Producción en masa

Las piezas y tamaños estandarizados, así como las técnicas de producción en fábrica, se desarrollaron en la época preindustrial; antes de la invención de las máquinas herramienta, la fabricación de piezas de precisión, especialmente las metálicas, requería mucha mano de obra.

Durante el período de los Reinos Combatientes, se fabricaron ballestas con piezas de bronce en China . El emperador Qin unificó China, al menos en parte, equipando a grandes ejércitos con estas armas, que contaban con un sofisticado mecanismo de gatillo compuesto por piezas intercambiables. ^{[ 4 ]} Se cree que el Ejército de Terracota que custodia la tumba del emperador también se creó mediante el uso de moldes estandarizados en una cadena de montaje . ^{[ 5 ] [ 6 ]}

En la antigua Cartago , los barcos de guerra se producían en masa a gran escala y a un costo moderado, lo que les permitió mantener eficazmente su control del Mediterráneo . ^{[ 7 ]} Muchos siglos después, la República de Venecia siguió el ejemplo de Cartago en la producción de barcos con piezas prefabricadas en una cadena de montaje: el Arsenal de Venecia producía casi un barco al día en lo que fue, en efecto, la primera fábrica del mundo , que en su apogeo empleó a 16 000 personas. ^{[ 8 ] [ 9 ]}

La invención de la imprenta de tipos móviles permitió la producción en masa de documentos como libros . El primer sistema de tipos móviles fue inventado en China por Bi Sheng , ^{[ 10 ]} durante el reinado de la dinastía Song , donde se utilizó, entre otras cosas, para emitir papel moneda . ^{[ 11 ]} El libro más antiguo que se conserva impreso con tipos metálicos es el Jikji , impreso en Corea en el año 1377. ^{[ 12 ]} Johannes Gutenberg , mediante la invención de la imprenta y la producción de la Biblia de Gutenberg , introdujo la imprenta de tipos móviles en Europa. Gracias a esta introducción, la producción en masa en la industria editorial europea se generalizó, lo que condujo a una democratización del conocimiento , un aumento de la alfabetización y la educación, y los inicios de la ciencia moderna . ^{[ 13 ]}

El ingeniero de artillería francés Jean-Baptiste de Gribeauval introdujo la estandarización del diseño de cañones a finales del siglo XVIII. Simplificó la producción y gestión de balas y cañones limitándolos a solo tres calibres, y mejoró su eficacia al exigir munición más esférica. El rediseño de estas armas para utilizar ruedas, tornillos y ejes intercambiables simplificó la producción en masa y la reparación. ^{[ 14 ] [ 15 ]}

Durante la Revolución Industrial , en la fábrica Portsmouth Block Mills de Inglaterra se emplearon técnicas sencillas de producción en masa para fabricar poleas para barcos de la Marina Real durante las Guerras Napoleónicas . Esto se logró en 1803 gracias a Marc Isambard Brunel, en colaboración con Henry Maudslay y bajo la dirección de Sir Samuel Bentham . ^{[ 16 ]} Los primeros ejemplos inequívocos de operaciones de fabricación cuidadosamente diseñadas para reducir los costos de producción mediante mano de obra especializada y el uso de máquinas aparecieron en Inglaterra en el siglo XVIII. ^{[ 17 ]}

La Armada se encontraba en un estado de expansión que requería la fabricación de 100.000 bloques de poleas al año. Bentham ya había logrado una notable eficiencia en los muelles mediante la introducción de maquinaria accionada por energía y la reorganización del sistema del astillero. Brunel, un ingeniero pionero, y Maudslay, un pionero de la tecnología de máquinas herramienta que había desarrollado el primer torno roscador industrialmente práctico en 1800, que estandarizó por primera vez los tamaños de las roscas de los tornillos , lo que a su vez permitió la aplicación de piezas intercambiables , colaboraron en los planes para fabricar maquinaria para la fabricación de bloques. Para 1805, el astillero se había modernizado por completo con la revolucionaria maquinaria construida específicamente para este fin, en una época en la que los productos todavía se fabricaban individualmente con diferentes componentes. ^{[ 16 ]} Se requerían un total de 45 máquinas para realizar 22 procesos en los bloques, que podían fabricarse en uno de los tres tamaños posibles. ^{[ 16 ]} Las máquinas estaban hechas casi en su totalidad de metal, lo que mejoraba su precisión y durabilidad. Las máquinas hacían marcas y hendiduras en los bloques para asegurar la alineación durante todo el proceso. Una de las muchas ventajas de este nuevo método fue el aumento de la productividad laboral debido a la menor intensidad de mano de obra necesaria para el manejo de la maquinaria. Richard Beamish, asistente del hijo e ingeniero de Brunel, Isambard Kingdom Brunel , escribió:

De modo que diez hombres, con la ayuda de esta maquinaria, pueden realizar con uniformidad, rapidez y facilidad lo que antes requería el trabajo incierto de ciento diez. ^{[ 16 ]}

Para 1808, la producción anual de las 45 máquinas había alcanzado los 130.000 bloques y parte del equipo seguía en funcionamiento a mediados del siglo XX. ^{[ 16 ] [ 18 ]} Las técnicas de producción en masa también se utilizaron en una medida bastante limitada para fabricar relojes y armas pequeñas, aunque las piezas generalmente no eran intercambiables. ^{[ 2 ]} Aunque producidos a muy pequeña escala, los motores de cañoneras de la Guerra de Crimea diseñados y ensamblados por John Penn de Greenwich están registrados como el primer ejemplo de la aplicación de técnicas de producción en masa (aunque no necesariamente el método de la cadena de montaje) a la ingeniería naval. ^{[ 19 ]} Para cumplir con un pedido del Almirantazgo de 90 juegos de su diseño de motor de tronco horizontal de alta presión y alta revolución , Penn los produjo todos en 90 días. También utilizó roscas Whitworth Standard en todos. ^{[ 20 ]} Los requisitos previos para el uso generalizado de la producción en masa eran piezas intercambiables , máquinas herramienta y energía , especialmente en forma de electricidad .

Algunos de los conceptos de gestión organizacional necesarios para la producción en masa del siglo XX, como la administración científica , fueron desarrollados por otros ingenieros (la mayoría poco conocidos, pero Frederick Winslow Taylor es uno de los más famosos), cuyo trabajo se sintetizaría posteriormente en campos como la ingeniería industrial , la ingeniería de fabricación , la investigación operativa y la consultoría de gestión . Si bien tras dejar la Henry Ford Company, que pasó a llamarse Cadillac y que más tarde recibió el Trofeo Dewar en 1908 por la creación de piezas de motor de precisión intercambiables y producidas en masa, Henry Ford restó importancia al papel del taylorismo en el desarrollo de la producción en masa en su empresa, la dirección de Ford realizó estudios de tiempos y experimentos para mecanizar los procesos de sus fábricas, centrándose en minimizar los desplazamientos de los trabajadores. La diferencia radica en que, mientras Taylor se centraba principalmente en la eficiencia del trabajador, Ford también sustituía la mano de obra mediante el uso de máquinas, cuidadosamente dispuestas, siempre que fuera posible.

En 1807, Eli Terry fue contratado para producir 4000 relojes con mecanismo de madera en el marco del Contrato Porter. En ese momento, la producción anual de relojes de madera no superaba las pocas docenas en promedio. Terry desarrolló una fresadora en 1795, en la que perfeccionó las piezas intercambiables . En 1807, desarrolló una máquina de corte de husillo que podía producir varias piezas simultáneamente. Terry contrató a Silas Hoadley y Seth Thomas para trabajar en la línea de montaje de las instalaciones. El Contrato Porter fue el primer contrato de la historia que contemplaba la producción en masa de mecanismos de reloj. En 1815, Terry comenzó la producción en masa del primer reloj de sobremesa. Chauncey Jerome , aprendiz de Eli Terry, llegó a producir en masa hasta 20 000 relojes de latón al año en 1840, cuando inventó el económico reloj OG de 30 horas. ^{[ 21 ]}

El Departamento de Guerra de los Estados Unidos patrocinó el desarrollo de piezas intercambiables para las armas producidas en los arsenales de Springfield, Massachusetts y Harpers Ferry , Virginia (actualmente Virginia Occidental) en las primeras décadas del siglo XIX, logrando finalmente una intercambiabilidad fiable hacia 1850. ^{[ 2 ]} Este período coincidió con el desarrollo de las máquinas herramienta , y las armerías diseñaron y construyeron muchas de las suyas. Algunos de los métodos empleados fueron un sistema de calibres para verificar las dimensiones de las distintas piezas y plantillas y dispositivos de fijación para guiar las máquinas herramienta y sujetar y alinear correctamente las piezas de trabajo. Este sistema llegó a conocerse como práctica de armería o sistema americano de fabricación , que se extendió por toda Nueva Inglaterra con la ayuda de mecánicos cualificados de las armerías, quienes fueron fundamentales para transferir la tecnología a los fabricantes de máquinas de coser y otras industrias como las de máquinas herramienta, cosechadoras y bicicletas. Singer Manufacturing Co. , que en su momento fue el mayor fabricante de máquinas de coser, no logró la intercambiabilidad de piezas hasta finales de la década de 1880, aproximadamente al mismo tiempo que Cyrus McCormick adoptó prácticas de fabricación modernas en la producción de máquinas cosechadoras . ^{[ 2 ]}

Durante la Segunda Guerra Mundial , Estados Unidos produjo en masa numerosos vehículos y armas , como barcos (por ejemplo, barcos Liberty , lanchas Higgins ), aeronaves (por ejemplo, North American P-51 Mustang , Consolidated B-24 Liberator , Boeing B-29 Superfortress ), jeeps (por ejemplo, Willys MB ), camiones, tanques (por ejemplo, M4 Sherman ) y ametralladoras M2 Browning y M1919 Browning . Muchos vehículos, transportados por barco, se enviaron en piezas y posteriormente se ensamblaron en el lugar de destino. ^{[ 22 ]}

Para la transición energética en curso , muchos componentes de turbinas eólicas y paneles solares se producen en masa. ^{[ 23 ] [ 24 ] [ 25 ]} Las turbinas eólicas y los paneles solares se utilizan respectivamente en parques eólicos y parques solares .

Además, en la actual mitigación del cambio climático , se ha propuesto el secuestro de carbono a gran escala (mediante reforestación , restauración de carbono azul , etc.). Algunos proyectos (como la Campaña del Trillón de Árboles ) implican la plantación de una gran cantidad de árboles. Para acelerar estos esfuerzos, la propagación rápida de árboles puede ser útil. Se han producido algunas máquinas automatizadas que permiten la propagación rápida (vegetativa) de plantas . ^{[ 26 ]} Asimismo, para algunas plantas que ayudan a secuestrar carbono (como las praderas marinas ), se han desarrollado técnicas para acelerar el proceso. ^{[ 27 ]}

La producción en masa se benefició del desarrollo de materiales como el acero económico, el acero de alta resistencia y los plásticos. El mecanizado de metales mejoró notablemente con el acero de alta velocidad y, posteriormente, con materiales muy duros como el carburo de tungsteno para los filos de corte. ^{[ 28 ]} La fabricación con componentes de acero se vio facilitada por el desarrollo de la soldadura eléctrica y las piezas de acero estampado, ambas presentes en la industria alrededor de 1890. Los plásticos como el polietileno , el poliestireno y el cloruro de polivinilo (PVC) se pueden moldear fácilmente mediante extrusión , moldeo por soplado o moldeo por inyección , lo que permite la fabricación a muy bajo costo de productos de consumo, tuberías, envases y piezas de plástico.

Un influyente artículo que contribuyó a definir y popularizar el concepto de producción en masa del siglo XX apareció en un suplemento de la Encyclopædia Britannica de 1926. El artículo se basó en la correspondencia con Ford Motor Company y a veces se le atribuye el primer uso del término. ^{[ 2 ]}

La electrificación de las fábricas comenzó muy gradualmente en la década de 1890 tras la introducción de un motor de corriente continua práctico por Frank J. Sprague y se aceleró después de que Galileo Ferraris , Nikola Tesla y Westinghouse , Mikhail Dolivo-Dobrovolsky y otros desarrollaran el motor de corriente alterna . La electrificación de las fábricas fue más rápida entre 1900 y 1930, favorecida por el establecimiento de compañías eléctricas con centrales y la disminución de los precios de la electricidad entre 1914 y 1917. ^{[ 29 ]}

Los motores eléctricos eran varias veces más eficientes que las pequeñas máquinas de vapor debido a que la generación en centrales eléctricas era más eficiente que la de las pequeñas máquinas de vapor y a que los ejes de transmisión y las correas presentaban altas pérdidas por fricción. ^{[ 30 ] [ 31 ]} Los motores eléctricos también permitían mayor flexibilidad en la fabricación y requerían menos mantenimiento que los ejes de transmisión y las correas. Muchas fábricas experimentaron un aumento del 30 % en la producción simplemente al cambiar a motores eléctricos.

La electrificación hizo posible la producción en masa moderna, como en el caso de la planta de procesamiento de mineral de hierro de Thomas Edison (alrededor de 1893), que podía procesar 20.000 toneladas de mineral al día con dos turnos de cinco hombres cada uno. En aquella época, todavía era común manipular materiales a granel con palas, carretillas y pequeños vagones de ferrocarril de vía estrecha, y, a modo de comparación, un excavador de canales en décadas anteriores solía manipular cinco toneladas en una jornada de 12 horas.

El mayor impacto de la producción en masa temprana se dio en la fabricación de artículos cotidianos, como en la Ball Brothers Glass Manufacturing Company , que electrificó su planta de frascos de conservas en Muncie, Indiana , EE. UU., alrededor de 1900. El nuevo proceso automatizado utilizó máquinas de soplado de vidrio para reemplazar a 210 sopladores de vidrio y ayudantes. Un pequeño camión eléctrico se usaba para manipular 150 docenas de botellas a la vez, cuando antes un carro manual transportaba seis docenas. Las mezcladoras eléctricas reemplazaron a los hombres con palas que manipulaban la arena y otros ingredientes que se introducían en el horno de vidrio. Una grúa eléctrica aérea reemplazó a 36 jornaleros para mover cargas pesadas por la fábrica. ^{[ 32 ]}

Según Henry Ford : ^{[ 33 ]}

La introducción de un sistema completamente nuevo de generación eléctrica liberó a la industria de la correa de transmisión y el eje de transmisión , ya que finalmente fue posible dotar a cada herramienta de su propio motor eléctrico. Esto puede parecer un detalle menor. De hecho, la industria moderna no podría haberse desarrollado con la correa y el eje de transmisión por varias razones. El motor permitió organizar la maquinaria según el orden de trabajo, lo que probablemente duplicó la eficiencia industrial, al eliminar una enorme cantidad de manipulación y transporte innecesarios. La correa y el eje de transmisión también eran tremendamente ineficientes; tanto que ninguna fábrica podía ser realmente grande, pues incluso el eje de transmisión más largo resultaba pequeño según los requisitos modernos. Además, las herramientas de alta velocidad eran imposibles en las condiciones antiguas: ni las poleas ni las correas soportaban las velocidades modernas. Sin las herramientas de alta velocidad y los aceros de mayor calidad que estas propiciaron, no habría existido lo que hoy llamamos industria moderna.

La producción en masa se popularizó a finales de la década de 1910 y en la de 1920 gracias a la Ford Motor Company de Henry Ford , ^{[ 34 ]} que introdujo los motores eléctricos en la entonces conocida técnica de producción en cadena o secuencial. Ford también compró o diseñó y construyó máquinas herramienta y dispositivos especiales, como taladros de husillo múltiple que podían perforar todos los orificios de un lado de un bloque de motor en una sola operación y una fresadora de cabezales múltiples que podía mecanizar simultáneamente 15 bloques de motor sujetos a un solo dispositivo. Todas estas máquinas herramienta estaban dispuestas sistemáticamente en el flujo de producción y algunas tenían carros especiales para desplazar piezas pesadas hasta la posición de mecanizado. La producción del Ford Modelo T utilizó 32 000 máquinas herramienta. ^{[ 35 ]}

El proceso de prefabricación, en el que las piezas se crean por separado del producto terminado, es fundamental para toda construcción en masa. Algunos ejemplos tempranos incluyen las estructuras móviles que, según se informa, utilizó ^Akbar el Grande [ ^{36 ]} y las casas construidas por esclavos emancipados en Barbados ^{[ 37 ]} . La cabaña Nissen , utilizada por primera vez por los británicos durante la Primera Guerra Mundial , combinó la prefabricación y la producción en masa de una manera que se adaptaba a las necesidades militares. Estas estructuras sencillas, de bajo costo y que podían erigirse en apenas un par de horas, tuvieron un gran éxito: se produjeron más de 100 000 cabañas Nissen solo durante la Primera Guerra Mundial, y posteriormente se utilizaron en otros conflictos e inspiraron numerosos diseños similares ^{[ 38 ] .}

Tras la Segunda Guerra Mundial, en Estados Unidos, William Levitt fue pionero en la construcción de viviendas prefabricadas estandarizadas en 56 lugares diferentes del país. Estas comunidades, conocidas como Levittowns , se construyeron de forma rápida y económica gracias al aprovechamiento de las economías de escala y a la especialización de las tareas constructivas en un proceso similar a una cadena de montaje. ^{[ 39 ]} En esta época también se inventó la casa móvil , una pequeña vivienda prefabricada que se puede transportar a bajo coste en la plataforma de un camión.

En la industrialización moderna de la construcción, la producción en masa se utiliza a menudo para la prefabricación de componentes de viviendas. ^{[ 40 ]}

La producción en masa ha impactado significativamente la industria de la moda, particularmente en el ámbito de las fibras y los materiales. La aparición de fibras sintéticas, como el poliéster y el nailon, revolucionó la fabricación textil al ofrecer alternativas rentables a las fibras naturales. Este cambio permitió la producción rápida de ropa económica, contribuyendo al auge de la moda rápida. Esta dependencia de la producción en masa ha generado preocupación por la sostenibilidad ambiental y las condiciones laborales, impulsando la necesidad de prácticas más éticas y sostenibles dentro de la industria de la moda. ^{[ 41 ]}