Dagens tillverkare kämpar för att hålla jämna steg med snabba tekniska förändringar på grund av oförmågan att anpassa sig och de nya färdigheter som krävs av deras personal.

Forskare från Purdue University i samarbete med Massachusetts Institute of Technology och Indiana University kommer att utveckla ny teknik tillsammans med en plattform som gör det möjligt för tillverkare att realistiskt simulera interaktioner mellan arbetare, robotar och maskiner för att förbereda för fabrikerna om bara fem till 10 år från nu. Arbetet stöds av ett anslag på 2,5 miljoner dollar från National Science Foundations Future of Work at the Human-Technology Frontier-programmet, en av 10 nya stora idéer för framtida investeringar.

Att simulera fabriksinställningar med ny teknik innan de är tillgängliga skulle hjälpa tillverkare att bedöma affärsframgångar och risker, kompensera kostnader, skala insatser för att utbilda arbetare och förbli konkurrenskraftig.

Verket är i linje med Purdues Giant Leaps-firande, erkänner universitetets globala framsteg inom artificiell intelligens, algoritmer och automatisering som en del av Purdues 150-årsjubileum. Detta är ett av de fyra teman för det årlånga firandets Idéfestival, designad för att visa upp Purdue som ett intellektuellt centrum som löser verkliga problem.

"Varje gång du introducerar ett tekniskt framsteg eller en ny utrustning, inlärningskurvan är ganska brant tills du blir bekväm med tekniken och hur den samverkar med människan, sa Doug Mansfield, VD och Chief Operating Officer för tillverkning på Kirby Risk, ett Indiana-baserat privat företag som är specialiserat på elförsörjning, ledningsnät och kontrollpanelmontering, precisionsbearbetning och motorreparation och kraftöverföring.

Simuleringsplattformen skulle involvera artificiell intelligens och "förstärkt verklighet, " vilket betyder att objekt i den verkliga världen är "förstärkta, " eller förstärkt, av vad en dator hjälper användaren att uppfatta. Plattformen kommer också att använda "Internet of Things" för att trådlöst ansluta maskiner med människor och robotar, så att de kan kommunicera och samarbeta med varandra.

"Augmented reality och Internet of Things skulle tillåta robotar att utöka sinnet och händerna på en arbetare, så att arbetare kan göra mycket mer utmanande uppgifter som robotar inte kan göra, som att reparera en kompressor, med minimal träning, " sa Karthik Ramani, projektledaren och Purdues Donald W. Feddersen professor i maskinteknik.

Simuleringar kan vara av en hel fabrik, lager eller ett specifikt nytt arbetsflöde, som att simulera hur robotar som arbetar med människor skulle plocka upp paket och leverera dem till ett löpande band.

Simuleringarna skulle också fungera som ett sätt att förutbilda arbetare för att samarbeta med robotarna som inte bara skulle ta över rutinuppgifter, men också dela arbete med andra robotar. Ett team ledd av Kylie Peppler, docent i lärande vetenskaper vid IU, ska bidra med expertis för att hjälpa ingenjörsstudenter att bli intresserade och engagerade i vad framtidens fabriker kommer att innebära genom att samtidigt utveckla den kompetens som behövs.

Shimon Nof, Purdue professor i industriteknik och chef för PRISM Center for Production, Robotik och integrationsprogramvara för tillverkning och hantering, och hans team kommer att undersöka olika sätt som människor kan samarbeta med robotar med hjälp av denna nya plattform. Andra Purdue-forskare som är involverade i detta projekt inkluderar Thomas Redick, docent i kognitiv psykologi, och Alex Quinn, biträdande professor i el- och datateknik, som ska studera hur kompetens och arbetskraft överförs med systemet.

Att hjälpa nya typer av arbetare att lära sig på jobbet och att arbeta med robotar är avgörande:Studier har visat att ny teknik som introducerats under de senaste 20 åren inte har lyckats öka efterfrågan på arbetskraft tillräckligt.

"Det här misslyckandet beror delvis på att ny teknik har automatiserat en rad uppgifter som tidigare utförts av arbetskraft, förskjuta arbetare från sina jobb, och delvis för att de inte har ökat produktiviteten för att generera tillräcklig efterfrågan från andra uppgifter och sektorer, sa Daron Acemoglu, Elizabeth och James Killian professor i ekonomi vid MIT.

Acemoglus team, som en del av detta projekt, kommer att undersöka arbetsmarknadens konsekvenser av att förstärka människor med robotik.

"Förhoppningen är att en ny generation av teknologier, drivs av artificiell intelligens och augmented reality, kan både generera högre produktivitetstillväxt och komplettera snarare än ersätta arbetare, " han sa.

Den NSF-finansierade insatsen förutser också att genom att lära eleverna design och prototyper med elektronik och kodning, de kommer att bli nya typer av arbetare som ökar kapaciteten hos en smart fabrik. Teknikerna som utvecklats med plattformen kommer successivt att introduceras på arbetsplatsen såväl som i utbildningsmiljöer för att förutbilda unga människor över hela USA.

"Tanken är att skapa och tjäna framtida tillverkning, istället för att bara försöka lösa problem i nuet, sa Ramani.