A escassez de mão de obra está matando a indústria americana. Veja como a IA pode trazê-lo de volta à vida.

A fabricação dos EUA está pronta para um ressurgimento significativo. Os desastres na cadeia de suprimentos causados ​​pela pandemia mostraram a fraqueza de uma dependência excessiva de uma longa cadeia de suprimentos, especialmente fora dos EUA.

Além disso, as crescentes tensões com a China fizeram com que os EUA questionassem sua dependência da manufatura chinesa para o sucesso econômico. Essas questões mudaram o compromisso das empresas manufatureiras dos EUA de construir localmente.

O problema é que a manufatura americana está criticamente aquém da mão-de-obra necessária para impulsionar essa revolução. Simplesmente não há trabalhadores qualificados suficientes para fazer o trabalho, nem trabalhadores não qualificados suficientes dispostos a aprender.

A necessidade é verdadeiramente a mãe da invenção, no entanto. A escassez de mão de obra na manufatura abriu o caminho para a implantação generalizada de algumas inovações muito interessantes em Inteligência Artificial para manufatura. Tão potentes são esses desenvolvimentos que McKinskey prevê que eles criarão alguns US$ 3.7 trilhões em valor por 2025.

Mas antes de entrarmos nisso, vamos dar uma rápida olhada na crise trabalhista que está fomentando a revolução.

Aqui está o quão ruim é o problema trabalhista na fabricação americana

Mesmo que todos os trabalhadores qualificados na América estivessem empregados, ainda haveria 35% mais vagas de emprego não preenchidas no setor de manufatura de bens duráveis ​​do que trabalhadores qualificados capazes de preenchê-los. Deloitte prevê uma escassez de mais de dois milhões de trabalhadores industriais americanos até 2030, representando um custo de oportunidade de US$ 1 trilhão de dólares por ano.

Deixada desmarcada, as coisas provavelmente ficarão piores, não melhores. Ainda existem alguns 40 milhões de Baby Boomers na força de trabalho– cerca de 25% da força de trabalho total, muitos dos quais em funções de manufatura “antiga”. À medida que os Boomers se aposentam, os trabalhadores mais jovens estão evitando empregos na indústria em favor de tecnologia, saúde e outras oportunidades onde as condições de trabalho e remuneração são mais atraentes.

Os Estados Unidos podem aumentar rapidamente a imigração de países onde os trabalhadores estão ansiosos para obter emprego americano, mas isso vem com seu próprio conjunto de desafios e exigiria mais feitiçaria política do que posso imaginar possível. Além disso, os empregadores podem ter receio de treinar novos trabalhadores qualificados apenas para ver suas operações fechadas mais uma vez durante o próximo bloqueio.

Para manter as máquinas funcionando, os fabricantes americanos precisam encontrar alternativas ao trabalho humano.

A IA pode ser uma grande parte da solução de escassez de mão de obra

Parte da solução para esse problema, sem surpresa, é a Inteligência Artificial. Tal como acontece com outras indústrias, é inevitável que muitos empregos anteriormente humanos sejam substituídos por IA. Mas em vez de se preocupar empregos em risco da IA, nesse caso, você deve pensar em como a IA pode ajudar a manter suas operações em execução e sua equipe humana empregada.

Aqui estão apenas algumas das maneiras pelas quais a IA na Manufatura ajudará a mitigar a escassez de mão de obra e revolucionar a forma como os produtos são feitos em solo americano:

Automação Robótica

Os robôs são usados ​​há décadas em áreas como fabricação automotiva e siderurgia, onde realizam operações repetitivas no piso de produção, como levantamento pesado e soldagem de juntas. No entanto, esses robôs convencionais foram projetados apenas para executar tarefas muito restritas em circunstâncias extremamente previsíveis.

Hoje, aplicativos de inteligência artificial como o da Siemens Unidade de processamento neural Simatic estão capacitando os braços do robô para agarrar e manipular objetos, independentemente de sua orientação, velocidade ou posicionamento. Isso significa que robôs e “co-bots” (assistentes robóticos projetados para trabalhar ao lado de humanos) podem ser treinados para realizar uma ampla variedade de trabalhos na linha de montagem, assim como os humanos. Enquanto isso, os Veículos Guiados Autônomos (AGVs), armados com funções de IA como mapeamento, detecção de anomalias de superfície e tecnologia de prevenção de objetos, podem transportar peças e produtos acabados através de armazéns e chão de fábrica no lugar de equipes de carregamento e operadores de empilhadeiras.

Juntas, essas inovações robóticas com inteligência artificial podem economizar pelo menos 75% dos custos trabalhistas de usar apenas humanos, permitir uma produção contínua 24 horas e ajudar a evitar ferimentos causados ​​por perigos na linha de montagem, manuseio de materiais pesados ​​e movimentos repetitivos. Não é à toa que a robótica moderna já está conduzindo um reversão de fortunas de fabricação em lugares como Cingapura e Coréia do Sul. Por que não fazer o mesmo nos Estados Unidos?

De produção de aditivos

Outra área em que a IA está ajudando a aliviar a escassez de mão de obra na manufatura é a impressão 3D. De acordo com a abordagem convencional, designers e engenheiros altamente qualificados devem aproveitar anos de experiência e uma abordagem de “melhor palpite” para chegar à melhor solução de projeto. Mas a IA agora capacita uma abordagem rápida e generativa para desenvolver soluções de design complexas e altamente otimizadas que podem ser produzidas rapidamente por meio da impressão 3D.

O aprendizado de máquina em sistemas de software como o Netfabb da Autodesk, por exemplo, permite que os fabricantes parâmetros de projeto de entrada e solicite as opções mais eficientes, eficazes e fabricáveis. Depois que um design é selecionado, a IA de empresas como a NNAISENCE usa redes neurais e gêmeos digitais para prever, monitorar e eliminar defeitos no processo de manufatura aditiva, ajudando a evitar atrasos e erros dispendiosos. Software de IA como o Alchemite da Intellegens pode até ser usado para imagine materiais novos e exóticos adequado para necessidades específicas de fabricação e uso do produto.

Se todas essas funções incrivelmente complexas fossem executadas apenas por humanos, elas exigiriam equipes muito maiores de engenheiros e designers altamente qualificados e muitas vezes resultariam em resultados inferiores.

Visão de máquina

Quando você imagina uma linha de montagem de manufatura, provavelmente visualiza primeiro uma esteira transportadora de produtos sendo levados de uma estação para outra, onde trabalhadores humanos inspecionam os produtos à medida que avançam. Na maioria dos ambientes de fabricação, isso não está muito longe da verdade. É um trabalho repetitivo, trabalhoso e propenso a erros, mas é vital para o processo de garantia de qualidade.

Entrar Visão de Máquina Autônoma (AMV), liderado por empresas de IA como Inspekto e Matroid. Usando câmeras e IA que reconhecem a forma, orientação e condição dos produtos da linha de montagem sob várias condições de iluminação, os sistemas AMV podem contar e rastrear itens, detectar defeitos e classificar os produtos de acordo, à medida que passam. Isso elimina grande parte da necessidade de olhos e mãos humanos no processo de controle de qualidade.

A visão de máquina também pode ser usada para dar suporte à embalagem, paletização e carregamento de carga, economizando mão de obra, tempo e dinheiro. Soluções de empresas como RobitIQ e Spiroflow podem determinar o método de paletização ideal, por exemplo, quando um braço robótico agarra e coloca caixas em paletes automaticamente.

Otimização de Produção

Quando as máquinas de produção param, muitas vezes exigem análise especializada e agentes de reparo, muitas vezes despachados do fabricante, custando tempo e dinheiro. A IA de fornecedores como Vanti e 3DS não apenas pode ser usada para monitorar o desgaste da máquina e do molde para que a manutenção preventiva possa ser programada para um tempo ideal, mas também pode monitorar a temperatura, umidade e variações de execução para diferentes produtos e materiais, para que as máquinas de produção podem ser otimizadas com base nas condições atuais.

Quando algo dá errado, a IA pode analisar todas as razões possíveis e propor o melhor curso de ação provável. Isso é algo que apenas um engenheiro de manutenção humano altamente experiente pode fazer na maioria das fábricas.

Mas não se trata apenas de manutenção e controle de danos. Os sistemas de nuvem e borda com inteligência artificial, como o Brilliant Manufacturing Suite da GE e o Mindsphere da Siemens, estão trabalhando para conectar e gerenciar todo o processo de fabricação de ponta a ponta, desde o projeto até o planejamento de demanda e inventário de materiais, até o consumo de energia e a logística final.

A necessidade de IA na fabricação é ainda maior do que você pensa

Imagine robôs antropomórficos com uma gama tão ampla de funções físicas e adaptabilidade alimentada por IA que serão capazes de fazer quase qualquer trabalho manual que os humanos possam fazer atualmente. Quando isso acontecer, que diferença o custo da mão de obra nos países em desenvolvimento fará como vantagem competitiva? Os fabricantes com tecnologia de IA não precisarão recrutar e treinar tantos trabalhadores. Eles se preocuparão menos com a próxima pandemia e bloqueio. Eles evitarão muitos dos desafios de fonte única que acompanham nossa atual crise de gerenciamento da cadeia de suprimentos. E muito mais.

À medida que os sistemas de Inteligência Artificial são expostos a cada vez mais dados, eles serão aprimorados continuamente, criando um efeito volante que colocá-lo fora do negócio se você perder o trem. No entanto, essa revolução também tem o poder único de rejuvenescer totalmente a manufatura americana, talvez até tornando-a novamente uma das mais competitivas do mundo.

A revolução da fabricação de IA está acontecendo agora, não em algum ponto inimaginável no horizonte. Esta crise trabalhista não é um aborrecimento passageiro. Faz parte do novo cenário de negócios que devemos esperar nos próximos anos. Os fabricantes que posicionam a IA como o principal impulsionador do seu sucesso colherá os benefícios em nossa década atual.

Se você se preocupa com a forma como a IA está determinando os vencedores e os perdedores nos negócios e como pode alavancar a IA para o benefício de sua organização, recomendo que fique atento. Escrevo (quase) exclusivamente sobre como executivos seniores, membros do conselho e outros líderes de negócios podem usar a IA de maneira eficaz. Você pode ler artigos anteriores e ser notificado de novos clicando no botão "seguir" aqui.