स्मार्टेक या उत्पादन तंत्रज्ञान सल्लागार कंपनीनुसार, वैद्यकीय क्षेत्रानंतर एरोस्पेस हे ॲडिटिव्ह मॅन्युफॅक्चरिंग (AM) द्वारे सेवा दिले जाणारे दुसरे सर्वात मोठे उद्योगक्षेत्र आहे. तथापि, एरोस्पेस घटकांच्या जलद निर्मितीमध्ये, वाढीव लवचिकतेमध्ये आणि किफायतशीरतेमध्ये सिरॅमिक सामग्रीच्या ॲडिटिव्ह मॅन्युफॅक्चरिंगच्या क्षमतेबद्दल अजूनही जागरुकतेचा अभाव आहे. AM द्वारे अधिक मजबूत आणि हलके सिरॅमिक भाग अधिक वेगाने आणि अधिक शाश्वतपणे तयार करता येतात - ज्यामुळे मजुरीचा खर्च कमी होतो, हाताने जोडणी कमी होते आणि मॉडेलिंगद्वारे विकसित केलेल्या डिझाइनद्वारे कार्यक्षमता व कामगिरी सुधारते, परिणामी विमानाचे वजन कमी होते. याव्यतिरिक्त, ॲडिटिव्ह मॅन्युफॅक्चरिंग सिरॅमिक तंत्रज्ञान १०० मायक्रॉनपेक्षा लहान वैशिष्ट्यांसाठी तयार भागांवर आयामी नियंत्रण प्रदान करते.
मात्र, 'सेरॅमिक' या शब्दाने ठिसूळपणाचा गैरसमज निर्माण होऊ शकतो. वास्तविक पाहता, ॲडिटिव्ह-मॅन्युफॅक्चर्ड सेरॅमिक्सपासून बनवलेले भाग वजनाने हलके आणि अधिक सुबक असून, ते अत्यंत मजबूत, टिकाऊ आणि विस्तृत तापमान श्रेणीला प्रतिरोधक असतात. दूरदृष्टी असलेल्या कंपन्या नोझल्स आणि प्रोपेलर्स, इलेक्ट्रिकल इन्सुलेटर आणि टर्बाइन ब्लेड्स यांसारख्या घटकांच्या निर्मितीसाठी सेरॅमिकचा वापर करण्याकडे वळत आहेत.
उदाहरणार्थ, उच्च-शुद्धतेच्या ॲल्युमिनामध्ये उच्च कठीणपणा असतो, तसेच त्यात मजबूत गंज-प्रतिरोधकता आणि तापमान श्रेणी असते. ॲल्युमिनापासून बनवलेले घटक एरोस्पेस प्रणालींमध्ये सामान्य असलेल्या उच्च तापमानात विद्युतरोधक देखील असतात.
झिरकोनिया-आधारित सिरॅमिक्स हे उच्च दर्जाचे मेटल मोल्डिंग, व्हॉल्व्ह आणि बेअरिंग्ज यांसारख्या, अत्यंत कठीण भौतिक गरजा आणि उच्च यांत्रिक ताण असलेल्या अनेक उपयोगांसाठी वापरले जाऊ शकतात. सिलिकॉन नायट्राइड सिरॅमिक्समध्ये उच्च शक्ती, उच्च कणखरपणा आणि उत्कृष्ट औष्णिक धक्का प्रतिरोधकता असते, तसेच विविध आम्ल, अल्कली आणि वितळलेल्या धातूंमुळे होणाऱ्या क्षरणाला चांगला रासायनिक प्रतिकार करण्याची क्षमता असते. सिलिकॉन नायट्राइडचा उपयोग इन्सुलेटर, इम्पेलर आणि उच्च-तापमान कमी-डायलेक्ट्रिक अँटेनासाठी केला जातो.
संमिश्र सिरॅमिक्स अनेक इष्ट गुणधर्म प्रदान करतात. ॲल्युमिना आणि झिरकॉन मिसळलेले सिलिकॉन-आधारित सिरॅमिक्स, टर्बाइन ब्लेडसाठी सिंगल क्रिस्टल कास्टिंगच्या निर्मितीमध्ये उत्तम कामगिरी करतात हे सिद्ध झाले आहे. याचे कारण असे की, या पदार्थापासून बनवलेल्या सिरॅमिक कोअरमध्ये १,५००°C पर्यंत अत्यंत कमी औष्णिक प्रसरण, उच्च सच्छिद्रता, उत्कृष्ट पृष्ठभागाची गुणवत्ता आणि चांगली लीचेबिलिटी असते. हे कोअर प्रिंट करून अशा टर्बाइन डिझाइनची निर्मिती करता येते, जे उच्च कार्यकारी तापमान सहन करू शकतात आणि इंजिनची कार्यक्षमता वाढवू शकतात.
हे सर्वश्रुत आहे की सिरॅमिक्सचे इंजेक्शन मोल्डिंग किंवा मशीनिंग करणे खूप अवघड असते आणि मशीनिंगमुळे तयार होत असलेल्या घटकांपर्यंत पोहोचणे मर्यादित होते. पातळ भिंतींसारखी वैशिष्ट्ये मशीन करणे देखील अवघड असते.
मात्र, लिथोज अचूक, गुंतागुंतीच्या आकाराचे 3D सिरेमिक घटक तयार करण्यासाठी लिथोग्राफी-आधारित सिरेमिक उत्पादन (LCM) वापरते.
सीएडी मॉडेलपासून सुरुवात करून, तपशीलवार वैशिष्ट्ये डिजिटल पद्धतीने ३डी प्रिंटरवर हस्तांतरित केली जातात. त्यानंतर अचूकपणे तयार केलेली सिरॅमिक पावडर पारदर्शक टाकीच्या वरच्या भागावर लावली जाते. हलवता येणारा बांधकाम प्लॅटफॉर्म चिखलात बुडवला जातो आणि नंतर खालून निवडकपणे दृश्य प्रकाशाच्या संपर्कात आणला जातो. प्रोजेक्शन सिस्टीमशी जोडलेल्या डिजिटल मायक्रो-मिरर डिव्हाइस (डीएमडी) द्वारे थरांची प्रतिमा तयार केली जाते. ही प्रक्रिया पुन्हा पुन्हा करून, एक त्रिमितीय कच्चा भाग थर-दर-थर तयार केला जाऊ शकतो. औष्णिक उत्तर-प्रक्रियेनंतर, बाइंडर काढून टाकला जातो आणि उत्कृष्ट यांत्रिक गुणधर्म व पृष्ठभागाची गुणवत्ता असलेला पूर्णपणे घन सिरॅमिक भाग तयार करण्यासाठी, एका विशेष उष्णता प्रक्रियेद्वारे कच्च्या भागांना एकत्र जोडून सिंटर केले जाते.
एलसीएम तंत्रज्ञान हे टर्बाइन इंजिनच्या घटकांच्या इन्व्हेस्टमेंट कास्टिंगसाठी एक नाविन्यपूर्ण, किफायतशीर आणि जलद प्रक्रिया प्रदान करते, ज्यामुळे इंजेक्शन मोल्डिंग आणि लॉस्ट वॅक्स कास्टिंगसाठी आवश्यक असलेल्या महागड्या आणि कष्टसाध्य मोल्ड निर्मितीला टाळता येते.
इतर पद्धतींपेक्षा खूपच कमी कच्चा माल वापरून, एलसीएमद्वारे अशा रचना साध्य करता येतात ज्या इतर पद्धतींनी साध्य करता येत नाहीत.
सिरेमिक सामग्री आणि एलसीएम तंत्रज्ञानामध्ये प्रचंड क्षमता असूनही, एएम मूळ उपकरण उत्पादक (ओईएम) आणि एरोस्पेस डिझाइनर्स यांच्यात अजूनही दरी आहे.
एक कारण असे असू शकते की, ज्या उद्योगांमध्ये विशेषतः कडक सुरक्षा आणि गुणवत्तेचे नियम असतात, तिथे नवीन उत्पादन पद्धतींना विरोध होतो. एरोस्पेस उत्पादनामध्ये अनेक पडताळणी आणि पात्रता प्रक्रिया, तसेच सखोल आणि कठोर चाचणीची आवश्यकता असते.
आणखी एक अडथळा म्हणजे असा समज की, ३डी प्रिंटिंग हे प्रामुख्याने केवळ एकदाच जलद प्रोटोटाइपिंग करण्यासाठीच योग्य आहे, आणि हवेत प्रत्यक्ष वापरात आणता येईल अशा कोणत्याही गोष्टीसाठी नाही. पुन्हा, हा एक गैरसमज आहे, आणि ३डी प्रिंटेड सिरॅमिक घटकांचा वापर मोठ्या प्रमाणावरील उत्पादनात केला जाऊ शकतो हे सिद्ध झाले आहे.
याचे एक उदाहरण म्हणजे टर्बाइन ब्लेडची निर्मिती, जिथे AM सिरेमिक प्रक्रियेद्वारे सिंगल क्रिस्टल (SX) कोअर, तसेच डायरेक्शनल सॉलिडिफिकेशन (DS) आणि इक्विअॅक्स्ड कास्टिंग (EX) सुपरअलॉय टर्बाइन ब्लेड तयार केले जातात. जटिल शाखा संरचना, अनेक भिंती आणि २०० मायक्रॉनपेक्षा कमी जाडीच्या ट्रेलिंग एज असलेले कोअर जलद आणि किफायतशीरपणे तयार केले जाऊ शकतात, आणि अंतिम घटकांमध्ये सातत्यपूर्ण आयामी अचूकता व उत्कृष्ट पृष्ठभाग परिष्करण असते.
संवाद सुधारल्याने एरोस्पेस डिझाइनर्स आणि एएम ओईएम (AM OEMs) यांना एकत्र आणता येते आणि एलसीएम (LCM) व इतर तंत्रज्ञानाचा वापर करून तयार केलेल्या सिरॅमिक घटकांवर पूर्ण विश्वास ठेवता येतो. तंत्रज्ञान आणि कौशल्य उपलब्ध आहे. केवळ संशोधन आणि विकास (R&D) व प्रोटोटाइपिंगसाठी असलेल्या एएमकडे पाहण्याचा दृष्टिकोन बदलून, मोठ्या प्रमाणावरील व्यावसायिक उपयोगांसाठी हाच पुढील मार्ग आहे, असे पाहण्याची गरज आहे.
शिक्षणाव्यतिरिक्त, एरोस्पेस कंपन्या कर्मचारी, अभियांत्रिकी आणि चाचणी यांमध्येही वेळ गुंतवू शकतात. उत्पादकांना धातूंसाठी नव्हे, तर सिरॅमिक्सच्या मूल्यांकनासाठी असलेल्या विविध मानकांशी आणि पद्धतींशी परिचित असणे आवश्यक आहे. उदाहरणार्थ, स्ट्रक्चरल सिरॅमिक्ससाठी लिथोझची दोन प्रमुख ASTM मानके म्हणजे सामर्थ्य चाचणीसाठी ASTM C1161 आणि कणखरपणा चाचणीसाठी ASTM C1421. ही मानके सर्व पद्धतींनी उत्पादित केलेल्या सिरॅमिक्सला लागू होतात. सिरॅमिक ॲडिटिव्ह मॅन्युफॅक्चरिंगमध्ये, प्रिंटिंगची पायरी ही केवळ एक आकार देण्याची पद्धत आहे आणि भागांवर पारंपरिक सिरॅमिक्सप्रमाणेच त्याच प्रकारचे सिंटरिंग केले जाते. त्यामुळे, सिरॅमिक भागांची सूक्ष्म-संरचना पारंपरिक मशिनिंगसारखीच असेल.
सामग्री आणि तंत्रज्ञानातील सततच्या प्रगतीच्या आधारावर, आम्ही आत्मविश्वासाने म्हणू शकतो की डिझाइनर्सना अधिक डेटा मिळेल. विशिष्ट अभियांत्रिकी गरजांनुसार नवीन सिरेमिक सामग्री विकसित आणि सानुकूलित केली जाईल. एएम सिरेमिक्सपासून बनवलेले भाग एरोस्पेसमध्ये वापरासाठी प्रमाणीकरण प्रक्रिया पूर्ण करतील. आणि सुधारित मॉडेलिंग सॉफ्टवेअरसारखी उत्तम डिझाइन साधने उपलब्ध करून देतील.
एलसीएम तांत्रिक तज्ञांशी सहकार्य करून, एरोस्पेस कंपन्या अंतर्गत स्तरावर एएम सिरेमिक प्रक्रिया सुरू करू शकतात, ज्यामुळे वेळ कमी होतो, खर्च कमी होतो आणि कंपनीच्या स्वतःच्या बौद्धिक संपदेच्या विकासासाठी संधी निर्माण होतात. दूरदृष्टी आणि दीर्घकालीन नियोजनाने, सिरेमिक तंत्रज्ञानामध्ये गुंतवणूक करणाऱ्या एरोस्पेस कंपन्या पुढील दहा वर्षांत आणि त्यानंतरही त्यांच्या संपूर्ण उत्पादन पोर्टफोलिओमध्ये महत्त्वपूर्ण लाभ मिळवू शकतात.
एएम सिरेमिक्ससोबत भागीदारी प्रस्थापित केल्यामुळे, एरोस्पेस क्षेत्रातील मूळ उपकरण निर्माते असे घटक तयार करतील ज्यांची पूर्वी कल्पनाही करता येत नव्हती.
About the author: Shawn Allan is the vice president of additive manufacturing expert Lithoz. You can contact him at sallan@lithoz-america.com.
शॉन अॅलन १ सप्टेंबर २०२१ रोजी क्लीव्हलँड, ओहायो येथील सिरेमिक्स एक्स्पोमध्ये सिरेमिक अॅडिटिव्ह मॅन्युफॅक्चरिंगचे फायदे प्रभावीपणे सांगण्यातील अडचणी या विषयावर बोलतील.
जरी हायपरसॉनिक उड्डाण प्रणालीचा विकास अनेक दशकांपासून अस्तित्वात असला तरी, आता ते अमेरिकेच्या राष्ट्रीय संरक्षणाचे सर्वोच्च प्राधान्य बनले आहे, ज्यामुळे हे क्षेत्र जलद वाढ आणि बदलाच्या अवस्थेत आले आहे. एक अद्वितीय बहुविद्याशाखीय क्षेत्र म्हणून, त्याच्या विकासाला चालना देण्यासाठी आवश्यक कौशल्ये असलेले तज्ञ शोधणे हे एक आव्हान आहे. तथापि, जेव्हा पुरेसे तज्ञ नसतात, तेव्हा नावीन्यपूर्णतेची दरी निर्माण होते, जसे की संशोधन आणि विकास (R&D) टप्प्यात उत्पादनक्षमतेसाठी डिझाइनला (DFM) प्रथम स्थान देणे, आणि नंतर जेव्हा किफायतशीर बदल करण्यासाठी खूप उशीर झालेला असतो, तेव्हा त्याचे उत्पादनातील दरीत रूपांतर होते.
नव्याने स्थापन झालेल्या युनिव्हर्सिटी अलायन्स फॉर अप्लाईड हायपरसॉनिक्स (UCAH) सारख्या संघटना, या क्षेत्राला पुढे नेण्यासाठी आवश्यक असलेल्या कौशल्यांना विकसित करण्यासाठी एक महत्त्वाचे वातावरण प्रदान करतात. विद्यार्थी तंत्रज्ञान विकसित करण्यासाठी आणि महत्त्वपूर्ण हायपरसॉनिक संशोधनाला पुढे नेण्यासाठी विद्यापीठातील संशोधक आणि उद्योग व्यावसायिकांसोबत थेट काम करू शकतात.
जरी UCAH आणि इतर संरक्षण संघटनांनी सदस्यांना विविध अभियांत्रिकी कामांमध्ये सहभागी होण्याची परवानगी दिली असली तरी, डिझाइनपासून ते सामग्री विकास आणि निवड, तसेच उत्पादन कार्यशाळांपर्यंत विविध आणि अनुभवी प्रतिभा विकसित करण्यासाठी अधिक काम करणे आवश्यक आहे.
या क्षेत्रात अधिक चिरस्थायी मूल्य प्रदान करण्यासाठी, विद्यापीठ आघाडीने उद्योगाच्या गरजांशी ताळमेळ साधून, सदस्यांना उद्योग-अनुकूल संशोधनात सामील करून आणि कार्यक्रमात गुंतवणूक करून मनुष्यबळ विकासाला प्राधान्य दिले पाहिजे.
हायपरसॉनिक तंत्रज्ञानाचे मोठ्या प्रमाणावर उत्पादन करण्यायोग्य प्रकल्पांमध्ये रूपांतर करताना, अभियांत्रिकी आणि उत्पादन क्षेत्रातील मनुष्यबळाच्या कौशल्यातील सध्याची तफावत हे सर्वात मोठे आव्हान आहे. जर सुरुवातीचे संशोधन, संशोधन आणि विकास (R&D) व उत्पादन यांमधील दरी, म्हणजेच ‘मृत्यूची दरी’ (व्हॅली ऑफ डेथ) ओलांडू शकले नाही—आणि अनेक महत्त्वाकांक्षी प्रकल्प अयशस्वी ठरले आहेत—तर आपण एक लागू करण्यायोग्य आणि व्यवहार्य उपाय गमावून बसतो.
अमेरिकेचा उत्पादन उद्योग अतिवेगवान गती गाठू शकतो, परंतु त्याच्याशी जुळवून घेण्यासाठी मनुष्यबळाचा आकार वाढवणे हा मागे पडण्याचा धोका आहे. त्यामुळे, या योजना प्रत्यक्षात आणण्यासाठी सरकारी आणि विद्यापीठांच्या विकास गटांनी उत्पादकांसोबत सहकार्य केले पाहिजे.
उत्पादन कार्यशाळांपासून ते अभियांत्रिकी प्रयोगशाळांपर्यंत उद्योगात कौशल्याची तफावत दिसून आली आहे - हायपरसॉनिक बाजारपेठ जसजशी वाढत जाईल, तसतशी ही तफावत आणखी रुंदावत जाईल. उदयोन्मुख तंत्रज्ञानासाठी त्या क्षेत्रातील ज्ञान वाढवण्यासाठी उदयोन्मुख मनुष्यबळाची आवश्यकता असते.
हायपरसॉनिक कामामध्ये विविध साहित्य आणि संरचनांच्या अनेक प्रमुख क्षेत्रांचा समावेश होतो आणि प्रत्येक क्षेत्राची स्वतःची तांत्रिक आव्हाने आहेत. यासाठी उच्च पातळीच्या सखोल ज्ञानाची आवश्यकता असते आणि जर आवश्यक कौशल्य उपलब्ध नसेल, तर यामुळे विकास आणि उत्पादनामध्ये अडथळे निर्माण होऊ शकतात. जर आपल्याकडे हे काम सांभाळण्यासाठी पुरेसे मनुष्यबळ नसेल, तर उच्च-गती उत्पादनाची मागणी पूर्ण करणे अशक्य होईल.
उदाहरणार्थ, आपल्याला अंतिम उत्पादन तयार करू शकणाऱ्या लोकांची गरज आहे. आधुनिक उत्पादनाला प्रोत्साहन देण्यासाठी आणि उत्पादन क्षेत्रातील भूमिकेत रस असलेल्या विद्यार्थ्यांचा समावेश सुनिश्चित करण्यासाठी UCAH आणि इतर संघ आवश्यक आहेत. विविध कार्यांमधील समर्पित मनुष्यबळ विकास प्रयत्नांद्वारे, उद्योग पुढील काही वर्षांत हायपरसॉनिक उड्डाण योजनांमध्ये आपली स्पर्धात्मक आघाडी टिकवून ठेवण्यास सक्षम होईल.
UCAH ची स्थापना करून, संरक्षण विभाग या क्षेत्रात क्षमता निर्माण करण्यासाठी अधिक केंद्रित दृष्टिकोन स्वीकारण्याची संधी निर्माण करत आहे. सर्व आघाडीच्या सदस्यांनी विद्यार्थ्यांच्या विशेष क्षमतांना प्रशिक्षित करण्यासाठी एकत्र काम केले पाहिजे, जेणेकरून आपण संशोधनाची गती निर्माण करून ती टिकवून ठेवू शकू आणि आपल्या देशाला आवश्यक असलेले परिणाम मिळवण्यासाठी त्याचा विस्तार करू शकू.
आता बंद झालेली नासा ॲडव्हान्स्ड कंपोझिट्स अलायन्स हे एका यशस्वी मनुष्यबळ विकास प्रयत्नाचे उदाहरण आहे. त्याची परिणामकारकता ही संशोधन आणि विकास (R&D) कार्याला औद्योगिक हितसंबंधांशी जोडण्याचा परिणाम आहे, ज्यामुळे संपूर्ण विकास परिसंस्थेमध्ये नवनिर्मितीचा विस्तार होऊ शकतो. उद्योग क्षेत्रातील नेत्यांनी नासा आणि विद्यापीठांसोबत दोन ते चार वर्षे प्रकल्पांवर थेट काम केले आहे. सर्व सदस्यांनी व्यावसायिक ज्ञान आणि अनुभव मिळवला आहे, स्पर्धाविरहित वातावरणात सहकार्य करायला शिकले आहेत, आणि भविष्यात प्रमुख उद्योग क्षेत्रातील खेळाडू घडवण्यासाठी महाविद्यालयीन विद्यार्थ्यांना तयार केले आहे.
या प्रकारचा मनुष्यबळ विकास उद्योगातील उणिवा भरून काढतो आणि लहान व्यवसायांना अमेरिकेच्या राष्ट्रीय सुरक्षा व आर्थिक सुरक्षा उपक्रमांसाठी अनुकूल अशी पुढील वाढ साधण्यासाठी, जलद गतीने नावीन्य आणण्याची व क्षेत्रात विविधता आणण्याची संधी उपलब्ध करून देतो.
UCAH सह विद्यापीठीय आघाड्या हायपरसॉनिक क्षेत्र आणि संरक्षण उद्योगात महत्त्वपूर्ण मालमत्ता आहेत. जरी त्यांच्या संशोधनाने उदयोन्मुख नवकल्पनांना प्रोत्साहन दिले असले तरी, त्यांचे सर्वात मोठे मूल्य आपल्या पुढच्या पिढीतील मनुष्यबळाला प्रशिक्षित करण्याच्या क्षमतेमध्ये आहे. या संघाने आता अशा योजनांमध्ये गुंतवणुकीला प्राधान्य देण्याची गरज आहे. असे केल्याने, ते हायपरसॉनिक नवकल्पनांच्या दीर्घकालीन यशास चालना देण्यास मदत करू शकतात.
About the author: Kim Caldwell leads Spirit AeroSystems’ R&D program as a senior manager of portfolio strategy and collaborative R&D. In her role, Caldwell also manages relationships with defense and government organizations, universities, and original equipment manufacturers to further develop strategic initiatives to develop technologies that drive growth. You can contact her at kimberly.a.caldwell@spiritaero.com.
गुंतागुंतीच्या, उच्च अभियांत्रिकी असलेल्या उत्पादनांचे (जसे की विमानाचे घटक) उत्पादक प्रत्येक वेळी परिपूर्णतेसाठी कटिबद्ध असतात. त्यात हलगर्जीपणाला वाव नसतो.
विमान उत्पादन अत्यंत गुंतागुंतीचे असल्यामुळे, उत्पादकांना प्रत्येक टप्प्यावर बारकाईने लक्ष देऊन गुणवत्ता प्रक्रियेचे काळजीपूर्वक व्यवस्थापन करावे लागते. यासाठी नियामक आवश्यकतांची पूर्तता करताना, बदलत्या उत्पादन, गुणवत्ता, सुरक्षा आणि पुरवठा साखळीतील समस्यांचे व्यवस्थापन कसे करावे व त्यांना कसे जुळवून घ्यावे, याची सखोल समज असणे आवश्यक आहे.
उच्च-गुणवत्तेच्या उत्पादनांच्या वितरणावर अनेक घटक परिणाम करत असल्यामुळे, गुंतागुंतीच्या आणि वारंवार बदलणाऱ्या उत्पादन आदेशांचे व्यवस्थापन करणे कठीण असते. गुणवत्ता प्रक्रिया ही तपासणी आणि डिझाइन, उत्पादन आणि चाचणी या प्रत्येक पैलूमध्ये गतिशील असली पाहिजे. इंडस्ट्री ४.० धोरणे आणि आधुनिक उत्पादन उपायांमुळे, या गुणवत्तेच्या आव्हानांचे व्यवस्थापन करणे आणि त्यावर मात करणे सोपे झाले आहे.
विमान उत्पादनाचे पारंपरिक लक्ष नेहमीच सामग्रीवर केंद्रित राहिले आहे. बहुतेक गुणवत्ता समस्यांचे मूळ ठिसूळ फ्रॅक्चर, गंजणे, धातूचा थकवा किंवा इतर घटक असू शकतात. तथापि, आजच्या विमान उत्पादनामध्ये प्रतिरोधक सामग्री वापरणाऱ्या प्रगत, उच्च अभियांत्रिकी तंत्रज्ञानाचा समावेश आहे. उत्पादन निर्मितीमध्ये अत्यंत विशेषीकृत आणि गुंतागुंतीच्या प्रक्रिया व इलेक्ट्रॉनिक प्रणालींचा वापर केला जातो. सर्वसाधारण कार्यसंचालन व्यवस्थापन सॉफ्टवेअर सोल्यूशन्स आता अत्यंत गुंतागुंतीच्या समस्या सोडवू शकणार नाहीत.
अधिक गुंतागुंतीचे भाग जागतिक पुरवठा साखळीतून खरेदी केले जाऊ शकतात, त्यामुळे त्यांना संपूर्ण जुळवणी प्रक्रियेत समाकलित करण्यावर अधिक विचार करणे आवश्यक आहे. अनिश्चितता पुरवठा साखळीतील दृश्यमानता आणि गुणवत्ता व्यवस्थापनासमोर नवीन आव्हाने उभी करते. इतक्या भागांची आणि तयार उत्पादनांची गुणवत्ता सुनिश्चित करण्यासाठी अधिक चांगल्या आणि एकात्मिक गुणवत्ता पद्धतींची आवश्यकता असते.
इंडस्ट्री ४.० हे उत्पादन उद्योगाच्या विकासाचे प्रतिनिधित्व करते आणि गुणवत्तेच्या कठोर आवश्यकता पूर्ण करण्यासाठी अधिकाधिक प्रगत तंत्रज्ञानाची गरज आहे. सहाय्यक तंत्रज्ञानामध्ये इंडस्ट्रियल इंटरनेट ऑफ थिंग्ज (IIoT), डिजिटल थ्रेड्स, ऑगमेंटेड रिॲलिटी (AR) आणि प्रेडिक्टिव्ह ॲनालिटिक्स यांचा समावेश आहे.
क्वालिटी ४.० ही एक डेटा-आधारित उत्पादन प्रक्रिया गुणवत्ता पद्धत आहे, ज्यामध्ये उत्पादने, प्रक्रिया, नियोजन, अनुपालन आणि मानके यांचा समावेश असतो. ही पद्धत पारंपरिक गुणवत्ता पद्धतींची जागा घेण्याऐवजी त्यांच्यावरच आधारित आहे. संस्थेच्या कार्यप्रवाहात बदल घडवण्यासाठी आणि उत्पादनांमधील किंवा प्रक्रियांमधील संभाव्य दोष दूर करण्यासाठी, यामध्ये मशीन लर्निंग, कनेक्टेड डिव्हाइसेस, क्लाउड कंप्युटिंग आणि डिजिटल ट्विन्स यांसारख्या औद्योगिक क्षेत्रातील अनेक नवीन तंत्रज्ञानाचा वापर केला जातो. क्वालिटी ४.० च्या उदयानंतर डेटावरील अवलंबित्व वाढेल आणि एकूण उत्पादन निर्मिती पद्धतीचा एक भाग म्हणून गुणवत्तेचा अधिक सखोल वापर केला जाईल, ज्यामुळे कार्यस्थळाच्या संस्कृतीत आणखी बदल होण्याची अपेक्षा आहे.
क्वालिटी ४.० कार्यान्वयन आणि गुणवत्ता हमी (QA) संबंधित बाबींना सुरुवातीपासूनच डिझाइनच्या टप्प्यापर्यंत एकीकृत करते. यामध्ये उत्पादनांची संकल्पना कशी मांडावी आणि त्यांची रचना कशी करावी याचा समावेश आहे. अलीकडील उद्योग सर्वेक्षणाच्या निकालांनुसार, बहुतेक बाजारपेठांमध्ये स्वयंचलित डिझाइन हस्तांतरण प्रक्रिया अस्तित्वात नाही. या मॅन्युअल प्रक्रियेमुळे चुकांना वाव राहतो, मग ती अंतर्गत चूक असो किंवा पुरवठा साखळीला डिझाइन आणि त्यातील बदलांची माहिती देण्याची प्रक्रिया असो.
डिझाइन व्यतिरिक्त, क्वालिटी ४.० कचरा कमी करण्यासाठी, पुनर्काम कमी करण्यासाठी आणि उत्पादन मापदंड अनुकूलित करण्यासाठी प्रक्रिया-केंद्रित मशीन लर्निंगचा वापर करते. याव्यतिरिक्त, ते डिलिव्हरीनंतरच्या उत्पादनाच्या कार्यक्षमतेतील समस्या सोडवते, ऑन-साइट फीडबॅकचा वापर करून उत्पादनाचे सॉफ्टवेअर दूरस्थपणे अद्ययावत करते, ग्राहकांचे समाधान टिकवून ठेवते आणि अंतिमतः पुन्हा व्यवसाय मिळण्याची खात्री करते. ते इंडस्ट्री ४.० चा एक अविभाज्य भागीदार बनत आहे.
तथापि, गुणवत्ता केवळ निवडक उत्पादन टप्प्यांपुरतीच मर्यादित नाही. क्वालिटी ४.० ची सर्वसमावेशकता उत्पादन संस्थांमध्ये एक व्यापक गुणवत्ता दृष्टिकोन रुजवू शकते, ज्यामुळे डेटाची परिवर्तनकारी शक्ती कॉर्पोरेट विचारांचा एक अविभाज्य भाग बनते. संस्थेच्या सर्व स्तरांवरील अनुपालन हे एकंदर गुणवत्ता संस्कृतीच्या निर्मितीस हातभार लावते.
कोणतीही उत्पादन प्रक्रिया १००% वेळेस परिपूर्णपणे चालू शकत नाही. बदलत्या परिस्थितीमुळे अनपेक्षित घटना घडतात, ज्यावर उपाययोजना करणे आवश्यक असते. ज्यांना गुणवत्तेचा अनुभव आहे, त्यांना हे समजते की हे सर्व परिपूर्णतेकडे वाटचाल करण्याच्या प्रक्रियेबद्दल आहे. समस्या शक्य तितक्या लवकर शोधण्यासाठी तुम्ही प्रक्रियेत गुणवत्तेचा समावेश कसा सुनिश्चित करता? जेव्हा तुम्हाला दोष आढळेल तेव्हा तुम्ही काय कराल? या समस्येला कारणीभूत असलेले काही बाह्य घटक आहेत का? ही समस्या पुन्हा उद्भवू नये यासाठी तुम्ही तपासणी योजनेत किंवा चाचणी प्रक्रियेत कोणते बदल करू शकता?
प्रत्येक उत्पादन प्रक्रियेला एक संबंधित गुणवत्ता प्रक्रिया असते, अशी मानसिकता स्थापित करा. अशा भविष्याची कल्पना करा जिथे एक-एक संबंध असेल आणि गुणवत्तेचे सातत्याने मोजमाप केले जाईल. काहीही अनपेक्षितपणे घडले तरी, परिपूर्ण गुणवत्ता साध्य केली जाऊ शकते. समस्या उद्भवण्यापूर्वी सुधारणेची क्षेत्रे ओळखण्यासाठी प्रत्येक कार्य केंद्र दररोज निर्देशक आणि प्रमुख कार्यप्रदर्शन निर्देशकांचे (KPIs) पुनरावलोकन करते.
या क्लोज्ड-लूप प्रणालीमध्ये, प्रत्येक उत्पादन प्रक्रियेसाठी एक गुणवत्ता निरीक्षक असतो, जो प्रक्रिया थांबवण्यासाठी, प्रक्रिया चालू ठेवण्यासाठी किंवा रिअल-टाइममध्ये बदल करण्यासाठी अभिप्राय (फीडबॅक) देतो. या प्रणालीवर थकवा किंवा मानवी चुकांचा परिणाम होत नाही. विमान उत्पादनासाठी डिझाइन केलेली क्लोज्ड-लूप गुणवत्ता प्रणाली, उच्च गुणवत्ता पातळी गाठण्यासाठी, चक्रवेळ कमी करण्यासाठी आणि AS9100 मानकांचे पालन सुनिश्चित करण्यासाठी आवश्यक आहे.
दहा वर्षांपूर्वी, उत्पादन डिझाइन, बाजारपेठ संशोधन, पुरवठादार, उत्पादन सेवा किंवा ग्राहक समाधानावर परिणाम करणाऱ्या इतर घटकांवर गुणवत्ता हमी (QA) केंद्रित करण्याची कल्पना अशक्य होती. उत्पादन डिझाइन हे एका वरिष्ठ संस्थेकडून येते, असे मानले जात असे; तर गुणवत्ता म्हणजे त्या डिझाइनमधील उणिवांचा विचार न करता, असेंब्ली लाइनवर त्यांची अंमलबजावणी करणे.
आज, अनेक कंपन्या व्यवसाय करण्याच्या पद्धतीवर पुनर्विचार करत आहेत. २०१८ मधील यथास्थिती आता शक्य होणार नाही. अधिकाधिक उत्पादक अधिक हुशार होत आहेत. अधिक ज्ञान उपलब्ध आहे, ज्यामुळे पहिल्याच प्रयत्नात, अधिक कार्यक्षमतेने आणि कामगिरीसह योग्य उत्पादन तयार करण्यासाठी उत्तम बुद्धिमत्ता उपलब्ध होते.