2013. jan 14.

39. Az újabb ipari forradalom (?)

írta: _Maverick
39. Az újabb ipari forradalom (?)

A sürgő-forgó emberekkel teli hatalmas gyárak ideje lejárt”

-Collin Smith /Rolls-Royce/ -

the-economist-solid-print-1335795299.jpgMa a Matolcsy György elemzése által ihletett – annak pontosítása és tényekkel való alátámasztása céljából született -, 3D nyomtatásról és annak lehetséges következményeiről szóló cikksorozatunk következő darabja kerül terítékre. Az előzőekben bemutattuk, hogy mi az eljárás lényege, majd röviden áttekintettük a legújabb előrelépéseket is, melyek az elektronikus elemek gyártott alkatrészekbe történő direkt implementálásával közelebb visznek minket a komplett elektronikus berendezések egyben történő nyomtatásának vágyálmához is. Ezúttal kicsit elrugaszkodunk a printerek világától – majd vissza is térünk oda egy gondolatív leírása után -, hogy nagyobb perspektívából szemlélhessük a gyártás terén mutatkozó legújabb trendeket, napjainkban lezajló változásokat. Ezek egyrészt alátámasztani látszanak azokat a nézeteket, melyek szerint éppen egy harmadik ipari forradalom részesei vagyunk, másrészt irányt mutathatnak arra nézve is, hogy miként válhat sikeressé egy ország a változások szelét vitorláiba fogva. Tovább után szó lesz gyártásról, annak innovációban játszott szerepéről, tudásközpontokat létesítő ösztönző erejéről, a munkaerő-piaci változásokról, globális trendekről, vírusokról, karbonszálas kompozitokról és a közösségi hálókban rejlő kreatív potenciálról is!

hammering-man3_klein.jpgA frankfurti vásárközpont szimbóluma a kalapáló férfi mechanikus szobra, mely az alkotó Jonathan Borofsky szándéka szerint a világunkat saját kezével és kreativitásával építő munkás előtt tiszteleg. Mégis, mikor belépünk a helyszínen megrendezésre kerülő EuroMold kiállításra, mely a prototípusgyártás újdonságait hivatott bemutatni, nyoma sincs már kalapácsoknak, olajos berendezéseknek, a nemes munkában összekoszolt overáloknak. A standok közt mászkálva patyolat tiszta, békésen zümmögő berendezéseket látni, melyeket üzemeltetőik klaviatúrákon, vagy érintőképernyőkön keresztül vezérelnek egy-egy asztal mögül.

Az elmúlt években egyre nagyobb számban jelentek meg a kiállítóknál a változatos módon alkalmazható, különféle 3D printerek, melyek a forgácsolás, vágás, öntés nehézkes és eszközigényes eljárásai helyett rétegről-rétegre építik fel a számítógépen megtervezett alkatrészeket, csak ott használva anyagot, ahol feltétlenül szükséges (a működés részleteiről korábbi írásunkban lehet olvasni). Két különböző legyártott alkatrészhez így nincs szükség a továbbiakban nehézkes gépsor átállításokra, új – méregdrága – öntőformákra, forgácsoló berendezésekre, csupán csak egyetlen új számítógépes fájlra. Ez pedig alapvetően változtathatja meg az ipari termelés mikéntjét, úgy lépve egy újabb dimenzióba, hogy tulajdonképpen bizonyos szempontból a termelés gyökereihez térünk vissza.

industrial-revolution.jpgAz első ipari forradalom alkalmával megtörtént a textilipar gépesítése, majd a második ipari forradalom során megjelent a sorozatgyártás intézménye. A tömeggyártás átvette a vezető szerepet, és az egyedi, saját igényekre szabott termékek kora tulajdonképpen lejárt. A modern gyártási eljárások olyan gépsorokat igényeltek, melyek tipikusan egy adott termék előállítására voltak alkalmasak, így a beruházás költsége csak úgy térülhetett meg, ha az adott tárgyból elegendően rövid idő alatt elegendően sok készült. Ha ma szeretnénk egy egyedi célokra készült kalapácsot rendelni az USA-ban egy gyártótól, akkor könnyen oda juthatunk, hogy 1000$ feletti összeget vagyunk kénytelenek a végén kifizetni a speciális termékért, hiszen például új öntőformára volt szükség az előállításához. A 3D nyomtatás azzal forradalmasítja a jelenlegi helyzetet, hogy eliminálva ezeket a járulékos segédeszközöket, lehetővé teszi az „egyedi termékek tömeggyártását”, vagyis ugyanazon berendezéssel lehetséges gyors egymásutánban más és más variációk elkészítése. Ott még nem tartunk, hogy egyben nyomtassunk ki egy iPhone-t, de gyakorlatilag már nincs olyan gépjármű, amelyben ne szunnyadna legalább egy ily módon előállított alkatrész.

Nem ez az egyetlen olyan újdonság, amely forradalmasítja a termelés elmúlt évtizedekben megszokott mikéntjét. Az ipari forradalmak nem egyik napról a másikra játszódnak le, sokkal inkább egy időszak változásainak eredményeként. Napjainkban a termelés digitalizálása vezérli ezt a folyamatot, melynek számos különböző megnyilvánulása van (ezekből mutatunk be néhányat), ezek pedig együttesen teszik sokkal hatékonyabbá a gyártást, gazdasági és strukturális, szervezési változásokat is elindítva ezzel.

nissan.jpgA Nissan Sunderlandben található gyára 1999-ben 271157 autót gyártott le 4594 alkalmazott segítségével, míg az elmúlt évben már 480485-öt 5462 emberrel. Az egy emberre jutó autók száma majdnem 50%-al emelkedett egyetlen évtized leforgása alatt. Már ebből is érezhető, hogy egy termék előállításának költségét tekintve a munkabérek aránya fokozatosan csökken, a hatékonyan működő gyáróriások esetében majdhogynem elhanyagolhatóvá válik a tétel. Egy napjainkban a polcra kerülő 500$-os iPad árából mindösszesen 33$ fordítódik a munka megfizetésére. Felvetődik a kérdés: lehet ezen annyit spórolni, hogy megérje a gyárakat továbbra is a Távol-Keleten tartani? A válasz egyre gyakrabban az, hogy nem! A gyártás fokozatosan szivárog vissza a nyugati, gazdagabb országokba, ahol bár a munkaerő még mindig drágább, de a különbség egyrészt Kína fejlődésével fokozatosan csökken (a keleti bérek a közelmúltban összesen 20%-al emelkedtek), másrészt rengeteg más előny kompenzálhatja ezt a parányi költségnövekedést. (Például a Photovoltaic Research Laboratory új technikával készült napelemeinek anyagköltsége 50%-al kisebb a jelenleg a piacot uraló kínai versenytársakéinál.)

Chan-six.gifEzen kívül van más hajtóereje is a visszatéréseknek, amelyeknek jelentőségét az Egyesült Államokban már kormányzati szinten is kiemelten kezelik, Obama elnök tavalyi évértékelőjében külön fejezetet áldozott a témakörnek. Az elmúlt évtizedekben egyre több cég szembesült ugyanis azzal, hogy mekkora problémát jelent a gyártás és a fejlesztés egymástól való fizikai elválása. A fejlesztőmérnökök nincsenek napi kapcsolatban a gyártósorral – sőt, kitermelődött egy olyan generáció, amely már nem is nagyon találkozott ilyesmivel -, a tervasztalon jól mutató termékek sorozatgyártásba való átültetése sokszor komoly akadályokba ütközik, a két, egymástól több ezer kilométerre található egység egymás mellett elbeszél, nem tudják kézzelfogható tapasztalatok hiányában szem előtt tartani a másik igényeit és vágyait, visszavetve ezzel az innovációt mind sebesség, mind hatékonyság, mind kreativitás terén. Ha pedig mégis megszületik egy ötlet, akkor annak implementálása ütközik óriási akadályokba, hiszen a szakembereket utaztatni kell, a Föld túloldalán található gyárakban kell beüzemelni a gépeket (egy eltérő munkakultúrájú közegben), aztán ezek rendszerint további finomításokat igényelnek, így újabb iterációs köröket kell futni. Ez a rendszerbe kódolt lassítás olyan méreteket ölthet, hogy megakadályozhatja a piaccal való lépéstartást. Egy egyszerű példával élve: a különböző monitorokat, kijelzőket tartó konzolok gyártásával foglalkozó gyáróriásnak fél évébe tellett, mire be tudta üzemelni Kínában az új kijelzőtípusok felfüggesztésére szolgáló panelek sorozatgyártását. Eddigre azonban lezajlott egy újabb generációváltás a monitorok terén, melyre ismét reagálni kellett. A gyártás hazavitelével, és a fejlesztés tőszomszédságába telepítésével az átfutási idő 6 hónapról két hétre csökkent!

A fenti példa is rávilágít annak a hiedelemnek a téves mivoltára, hogy a gépgyártás és az innováció egymástól elváló fogalmak. Az Egyesült Államokban a gyártással foglalkozó cégek a GDP 11%-át termelik meg közvetlenül, viszont a K+F jellegű beruházások 68%-a hozzájuk köthető. Téves továbbá az a sztereotípiai is – mely az egyszerű vasöntödei munkás konvencionális képére alapoz -, miszerint a szolgáltatóiparban magasabb bérekre lehet szert tenni. Amint arra Susan Helper tanulmánya rámutat, jelenleg a gyártás területén dolgozók átlagbére 10%-al haladja meg a szolgáltatások terén tevékenykedőkét. Ez a szám pedig akár tovább is emelkedhet a gépgyártás fejlődésével.

Nem csak az egy főre jutó legyártott termékek száma változik ugyanis, hanem az alkalmazott személyek folyamatban betöltött szerepe is. A hatalmas szerelőcsarnokokból az alkalmazottak tetemes hányada lassan, de biztosan átszivárog a szomszédos irodaépületekbe, a szerelőkulcsokat klaviatúrára, a munkaruhákat ingre, a kapcsolótáblákat processzorokra cserélve. Megváltozott a gyártás által igényelt háttérismeretek és munkaerő milyensége. Az egyre komolyabb szaktudást és elméleti alapokat igénylő állások fokozott követelményeket támasztanak a felsőoktatás felé mind mennyiség, mind minőség szempontjából. Emiatt egy a XXI. században sikeressé válni akaró ország számára elengedhetetlen az ezen trendekre adandó adekvát válaszok megtalálása. Steve Jobs mondta egy Obama-val folytatott beszélgetés alkalmával:

Az Apple 700000 gyári munkást foglalkoztat Kínában, mégpedig azért, mert ezen munkások irányításához ott helyben szükség van 30000 mérnökre is. 'Egyszerűen nem találok ennyit itt az USA-ban' – mondta Jobs – 'Ezeknek a gyári mérnököknek nem kell PhD-vel rendelkeznie, nem kell zseniknek lennie, egyszerűen csak a gyártáshoz szükséges alapvető mérnöki ismeretekre van szükségük. Ha majd tudunk ennyi ilyen végzettségű embert képezni, akkor a gyárakat hazahozhatjuk.'”

Az elmúlt évtizedek tendenciáinak eredményeként oda jutottunk, hogy Kína már nem csak – mondhatjuk azt is, hogy elsősorban nem – az olcsó munkaerőnek köszönheti a gyáróriások jelenlétét, hanem a rájuk épülő infrastruktúra és tudásbázis meglétére. Ezek az elektronikával, műszerekkel, számítógépekkel sűrűn átszőtt, részben robotok által működtetett vállalatok egy olyan bázist igényelnek, amely nem tud egyik napról a másikra létrejönni. A termelés exportálásával az egyetemek már nem fókuszáltak az ehhez szükséges témakörökre, nem álltak napi kapcsolatban a cégekkel. Ma a gyártás és a fejlesztés ismét közelebb kerül egymáshoz, és ezek a központok ösztökélik a felsőoktatás átalakulását is. A hatékony működéshez a Szilícium-völgyhoz hasonló tudásközpontok kialakulása szükséges, melyek utána öngerjesztő módon vonzzák az újabb és újabb beruházókat. Példaként említhető a Boston környékén rohamtempóban fejlődő gyógyszeripar, mely a nagy presztízsű egyetemek kutatórészlegei, és számos innovatív ipari szereplő együttműködésének eredményeként indult virágzásnak. Fejlesztésük fő célja egy olyan folytonos gyártási eljárás kidolgozása, mely egy konténerbe elhelyezhető gépsor segítségével a "szalag" egyik végén beöntött alapanyagokból a másik oldalon kikerülő kész pirulákat állít elő (részletek majd egy későbbi írásban).

silicon_valley.jpg

Ehhez a felsőoktatásba invesztált pénzekre és a képzési anyag aktualizálására van szükség, hiszen nem elegendő az évtizedekkel ezelőtti technikák megismerése. Az egyetemek pozícióját erősíti, hogy maguk a vállalatok is érdekeltek az intézményekkel való szorosabb együttműködésben. Felmerül ugyanis a kérdés: érdemes éveken át képezni egy már felvett alkalmazottat, aki esetleg utána hamar elhagyja a céget egy jobb lehetőség reményében? A cégek válasza sok esetben az egyetemi képzés támogatása szaktudással, berendezésekkel, gyakorlati lehetőségekkel, kutatási témákkal. Ily módon a gyár gazdasági szempontból jobban jár, miközben a hallgatók nem a diplomázás utáni években, hanem már a tanulmányaik során megszerezhetik a szükséges tudást. A vállalat ezzel abban a szerencsés pozícióban találja magát, hogy nem kell bajlódnia a saját képzések megszervezésével, viszont módjában áll a már „kész” alkalmazottak közül válogatni, akik esetleg már évek óta bedolgoznak különböző projektek formájában.

Ebben a szellemben létesült a Warwick University WMG részlege, mely több autógyárral együttműködve a legmodernebb eljárásokkal ismerteti meg diákjait. A digitális technika olyan lehetőségeket ad a fejlesztők számára, amelyek korábban nem álltak rendelkezésre. Komplett szobák vannak oly módon berendezve, hogy a mérnököt körülölelő kivetítőknek és ötletes kontrolereknek hála a dolgozó „bemászhat” az elkészült modellbe, olyan részleteket figyelhet meg, amelyeket máshogy nem volt lehetősége. Teljes gépjárműgyártási folyamatok szimulálhatóak, a kész termék modelljei pedig már a valóságot idéző módon jeleníthetőek meg, így megkönnyítvén az apróbb módosítások vizualizációját, és jelentősen lecsökkentve a szükséges prototípusok számát. Manapság nem egyszer már előbb elkészülnek az új autók prospektusai és reklámjai, mint hogy az első példány lekerült volna a futószalagról...

Boeing-Dreamliner.jpgSzó esett már a munkaerő áráról és képzettségéről, de más téren is megfigyelhetőek igen fontos változások. Soha nem látott mennyiségben jelennek meg ugyanis újfajta alapanyagok és feldolgozási technikák is, melyek mind hozzájárulnak a forradalmi átalakuláshoz. Beszélhetünk olyan mára már szélesebb körben ismert anyagokról, mint a szénszálas kompozitok, melyek fokozatosan kiszorítják az alumíniumot a repülőgépiparból, és manapság már a gépjármű- és építőipar meghódítására törekednek. A McLaren volt az a Forma-1-es istálló, mely immár 30 éve elsőként alkalmazott szénszálas karosszériát. Akkortájt ennek elkészítése 3000 munkaórát igényelt. A mára már bevett technika időigénye összesen 4 óra! A tömegre különösen érzékeny versenyistállók által rutinszerűen alkalmazott anyag pedig lassan beszivárog a tömegtermelésbe is. A BMW új, i3 névre keresztelt elektromos autóját már kizárólag ilyen borítással fogják szerelni.

bmw-i3-concept-coupe-2012-widescreen-21.jpg

Ha már szóba került az építőipar, érdemes megemlíteni olyan innovatív megoldásokat is, mint a Polli-brick, amely a szó legszorosabb értelmében szemétből épít várat. A PET palackok újrafeldolgozásával állítanak elő építőköveket, melyekből igen ellenálló, mégis olcsó és változatosan felhasználható falak hozhatóak létre, igény szerint látványos megvilágítással integrálva.

polli-brick-6.jpg

Bizonyára kevesen asszociálnak a gépgyártásról a nanotechnológiára, pedig ezen a téren is zajlanak áttörések. Az az atomi szinten kialakított újfajta vezető struktúrák szinte napról-napra nyitnak új távlatokat az elektronika területén, de még ez sem jelenti a lehetőségek határát. Az MIT kutatói egyenesen odáig merészkedtek – mint azt már mi is megírtuk –, hogy az élővilág példáit nem csak lemásolják, hanem egyenesen vírusokat, mikroorganizmusokat „alkalmaznak” egyelőre még csak hipotetikus gyáraikban. Angela Belcher és csapata már képes volt ezzel a módszerrel egy parányi, működő akkumulátor előállítására is.

A felhasznált anyagok jelentősége tehát óriási, és itt kanyarodnánk vissza a 3D nyomtatók világához, mert ezek a berendezések nem csak újfajta anyagokat képesek használni, hanem igen hatékonyan teszik mindezt, hiszen amint azt nem győzzük hangsúlyozni, csak ott használnak anyagot, ahol feltétlenül szükséges, a maradék pedig szinte teljes egészében felhasználható egy következő nyomtatás alkalmával. Nagy különbséget jelent ez például az űrkutatásban, ahol bizonyos elemeket titán tömbökből kellett kifaragni, a visszamaradt forgácsok pedig szerkezeti okok miatt már többé nem voltak hasznosíthatóak. Megfelelő módon előállított porokból a 3D printerek ugyanezeket az elemeket anyagveszteség nélkül tudják legyártani.

Smith_Manufacturing1_305.jpgA rétegről-rétegre történő építkezés új távlatokat nyit a legjobb mérnök, a természet mesterműveinek lemásolásában is. Csontjaink például ideális, könnyűszerkezetes, nagy teherbírású tartóelemek, melyek modellezésére a hagyományos gyártási eljárásokkal nem volt lehetőség, az új hozzáférésnek hála viszont már erre is alkalmunk nyílik. Ezekkel a módszerekkel számos termék tömege jelentősen csökkenthető, eddig elérhetetlen helyek maradhatnak üregesek.

Sokan alighanem úgy gondolják, hogy ez az egész csak valamiféle múló hóbort, mely ipari méreteket nem ölthet, és megmarad az egyedi tervezésű divattermékek szintjén. Számos nagyberuházó érdeklődése azonban nem ezt mutatja: például a GE rengeteg pénzt öl annak vizsgálatába, hogy miként alkalmazható a leghatékonyabban a technika gyártási folyamataik lehető legszélesebb spektrumában. Sokak szerint ha nem is mindig önmagában, de hybrid formában igenis van erre lehetőség. Ebben a formában a nyomtatás során előállított nyers termékek még szükséges utómunkálatokon és szereléseken esnek át.

QuirkyTourNYC_01_610x407.jpgA 3D printerekkel kapcsolatban azonban van még egy említésre méltó forradalmi változás. Ez két dolog eredménye: egyrészt a termék gyors legyártásának lehetőségéből, másrészt a termék digitális formában történő tárolásának egyszerűségéből adódik. Ha valaki előáll egy jó ötlettel, akkor órák leforgása alatt kézbe vehetővé válik annak megvalósult formája. A látottak tükrében a módosítások könnyebben végiggondolhatóak, és jelentősen felgyorsul a végtermék felé vezető út megtétele. Ráadásul mivel csak egy megfelelő inputfájlra van szükség, a kreatív folyamatba olyanok is bekapcsolódhatnak, akiknek eddig erre esélyük sem volt. Ezt a közösségben rejlő kreatív potenciált aknázza ki a Quirky névre hallgató cég. A 3D printerekkel rendelkező vállalkozás bárki számára lehetővé teszi, hogy saját ötletét beküldje. Azt közszemlére téve, a közösség minden tagja hozzászólhat, építő javaslatokat tehet, imigyen elősegítve a kreatív fejlesztés folyamatát. Ez után a beküldött tervekre szavazni lehet, és a legnépszerűbbek valóban gyártásra kerülnek. A Quirky emberei megkeresik a lehetséges forgalmazókat és befektetőket, az ötletgazdák pedig természetesen részesednek a haszonból. Az ilyen mértékű közösségi gondolkozás és a kreativitás szabad áramlása egészen új dolgokat eredményezhet. Az internet mindenki számára való hozzáférhetőségében rejlő potenciál – melyről még lesz külön cikksorozat a közeljövőben – így a termékfejlesztés számára is kiaknázhatóvá válik.

És még egy dolog. A printerekhez szükséges adatokat az esetek többségében már lézerszkennerek segítségével is be lehet olvasni, vagyis már meglévő termékeket le lehet másolni (Cybaman Replicator). Ez lehetővé teszi olyan alkatrészek utángyártását, melyek már rég nincsenek forgalomban, vagy amelyek beszerzése akár hónapokat is igénybe vehet manapság. Kicsit futurisztikusabban fogalmazva: egy telefonhívás után valahol valaki beszkennelheti a kívánt alkatrészt, majd az adatokat átküldve, már zümmöghet is nyomtatónk, mintegy „odateleportálva” a kívánt terméket. Gondoljunk csak bele, hogy milyen lehetőséget jelenthet mindez például egy afrikai faluban, ahol egy eszköz elromlása akár napokra is megakaszthat egy tevékenységet a beszerzés akadályoztatottsága miatt.

crowdsourcing-cartoon.jpgEbből a rövid összefoglalóból is látszik, hogy nehéz megjósolni, milyen fordulatokat hozhat a jövő, hiszen a felsoroltak egy részére senki nem gondolt akár 10 évvel ezelőtt sem. Hogy valóban egy ipari forradalom napjait éljük-e, arra majd a történelem válaszol, azt azonban láthatjuk, hogy a munkabérek vezérelte gazdasági népvándorlás trendje megfordulni látszik, és a modern technikákat ismerő, szakképzett munkaerő szerepe az eddigiekhez képest is felértékelődik. Azon országok, melyek képesek beruházókat vonzani, elősegíteni egyetemeik és a nagy cégek együttműködését, valóban profitálhatnak ezekből a változásokból, és új, önfenntartó tudásközpontokat hozhatnak létre hosszú időre fejlődési pályára állítva a közösséget. Bizonyos szempontból tehát igaza volt a nemzetgazdasági miniszternek: változó időket élünk... Reméljük, hogy a puszta felismerést minél gyorsabban - és kormánytól függetlenül - azzal összhangban álló lépések is követik, mert talán még soha nem volt olyan fontos a kutatás és fejlesztés támogatása és ösztönzése, mint a XXI. század hajnalán...

Források

A cikk az Economist magazin "The third industrial Revolution" című melléklete nyomán íródott, mely teljes egészében letölthető erről a linkről

 

Ha tetszett a bejegyzés, és szeretnél frissen értesülni az újakról, illetve szívesen olvasnád azokat az írásokat is, melyeket csak ajánlunk, de külön bejegyzéssé nem érnek (vagy nincs szükség kiegészítésükre), akkor csatlakozz a blog Facebook oldalához a jobb hasábban megtalálható alkalmazás segítségével! 

Szólj hozzá

jövő repülés ipari forradalom nano robottechnika gépgyártás fókuszpont 3D nyomtatás