Manufatura inovadora requer trabalhadores e máquinas em conjunto, dizem professores do MIT no simpósio

Podemos estar testemunhando o alvorecer de uma nova era industrial nesta década. Surpreendentemente, pode ser apesar, e não por causa da implementação bem-sucedida de tecnologias de fabricação inteligentes (o que nós, sem dúvida, não fizemos). A julgar pela semana passada Manufacturing @ MIT Symposium: 2022 e além, realizado no belíssimo edifício Walker Memorial do MIT, construído em 1916, a evidência está aumentando de que a fabricação executada por pessoas em sinergia com máquinas é muito mais fundamental para a inovação do que os formuladores de políticas imaginavam anteriormente. Com essa percepção e para espalhar a mensagem, o MIT parece estar renovando seus esforços de pesquisa e inovação em manufatura em um momento crucial, com foco quádruplo em tecnologia, desenvolvimento da força de trabalho, esforços políticos e inovação.

Um público seleto de industriais e tomadores de decisão do governo (com uma presença impressionante do Departamento de Defesa dos EUA) experimentou uma variedade sem precedentes de bolsas de estudos relacionadas à fabricação do MIT, de renováveis ​​​​à produção de chips e manufatura aditiva de metal. Professor John Hart, organizador do evento, disse: “A fabricação é o motor da nossa economia e estamos em uma encruzilhada entre a promessa de novas tecnologias de fabricação e as necessidades extremas de nossa força de trabalho, base industrial e ecossistema de inovação. A experiência e o interesse na fabricação abrangem o instituto, e agora é a hora de reunir a comunidade do MIT para entender como podemos causar o maior impacto neste momento crítico. No simpósio, tivemos especialistas do MIT de quase todas as disciplinas ansiosos para trabalhar juntos, uns com os outros e com o governo, a indústria e outras universidades. Esperamos que este seja apenas o começo de um esforço muito maior e coordenado.”

A amplitude e a profundidade dos tópicos e conhecimentos do evento indicaram que os esforços do MIT na fabricação poderiam corresponder à escala de iniciativas anteriores, como a Iniciativa MIT Energy. Talvez o simpósio prenuncia tal movimento, ou o interesse de seu corpo docente em elevar a manufatura no MIT a tal nível. Isso seria sábio. A manufatura desempenha um papel muito mais importante na economia do que recebe crédito. Com a mudança climática, o risco geopolítico e os perigos tecnológicos devido a uma colisão de soluções avançadas, mas de muitas maneiras inviáveis, para uma força de trabalho solicitada a treinar infinitamente para se encaixar na tecnologia 4.0 da indústria XNUMX, raramente tivemos uma necessidade maior de um novo motor de crescimento.

O MIT não é a única instituição com esforços tão fortes na fabricação. Outros incluem o Instituto de Manufatura da Universidade de Cambridge (SeM) desde 1998, The Georgia Tech Manufacturing Institute (GTMI) desde 1991, e Carnegie Mellon Instituto de Futuros de Manufatura recebeu uma doação de US$ 150 milhões em 2021 da Fundação Richard King Mellon para tornar a iniciativa de 2016 permanente. Mas o MIT pode ser o lugar onde a perspectiva mais abrangente tem a maior probabilidade de ser formada neste momento crucial da história. Isso se deve à amplitude de sua atividade e ao valor descomunal quando a excelência dispersa dos professores em ciências, engenharia, administração e ciências sociais se reúne para produzir uma visão coerente. Isso é uma ocorrência regular no MIT, mas não de graça, pois requer um financiamento maciço para ser realizado.

Gaste quase toda a energia para descobrir qual é o problema

No evento, o prof. Elsa Olivetti reiterou o conselho de Albert Einstein de passar 99% do tempo identificando o problema e apenas 1% do tempo implementando a solução. Ela estava falando sobre o desafio da sustentabilidade, mas vamos aplicá-lo à manufatura. Qual é o problema? Segundo muitos dos 34 palestrantes deste evento do MIT, em uma palavra, a desindustrialização, que diluiu o setor mais produtivo da economia com base em atalhos mal concebidos por economistas trabalhistas ligados ao establishment político. Professor do Instituto MIT Susana Berger lembrou ao público que, na década de 1990, Harvard Larry Summers questionou se a fabricação dos EUA era necessária!

Sem nenhuma demonstração particular de sua compreensão do papel da tecnologia na sociedade, Summers aceitou cegamente o truísmo da automação de que “a tecnologia está permitindo a produção de muito mais produtos com muito menos pessoas”, uma falácia que ele repetidamente representou ao longo dos anos, por exemplo. dentro O desafio econômico do futuro: empregos (2014). Claramente, em um nível básico, a tecnologia facilita uma produção mais eficiente, isso não está em discussão. No entanto, inerente a tal pensamento é a noção de que a produção é de alguma forma uma forma inferior de produzir crescimento porque o crescimento está nos serviços. Além disso, quando colocado dessa maneira, mascara o fato de que, embora o trabalho rotineiro seja automatizado, quase toda a inovação na sociedade, principalmente na manufatura, ainda é realizada por pessoas, não por máquinas. Os economistas tradicionais estão nessa onda há trinta anos e isso não se torna mais verdadeiro porque eles se recusam a se envolver com a lógica interna da manufatura.

Pós-industrialismo teve muitos pais, notadamente Daniel Bell, e estava certo nas margens, mas no final das contas errado. Seu modelo linear inventado, sugerindo que há uma transição natural e dependente do caminho da agricultura para a manufatura e, finalmente, para os serviços, é exatamente o tipo de inclinação futurista pobre baseada em observações superficiais que precisamos erradicar na próxima década. Entre outras coisas, é uma tragédia para as regiões rurais (ver Desindustrialização da América rural: reestruturação econômica e o gueto rural). O que muitos (nem todos) economistas tendem a perder é que a produtividade não está ligada apenas à automação, mas ao esforço humano de ajustar o processo de produção aumentado por máquinas (ver Lean Aumentado). O que importa não é a quantidade do que está sendo produzido, mas que a sociedade continue produzindo inovações de qualidade que continuem alterando a natureza do que o setor manufatureiro faz. Talvez tempo para gastar menos tempo em planilhas e mais tempo em fábricas?

MIT 2013 Estudo Produção na Economia da Inovação (PIE) refutou o fascínio irracional pelos serviços como um novo motor da economia. Buscando analisar como a inovação chega ao mercado, o PIE
PIE
estudo, em vez disso, recomendou inovar os sistemas de produção. Mostrou como a manufatura atua como locais de inovação e como facilitadores da expansão para a comercialização do fluxo de inovações dos laboratórios de pesquisa, universidades, laboratórios públicos e instalações industriais de P&D dos Estados Unidos. Ele argumentou que, em vez de desistir da fabricação, os Estados Unidos deveriam aprender com os modelos bem-sucedidos da Alemanha e da China, seja trabalhando no treinamento da força de trabalho para toda a população ou aumentando por meio de subsídios para alcançar os efeitos de plataforma da produção em escala em massa. No entanto, por mais que o PIE trouxesse consciência ao Congresso por um momento, ele não conseguiu produzir uma mudança política mais ampla.

Para ser franco: o problema que estamos enfrentando pode ser a análise incruenta de economistas sociais excessivamente certos, mais do que a própria desindustrialização, já que o fenômeno pode nunca ter acontecido na escala que aconteceu sem suas planilhas vazias facilitando o declínio.

A herança manufatureira da Nova Inglaterra

Professor David Mindell falou sobre como os primeiros industriais de Boston viam a manufatura como uma maneira elegante de aumentar a riqueza. A Boston Manufacturing Company, organizado em 1813 por Francis Cabot Lowell, um rico comerciante de Boston, em parceria com um grupo de investidores mais tarde conhecido como Os Associados de Boston, operou uma das primeiras fábricas na América. Concebida em Waltham, Massachusetts para a fabricação de tecidos de algodão, a fábrica implantou energia hidráulica. Outros locais da fábrica foram Lowell, Lawrence e Manchester, NH. Em meio a tudo isso, o MIT foi fundado em 1861. Alguns anos depois, a fábrica United Shoe Machinery, fundada em 1899 em Beverly, Massachusetts, monopolizou a maquinaria de calçados.

Quando os Yankees chegaram a Detroit e Henry Leland cofundou a Cadillac em 1902, esse impulso inicial construiu o sistema americano de manufatura. Muito mais tarde, a Digital Equipment Corporation (DEC), com sede em Maynard, MA, gigante da computação fundada em 1957, destacou-se em minicomputadores na década de 1970 e introduziu os sistemas VAX e Alpha na década de 1980, mas foi incorporada à Compaq em 1998. Com isso, como conta a história, a Nova Inglaterra foi desindustrializada quase com a mesma eficácia - e vivemos com esses efeitos hoje. No entanto, a indústria manufatureira da Nova Inglaterra continuou a prosperar por meio do desenvolvimento de novos nichos, como eletrônicos, produtos farmacêuticos, defesa e aeroespacial. As empresas regionais definidoras de hoje incluem Boston Scientific, Moderno, Hologic, A Bose Corporation, Barco elétrico da General Dynamics, Stanley Black & Decker, Raytheon, Sikorsky, e inovadores emergentes, como Ginkgo Bioworks e Desktop Metal. A porcentagem da força de trabalho empregada na manufatura é estimada em cerca de 8%, o que é, reconhecidamente, um pouco abaixo da média nacional dos EUA (ver A Pegada Manufatureira e a Importância dos Empregos na Manufatura dos EUA, 2015). Mindell apontou que nossas maiores ideias são expressas em como fazemos as coisas.

Força de trabalho, tecnologia e política – em que ordem eles importam?

ben armstrong, Diretor Executivo Interino e Cientista de Pesquisa do Centro de Desempenho Industrial do MIT, apontou que entre as empresas de manufatura com menos de 500 funcionários, até o momento houve uma adoção de tecnologia abismal. Ele ponderou o que fazer sobre isso. Na verdade, o Estudo do Trabalho do Futuro do MIT encontraram menos robôs na indústria dos EUA do que o esperado. Professor Julie Xá, o eminente estudioso de robótica social, coautor do recente livro O que esperar quando você espera robôs: o futuro da colaboração entre humanos e robôs, destacou que as pessoas que entendem o trabalho precisam ser capazes de gerenciar a tecnologia. Isso é válido se estamos falando de fresadoras ou robôs. Uma fábrica sem luzes não é ideal porque as máquinas não inovam, as pessoas sim. Assim como os pilotos no cockpit, os humanos têm pontos fortes únicos em estruturar e não esquecer em problemas de reestruturação. Professor David Hardt falou sobre a liderança contínua do MIT no ensino de manufatura através do mestrado e micro mestrado em fabricação e design avançados com subsídios para um caminho de graduação online/no local.

Assistente Especial do Presidente para Manufatura e Desenvolvimento Econômico, Elizabeth B. Reynolds em transmissão ao vivo de Cincinnati, onde o presidente anunciou a Programa Aditivo de Manufatura Aditiva (AM Forward), nos lembrou que o presidente Biden é o presidente do pós-guerra com a maior participação no ressurgimento da manufatura dos EUA e também está investindo dólares nisso. Michael Britt Crane, que lidera os esforços de educação e desenvolvimento da força de trabalho na equipe de Tecnologia de Manufatura (ManTech) no Gabinete do Subsecretário de Defesa para Pesquisa e Engenharia, destacou a liderança federal no desenvolvimento da força de trabalho de manufatura nos nove institutos de inovação em manufatura patrocinados pelo DoD. Como ele apontou: “Nossos combatentes não podem usá-lo se nossos fabricantes dos EUA não puderem fazê-lo”. Investimentos anteriores, como os US$ 4.5 bilhões concedidos a institutos financiados pelo DoD com correspondências cruzadas acima de US$ 2 bilhões da indústria, são pontos de partida para uma maior aceleração dos investimentos regionais na força de trabalho.

Diretor de Projetos Especiais do MIT, Bill Bonvillian apontou que a manufatura nem sempre é vista como parte integrante do sistema de inovação e que as taxas de participação do trabalho estão em níveis historicamente baixos. Bonvillian explicou que, com a retirada do governo dos EUA da inovação e da P&D baseada na ciência, seguindo o administrador da ciência Vannevar Bush's insistência na ciência como a "fronteira sem fim". A era Sputnik viu a espiral orçamentária da NASA alimentada pela ideia de exploração espacial e a construção do DAR
AR
programa PA, que fomentou a internet. No entanto, a década de 1980 completou o recuo e, embora o desafio energético da década de 1990 tenha ARPA-E em 2009, provavelmente ainda não levou a avanços tão fundamentais quanto o projeto ARPANET da DARPA. Dito isso, a ARPA-E forneceu aproximadamente US$ 3 bilhões em financiamento de P&D para mais de 1,294 projetos de tecnologia de energia potencialmente transformacionais e com a formação de 129 novas empresas.

A era de fabricação avançada de hoje com 16 institutos de fabricação (Fabricação EUA) permitiu uma infinidade de bancos de teste, mas nenhuma abordagem mais ampla. Motores geopolíticos, como governos autocráticos e crises na cadeia de suprimentos, tornaram a manufatura uma causa digna de se unir, diz Bonvillian, que imagina uma nova “comunidade pensante”. Mas quem deveria estar pensando? Os acadêmicos? Os trabalhadores? Os engenheiros? Os decisores políticos? A resposta parece ser: todas as anteriores.

As máquinas do futuro são apenas a parte não humana desse futuro

O simpósio também contou com especialistas nas principais áreas da indústria que conduzirão a próxima geração de produção. Professor Desossa Duane falou de aprendizado de máquina na fabricação. Jarrod Goenzel, Diretor do MIT Humanitarian Supply Chain Lab, falou sobre cadeias de suprimentos resilientes. Professor Jesus del Alamo falou da (fraca) esperança de uma liderança renovada dos EUA em microeletrônica. Professor Zachary Cordero mencionou como já em 2015 decolagem e pouso virtual (VT
VT
OL) com o foguete reutilizável de dois estágios da SpaceX F começou a transformar o custo das cargas úteis em órbita e é a base para o surgimento de uma era de fabricação espacial sem precedentes, onde veremos o metal sendo produzido sob demanda no espaço por ônibus em órbita.

Professor Yet-Ming Chiang apontou que o mundo precisa de pelo menos 100 terawatts-hora de armazenamento instalado a US$ 20 por quilowatt-hora até 2050 usando novos produtos químicos de baixo custo para realizar uma profunda descarbonização da energia de base fóssil. Professor Elsa Olivetti observou que os compromissos climáticos corporativos estão ganhando força, com a iniciativa de eletricidade 100% renovável RE100 agora em 350 empresas, a iniciativa de metas baseadas em ciência (SBTi) agora em 2800 empresas, o Climate Action100+ com 615 investidores com US$ 60 trilhões – e o Aliança Net Zero Asset Managers agora com 128 membros com US$ 43 trilhões em ativos sob gestão.

Por último, um painel sobre dimensionamento de startups de manufatura (divulgação completa: moderado por mim) explorou o futuro do campo. Empresários Elise Strobach, cofundadora e CEO da Materiais AeroShield, Natan Linder (CEO e cofundador da Tulip, presidente e cofundador da Formlabs), e Martin Feldmann (CEO e cofundador da Formas Vulcanas) ilustrou o trabalho pesado e a agitação da escala. O AeroShield (2019) está usando aerogéis para isolar janelas com inserções superisolantes (e aumentar a eficiência das células solares térmicas). Tulip é a plataforma de operações de linha de frente para manufatura digital e além. A Formlabs é líder em impressão 3D de desktop. Vulcan Forms pretende ser referência na produção em massa de aditivos metálicos. Professor de administração do MIT Carlos Fino esboçou o que ele vê como as dez ferramentas para escala empresarial: (1) Processificação, (2) Profissionalização, (3) Culturalização, (4) Automação, (5) Segmentação, (6) Plataforma, (7) Colaboração, (8) Capitalização, (9) Replicação e (10) Avaliação (pregando, dimensionando e navegando), observando que as startups de produção e gerenciamento de operações estão começando a fazer a diferença no campo.

Metaverso, por favor, afaste-se voluntariamente. A manufatura é talvez o campo de inovação mais interessante para se focar agora. Os desafios de alcançar a produção enxuta não diminuíram com o aumento das capacidades tecnológicas, talvez porque as tecnologias tendem a ter interfaces de usuário muito subdesenvolvidas para se adequar à força de trabalho. É aí que se origina o desafio de treinamento que sufoca as organizações de manufatura. Corrija isso e estamos três passos à frente. Houve uma empolgação palpável no Walker Memorial no MIT em 6 de maio. Não acho que tenha sido apenas a empolgação de mais uma vez nos reunirmos pessoalmente. A fabricação deve, e fará manchetes novamente. Hart confirmou que o simpósio é parte de um esforço maior para reunir a comunidade manufatureira do MIT e explorar o conceito de um novo centro que une professores e alunos com a indústria e o governo e promove uma nova agenda ousada.

Mas se uma nova era industrial surgir nesta década, pode ser por meio da sinergia de tecnologia e humanos e por políticas e organizações que alinham incentivos entre objetivos de negócios, desenvolvimento da força de trabalho e inovações como manufatura aditiva e automação.

A inovação de fábrica ocorre quando os humanos se adaptam e criam novos processos de produção, usando quaisquer meios que usem, avançados ou simples. A tecnologia é muitas vezes parte disso, mas raramente o gatilho.