تولید پیشرفته چگونه بهره‌وری را بالا می‌برد؟

مترجم: آناهیتا جمشیدنژاد منبع: bcgperspectives در چند دهه اخیر، تلاش برای ایجاد مزیت رقابتی در تولید به‌طور گسترده‌ای حول یافتن منابع جدید نیروی کار کم‌هزینه بوده است، اما با افزایش سریع دستمزدها در چین و بازارهای نوظهور دیگر، تولیدکنندگان در سراسر جهان تحت فشار شدیدی برای کسب مزیت از طریق راه‌های قدیمی هستند که این امر به‌دلیل بهبود بهره‌وری‌ است. توسعه تکنولوژیک، به احتمال زیاد نقش کاتالیزوری را ایفا خواهد کرد که موج جدید منافع تولید بهره‌وری را با خود به همراه خواهد داشت. این نوع توسعه که برخی آن را با نام «صنعت ۰/ ۴» می‌شناسند (منظور از صنعت ۰/ ۴ کارخانه‌ها و صنایعی هستند که در آنها روبات‌ها توانایی ارتباط برقرارکردن با یکدیگر را دارند). توسط سیستم‌های سایبری-فیزیکی (CPS) و فرآیندهای داده‌های پویا توصیف می‌شود؛ این فرآیندها حجم وسیعی از داده‌ها را به‌منظور تولید ماشین‌های هوشمند مورد استفاده قرار می‌دهند. احتمالا برآیند نیروها یعنی کاهش قیمت‌ها و بهبود عملکرد سخت‌افزاری و نرم‌افزاری، دیجیتال‌سازی صنعت، افزایش ارتباطات و افزایش فشار بر تولیدکنندگان جهت انعطاف‌پذیری و دوستدار محیط زیست بودن، پذیرش نسل آتی تکنولوژی‌های تولید پیشرفته را سرعت می‌بخشد. در آینده‌ای نه چندان دور، ممکن است صرفه‌های تولید جهانی در بسیاری از صنایع دگرگون شود.

«تولید پیشرفته» برای دهه‌های متوالی بر سر زبان‌ها بوده و این عبارت دارای معانی بسیاری است. تکنولوژی‌های پیشرفته تولید به‌عنوان مجموعه‌ای از فرآیند‌های تولید بسیار انعطاف‌پذیر، قابل استفاده از اینترنت و هزینه‌کاه تعریف می‌شود. این ابزارها معرفی‌کننده طیفی از منافع هستند که در کنار یکدیگر می‌توانند صرفه‌های رقابت‌پذیری تولید جهانی را در شماری از صنایع بازتعریف کنند. در حقیقت، تولیدکنندگان پیشرو مانند فورد و جنرال الکتریک از برخی از پیشرفته‌ترین ابزارها برای ساخت اجزا با دقت بالا استفاده می‌کنند.

این پژوهش نشان داده است که اکثریت مدیران تولید در ایالات متحده به دنبال تولید پیشرفته هستند. در سومین پژوهش سالانه مدیران تولید در آمریکا که دارای شرکت‌هایی با میزان فروش حداقل یک میلیارد دلار بودند، ۷۲ درصد پاسخ‌دهندگان اظهار کردند که در ۵ سال آینده به دنبال سرمایه‌گذاری جهت مکانیزه کردن تولید یا تکنولوژی‌های تولید پیشرفته خواهند بود و تنها ۱۰ درصد آنها اظهار کردند که تمایلی به انجام این کار ندارند. تقریبا سه‌چهارم مدیران مورد بررسی، اذعان کردند که از طریق تولیدات پیشرفته، انتظار بهبود بهره‌وری و تولید محصولات بومی بیشتری را دارند. ۵۶ درصد پاسخ‌دهندگان پیش‌بینی کردند که هزینه‌های پایین‌تر مکانیزه کردن، باعث بهبود رقابت‌پذیری‌ آنها در مقابل تولیدات کشورهای کم‌هزینه خواهد شد.

تکنولوژی‌های پیشرفته تولید می‌توانند از طرق بسیاری بهره‌وری را افزایش دهند. آنها با استفاده از این امر برای تولیدکنندگان در برخی صنایع، انعطاف‌پذیری را به صورت چشمگیری جهت ایجاد انتخاب دلخواه برای مشتریان افزایش می‌دهند. تولیدکنندگان همچنین می‌توانند با تولید سریع نمونه اولیه، تولیدات خود را در گروه‌های کوچک برا‌ی مشتریان خاص دسته‌بندی کنند، خطوط تولید را در پاسخ به تغییرات طراحی، تعدیل کنند و حتی به زمان بازار(زمانی که فرآیند پیشرفت محصول از ایده کالا تا پایان بردن آن طول می‌کشد) سرعت ببخشند.

همچنین، تکنولوژی‌های پیشرفته تولید می‌توانند با استفاده از توانمندسازی تولیدکنندگان جهت تولید انواع جدیدی از محصولات که نمی‌تواند با فرآیندهای مرسوم کاهنده هزینه‌ باشند، نوآوری را افزایش دهند. آنها همچنین به تولیدکنندگان اجازه می‌دهند تا کالاهایی با کیفیت بالا و با خصوصیات دقیق خریداران تولید کنند. علاوه‌بر این، این فرآیندها برای محیط نیز مناسب هستند، زیرا مواد خام کمتری مصرف کرده و ضایعات کمتری ایجاد می‌کنند همچنین این امر باعث می‌شود کارگران در معرض مواد اولیه کمتر خطرناک قرار گیرند و این نیز به نوبه خود امنیت را افزایش می‌دهد.

بنابراین، ما بر این باوریم که پنج ابزار تکنولوژیک ذیل ظرفیت بالایی برای تاثیر گذاشتن بر چشم‌انداز تولید و بهبود بهره‌وری در سال‌های پیش‌رو دارند:

• روبات‌های خودکار: نسل جدید سیستم‌های خودکار، از طریق فناوری اطلاعات، روبات‌های صنعتی را به سیستم‌های کنترل مرتبط می‌سازند. سیستم‌های روباتیک و خودکار مجهز به حسگرها و وسایل ارتباطی استاندارد شده، شروع به تکمیل و در برخی از موارد حذف نیروی انسانی در بسیاری از فرآیندها می‌کنند. این امر می‌تواند تولیدکنندگان را قادر به تولید از نوع هزینه‌کاه در مقیاس کوچک‌تر و افزایش توانایی‌ برای بهبود کیفیت سازد.

• مهندسی مواد محاسباتی هم‌انباشته(ICME): مهندسان و طراحان با ایجاد مدل‌های کامپیوتری محصولات و شبیه‌سازی مشخصه‌های آنها قبل از تولید- به جای ساخت و آزمایش نمونه‌های اولیه فیزیکی متعدد- می‌توانند تولیدات را بهتر، سریع‌تر و ارزان‌تر توسعه دهند.

• تولید دیجیتال: تکنولوژی‌های تولید مجازی‌ می‌توانند به‌منظور ایجاد کارخانه‌‌هایی کاملا دیجیتال استفاده شوند که کل فرآیند تولید را شبیه‌سازی می‌کنند. در کنار سایر موارد، شبیه‌سازی دیجیتال می‌تواند به مهندسان کمک کند تا با استفاده از بهینه‌سازی چیدمان کارخانه، شناسایی و اصلاح خودکار نقوص در هر مرحله از فرآیند تولید و مدل‌سازی کیفیت و خروجی محصول، در زمان و پول صرفه‌جویی کنند. کلیه خطوط مونتاژ می‌تواند در مکان‌های مختلف و با هزینه نسبتا پایینی جایگزین شود.

• اینترنت صنعتی و مکانیزه کردن منعطف: سخت‌افزارهای تولیدی می‌توانند با یکدیگر ارتباط داشته باشند و از این طریق ماشین‌ها نیز با یکدیگر مرتبط بوده و به‌طور اتوماتیک تولید را بر پایه اطلاعات به دست آمده از حسگرها تنظیم کنند.

• تولید افزایشی: معمولا تحت عنوان پرینت سه‌بعدی (۳D-printing) شناخته می‌شود. فرآیندهای تولید افزایشی، اشیای سه‌بعدی را بر اساس مدل‌های دیجیتال و با گذاشتن پی درپی لایه‌های نازک مواد تولید می‌کنند. چنین فرآیندهایی پیش از این برای ساخت نمونه‌های اصلی در برخی صنایع شامل هوا فضا و صنعت اتومبیل مورد استفاده قرار گرفته بود. در آینده انتظار می‌رود این فرآیندها برای تولید انواع جدیدی از محصولات مانند گوی‌های توخالی بدون هیچ شکافی استفاده شود.

امروزه این تکنولوژی‌ها به‌طور گسترده مورد استفاده قرار نمی‌گیرد و در کوتاه‌مدت اثر مهمی نخواهد داشت. همچنین بعید است که در طول پنج تا ۱۰ سال آینده تکنولوژی جایگزین نیروی کار به عنوان مهم‌ترین فاکتور هزینه در بسیاری از صنایع شود. علم مواد پرینت ۳بعدی همچنان در حال پیشرفت است به عنوان مثال توصیه‌های خاصی مورد نیاز است تا علم پرینت سه‌بعدی را برای بسیاری از زیرلایه‌ها و خصوصا بخش‌هایی که در مرحله آخر مصرف هستند، مناسب (قابل دوام) و هزینه‌کاه کند. با این حال، هر یک از این ابزارهای تولید پیشرفته توسط تولیدکنندگان پیش‌رو مورد استفاده قرار گرفته و با نتایج موثر روبه‌رو شده است و انتظار می‌رود تا سرانجام به عوامل مهمی در صنعت تبدیل شوند.

درحالی‌که پیش‌بینی‌های یک جهش تکنولوژیک جدید در تولید برای مدتی رایج بوده، اکنون به چند دلیل به واقعیت نزدیک شده است. اولین دلیل روندی است که BCG در سه سال گذشته تحت عنوان تغییر صرفه‌های تولید جهانی دنبال کرده است. به‌عنوان مثال درحالی‌که تقریبا در یک دهه گذشته هزینه‌ نیروی کار چینی یک بیستم هزینه نیروی کار در آمریکا بوده است؛ دور از ذهن نیست که تولید به‌جای اینکه در گران‌ترین تکنولوژی مدرن در آمریکا سرمایه‌گذاری شود، در چین صورت پذیرد. امروزه بعد از محاسبه بهره‌وری، آمایش و سایر هزینه‌ها- شکاف هزینه بین چین و آمریکا در بسیاری محصولات از بین رفته است. به‌طور مشابه، بسیاری از اقتصادهای اروپای میانه بیشتر هزینه رقابت‌پذیری‌شان را در مقایسه با انگلستان و برزیل از دست داده‌اند و تخمین زده شده که برزیل از بسیاری از کشورهای اروپای غربی گرانتر است. طبق گزارش‌های BCG، استراتژی آلمان، بهبود رقابت‌پذیری از طریق صنعت ۰/ ۴ خواهد بود.

روندهای دیگر نیز دارای اثراتی هستند. پیشرفت‌های سریع در فناوری اطلاعات، حسگرها، و مواد نانو به‌طور چشمگیری فرآیندهای هزینه‌های تولید پیشرو را کاهش می‌دهد و عملکرد آنها را بهبود می‌بخشد. دیجیتال‌سازی به‌طور آرام اما مطمئن، شروع به نفوذ در هر یک از جنبه‌های فرآیند تولیدی- از مهندسی تا مدیریت زنجیره عرضه کارخانه-کرده و سیستم‌های تولید را باهوش‌تر و به صورت گسترده‌ای شبکه‌سازی کرده است. در همین حین، شرکت‌ها تحت فشار بسیار زیادی برای بهبود بهره‌وری‌شان هستند و واکنش بیشتری به تغییر نیازهای مشتری نشان می‌دهند.

تکنولوژی‌های تولید پیشرفته به‌طور بالقوه می‌توانند به رفع شماری از این نیازها کمک کنند. فرآیندهای جدید با استفاده از ایجاد فرصتی برای تولیدکنندگان جهت تغییر سریع و آسان ترکیب‌بندی خطوط تولید طبق تقاضای مصرف‌کننده، بهره‌وری و رقابت‌پذیری را در بازار بالا می‌برند. در نتیجه تولیدکنندگان می‌توانند محصولات متنوع‌تری را با استفاده از مجموعه مشابهی از فرآیندها تولید کنند. در آینده کارخانه‌ها کارآیی تولید انبوه را با تولید مرسوم ترکیب خواهند کرد: هر ماشینی قادر خواهد بود تا انواع مختلف کالاهای سفارشی را تولید کند که طبق نیازهای مصرف‌کنندگان ساخته شده‌اند.

از آنجا‌که فناوری اطلاعات می‌تواند شبکه روبات‌ها را قادر به ارتباط با یکدیگر سازد، کل سیستم تولید و زنجیره عرضه می‌تواند کارآتر باشد. روبات‌ها می‌توانند اطلاعات مربوط به یک مشکل را از یک بخش به خطوط تولید در بخش‌های دیگر انتقال داده و آنها را تنظیم کنند. علاوه بر این، روبات‌ها با دستیابی به شبکه‌های تولید از طریق اینترنت صنعتی می‌توانند به‌طور اتوماتیک جریان‌های تولید در خطوط تولید را با استفاده از برنامه‌ریزی به‌روزشده برای بخش‌ها و مواد تنظیم کنند و در نتیجه هزینه‌های اتلاف و موجودی را کاهش می‌دهند.

پیش از این، چندین تولیدکننده پیشرو پتانسیل بعضی از این فرآیندهای پیشرفته را نشان داده‌اند. به عنوان مثال شرکت ماشین‌سازی فورد از روش ICME برای کاهش زمان و هزینه توسعه ترکیبات آلومینیوم در موتورها استفاده می‌کند. روش مرسوم طراحی یک قطعه در یک کامپیوتر، ساخت نمونه اولیه فیزیکی آن، آزمایش و سپس تنظیم طراحی، ساخت دوباره نمونه اولیه و آزمایش دوباره آن تا زمانی است که محصول برای تولید آماده شود و این روند چندین بار تکرار می‌شود. با استفاده از روش ICME، مدل‌های دیجیتال به‌طور مجازی آزمایش می‌شوند و وقتی که مهندسان متقاعد شوند که بهترین طراحی را انجام داده‌اند، نمونه اولیه ساخته می‌شود. شرکت فورد طی پنج سال ۱۵ میلیون دلار در آزمایش ICME سرمایه‌گذاری کرد که شامل ۱۵ نفر از مهندسان خود و ۱۰ محقق دانشگاهی بود. این شرکت تخمین می‌زند که تاکنون بیش از ۱۲۰ میلیون دلار در هزینه‌ها صرفه‌جویی کرده و ۷۰۰ درصد بازگشت در سرمایه‌گذاری داشته است.

جنرال الکتریک از فرآیندهای تولید افزایشی ساخت نازل‌های سوخت برای موتورهای دستگاه تهویه LEAP استفاده می‌کند که در نسل بعدی هواپیماهای با بدنه نازک توسعه داده شده است، در فرآیند تولید افزایشی، نازل‌ها به وسیله اشعه لیزر ساخته و توسط کامپیوتر هدایت می‌شوند. طبق گزارش‌های جنرال الکتریک «نازل جدید ۲۵ درصد سبک‌تر از اجزای ماشینی بوده و نسبت به نازل‌های معمولی که از ۲۰ بخش مختلف ساخته می‌شوند، ۵ برابر بادوام‌تر است». طبق گزارش‌ها شرکت جنرال الکتریک ۳۲ میلیون دلار برای ساخت یک مرکز تحقیقاتی و آموزشی هزینه خواهد کرد که بر تکنولوژی‌های تولید افزایشی در پنسیلوانیا تمرکز دارد.

ما بر این باوریم همچنان‌که فرآیندهای تولید افزایشی بهبود می‌یابند، عملی‌تر شده و از طریق زنجیره عرضه گسترش می‌یابند و تولیدکنندگان بیشتری هزینه و بهره‌وری را بهبود خواهند داد. طبق تحلیل BCG ترکیبی از این ابزارها می‌توانند هزینه‌های تولید را از ۲۰ درصد به ۴۰ درصد کاهش دهند (به‌جز مواد خام).

انقلاب تکنولوژیک بعدی در تولید نیازمند زمان برای ظهور بوده، اما قدم‌های اولیه آن برداشته شده است. در سال آینده BCG چشم‌انداز کامل خود را در چندین تکنولوژی با شما به اشتراک خواهد گذاشت و اثر احتمالی آنها را بر صنایع تولیدی کشف خواهد کرد.

تولیدکنندگان، شبکه‌های تولید جهانی خود را در تغییرات چشمگیر هزینه‌ها مثل نیروی کار و انرژی دوباره ارزیابی می‌کنند که باید شامل تکنولوژی‌های تولید پیشرفته شود. دستیابی به اثر کامل این ابزارها و فرآیندها یا مشاهده چگونگی پیشرفت آنها نیازمند زمان بیشتری است. اما واضح است که آنها اساسا پویایی‌های رقابت جهانی را در بسیاری صنایع بازتعریف خواهند کرد. تکنولوژی‌های تولید پیشرفته شرکت‌ها را قادر خواهند ساخت که کالاها را سریع‌تر، بهتر و ارزان‌تر تولید کنند و منجر به افزایش اندکی در بهره‌وری خواهند شد.