راه تویوتا در ۲۰۲۵ و چاپ سه‌بعدی

بررسی کارخانه تویوتا در کِنتاکی

چند وقت پیش، مجله Popular Mechanics (و البته برادرخوانده‌اش Popular Science) تحلیلی جالب منتشر کرد درباره بزرگ‌ترین کارخانه تولید خودروِ Toyota خارج از ژاپن — واقع در Georgetown، ایالت کنتاکی.

برای من که وقتی بچه بودم صفحات این مجلات را در میان مجلات پدرم ورق می‌زدم، همیشه جذاب بود که ببینم چگونه مهندسی با تخیل ترکیب می‌شود. این مجلات در زمان خود حکم مجله‌هایی مثل Wired و Fast Company امروز را داشتند. جالب است بدانیم که Popular Science از سال ۱۸۷۲ و Popular Mechanics از ۱۹۰۲ فعالیت دارند و همچنان در دنیای دیجیتال امروز پابرجا هستند.

 

عملیات کنتاکی تویوتا نمونه‌ای است از مقیاس بزرگ، دقت و تفکر بلندمدت. این مجموعه عظیم (به مساحت نزدیک به ۹ میلیون فوت مربع) حدود ۸۰۰۰ نفر کارمند دارد و در سال ۲۰۲۴ بیش از ۴۳۵,۰۰۰ خودرو تولید کرده است؛ از جمله مدل‌هایی مثل Camry، RAV4 Hybrid و Lexus ES 350.

وقتی به یک کارخانه خودروسازی با این اندازه فکر می‌کنید، ممکن است تصویرتان خط تولیدی کاملاً رباتیک باشد — اما رویکرد تویوتا همیشه پیچیده‌تر بوده است. این شرکت ترکیبی از اتوماسیون، هوش مصنوعی، رباتیک و صنعت‌گری انسانی را به کار می‌گیرد، به‌طوری که نتیجه عملکردی با امضای «تویوتا» باشد. ربات‌ها و وسایلِ خودکار مواد را در سراسر کارخانه جابه‌جا می‌کنند، و حسگرها به همراه تحلیل داده‌ها کارایی را بهینه می‌کنند؛ اما «ضربان» عملیات همچنان انسانی است — تکنسین‌ها و مهندسان ماهر که با فلسفه «کایزن» (بهبود مستمر) تقریباً هر گام فرایند را بهبود می‌دهند.

این فلسفه همان چیزی است که تویوتا آن را «The Toyota Way» می‌نامد. این نه تنها یک شعار، بلکه فرهنگی مدیریتی بر پایه احترام به انسان، حل بی‌وقفهٔ مشکلات و تفکر بلندمدت است. کارکنان تشویق می‌شوند ناکارآمدی‌ها را شناسایی کنند، راه حل ارائه دهند و با همکاری هم به بهبود فرآیندها بپردازند. نتیجه؟ یک اکوسیستم تولیدی که به‌طور طبیعی رشد می‌کند، اتوماسیون را با بینش انسانی متعادل می‌کند. در سال ۲۰۲۵، این ذهنیت بیش از پیش با تولید دیجیتال و به‌ویژه چاپ سه‌بعدی پیوند خورده است.

 

همکاری تویوتا و Stratasys در تولید افزایشی (Additive Manufacturing)

اگرچه تویوتا سال‌هاست از چاپ سه‌بعدی استفاده می‌کند، اما در سال‌های اخیر دامنه و پیچیدگی کاربرد آن به شکلی قابل توجه افزایش یافته است. محرک اصلی این گسترش، همکاری عمیق تویوتا با Stratasys — یکی از پیشروان جهانی در فناوری چاپ سه‌بعدی — بوده است. اوایل سال جاری، Stratasys ویدیویی پشت‌صحنه منتشر کردند که نشان می‌دهد مهندسان تویوتا چگونه از پرینترهای صنعتی آن برای ابزارسازی، نمونه‌سازی (پروتوتایپ) و حتی تولید محدود قطعات نهایی استفاده می‌کنند. این همکاری نشان‌دهنده تحولی در تویوتاست: «ادغام چاپ سه‌بعدی مستقیم در خط تولید»، نه فقط در آزمایشگاه طراحی. مهندسان تویوتا از سیستم‌های FDM (Fused Deposition Modeling) و PolyJet استراتاسی استفاده می‌کنند — برای زمینه‌های مختلف. از ابزارها (jigs)، فیکسچرها (fixtures) تا ابزارهای انتهایی بازوی رباتیک (robotic end-of-arm tools) که جایگزین قطعات سنتی ماشین‌کاری‌شده از آلومینیوم شده‌اند. این ابزارهای چاپ‌شده سبک‌تر، آسان‌تر برای کار و سریع‌تر تولید می‌شوند — بدون اینکه دقت یا کیفیت کاهش یابد.

 

مثلاً اگر تیمی روی خط تولید متوجه شود یک فیکسچر از نظر ارگونومیک مناسب نیست، می‌تواند طراحی را بهبود دهد و در عرض چند روز نسخه جدید را چاپ کند. این «چرخه بازخورد و بهبود» بسیار کوتاه‌تر و چابک‌تر شده است.

در ویدیو، مهندسان تویوتا می‌گویند کاری که قبلاً هفته‌ها طول می‌کشید و هزاران دلار هزینه داشت، اکنون در چند روز و با بخشی از هزینه انجام می‌شود. این چابکی بسیار مهم است، به‌خصوص در صنعتی که به سمت پلتفورم‌های الکتریکی و هیبریدی حرکت می‌کند — جایی که طراحی‌ها و پیکربندی‌ها مدام در حال تغییر هستند.

فراتر از سخت‌افزار، Stratasys نرم‌افزارهایی نیز ارائه می‌دهد که با سیستم‌های طراحی و مدیریت تولید تویوتا ادغام می‌شوند. این امر تضمین می‌کند که فرایندها رهگیری‌پذیر (traceable)، تکرارپذیر و منطبق با استانداردهای کیفیت خودروسازی هستند. تویوتا دیگر فقط در حال آزمایش چاپ سه‌بعدی نیست — این فناوری در «DNA» اکوسیستم تولیدی‌اش جای گرفته است. شایان ذکر است که استراتژی افزایشی تویوتا همسو با ابتکارات جهانی پایداری‌اش است. چاپ سه‌بعدی امکان تولید قطعات سبک‌تر، استفاده مؤثرتر از مواد و تولید محلی را فراهم می‌کند — همه اینها به کاهش ضایعات و انتشار کربن کمک می‌کند.

 

آموزش نیروی کار برای آینده

یکی از دلایل اصلی موفقیت تویوتا همیشه سرمایه‌گذاری در آموزش نیروها بوده — و این بار هم برای چاپ سه‌بعدی صدق می‌کند. کارکنان کارخانه تنها یاد نمی‌گیرند چگونه از ابزارهای چاپ‌شده استفاده کنند؛ بلکه در طراحی و بازطراحی آن‌ها نیز مهارت پیدا می‌کنند. مهندسان با کارکنان تولید به‌طور نزدیک همکاری می‌کنند تا مدل‌های دیجیتال را غالباً در زمان واقعی (real time) اصلاح کنند. این رویکرد انسانی نسبت به تولید پیشرفته کمک می‌کند تا چاپ سه‌بعدی به مهارتی ویژه برای تعداد محدودی متخصص تبدیل نشود. به این ترتیب، هر کسی که در خط تولید مشکلی ببیند، می‌تواند — با کمک متخصصان — راه‌حل چاپ‌شدهٔ خودش را خلق کند.

این همکاری و مشارکت بین بخش‌ها باعث می‌شود چاپ سه‌بعدی فقط به صرفه‌جویی مالی تبدیل نشود، بلکه ابزاری خلاقانه برای حل مسائل روزمره و بهبود مستمر باشد. علاوه بر این، تویوتا با دانشگاه‌ها و مدارس فنی محلی نیز همکاری می‌کند تا نسل بعدی مهندسان با فناوری افزودنی (AM) آشنا شوند — سرمایه‌گذاری بلندمدتی که ظرفیت نوآوری را افزایش می‌دهد.

 

چشم‌انداز گسترده‌تر صنعت

روش منظم، مبتنی بر همکاری و راهبردی تویوتا تفاوت جدی با شیوه برخی شرکت‌ها دارد: بسیاری چاپ سه‌بعدی را فقط به عنوان ابزار سریع برای نمونه‌سازی یا کاهش هزینه می‌بینند؛ اما تویوتا آن را به عنوان یک قابلیت استراتژیک می‌بیند — چیزی که فلسفه تولید بزرگ‌تر را تکمیل می‌کند.

برای Stratasys هم این همکاری مفید است: کار کردن با تویوتا — شرکتی با سیستم تولید بزرگ و چالش‌های مقیاس جهانی — بینش واقعی درباره نیازهای صنعتی در سطح بزرگ فراهم می‌کند؛ بینشی که برای بهبود سخت‌افزار، مواد و نرم‌افزار این شرکت حیاتی است. در واقع، حلقه بهبود مستمر تویوتا اکنون شامل تأمین‌کننده چاپ سه‌بعدی هم می‌شود — مدلی نادر در صنعت مدرن. این دقیقاً همان نکته‌ای است که در مقاله قبلی نویسنده درباره نوآوری صنعتی در ژاپن نیز برجسته شده بود: شرکت‌های موفق شریکان خود را نه به عنوان تأمین‌کننده صرف، بلکه به عنوان همکار یادگیری بلندمدت می‌بینند. همکاری تویوتا با Stratasys نمونه‌ای عالی از این نگرش است.

مالیات تحقیق و توسعه (R&D Tax Credit) و مزایای مالی

یکی دیگر از جنبه‌های جالب: مالیات تحقیق و توسعه (R&D Tax Credit) — که برای شرکت‌هایی که در حال توسعه محصولات، فرآیندها یا نرم‌افزارهای جدید هستند قابل استفاده است. چاپ سه‌بعدی می‌تواند به تقویت این اعتبارات مالی کمک کند.

دستمزد کارکنان فنی که در حال ایجاد، تست و تجدیدنظر روی پروتوتایپ‌های چاپ‌شده هستند، می‌تواند به عنوان «زمان صرف‌شده در فعالیت‌های R&D» منظور شود. همچنین اگر چاپ سه‌بعدی به عنوان روشی برای بهبود فرآیند استفاده شود، زمان صرف‌شده برای ادغام سخت‌افزار و نرم‌افزار چاپ سه‌بعدی نیز ممکن است مشمول اعتبار شود.

حتی هزینه‌های مواد مصرف‌شده در فرآیند توسعه (مثل فیلامنت یا مواد چاپ) نیز می‌تواند بازیابی شود. بنابراین، چه برای ساخت و آزمایش نمونه اولیه و چه برای تولید نهایی، چاپ سه‌بعدی نشانه‌ روشنی است از فعالیت‌های واجد شرایط برای دریافت کمک مالی R&D. شرکت‌هایی که از این فناوری استفاده می‌کنند، باید این فرصت را جدی بگیرند.

 

نتیجه‌گیری: ترکیب هنر صنعت با نوآوری دیجیتال

هم‌زمان با آن‌که تویوتا شعار «Going Places… With Toyota» را برای عصر دیجیتال بازبینی می‌کند، همکاری‌اش با Stratasys نشان می‌دهد چگونه تولید افزودنی می‌تواند به شکلی نرم و ارگانیک با روش‌های سنتی تولید ترکیب شود. در کارخانه کِنتاکی و دیگر سایت‌های تویوتا، ادغام رباتیک، هوش مصنوعی و چاپ سه‌بعدی نشان می‌دهد که فناوری قرار نیست جایگزین صنعت‌گری انسانی شود — بلکه آن را تقویت می‌کند. همکاری عمیق و بلندمدت با یک تأمین‌کننده چاپ سه‌بعدی — که متعهد به درک استراتژی بلندمدت مشتری است — مدلی است که ارزش تماشا دارد. وقتی یک تأمین‌کننده این‌قدر با بلندپروازی مشتری‌اش همراه شود، هر دو رشد می‌کنند. این دیگر صرفاً کسب‌وکار نیست — این “راه تویوتا” است.