بدأت تقنيات التشغيل بشكل بدائي إلى حد كبير مع الاعتماد على العمل اليدوي بالكامل في الماضي، لكن هذه الطرق المبكرة كانت تعاني من مشكلات كبيرة من حيث الحصول على نتائج متسقة. كان على الأشخاص القيام بمعظم الأعمال بأنفسهم، مما أدى إلى وقوع الأخطاء بشكل متكرر وكانت الكفاءة ضعيفة للغاية. غيرت تقنية التحكم العددي باستخدام الحاسوب (CNC) كل شيء في منتصف القرن العشرين عندما قام المهندسون أخيرًا ببناء أول ماكينات خاضعة للتحكم الحاسوبي في الخمسينيات. ما جعل هذه التقنية مهمة بهذا الشكل هو أنها حولت المهام التي كانت تتطلب سابقًا مراقبة يدوية مستمرة إلى عمليات آلية تلقائية. النتيجة؟ دقة أفضل بكثير في جميع المجالات وتصنيع أسرع من أي وقت مضى في المصانع. وبحسب بحث نشرته مجلة Insight في عام 2020، يعتقد أكثر من نصف العمال الذين شملهم الاستطلاع أن وظائفهم يمكن أن تستفيد من نحو 240 ساعة إضافية من العمل كل عام بفضل الأتمتة. هذا يدل بوضوح على مدى المساهمة الكبيرة التي قدمتها أنظمة CNC في رفع الإنتاجية العامة في ورش التصنيع في كل مكان.
من بين أكبر التغييرات في تاريخ التشغيل ما حدث عندما انتقلت الورش من العمل اليدوي الخالص إلى أنظمة التحكم العددي بواسطة الحاسوب (CNC). كل من عاش في مجال التصنيع لأكثر من عشر سنوات قد شهد كيف اختفت الأساليب اليدوية بشكل شبه فوري بمجرد توفر تكنولوجيا CNC. ويواصل الخبراء الإشارة إلى أن هذه الآلات الآلية غيّرت بالكامل طريقة تصنيع القطع في خطوط الإنتاج. وبحسب استطلاعات الرأي الصناعية المختلفة خلال العقد الماضي، فإن أغلب مصنعي القطع يعتمدون الآن اعتماداً كبيراً على معدات CNC بدلاً من الأدوات التقليدية التي تُدار يدوياً. وإذا نظرنا إلى الوراء في هذا التحول الكامل من الأساليب القديمة إلى عمليات CNC الآلية بالكامل، يتضح مدى تقدير مصنعي القطع للقدرة على إنجاز المهام بشكل أسرع وبدقة أكبر يوماً بعد يوم.
تشير ماكينات التشغيل ذات المحاور الخمسة إلى خطوة كبيرة إلى الأمام مقارنة بالأنظمة القياسية ذات الثلاثة محاور. بدلًا من الاقتصار على الحركة على طول المستويات X وY وZ كما هو الحال في الآلات الأقدم، يمكن لهذه الأنظمة المتقدمة التعامل مع القطع على خمسة محاور في وقت واحد. ما الذي يعنيه ذلك من الناحية العملية؟ يحصل المصنعون على مزيد من الحرية في تصميم المكونات المعقدة، وتقل مدة الإعدادات الكلية، وتنتج أسطح أكثر نعومة خالية من تلك العلامات المرئية للأدوات. كان لهذا التطور تأثير كبير في قطاعات مثل صناعة الطائرات وإنتاج السيارات. فكّر في شفرات التوربينات أو كتل المحركات – أي الأجزاء التي تحتاج إلى قياسات دقيقة تصل إلى أجزاء من الملليمتر. كانت الطرق التقليدية تتطلب إعدادات متعددة وأدوات متخصصة، لكن مع ماكينات المحاور الخمسة يتم إنجاز كل شيء دفعة واحدة، مما يوفّر المال والوقت على المدى الطويل.
لقد ساعدت خطوة الانتقال إلى ماكينات 5 محاور بشكل كبير في تحسين كفاءة العمليات في العديد من ورش العمل. خذ على سبيل المثال قطاع الطيران حيث تعتبر القطع المعقدة هي القاعدة. لقد لاحظت الورش هناك فوارق كبيرة منذ اقتناء هذه الماكينات. يشير بعض المصنعين إلى أنهم يوفرون ساعات من العمل في مهام كانت تستغرق أيامًا، كما أن المنتجات النهائية تبدو أفضل من حيث الجودة. ولا تقتصر الفائدة على شركات الطيران فحسب، بل إن الصناعات الأخرى التي تتعامل مع هندسات معقدة بدأت أيضًا بالتحول إلى هذه التقنية. ومن منظور الصناعة ككل، لم يعد تشغيل ماكينات CNC ذات 5 محاور مجرد ترقية فاخرة. بل أصبح من الضروري امتلاك هذا النوع من المعدات بالنسبة لأي ورشة جادة في سعيها للحفاظ على تنافسيتها في السوق الحديثة.
يُحدث دمج الذكاء الاصطناعي (AI) وتكنولوجيا إنترنت الأشياء (IoT) تغييرًا في طريقة عمل ماكينات CNC عبر ورش التصنيع. أصبحت الأنظمة الذكية الآن قادرة على التنبؤ بوقوع الأعطال قبل أن تحدث فعليًا، مما يساعد الورش على تجنب توقفات الإنتاج المكلفة. تُحافظ هذه الصيانة التنبؤية على تشغيل المعدات بشكل أكثر سلاسة لفترات أطول. وفي الوقت نفسه، تجمع أجهزة إنترنت الأشياء بيانات تشغيلية متنوعة في الوقت الفعلي، مما يمنح الشركات المصنعة رؤى أفضل حول مؤشرات فعالية المعدات الشاملة (OEE). تجد الورش التي تستخدم هذه المستشعرات المتصلة أنها تستطيع تخصيص الموارد بكفاءة أكبر مع تتبع الأداء طوال اليوم. تشير بعض الدراسات إلى أن دمج الذكاء الاصطناعي مع إنترنت الأشياء يمكن أن يزيد الإنتاجية بنسبة تصل إلى 40٪ في بعض التطبيقات. ما نراه الآن هو تحول المرافق التصنيعية التقليدية تدريجيًا إلى ما يُعرف بالمنشآت الذكية، حيث لا تُشغل ماكينات CNC نفسها فقط، بل تتواصل أيضًا مع الأنظمة الأخرى لتحسين جداول الإنتاج وتقليل الهدر.
تعتمد دقة وسرعة تشغيل CNC بشكل كبير على تطور أنظمة الأدوات في الوقت الحالي. المواد الجديدة المستخدمة في صناعة الأدوات مثل السيراميك والكربيد تسمح للآلات بالعمل بسرعات أعلى بكثير، مما يقلل من وقت تصنيع كل قطعة مع تحسين جودة المنتجات بشكل عام. ما يميز هذه المواد الحديثة هو مقاومتها الأعلى للتآكل وقدرتها على تحمل الصدمات الحرارية، مما يقلل من الحاجة إلى توقف خط الإنتاج لتغيير الأدوات بشكل متكرر. عندما تبدأ الشركات في استخدام هذه الأنظمة المتقدمة للأدوات، تلاحظ تحسنًا في جودة التشطيب السطحي وتقليلًا في أوقات التصنيع بشكل عام. على سبيل المثال، تمكنت شركات تصنيع السيارات من تقليص أسابيع من جداول إنتاجها دون التفريط في دقة مكوناتها. ونفس الشيء يحدث في قطاع الطيران والفضاء حيث تُحافظ على دقة القياسات الضيقة بشكل مستمر بفضل هذه الحلول المطورة لأنظمة الأدوات.
لقد أصبحت تقنية التحكم العددي الحاسوبي (CNC) لاعبًا كبيرًا في جعل التصنيع أكثر استدامة من خلال إدارة أفضل للموارد وتقليل النفايات. نحن نشهد تحسنًا في جميع الجوانب مؤخرًا، بدءًا من الآلات التي تستهلك طاقة بدلًا من إهدارها، وصولًا إلى ورش العمل التي تستبدل المواد التقليدية بمواد يمكن إعادة تدويرها فعليًا. الفائدة الحقيقية هنا تتجاوز مجرد تقليل الأثر البيئي، إذ تتماشى هذه التغييرات مع ما يسعى العالم بأكمله لتحقيقه من أهداف الاستدامة. ذكرت دراسة حديثة في مكانٍ ما (لا أتذكر إن كانت شبكة الماركات الخضراء العالمية أو مجموعة أخرى) أن بعض أنظمة CNC الفعالة تقلل فواتير الطاقة في المصانع بنسبة تصل إلى 20 بالمئة. يتفق معظم العاملين في هذا المجال على أن الانتقال إلى الطرق الخضراء لم يعد خيارًا إضافيًا للمصنعين الذين يخططون للمستقبل. ومع تصاعد موضوع الاستدامة كقضية ساخنة عبر الصناعات المختلفة، من المتوقع أن نرى المزيد من الطرق الإبداعية التي تواصل بها تقنية CNC دفع حلول التصنيع الصديقة للبيئة إلى الأمام.
وفقًا للبيانات الحديثة، كان سوق مراكز التشغيل باستخدام الحواسيب (CNC) ينمو بسرعة بين عامي 2023 و2030. قدّرت شركة Research Markets قيمة سوق ماكينات CNC العالمية بنحو 55.1 مليار دولار في عام 2022، ومن المتوقع أن تصل إلى حوالي 85.2 مليار دولار بحلول عام 2030 بمعدل نمو سنوي يبلغ حوالي 5.6%. ما الذي يدفع هذا التوسع؟ حسنًا، تحتاج الشركات المصنعة في مختلف المجالات إلى حلول تشغيل متزايدة الدقة. تشهد قطاعات صناعة السيارات والطيران والفضاء وشركات تصنيع المكونات الإلكترونية تغيرات كبيرة بشكل خاص. يعود هذا الارتفاع بشكل كبير إلى التطورات التي تحدث في ما يُعرف بـ الثورة الصناعية الرابعة (Industry 4.0) والمصانع الذكية، حيث تصبح تقنية CNC ضرورية للحفاظ على معايير الجودة مع السيطرة على تكاليف الإنتاج.
النمو الذي نراه يأتي من عدة مناطق جغرافية رئيسية. خذ على سبيل المثال الولايات المتحدة، التي تبلغ قيمتها السوقية حاليًا حوالي 10.4 مليار دولار. ثم هناك الصين، حيث تشير التوقعات إلى أنها ستسجل حوالي 20 مليار دولار بحلول عام 2030، مسجلة نموًا سنويًا يقدر بـ 7.2%. النمو لا يقتصر فقط على هذين البلدين. منطقة آسيا والمحيط الهادئ بشكل عام، بما في ذلك دول مثل الهند وأستراليا وكوريا الجنوبية، تبدو واعدة أيضًا، حيث تشير التقديرات إلى أن هذه المنطقة وحدها قد تصل إلى نحو 15.3 مليار دولار في ذات الفترة الزمنية. ما الذي يجعل كل هذا ممكنًا؟ إن الشركات المصنعة في هذه المناطق تتجه بشكل متزايد نحو اعتماد تقنية التحكم العددي الحاسوبي (CNC) في مختلف عمليات الإنتاج، مما يسهم في دفع عجلة التوسع في السوق يبدو أنه توسع كبير.
تُغير أتمتة CNC طريقة عمل المصانع والنوع الذي تحتاجه من العمال. في الوقت الحالي، تبحث الشركات عن أشخاص يعرفون التعامل مع الآلات المُحكمة بواسطة الحاسوب، ويستطيعون التعامل مع مختلف مهام البرمجة. نحن نتحدث عن أفراد يمكنهم تشخيص المشاكل وإصلاحها عندما تحدث خلل في الآلات والبرامج المعقدة. وقد أجرت شركة إكساكيتود كونسالتانسي بحثًا في الآونة الأخيرة واكتشفت وجود نقص حقيقي في العمال المؤهلين في هذا المجال. هذا يعني أن على الشركات المصنعة أن تستثمر أكثر في برامج التدريب إذا أرادت مواكبة متطلبات الإنتاج مع الحفاظ على معايير الجودة عبر مختلف المنشآت التصنيعية.
يتعاون المصنعون في قطاعات مختلفة مع الكليات والمدارس التقنية لتطوير برامج تدريبية تتماشى مع متطلبات ورش العمل الخاصة بالآلات الرقمية المُبرمَجة (CNC) في الوقت الحالي. ما الهدف من ذلك؟ إعداد العمال لأداء المهام العملية المتعلقة بتشغيل الآلات، والبرمجة الخاصة بهذه الأنظمة، وضمان استمرارية تشغيلها بسلاسة. ومع تطور معدات الآلات الرقمية المُبرمَجة لتُصبح أكثر ذكاءً يومًا بعد يوم، خاصةً مع ارتباطها بتقنيات الذكاء الاصطناعي وإنترنت الأشياء، تحتاج الشركات إلى موظفين يمتلكون فهمًا جيدًا لكلا الجانبين: الأجهزة والبرمجيات. ونتيجةً لهذا الطلب المتزايد، من المرجح أن نشهد تعاونًا أكبر بين المصانع والمراكز التعليمية في السنوات القادمة، لسد الفجوة في سوق العمل التقليدي مع بدء تحوله.
يعتمد الحصول على نتائج دقيقة في التصنيع بشكل كبير على خدمات تشكيل المعادن الجيدة، مع وجود تكنولوجيا CNC في صميم العملية. عندما تستخدم الورش تقنيات مثل الطحن باستخدام الحاسب أو تتجه إلى شيء أكثر تطورًا مثل التشغيل على 5 محاور، فإنها تحقق مستويات رائعة من الدقة والمرونة. يمكن لهذه الآلات التعامل مع أي نوع تقريبًا من المعادن المتاحة، حتى في المهام المعقدة. الشيء المثير للاهتمام هو كيف أن المواد الجديدة تُغير باستمرار ما يمكن تحقيقه في ورش التشغيل اليوم. كلما زاد فهمنا لأنواع السبائك المختلفة وخصائصها، ازدادت ذكاءً في مناهجنا. خذ على سبيل المثال شركات تصنيع السيارات وشركات بناء الطائرات. إنها تعتمد بشكل كبير على تشغيل عالي الجودة لأن كل قطعة تحتاج إلى أن تكون مناسبة تمامًا. كما تشير التقارير الواردة من الورش إلى تحسن حقيقي أيضًا. يقل هدر المواد الخام ويصبح وقت التسليم أقصر، مما يعني توفير المال على الأعمال مع الاستمرار في تسليم قطع تلبي المواصفات الصارمة. هذا هو السبب في استمرار العديد من الشركات في الاستثمار في هذه القدرات المتقدمة في التشغيل رغم التكاليف الأولية المرتفعة المرتبطة بها.
يعتمد قطاع الطيران بشكل كبير على مواد من الدرجة الجوية لأنها تحتاج إلى الأداء تحت ظروف قاسية لا تستطيع المواد العادية تحملها. تلعب آلات التصنيع باستخدام الحاسوب (CNC) دوراً كبيراً في صنع جميع الأجزاء المعقدة اللازمة للطائرات والمركبات الفضائية. تقوم هذه الآلات بقطع المعادن بدقة مذهلة مع الالتزام بقواعد ولوائح جوية محددة. عندما يتعلق الأمر بالتحقق من ما إذا كانت المواد ستبقى قوية على المدى الطويل، تجري ورش العمل التي تستخدم CNC اختبارات لمعرفة مدى قوة المعدن وما إذا كان يمكنه تحمل الضغوط دون أن ينكسر. يعتمد القطاع بأكمله على شهادات مثل معايير ISO وANSI، والتي تعني ببساطة أن الشركات المصنعة قد حققت مقاييس جودة معينة. بالنسبة لأي شخص يعمل في تصنيع الطائرات، أصبح معرفة كيفية تشغيل هذه الآلات CNC بشكل صحيح ضرورياً تقريباً، نظراً لاعتماد العديد من المكونات الحرجة على هذه الآلات من أجل أبعادها الدقيقة وسلامتها الهيكلية.
يتجه المزيد من الناس إلى ماكينات CNC المنزلية هذه الأيام لأنها تشغل مساحة أصغر وسهلة الاستخدام بشكل مدهش، مما يجعلها مناسبة للأشخاص الذين يقومون بمشاريع صغيرة في منازلهم أو في ورش صغيرة. الشيء المثير للاهتمام هو كيف وضعت هذه الماكينات تصنيعًا دقيقًا للغاية في أيدي الهواة ورجال الأعمال المحليين، وهو أمر كان في الماضي بعيد المنال باستثناء المصانع الكبيرة ذات الميزانيات الضخمة. كما تطورت التكنولوجيا بشكل كبير، إذ أصبحت واجهات الاستخدام أكثر سهولة، وتم تحسين ميزات الأمان، بل وحتى ظهور بعض النماذج التي تتصل لاسلكيًا مع الهواتف الذكية. يرى محللو الصناعة أن الطلب على معدات CNC المنزلية سيزداد بشكل كبير في السنوات القادمة، رغم أنه لا أحد يستطيع التنبؤ بدقة بمدى سرعة انتشارها في الأسواق المختلفة. أما بالنسبة لأولئك الذين يستخدمون هذه الأدوات بالفعل، فقد ظهرت مجتمعات في كل مكان، من المساحات المشتركة للورش حيث يجلب الجميع مشاريعهم الخاصة، إلى مجموعات الدردشة عبر الإنترنت حيث يتبادل الأعضاء النصائح ويتعاونون لحل المشكلات.
يجمع التصنيع الهجين بين الطرق التقليدية والتقنيات الإضافية الأحدث، وهذه المزيج يُغير من طريقة صنع الأشياء في خطوط الإنتاج. ما الذي يجعل هذه الأنظمة مميزة؟ إنها تمنح المصانع حرية أكبر للتبديل بين متطلبات إنتاج مختلفة مع تقليل الهدر في المواد بشكل عام. خذ مثالاً شركة DMG Mori، التي تعمل منذ سنوات باستخدام أنظمة هجينة، مما ساعد في تقليل أوقات التوقف بين المهام والحصول على نتائج أفضل في تصنيع القطع المعقدة التي كانت تستغرق وقتًا طويلاً في الماضي. ومن منظور مستقبلي، يتوقع معظم محللي الصناعة نموًا كبيرًا في ورش CNC التي تتبني النهج الهجين خلال السنوات القليلة القادمة. البيانات الواقعية تُظهر أن الورش التي انتقلت بالفعل إلى هذا النهج تحقق أوقات تنفيذ أسرع ومعدلات أقل للتالف. من خلال الجمع بين الطرق التصنيعية الإضافة والقابلة للإزالة، لا يواكب المصنعون الاتجاهات فحسب، بل يضعون أيضًا معايير جديدة لما يمكن تحقيقه في بيئات التصنيع الحديثة.
EN
