25 Führungskräfte transformieren die Fertigung

Im Jahr 2021 begann Smart Manufacturing damit, die Führungskräfte, die die Fertigung umgestalten, zu fragen, welche Auswirkungen die Coronavirus-Pandemie auf ihr Geschäft hatte. Die Geschichten sind nicht nur immer wieder erstaunlich, wir sehen auch einige der Trickle-Down-Effekte von COVID-19 in ihren Antworten.

Zwei Befragte sagten, dass Reshoring – die Rückverlagerung der Produktion in die Vereinigten Staaten – stattfindet. Einer ist der Elektronik-Vertragshersteller Electro Soft Inc., dessen Kunden die Firma aus Pittsburgh bitten, mehr zu produzieren, und der andere ist Amazon Web Services.

„Das Nearshoring und Reshoring der Fertigung ist real und ein Moment für Unternehmen, nicht nur ‚Bewährtes‘ zu implementieren, sondern ihre Geschäftsprozesse und Technologie-Stacks so zu ändern, dass sie flexibler sind“, sagte Douglas Bellin, General Manager, Smart Factory und Industrie 4.0, AWS.

Der Hauptgrund für die Umkehrung des Offshoring sind natürlich Probleme in der Lieferkette. Und der Katalysator für diese Probleme ist die Pandemie, aus der immer wieder beeindruckende Geschichten entstehen.

Das Team der Carbon Fiber Technology Facility des Oak Ridge National Laboratory fand beispielsweise heraus, wie N-95-Medien für Gesichtsmasken hergestellt werden können, und übertrug diese Technologie dann an einen Industriepartner, der Dieselfilter herstellt. Ihre Zusammenarbeit ermöglichte die Produktion von über 3 Millionen Masken pro Tag.

Mehr als zwei Jahre nach der Pandemie haben Unternehmen jeder Größe, Start-ups, öffentlich-private Partnerschaften und Universitäten weiterhin neue Ideen und innovative Produkte zusammen mit Grundnahrungsmitteln, auf die wir angewiesen sind, hervorgebracht und Möglichkeiten für die Führung geschaffen, die auf den nächsten Seiten demonstriert wird hervortreten.

Kira Barton, Ph.D.

Assoziierter Professor, University of Michigan (U-M)

Die Verlockung der intelligenten Fertigung (SM) für Barton wurde durch die während der Pandemie aufgedeckten Branchenschwächen noch verstärkt. „Die Pandemie hat ein beispielloses Beispiel für die Notwendigkeit einer verbesserten Agilität und intelligenten Entscheidungsfindung im Fertigungssektor, einschließlich der Lieferkette, geliefert“, sagte sie. „Dies hat zusätzliche Forschungsinitiativen und Finanzierungsmöglichkeiten in diesem Bereich sowie starke Industriekooperationen angespornt.“ Barton und ihr Team bei U-M erstellten ein anforderungsgesteuertes Framework für digitale Zwillinge (DT), das die Spezifikationen definiert, die erforderlich sind, um die Wiederverwendbarkeit, Interoperabilität, Austauschbarkeit, Wartbarkeit, Erweiterbarkeit und Autonomie von DT für ein breites Anwendungsspektrum zu ermöglichen. „Ich denke, die Entwicklung eines … Frameworks sowie die Demonstration und Implementierung dieses Frameworks bei verschiedenen industriell relevanten Problemen ist unsere größte Errungenschaft“, sagte sie. „Wir möchten in diesem Bereich weiterhin führend sein.“ Und die Verlockung von SM? „Intelligente Fertigung bringt Konzepte aus Robotik, künstlicher Intelligenz und cyber-physischen Systemen zusammen, um Informationen für eine intelligentere Entscheidungsfindung in der Fertigungsindustrie zu nutzen“, sagte Barton. „Dies bietet eine einzigartige Gelegenheit, bereichsübergreifend an einem gesellschaftlich wichtigen Problem zu arbeiten.“

Hui Yang, Ph.D.

Professor, Pennsylvania State University

Yangs Forschungslabor konzentriert sich auf das Design und die Entwicklung neuer „Sensing-Modeling-Optimization“-Technologien, um nichtlineare, stochastische Dynamiken in der Fertigung zur Qualitätsverbesserung zu untersuchen. Zu ihren jüngsten Arbeiten gehörte, dass Yang und sein Forschungsteam eine neue differenzielle Datenschutzmethode entwickelt haben, um einen automatisierten Schutz sensibler Daten zu ermöglichen, indem „Rauschen“ hinzugefügt wird, um potenzielle Hacker abzuschrecken. nutzte die neue Generation von IoT und verteiltem Rechnen, um neue Netzwerkmodelle unter Verwendung eines stochastischen Ansatzes für die Verarbeitung von Maschineninformationen und die Zustandsüberwachung zu entwickeln; und entwarf neue Six-Sigma-Methoden für die Qualitätskontrolle der additiven Fertigung. „Wie in einem Ökosystem haben wir Menschen, die isoliert in verschiedenen Bereichen der additiven Fertigung arbeiten, und Systemingenieure können dabei helfen, die Punkte zu verbinden, um einen Rahmen für das Qualitätsmanagement bereitzustellen“, sagte Yang. „Qualität ist unverzichtbar, und wenn wir von Anfang an einen Rahmen für das Qualitätsmanagement auf Systemebene entwerfen, dann haben wir eine höhere Qualität und eine bessere Produktivität zu geringeren Kosten. Letztendlich möchte jeder eine hochpräzise High-End-Fertigung durchführen, aber wenn die Qualität in irgendeinem Schritt während der Produktion leidet, verliert man den Wettbewerbsvorteil, der für den globalen Markt benötigt wird.“

Eric M. Johnson, Ph.D.

Senior Manager, Forschungslabor für additive Fertigung,
Eaton Corporation

Bevor er in die additive Fertigung einstieg, verbrachte Johnson seine Karriere damit, sich damit zu beschäftigen, wie sich die Fertigung auf Materialien und letztendlich auf die Haltbarkeit von Produkten auswirkt. „Dann beschloss mein damaliger Arbeitgeber 2013, einen Metall-3D-Drucker zu kaufen“, sagte er. „Als Metallurge konnte ich mir die Gelegenheit nicht entgehen lassen, an einer so coolen Technologie zu arbeiten. Als ich anfing, in diesem Bereich zu arbeiten, wurden meine Augen für die Möglichkeiten geöffnet, die die additive Fertigung (AM) für Design, Fertigung und die Lieferkette bieten könnte.“ Er trat der AM-Community bei, baute Beziehungen auf und lernte mehr über den 3D-Druck. „Ich verdanke der größeren AM-Community so viel für die großartige Technologie, die entwickelt wurde, und die fantastischen Ideen, die die Anwender der additiven Fertigung wie mich inspiriert haben“, sagte er. Johnson ist auch inspiriert von Eatons uneingeschränktem Einsatz von AM und dem Engagement seiner Teams, die dazu beigetragen haben, die AM-Produktion von Luft- und Raumfahrtteilen in Rekordzeit zum Erfolg zu führen. „Ich glaube, dass wir die Art und Weise verändern können, wie die Fertigung erfolgt, und das ist mein Ziel für die Zukunft!“ sagte er.

Douglas Bellin

Geschäftsführer, Smart Factory und Industrie 4.0,
Amazon Web Services

In seiner Funktion, die Gesamtstrategie und Roadmap für Amazon Web Services for Industry zu überwachen, hat Bellin einen Platz in der ersten Reihe, um Trends in der gesamten Fertigung zu erkennen. Ein Trend, den er sieht, ist die Schnelllebigkeit des Wandels. „Wir befinden uns an einem kritischen Wendepunkt im Markt und die Beschleunigung des Wandels nimmt zu.“ er sagte. „In der Vergangenheit erlebte der Markt Veränderungen mit einem Zeitrahmen von 10 bis 20 Jahren. Jetzt sehen wir Marktveränderungen und Verbesserungen, die in weniger als fünf Jahren oder schneller eintreten.“ Darüber hinaus sind viele der mit Industrie 4.0 verbundenen Technologien wie Fernüberwachung und -betrieb, selbstkorrigierende Fertigung, K.I. und maschinelles Lernen sieht Bellin jetzt als Must-haves an. Dieser Six-Sigma-Greenbelt, der seine Karriere damit begann, jeden Job in einem Stahlwerk zu erledigen, sieht auch Chancen in den pandemiebedingten Knicken in der Lieferkette. „Das Nearshoring und Reshoring der Fertigung ist real und ein Moment für Unternehmen, nicht nur ‚Bewährtes‘ zu implementieren, sondern ihre Geschäftsprozesse und Technologie-Stacks so zu ändern, dass sie flexibler sind“, sagte er.

Jennifer Tisdale

Geschäftsführer GRIMM

Tisdale ist ein Cyberökonomie-Stratege, der für den Aufbau von Cybersicherheitsprogrammen und -strategien für Industrie, Regierung und Wissenschaft bekannt ist. Zu den Schwerpunktbereichen ihres Unternehmens gehören die Sicherheit von cyber-physischen Systemen, in denen Hardware und Software zusammenlaufen, Netzwerke, Anwendungssicherheitstests, Schulungen und Beratung. Ihre Expertise konzentriert sich auf die Sicherheit vernetzter, cyber-physischer Systeme und Technologien, einschließlich des industriellen Internets der Dinge, kritischer Infrastrukturen und fortschrittlicher Transportmobilität. Tisdale verfügt über eine einzigartige Mischung aus Erfahrung in der Verteidigungs-, Automobil-, Fertigungs- und Technologiebranche. Zuvor war sie Programmmanagerin für Cybermobilität bei der Michigan Economic Development Corporation (MEDC). Bei MEDC war Tisdale für die Unterstützung der Automobil- und Verteidigungsindustrie verantwortlich, indem er intelligente Mobilität und Cybersicherheit zusammenführte, um die Entwicklung vernetzter und autonomer Fahrzeuge voranzutreiben. „Technologie bringt viele Vorteile für die Fertigung, aber auch Sicherheitsrisiken“, sagte sie. „Ich fühle mich inspiriert, für die Bedeutung solider Cybersicherheitspraktiken für unsere Hersteller einzutreten und darüber aufzuklären, um ihre Unternehmen und die Qualität ihrer Produkte zu schützen. Ich möchte auch sicherstellen, dass jeder Hersteller versteht, dass Ressourcen zur Verfügung stehen, um seine Cybersicherheitshaltung zu verbessern.“

Thomas Bollenbach, Ph.D.

Chief Technology Officer,
Advanced Regenerative Manufacturing Institute (ARMI)

Bollenbach leitet die Bemühungen unter den Mitgliedern von BioFabUSA, einem ARMI-Programm, um intelligente Fertigung für die Zell-, Gewebe- und Organherstellung zu nutzen. Zu ihren Errungenschaften gehören eine SMAC-Fertigungsplattform (skalierbare, modulare, automatisierte und geschlossene) und ein Deep Tissue Characterization Center. Sie entwickeln auch sensorbasierte Echtzeitplattformen und Datenanalysen für die Qualitätskontrolle während des Prozesses und des Endprodukts, um Hürden zu überwinden, die entstehen, wenn die Prinzipien der intelligenten Fertigung nicht angewendet werden. „SMAC und tiefgreifende Charakterisierung werden eine Quality-by-Design-Fertigung ermöglichen, die unerlässlich ist, damit das jahrzehntealte Konzept von hergestellten Geweben und Organen wirtschaftlich realisierbar wird“, sagte Bollenbach. Für die Zukunft sieht er eine Zunahme der Fähigkeit der Biofabrikationsindustrie, die Fertigung durch Echtzeit-Datenerfassung und -verarbeitung zu überwachen und zu steuern, die Tools wie A.I. „Ich sehe dies als eine Verlagerung von Qualitätskontrollen, die derzeit im Labor mit den traditionellen Werkzeugen des analytischen Chemikers durchgeführt werden, hin zu einem Techniker, der die Sensorausgaben überwacht“, sagte Bollenbach. „Dies wird auch zu einer Änderung der Art und Weise führen, wie Aufsichtsbehörden wie die FDA die ihnen vorgelegten Herstellungsprozesse überprüfen und genehmigen.“

Akhila Tadinada

Chief Technology Officer, Xemelgo Inc.

Nichts bereitet Tadinada mehr Freude, als Software für Hersteller zu entwickeln. „Hersteller sind die wahren Erbauer unserer Volkswirtschaften“, sagte sie. Sie und ein Kollege bei einem ehemaligen Arbeitgeber gründeten das Startup in Seattle im Jahr 2018, um schlüsselfertige Industrie 4.0-Apps anzubieten, um Rohstoffe, laufende Arbeiten, Anlagen, Lieferungen und fertige Waren zu verfolgen. „Die digitalen Assistenten von Xemelgo stellen sicher, dass sich der Hersteller auf die Erledigung seiner Arbeit konzentrieren kann, während die Xemelgo-Software im Hintergrund arbeitet, um sicherzustellen, dass alles auf Kurs ist“, sagte sie. Zur Inspiration blickt Tadinada auf die Karriere ihres Vaters in einem der größten indischen Unternehmen zur Herstellung von Energieerzeugungsanlagen, das sie als Mädchen besuchte, und auf Amazon. „Amazon begann vor 30 Jahren mit einer kleinen Website, auf der Bücher verkauft wurden, und hat schließlich jeden Aspekt des Einzelhandelsbetriebs neu erfunden“, sagte sie. „Wir glauben, dass sich die Fertigung auf eine ähnliche Reise begibt. Da wir jeden Aspekt der Fertigung vernetzt und Echtzeitdaten durchfließen lassen, werden Hersteller in der Lage sein, hochgradig kundenspezifische Produkte in kürzester Zeit zu bauen und die Nachfrage ihrer Endkunden wie nie zuvor zu bedienen.“

Sachin Lulla

Amerikas Consulting Sector Leader,
Advanced Manufacturing and Mobility, EY

Die Mission von EY, ehemals bekannt als Ernst &Young, ist es, eine bessere Arbeitswelt zu schaffen. Die Transformation der Fertigung steht im Mittelpunkt der Mission von Lulla in seiner Rolle als Leiter der Fertigungsberatung. „Unser größter Erfolg war die Eröffnung unseres EY-Nottingham Spirk Innovation Hub in Cleveland, um unseren Kunden die Zukunft der intelligenten Fertigung und digitalen Transformation zu präsentieren“, sagte er. „Wir haben es uns zur Aufgabe gemacht, mit jedem produzierenden Unternehmen zusammenzuarbeiten, um seine Produkte, das Kundenerlebnis und die operative Ausfallsicherheit mit digitalen Technologien gemeinsam mit unseren Ökosystempartnern in unserem Innovationszentrum zu transformieren.“ EY hat auch einen ganzheitlichen Ansatz zur Transformation von Fertigungsunternehmen mit einer Methode namens Transformation Realized entwickelt, die einen auf den Menschen ausgerichteten Ansatz zur Anwendung von „technology@speed“ und „innovation@scale“ verfolgt, sagte er. Über zwanzig Jahre Beratung von OEMs der Automobilindustrie und die Inspiration als Kind durch seinen Vater, der ein erfolgreiches Bekleidungsunternehmen gründete, haben eindeutig eine Schlüsselrolle in seinem Leben gespielt. „Es liegt in meiner DNA“, sagte Lulla über seinen Weg, die Zukunft der Fertigung zu gestalten.

Malcolm J. Thompson, Ph.D.

Geschäftsführer, NextFlex

NextFlex, ein Institute of Manufacturing USA, hat eine neue Art von Elektronik entwickelt, die auf gedruckten Schaltungen basiert, die dünne, flexible elektronische Chips und gedruckte Verbindungen integrieren, die eine schnelle Markteinführung ermöglichen, kostengünstig sind und durch einen umweltfreundlichen Herstellungsprozess hergestellt werden . „Wir haben eine Partnerschaft mit Mitgliedern des Konsortiums aufgebaut, um Probleme gemeinsam zu lösen und gleichzeitig eine Konstruktions- und Fertigungsorganisation innerhalb von NextFlex aufzubauen“, sagte Thompson. „Diese beiden Errungenschaften haben zu einer messbaren Steigerung des Funktionsumfangs und der Reife von FHE (Flexible Hybrid Electronics) geführt.“ Thompson würde gerne mehr NextFlex-Mitglieder begrüßen, derzeit über 100, um ein noch breiteres Spektrum der Lieferkette abzudecken und die Zahl seiner Fertigungspartner zu erweitern, während das Institut daran arbeitet, die weit verbreitete Einführung hybrider additiver Elektronik, Kommerzialisierung und Anwendungen voranzutreiben. Entscheidend für die Arbeit von NextFlex ist der Einsatz von Smart Manufacturing. „Wir haben mehrere Methoden für Druck-/Additivprozesse implementiert, um Kosten und Komplexität in der Fertigung zu reduzieren“, sagte er. „In Bezug auf die Elektronikmontage verwenden wir lötfreie Flip-Chip-Die-Befestigung bei niedrigen Temperaturen, um mit Niedertemperaturmaterialien kompatibel zu sein.“

Jay Flores

Gründer, Invent the Change LLC

Flores kombinierte sein technisches Wissen mit Unterhaltung, um MINT-Aufklärung für Kinder zu leisten. Er hat einen Abschluss in Maschinenbau und ist ein ehemaliger globaler MINT-Botschafter für Rockwell Automation. Er hat auch mit FIRST zusammengearbeitet. Zu den unternehmerischen Projekten von Flores gehört die Gründung von Invent the Change LLC, einer MINT-fördernden Organisation. Während der Pandemie, als die meisten Aktivitäten und Schulen geschlossen wurden, erstellte er auf seinem YouTube-Kanal eine Sendung mit dem Titel „It’s not Magic, It’s Science“. Die Show nutzt den Unterhaltungsaspekt der Magie und als Zaubertricks getarnte wissenschaftliche Experimente, um das Bewusstsein und die Begeisterung für STEM zu steigern. „Jedes Experiment ist ebenso unterhaltsam wie lehrreich und macht Spaß für alle Altersgruppen“, sagte er. In seiner Rolle als Mystery Science Guide im Mystery Science Team von Discovery Education weckt Flores die Neugier, indem er Fragen beantwortet, die von Schülern eingereicht wurden, wie z. B. „Wie wurden LEGO-Steine ​​erfunden?“. und "Warum fallen die Leute nicht aus Achterbahnen, wenn sie auf dem Kopf stehen?" Jay ist auch Moderator der Fernsehsendung „Make48“, die für PBS gedreht wird und 96 % der US-Haushalte erreicht.

Frans Cronje

Mitbegründer und CEO, DataProphet (Pty.) Ltd.

Wenn Cronje an die Zukunft der intelligenten Fertigung denkt, sieht er ein panoperatives, selbstoptimierendes Ökosystem, das von K.I. aber mit Menschen im Mittelpunkt. In der Fabrik der Zukunft wird der Mensch befähigt, seine digitalen Fähigkeiten kontinuierlich zu verbessern. Dies wird notwendig sein, da sie mit immer intelligenteren Maschinen zusammenarbeiten, die neue Produkte und Komponenten mit immer fortschrittlicheren Materialien herstellen. „Die Fertigung der Zukunft wird auch Wert mit unterschiedlichen Metriken wie sozialem und ökologischem Nutzen, interdisziplinärer Zusammenarbeit und Skalierbarkeit digitaler Fähigkeiten erfassen“, sagte er. Cronje gründete DataProphet im Jahr 2014, als er aus einem Beratungsunternehmen ein Unternehmen machte. Seitdem haben er und sein Team aus Dateningenieuren und Datenwissenschaftlern Kunden dabei geholfen, Herstellungsfehler um durchschnittlich 40 Prozent zu reduzieren. Einige dieser Kunden haben durch die PRESCRIBE-Lösung von DataProphet sogar null Fehler erreicht. Cronjes Bemühungen führten zu einer Einladung, der Global Innovators Community des Weltwirtschaftsforums beizutreten, die sich aus den vielversprechendsten Start-ups der Welt zusammensetzt, und einer Bitte, beim Annual Meeting of the New Champions, auch bekannt als „Summer Davos“, zu sprechen.

Daniel Burseth

Vizepräsident für Technik, Eckhart

Eckhart kombinierte einen kollaborativen Roboter, maschinelles Sehen und einen autonomen mobilen Roboter zu einem vollautomatischen End-of-Line-Inspektionssystem. Das System kann falsch angebrachte Produktaufkleber, schlechte elektrische Verbindungen und fehlende Komponenten für einen Nutzfahrzeug-OEM identifizieren. „In der Vergangenheit beschäftigen Hersteller viele Personen in Inspektionsrollen, in denen sie mit einer Checkliste auf einem Klemmbrett und einer Grundschulung ausgestattet sind“, sagte er. „Menschen sind bei sich wiederholenden Inspektionsaufgaben nicht besonders gut, und die Qualitätsbeurteilungen variieren erheblich von einem Bediener zum nächsten. Trotz größter Bemühungen, die Qualität zu überprüfen, liefern viele Unternehmen am Ende schlechte Produkte aus der Tür.“ Die Automatisierungsinspektion ist sehr gefragt, da die Produkte immer komplexer werden und qualifizierte Arbeitskräfte immer knapper werden. Neben der Inspektions- und Testautomatisierung sieht Eckhart weiterhin ein zweistelliges Wachstum in traditionelleren Bereichen der Fabrikautomation, darunter Schleifen und Schleifen, Maschinenbeschickung sowie das Heben und Transportieren schwerer Lasten. „Bei der Automatisierung geht es im Wesentlichen darum, Menschen von den langweiligsten, schmutzigsten und gefährlichsten Tätigkeiten in der Fabrik zu befreien“, sagte Burseth. „Wir sind stolz auf die Gelegenheit, US-Fabriken zu begehrteren Arbeitsplätzen zu machen.“

Martin Jun, Ph.D.

Assoziierter Professor, Purdue University; CEO und Mitbegründer, Maijker Corp.

Jun war Mitbegründer (mit seiner Kollegin Chandra Nath, Ph.D.) Maijker Corp., um einen Schallsensor zu kommerzialisieren, den Jun entwickelt hat, um den Betriebsstatus, Zustand, Prozessanomalien, Gesundheit und mehr einer Werkzeugmaschine zu verstehen, ähnlich wie der legendäre Fabrikarbeiter wer könnte schon am Klang einer Maschine erkennen, ob sie richtig funktioniert. Er vergleicht den kontaktbasierten, internen Sensor mit einem Stethoskop, um die einzigartige Tonfolge jeder Maschine zu erkennen, die als Sprache betrachtet und interpretiert werden kann. Jun hat auch ein immersives und interaktives Cyber-Physical-System-Framework (I2CPS) entwickelt, das auf den Ähnlichkeiten intelligenter Fertigungsarchitekturen basiert und gleichzeitig die Zusammenarbeit zwischen Menschen und Autonomie betont. Im Allgemeinen befinden sich die Autonomiemodule im Cyberspace, und Menschen nutzen sie aus Anwendungen. „Besonders im I2CPS-Framework kann die menschliche Kognition die künstliche Intelligenz ersetzen“, sagte Jun. „Die Autonomie kann Fertigungssysteme anstelle von Menschen steuern, und sowohl Menschen als auch Autonomie teilen sich die Arbeit der Datenanalyse und -assoziation.“ Durch die Arbeit in seinem Labor hofft Jun, kleinen und mittleren Herstellern zu helfen, zu überleben und zu gedeihen, Ziele, die während der Pandemie noch schwerer zu erreichen sind, sagte er.

Thomas Hedberg Jr., Ph.D.

Mission Director, Acquisition and Industrial Security, Applied Research Laboratory for Intelligence and Security, University of Maryland

Nach 15 Jahren Arbeit an der Entwicklung von Standards und digitalen Fähigkeiten für modellbasierte Unternehmen (MBE), digitale Threads und digitale Zwillinge wurde Hedberg eingestellt, um ein Forschungsteam an der University of Maryland aufzubauen und zu leiten, um zu untersuchen, wie man intelligente Fertigungskapazitäten skalieren kann ganze Lieferketten. „Wir erzählen einen Witz, dass wir Anfang März 2020 mit der Arbeit an der Resilienz der Lieferkette begonnen haben, als Sie die Anzahl der Forscher, die sich mit diesem Thema befassten, an einer Hand abzählen konnten“, sagte er. „Dann spulen wir bis Mitte März 2020 vor und die ganze Welt konzentrierte sich auf Lieferketten.“ Vor der Universität arbeitete Hedberg bei NIST, wo er das NIST Smart Manufacturing Systems Test Bed mitentwickelte, das von führenden Softwareunternehmen zum Entwickeln und Testen ihrer Produkte verwendet wird. Das Projekt brachte ihm und seinem Team eine Goldmedaille des US-Handelsministeriums ein, die höchste Auszeichnung, die der Handelsminister für „herausragende und außergewöhnliche Leistungen“ vergibt, so eine Website der Regierung. Hedberg war auch maßgeblich an der Erstellung des MBE Framework der American Society of Mechanical Engineers beteiligt, dessen erster Standard im März 2022 veröffentlicht wurde.

Chandra Nath, Ph.D.

Chief Technology Officer &Mitbegründer, Maijker Corp.

Als er bei Hitachi America Ltd. arbeitete, erfand Nath eine neuartige Signalerfassungsmethode zur Online-Überwachung von Fertigungsprozessen und Werkzeugzuständen. Ein Patent wurde veröffentlicht. In jüngerer Zeit gründete Nath zusammen mit seinem Kollegen Martin Jun, Ph.D., und John J. Murphy die Maijker Corp., um ein KI-basiertes, nicht-invasives, einfaches und flexibles Plug-and-Play-Maschinenüberwachungssystem zu kommerzialisieren, das a Schallsensor, der aus Juns Labor stammt. Maijker erhielt vom National Science Foundation Seed Fund und Elevate Ventures Inc., Indianapolis, Auszeichnungen mit Nath als Hauptforscher, um die F&E- und Kommerzialisierungsarbeit für das System fortzusetzen. Maijker begann genau zu Beginn der Pandemie. Trotz einiger COVID-bedingter anfänglicher Verzögerungen bei der Planung von Tests und der Einführung in der Industrie hatten die Mitbegründer das Glück, ein Softwareprodukt verkaufen zu können und haben bereits die erste Version ihres Maschinenüberwachungssystems in den Fabriken ihrer Partner im Einsatz. Einer der Partner war mit dem System so erfolgreich, dass er es breiter in seiner Fabrik einsetzen möchte und bot an, das Unternehmen zu entschädigen, ein Phänomen, das Nath als „großen Erfolg“ bezeichnete.

Craig Blue, Ph.D.

Direktor, Advanced Manufacturing Program, Oak Ridge National Laboratory

Während seiner 25-jährigen Karriere in der Forschung und Entwicklung von Materialien und Fertigungstechnologien hat Blue Patente, Veröffentlichungen und Auszeichnungen gesammelt. Aber einer seiner stolzesten Momente war es, zu sehen, wie die Experten des ORNL für Fertigung und Materialien zusammen mit seinen Einrichtungen und Fähigkeiten bei der Pandemie halfen. Er und sein Team wandelten die Carbon Fiber Technology Facility am ORNL um, um N-95-Medien für Gesichtsmasken herzustellen, und übertrugen diese Technologie dann an einen Industriepartner, der Dieselfilter herstellt, um die Lieferkette und Produktion von über 3 Millionen Masken pro Tag zu ermöglichen. Sie nutzten auch den digitalen Faden – eine Technologie, für die Blue eine Leidenschaft hat – um schnell Werkzeuge für Gesichtsmasken und Reagenzgläser herzustellen. Tatsächlich hat die Manufacturing Demonstration Facility des ORNL, deren Gründungsdirektor Blue war, die Schaffung und Einführung des digitalen Frameworks und der Datenanalyse für Fertigungsprozesse vorangetrieben. „Der digitale Faden ist der Schlüssel, um fortschrittliche Fertigung zu implementieren und die amerikanische Fertigung auf die nächste Stufe zu heben“, sagte er. „Die Technologie versetzt Unternehmen in die Lage, ihre transienten Fertigungsprozesse vollständig zu verstehen und zu kontrollieren – um Teileeigenschaften sicherzustellen und identische Teile immer wieder zu reproduzieren.“

Matthew Cordner

Hauptgeschäftsarchitekt für A&D, HCL Technologies Inc.

Nachdem er drei Jahrzehnte damit verbracht hat, Vertikalflugzeuge zu entwerfen, zu bauen und zu unterstützen, wendet Cordner seine gewonnenen Erkenntnisse auf die IT an. „Ein Flugzeug ist ein komplexes System sorgfältig integrierter Systeme, in denen jeweils Kompromisse gemacht werden, um die gewünschte Leistung zu erzielen“, sagte er. „IT-Architektur ist auch ein ‚System von Systemen‘, das auf höhere Ziele ausgelegt ist.“ Eines der wichtigsten Ziele sei Agilität – die Fähigkeit, tägliche Änderungen in der Technik, der Fabrik und der Lieferkette schnell zu erkennen und darauf zu reagieren, sagte er. „Milliarden wurden in IT-Tools investiert, aber nur wenige Unternehmen haben sie mit diesem übergeordneten Ziel integriert“, sagte Cordner. „Dies erfordert eine effektivere Integration von PLM- und ERP-Systemen miteinander und mit dem Fertigungsbereich. Bei HCL nennen wir das Model Based Enterprise 2.0. Wir sehen einen erneuten Fokus auf die Rolle von ERP bei der Gewährleistung der Agilität und Widerstandsfähigkeit der Lieferkette. Moderne ERPs wie S/4HANA von SAP wurden so konzipiert, dass sie schneller, weniger komplex und benutzerfreundlicher sind und gleichzeitig weitaus mehr Funktionen bieten als herkömmliche Tools.“ Er erinnert sanft daran:„Denken Sie daran, dass das ultimative Ziel darin besteht, Ihr Unternehmen zu optimieren, nicht Ihre Anwendungen.“

Yujie Chen, Ph.D.

Ingenieur, Digitale Fertigung und Bearbeitung,
Caterpillar Inc.

Chen begann seine Karriere in der Fertigung bei Caterpillar im Jahr 2013 und arbeitet seitdem in fortgeschrittenen fertigungsbezogenen Bereichen. Seine Arbeit umfasst die Entwicklung und Implementierung von Fertigungsprozessmodellen sowie den Datenaustausch und die Analyse zwischen Fertigungsprozessen. „Dies soll den Herstellungsprozess automatisieren, um Agilität und Ausfallsicherheit zu gewährleisten“, sagte er. „Zum Beispiel kann ein Roboter dabei helfen, eingehendes Material auf Variationen zu scannen, und unsere fortschrittlichen Fertigungssysteme können sich dann intelligenter an diese Variationen anpassen.“ Über MxD, das Digital Manufacturing Institute innerhalb der Manufacturing USA, leitete er ein Team von mehr als 20 Personen aus Wissenschaft und Industrie in einem finanzierten Projekt, so ein Artikel im Peoria Magazine aus dem Jahr 2019, als es ihn zu einem der 40 Leaders Under 40 ernannte. COVID-19 beleuchtete die Bedeutung der intelligenten Fertigung, sagte er. „Mit Smart Manufacturing kann der Status des Fertigungsprozesses überwacht, die Produktqualität vorhergesagt und das Design virtuell validiert werden“, sagte Chen. „Einige Menschen sind physisch weit von Fertigungslinien entfernt, aber sie können die Fertigung mit intelligenten Fertigungstechnologien noch besser einsehen und kontrollieren.“

Chinedum „Chi“ Okwudire, Ph.D.

Gründer und CTO, Ulendo; Außerordentlicher Professor, Maschinenbau, University of Michigan

Okwudire und seine Kollegen haben neue Algorithmen entwickelt, die Steuerungstheorie, fortschrittliche Modellierung und Sensorik sowie maschinelles Lernen nutzen, um die Geschwindigkeit und Präzision von Desktop- und industrietauglichen 3D-Druckern zu geringen Kosten zu steigern. Hersteller forderten ihren FBS-Vibrationskompensationsalgorithmus an, um ihnen zu helfen, ihre 3D-Drucker zu beschleunigen, um die durch die SARS-CoV-2-Pandemie verursachte Nachfragespitze zu befriedigen, aber er war zu diesem Zeitpunkt noch nicht für den kommerziellen Vertrieb bereit. „Die Anfragen haben uns wirklich inspiriert“, sagte er. In der Zwischenzeit setzt das Team seine Lösungen auf kommerziellen Druckereien ein. „Es ist großartig zu sehen, wie unsere Lösungen das Forschungslabor verlassen und in der Praxis erfolgreich sind“, sagte Okwudire. „Wir haben noch viele weitere intelligente Fertigungslösungen in der Entwicklung – wie unseren SmartScan-Algorithmus für den laserbasierten 3D-Druck von Metallen – die wir der 3D-Druckindustrie und darüber hinaus gerne zur Verfügung stellen werden.“ Der Name seines Unternehmens, Ulendo, bedeutet „Reise“ oder „Reise“ in der Chichewa-Sprache. Das Team des Unternehmens ist auf dem Weg, „Software einzusetzen, damit Fertigungsmaschinen ihr volles Potenzial als allgegenwärtige Werkzeuge für die moderne Fertigung ausschöpfen können“, so die Unternehmenswebsite.

Johan Bjorklund

Geschäftsführer, Betacom

Als Bjorklund 2019 CEO bei Betacom wurde, war seine Vision für die Zukunft. Könnte die drahtlose Infrastruktur von Betacom für Mobilfunkbetreiber am Scheideweg von Industrie 4.0 stehen? Er rief führende Unternehmen der Mobilfunkbranche aus den Bereichen Finanzen, Technik, Sicherheit, Produktmanagement, Vertrieb und Marketing zusammen, um eine neue Geschäftseinheit und einen neuen Betacom-Dienst zu gründen – Betacom 5G as a Service (5GaaS) – das Unternehmen bezeichnet das branchenweit erste vollständig verwaltete private Mobilfunknetz Service. „Wir haben einen schlüsselfertigen Service entwickelt, der von einem modernen Network Operations Center unterstützt wird, das neben dem Netzwerkbetrieb auch die Sicherheit verwaltet“, sagte er. Vor seinem Eintritt in das Team, das Betacom übernahm, war Bjorklund Mitbegründer und Vorstandsvorsitzender eines Leidenschaftsprojekts, des Softwareunternehmens Aiberry. Seine Software verwendet A.I. um die Worte, die Stimme und den Gesichtsausdruck einer Person während eines kurzen, geführten Gesprächs zu analysieren, um medizinischen Dienstleistern wichtige Erkenntnisse zu liefern, die ihnen bei der Diagnose und Behandlung von psychischen Störungen helfen. „In einer Zeit, in der geistiges Wohlbefinden wichtiger denn je ist, verbessert Airberry den Zugang zu Pflege, verbessert die Früherkennung und unterstützt Gesundheitsdienstleister“, sagte er.

Sam Golan

Gründer und CEO, High QA Inc.

In seiner 25-jährigen praktischen Managementerfahrung in den Bereichen CAD/CAM und PLM wurde Golan klar, dass die intelligente Fertigung relativ gut aufgestellt ist und sich in die richtige Richtung bewegt, um die Herausforderungen von Industrie 4.0 anzugehen. „Was jedoch dramatisch hinterherhinkt, ist die Qualität für die Herstellung“, sagte er. Nach Ansicht von Golan hinkt die Qualität in der Fertigung Jahrzehnte hinterher und ist ein riesiger Engpass, der mit hohen Kosten verbunden ist. Die Fertigungsautomatisierung sei im Vergleich zur Qualität in der Fertigung weit fortgeschritten, wobei der Abstand täglich wachse, sagte er. „Die Qualität kann mit dem Tempo nicht mithalten“, sagte Golan. „Teile werden kleiner, (sind) hochpräzise mit engeren Toleranzen und werden von umfangreichen Dokumentationseinreichungen begleitet.“ Golan baute die Lösung von High QA durch die Integration von Qualität und Fertigung von Anfang an – 2D-Zeichnung oder 3D-Modell. Es wurde von fast 1.000 Kunden übernommen, von OEMs bis hin zu allen Ebenen der Lieferkette. Golan hört hier nicht auf. “Our next achievement begins with a new product launch that enables the supply chain to become an integral part of the manufacturing quality process,” he said.

Paul Van Metre

Co-Founder &CRO, ProShop ERP

Van Metre and his partners created ProShop ERP, a paperless, digital manufacturing ecosystem, so they could run their former CNC machine shop using smart tools and processes. When other companies “were very interested” in what they had built, the partners sold the shop they had run for 17 years so they could focus their efforts on the software. “Our team at ProShop has helped bring life-changing impact to hundreds of manufacturing companies, helping clients significantly scale much faster than they could otherwise, reduce costs, increase throughput, improve their bottom lines, create more jobs and improve their communities,” he said. “We believe this is very important work to support this industry and the overall economy.” Industry apparently likes what Van Metre, Matthew Carrico and Kelsey Heikoop created. “The pandemic has led to tremendous growth at ProShop, and we’ve more than doubled our team and client base,” Van Metre said. “Most manufacturing companies have realized they must adopt smart tools to help run their businesses, and that paper documents and legacy software systems won’t allow them to compete at the level needed today.”

Karla Trotman

President &CEO, Electro Soft Inc.

When the pandemic interrupted industry supply chains, domestic manufacturers moved to strengthen the pipelines by reversing offshoring. “Companies are now realizing that a global supply chain only works if all elements are perfect,” said Trotman. “But what happens when conditions are not perfect? Revenue suffers. Companies are not willing to take that risk, so reshoring is happening at a larger scale and our customers are now asking us to take on larger volumes of work.” There’s a glitch, though, with a shortage of qualified workers. Trotman and other manufacturers in her region of Pennsylvania found their own solution to the issue by banding together 15 years ago and creating the Southeastern Pennsylvania Manufacturing Alliance (SEPMA). Trotman is co-chair. The SEPMA established a boot camp and career pathway to prepare entry-level workers “who at least have a foundation in manufacturing when they walk in the door” for its employer partners. Hundreds of boot camp graduates have been hired. Since starting in 2007, SEPMA has provided technical training to thousands of people and exposed hundreds of middle and high schoolers to manufacturing careers.

David Vasko

Senior Director, Advanced Technology, Rockwell Automation

You might want to call Vasko a pioneer in autonomous control. “Decades ago, I was able to demonstrate autonomous control by applying physical simulation in conjunction with A.I. to create a living replica of a factory, what today is commonly called a digital twin,” he said about one of three critical developments in smart manufacturing to which he contributed. The other two? He was one of the architects who innovated the transition from PLCs to general purpose automation controllers leveraging industrial networks; and he was an architect for functional safety, which enabled the use of easier-to-apply safety controllers and networks to replace difficult-to-use relays. Vasko, who holds more than 75 patents for smart manufacturing innovations, says, “We see the dream we had 20 years ago—to create intelligent, interconnected manufacturing—coming to life each day. I only see this expanding in the future with enhanced supply chain flexibility and resiliency, increased availability of experts as extended reality and A.I./machine learning become easier to use and explain, and a safer, more skilled workforce that leverages the technology to produce in a more efficient, greener way.”

Howard D. Grimes, Ph.D.

CEO, Cybersecurity Manufacturing Innovation Institute (CyManII)

Grimes is helping secure manufacturing operations and supply chain networks, the biggest, most complex targets for cybercriminals. Established in 2020 by The University of Texas at San Antonio, where Grimes is also the associate vice president for institutional initiatives, CyManII has developed early instantiations of a smart manufacturing architecture (SMA) that overlays onto both smart and legacy systems. CyManII has also started to successfully demonstrate how this architecture improves productivity and shrinks the cyber attack surface area. It has also introduced a novel modeling and simulation approach called “CEEQ,” or Cybersecurity Energy Emissions Quantification. “CEEQ allows us to validate and verify the energy efficiency gains and reductions in emissions, and quantitate the extent of cyber hardening achieved via SMA,” he said. As CyManII cyber secures domestic manufacturing Grimes sees, “a smart manufacturing environment that is not subject to theft of IP, where supply chains are resilient and secure and manufacturing sectors become significantly less vulnerable to advanced persistent threats and acts of sabotage by our adversaries. All of this leads to the U.S. being globally competitive.”