الأثر الاقتصادي لاستخدام التقنيات المضافة -آفاق استخدام التقنيات المضافة-
كوجييف إسكندر / باحث في العلوم الاقتصادية.
ملخص
مع تعافي العالم من التحديات الصناعية الناجمة عن جائحة فيروس كورونا، يتجه عدد متزايد من الصناعات إلى تقنيات التصنيع المضافة، وتعمل هذه الأنظمة على تقليل التكاليف وتقليل النفايات وتحسين جودة المنتج. ومع ذلك، لا يوجد شيء معقد حول هذه الفوائد.
وبالنظر إلى عام 2024 ومستقبل التصنيع الإضافي، يجب دراسة الآثار الاقتصادية للطباعة ثلاثية الأبعاد وجميع التطورات ذات الصلة. سوف يؤدي التصنيع الإضافي إلى تقليل حاجز الدخول إلى عالم التصنيع. وهذا سيؤدي إلى عواقب اقتصادية إيجابية وسلبية.
الكلمات المفتاحية: التقنيات المضافة، الإنتاج، الطباعة ثلاثية الأبعاد، العواقب الاقتصادية، المواد البيئية.
Abstract
As the world recovers from the industrial challenges caused by the coronavirus pandemic, an increasing number of industries are turning to additive manufacturing technologies. These systems reduce costs, reduce waste, and improve product quality. However, there is nothing complicated about these benefits.
Looking to 2024 and the future of additive manufacturing, the economic implications of 3D printing and all related developments must be studied. Additive manufacturing will lower the barrier to entry into the world of manufacturing. This will lead to positive and negative economic consequences
Key words: additive technologies, production, 3-D printing, economic consequences, ecological materials.
إمكانية استخدام التقنيات المضافة في الإنتاج الصناعي
وفقا لتحليل أجراه Kearny، يمكن للطباعة ثلاثية الأبعاد أن تجلب ما بين ثلاثة إلى خمسة ملايين وظيفة ماهرة إلى الولايات المتحدة على مدى العقد المقبل، بقيمة اقتصادية إجمالية تصل إلى 900 مليار دولار[1]. وإلى جانب هذه الإمكانات الاقتصادية، تشمل فوائد التصنيع الإضافي ما يلي:
عواقب بعيدة المدى
بدءًا من حلول الرعاية الصحية وحتى وسائل النقل الأكثر أمانًا ونظافة، لا توجد صناعة لم تتأثر بأنظمة الطباعة ثلاثية الأبعاد المتكاملة على نطاق واسعـ ولذلك فالتصنيع ككل يجب أن يتغير، لكن هذه التغيرات ستكون لها عواقب عميقة على الاقتصاد وأثر التصنيع في الاقتصاد العالمي.
حلول عالمية
يشكل تغير المناخ تحديات حقيقية ومكلفة للشركات في جميع أنحاء العالم. ووفقا لمجلس الدفاع عن الموارد الطبيعية، إذا استمرت الاتجاهات الحالية، فإن الأضرار الناجمة عن الكوارث المناخية سوف تكلف 1.8% من الناتج المحلي الإجمالي للولايات المتحدة، أو ما يقرب من 1.9 تريليون دولار سنويًا (بدولارات اليوم) بحلول عام 2100. [2] ولتجنب مثل هذه التكاليف المرتفعة، هناك حاجة إلى منتجات وعمليات تتسم بالكفاءة وتستهلك قدرًا أقل من الموارد الملوثة. التصنيع الإضافي يمكن أن يحل هذه المشكلة.
طورت شركة Metalysis البريطانية عملية تستخدم التصنيع الإضافي الذي يمكن أن يقلل بشكل كبير من تكاليف الطاقة لإنتاج مسحوق التيتانيوم من خام التيتانيوم. تعمل هذه العملية على تقليل انبعاثات الهواء وتقليل التكاليف وتوفير معالجة أنظف للمواد على نطاق واسع لمجموعة متنوعة من المواد، يمكن لهذه الأساليب تقليل النفايات والتلوث البيئي. [3]
ومع اقتراب الكوارث الطبيعية بالفعل في أجزاء كثيرة من العالم، قد يكون تبسيط جمع المواد أحد أفضل الطرق للحد من التأثيرات المناخية. وفي المقابل، يمكن إنقاذ حياة البشر.
الحلول الرقمية
تعتمد الصناعة الحديثة على البيانات الضخمة. يمكن أن يؤدي استخدام هذه البيانات في الإنتاج إلى تقليل التكاليف بنسبة 12%، وزيادة وقت التشغيل بنسبة 9%، وإطالة عمر المعدات بنسبة 20%[5] [4]. يتمتع التصنيع الإضافي بعلاقة فريدة مع البيانات لأنه يحقق أقصى استفادة منها رقميًا، ويعيد إنتاج المنتجات والأنظمة. باختصار، يعد التحول الرقمي بالإضافة إلى التصنيع الإضافي نظامًا سلسًا يوفر الشفافية والتحكم الشامل.
تسمح عملية “التوأم الرقمي” هذه للمهندسين بالتركيز على مجالات المشاكل. يمكنهم تكرار كل خطوة من خطوات عملية التصنيع رقميًا لإجراء تنبؤات وتجربة التصاميم لتحقيق مستويات أعلى من الكفاءة. وهذا يمكن أن يعني توفيرًا غير عادي في التكاليف يصل إلى الاقتصاد ويصل إلى المستهلك العادي [6] .
ابتكار الموارد
وأخيرًا، إحدى أقوى فوائد التصنيع الإضافي هي مرونته في استخدام المواد. يمكن استخدام الطباعة ثلاثية الأبعاد لتجميع الهياكل والمنتجات من سبائك ومكونات كانت مستحيلة في السابق، مما يوفر قوة أكبر مع تأثير أقل على البيئة.
على سبيل المثال، تم دمج ألياف القنب في مكونات مصنعة بشكل إضافي مما أدى إلى نتائج مقنعة.[7] وباستخدام موارد أقل بكثير، يمكن أن تضاهي قوة الفولاذ أو حتى تتجاوزها، مما يسمح بمنتجات ليست عالية الكفاءة فحسب، بل أيضًا “صديقة للبيئة” وقابلة للتحلل البيولوجي.
ومع هذه الفوائد المحتملة، فإن التغيرات في اقتصادنا سوف تتبعها بلا شك. للوهلة الأولى، قد يبدو هذا إيجابيا فقط. ومع ذلك، فإن أي تغييرات تحمل عواقب إيجابية وسلبية. وبالنسبة لاقتصاد يعتمد على التصنيع الإضافي، تظل هذه الآثار بحاجة إلى استكشاف.
العواقب الاقتصادية
التصنيع الإضافي هو بطبيعته نظام تصنيع ميسور التكلفة. وقد ساهم استخدامه بالفعل في ظهور ما يسمى “حركة الصانع” – إضفاء الطابع الديمقراطي على الإنتاج، حيث يقتصر المبدعون على خيالهم فقط. يجعل التصنيع الإضافي هذا ممكنًا من خلال تقليل الحواجز أمام دخول رواد الأعمال وإحداث ثورة في السوق من خلال تنوع المنتجات.[8]
وقد يكون هذا التحول هو التطور التالي الأكثر أهمية في التصنيع منذ الثورة الصناعية، مع القدرة على خلق فرص عمل لا حصر لها وفتح الوصول إلى مصادر الدخل للمجموعات الديموغرافية المختلفة.
وفي الوقت نفسه، لا تزال هناك تحديات تتعلق بتوفر هذه التكنولوجيا وحجم تنفيذها. بالإضافة إلى ذلك، سيتعين على الشركات المصنعة التقليدية الآن التنافس مع الفرع الجديد من “اقتصاد الأعمال المؤقتة” وتعديل عملياتها وفقًا لذلك [9] .
الجوانب الإيجابية
العديد من الآثار الاقتصادية الإيجابية للتصنيع الإضافي أصبحت واضحة بالفعل. يقوم المصنعون بشكل متزايد بتطوير منتجات أفضل باستخدام مواد أكثر “صديقة للبيئة”. وبهذه النتائج يزداد الطلب على هذه العملية وعلى المتخصصين الذين يدعمونها ويطورونها، مما يؤدي إلى خلق فرص عمل جديدة ومنتجات أكثر “صديقة للبيئة”.
وهذا يؤدي إلى العواقب الاقتصادية التالية:
- النمو في وظائف التصنيع المحلية والهوايات.
- تخفيض التكاليف العامة لتجميع واختبار النموذج الأولي إلى 2 ألف دولار.
- إضفاء الطابع الديمقراطي على عملية إنشاء الأجزاء والأدوات مع توفر الحلول البرمجية المناسبة.
وفي مثل هذه البيئة، يتمتع الابتكار في التصنيع بفرص كبيرة. لم تعد عمليات التصميم والتصنيع مقتصرة على الشركات ذات رأس المال الكبير. فهي مفتوحة لأي شخص لديه الأدوات والرغبة في تطوير منتج ما. ولا يمكن التنبؤ بالعواقب الاقتصادية المترتبة على ذلك بشكل كامل، ولكن يكاد يكون من المؤكد أنها سوف تشتمل على منتجات أفضل ذات تصميمات أكثر كفاءة في بيئة تنافسية متزايدة.
الجوانب السلبية
إن ما هو الأفضل للتجارة العالمية ليس بالضرورة الأفضل للجميع. وينطبق هذا أيضًا على التصنيع الإضافي وآثاره الاقتصادية. إن حركة التصنيع والكفاءات واسعة النطاق التي يتيحها التصنيع الإضافي ستغير ساحة اللعب لجميع المشاركين في الصناعة التحويلية، مما يؤدي إلى إعادة توجيه الممارسات والموارد.
تشمل هذه المشاكل ما يلي:
- المنافسة من مجموعة واسعة من الشركات المصنعة، مما يفرض تغييرات في استراتيجيات الأعمال التسويقية.
- الحد من الصناعات التي تستخدم المنتجات والمواد والموارد التقليدية.
- زيادة الحاجة إلى أنظمة معالجة بيانات موثوقة ومكلفة.
مثل كل الابتكارات السابقة، فإن التبني الواسع النطاق للتصنيع الإضافي لن يخلو من التحديات. وستشمل المكونات الجديدة لاقتصاد المستقبل جميع الجوانب – من توسيع المنافسة إلى ضمان الأمن الرقمي. ومع ذلك، يمكن التغلب على هذه التحديات لتعظيم فوائد التصنيع الإضافي وخلق مستقبل أكثر كفاءة ونظافة للعالم.
مستقبل الصناعة النظيفة والقوية
في الولايات المتحدة على سبيل المثال، أعرب مجلس العلاقات الخارجية عن مخاوفه بشأن كل شيء، من النقل إلى البنية الأساسية للمياه. وقد أعطى تقرير عام 2017 البلاد متوسط درجة D+، مع الحاجة إلى إنفاق ما يقدر بنحو 2 تريليون دولار على البنية التحتية بحلول عام 2025. [10]
لقد أثبت التصنيع الإضافي قدرته على حل مثل هذه المشاكل، والقيام بذلك بتكلفة أقل وأكثر استدامة من العمليات التقليدية. وفقا للمعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا (NIST)، تصل الوفورات من التصنيع الإضافي إلى 4.1 مليار دولار سنويا، وهذا لا يشمل وفورات أصغر من تحسين البحث والتطوير وكفاءة تطوير المنتجات. [11] وتعني هذه المدخرات أن الحكومات والمستثمرين من القطاع الخاص يمكنهم بسهولة إحداث ثورة في البنية التحتية العالمية، وإنشاء أنظمة أنظف وأكثر أمانًا.
وفي حين أنه من المستحيل تقدير التأثير المالي الكامل للتصنيع الإضافي، إذ من الواضح أن هذا التحول سيكون إيجابيا. ومع إنشاء منتجات صديقة للبيئة بشكل مستدام من أجل مستقبل فعال من حيث التكلفة، ستزداد فرص العمل وسيتم نقل التكاليف المنخفضة إلى المستهلكين العاديين.
فهرس:
[1] Official site “Kearny”, A.T. Kearney Holdings Limited. Available from:https://www.de.kearney.com/en/operations-performance/article2/-/insights/3d-printing-and-the-future-of-the-us-economy-article
[2] Frank Ackerman and Elizabeth A. Stanton. (2008)The Cost of Climate Change.Natural ResourcesDefense Council. Available from:https://www.nrdc.org/sites/default/files/fcost.pdf
[3] Metalysis successfully produces titanium powder directly from ores. (2012)University of Cambridge. Available from:https://www.enterprise.cam.ac.uk/news/metalysis-successfully-produces-titanium-powder-directly-from-ores/
[4] Manufacturing in the Digital Age: How Big Data is Reshaping the Landscape. (2023) Digicode. Available from:https://www.mydigicode.com/about/
[5]Ravi Subramanyan (2023).Enabling Predictive Maintenance in Industry 4.0 with MQTT and Edge Computing. HiveMQ GmbH. Available from:https://www.hivemq.com/article/enabling-predictive-maintenance-industry-40-mqtt-edge-computing/
[6] Mohsen Soori, BehroozArezoo,RozaDastres (2023).Digital twin for smart manufacturing. Sustainable Manufacturing and Service Economics. Elsevier, Vol. 2, pp. 2-15.
[7] Antonia Dönitz,Anton Köllner, Tim Richter, Oliver Löschke,DietmarAuhl, Christina Völlmecke(2023). Additive Manufacturing of Biodegradable Hemp-Reinforced Polybutylene Succinate (PBS) and Its Mechanical Characterization. Additive Manufacturing of (Bio) Polymeric Materials.15(10). pp. 1-10.
[8] Russel E. Browder, Howard E. Aldrich, Steven W. Bradley (2019). The emergence of the maker movement: Implications for entrepreneurship research. Journal of Business Venturing. 34(3). pp. 459-476.
[9] L. C. Raghavan,SumathiChakravarthy, Sindhu BharathiMandharachalam,Badri Narayanan Gopalakrishnan (2022). Potential Impact of 3D Printing on Gig Economy.Springer Books, in: Ashish Gupta &TavishiTewary&Badri Narayanan Gopalakrishnan (ed.), Sustainability in the Gig Economy.
pp. 257-265.
[10] An overview of the current economic development landscape. International Economic Development Council.(2020).Available from: https://www.iedconline.org/clientuploads/About/Governance/IEDC-2020-BoardRetreat-Main-ForGenlUse.pdf
[11] Douglas S. Thomas and Stanley W. Gilbert. Costs and Cost Effectiveness of Additive Manufacturing. NIST Special Publication 1176. National Institute of Standards and Technology. Available from: https://nvlpubs.nist.gov/nistpubs/specialpublications/nist.sp.1176.pdf
[12] NannanGuo, Ming C. Leu (2013). Additive manufacturing: Technology, applications and research needs. Frontiers of Mechanical Engineering, 8(3). pp. 215-243. Drezinex