إنتاج متسلسل

تم تطوير الأجزاء والأحجام القياسية وتقنيات الإنتاج في المصانع في العصور ما قبل الصناعية؛ قبل اختراع أدوات الآلات، كان تصنيع الأجزاء الدقيقة، وخاصة المعدنية منها، يتطلب عمالة كثيفة للغاية.

صُنعت الأقواس ذات الأجزاء البرونزية في الصين خلال فترة الممالك المتحاربة . وقد وحّد الإمبراطور تشين الصين، جزئيًا على الأقل، بتزويد جيوش كبيرة بهذه الأسلحة، التي زُوّدت بآلية إطلاق متطورة مصنوعة من أجزاء قابلة للتبديل. ^{[ 4 ]} ويُعتقد أيضًا أن جيش التيراكوتا الذي يحرس قبر الإمبراطور قد صُنع باستخدام قوالب موحدة على خط تجميع . ^{[ 5 ] [ 6 ]}

في قرطاج القديمة ، كان يتم إنتاج السفن الحربية بكميات كبيرة وبتكلفة معقولة، مما سمح لها بالحفاظ على سيطرتها على البحر الأبيض المتوسط ​​بكفاءة . ^{[ 7 ]} وبعد قرون عديدة، حذت جمهورية البندقية حذو قرطاج في إنتاج السفن بأجزاء مسبقة الصنع على خط تجميع: فقد أنتج ترسانة البندقية ما يقرب من سفينة واحدة يوميًا فيما كان يُعتبر فعليًا أول مصنع في العالم ، والذي بلغ عدد العاملين فيه في ذروته 16000 شخص. ^{[ 8 ] [ 9 ]}

أتاح اختراع الطباعة بالحروف المتحركة إنتاج الوثائق، كالكتب، بكميات كبيرة. اخترع بي شنغ أول نظام طباعة بالحروف المتحركة في الصين ، [ 10 ^{] خلال عهد} أسرة سونغ ، حيث استُخدم، من بين أمور أخرى، لإصدار العملات الورقية . ^{[ 11 ]} يُعد كتاب "جيكجي" أقدم كتاب موجود مطبوع بالحروف المعدنية ، وقد طُبع في كوريا عام 1377. ^{[ 12 ]} أدخل يوهانس غوتنبرغ الطباعة بالحروف المتحركة إلى أوروبا من خلال اختراعه المطبعة وإنتاجه نسخة غوتنبرغ من الكتاب المقدس . وبفضل هذا الإدخال، أصبح الإنتاج الضخم في صناعة النشر الأوروبية أمرًا شائعًا، مما أدى إلى إتاحة المعرفة للجميع ، وزيادة معدلات الإلمام بالقراءة والكتابة والتعليم، وبدايات العلوم الحديثة . ^{[ 13 ]}

أدخل مهندس المدفعية الفرنسي جان بابتيست دي غريبوفال توحيد تصميم المدافع في أواخر القرن الثامن عشر. وقد حسّن إنتاج وإدارة قذائف المدافع والمدافع نفسها بتقييدها بثلاثة عيارات فقط، كما حسّن فعاليتها من خلال اشتراط استخدام ذخيرة كروية أكثر. وقد سهّل إعادة تصميم هذه الأسلحة لاستخدام عجلات ومسامير ومحاور قابلة للتبديل عملية الإنتاج الضخم والإصلاح. ^{[ 14 ] [ 15 ]}

خلال الثورة الصناعية ، استُخدمت تقنيات الإنتاج الضخم البسيطة في مصانع بورتسموث بلوك في إنجلترا لصنع بكرات السفن للبحرية الملكية في الحروب النابليونية . وقد تحقق ذلك عام 1803 على يد مارك إيزامبارد برونيل بالتعاون مع هنري مودسلي تحت إدارة السير صموئيل بنثام . ^{[ 16 ]} ظهرت أولى الأمثلة الواضحة لعمليات التصنيع المصممة بعناية لخفض تكاليف الإنتاج من خلال العمالة المتخصصة واستخدام الآلات في القرن الثامن عشر في إنجلترا. ^{[ 17 ]}

كانت البحرية في حالة توسع تتطلب تصنيع 100,000 بكرة شد سنويًا. وقد حقق بنثام بالفعل كفاءة ملحوظة في أحواض بناء السفن من خلال إدخال الآلات التي تعمل بالطاقة وإعادة تنظيم نظام حوض بناء السفن. تعاون برونيل، المهندس الرائد، ومودسلي، رائد تكنولوجيا أدوات الآلات الذي طور أول مخرطة قطع لولبية عملية صناعيًا في عام 1800، والتي وحدت أحجام خيوط اللولب لأول مرة، مما سمح بدوره باستخدام أجزاء قابلة للتبديل ، في وضع خطط لتصنيع آلات صنع بكرات الشد. بحلول عام 1805، تم تحديث حوض بناء السفن بالكامل بالآلات الثورية المصممة خصيصًا لهذا الغرض، في وقت كانت فيه المنتجات لا تزال تُصنع بشكل فردي بمكونات مختلفة. ^{[ 16 ]} تطلب الأمر ما مجموعه 45 آلة لإجراء 22 عملية على بكرات الشد، والتي يمكن تصنيعها في واحد من ثلاثة أحجام ممكنة. ^{[ 16 ]} كانت الآلات مصنوعة بالكامل تقريبًا من المعدن، مما حسّن دقتها ومتانتها. كانت الآلات تقوم بعمل علامات وتجاويف على بكرات الشد لضمان المحاذاة طوال العملية. من بين المزايا العديدة لهذه الطريقة الجديدة زيادة إنتاجية العمل نتيجةً لانخفاض متطلبات إدارة الآلات التي تتطلب عمالة أقل. كتب ريتشارد بيميش، مساعد إيزامبارد كينغدوم برونيل، نجل برونيل والمهندس:

وبذلك يستطيع عشرة رجال، بمساعدة هذه الآلات، إنجاز ما كان يتطلب سابقاً عملاً غير مضمون من مائة وعشرة رجال، وذلك بشكل موحد وسريع وسهل. ^{[ 16 ]}

بحلول عام 1808، بلغ الإنتاج السنوي من الآلات الـ 45 نحو 130,000 قطعة، وظلت بعض المعدات قيد التشغيل حتى منتصف القرن العشرين. ^{[ 16 ] [ 18 ]} كما استُخدمت تقنيات الإنتاج الضخم، وإن كان على نطاق محدود، في صناعة الساعات والأسلحة الصغيرة، مع أن قطع الغيار كانت عادةً غير قابلة للتبديل. ^{[ 2 ]} وعلى الرغم من إنتاجها على نطاق ضيق جدًا، تُعدّ محركات زوارق حرب القرم الحربية ، التي صممها وجمعها جون بن من غرينتش، أول مثال مسجل لتطبيق تقنيات الإنتاج الضخم (وإن لم يكن بالضرورة أسلوب خط التجميع) في الهندسة البحرية. ^{[ 19 ]} عند تلبية طلبية الأميرالية لـ 90 مجموعة من تصميمه لمحرك الجذع الأفقي عالي الضغط وعالي الدوران ، أنتج بن جميعها في 90 يومًا. كما استخدم خيوط ويتوورث القياسية في جميع أجزائها. ^{[ 20 ]} كانت المتطلبات الأساسية للاستخدام الواسع للإنتاج الضخم هي قطع الغيار القابلة للتبديل ، وأدوات الآلات، والطاقة ، وخاصةً الكهرباء .

بعض مفاهيم الإدارة التنظيمية اللازمة لإنشاء الإنتاج الضخم في القرن العشرين، كالإدارة العلمية ، كان قد وضعها مهندسون آخرون (معظمهم غير مشهورين، لكن فريدريك وينسلو تايلور أحد أبرزهم)، والذين دُمجت أعمالهم لاحقًا في مجالات كالهندسة الصناعية ، وهندسة التصنيع ، وبحوث العمليات ، والاستشارات الإدارية . مع ذلك، وبعد مغادرة هنري فورد لشركة كاديلاك ، التي أعيد تسميتها لاحقًا وحصلت على جائزة ديوار عام ١٩٠٨ لابتكارها قطع غيار محركات دقيقة قابلة للتبديل تُنتج بكميات كبيرة، قلل فورد من شأن دور التايلورية في تطوير الإنتاج الضخم في شركته. لكن إدارة فورد أجرت دراسات زمنية وتجارب لميكنة عمليات مصانعها، مركزةً على تقليل حركة العمال. يكمن الفرق في أن تايلور ركز في المقام الأول على كفاءة العامل، بينما استعاض فورد عن العمالة باستخدام الآلات، التي وُضعت بعناية، كلما أمكن ذلك.

في عام 1807، عُيّن إيلي تيري لإنتاج 4000 ساعة ذات آلية خشبية بموجب عقد بورتر. في ذلك الوقت، لم يتجاوز الإنتاج السنوي للساعات الخشبية بضع عشرات في المتوسط. طوّر تيري آلة طحن في عام 1795، أتقن فيها صناعة الأجزاء القابلة للتبديل . وفي عام 1807، طوّر تيري آلة قطع مغزلية، قادرة على إنتاج أجزاء متعددة في الوقت نفسه. وظّف تيري سيلاس هودلي وسيث توماس للعمل على خط التجميع في المصانع. كان عقد بورتر أول عقد في التاريخ ينص على الإنتاج الضخم لآليات الساعات. في عام 1815، بدأ تيري الإنتاج الضخم لأول ساعة رف. أنتج تشونسي جيروم ، وهو متدرب لدى إيلي تيري، ما يصل إلى 20000 ساعة نحاسية سنويًا في عام 1840 عندما اخترع ساعة OG الرخيصة التي تعمل لمدة 30 ساعة. ^{[ 21 ]}

رعت وزارة الحرب الأمريكية تطوير قطع غيار قابلة للتبديل للبنادق المنتجة في ترسانات سبرينغفيلد، ماساتشوستس، وهاربرز فيري ، فرجينيا (التي تُعرف الآن باسم فرجينيا الغربية) في العقود الأولى من القرن التاسع عشر، وحققت أخيرًا قابلية تبديل موثوقة بحلول عام 1850 تقريبًا. ^{[ 2 ]} تزامن هذا مع تطوير أدوات الآلات ، حيث صممت مصانع الأسلحة وبنت العديد منها بنفسها. من بين الأساليب المستخدمة نظام مقاييس للتحقق من أبعاد الأجزاء المختلفة، وقوالب وتجهيزات لتوجيه أدوات الآلات وتثبيت قطع العمل ومحاذاتها بشكل صحيح. عُرف هذا النظام باسم " ممارسة الترسانة" أو " نظام التصنيع الأمريكي" ، والذي انتشر في جميع أنحاء نيو إنجلاند بمساعدة ميكانيكيين مهرة من مصانع الأسلحة، والذين كان لهم دور فعال في نقل هذه التقنية إلى مصنعي ماكينات الخياطة وغيرها من الصناعات مثل أدوات الآلات وآلات الحصاد والدراجات. لم تتمكن شركة سينجر للتصنيع ، التي كانت في وقت من الأوقات أكبر شركة مصنعة لآلات الخياطة، من تحقيق الأجزاء القابلة للتبديل حتى أواخر ثمانينيات القرن التاسع عشر، في نفس الوقت تقريبًا الذي اعتمد فيه سايروس ماكورميك ممارسات التصنيع الحديثة في صناعة آلات الحصاد . ^{[ 2 ]}

خلال الحرب العالمية الثانية ، أنتجت الولايات المتحدة الأمريكية كميات هائلة من المركبات والأسلحة ، مثل السفن (مثل سفن الحرية وقوارب هيغينز )، والطائرات (مثل طائرات نورث أمريكان بي-51 موستانج ، وكونسوليديتد بي-24 ليبراتور ، وبوينغ بي-29 سوبرفورتريس )، وسيارات الجيب (مثل ويليز إم بي )، والشاحنات، والدبابات (مثل إم 4 شيرمان )، ومدافع براوننج إم 2 وبراوننج إم 1919 الرشاشة . وقد نُقلت العديد من المركبات، التي كانت تُشحن على متن السفن، على شكل أجزاء، ثم جُمعت لاحقًا في مواقعها. ^{[ 22 ]}

في إطار التحول المستمر في قطاع الطاقة ، يجري إنتاج العديد من مكونات توربينات الرياح والألواح الشمسية بكميات كبيرة. ^{[ 23 ] [ 24 ] [ 25 ]} وتُستخدم توربينات الرياح والألواح الشمسية في مزارع الرياح ومزارع الطاقة الشمسية على التوالي .

بالإضافة إلى ذلك، وفي إطار الجهود المستمرة للتخفيف من آثار تغير المناخ ، تم اقتراح عزل الكربون على نطاق واسع (من خلال إعادة التشجير ، واستعادة الكربون الأزرق ، وما إلى ذلك). تتضمن بعض المشاريع (مثل حملة زراعة تريليون شجرة ) زراعة كميات هائلة من الأشجار. ولتسريع هذه الجهود، قد يكون التكاثر السريع للأشجار مفيدًا. وقد تم إنتاج بعض الآلات الآلية التي تسمح بالتكاثر الخضري السريع للنباتات . ^{[ 26 ]} كما تم تطوير تقنيات لبعض النباتات التي تساعد على عزل الكربون (مثل الأعشاب البحرية ) للمساعدة في تسريع هذه العملية. ^{[ 27 ]}

استفاد الإنتاج الضخم من تطوير مواد مثل الفولاذ الرخيص، والفولاذ عالي المقاومة، والبلاستيك. وشهدت عمليات تشكيل المعادن تحسناً كبيراً بفضل الفولاذ عالي السرعة ، ولاحقاً بفضل مواد شديدة الصلابة مثل كربيد التنجستن لحواف القطع. ^{[ 28 ]} كما ساهم تطوير اللحام الكهربائي وأجزاء الفولاذ المختومة، اللذان ظهرا في الصناعة حوالي عام 1890، في تسهيل تصنيع المكونات الفولاذية. ويمكن تشكيل أنواع البلاستيك مثل البولي إيثيلين ، والبوليسترين ، والبولي فينيل كلوريد (PVC) بسهولة عن طريق البثق ، أو النفخ، أو الحقن ، مما أدى إلى انخفاض تكلفة تصنيع المنتجات الاستهلاكية، والأنابيب البلاستيكية، والحاويات، والأجزاء.

نُشرت مقالة مؤثرة ساهمت في صياغة ونشر تعريف الإنتاج الضخم في القرن العشرين في ملحق لموسوعة بريتانيكا عام 1926. كُتبت المقالة استنادًا إلى مراسلات مع شركة فورد للسيارات، ويُنسب إليها أحيانًا الفضل في كونها أول من استخدم هذا المصطلح. ^{[ 2 ]}

بدأ تزويد المصانع بالكهرباء تدريجيًا في تسعينيات القرن التاسع عشر بعد طرح فرانك ج. سبراغ لمحرك التيار المستمر العملي ، وتسارع هذا التطور بعد تطوير محرك التيار المتردد على يد غاليليو فيراريس ونيكولا تيسلا وويستنغهاوس وميخائيل دوليفو-دوبروفولسكي وآخرين. وبلغ تزويد المصانع بالكهرباء ذروته بين عامي 1900 و 1930 ، مدعومًا بإنشاء شركات الكهرباء ذات المحطات المركزية وانخفاض أسعار الكهرباء بين عامي 1914 و1917. ^{[ 29 ]}

كانت المحركات الكهربائية أكثر كفاءةً بعدة مرات من محركات البخار الصغيرة، وذلك لأن محطات التوليد المركزية كانت أكثر كفاءةً من محركات البخار الصغيرة، ولأن أعمدة النقل والأحزمة كانت تعاني من خسائر احتكاك عالية. ^{[ 30 ] [ 31 ]} كما أتاحت المحركات الكهربائية مرونةً أكبر في التصنيع، وتطلبت صيانةً أقل من أعمدة النقل والأحزمة. وشهدت العديد من المصانع زيادةً في الإنتاج بنسبة 30% بمجرد التحول إلى استخدام المحركات الكهربائية.

أتاح إدخال الكهرباء الإنتاج الضخم الحديث، كما هو الحال مع مصنع معالجة خام الحديد الذي أنشأه توماس إديسون (حوالي عام 1893) والذي كان قادرًا على معالجة 20,000 طن من الخام يوميًا بنظام ورديتين، كل وردية تضم خمسة رجال. في ذلك الوقت، كان من الشائع التعامل مع المواد السائبة باستخدام المجارف وعربات اليد وعربات السكك الحديدية الصغيرة ذات المسار الضيق، وللمقارنة، كان حفار القنوات في العقود السابقة يتعامل عادةً مع خمسة أطنان في اليوم الواحد الذي يمتد لـ 12 ساعة.

كان التأثير الأكبر للإنتاج الضخم المبكر في تصنيع السلع اليومية، كما هو الحال في شركة "بول براذرز " لتصنيع الزجاج ، التي قامت بتزويد مصنعها لبرطمانات الزجاج بالكهرباء في مونسي، إنديانا ، الولايات المتحدة الأمريكية، حوالي عام 1900. استخدمت العملية الآلية الجديدة آلات نفخ الزجاج لتحل محل 210 من نافخي الزجاج الحرفيين ومساعديهم. استُخدمت شاحنة كهربائية صغيرة لنقل 150 دزينة من الزجاجات في المرة الواحدة، بينما كانت عربة يدوية تحمل سابقًا ست دزينات. حلت الخلاطات الكهربائية محل العمال الذين كانوا يستخدمون المجارف لنقل الرمل والمكونات الأخرى التي تُغذى بها أفران الزجاج. حلت رافعة علوية كهربائية محل 36 عاملًا يوميًا لنقل الأحمال الثقيلة في جميع أنحاء المصنع. ^{[ 32 ]}

بحسب هنري فورد : ^{[ 33 ]}

أدى توفير نظام جديد كليًا لتوليد الكهرباء إلى تحرير الصناعة من قيود الحزام الجلدي وعمود النقل ، إذ أصبح من الممكن في نهاية المطاف تزويد كل أداة بمحركها الكهربائي الخاص. قد يبدو هذا تفصيلًا ثانويًا، لكن في الواقع، لم يكن بالإمكان تنفيذ الصناعة الحديثة باستخدام الحزام وعمود النقل لعدة أسباب. فقد مكّن المحرك من ترتيب الآلات وفقًا لتسلسل العمل، وهذا وحده ربما ضاعف كفاءة الصناعة، لأنه قلل بشكل كبير من عمليات المناولة والنقل غير الضرورية. كما كان الحزام وعمود النقل مُهدرًا للموارد بشكل كبير ، لدرجة أنه لم يكن بالإمكان إنشاء مصنع كبير حقًا، لأن حتى أطول عمود نقل كان صغيرًا وفقًا للمتطلبات الحديثة. كذلك، كان من المستحيل استخدام الأدوات عالية السرعة في ظل الظروف القديمة، فلم تكن البكرات ولا الأحزمة قادرة على تحمل السرعات الحديثة. وبدون الأدوات عالية السرعة والفولاذ عالي الجودة الذي أتاحته، لما كان هناك شيء مما نسميه اليوم الصناعة الحديثة.

انتشر الإنتاج الضخم في أواخر العقد الثاني من القرن العشرين وبداية العقد الثالث منه بفضل شركة فورد موتور التابعة لهنري فورد ، ^{[ 34 ]} التي أدخلت المحركات الكهربائية إلى تقنية الإنتاج المتسلسل المعروفة آنذاك. كما اشترت فورد أو صممت وصنعت أدوات وآلات خاصة، مثل مثاقب متعددة المحاور قادرة على حفر جميع الثقوب على جانب واحد من كتلة المحرك في عملية واحدة، وآلة تفريز متعددة الرؤوس قادرة على تشغيل 15 كتلة محرك مثبتة على أداة واحدة في وقت واحد. رُتبت جميع هذه الأدوات بشكل منهجي في خط الإنتاج، وزُود بعضها بعربات خاصة لنقل القطع الثقيلة إلى موضع التشغيل. استُخدم 32,000 أداة في إنتاج سيارة فورد موديل تي . ^{[ 35 ]}

تُعدّ عملية التصنيع المسبق، حيث تُصنع الأجزاء بشكل منفصل عن المنتج النهائي، جوهر جميع أعمال البناء واسعة النطاق. ومن الأمثلة المبكرة على ذلك الهياكل المتحركة التي يُقال إن أكبر العظيم استخدمها ، ^{[ 36 ]} ومنازل العبيد المحررين التي بناها العبيد المحررون في بربادوس . ^{[ 37 ]} وقد جمعت أكواخ نيسن ، التي استخدمها البريطانيون لأول مرة خلال الحرب العالمية الأولى ، بين التصنيع المسبق والإنتاج الضخم بطريقة تناسب احتياجات الجيش. وحققت هذه الهياكل البسيطة، التي كانت قليلة التكلفة ويمكن تشييدها في غضون ساعات قليلة، نجاحًا كبيرًا: فقد تم إنتاج أكثر من 100,000 كوخ نيسن خلال الحرب العالمية الأولى وحدها، واستمر استخدامها في صراعات أخرى وألهمت العديد من التصاميم المماثلة. ^{[ 38 ]}

بعد الحرب العالمية الثانية، في الولايات المتحدة، كان ويليام ليفيت رائدًا في بناء منازل نمطية في 56 موقعًا مختلفًا في أنحاء البلاد. عُرفت هذه المجتمعات باسم "مدن ليفيت" ، وقد تم بناؤها بسرعة وبتكلفة منخفضة بفضل الاستفادة من وفورات الحجم ، فضلًا عن تخصص مهام البناء في عملية أشبه بخط التجميع. ^{[ 39 ]} شهدت هذه الحقبة أيضًا اختراع المنزل المتنقل ، وهو منزل صغير مُسبق الصنع يمكن نقله بتكلفة زهيدة على شاحنة.

في ظل التصنيع الحديث للبناء، غالباً ما يُستخدم الإنتاج الضخم في تصنيع مكونات المنازل مسبقاً. ^{[ 40 ]}

أثّر الإنتاج الضخم بشكلٍ كبير على صناعة الأزياء، لا سيما في مجال الألياف والمواد. فقد أحدث ظهور الألياف الاصطناعية، كالبوليستر والنايلون، ثورةً في صناعة النسيج بتوفيرها بدائل اقتصادية للألياف الطبيعية. ومكّن هذا التحوّل من الإنتاج السريع للملابس الرخيصة، مما ساهم في ازدهار موضة الأزياء السريعة. وقد أثار هذا الاعتماد على الإنتاج الضخم مخاوف بشأن الاستدامة البيئية وظروف العمل، مما حفّز الحاجة إلى ممارسات أخلاقية ومستدامة أكثر فعالية في صناعة الأزياء. ^{[ 41 ]}