För många amerikanska företag baserar beslut om hur man kan tillverka tillverkningen till stor del på snäva ekonomiska kriterier, utan att ta hänsyn till det potentiella strategiska värdet av inhemska platser. Förslag på växter behandlas som alla andra investeringsförslag och utsätts för strikta hinder för avkastning. Skatt, regler, immateriella rättigheter och politiska överväganden kan också vara starkt i samtalet. Men chefer, som huvudsakligen ser på tillverkning som ett kostnadsställe, ger en kort beskrivning av den inverkan som outsourcing eller offshoring kan ha på företagets förmåga att förnya sig. Faktum är att de flesta inte anser att tillverkning alls är en del av ett företags innovationssystem.

Resultatet, som vi har hävdat tidigare, har varit en utvandring av tillverkning från USA. (Se ”Återställa amerikansk konkurrenskraft”, HBR juli – augusti 2009.) Denna massmigration har allvarligt urholkat den inhemska kapaciteten som behövs för att göra uppfinningar till högkvalitativa och konkurrenskraftiga produkter, vilket skadar USA: s förmåga att behålla en ledning inom många sektorer. de senaste decennierna har ett antal amerikanska industrier, inklusive platta bildskärmar, avancerade batterier, verktygsmaskiner, metallformning (som gjutgods, stansning och kallsmide), precisionslager, optoelektronik, solenergi och vindkraftverk betalat priset Och i andra industrier, såsom bioteknik, flyg och avancerade medicintekniska produkter, är USA: s ledning nu hotad.

En del av problemet är att det är djävulskt svårt att avgöra när tillverkning är avgörande för innovation. och när det på ett säkert sätt kan läggas ut för att sänka kostnaderna och minska kapitalutgifterna. I den här artikeln ger vi en ram som hjälper företagsledare och politiska beslutsfattare att navigera i denna fråga. Vår förhoppning är att den kommer att leda till bättre inköpsbeslut som kommer att stärka Amerikas innovationsdrivna ekonomi.

En ram för sourcingbeslut

Hur kan du se om du flyttar produktionen halvvägs runt om i världen, långt från R & D-verksamhet hemma , kommer att skada ett företags förmåga att förnya sig på lång sikt? Du måste titta på två saker: förmågan hos R & D och tillverkning att fungera oberoende av varandra, eller deras modularitet; och mognaden hos tillverkningstekniken.

Modularitet.

När R & D och tillverkning är mycket modulära är de viktigaste egenskaperna hos produkt (funktioner, funktionalitet, estetik och så vidare) bestäms inte av produktionsprocesserna, och de två aktiviteterna kan placeras långt ifrån varandra utan några konsekvenser. När modulariteten är låg kan produktdesignen inte kodas fullständigt i skriftliga specifikationer, och designval påverkar tillverkningsval (och vice versa) på subtila och svårförutsägbara sätt. I dessa fall är det värdefullt att hålla tillverkningen nära R & D.

Två grundläggande frågor hjälper dig att bestämma graden av modularitet:

1. Hur mycket måste produktdesigners veta om produktionsprocessen för att utföra sin uppgift?

I vissa sammanhang, som bioteknik och avancerade material, kräver varje tänkbar produktdesign en unik tillverkningsprocess. Så designers kan inte göra sina jobb utan att förstå processvalen djupt. I dessa sammanhang innebär produktinnovation ofta processinnovation.

I den andra ytterligheten finns sammanhang där det är tekniskt och ekonomiskt möjligt att använda samma procesteknik för att tillverka nästan vilken produktdesign som helst. Det betyder att designers kan saligt skapa utan att tänka på – eller ens förstå – processen. Författare av text, programvara och musik arbetar med denna frihet. Vissa branscher ligger däremellan; de har utvecklat formella metoder för att integrera processöverväganden i produktutvecklingen. De skapar ”designregler” – en uppsättning produktspecifikationer som fungerar med ett visst processrecept. Så länge designers håller sig inom dessa gränser kan de vara ganska säkra på att den givna tillverkningsprocessen kommer att fungera. I allmänhet intensifieras processbegränsningar som produktdesigner närmar sig eller försöker gå utöver dessa gränser.

2. Hur svårt är det för en produktdesigner att få relevant information om produktionsprocessen?

Processteknik körs ett spektrum från ren konst till ren vetenskap. Processer vid ren konst har otydliga och svårt att beskriva parametrar. För att förstå dem måste du se dem – och även då kan de vara svåra att replikera. I dessa sammanhang kräver produktinnovation vanligtvis intensiv iteration mellan produkt- och processutveckling och feedback under faktisk produktion.

Mognad.

Med detta menar vi hur mycket en process har utvecklats snarare än en tids ålder, även om de uppenbarligen tenderar att vara korrelerade. Omogna processer erbjuder de största möjligheterna till förbättring. På 1960-talet, efter att forskare vid DuPont upptäckte Kevlar, polyaramidfibern som används i kroppsskydd och andra höghållfasta applikationer, spenderade företaget 15 år och 500 miljoner dollar på att kommersialisera tillverkningsprocessen och lära sig att väva materialet. När processerna mognar blir möjligheterna till förbättring vanligtvis mer inkrementella.

När tillverkningstekniken är omogen kan företag trivas genom att fokusera på processinnovation. I början av 1980-talet utnyttjade japanska halvledarföretag många möjligheter för att förbättra tillverkningstekniker som deras amerikanska konkurrenter hade missat och intog en ledande position i minneschips. I dag, inom sektorer som avancerade plattdisplayer, biologiska produkter och avancerade material, rör sig processteknologins gränser så snabbt att innovation i världsklass är ett måste för att stanna kvar i spelet.

Sett genom modularitetsprocessens mognadslins faller förhållanden mellan tillverkning och innovation i fyra kvadranter (se ”Modularity-Maturity Matrix”):

Ren produktinnovation.

Här är värdet av att nära integrera produktinnovation med tillverkning lågt och möjligheterna att förbättra processer är få. Outsourcing av tillverkning är mycket meningsfullt.

Många delar av halvledarindustrin passar in i denna kvadrant. Detta förklarar varför det finns en blomstrande sektor av ”fabless” halvledarföretag (som Qualcomm), som specialiserar sig på design men inte har några produktionsanläggningar och en blomstrande sektor av företag. som bara tillverkar (som Taiwan Semiconductor Manufacturing Company).

Pur Processinnovation.

Här är processteknik mogen för förbättringar och går snabbt men är inte nära kopplad till produktinnovation. Eftersom tillräckliga designregler har fastställts är varken vertikal integration eller lokalisering av R & D nära tillverkning avgörande, och det är vettigt för specialiserade kontraktstillverkare att tillhandahålla anpassad produktion till företag som fokuserar på design . Innan företagen avstår från tillverkning till andra bör företagen dock komma ihåg att processinnovation kan vara en betydande värdekälla i dessa sammanhang.

Flexibla kretsar med hög densitet, som ansluter elektroniska komponenter som kretskorten i iPads, faller inom denna kategori. De har tusentals små hål (”vias”) för att ansluta ledningar i olika lager, och att göra de mikroskopiska ledningarna och viasna kräver betydande innovation. Men designregler som finns i tekniska specifikationer för flexkretsarna säkerställer designens oberoende från tillverkningen.

Processinbäddad innovation.

I denna kvadrantprocess är tekniker, även om de är mogna, mycket integrerade i produktinnovationsprocessen. Små förändringar i processen kan förändra egenskaperna och kvaliteten på produkt på oförutsägbara sätt. Produktinnovation är stegvis och kommer från att justera processen. (Tänk vin.) Så värdet av att hålla R & D och tillverkning organisatoriskt integrerad och geografiskt nära är hög.

Många traditionella kreativa företag, som high-end mode, passar in i denna kvadrant. Hur ett tyg klipps eller hur en söm sys kan påverka hur ett plagg draperas på subtila sätt som betyder. producent av lyxkläder som vi studerade har bara arbetat med lokala tygleverantörer eftersom leverantörernas tillverkningstekniker och företagets produktdesigners behöver utbyta information nästan hela tiden.

Processdriven innovation.

I sektorer som utvecklar banbrytande produkter vid vetenskapens gränser utvecklas de viktigaste processinnovationerna snabbt. Eftersom även mindre förändringar i processen kan ha en enorm inverkan på produkten är värdet av att nära integrera R & D och tillverkning extremt högt, och riskerna med att separera dem är enorma.

Chefer, investerare och analytiker har inte alltid insett denna fara. När man ser tillverkning som en distraktion och en tömning av kapitalet, driver de ofta företag i denna kvadrant att lägga ut produktionen eller flytta den till billigare platser långt från R & D. Resultaten kan vara katastrofala, för att uttrycka det enkelt, när du förlorar din tillverkningskompetens, förlorar du förmågan att skapa nya kommersiellt hållbara produkter.

Bioteknik är ett bra exempel. Läkemedel som härrör från genteknik består av stora proteinmolekyler som är för komplexa för att kemiskt kunna syntetiseras – den metod som används för att göra läkemedel i över ett sekel.Utan stora framsteg inom processteknik (såsom däggdjurscellodlingsprocesser), skulle blockbuster-läkemedel som Amgens erytropoietin, för behandling av anemi eller Genentechs Herceptin, en behandling för bröstcancer, aldrig ha kommit ut ur laboratoriet.

Tillverkningsstrategier för innovatörer

Vårt ramverk undanröjer inte behovet av noggrann ekonomisk analys av tillverkningsinvesteringar. Det åsidosätter inte heller andra överväganden som kan påverka inköpsbeslut, såsom närhet till kunder, politiska hinder för marknadsinträde, skatter och regler. Det är snarare utformat för att hjälpa chefer att tänka mer strategiskt på konsekvenserna av att geografiskt separera R & D och tillverkning.

För att utforma en lämplig tillverkningsstrategi måste du bestämma vilken kvadrant ditt företag hamnar i. Vi har tagit fram några frågor och riktlinjer som kan hjälpa dig. (Se sidofältet ”Design-Manufacturing Relationship: What to Ask.”) Men ingen enkel formel kan berätta om tillverkningstekniken är mogen och produktdesignen och processteknologin är modulär. Mycket bedömning krävs.

Om en processteknik inte har förändrats på ganska lång tid (eller om ändringarna i stort sett är inkrementella) och aktuell prestanda ( när det gäller avkastning, kvalitet och kostnader) verkar uppfylla marknadens krav, ditt företag är förmodligen i en mogen sektor. Om kostnaderna sjunker ökar avkastningen dramatiskt, processerna förändras snabbt och du förväntar dig att konkurrenter eller leverantörer av utrustning fortsätter att investera kraftigt i process R & D, ditt företag är förmodligen i en omogen sektor. Att prata med leverantörer och till och med företag från andra branscher kan hjälpa dig att identifiera om betydande processinnovationer finns på horisont.

Processparametrar som är svåra att kodifiera y, processförändringar som väsentligt påverkar produktegenskaper och brist på standardiserade processer är alla tydliga tecken på låg modularitet, men det behövs ofta en djupgående diskussion bland produktdesigners, processingenjörer och tillverkningspersonal. Människor från olika funktioner kan ha mycket olika perspektiv på denna fråga. Produktdesigners underskattar ofta i vilken grad deras designval påverkar tillverkningsprocesserna. På samma sätt inser processingenjörer och tillverkningspersonal ofta inte hur förändringar i en process eller operation kan påverka en design.

I alltför många företag, de som faktiskt vet mest om hur tillverkningsplatsval kan påverka innovation har inget att säga till om i besluten. Ett bioteknikföretag vi pratade med under vår forskning beslutade, med praktiskt taget inga insatser från dess forskare inom processutveckling, att lägga ut produktionen till en leverantör halvvägs runt om i världen. Beslutet baserades strikt på en analys av kapitalkostnader och ekonomisk avkastning. Även om företaget använde en erfaren och kompetent entreprenör, hade entreprenören problem med att öka produktionen och förbättra avkastningen. Allvarlig produktbrist skadade företagets aktiekurs. I slutändan förvärvades företaget.

När du använder dessa riktlinjer är det viktigt att inte bara överväga var sakerna står idag utan också vart de ska. Tänk på följande när du bedömer trender:

Tillverkningsteknologier kan föryngras.

När ett företag verkar i en sektor där procesteknologin är mogen är det frestande att avfärda möjligheten processinnovation och försök att minska kostnaderna genom outsourcing eller offshoring av produktion. Men speltekniska processteknologier kan ibland uppstå. Etablerade spelare som underskattar denna möjlighet kan komma att kämpa för att tävla eller inte kan utnyttja nya möjligheter. Detta har hänt i industrier som stål, textilier, kontaktlinser och konsumentelektronik.

Se upp för ”demodularisering.”

Ibland kan ny teknik också göra produktdesign och tillverkningsprocesser mycket mer beroende av varandra. Tänk på flygplan. Under årtionden var deras design och tillverkning mycket modulär. Boeing kunde lägga ut stora delar av flygplanets utveckling och tillverkning till underleverantörer runt om i världen och sedan montera flygplanen i sina fabriker i delstaten Washington. Men i 787 Dreamliner-programmet övergången från aluminiumlegeringar till kolfiberkompositmaterial förändrade saker. De gamla modulära designreglerna kunde inte helt ta hänsyn till spänningstransmission och belastning på systemnivå – något som Boeing inte fick rätt från början.Som ett resultat stötte det på problem med att montera bitarna (som den horisontella stabilisatorn från Alenia Aeronautica i Italien och vingboxen från Mitsubishi Heavy Industries i Japan). Betydande redesign och omarbetning krävdes, och programmet drabbades av stora förseningar.

Slösa inte bort en fördel som skapats av låg modulärhet.

Många företag misslyckas med att den djupa integrationen av deras produktdesign och tillverkningsprocesser utgör faktiskt ett stort inträdeshinder för nykomlingar, som måste bemästra produkttekniken, procesteknologin och interaktionen mellan de två. Därför bör dominerande företag inte lägga ut produktionen.

Det är i allmänhet mycket lättare att omarbeta en produktdesign än att räkna ut någon annans egen tillverkningsprocess. Det är därför företag inom modebranschen, som Zegna, Armani, Ferragamo och Max Mara, behåller huvuddelen av sin avancerade produktion i Italien trots kostnaderna. Genom att göra det kan de bättre skydda sin egen design och minska risken för imitation.

Tillverkningskapaciteten är svår att skaffa och lätt att förstöra.

Det kan ta årtionden för ett företag att bygga upp sin tillverkningskapacitet och tillhörande försörjningskedjor. Just av den anledningen ger de en kraftfull fördel. Vägen för tillverkning och outsourcing är ofta en enkelriktad gata: När företag går ner kan de kanske aldrig återvända. Idag talar amerikanska företag om ”in-sourcing” mer produktion tillbaka till USA. Vi är skeptiska till att detta enkelt kan göras. På många ställen är delar av industrianläggningarna som är nödvändiga för att stödja tillverkning – leverantörerna, skickliga arbetskraft och chefer med verksamhetserfarenhet – avdunstat för länge sedan.

Vad Washington borde göra

Innovationsbaserad konkurrens kommer bara att bli intensivare när länder som Kina, Indien, Brasilien och nationerna i Östeuropa uppmuntrar sina egna förmågor. Om USA hoppas kunna behålla sin kant är det inte tillräckligt med förändringar i hur företag hanteras; förändringar i regeringens politik är också avgörande.

Allmänna diskussioner om sätt att stimulera innovation har starkt fokuserat på investeringar i vetenskaplig forskning och utbildning, skatter och regler. Allt detta är viktigt. Men tillverkning gör sällan agendan på grund av den felaktiga uppfattningen att den inte är en integrerad del av innovation. Attityden måste förändras. Ett tydligt fokus på tillverkning är avgörande för innovationspolitiken – särskilt eftersom utvandringen av tillverkning som är nära kopplad till produktdesign säkert kommer att dra R & D även utomlands.

Hur ska sådana policyer se ut? Låt oss börja med vad de inte borde vara. Vi motsätter oss en hårdhänt industripolitik som kräver att regeringen försöker välja vinnare. Regeringar gör ett eländigt jobb med att spela bankir eller riskkapitalist, vilket visades av den senaste brouhaha över federala och statliga lån och subventioner till solpanelföretag som sedan misslyckades eller stängde vissa amerikanska verksamheter.

När kritiska funktioner har migrerat är det inte en lösning att försöka stödja inhemska företag genom subventioner eller annat riktat stöd. Tänk på situationen inom solceller. Amerikanska solcells-PV-företag hävdar (korrekt) att deras kinesiska konkurrenter har en orättvis fördel på grund av subventioner från den kinesiska regeringen. Men kinesiska konkurrenter har en annan fördel: Solar PV delar mycket av sin teknikinfrastruktur och leveranskedja med elektronikindustrin, som nu är centrerad i Asien. Inget belopp av statligt stöd kommer att hjälpa europeiska och amerikanska PV-företag att övervinna denna nackdel.

Även om vi motsätter oss riktad industripolitik, tror vi att regeringen har en nyckelroll att spela för att stödja innovation, inklusive innovation relaterad till tillverkning . Här är två politiska tillvägagångssätt som historien antyder kommer att vara produktiva:

Bygg kapacitet genom forskning inom tillverkningsvetenskap.

Tidigare har statlig finansiering av grundläggande och tillämpad forskning hjälpt till att stärka landets grundvalar för innovation. På 1900-talet gjorde USA betydande investeringar i vetenskap, teknik och utbildning via sådana organ som National Science Foundation, National Institutes of Health, Department of Agriculture och Department of Defense och dess Defense Advanced Research Projects Agency . Dessa initiativ lade grunden för internet, elektronisk designautomation, avancerad datorgrafik, explosionen i jordbruksproduktivitet och revolutionen inom genetikbaserad läkemedelsupptäckt.

Regeringen har också spelat en viktig roll i finansieringen utveckling av viktig tillverkningsteknik. Idag använder mest avancerade jetmotorer esoteriska metaller och keramik som kan arbeta under extrema värme och tryck. Att tillverka dessa material är extremt svårt.Mycket av den vetenskap som ligger till grund för de processer som används för att göra dem skapades av statsfinansierad grundforskning inom metallurgi på 1960-talet. Men under de senaste två decennierna har finansiering för metallurgisk forskning – och för andra processrelaterade vetenskaper – till stor del torkat upp.

Presidentens råd för vetenskap och teknik uppmanade nyligen den federala regeringen att skapa ett ”avancerat tillverkningsinitiativ” som skulle investera 500 miljoner dollar årligen (och så småningom öka det beloppet till 1 miljard dollar) i grundläggande och tillämpad forskning inom sådana tekniker som robotik, nanoelektronik , material och biotillverkning. Det skulle vara ett bra första steg mot att åtgärda bristen på forskningsfinansiering för tillverkningsrelaterad vetenskap. Och till och med 1 miljard dollar per år är relativt blygsamt jämfört med regeringens totala årliga R & D-budget på 143 miljarder dollar eller NIH-budgeten på 31 miljarder dollar. (Naturligtvis är sannolikheten för att rådets rekommendation antas i dagens budgetmiljö låg.)

Privat sektor R & D i s generellt mest produktiva när de fokuserar på problem som är direkt relaterade till ett företags specifika marknader, kunder eller tillverkningsprocesser. Att utveckla lösningar inom dessa områden kräver kommersiell insikt som myndigheterna saknar. Men företag är inte bra positionerade för att investera i grundläggande eller tillämpad forskning. Utbetalningarna är för långt i framtiden och för diffusa. Om inte regeringen tar ledningen är det osannolikt att en amerikansk tillverkningsrenässans ska uppstå.

Skapa bördiga förhållanden för tillverkning hemma.

En fullständig redogörelse för skatte- och regleringspolitiken ligger långt bortom rymdgränser i denna artikel, men det är tydligt att höga bolagsskattesatser och komplexa, ständigt föränderliga regler avskräcker investeringar i amerikansk tillverkning. Utöver att få grunderna rätt i dessa områden, kan det viktigaste sättet regeringen kan uppmuntra inhemsk tillverkning vara genom att stödja utbildning. Vi har hört samma avståelse från många chefer som vi har pratat med: ”Vi skulle gärna göra mer tillverkning i USA, men vi kan inte hitta personer med rätt teknisk kompetens.” Verktygs- och formverktyg, underhållstekniker, operatörer som kan arbeta med mycket sofistikerad datorstyrd utrustning, skickliga svetsare och till och med produktionstekniker är bristfälliga.

Anledningarna till sådan brist är lätta att förstå. tillverkningsanläggningar stängdes eller minskade tillbaka, många människor i de yrkena gick vidare till andra saker eller gick i pension. Ungdomar såg färre jobbutsikter på vägen och valde andra karriärer. Och många samhälls- och yrkesskolor, svältade av studenter, minskade deras tekniska program.

Regeringens beslutsfattare har en tankesätt att tillverkning är en bra sektor för människor med mindre utbildning och mindre utbildning. Som ett resultat spenderar USA – till skillnad från, säg Tyskland – lite på utbildning. människor i de specialiserade färdigheter som behövs inom tillverkning. Det måste förändras. I en global ekonomi där kunskap och kapacitet driver tillväxt formas konkurrensfördelar av både chefer och beslutsfattare. Förenta staterna och andra avancerade länder ska inte vara bra på tillverkning har ingen grund i någon teori och inga empiriska bevis för att stödja det. Det är farlig folklore. USA har genomfört ett multidecade-experiment som testat hypotesen att det kan trivas som en postindustriell ekonomi. Amerikanska företagsledare och politiska beslutsfattare måste överge experimentet nu – innan det är för sent.