dots

تتعرض الصناعة التحويلية لضغط مستمر أكثر من أي وقت مضى لإنتاج سلع أفضل بسرعة أكبر وبتكلفة أقل. ومع تزايد المنافسة العالمية والتحديات الاقتصادية لوباء كوفيد 19، يجب على الصناعات أن تخطو قفزات هائلة إلى الأمام في تبسيط العمليات، وإعادة تجهيز المصانع، وابتكار طريقة تصميم وبناء المنتجات من أجل تعزيز هوامش الربح أو حتى الحفاظ عليها.

في العديد من الصناعات، تسبب الإغلاق الناجم عن كوفيد 19 وإغلاق الحدود في إحداث فوضى في سلاسل التوريد ، مما تتطلب من العديد من المصنعين إعادة تقييم استراتيجية سلسلة التوريد الخاصة بها وتقويمها بسرعة. وكان أحد الفائزين الذين خرجوا من هذه الهزة هو الطباعة ثلاثية الأبعاد ، والتي تم تشغيلها عندما واجه المصنعون نقصًا في قطع الغيار.

يقول سيف الشيشكلي، المؤسس المشارك والشريك الإداري لشركة المبادئ الأربعة “المصنّعون الذين أُجبروا على اللجوء إلى مزودي خدمات الطباعة ثلاثية الأبعاد المحليين عندما لم تتوفر لديهم المكونات المطلوبة ، يرون الآن التصنيع الإضافي كجزء أساسي من استراتيجية الحد من المخاطر المستقبلية”.

التصنيع اللين والعصر الرقمي

التصنيع اللين هو نظام إدارة إنتاج قدمته شركة تويوتا تم تطويره للتخلص من خطوات التشغيل غير الضرورية وتقليل الهدر في كل من المواد والوقت. وفي العام ونصف العام الماضيين، حيث احتاجت شركات التصنيع إلى التكيف بوتيرة غير مسبوقة، اكتسب التصنيع الليّن المزيد من الأهمية كطريقة مثالية لحل المشاكل في سلسلة العرض والطلب، والتعامل مع مشاكل النقل ، وإنشاء دورة تحسين الأداء المستمر وخفض التكاليف.

يساعد نهج الليّن الشركات المصنعة على تقليل الهدر من خلال إزالة أي شيء لا يضيف قيمة للمنتج من نظام الإنتاج. ووفقًا لمبدأ التدفق المستمر، يحقق المصنّعون الذين يتبعون نهج اللين دورة إنتاج ثابتة ومستمرة ينتقل فيها المنتج من البداية إلى البيع بدون حواجز أو عوائق. ومن الناحية المثالية، فإن المؤسسات التي تخضع لعملية التحول الليّن تقدم المنتجات إلى السوق باستخدام الكمية الضرورية – والمتوقعة – من الموارد.

كيف تستحوذ الطباعة ثلاثية الأبعاد على أرض المصنع

نتيجة التهديد المستمر من المنافسين ، يبحث المصنّعون باستمرار عن طرق لإنتاج سلع بجودة أعلى وأسعار أقل. ومن خلال تقليل عدد الخطوات المطلوبة لنقل منتج من مفهوم إلى أرفف تخزين، تقلل الطباعة ثلاثية الأبعاد كلاً من تكاليف العمالة والمواد.

غالبًا ما يتم وصف الطباعة ثلاثية الأبعاد في القطاع الصناعي بأنها التصنيع الإضافي (AM) ، وهي عملية ربط الراتنجات أو المساحيق معًا في كائن ثلاثي الأبعاد. يختلف التصنيع الإضافي عن العمليات الأخرى بهذه الطرق:

  • يقلل للغاية هدر المواد مقارنة بعمليات الطحن والقطع والعمليات “الاختزالية” الأخرى.
  • يتطلب القليل من الأدوات المخصصة أو لا يتطلبها على الإطلاق.
  • يسمح بتخصيص كل مكون.
  • قادر على التعامل مع الأشكال والهندسة المعقدة المستحيلة باستخدام تقنيات الاختزال
  • يسمح بتصاميم ثلاثية الأبعاد أكثر تعقيدًا مصممة تمامًا وفقًا للمتطلبات.
  • بناء المخزون عند الطلب، وتحقيق نظام تصنيع في الوقت المناسب (JOT).

يقول باتريك ويبوشان ان الزبائن المختصة بالقطاع الصناعي تحت ضغط دائم من أجل تصنيع المنتجات بسرعة أكبر  وبكلفة أقل من أجل التجاوز والتفوق على المنافسين. من الواضح أن الطباعة الثلاثية الأبعاد هي ابكار واضح ومغير في صناعة اللين ، في أخذ الإعتبار معايير اللين التي تشمل إبتكار كفاءة أكبر و التقليل من الهدر.

كيف اللين والطباعة الثلاثية البعد يقوما بإبتكار كفاءة أكبر

يمكن أن يساعد مستشارو الإدارة اللينة المصنّعين على دمج نهج الليّن مع الطباعة ثلاثية الأبعاد والأدوات الرقمية الأخرى لتحسين الإنتاج وإعادة تنظيم العمليات بطرق تُغيّر كيفية قيام الشركات بنقل المنتجات من المفهوم إلى المستهلك.

يقول باتريك ويبوش، الشريك المؤسس والشريك الإداري في شركة المبادئ الأربعة: “يمكننا أن نرى النتائج التي حققها المصنّعون الذين يستخدمون الطباعة ثلاثية الأبعاد والأدوات الرقمية الأخرى لتسريع الإنتاج وتبسيطه”. وأضاف قائلا “بعد دمج هذه التقنيات في تحسينات عملية اللين، فإنها أصبحت جزءًا من تحول أكبر نحو السرعة وخفة الحركة. ويحتاج المصنّعون الذين يتبعون نهج اللين ويستخدمون الطباعة ثلاثية الأبعاد إلى عدد أقل من الموردين، ويستلزمون مخزونًا أقل، وينتجون سلعًا بها عيوب أقل ، ويطورن ما يريده العميل عندما يريد ذلك “.

فيما يلي بعض الفوائد التي يمكن أن تراها الشركات من تكامل الطباعة ثلاثية الأبعاد والإدارة اللينة.

1. توفير نماذج أولية أفضل

في القطاع الصناعي، تعد النماذج الأولية واحدة من أكبر التحديات عندما يتعلق الأمر بالحد من الهدر. ويشكل تصميم وبناء مكون أو منتج جديد لأول مرة تحديات كبيرة في تحديد مصادر المواد، والبحث، والقطع واللحام، والتجميع، والفحص والاختبار.

لا يقتصر الأمر في التصنيع التقليدي على كون النماذج الأولية كثيفة العمالة وباهظة التكلفة فحسب، بل تتطلب أيضًا الاستعانة بمصادر خارجية، مما يؤدي إلى تأخيرات زمنية يمكن أن تؤثر على قدرة المنتج على الوصول إلى السوق بسرعة. وعندما يتمكن المصنّعون من استخدام الطباعة ثلاثية الأبعاد لعمل نماذج أولية، يمكنهم القيام بذلك داخل الشركة بتكلفة أقل فضلا عن تقليل فرص حدوث الأخطاء والتأخيرات.

2. زيادة الابتكار

إذا كانت هناك طريقة أدت بها الطباعة ثلاثية الأبعاد إلى قلب التصنيع رأساً على عقب، فهي تتعلق بالإبداع ومرونة التصميم. وتتيح القدرة على صنع شيء ما في الموقع وتصميم إصدارات عديدة من نفس الجزء أو المنتج للمقارنة للمصنعين قدرًا أكبر من المرونة والحرية في تجربة واختبار المنتجات الجديدة.

تصبح مرحلة المفهوم أكثر إنتاجية مع القدرة على اختبار أجزاء ومنتجات جديدة متعددة. في حين أنه قد يبدو أن النتيجة هي المزيد من التجربة والخطأ ، فإن عملية التجربة والخطأ هذه تتم مقدمًا ، قبل استثمار قدر كبير من الوقت أو المال. ويتطلب الابتكار الحقيقي المخاطرة ، والتي كانت أكثر صعوبة في ظل الأساليب القديمة الأكثر تعقيدًا.

3. تحسين التخصيص

على عكس التصنيع التقليدي الذي يعتمد على التشكيل والقطع، يمكن إعادة تكوين الطابعات ثلاثية الأبعاد لكل منتج جديد للسماح بالتنوع في خط الإنتاج. وهذا يمنح للمصنّعين قدرًا أكبر من المرونة للتكيف مع التغيرات في طلب المستهلك.

4. تحسين الفحص وتقليل العيوب

تعد مراقبة الجودة أحد المجالات الرئيسية التي تعمل فيها الطباعة ثلاثية الأبعاد على تعزيز الكفاءة. يستخدم المصنعون الطباعة ثلاثية الأبعاد لإنشاء أدوات قياس ومقاييس مصممة بشكل فردي للمساعدة في عملية الفحص. تتيح أدوات قياس النجاح/ الفشل هذه للمصنعين تحديد العيوب والقضاء عليها ، مما يقلل من مصدر رئيسي للهدر.

يقول جيمس رايان، مدير شركة المبادئ الأربعة: “من خلال إنشاء مقاييس قياس فعالة من حيث التكلفة، يقوم المصنّعون بتحسين عمليات الفحص الخاصة بهم وتسريع عملية اتخاذ القرار بالنجاح أو الفشل”. إن القدرة على فحص المزيد من الأجزاء وإجراء عمليات الفحص على فترات متكررة تؤدي إلى تقليل عدد الأجزاء التي يتم إلغاؤها بسبب العيوب ، كما يشير إلى ما يلي “من الأسهل كثيرًا تحديد مشكلات الأدوات أو الآلات عندما يتمكن المصنّع من فحص الأجزاء في نقاط مختلفة في عملية التصنيع.”

5. تحسين كفاءة مساحة العمل

في بيئة التصنيع، يكون لكيفية تخزين الأدوات والمعدات الموضوعة تأثير كبير على الحركة المطلوبة من العمال. وكلما كانت الأدوات في متناول اليد، كانت أفضل تنظيماً، وقل الوقت الذي يقضيه العامل في الوصول إليها أو في البحث عن الأدوات الصحيحة.

6. زيادة الاتساق

من خلال التحكم الذي توفره البرمجة، يمكن للطابعات ثلاثية الأبعاد إنتاج منتج مماثل في الإطار الزمني نفسه مرارًا وتكرارًا. وهذه القدرة على التنبؤ من شأنها التمكين إلى حد كبير من التخطيط والحد من المخاطر.

دراسات الحالة: نهج الليّن + الطباعة ثلاثية الأبعاد = النجاح

في جميع أنحاء العالم، تنسب الشركات الصناعية الرائدة نجاحها بشكل متزايد إلى استخدام التصنيع الإضافي وأنظمة الإدارة اللينة. ويصف تقرير ديلويت إنسايت3س لعام 2020 حول الصناعة 4.0 كيف تتقاطع التقنيات الرقمية ومبادئ اللين لإنشاء “ليّن رقمي” ، “مزيج قوي من مبادئ اللين الخالدة والتقنيات الرقمية المتطورة باستمرار لتقليل الهدر والتنوع في العمليات.”

تعد صناعة الطيران والتكنولوجيا والأجهزة الطبية والسيارات والإلكترونيات من بين القطاعات في طليعة هذا الاعتماد، مع العديد من الصناعات الأخرى التي تتبعها في أعقابها.

في الشرق الأوسط، يستثمر المصنعون والشركات الصناعية في الطباعة ثلاثية الأبعاد وغيرها من التقنيات الذكية لتخيل المنتجات وتصميمها وبناءها واختبارها باستثمارات رأسمالية أقل وعدد ساعات عمل أقل وتكلفة مادية أقل. وفيما يلي بعض الأمثلة:

مشاركة المعرفة. جمعت شركة مبادلة للتنمية و جي إي أديتيف ومؤسسة دبي للمستقبل خبراتهم لإنشاء مصنع صغير يهدف إلى تسريع التصميم الإضافي وتقنيات التصنيع الرقمي في دولة الإمارات العربية المتحدة. وسيعمل خبراء الهندسة من جي إي أديتيف مع شركات من العديد من القطاعات الصناعية، لإرشادهم في أفضل ممارسات التصميم لتصنيع المكونات المضافة. من خلال دعم التصنيع على دفعات صغيرة، يهدف المشروع إلى تنويع الإنتاج وزيادة التوطين وفتح قطاعات نمو جديدة.

الاختراع والابتكار. فرتسيلا ، شركة عالمية مقرها فنلندا ولها مصانع في فنلندا وإيطاليا ، تقوم بتصنيع محركات كبيرة لأكثر من ثلث أكبر سفن الشحن في العالم. من خلال العمل مع الطابعة الصناعية ثلاثية الأبعاد ماركفوجد، استخدمت فرتسيلا الطباعة بألياف الكربون لإنتاج أداة رفع جديدة كانت مصنوعة سابقًا من الفولاذ الثقيل.

في أقل من ثمانية أشهر ، وفرت الشركة أكثر من 117000 دولار أمريكي في الأدوات وحدها. وتم تقليل خفض وقت الإنتاج من 6 إلى 4 أسابيع إلى مسألة أيام. وتم خفض وقت الإنتاج من 6 إلى 4 أسابيع إلى أيام معدودة وللمضي قدمًا، تخطط الشركة لإدخال طابعات ألياف الكربون والطابعات المعدنية وتقنيات تصنيع المواد المضافة الأخرى عبر الطابق الهندسي.

توطين أكبر. تتعاون أرامكو السعودية ، شركة الزيت العربية السعودية ، مع شركات الطباعة ثلاثية الأبعاد الصينية سوتشو أكس دي إم لتطوير مرافق إنتاج التصنيع الإضافي لاستخدامها في صناعات النفط والكيماويات بهدف تنويع القطاع الصناعي في البلاد وزيادة العمالة المحلية.

نماذج أولية أسرع سيلتيك ، شركة تصنيع وصب المعادن مقرها المملكة المتحدة ، تخدم العملاء في مجالات الطيران والدفاع والرادار والسيارات والطب والبناء. قبل تقديم الطباعة ثلاثية الأبعاد ، كان على عملاء سيلتيك الاستثمار في أدوات محددة للأجزاء والمكونات المعدنية في كل مرة يصممون فيها نموذجًا أوليًا لمنتج جديد. ويتيح استخدام الطابعات ثلاثية الأبعاد لشركة سيلتيك إنشاء نماذج أولية سريعة لأجزاء جديدة دون الاستثمار في الأدوات اللازمة للإنتاج على نطاق واسع.

تخصيص أقل تكلفة. تصدرت شركة أناتوميك ، وهي شركة أسترالية لتصنيع الغرسات الجراحية المخصصة ، عناوين الصحف في عام 2015 عندما نجحت في زرع عظم من التيتانيوم والقفص الصدري في مريض على قيد الحياة ، بعد أن صممت وصنعت العظام باستخدام تقنية مضافة. في الوقت نفسه ، خفضت أناتوميك تكلفة منتجاتها الخاصة بالمرضى بنسبة 30 إلى 50 بالمائة عن طريق تقليل هدر المواد وتكاليف الأدوات.

مشكلة التبني غير المكتمل

مع تسارع وتيرة التغيير التكنولوجي، تأتي المشكلة المتمثلة في افتقار العديد من الشركات إلى القدرة على تحديد احتياجاتها، والاختيار من بين مجموعة الحلول التكنولوجية سريعة التوسع ، واستبدال المكونات والعمليات القديمة أو دمجها مع الجديدة.

وفقًا لتقرير ماكينزي، مصنع المستقبل: تقنيات التصنيع المتقدمة، أفادت 20 في المائة فقط من الشركات التي شملها الاستطلاع أن استراتيجيات التصنيع الخاصة بها كانت متوافقة بشكل فعال مع استراتيجيات أعمالها. وقال أقل من 10 في المائة إن عملياتهم لتحديد التقنيات الجديدة كانت ناجحة ، ورأى أقل من 10 في المائة أن التقنيات التي حددوها قد تم تحليلها بدقة كما ينبغي. وأخيرًا ، وصف أقل من 10 بالمائة من الشركات التي شملها الاستطلاع تنفيذها للتقنيات الجديدة على أنه سريع وفعال.

ولكل هذه الأسباب، سيكون من الحكمة للمصنعين الذين يسعون إلى التحديث العمل مع مستشار إداري يتمتع بخبرة كبيرة ومثبتة في التحول الليّن واختيار وتكامل أحدث تقنيات الطباعة ثلاثية الأبعاد.

يقول جيمس رايان ، مدير شركة المبادئ الأربعة: “تُظهر الاتجاهات الحديثة اعتمادًا واسع النطاق لنظام اللين من قبل المصنّعين والصناعات ، ولكن يتعثر الكثيرون في التنفيذ”. “وبالمثل مع الطباعة ثلاثية الأبعاد – تستثمر العديد من الشركات في المعدات، لكن القليل منها يدرك الإمكانات الكاملة. في المبادئ الأربعة، نساعد الشركات على تحديد تدفقات القيمة ، وخلق التدفق ، وإنشاء إنتاج مدفوع بالطلب وعملية تحسين مستمر لتحقيق رؤيتهم المستقبلية بدلاً من مجرد تحقيق مكاسب قصيرة الأجل ”

يقول باتريك ويبوشان ان الزبائن الصناعية تحت ضغط دائم من أجل تصنيع المنتجات بسرعة أكبر  وبكلفة أقل من أجل التجاوز والتفوق على المنافسين. من الواضح أن الطباعة الثلاثية الأبعاد هي ابكار واضح ومغير في صناعة اللين ، في أخذ الإعتبار معايير اللين التي تشمل إبتكار كفاءة أكبر وتقليل من الهدر.