Co kdyby špičkové technologie ve výrobě spolupracovaly?

Výrobu formuje a nadále formuje velké množství technologií. Vzpomeňte si na CNC obrábění, robotiku, 3D tisk, robotiku, software, internet věcí (IoT), digitální dvojčata, AI/AR a fotoniku, abychom jmenovali některé důležité. To, co každý dokáže, je úžasné. Tyto technologie však mají různý původ, fyzický tvar a rozsah – z hlediska hardwaru, biologie, materiálů nebo softwaru.

Berte to nejen jako materiální rozdíl, ale jako výzvu jazyka. Každá patří do samostatných kategorií, ale ne všichni mluví všemi. Dokonce ani biologické nebo softwarové stroje spolu ne vždy komunikují. U strojů v dílně to může být problém.

Několik výrobních technologií vyšlo z univerzitních laboratoří, jako je MIT, Stanford, University of Cambridge nebo Carnegie Mellon, všechna místa, která tvrdí, že znají komunikaci. Zatímco jiné byly vyvinuty průmyslovým výzkumem a vývojem, například v Bellových laboratořích, pochopitelně více aplikované na konkrétní účel. Technologie s překvapivě širokým polem působnosti pro aplikovanou energii se objevila z vojenských laboratoří jako Los Alamosnebo neziskové laboratoře jako CERN, dokonce i akademie jako Čínská akademie věd. Některé vznikly jako společné úsilí napříč sektory, jako je německá společnost Fraunhofer. V současné době je většina technologií kombinací výše uvedených a spoléhá na kybernetický a fyzický soubor materiálů. Technologie vyvinuté před věky se stále nacházejí v obchodech. Na rozdíl od prázdných řečí o stupňovité evoluci z 1.0 na 4.0 generace však mohou koexistovat. Je problém, když některé z nich byly navrženy tak, aby spolupracovaly s ostatními, a některé byly navrženy tak, aby fungovaly samostatně?

Technologové věci komplikují. Nesnažíme se předvádět, ale mluvíme svým vlastním odborným jazykem. mluvíš technicky? Možná mluvíte trochu, dost na to, abyste se dorozuměli, možná, ale existuje mnoho technických jazyků. Tou samozřejmou z kancelářské práce je programování. C++, Python nebo Fortran, každému trvá eony se naučit, a pokud se objeví lepší, mohou zaniknout. Ve výrobě může mluvit technika znamenat být kouzelníkem v ovládání průmyslových strojů nebo zvládnutí průmyslových řídicích systémů. Možná jste zarytý operátor CNC obrábění nebo milujete obsluhu robotů? To je všechno dobré. Protože jste pak velmi žádaný. Ale pro společnost by bylo dobré, kdyby se každý naučil ovládat roboty, 3D tiskárny, počítače nebo digitální dvojčata. Jak to uděláme bez kódování?

Představte si modulární budoucnost

Udělejme myšlenkový experiment. Představte si, že výroba začala jako LEGO. Mám na mysli vyměnitelné plastové kostky nebo vlastně jakékoli modulární díly, ze kterých můžete stavět věci. Stavějte věže, města nebo taxíky. LEGO může vypadat jednoduše, ale stavění s nimi vyžaduje motorické dovednosti, prostorové povědomí, uvažování, schopnost zapojit se do imaginativní hry a různé další dovednosti. LEGO je již léta součástí kurzů v MIT Media Lab. Je tu Kurz LEGO Robotics na MIT open Courseware vyvinutý až v roce 2007. Mindstorms, systém robotických vynálezů, který způsobil revoluci ve stavebnicích LEGO, vyrostl z 20leté spolupráce LEGO s Media Lab. Patřím do hrdé kategorie AFOLS, „dospělých fanoušků LEGO“ (viz LEGO exclusive: AFOLs nás naučil brát dospělé vážně). Když si moje děti přestanou hrát s LEGO, jsem ten, kdo musí být přiveden dolů na večeři. Důležité je, že jakmile něco postavíte, zábava nekončí. Můžete si dál hrát s tím, co jste postavili, přizpůsobit to, nebo to dokonce zbourat a začít znovu. Začít znovu je zásadní. Není nic, co by milovníci LEGO nenáviděli víc než slepené kousky.

Nyní si představte, že jste postavili továrnu jednoduše z LEGO dílků. Co to znamená? Jednak to znamená, že můžete překonfigurovat svou továrnu kus po kuse. Znamená to také, že i když složitá továrna vyžaduje specifikace a plány, každý se může podílet na jejím budování. Nelíbí se vám způsob práce CNC strojů? Postavte jiný, menší, větší. Dejte to někam jinam, pokud se vám nelíbí, kam jste to umístili.

Pro jasnost, nenavrhuji ve skutečnosti postavit továrnu v LEGO. Je to princip, který za tím stojí, kreativní tah, který respektuji. Říkám to stejným způsobem, že mám pocit, že by vládní služby byly jiné, kdyby je provozoval Disney. Představte si „kouzelný“ náramek, který vám poskytuje plný přístup ke všemu, co vláda může nabídnout, ale všude s usměvavými tvářemi. Metafora není doslovná a já opravdu nechci, aby Disney řídil vládu.

Výroba není jako LEGO nebo Disney. Už nejsme ve školce (nikdy jsem tam nechodil – což někteří říkají, že hodně vysvětluje moji hravost), ale realita je taková, že technologie nejsou vzájemně zaměnitelné ani interoperabilní – řekli bychom v technice. V dnešní době je populární přemýšlet v pojmech „první principy;“. Za to vděčíme Elonu Muskovi (viz Proč inovátoři jako Elon Musk a Jeff Bezos přijali tuto starodávnou techniku ​​řešení problémů). První princip je ten, který nelze odvodit z žádného jiného předpokladu. Filozofové milují první principiální myšlení. Descartes například řekl, že jeho výchozím bodem bylo, že jeho vlastní mysl existuje („cogito ergo sum“). V moderní době jsou vědci známí tím, že uvažují podle prvních principů. Kromě toho, že vlastně?

Od analogií k prvním principům

Dost mých analogií. Zvykli jsme si myslet analogicky namísto prvních principů. Je to zkratka. Při stavbě strojů je však analogie slepou uličkou, protože vede k průměrnosti. Namísto přestavby továren od nuly se výrobci často uchylují k dovybavení takzvaných „brownfields“ na rozdíl od budování „greenfields“, které jsou dražší. Průmyslová technologie je jedna velká síť nových a starých strojů a softwaru, která se jen stěží spojuje. Velcí výrobci nebo jejich tech dodavatelé dávají přednost integraci startupových technologií prostřednictvím fúzí a akvizic namísto toho, aby sami něco vymýšleli (na základě otevřených komponent) nebo spolupracovali se startupy. Strategie „stání na ramenou obrů“ nebo „vybírání vítězů“ funguje docela dobře, abyste dosáhli věcí rychle. Pokud si však přiděláme technologický dluh, zatáhneme se do kouta.

Conrad Leiva, ředitel Ecosystem and Workforce Development v CESMII, píše americký institut pro inteligentní výrobu 7 prvních principů, které přispívají k chytré výrobě. Leiva uvádí bezpečnost, přehled v reálném čase, proaktivní řídicí panely, otevřenost, odolnost, škálovatelnost a udržitelnost. Problém je v tom, že s těmito koncepty může každý souhlasit, ale pokud nesjednotíme terminologii, nezavážeme výrobce k akcím a neregulujeme interakce, „spolu“ magicky nenastane.

Místo toho bychom měli začít od nuly; Přístupy založené na „aplikacích“ začínají na novém předpokladu. Jak vysvětluje první princip: „kdo se snaží vyřešit problém, měl by mít prostředky, jak to udělat. Abychom toho dosáhli, místo kostek LEGO máme aplikace. Co je to aplikace, ale jednoduchý algoritmus, který mění průmyslové pracovní postupy v proces, který může dosáhnout obchodního cíle. Aplikace jsou implementovány v počítačovém kódu, ale aby fungovaly jako kostky LEGO, není tento kód nezbytným požadavkem, kterému musí uživatel porozumět. Aplikace mohou být předkonfigurovány, ale měly by být snadno konfigurovatelné. Jsou výkonnou verzí tabulkového procesoru s rozhraním drag-and-drop. Pokud umíte ovládat mobilní telefon, můžete používat aplikaci, a pokud umíte hrát počítačové hry, můžete se stát vývojářem aplikací. Dobré výrobní aplikace se připojují ke strojům a realizují skutečné úkoly v dílně nebo v dodavatelském řetězci: objednávání věcí, instruktáž práce, sledování kvality a expedice produktů. Aplikace to dělají rozšiřováním pracovníků, nikoli jejich nahrazováním.

Čeho bychom mohli dosáhnout, kdyby špičkové technologie ve výrobě spolupracovaly? Díky takzvané softwarově řízené výrobě postavené na zaměnitelné („interoperabilní“) platformě bychom mohli během několika minut postavit mikrotovárny, které by mohly vyrábět pokročilé produkty u vás doma, ve vašem výrobním prostoru ve škole nebo v komunitě či na pracovišti. Počkejte? Toto již existuje. Analog je FabLab síť, rotující z Profesora Neil Gershenfeldpráce na MIT. Až na to, že FabLabs jsou pouze pro tisíce dobrovolných nadšenců.

Mluvím o změně celé logiky výroby, přechodu na modulární platformu provozovanou metodou drag-and-drop. Jak webová technologie pomalu proniká do výroby, chystáme se zjistit, co by to mohlo být. I když to může chvíli trvat, protože to není v zájmu každého. Co kdybychom nařídili, že jakákoli technologie v dílně musí komunikovat s ostatními? Stejně tak by bylo nepřijatelné mlčet, když se účastníte skupiny lidí, kteří se společně snaží učit. Přinejmenším by jakákoliv vládou sponzorovaná technologie měla mít interoperabilní rozhraní. Pokud utrácíte veřejné peníze, vytvářejte výrobu, kterou budou moci využívat všichni pracovníci. Nelepte dohromady LEGO.