E se as principais tecnologias de fabricação trabalhassem juntas?

Uma infinidade de tecnologias moldam a fabricação e continuam a fazê-lo. Pense em usinagem CNC, robótica, impressão 3D, robótica, software, Internet das Coisas (IoT), gêmeos digitais, IA/AR e fotônica, apenas para citar alguns importantes. O que cada um pode fazer é incrível. Mas essas tecnologias têm diferentes origens, forma física e escopo – em termos de hardware, biologia, materiais ou software.

Pense nisso não apenas como uma diferença material, mas como um desafio de linguagem. Cada um pertence a categorias separadas, mas nem todos falam todos eles. Mesmo máquinas biológicas ou de software nem sempre se comunicam entre si. Para máquinas no chão de fábrica, isso pode se tornar um problema.

Várias tecnologias de fabricação saíram de laboratórios universitários, como MIT, Stanford, Universidade de Cambridge ou Carnegie Mellon, todos lugares que afirmam conhecer comunicação. Enquanto outros foram desenvolvidos por P&D da indústria, como no Bell Labs, compreensivelmente mais aplicados a um propósito específico. Tecnologia com um escopo surpreendentemente amplo para energia aplicada surgiu de laboratórios militares como Los Alamos, ou laboratórios sem fins lucrativos como o CERN, até academias como a Academia Chinesa de Ciências. Alguns surgiram como esforços colaborativos entre setores, como a sociedade alemã Fraunhofer. Hoje em dia, a maioria das tecnologias é uma mistura das anteriores, contando com um conjunto ciber-físico de materiais para funcionar. As tecnologias desenvolvidas há muito tempo ainda são encontradas no chão de fábrica. No entanto, ao contrário da conversa vazia da evolução encenada de 1.0 a 4.0 gerações, eles podem coexistir. É um problema se alguns deles foram projetados para funcionar com outros e alguns foram projetados para funcionar por conta própria?

Os tecnólogos complicam as coisas. Não estamos tentando nos exibir, mas falamos nossa própria linguagem especializada. Você fala tecnologia? Você pode falar um pouco, o suficiente para sobreviver, talvez, mas há muitas linguagens tecnológicas. O óbvio do trabalho de escritório é a programação. C++, Python ou Fortran, cada um leva eras para aprender, e se surgirem melhores, eles podem ser extintos. Na manufatura, falar tecnologia pode significar ser um mago na operação de máquinas industriais ou no domínio de sistemas de controle industrial. Talvez você seja um operador de usinagem CNC obstinado ou adore operar robôs? Isso é tudo de bom. Porque você está então em alta demanda. Mas seria bom para a sociedade se todos aprendessem a operar robôs, impressoras 3D, computadores ou gêmeos digitais. Como fazemos isso sem codificação?

Imaginando um futuro modular

Vamos fazer um experimento mental. Imagine que a fabricação começou como LEGO. Quero dizer tijolos de plástico intercambiáveis, ou mesmo quaisquer peças modulares com as quais você possa construir coisas. Construa torres, cidades ou táxis. LEGO pode parecer simples, mas construir com eles requer habilidades motoras, consciência espacial, raciocínio, capacidade de se envolver em brincadeiras imaginativas e várias outras habilidades. A LEGO faz parte dos cursos do MIT Media Lab há anos. Há um Curso de Robótica LEGO no MIT Open Courseware desenvolvido desde 2007. Mindstorms, um sistema de invenção robótica que revolucionou os kits de construção LEGO, surgiu da colaboração de 20 anos da LEGO com o Media Lab. Pertenço à orgulhosa categoria de AFOLS, “fãs adultos de LEGO” (ver LEGO exclusivo: AFOLs nos ensinaram a levar os adultos a sério). Quando meus filhos param de brincar com LEGO, sou eu quem tem que ser trazido para o jantar. Importante, uma vez que você construiu algo, a diversão não acabou. Você pode continuar a brincar com o que construiu, adaptá-lo ou até mesmo derrubá-lo e começar de novo. Recomeçar é fundamental. Não há nada que os aficionados por LEGO odeiem mais do que peças coladas.

Agora imagine que você construiu uma fábrica simplesmente com peças LEGO. O que isso significa? Por um lado, significa que você pode reconfigurar sua fábrica peça por peça. Isso também significa que, embora uma fábrica complexa exija especificações e planos, todos podem participar de sua construção. Não gosta da forma como as máquinas CNC funcionam? Construa um diferente, menor, maior. Coloque-o em outro lugar se você não gostar de onde o colocou.

Para maior clareza, não estou sugerindo construir uma fábrica em LEGO. É o princípio por trás disso, o impulso criativo, que eu respeito. Estou dizendo isso da mesma forma que sinto que os serviços governamentais seriam diferentes se fossem administrados pela Disney. Imagine uma pulseira “mágica” que lhe dá acesso total a tudo o que o governo tem a oferecer, mas com rostos sorridentes em todos os lugares. Agora, a metáfora não é literal e eu realmente não quero que a Disney administre o governo.

A fabricação não é como LEGO ou Disney. Não estamos mais no jardim de infância (nunca fui – o que alguns dizem que explica muito da minha brincadeira), mas a realidade é que as tecnologias não são intercambiáveis ​​ou interoperáveis ​​– diríamos em termos de tecnologia. Hoje em dia, é popular pensar em termos de “primeiros princípios;”. Devemos agradecer a Elon Musk por isso (ver Por que inovadores como Elon Musk e Jeff Bezos adotam essa antiga técnica de solução de problemas). Um primeiro princípio é aquele que não pode ser deduzido de nenhuma outra suposição. Os filósofos amam o pensamento de primeiro princípio. Descartes, por exemplo, disse que seu ponto de partida foi que sua própria mente existe (“cogito ergo sum”). Agora, nos tempos modernos, os cientistas são famosos por pensar em primeiros princípios. Exceto, eles realmente?

Das analogias aos primeiros princípios

Chega de minhas analogias. Acostumamo-nos a pensar por analogia em vez de primeiros princípios. É uma abreviação. No entanto, ao construir máquinas, a analogia é um beco sem saída porque leva à mediocridade. Em vez de reconstruir as fábricas do zero, os fabricantes muitas vezes recorrem à modernização dos chamados “brownfields” em vez de construir “greenfields”, que são mais caros. A tecnologia industrial é uma grande malha de máquinas e softwares novos e antigos que mal se unem. Grandes fabricantes, ou seus fornecedores de tecnologia, preferem integrar tecnologias de startups por M&A em vez de inventar algo eles mesmos (com base em componentes abertos) ou fazer parceria com startups. A estratégia de “ficar nos ombros de gigantes” ou “escolher vencedores” funciona muito bem para alcançar as coisas rapidamente. No entanto, nos colocamos em um canto se incorrermos em dívida tecnológica.

Conrad Leiva, diretor de Ecossistema e Desenvolvimento da Força de Trabalho do CESMII, o instituto de fabricação inteligente dos EUA, escreve 7 primeiros princípios que se somam à fabricação inteligente. Leiva cita segurança, insights em tempo real, painéis proativos, abertura, resiliência, escalabilidade e sustentabilidade. O problema é que esses são conceitos com os quais todos podem concordar, mas a menos que padronizemos a terminologia, comprometamos os fabricantes com ações e regulemos as interações, a “união” não acontecerá magicamente.

Em vez disso, devemos começar do zero; As abordagens baseadas em “aplicativos” partem de uma nova premissa. Como explica um primeiro princípio: “quem está tentando resolver um problema deve ter os meios para fazê-lo”. Para isso, em vez de peças LEGO, temos aplicativos. O que é um aplicativo senão um algoritmo simples que transforma fluxos de trabalho industriais em um processo que pode atingir um objetivo de negócios. Os aplicativos são implementados em código de computador, mas para funcionar como peças LEGO, esse código não é um requisito necessário para o usuário entender. Os aplicativos podem vir pré-configurados, mas devem ser facilmente configuráveis. Eles são uma versão poderosa de uma planilha com uma interface de arrastar e soltar. Se você pode operar um celular, pode usar um aplicativo e, se pode jogar no computador, pode se tornar um desenvolvedor de aplicativos. Bons aplicativos de fabricação conectam-se a máquinas para realizar trabalhos do mundo real no chão de fábrica ou na cadeia de suprimentos: encomendar coisas, instruir o trabalho, monitorar a qualidade e enviar produtos. Os aplicativos fazem isso aumentando os trabalhadores, não os substituindo.

O que poderíamos alcançar se as principais tecnologias de fabricação trabalhassem juntas? Com a chamada fabricação orientada por software construída em uma plataforma intercambiável (“interoperável”), poderíamos construir microfábricas em minutos, que poderiam fazer produtos avançados em sua casa, em seu espaço maker na escola ou na comunidade ou local de trabalho. Esperar? Isso já existe. O analógico é o FabLab rede, girando fora do Professor Neil Gershenfeldtrabalho do MIT. Exceto que os FabLabs são apenas para os milhares de entusiastas voluntários.

Estou falando em mudar toda a lógica de fabricação, mudando para uma plataforma modular executada por arrastar e soltar. À medida que a tecnologia da web penetra lentamente na fabricação, estamos prestes a descobrir o que poderia ser. No entanto, pode demorar um pouco porque não é do interesse de todos. E daí que exigimos que qualquer tecnologia no chão de fábrica deve se comunicar com outras pessoas? Da mesma forma, seria inaceitável ficar em silêncio se estiver participando de um grupo de humanos que estão tentando aprender juntos. No mínimo, qualquer tecnologia patrocinada pelo governo deve ter uma interface interoperável. Se você gastar dinheiro público, faça manufaturas que todos os trabalhadores possam usar. Não cole LEGO.