Wat als de toptechnologieën in de productie zouden samenwerken?

Een overvloed aan technologieën vormt de productie en blijft dat doen. Denk aan CNC-bewerking, robotica, 3D-printen, robotica, software, Internet of Things (IoT), digital twins, AI/AR en fotonica, om maar een paar belangrijke te noemen. Wat elk kan doen is verbazingwekkend. Maar deze technologieën hebben een verschillende oorsprong, fysieke vorm en reikwijdte - in termen van hardware, biologie, materialen of software.

Zie het niet alleen als een materieel verschil, maar als een taaluitdaging. Elk behoort tot afzonderlijke categorieën, maar niet iedereen spreekt ze allemaal. Zelfs biologische of softwaremachines communiceren niet altijd met elkaar. Voor machines op een werkvloer kan dit een probleem worden.

Verschillende productietechnologieën kwamen voort uit universitaire laboratoria, zoals MIT, Stanford, University of Cambridge of Carnegie Mellon, allemaal plaatsen die beweren communicatie te kennen. Terwijl andere werden ontwikkeld door R&D in de industrie, zoals in Bell Labs, begrijpelijkerwijs meer toegepast op een specifiek doel. Technologie met een verrassend brede reikwijdte voor toegepaste energie kwam voort uit militaire laboratoria zoals Los Alamos, of non-profit laboratoria zoals CERN, zelfs academies zoals de Chinese Academie van Wetenschappen. Sommige kwamen naar voren als gezamenlijke inspanningen in verschillende sectoren, zoals de Duitse Fraunhofer-vereniging. Tegenwoordig zijn de meeste technologieën een mix van het bovenstaande en vertrouwen ze op een cyberfysiek ensemble van materialen om te werken. De technologieën die eeuwen geleden zijn ontwikkeld, zijn nog steeds te vinden op de werkvloer. In tegenstelling tot het loze gepraat over de geënsceneerde evolutie van 1.0 naar 4.0 generaties, kunnen ze naast elkaar bestaan. Is het een probleem als sommige zijn ontworpen om met anderen samen te werken en sommige zijn ontworpen om zelfstandig te werken?

Technologen maken de zaken ingewikkeld. We willen niet opscheppen, maar we spreken onze eigen specialistische taal. Spreek jij techniek? Je spreekt misschien een beetje, misschien genoeg om rond te komen, maar er zijn veel technische talen. De voor de hand liggende van kantoorwerk is programmeren. C ++, Python of Fortran, het duurt allemaal eeuwen om te leren, en als er betere verschijnen, kunnen ze uitsterven. In de productie kan het spreken van technologie betekenen dat je een tovenaar bent in het bedienen van industriële machines of het beheersen van industriële besturingssystemen. Misschien ben je een doorgewinterde CNC-bediener of hou je van het bedienen van robots? Dat is allemaal goed. Omdat je dan veel gevraagd bent. Maar het zou goed zijn voor de samenleving als iedereen robots, 3D-printers, computers of digital twins zou leren bedienen. Hoe doen we dat zonder te coderen?

Een modulaire toekomst voorstellen

Laten we een gedachte-experiment doen. Stel je voor dat de productie begon als LEGO. Ik bedoel verwisselbare plastic stenen, of zelfs modulaire onderdelen waarmee je dingen kunt bouwen. Bouw torens, steden of taxi's. LEGO ziet er misschien eenvoudig uit, maar om ermee te bouwen zijn motorische vaardigheden, ruimtelijk inzicht, redeneren, fantasierijk spel en diverse andere vaardigheden vereist. LEGO maakt al jaren deel uit van de cursussen van het MIT Media Lab. Er is een LEGO Robotica cursus op MIT open Courseware, helemaal ontwikkeld in 2007. Mindstorms, een robotachtig uitvindingssysteem dat een revolutie teweegbracht in LEGO-bouwpakketten, is voortgekomen uit LEGO's 20-jarige samenwerking met het Media Lab. Ik behoor tot de trotse categorie van AFOLS, "volwassen fans van LEGO" (zie LEGO exclusief: AFOLs heeft ons geleerd om volwassenen serieus te nemen). Als mijn kinderen stoppen met spelen met LEGO, ben ik degene die moet worden neergehaald voor het avondeten. Belangrijk is dat als je eenmaal iets hebt gebouwd, de pret nog niet voorbij is. Je kunt blijven spelen met wat je hebt gebouwd, het aanpassen of zelfs afbreken en opnieuw beginnen. Opnieuw beginnen is cruciaal. Er is niets waar LEGO-liefhebbers zo'n hekel aan hebben als aan elkaar gelijmde onderdelen.

Stel je nu voor dat je een fabriek hebt gebouwd met gewoon LEGO-stukken. Wat betekent dat? Ten eerste betekent dit dat u uw fabriek stuk voor stuk kunt herconfigureren. Het betekent ook dat, hoewel een complexe fabriek specificaties en plannen vereist, iedereen een steentje kan bijdragen aan de bouw ervan. Bevalt de manier waarop de CNC-machines werken niet? Bouw een andere, kleiner, groter. Zet het ergens anders neer als het je niet bevalt waar je het neerzet.

Voor alle duidelijkheid: ik suggereer niet om daadwerkelijk een fabriek in LEGO te bouwen. Het is het principe erachter, de creatieve stuwkracht, die ik respecteer. Ik zeg dit op dezelfde manier als ik denk dat overheidsdiensten anders zouden zijn als ze door Disney zouden worden gerund. Stel je een "magische" polsband voor die je volledige toegang geeft tot alles wat de overheid te bieden heeft, maar met overal lachende gezichten. Nu is de metafoor niet letterlijk en ik wil niet echt dat Disney de regering leidt.

Productie is niet zoals LEGO of Disney. We zitten niet meer op de kleuterschool (ik ben er nooit geweest - wat volgens sommigen een groot deel van mijn speelsheid verklaart) maar de realiteit is dat technologieën niet uitwisselbaar of interoperabel zijn - zouden we in technisch taal zeggen. Tegenwoordig is het populair om te denken in termen van 'eerste principes'. Dat hebben we te danken aan Elon Musk (zie Waarom vernieuwers zoals Elon Musk en Jeff Bezos deze eeuwenoude probleemoplossende techniek omarmen). Een eerste principe is er een dat uit geen enkele andere aanname kan worden afgeleid. Filosofen houden van eerst principieel denken. Descartes zei bijvoorbeeld dat zijn uitgangspunt was dat zijn eigen geest bestaat (“cogito ergo sum”). Nu, in de moderne tijd, staan ​​wetenschappers bekend om het denken in eerste principes. Behalve, doen ze dat eigenlijk?

Van analogieën tot eerste beginselen

Genoeg met mijn analogieën. We zijn eraan gewend geraakt om naar analogie te denken in plaats van eerst te denken. Het is een afkorting. Bij het bouwen van machines is analogie echter een doodlopende weg omdat het tot middelmatigheid leidt. In plaats van fabrieken helemaal opnieuw op te bouwen, nemen fabrikanten vaak hun toevlucht tot het achteraf inbouwen van zogenaamde "brownfields", in tegenstelling tot het bouwen van "greenfields", die duurder zijn. Industriële technologie is één groot netwerk van nieuwe en oude machines en software die nauwelijks in elkaar passen. Grote fabrikanten, of hun techleveranciers, integreren startup-technologieën liever door M&A dan zelf iets uitvinden (op basis van open componenten) of samenwerken met startups. De strategie "op de schouders van reuzen staan" of "winnaars kiezen" werkt redelijk goed om dingen snel te bereiken. We schilderen onszelf echter in de hoek als we technologische schulden maken.

Conrad Leiva, directeur van Ecosystem and Workforce Development bij CESMII, het Amerikaanse smart manufacturing institute schrijft 7 basisprincipes die samen zorgen voor slimme productie. Leiva noemt beveiliging, realtime inzichten, proactieve dashboards, openheid, veerkracht, schaalbaarheid en duurzaamheid. Het probleem is dat dit concepten zijn waar iedereen het mee eens kan zijn, maar tenzij we de terminologie standaardiseren, fabrikanten verplichten tot acties en interacties reguleren, zal 'saamhorigheid' niet op magische wijze plaatsvinden.

In plaats daarvan zouden we helemaal opnieuw moeten beginnen; Op "app" gebaseerde benaderingen gaan uit van een nieuw uitgangspunt. Zoals een eerste principe uitlegt: "wie een probleem probeert op te lossen, moet de middelen hebben om dat te doen." Om dat te bereiken, hebben we in plaats van LEGO-stenen apps. Wat is een app anders dan een eenvoudig algoritme dat industriële workflows omzet in een proces dat een zakelijk doel kan bereiken. Apps zijn geïmplementeerd in computercode, maar om te werken als LEGO-stenen, is deze code niet een noodzakelijke vereiste voor de gebruiker om te begrijpen. Apps kunnen vooraf geconfigureerd zijn, maar moeten eenvoudig te configureren zijn. Ze zijn een krachtige versie van een spreadsheet met een interface voor slepen en neerzetten. Als je een mobiele telefoon kunt bedienen, kun je een app gebruiken en als je computerspelletjes kunt spelen, kun je een app-ontwikkelaar worden. Goede productie-apps maken verbinding met machines om echte taken op de werkvloer of in de toeleveringsketen uit te voeren: dingen bestellen, werk instrueren, kwaliteit bewaken en producten verzenden. Apps doen dit door werknemers aan te vullen, niet door ze te vervangen.

Wat zouden we kunnen bereiken als de toptechnologieën in de productie zouden samenwerken? Met zogenaamde softwaregestuurde productie, gebouwd op een uitwisselbaar ("interoperabel") platform, zouden we in enkele minuten microfabrieken kunnen bouwen die geavanceerde producten kunnen maken bij u thuis, in uw makerruimte op school, of in de gemeenschap of op de werkplek. Wachten? Dit bestaat al. De analoog is de FabLab netwerk, voortgekomen uit Professor Neil Gershenfeld's werk bij MIT. Behalve dat FabLabs alleen voor de duizenden enthousiaste vrijwilligers zijn.

Ik heb het over het veranderen van de hele logica van productie, overschakelen naar een modulair platform dat wordt beheerd door slepen en neerzetten. Terwijl webtechnologie langzaam de productie binnendringt, staan ​​we op het punt om uit te zoeken wat dat zou kunnen zijn. Het kan echter even duren omdat het niet in ieders belang is. Dus wat als we zouden verplichten dat elke technologie op de werkvloer met anderen moet communiceren? Op dezelfde manier zou het onaanvaardbaar zijn om te zwijgen als je deelneemt aan een groep mensen die samen proberen te leren. Elke door de overheid gesponsorde technologie moet op zijn minst een interoperabele interface hebben. Als je publiek geld uitgeeft, maak dan productie die alle werknemers kunnen gebruiken. Lijm LEGO niet aan elkaar.