Et si les meilleures technologies de fabrication fonctionnaient ensemble ?

Une multitude de technologies façonnent la fabrication et continuent de le faire. Pensez à l'usinage CNC, à la robotique, à l'impression 3D, à la robotique, aux logiciels, à l'Internet des objets (IoT), aux jumeaux numériques, à l'IA/AR et à la photonique, pour n'en nommer que quelques-uns. Ce que chacun peut faire est incroyable. Mais ces technologies ont des origines, une forme physique et une portée différentes, en termes de matériel, de biologie, de matériaux ou de logiciels.

Pensez-y non seulement comme une différence matérielle, mais comme un défi de langage. Chacun appartient à des catégories distinctes, mais tout le monde ne les parle pas toutes. Même les machines biologiques ou logicielles ne communiquent pas toujours entre elles. Pour les machines en atelier, cela peut devenir un problème.

Plusieurs technologies de fabrication sont sorties de laboratoires universitaires, comme le MIT, Stanford, l'Université de Cambridge ou Carnegie Mellon, tous lieux qui prétendent connaître la communication. Alors que d'autres ont été développés par la R&D de l'industrie comme dans les Bell Labs, naturellement plus appliqués à un objectif spécifique. La technologie avec une portée étonnamment large pour l'énergie appliquée a émergé des laboratoires militaires comme Los Alamos, ou des laboratoires à but non lucratif comme le CERN, voire des académies comme l'Académie chinoise des sciences. Certains sont apparus comme des efforts de collaboration entre secteurs, comme la société allemande Fraunhofer. De nos jours, la plupart des technologies sont un mélange de ce qui précède, s'appuyant sur un ensemble cyber-physique de matériaux pour fonctionner. Les technologies développées il y a des siècles se retrouvent encore dans les ateliers. Cependant, contrairement au discours vide de sens sur l'évolution par étapes des générations 1.0 à 4.0, elles peuvent coexister. Est-ce un problème si certains d'entre eux ont été conçus pour fonctionner avec d'autres et d'autres ont été conçus pour fonctionner seuls ?

Les technologues compliquent les choses. Nous n'essayons pas de faire semblant mais nous parlons notre propre langue spécialisée. Parlez-vous technique ? Vous parlez peut-être un peu, peut-être assez pour vous débrouiller, mais il existe de nombreux langages techniques. Le plus évident du travail de bureau est la programmation. C++, Python ou Fortran, chacun prend des éons à apprendre, et si de meilleurs émergent, ils peuvent disparaître. Dans le secteur manufacturier, parler technologie peut signifier être un assistant pour faire fonctionner des machines industrielles ou maîtriser les systèmes de contrôle industriels. Peut-être êtes-vous un opérateur d'usinage CNC pur et dur ou aimez-vous faire fonctionner des robots ? C'est tout bon. Car vous êtes alors très sollicité. Mais ce serait bien pour la société que tout le monde apprenne à faire fonctionner des robots, des imprimantes 3D, des ordinateurs ou des jumeaux numériques. Comment faire cela sans coder ?

Imaginer un futur modulaire

Faisons une expérience de pensée. Imaginez que la fabrication ait commencé sous le nom de LEGO. Je veux dire des briques en plastique interchangeables, ou même des pièces modulaires avec lesquelles vous pouvez construire des choses. Construisez des tours, des villes ou des taxis. LEGO peut sembler simple, mais construire avec eux nécessite des compétences motrices, une conscience spatiale, un raisonnement, la capacité de s'engager dans un jeu imaginatif et diverses autres compétences. LEGO fait partie des cours du MIT Media Lab depuis des années. Il y a un Cours de robotique LEGO sur MIT open Courseware développé depuis 2007. Mindstorms, un système d'invention robotique qui a révolutionné les kits de construction LEGO, est né de la collaboration de 20 ans de LEGO avec le Media Lab. J'appartiens à la fière catégorie des AFOLS, "fans adultes de LEGO" (voir Exclusivité LEGO: les AFOL nous ont appris à prendre les adultes au sérieux). Quand mes enfants arrêtent de jouer avec LEGO, c'est moi qu'il faut descendre pour le dîner. Surtout, une fois que vous avez construit quelque chose, le plaisir n'est pas terminé. Vous pouvez continuer à jouer avec ce que vous avez construit, l'adapter ou même le démolir et recommencer. Recommencer est crucial. Il n'y a rien que les aficionados de LEGO détestent plus que des pièces collées ensemble.

Imaginez maintenant que vous avez construit une usine simplement avec des pièces LEGO. Qu'est-ce que ça veut dire? D'une part, cela signifie que vous pouvez reconfigurer votre usine pièce par pièce. Cela signifie également que même si une usine complexe nécessite un cahier des charges et des plans, chacun peut participer à sa construction. Vous n'aimez pas le fonctionnement des machines CNC ? Construisez-en un autre, plus petit, plus grand. Mettez-le ailleurs si vous n'aimez pas l'endroit où vous le mettez.

Pour plus de clarté, je ne suggère pas de construire une usine en LEGO. C'est le principe sous-jacent, l'élan créatif, que je respecte. Je dis cela de la même manière que je pense que les services gouvernementaux seraient différents s'ils étaient gérés par Disney. Imaginez un bracelet «magique» vous donnant un accès complet à tout ce que le gouvernement a à offrir, mais avec des visages souriants partout. Maintenant, la métaphore n'est pas littérale et je ne veux pas vraiment que Disney dirige le gouvernement.

La fabrication n'est pas comme LEGO ou Disney. Nous ne sommes plus à la maternelle (je n'y suis jamais allé – ce qui, selon certains, explique en grande partie mon côté ludique) mais la réalité est que les technologies ne sont ni interchangeables ni interopérables – dirions-nous en termes techniques. Ces jours-ci, il est courant de penser en termes de « principes premiers ». Nous devons remercier Elon Musk pour cela (voir Pourquoi des innovateurs comme Elon Musk et Jeff Bezos adoptent cette ancienne technique de résolution de problèmes). Un premier principe est celui qui ne peut être déduit d'aucune autre hypothèse. Les philosophes aiment d'abord la pensée fondée sur des principes. Descartes, par exemple, disait que son point de départ était que son propre esprit existait (« cogito ergo sum »). Aujourd'hui, à l'époque moderne, les scientifiques sont réputés pour penser selon les premiers principes. Sauf, le font-ils vraiment ?

Des analogies aux premiers principes

Assez avec mes analogies. Nous nous sommes habitués à penser par analogie au lieu des premiers principes. C'est un raccourci. Cependant, lors de la construction de machines, l'analogie est une impasse car elle conduit à la médiocrité. Au lieu de reconstruire des usines à partir de zéro, les fabricants ont souvent recours à la modernisation de ce que l'on appelle des « friches industrielles » par opposition à la construction de « friches vierges » qui sont plus coûteuses. La technologie industrielle est un grand maillage de machines et de logiciels nouveaux et anciens qui s'assemblent à peine. Les grands fabricants, ou leurs fournisseurs de technologies, préfèrent intégrer les technologies des startups par M&A au lieu d'inventer quelque chose eux-mêmes (basé sur des composants ouverts) ou de s'associer à des startups. La stratégie « se tenir debout sur les épaules de géants », ou « choisir des gagnants » fonctionne assez bien pour faire avancer les choses rapidement. Cependant, nous nous plaçons dans un coin si nous contractons une dette technologique.

Conrad Leiva, directeur de l'écosystème et du développement de la main-d'œuvre au CESMII, l'institut américain de fabrication intelligente, écrit 7 premiers principes qui s'ajoutent à la fabrication intelligente. Leiva cite la sécurité, les informations en temps réel, les tableaux de bord proactifs, l'ouverture, la résilience, l'évolutivité et la durabilité. Le problème est que ce sont des concepts avec lesquels tout le monde peut être d'accord, mais à moins que nous normalisions la terminologie, engageons les fabricants dans des actions et réglementions les interactions, "l'unité" ne se produira pas comme par magie.

Au lieu de cela, nous devrions repartir de zéro ; Les approches basées sur les « applications » partent d'un nouveau principe. Comme l'explique un premier principe : "quiconque essaie de résoudre un problème doit avoir les moyens de le faire". Pour ce faire, au lieu de briques LEGO, nous avons des applications. Qu'est-ce qu'une application sinon un algorithme simple qui transforme les flux de travail industriels en un processus capable d'atteindre un objectif commercial. Les applications sont implémentées en code informatique, mais pour fonctionner comme des briques LEGO, ce code n'est pas une exigence nécessaire pour que l'utilisateur comprenne. Les applications peuvent être préconfigurées, mais doivent être facilement configurables. Il s'agit d'une version puissante d'une feuille de calcul avec une interface glisser-déposer. Si vous pouvez utiliser un téléphone portable, vous pouvez utiliser une application, et si vous pouvez jouer à des jeux informatiques, vous pouvez devenir développeur d'applications. Les bonnes applications de fabrication se connectent aux machines pour accomplir des tâches réelles dans l'atelier ou dans la chaîne d'approvisionnement : commander des choses, donner des instructions sur le travail, surveiller la qualité et expédier les produits. Les applications le font en augmentant les travailleurs, pas en les remplaçant.

Que pourrions-nous réaliser si les meilleures technologies de fabrication travaillaient ensemble ? Avec la soi-disant fabrication pilotée par logiciel construite sur une plate-forme interchangeable ("interopérable"), nous pourrions construire des micro-usines en quelques minutes, qui pourraient fabriquer des produits avancés dans votre maison, dans votre espace de fabrication à l'école, dans la communauté ou sur le lieu de travail. Attendez? Cela existe déjà. L'analogique est le fablab réseau, filature du professeur Neil Gershenfeldtravaille au MIT. Sauf que les FabLabs sont réservés aux milliers de passionnés bénévoles.

Je parle de changer toute la logique de fabrication, de passer à une plate-forme modulaire gérée par glisser-déposer. Alors que la technologie Web pénètre lentement dans la fabrication, nous sommes sur le point de découvrir ce que cela pourrait être. Cependant, cela peut prendre un certain temps car ce n'est pas dans l'intérêt de tout le monde. Et si nous imposions que toute technologie dans l'atelier doit communiquer avec les autres. De la même manière, il serait inacceptable de se taire si vous faites partie d'un groupe d'humains qui essaient d'apprendre ensemble. À tout le moins, toute technologie parrainée par le gouvernement devrait avoir une interface interopérable. Si vous dépensez de l'argent public, faites de la fabrication que tous les travailleurs peuvent utiliser. Ne collez pas ensemble LEGO.