تولید انبوه: تاریخچه، فرآیند، مزایا، و معایب

آخرین به روزرسانی

تولید انبوه به زبان انگلیسی Mass Production یا High Volume Production Manufacturing عبارت است از تولید مقادیر عظیم محصولات مشابه با استفاده از شیوه‌های بهینه. این شیوه اغلب با به‌کارگیری فرآیندهای خودکارسازی (اتوماسیون) و ماشین‌آلات صنعتی و با تکرار فراوان همراه است. این مقاله به تشریح تعریف و تاریخچه تولید انبوه، پنج مرحله تولید و مزایا و معایب آن می‌پردازد.قبل از مطالعه این مقاله باهم فیلمی از تولید انبوه پیچ و مهره در بزرگترین کارخانه تولید پیچ و مهره کره جنوبی با قدمت شصت ساله را باهم ببینیم.

تولید انبوه چیست؟

تولیـد انبوه استفاده از تقسیم تخصصی نیروی کار و فرآیندهای خودکار به منظور دستیابی به تولید پرحجم کالاها با هزینه کم است. استفاده از تقسیم کار تخصصی و ماشین‌آلات خودکار، فرآیند تولید را ساده‌سازی کرده و منجر به افزایش کارایی می‌شود. فرآیندی با کارایی بسیار بالا به کاهش هزینه‌ها می‌انجامد. با این حال، این اصول تنها در هنگام تولید قطعات استاندارد شده مؤثر هستند. ساخت قطعات سفارشی باعث کاهش کارایی به دست آمده توسط ماشین‌آلات خودکار و نیروی کار حرفه‌ای خواهد شد.

تولید انبوه با خط تولید متحرک و تولیـد انبوه مدرن نیز با آغاز انقلاب صنعتی مرتبط می‌باشد. یکی از بهترین نمونه‌های تولید انبوه را در صنعت خودروسازی شاهد هستیم. پیش از تولیـد انبوه، در هنگام مونتاژ یک خودرو، تک‌تک قطعات را به سمت خودرو آورده و نصب می‌کردند. پس از معرفی خط تولید متحرک هنری فورد برای فورد مدل T، خودروها در امتداد کارخانه به سمت قطعات حرکت می‌کنند و همزمان چندین قطعه روی خودرو نصب می‌گردد. تولیـد انبوه با عناوینی مانند تولید پیوسته، تولید پیوسته تکراری، تولید سریالی و تولید زنجیره‌ای نیز شناخته می‌شود.

تاریخچه تولید انبوه

استفاده از کارگران متخصص را می‌توان تا زمان یونان باستان ردیابی کرد. با این حال، واضح‌ترین نمونه‌های فرآیندهای ساخت تخصصی برای تولید انبوه ابتدا در صنعت نساجی انگلستان در قرن هجدهم دیده شد. افزایش عرض بافندگی منسوجات منجر به نرخ تولید بالاتری شد. قرن هجدهم در انگلستان، آغاز انقلاب صنعتی بود که تولیـد انبوه نیز برای اولین بار در مقیاس وسیع انجام شد. یکی از پیشرفت‌های کلیدی که به استفاده از تولید انبوه انجامید، استفاده از موتور بخار بهبود یافته جیمز وات بود که جایگزین انسان و حیوانات به عنوان منبع انرژی شد. این بهبود در مهار انرژی بخار، استفاده از ماشین آلات سنگین در تولید را با مقیاس انبوه امکان‌پذیر ساخت.

در تاریخ معاصر، هنری فورد به عنوان اولین شخصی شناخته‌ می‌شود که از خط مونتاژ متحرک برای تولید انبوه استفاده کرد. به‌کارگیری خط مونتاژ بدین معنی بود که کارگران دارای وظایف تخصصی شدند. این امر باعث کاهش زمان لازم برای جابه‌جایی کارگران از یک وظیفه به وظیفه دیگر می‌شود. در عوض، آن‌ها یک کار را به طور مداوم تکرار می‌کنند. این سبک تولید به فورد اجازه داد تا هم‌زمان با پایین نگه داشتن قیمت، تقاضای مشتریان را برآورده سازد. در نتیجه، فورد مدل T با 16.5 میلیون دستگاه فروش، یکی از پرفروش‌ترین خودروهای تاریخ است.

در عکس زیر تصویر تمام قد از کارگران خودرو که بدنه یک مدل T را روی شاسی آن بر روی یک رمپ خط مونتاژ در خارج از منزل در شرکت خودروسازی فورد، هایلند پارک، میشیگان پایین می آورند نشان داده شده است.

فرآیند تولید انبوه یک کالا

مراحل تولید یک محصول به صورت انبوه با ایجاد دسته‌های تولیدی کوچک متفاوت است. این امر به این دلیل است که روش های تولید در مقیاس بزرگ مانند قالب‌گیری تزریقی، نیازمند فرآیندهایی است که کیفیت یکنواختی را برای قطعات در دسته‌های متعدد تولید کنند. همچنین لازم است که با تولید در مقیاسی وسیع، به کارایی طراحی توجه کرده و بررسی کنیم که آیا می‌توان پس‌پردازش و ضایعات مواد را کاهش داد یا خیر. در مورد تولید قطعات در مقیاس عظیم، باید از یک فرآیند مشخص پیروی کرد.

پنج گام تولید انبوه

پنج گام تولید انبوه به شرح زیر است:

1.ایجاد طرح اولیه برای تولید انبوه(Concepting)

ایجاد یک طرح مفهومی سنجیده، مهم‌ترین گام در ساخت انبوه یک محصول است. مفهوم یک محصول اساس و پایه تمامی مراحل بعدی تولید را شکل می‌دهد. اگر طرح اولیه ناقص باشد، اصلاح آن در مراحل بعدی دشوار خواهد بود. اگر سازنده پیشاپیش مشخصات طراحی مشتری را دریافت کرده باشد، ایجاد یک طرح اولیه ساده خواهد بود. در بسیاری از موارد شرکت ها قبل از پیشروی، بررسی‌های لازم جهت درک بازار، هزینه‌ها، خطرات و منافع پروژه را انجام می‌دهند. برای تکمیل این مرحله ممکن است به مشارکت تمامی بخش‌ها از جمله مهندسی، فروش، بازاریابی و مدیریت ارشد نیاز باشد.

2.تبدیل یک طرح مفهومی به مدل CAD سه‌بعدی(Turning a Concept Into a 3D CAD Model)

پس از استقرار یک طرح مفهومی، می‌توان یک مدل CAD سه بعدی ایجاد کرد. نمونه‌های متعددی از نرم‌افزار CAD وجود دارد که بسته به الزامات پروژه می‌توان از آن‌ها بهره گرفت. در صورت لزوم، می‌توان این مرحله را برون‌سپاری کرد. استفاده از نرم‌افزار مدل‌سازی سه‌بعدی به دلیل توانایی ارزیابی طرح پیش از ساخت، موجب بهبود تمامی فرآیندهای تولید شده است.

مدل‌های سه‌بعدی را می‌توان با استفاده از تحلیل المان محدود (FEA) و دینامیک سیالات محاسباتی (CFD) مورد آزمون قرار داد. این نرم افزارها قادر هستند به ترتیب پیش‌بینی خواص مکانیکی و سیالات و همچنین سایر ویژگی‌ها از جمله وزن و استحکام را انجام دهند. ابزار تخصصی مورد نیاز فرآیند ساخت را نیز می توان با استفاده از طراحی CAD برای استفاده در تولید انبوه ایجاد کرد.

3.نمونه‌سازی اولیه(Prototyping)

حال که محصول مدل‌سازی شده است، زمان ساخت یک نمونه اولیه فرا رسیده است. حتی با وجود نرم‌افزار مدل‌سازی کامپیوتری، ایجاد یک نمونه اولیه همچنان ضروری است چرا که مدلهای کامپیوتری همیشه با کاربردهای دنیای واقعی مطابقت ندارند. متغیرهای زیادی در فرآیند تولید وجود دارد که می‌تواند منجر به نتایجی متفاوت از آنچه پیش‌بینی شده، گردد. ساخت نمونه اولیه به همان اندازه که درباره آزمایش محصول است، در مورد آزمایش فرآیند نیز صدق می‌کند.

در حال حاضر از چاپگرهای سه‌بعدی در بسیاری از سناریوهای نمونه‌سازی استفاده می‌شود که می‌توانند قطعات یک‌بار مصرف ارزان قیمتی را برای آزمایش قبل از سرمایه‌گذاری روی ابزارآلات مورد نیاز تولید انبوه تولید نمایند. سایر روش های تولید نمونه اولیه عبارتند از ماشین‌کاری CNC و ریخته‌گری. با این حال، این روش‌های ساخت، قطعه ای با همان ویژگی‌هایی که قالب‌گیری تزریقی (یکی از رایجترین روش‌های تولید انبوه) تولید می‌کند را ایجاد نخواهد کرد.

4.آزمایش محصول در بازار(Test Your Product on the Market)

آزمایش محصول قبل از تعهد به تولید انبوه بسیار مهم است. ایجاد یک خط تولید محدود، یک نمونه جمعیتی به شما ارائه می دهد که با استفاده از آن می توانید کیفیت و عملکرد محصول را در برابر معیارهای طراحی مشخص نمایید. آزمون های انجام شده در این مرحله بازخوردی در مورد محصول فراهم می کند که معمولاً منجر به تغییراتی در مراحل مفهوم‌سازی، مدل‌سازی سه‌بعدی یا نمونه‌سازیِ پروژه می شود. بسیار حیاتی است که هرگونه مشکل پیش آمده قبل از حرکت به سمت تولید انبوه برطرف شود.

5.تولید انبوه(Mass Production)

بعد از تکمیل چهار مرحله آخر، محصول آماده‌ تولید انبوه است. حال باید تمامی ابزارآلات و مواد مورد نیاز تهیه گردد. با تولید در مقیاس گسترده، این مرحله معمولاً یک سرمایه‌گذاری اولیه قابل توجه است، زیرا به مقادیر زیادی مواد اولیه نیاز است. همچنین ماشین‌آلات و ابزارهای با عملکرد بالا باید مورد استفاده قرار گیرند تا تعداد زیادی چرخه‌ تولید با خرابی‌های حداقلی را دوام آورند. در طول تولید انبوه، سازنده باید یک سیستم مدیریت کیفیت را به منظور اطمینان از کیفیت محصول در طول زمان پیاده‌سازی نماید

مزایای تولید انبوه

مزایای تولید انبوه عبارتند از:

هزینه کم به ازای هر قطعه: این امر به دلیل سرشکن شدن هزینه سربار و سایر هزینه‌ها بر تعداد زیادی قطعات است. علاوه بر این، با استفاده از فرآیندهای خودکار، هزینه‌های نیروی کار به حداقل می‌رسد.

کیفیت ثابت: قطعات تولید انبوه به دلیل ماهیت تکراری فرآیند تولید از کیفیت ثابتی برخوردارند. قطعات تولید انبوه نیز از کیفیت بالایی برخوردارند، اما معمولاً قطعات سفارشی می‌توانند کیفیت بهتری ارائه دهند، البته در صورتی که هزینه محدودیتی ایجاد نکند.

تولید سریع: اگرچه شروع تولیـد انبوه یک محصول و خط تولید به زمان قابل توجهی نیاز دارد، اما نتیجه آن تولید حجم بالا با سرعتی زیاد است.

قابلیت مقیاس‌بندی: سرعت تولید در تولید انبوه نه تنها بالا است، بلکه به راحتی می‌توان آن را برای افزایش ظرفیت تولید ارتقا داد.

افزایش بهره‌وری: به دلیل ماهیت تکراری وظایف در تولیـد انبوه، می‌توان فرآیند را به طور مداوم بهبود بخشید تا بهره‌وری به حداکثر برسد.

معایب تولید انبوه

معایب تولید انبوه عبارتند از:

سرمایه‌گذاری اولیه بالا: تولیـد انبوه به سرمایه‌گذاری اولیه هنگفتی برای خرید ابزارآلات و مواد اولیه نیاز دارد.

خرابی ماشین‌آلات پرهزینه است: در تولیـد انبوه، ماشین‌آلات اغلب به طور مداوم برای تولید قطعات کار می‌کنند. در صورت بروز نقص در هر نقطه از سیستم، تولید متوقف شده و پروژه متحمل ضرر مالی از بابت عدم کسب درآمد خواهد شد. البته با برنامه‌ریزی و تعمیرات و نگهداری می‌توان این مشکل را تا حدی برطرف کرد، اما به طور کامل قابل حذف نیست.

تغییر در طراحی یا فرآیند می‌تواند زمان‌بر و پرهزینه باشد: پس از تجهیز و تنظیم خط تولید برای تولید یک قطعه خاص، هرگونه انحراف از طرح اولیه ممکن است به تغییراتی در تمام تجهیزات، ماشین‌آلات و فرآیندهای از پیش تنظیم شده نیاز داشته باشد.

کار تکراری می‌تواند کارکنان را خسته کند: کارکنان به سرعت از انجام وظایف تکراری خسته می‌شوند. این امر می‌تواند منجر به گردش مالی بالای کارکنان شود که به نوبه خود باعث توقف تولید و هزینه‌های استخدام جدید خواهد شد.

احتمال فراخوان محصول بیشتر است: هرگونه مشکل کیفی به احتمال زیاد در هر یک از محصولات تکرار خواهد شد. ممکن است محصول قبل از اینکه متوجه نقص آن شویم، هزاران بار به فروش برسد و در نهایت منجر به فراخوان گسترده محصول شود.

فناوری‌های نوین و تحول تولید انبوه

تولید انبوه، که زمانی با خطوط مونتاژ ساده و تکرارشونده شناخته می‌شد، در حال تجربه تحولی عظیم تحت تأثیر فناوری‌های نوین است. این فناوری‌ها نه تنها بهینگی و سرعت تولید را افزایش می‌دهند، بلکه به شخصی‌سازی محصولات و انعطاف‌پذیری بیشتر در فرآیند تولید نیز کمک می‌کنند.

• هوش مصنوعی (AI): هوش مصنوعی در حال تغییر شیوه برنامه‌ریزی، کنترل و بهینه‌سازی فرآیندهای تولید است. از پیش‌بینی تقاضا و مدیریت زنجیره تأمین گرفته تا تشخیص زودهنگام مشکلات و بهبود کیفیت محصول، AI نقش محوری ایفا می‌کند. الگوریتم‌های یادگیری ماشین به ماشین‌آلات امکان می‌دهند تا به طور مستقل یاد بگیرند و خود را با شرایط متغیر تطبیق دهند.
• اینترنت اشیا (IoT): اتصال دستگاه‌ها و تجهیزات مختلف به یکدیگر از طریق اینترنت، امکان نظارت و کنترل دقیق بر کل فرآیند تولید را فراهم می‌کند. سنسورهای تعبیه شده در ماشین‌آلات، اطلاعاتی درباره وضعیت تجهیزات و مواد اولیه جمع‌آوری می‌کنند که به مدیران تولید کمک می‌کند تا تصمیمات آگاهانه‌تری اتخاذ کنند.
• رباتیک: ربات‌ها در حال جایگزینی نیروی کار انسانی در بسیاری از وظایف تکراری و خطرناک هستند. ربات‌های پیشرفته قادر به انجام کارهای پیچیده با دقت و سرعت بسیار بالا هستند و به این ترتیب، کیفیت محصولات را بهبود می‌بخشند و هزینه‌های تولید را کاهش می‌دهند.
• چاپ سه بعدی (Additive Manufacturing): این فناوری به تولیدکنندگان اجازه می‌دهد تا محصولات را لایه به لایه و بدون نیاز به قالب‌های گران‌قیمت بسازند. چاپ سه بعدی امکان تولید محصولات سفارشی با پیچیدگی بالا را فراهم کرده و به این ترتیب، به شخصی‌سازی محصولات کمک می‌کند.

مفاهیم جدید در تولید

• تولید افزودنی (Additive Manufacturing): همانطور که گفته شد، چاپ سه بعدی به عنوان یک فناوری کلیدی در تولید افزودنی شناخته می‌شود. این فناوری به تولیدکنندگان اجازه می‌دهد تا محصولات را به صورت مستقیم از مدل‌های دیجیتال بسازند و به این ترتیب، زمان و هزینه تولید را کاهش دهند.
• تولید شخصی‌سازی شده (Mass Customization): با پیشرفت فناوری، تولیدکنندگان قادر هستند محصولات را با توجه به نیازهای خاص هر مشتری تولید کنند. این امر به معنای تولید انبوه محصولات با تنوع بسیار بالا است که به مشتریان اجازه می‌دهد تا محصولی را با ویژگی‌های دلخواه خود انتخاب کنند.
• کارخانه‌های هوشمند: کارخانه‌های هوشمند از فناوری‌های دیجیتال برای اتوماسیون، ارتباطات و تجزیه و تحلیل داده‌ها استفاده می‌کنند. در این کارخانه‌ها، ماشین‌آلات و سیستم‌ها به صورت یکپارچه با هم کار می‌کنند و به تولیدکنندگان کمک می‌کنند تا بهینه ترین تصمیمات را اتخاذ کنند.

چالش‌ها و فرصت‌ها

• تغییرات سریع در تقاضا: نوسانات تقاضا و کوتاه شدن چرخه عمر محصولات، تولیدکنندگان را مجبور می‌کند تا انعطاف‌پذیرتر باشند و بتوانند به سرعت خود را با تغییرات بازار تطبیق دهند.
• رقابت جهانی: رقابت شدید بین تولیدکنندگان، فشار زیادی بر کاهش هزینه‌ها و بهبود کیفیت محصولات وارد می‌کند.
• مسائل زیست محیطی: تولیدکنندگان باید به مسائل زیست محیطی توجه کنند و به دنبال راه‌های کاهش مصرف انرژی و تولید زباله باشند.

با این حال، این تغییرات چالش‌برانگیز، فرصت‌های جدیدی را نیز ایجاد می‌کنند. تولیدکنندگان می‌توانند با استفاده از فناوری‌های نوین، محصولات با کیفیت‌تر و با هزینه کمتر تولید کنند و به بازارهای جدیدی نفوذ کنند. همچنین، می‌توانند به مسائل زیست محیطی توجه کرده و به تولید محصولات پایدار کمک کنند.

سوالات متداول(FAQ)

خلاصه

این مقاله به معرفی روش تولید انبوه یک محصول، شرح فرآیند، تاریخچه و مزایا و معایب آن پرداخت. تولید انبوه در حال گذار از یک سیستم متمرکز و یکپارچه به یک سیستم پویا و منعطف است که در آن فناوری‌های نوین نقش محوری ایفا می‌کنند. با استفاده از این فناوری‌ها، تولیدکنندگان می‌توانند محصولات متنوع‌تر و سفارشی‌تر را با سرعت و هزینه کمتر تولید کنند. با این حال، برای بهره‌برداری کامل از این فرصت‌ها، تولیدکنندگان باید به طور مداوم خود را با تغییرات بازار و فناوری تطبیق دهند.این مقاله برای اولین بار در سایت بازارگاه الکترونیکی ساخت و تولید ایران به نشانی Digimfg.ir منتشر شده است.

منابع

xometry.com/resources/blog/how-to-mass-produce-a-product

سلب مسئولیت

محتوای ارائه شده در این صفحه وب صرفا جنبه اطلاع رسانی دارد. DIGIMFG هیچگونه ضمانت یا مسئولیتی، چه به صورت صریح یا ضمنی، در خصوص صحت، کامل بودن یا اعتبار اطلاعات بر عهده نمی گیرد. پارامترهای عملکرد، تلرانس های هندسی، ویژگی‌های طراحی خاص، کیفیت یا نوع مواد، یا فرایندها را نباید نمایانگر آنچه توسط تأمین کنندگان یا تولیدکنندگان شخص ثالث در شبکه DIGIMFG ارائه می‌شود، دانست. خریدارانی که به دنبال دریافت قیمت هستند موظفند تا الزامات فنی ویژه موردنیاز برای قطعات را تعریف کنند. برای کسب اطلاعات بیشتر، لطفاً به شرایط و ضوابط ما مراجعه کنید.