ورشة ميكانيكية

بدأت ورش تصنيع الآلات بالظهور في القرن التاسع عشر، حين كانت الثورة الصناعية قد بدأت بالفعل. قبل الثورة الصناعية، كانت قطع الغيار والأدوات تُصنع في ورش عمل بالقرى والمدن المحلية على نطاق صغير، غالباً لتلبية احتياجات السوق المحلية. كما طُوّرت أولى الآلات التي مهدت الطريق للثورة الصناعية في ورش عمل مماثلة .

كانت آلات الإنتاج في المصانع الأولى تُصنع في مواقعها، حيث كان كل جزء يُصنع على حدة ليناسب مكانه. وبعد فترة، أنشأت تلك المصانع ورش عمل خاصة بها، حيث كانت تُصلح أو تُعدّل أجزاء من الآلات الموجودة. في ذلك الوقت، كانت صناعة النسيج هي الصناعة المهيمنة، وبدأت هذه الصناعات بتطوير أدواتها الآلية الخاصة.

أدى التطور الإضافي الذي شهدته إنجلترا وألمانيا واسكتلندا في أوائل القرن التاسع عشر في مجال أدوات الآلات وأساليب إنتاج الصلب الأقل تكلفة، مثل فولاذ بسمر ، إلى انطلاق الثورة الصناعية الثانية ، التي بلغت ذروتها في كهربة المصانع المبكرة والإنتاج الضخم وخطوط الإنتاج. وظهرت ورشة الآلات، كما وصفها بورغاردت، "مكانًا تُقطع فيه الأجزاء المعدنية إلى الحجم المطلوب وتُجمع لتشكيل وحدات أو آلات ميكانيكية، تُستخدم هذه الآلات بشكل مباشر أو غير مباشر في إنتاج ضروريات وكماليات الحضارة". ^{[ 1 ]}

أدى ظهور ورش الآلات وما رافقها من مشاكل تصنيعية وتنظيمية خاصة إلى ظهور رواد إدارة ورش العمل ، الذين عُرفت نظرياتهم بالإدارة العلمية . وكان من أوائل من نشروا في هذا المجال هوراس لوسيان أرنولد ، الذي كتب عام 1896 سلسلة مقالات بعنوان "اقتصاديات ورش الآلات الحديثة". ^{[ 2 ]} وتناول هذا العمل جوانب عديدة، بدءًا من تكنولوجيا الإنتاج وأساليبه وتصميم المصانع، وصولًا إلى دراسات الوقت وتخطيط الإنتاج وإدارة ورش الآلات. وتلت ذلك سلسلة من المنشورات حول هذه المواضيع. ففي عام 1899، نشر جوشوا روز كتاب " ممارسات ورش الآلات الحديثة"، الذي تناول تشغيل وبناء ومبادئ آلات الورش، والمحركات البخارية، والآلات الكهربائية.

في عام ١٩٠٣، نُشرت موسوعة ممارسات الورش الحديثة برئاسة تحرير هوارد مونرو ريموند ، وفي العام نفسه ، نشر فريدريك وينسلو تايلور بحثه حول إدارة الورش، والذي قُدِّم أمام الجمعية الأمريكية للمهندسين الميكانيكيين في نيويورك. كان تايلور قد بدأ مسيرته المهنية كعامل في ورشة ميكانيكا في مصانع ميدفيل للصلب عام ١٨٧٨، وتدرج في المناصب حتى أصبح مشرفًا على الورشة، ثم مديرًا للأبحاث، وأخيرًا كبير مهندسي المصنع. وبصفته مهندسًا استشاريًا مستقلًا، كانت إحدى أولى مهامه الرئيسية عام ١٨٩٨ في شركة بيت لحم للصلب، وهي حل مشكلة مكلفة تتعلق بطاقة استيعاب ورشة الميكانيكا.

في عام ١٩٠٦، نشر أوسكار إي. بيريجو كتابه الشهير " ورشة الآلات الحديثة"، الذي يتناول بناء وتجهيز وإدارة ورش الآلات. ركز الجزء الأول من الكتاب، الذي كتبه بيريجو عام ١٩٠٦، على البناء المادي للورشة، وعرض نموذجًا لها. ومن خلال هذا النموذج، استكشف بيريجو كيفية تنظيم المساحات في المصانع. ^{[ ٣ ]} لم يكن هذا الأمر غريبًا في عصره، فقد نشر العديد من المهندسين الصناعيين ، مثل ألكسندر هاميلتون تشيرش ، وج. سلاتر لويس ، وهوجو ديمر، وغيرهم، مخططات لمجمعات صناعية جديدة.

تراكمت هذه الأعمال، من بين أعمال أخرى، لتُشكّل حركة الإدارة العلمية التي ألّف تايلور كتابه الشهير "مبادئ الإدارة العلمية" عام 1911 ، وهو نصٌّ رائد في التنظيم الحديث ونظرية اتخاذ القرار ، خصّص جزءًا كبيرًا منه لتنظيم ورش الآلات. ^{[ 4 ]} وقد أدّى إدخال مواد قطع جديدة، كالفولاذ عالي السرعة ، وتحسين تنظيم الإنتاج من خلال تطبيق أساليب إدارة علمية جديدة ، مثل لوحات التخطيط (انظر الصورة)، إلى تحسين إنتاجية وكفاءة ورش الآلات بشكل ملحوظ. وخلال القرن العشرين، ازدادت هذه التحسينات مع التطور التكنولوجي المتسارع.

في أوائل القرن العشرين، كانت الطاقة اللازمة لتشغيل آلات التصنيع لا تزال تُستمد من سير ميكانيكي ، يعمل بمحرك بخاري مركزي. ومع مرور الوقت، حلت المحركات الكهربائية محل الطاقة اللازمة لتشغيل هذه الآلات.

مع ازدياد تطور المواد والمواد الكيميائية، بما في ذلك زيوت التشحيم، نما الوعي تدريجيًا بتأثيرها على البيئة. وبالتوازي مع إدراك واقع الحوادث والإصابات المهنية المحتملة، تطورت عمليات فرز الخردة لإعادة التدوير والتخلص من النفايات في مجال يرتبط بالبيئة والسلامة والصحة. وفي ورش الآلات الخاضعة للرقابة، أصبح هذا ممارسةً دائمةً مدعومةً بما يُعرف بتخصص إدارة البيئة والصحة والسلامة ( EHS )، أو ما يُشابهه، مثل إدارة الجودة والسلامة والبيئة (HQSE) الذي يشمل ضمان الجودة .

في الجزء الثاني من القرن العشرين، بدأت الأتمتة بالتحكم العددي (NC) والتحكم العددي الحاسوبي (CNC).

أصبحت الأدوات الرقمية لمراقبة الجودة والتفتيش متاحة على نطاق واسع، وأصبح استخدام الليزر للقياسات الدقيقة أكثر شيوعًا في المتاجر الكبيرة التي تستطيع تحمل تكلفة المعدات.

أدى المزيد من دمج تكنولوجيا المعلومات في أدوات الآلات إلى بداية التصنيع المتكامل بالحاسوب . وأصبح تصميم الإنتاج والإنتاج نفسه مدمجين في أنظمة التصميم والتصنيع بمساعدة الحاسوب (CAD/CAM) ، كما أصبح التحكم في الإنتاج مدمجًا في تخطيط موارد المؤسسة .

في أواخر القرن العشرين، ساهم إدخال الروبوتات الصناعية في زيادة أتمتة المصانع. تشمل التطبيقات النموذجية للروبوتات اللحام، والطلاء، والتجميع، والتقاط ووضع المنتجات (مثل التعبئة والتغليف، والتخزين على منصات نقالة، وتقنية التجميع السطحي)، وفحص المنتجات، واختبارها. ونتيجةً لذلك، شهدت ورش الآلات تحديثًا كبيرًا، حيث تم إدخال الروبوتات وأنظمة التحكم الإلكترونية في تشغيل الآلات والتحكم بها. ^{[ 5 ]} أما بالنسبة لورش الآلات الصغيرة، فإن استخدام الروبوتات يُعد استثناءً.

الآلة هي أداة تتكون من جزء واحد أو أكثر ، وتستخدم الطاقة لأداء وظيفة محددة. عادةً ما تُشغَّل الآلات بوسائل ميكانيكية أو كيميائية أو حرارية أو كهربائية، وغالبًا ما تكون مزودة بمحركات . تاريخيًا، كان يُشترط وجود أجزاء متحركة في الأدوات الكهربائية لتصنيفها كآلات. إلا أن ظهور الإلكترونيات أدى إلى تطوير أدوات كهربائية بدون أجزاء متحركة تُعتبر آلات. ^{[ 6 ]}

تُعرف عملية التشغيل الآلي بأنها أي من العمليات المختلفة التي يتم فيها تقطيع قطعة من المواد الخام إلى الشكل والحجم النهائيين المطلوبين من خلال عملية إزالة مواد مضبوطة. وتُعرف العمليات العديدة التي تشترك في هذا المبدأ، وهو إزالة المواد المضبوطة، اليوم مجتمعةً باسم التصنيع الطرحي، تمييزًا لها عن عمليات إضافة المواد المضبوطة، والتي تُعرف باسم التصنيع الإضافي. وقد يختلف المعنى الدقيق لكلمة "مضبوط" في التعريف، لكنها تشير دائمًا تقريبًا إلى استخدام أدوات آلية (بالإضافة إلى الأدوات الكهربائية واليدوية).

على الرغم من أنه ليس كل ورش الآلات قد تمتلك مركز طحن CNC ، إلا أنه من الشائع أن يكون لديهم إمكانية الوصول إلى آلة طحن يدوية.

آلة التشغيل هي آلة تُستخدم لتشكيل أو معالجة المعادن أو المواد الصلبة الأخرى، عادةً عن طريق القطع أو التثقيب أو التجليخ أو القص أو غيرها من أشكال التشكيل. تستخدم آلات التشغيل نوعًا من الأدوات التي تقوم بالقطع أو التشكيل. وتستخدم جميع آلات التشغيل وسيلة ما لتقييد قطعة العمل وتوفير حركة موجهة لأجزاء الآلة. وبالتالي، فإن الحركة النسبية بين قطعة العمل وأداة القطع يتم التحكم فيها أو تقييدها بواسطة الآلة إلى حد ما على الأقل، بدلاً من أن تكون حركة عشوائية تمامًا.

أدوات القطع

تُدار مخزونات أدوات القطع بشكل احترافي في الغالب في العمليات الكبيرة. أما ورش الآلات الصغيرة، فقد يكون لديها تشكيلة محدودة من أدوات القطع، مثل قواطع نهاية الشفرات، وقواطع مجاري المفاتيح، والقطع الداخلية، وغيرها. ويعتمد اختيار تصميم أداة القطع، بما في ذلك المادة والتشطيب، عادةً على نوع العمل وسعر الأداة. وفي بعض الحالات، قد تكون تكلفة الأدوات المصممة خصيصًا باهظة بالنسبة لورشة صغيرة.

اعتمادًا على الصناعة ومتطلبات العمل، قد لا يتم استخدام أداة القطع إلا على نوع معين من المواد، أي أنه لا يجوز لأداة القطع أن تلامس قطعة عمل أخرى مصنوعة من تركيبة كيميائية مختلفة .

ليست كل ورش الآلات مجهزة بآلة طحن، وليست كل ورش الآلات مخصصة للقيام بأعمال الطحن .

تختلف ورش تصنيع الآلات في تنظيمها، كما تختلف في مستوى نظافتها. ففي بعض الأحيان، تُكنس الورشة قبل دقائق من نهاية كل وردية، بينما في حالات أخرى، لا يوجد جدول زمني أو روتين محدد، أو تكون عملية الكنس والتنظيف أكثر مرونة.

عندما يتعلق الأمر بالآلات، فإن العناية بالمعدات وصيانتها في بعض الأماكن تعتبر أمراً بالغ الأهمية، ويتم إزالة الرايش (المعروف باسم الرقائق) الناتج بعد تشكيل الأجزاء يومياً، ثم يتم تنظيف الآلة بالهواء المضغوط ومسحها؛ بينما في ورش الآلات الأخرى، تُترك الرقائق في الآلات حتى تصبح إزالتها ضرورة مطلقة؛ والحالة الثانية غير مستحبة.

انظر الفئة: أدوات قياس تشغيل المعادن

تُستخدم مصطلحات ضمان الجودة ، ومراقبة الجودة ، والتفتيش بشكل مترادف في كثير من الأحيان. وتعتمد الدقة المطلوبة على عدة عوامل. ولأنّ مستوى موثوقية الآلات وقدرتها على تحقيق نتائج نهائية متوقعة ضمن هوامش خطأ محددة لا تتساوى جميعها ، ولأنّ عمليات التصنيع لا تحقق جميعها نفس مستوى الدقة، فإنّ ورشة الآلات تعتمد في ذلك على قدرتها على تقديم النتائج المرجوة. وبناءً على ذلك، ووفقًا لمتطلبات العميل، قد يُطلب من ورشة الآلات الخضوع لعملية تحقق وتدقيق حتى قبل إصدار الطلب وتأكيده.

قد يخصص قسم الآلات منطقة محددة لقياس وفحص الأجزاء للتأكد من مطابقتها للمواصفات، بينما تعتمد أقسام أخرى على عمليات الفحص التي يجريها فنيو التشغيل والتصنيع فقط. على سبيل المثال، في بعض الأقسام، قد تُستخدم لوحة سطحية معايرة من الجرانيت بشكل مشترك، بينما في أقسام أخرى، قد تمتلك المخارط والمطاحن وغيرها لوحاتها الخاصة، أو قد لا تمتلك أي لوحة على الإطلاق.

معايرة

تُحدد المعايير المتبعة، والقطاع الصناعي الذي تخدمه، ومراقبة الجودة، وبشكل أساسي نوع الممارسات في ورشة الآلات، مدى استخدام أدوات الفحص الدقيقة، ودقة القياسات المستخدمة. وهذا يعني أن ورش الآلات لا تُطبق جميعها معايرة دورية لأجهزة القياس. كما أن أنواع أجهزة القياس تختلف من ورشة لأخرى، مع أنه من الشائع وجود الميكرومترات ، والفرجار الورني ، وألواح الجرانيت السطحية، وغيرها.

قد يختلف معدل ودقة معايرة أجهزة القياس، وقد يتطلب ذلك الاستعانة بخدمات جهة خارجية متخصصة. كما أن الحفاظ على معايرة جميع الأجهزة الموجودة في الورشة شرط أساسي في بعض الحالات لضمان الامتثال للمعايير.

يُعدّ موقع الآلات واتجاهها من العوامل المهمة. يُفضّل التخطيط المسبق لوضع المعدات، وإن لم يكن بنفس دقة دراسة تخطيط المصنع . عند وضع التصميم الأولي لورشة الآلات، يُؤخذ في الاعتبار قرب الآلات وأنواعها، ومكان استلام المواد الخام وتخزينها، بالإضافة إلى عوامل أخرى كالتهوية. وقد يُلزم مخطط التوجيه والعمليات اليومية بإعادة الترتيب.

تُعدّ الربحية عادةً أحد الاعتبارات الرئيسية لزيادة الإنتاج إلى أقصى حد، وبالتالي توجيه الآلات بكفاءة؛ ومع ذلك، يجب مراعاة عوامل حاسمة أخرى، مثل الصيانة الوقائية للمعدات والسلامة في مكان العمل. على سبيل المثال، توفير مساحة كافية للفني للتحرك خلف مركز التشغيل لفحص الوصلات، وعدم وضع الآلة في مكان يعيق مخرج الطوارئ.

تحتوي بعض الورش على أقفاص أو غرف مخصصة لحفظ أدوات أو لوازم معينة؛ على سبيل المثال، قد تُخصص غرفة لمستلزمات اللحام فقط، أو خزانات الغاز، وما إلى ذلك؛ أو لتخزين لوازم التنظيف أو المواد الاستهلاكية الأخرى مثل أقراص التجليخ. وبحسب حجم الورشة وإدارتها وضوابطها، قد تكون هذه المناطق مقيدة ومغلقة، أو قد يُشرف عليها موظف، كمسؤول عن مستودع الأدوات؛ وفي حالات أخرى، تكون غرف التخزين أو الأقفاص متاحة لجميع الموظفين. مع ذلك، لا تحتوي جميع الورش على مستودع أدوات أو غرف تخزين، وفي كثير من الأحيان، تكفي خزانة كبيرة.

كذلك، تعتمد طريقة تخزين الأدوات اليدوية وإتاحتها للعامل أو الفني على آلية عمل الورشة وإدارتها. في كثير من الأحيان، تكون الأدوات اليدوية الشائعة ظاهرة في منطقة العمل وفي متناول الجميع. وفي كثير من الحالات، لا يحتاج العمال إلى إحضار أدواتهم الخاصة لأن الأدوات اليومية متوفرة ومُقدمة، ولكن في حالات أخرى كثيرة، يحضر العمال أدواتهم وصناديق أدواتهم إلى مكان عملهم.

تُعدّ السلامة من الاعتبارات التي يجب مراعاتها وتطبيقها يوميًا وبشكل مستمر؛ ومع ذلك، قد يختلف مستوى الصرامة والدقة من ورشة إلى أخرى فيما يتعلق بالممارسات الفعلية والسياسات المطبقة والجدية العامة التي يتبناها الموظفون والإدارة. وفي محاولة لتوحيد بعض الإرشادات العامة، تُصدر إدارة السلامة والصحة المهنية ( OSHA ) في الولايات المتحدة موادًا تعليمية وتُطبّق إجراءات وقائية بهدف منع الحوادث.

في ورش تصنيع الآلات، توجد عادةً العديد من الممارسات المعروفة المتعلقة بالعمل الآمن مع الآلات. ومن بين هذه الممارسات الشائعة ما يلي:

• ارتدِ معدات الوقاية الشخصية المناسبة ( PPE ) - مثل نظارات السلامة .
• ارتدِ ملابس وأحذية مناسبة - مثل الأحذية ذات المقدمة الفولاذية والأكمام القصيرة - عند العمل مع الآلات التي تحتوي على ميزة دوران تعمل بالطاقة مثل المخرطة .
• لا ترتدي المجوهرات، بما في ذلك الخواتم.
• لا تتركي شعركِ طويلاً دون تصفيف.
• راجع كتيبات التشغيل والصيانة الخاصة بالآلات
• نظام الإغلاق والتعليق ( LOTO ).
• الاستخدام الصحيح لمطفأة الحريق ؛ أنواع الحرائق وعمليات الفحص الدورية.
• بيئة عمل مريحة . سجادات أرضية مطاطية للدعم في أماكن العمل.
• يجب أن تكون طرق الهروب خالية من العوائق، ويجب عدم إغلاق مخارج الطوارئ.
• آخر.

تهدف احتياطات السلامة في ورشة الآلات إلى تجنب الإصابات والمآسي، على سبيل المثال، للقضاء على احتمال تعرض العامل لأذى مميت نتيجة تشابكه في المخرطة.

تحتوي العديد من الآلات على تدابير أمان كجزء لا يتجزأ من تصميمها؛ على سبيل المثال، يجب على المشغل الضغط على زرين بعيدين عن الطريق لكي تعمل عملية الضغط أو التثقيب، وبالتالي لا تقرص يدي المشغل.