen. Professor Elsa Olivetti stellte fest, dass die Klimaverpflichtungen der Unternehmen mit der Initiative zu 100 % erneuerbarem Strom an Dynamik gewinnen RE100 Mittlerweile bei 350 Unternehmen ist die Science-Based-Targets-Initiative (SBTi) jetzt bei 2800 Unternehmen, die ClimateAction100+ mit 615 Investoren mit 60 Billionen US-Dollar – und das Net Zero Asset Managers Alliance Derzeit sind es 128 Mitglieder mit einem verwalteten Vermögen von 43 Billionen US-Dollar.

Zuletzt befasste sich ein Panel zur Skalierung von Fertigungs-Startups (vollständige Offenlegung: von mir moderiert) mit der Zukunft des Bereichs. Unternehmerinnen Elise Strobach, Mitbegründerin und CEO von AeroShield-Materialien, Natan Linder (CEO und Mitbegründer von Tulip, Vorsitzender und Mitbegründer von Formlabs) und Martin Feldmann (CEO und Mitbegründer von Vulkanische Formen) veranschaulichte die lästige Arbeit und Hektik der Skalierung. AeroShield (2019) verwendet Aerogele, um Fenster mit superisolierenden Einsätzen zu isolieren (und die Effizienz von Solarthermiezellen zu steigern). Tulip ist die Frontline-Betriebsplattform für die digitale Fertigung und darüber hinaus. Formlabs ist führend im Desktop-3D-Druck. Vulcan Forms möchte der Maßstab für die Massenproduktion von Metalladditiven sein. MIT-Managementprofessor Charles Fine skizzierte, was seiner Meinung nach die zehn Werkzeuge für unternehmerische Skalierung sind: (1) Prozessifizierung, (2) Professionalisierung, (3) Kulturalisierung, (4) Automatisierung, (5) Segmentierung, (6) Plattformisierung, (7) Zusammenarbeit, (8) Kapitalisierung, (9) Replikation und (10) Bewertung (Nageln, Skalieren und Segeln), wobei darauf hingewiesen wird, dass Start-ups im Produktions- und Betriebsmanagement beginnen, in diesem Bereich einen Unterschied zu machen.

Metaverse, bitte treten Sie freiwillig zurück. Die Fertigung ist derzeit vielleicht das interessanteste Innovationsfeld, auf das man sich konzentrieren sollte. Die Herausforderungen bei der Erreichung einer schlanken Produktion sind mit der Zunahme der technologischen Fähigkeiten nicht geringer geworden, vielleicht weil die Technologien tendenziell über viel zu unterentwickelte Benutzeroberflächen verfügen, um für die Arbeitskräfte geeignet zu sein. Hier entsteht die Schulungsherausforderung, die Fertigungsunternehmen erstickt. Wenn Sie das beheben, sind wir drei Schritte voraus. Am 6. Mai herrschte im Walker Memorial am MIT spürbare Aufregung. Ich glaube nicht, dass es nur an der Aufregung lag, wieder einmal persönlich zusammenzukommen. Die Produktion muss und wird wieder Schlagzeilen machen. Hart bestätigte, dass das Symposium Teil einer größeren Anstrengung ist, die Fertigungsgemeinschaft am MIT zusammenzubringen und das Konzept eines neuen Zentrums zu erkunden, das Lehrkräfte und Studenten mit Industrie und Regierung vereint und eine mutige neue Agenda vorantreibt.

Aber wenn in diesem Jahrzehnt ein neues Industriezeitalter anbricht, könnte dies durch die Synergie von Technologie und Menschen sowie durch Richtlinien und Organisationen geschehen, die Anreize auf Geschäftsziele, Personalentwicklung und Innovationen wie additive Fertigung und Automatisierung abstimmen.

Fabrikinnovationen entstehen, wenn Menschen sich anpassen und neue Produktionsprozesse schaffen, und zwar mit den Mitteln, die sie gerade verwenden, sei es fortgeschritten oder einfach. Technologie ist oft Teil davon, aber selten der Auslöser.