La escasez de mano de obra está acabando con la fabricación estadounidense. Así es como la IA puede devolverlo a la vida.

La fabricación estadounidense está lista para un resurgimiento significativo. Las debacles de la cadena de suministro provocadas por la pandemia han mostrado la debilidad de una dependencia excesiva de una cadena de suministro larga, especialmente fuera de los EE. UU.

Además, las crecientes tensiones con China han provocado que EE. UU. cuestione su dependencia de la fabricación china para el éxito económico. Estos problemas han cambiado el compromiso de las empresas manufactureras estadounidenses de construir localmente.

El problema es que la industria manufacturera estadounidense tiene una escasez crítica de la mano de obra que necesita para impulsar esa revolución. Simplemente no hay suficientes trabajadores calificados para hacer el trabajo, ni suficientes trabajadores no calificados dispuestos a aprender.

Sin embargo, la necesidad es verdaderamente la madre de la invención. La escasez de mano de obra en la fabricación ha allanado el camino para el despliegue generalizado de algunas innovaciones muy interesantes en inteligencia artificial para la fabricación. Estos desarrollos son tan potentes que McKinskey predice que crearán algunos $ 3.7 billones en valor por 2025.

Pero antes de entrar en materia, echemos un vistazo rápido a la crisis laboral que está fomentando la revolución.

Así de grave es el problema laboral en la industria manufacturera estadounidense

Incluso si todos los trabajadores calificados en Estados Unidos estuvieran empleados, todavía habría 35% más vacantes vacantes en el sector de fabricación de bienes duraderos que trabajadores calificados capaces de llenarlos. Deloitte predice una escasez de más de dos millones de trabajadores manufactureros estadounidenses para 2030, lo que representa un costo de oportunidad de $ 1 billón de dólares por año.

Si no se controla, las cosas probablemente empeorarán, no mejorarán. todavía hay algunos 40 millones de Baby Boomers en la fuerza laboral—alrededor del 25% de la fuerza laboral total, muchos de los cuales en roles de fabricación de la “vieja escuela”. A medida que los Boomers se jubilan, los trabajadores más jóvenes evitan los trabajos de fabricación a favor de la tecnología, la atención médica y otras oportunidades donde las condiciones de trabajo y la compensación son más atractivas.

Estados Unidos podría aumentar rápidamente la inmigración de países donde los trabajadores están ansiosos por obtener un empleo estadounidense, pero eso conlleva su propio conjunto de desafíos y requeriría más hechicería política de la que puedo imaginar posible. Además, los empleadores pueden desconfiar de capacitar a nuevos trabajadores calificados solo para ver sus operaciones cerradas una vez más durante el próximo cierre.

Para que las máquinas sigan funcionando, los fabricantes estadounidenses deben encontrar alternativas al trabajo humano.

La IA puede ser una gran parte de la solución a la escasez de mano de obra

Parte de la solución a este problema, como era de esperar, es la Inteligencia Artificial. Al igual que con otras industrias, es inevitable que muchos trabajos que antes eran humanos sean reemplazados por IA. Pero en lugar de preocuparse por puestos de trabajo en riesgo por la IA, en este caso, debería pensar en cómo la IA puede ayudarlo a mantener sus operaciones en funcionamiento y a su personal humano empleado.

Estas son solo algunas de las formas en que la IA en la fabricación ayudará a mitigar la escasez de mano de obra y revolucionará la forma en que se fabrican los productos en suelo estadounidense:

Automatización y robótica

Los robots se han utilizado durante décadas en campos como la fabricación de automóviles y las acerías, donde han realizado operaciones repetitivas en la planta de producción, como levantamiento de objetos pesados ​​y soldadura de juntas. Sin embargo, estos robots convencionales fueron diseñados solo para ejecutar tareas definidas de manera muy limitada en circunstancias extremadamente predecibles.

Hoy en día, las aplicaciones de inteligencia artificial como las de Siemens Unidad de procesamiento neuronal Simatic están capacitando a los brazos robóticos para agarrar y manipular objetos independientemente de su orientación, velocidad o ubicación. Eso significa que los robots y los "co-bots" (asistentes robóticos diseñados para trabajar junto a los humanos) se pueden entrenar para realizar una amplia variedad de trabajos en la línea de montaje, tal como lo hacen los humanos. Mientras tanto, los vehículos autónomos guiados (AGV), equipados con funciones de IA como mapeo, detección de anomalías en la superficie y tecnología para evitar objetos, pueden transportar piezas y productos terminados a través de almacenes y plantas de fábrica en lugar de equipos de carga y operadores de montacargas.

Juntas, estas innovaciones robóticas impulsadas por IA pueden ahorrar al menos 75% de los costos laborales de utilizar humanos solos, permitir una producción continua las 24 horas y ayudar a evitar lesiones por los peligros de la línea de montaje, el manejo de materiales pesados ​​y los movimientos repetitivos. No es de extrañar que la robótica moderna ya esté impulsando un inversión de las fortunas manufactureras en lugares como Singapur y Corea del Sur. ¿Por qué no hacer lo mismo en Estados Unidos?

Fabricación aditiva

Otra área en la que la IA está ayudando a aliviar la escasez de mano de obra en la fabricación es la impresión 3D. De acuerdo con el enfoque convencional, los diseñadores e ingenieros altamente calificados deben aprovechar años de experiencia y un enfoque de "mejor suposición" para llegar a la mejor solución de diseño. Pero AI ahora permite un enfoque generativo rápido para desarrollar soluciones de diseño complejas y altamente optimizadas que se pueden producir rápidamente a través de la impresión 3D.

El aprendizaje automático en sistemas de software como Netfabb de Autodesk, por ejemplo, permite a los fabricantes parámetros de diseño de entrada y solicite las opciones más eficientes, efectivas y fabricables. Una vez que se selecciona un diseño, la IA de empresas como NNAISENCE usa redes neuronales y gemelos digitales para predecir, monitorear y eliminar defectos en el proceso de fabricación aditiva, ayudando a evitar costosos retrasos y errores. El software de inteligencia artificial como Alchemite de Intellegens puede incluso usarse para imagina materiales nuevos y exóticos adecuado para las necesidades específicas de fabricación y uso del producto.

Si todas estas funciones increíblemente complejas fueran realizadas solo por humanos, requerirían equipos mucho más grandes de ingenieros y diseñadores altamente calificados y, a menudo, darían como resultado resultados inferiores.

Visión de máquina

Cuando imagina una línea de ensamblaje de fabricación, probablemente primero imagina una cinta transportadora de productos que se mueven rápidamente de una estación a la siguiente, después de lo cual los trabajadores humanos inspeccionan los productos a medida que avanzan. En la mayoría de los entornos de fabricación, eso no está muy lejos de la realidad. Es un trabajo repetitivo, intensivo en mano de obra y propenso a errores, pero es vital para el proceso de control de calidad.

Participar Visión artificial autónoma (AMV), liderado por empresas de IA como Inspekto y Matroid. Usando cámaras e inteligencia artificial que reconoce la forma, la orientación y la condición de los productos de la línea de ensamblaje bajo diversas condiciones de iluminación, los sistemas AMV pueden contar y rastrear artículos, detectar defectos y clasificar los productos en consecuencia, a medida que avanzan. Esto elimina gran parte de la necesidad de manos y ojos humanos en el proceso de control de calidad.

La visión artificial también se puede utilizar para respaldar el embalaje, la paletización y la carga de carga, lo que ahorra mano de obra, tiempo y dinero. Las soluciones de empresas como RobitIQ y Spiroflow pueden determinar el método de paletización óptimo, por ejemplo, con lo cual un brazo robótico agarra y coloca las cajas en los palets automáticamente.

Optimización de producción

Cuando las máquinas de producción fallan, a menudo se requieren agentes de reparación y análisis especializados, a menudo enviados por el fabricante, lo que cuesta tiempo y dinero. La IA de proveedores como Vanti y 3DS no solo se puede usar para monitorear el desgaste de la máquina y el molde para que el mantenimiento preventivo se pueda programar en un momento óptimo, sino que también puede monitorear la temperatura, la humedad y las variaciones de funcionamiento para diferentes productos y materiales, para que las máquinas de producción se pueden optimizar en función de las condiciones actuales.

Cuando algo sale mal, la IA puede analizar todas las razones posibles y proponer el mejor curso de acción probable. Eso es algo que solo un ingeniero de mantenimiento humano altamente experimentado puede hacer en la mayoría de las fábricas.

Pero no se trata solo de mantenimiento y control de daños. Los sistemas de borde y nube impulsados ​​por IA, como Brilliant Manufacturing Suite de GE y Mindsphere de Siemens, están trabajando para conectar y administrar todo el proceso de fabricación de extremo a extremo, desde el diseño hasta la planificación de la demanda y el inventario de materiales, desde el consumo de energía hasta la logística final.

La necesidad de IA en la fabricación es incluso mayor de lo que piensa

Imagine robots antropomórficos con una gama tan amplia de funciones físicas y adaptabilidad impulsada por IA que podrán realizar casi cualquier trabajo manual que los humanos pueden realizar actualmente. Cuando eso suceda, ¿qué diferencia hará el costo de la mano de obra en los países en desarrollo como ventaja competitiva? Los fabricantes impulsados ​​por IA no tendrán que reclutar y capacitar a tantos trabajadores. Se preocuparán menos por la próxima pandemia y el confinamiento. Evitarán muchos de los desafíos de una sola fuente que surgieron con nuestra actual crisis de gestión de la cadena de suministro. Y mucho más.

A medida que los sistemas de inteligencia artificial estén expuestos a más y más datos, mejorarán continuamente, creando un efecto volante que dejarte fuera del negocio si pierdes el tren. Sin embargo, esta revolución también tiene el poder único de rejuvenecer por completo la fabricación estadounidense, tal vez incluso convirtiéndola una vez más entre las más competitivas del mundo.

La revolución de la fabricación de IA está ocurriendo ahora mismo, no en un punto inimaginable en el horizonte. Esta crisis laboral no es una molestia pasajera. Es parte del nuevo panorama empresarial que deberíamos esperar en los próximos años. Los fabricantes que posicionan la IA como el factor clave de su éxito cosechará los beneficios dentro de nuestra década actual.

Si le preocupa cómo la IA determina los ganadores y los perdedores en los negocios, y cómo puede aprovechar la IA en beneficio de su organización, lo animo a que permanezca atento. Escribo (casi) exclusivamente sobre cómo los altos ejecutivos, los miembros de la junta y otros líderes empresariales pueden usar la IA de manera efectiva. Puede leer artículos anteriores y recibir notificaciones de nuevos haciendo clic en el botón "seguir" aquí.