با کاربردهایی شامل موتورهای جت، لوازم پزشکی و تولید ابزاری مانند سمعک که هر یک می‌توانند به سرعت و با قیمت کمتری تولید شوند. از آنجایی که AM نشان‌دهنده تغییر نمونه اولیه در طراحی و تولید است، استعدادهای پرورش‌یافته – مهندسین و تکنسین‌ها – در بیشینه‌سازی این تکنولوژی بسیار مهم هستند.

از استفاده از صمغ در صنعت پلیمر (بسپارش) تا روکش‌های لیزری سه‌بعدی پیچیده در قبوض انرژی، نوآوری‌های AM در مواد اولیه و تکنولوژی نیازمند مهارت‌ها و امکانات جدید تکنیکی و مدیریتی است. هنوز بسیاری از این نوآوری‌ها فراتر از توانایی تولیدکنندگان بزرگ به‌منظور پذیرش آن است. در حال حاضر 9 نفر از هر 10 تولیدکننده در حال تلاش برای یافتن کارگران ماهر هستند– کمبودی که تولید، کیفیت، نوآوری و رشد را تحت‌تاثیر قرار می‌دهد. علاوه‌بر این، از آنجایی که این تکنولوژی زنجیره عرضه و طراحی محصول را تحت تاثیر قرار می‌دهد، AM انقلابی در چگونگی ساختار تولید و مدیریت نیروی کار تخصصی خود ایجاد می‌کند و بسیاری از فرآیندهای طراحی را تغییر می‌دهد و از این جهت در کار بسیاری از مهندسین اخلال ایجاد می‌کند. بنابراین، تقاضای (و انتظار) استعداد در این عرصه بسیار بالا است. تیلور لاندری یکی از پیشگامان این عرصه معتقد است، مهارت‌های تکنیکی و مهندسی نیازمند موفقیت گسترش وسیع AM است؛ از طراحی تجهیزات گرفته تا تکنولوژی مواد اولیه و مدیریت داده. در همین زمان، مهندسین موفق در صنعتی که می‌خواهد در این مسیر گام بگذارد باید خلاق، کاردان و آماده حل مسائل باشند.

به‌منظور تشخیص ظرفیت کامل AM، تشکیلات تولیدی باید بر توسعه و پرورش نیروی کار ماهر و توانا تمرکز کنند. به‌منظور از میان بردن این فاصله مهارتی، دانشگاه‌هایی مانند MIT و GIT در حال پرورش مهندسان AM هستند که شامل راه‌اندازی آزمایشگاه پرینت سه‌بعدی و تمرین تحویل محصول است. به‌طور مشابه، برخی از شرکت‌های تولیدی توجه بیشتری به AM کرده‌اند و آموزش حین انجام کار را به مهندسان خبره و تازه‌وارد پیشنهاد می‌کنند. البته چالش‌های واقعی و معناداری نیز در این بین وجود دارد: جمعیت سالخورده و خبره در فرآیند تولید، عدم علاقه به تولید در میان نیروی کار جوان، بی‌میلی در پذیرش الگوهای جدید طراحی و شکاف مهارتی پیرامون نفوذ تکنولوژی‌های AM.

پیشبرد این مسائل از ‌نظر اجرا و مقیاس‌بندی AM بسیار سخت است. بدون نیروی کار متخصص و قادر به تطبیق و تعدیل عملکرد و استفاده از AM، سازمان‌ها در هدف خود به‌منظور ادغام و پیاده‌سازی کارآی AM شکست می‌خورند. این طراحی‌های جدید، توسعه و فرآیندهای تولید نیازمند تخصیص نیروی کار فرز و چابک و مدیریت آموزش آنها است.

در این مقاله، به بررسی چالش‌های سازمان‌هایی که با مشکل استخدام، آموزش و حفظ و نگهداری مهندسان و تکنسین‌های ماهر در AM روبه‌رو می‌شوند می‌پردازیم. همچنین، اهمیت ترکیب و تکرار فرآیند برنامه‌ریزی نیروی کار را مورد بحث و بررسی قرار می‌دهیم؛ رهیافتی که جهت کمک به سازمان‌ها برای شناسایی و ارتباط مهارت‌ها و شکاف‌های سازمانی آنها که ممکن است در تمامی مسیر عملیاتی خود با آن مواجه شوند مناسب است.

فاصله مهارتی واقعی و حاضر AM

AM فرآیند تولید و طراحی را با استفاده از ایجاد توانایی در شرکت جهت نمونه‌سازی ساده و موثر، تغییر زنجیره عرضه و توسعه محصول نهایی کوتاه کرده است. صنعت پرینت سه‌بعدی فراگیر انتظار دارد از درآمد 4/1 میلیون دلاری در سال 2014 به درآمد 12/8 میلیون دلاری در سال 2018 دست یابد و تا سال 2020 بیش از 21 میلیون دلار درآمد جهانی کسب کند.

این رشد برنامه‌ریزی شده AM، مادامی که مثبت است، یک چالش معنادار ایجاد می‌کند: افزایش رقابت برای یک مجموعه از استعدادهای محدود با مهارت استفاده از این تکنولوژی. انتظار می‌رود این چالش تمامی کسب‌وکارها را بدون توجه به اندازه‌شان (از استارت آپ‌ها تا سطح بنگاهی) تحت‌تاثیر قرار دهد. در واقع، بر اساس برخی گزارش‌ها، تعداد تبلیغات شغلی برای مهارت‌های پرینت سه‌بعدی از آگوست 2010 تا آگوست 2014، 1834 درصد افزایش یافته است. این مشاغل شامل مهندسی صنایع، مهندسی مکانیک، توسعه‌دهنده‌های نرم‌افزار و طراحان صنعتی است. به‌طور قطع، این تقاضای بلندپروازانه برای نیروی کار ماهر منحصر به AM نیست. در حقیقت، کمبود مهارتی که AM با آن روبه‌رو است بازتاب یک شکاف مهارتی گسترده در صنعت تولید است. بر اساس گزارش جامعه مهندسین تولید، 9تولیدکننده از هر 10 تولیدکننده در تلاش برای یافتن نیروی کار ماهر مورد نیاز خود است و 54 درصد تولیدکنندگان برنامه‌ای جایگزین برای کمبود نیروی کار ماهر خود ندارند که این امر تولید، کیفیت، نوآوری و رشد را تحت تاثیر قرار خواهد داد. عرضه کم نیروی کار ماهر AM دارای چند دلیل اصلی است که می‌توان آنها را به سه دسته تقسیم کرد: استخدام، آموزش و نگهداری.

چالش‌های استخدام

پرورش مهندسین و تکنسین‌های ماهر اغلب با شناسایی، استخدام و به‌کارگیری آنها شروع می‌شود. حتی در بهترین حالات هم این فرآیند بسیار پیچیده و سخت خواهد بود. چالش دیگری که باید به آن اشاره کرد این حقیقت است که تولیدکنندگان تنها در جست‌وجو و شناسایی مهندسان و تکنسین‌های متخصص در زمینه AM نیستند، بلکه چالش اصلی جایگزین کردن آنها با مهندسان باتجربه‌ای است که اکنون به سن بازنشستگی خود نزدیک می‌شوند. برخی از چالش‌هایی که شرکت هنگام شناسایی و به‌کارگیری مهندسان و تکنسین‌ها با آنها روبه‌رو می‌شوند در ذیل آمده است.

تسریع بازنشستگی کارگران ماهر. نیروی کار تولیدی حاضر در حال مسن شدن و بازنشستگی زودهنگام است. متوسط سن نیروی کار تولیدی از 40/5 سال در سال 2000 به 44/9 در سال 2013 رسیده است و جامعه مهندسان تولید پیش‌بینی می‌کند مسن‌تر شدن نیروی کار و در نتیجه بازنشستگی کارگران مسن منجر به خلأ چند میلیونی نیروی کار ماهر در سال‌های آتی خواهد شد.

احساس منفی نسل جدید از صنعت تولید. چالش مسن شدن استعدادها تنها یک روی سکه است: همان‌طور که کارگران به سن بازنشستگی نزدیک می‌شوند، تعداد استعدادهای جوانی که قرار است جایگزین آنها شوند به اندازه کافی نیست. در واقع، آمریکایی‌ها همچنان کار در کارخانه را سخیف و خطرناک برمی‌شمارند و به دنبال شغلی با ایمنی بیشتری هستند. کاهش دستمزد در کارخانه‌ها
- دستمزد واقعی کارگران کارخانه از سال 2003 تا 2013، 4/4 درصد کاهش یافته است- نیز به نوبه خود ضربه مهلکی بر تصویر ذهنی جوانان از صنعت وارد کرده است. در حقیقت نسل جدید دارای انگیزه‌های متفاوتی نسبت به نسل‌های قبلی است، که شامل در اختیار داشتن نوآوری، تاثیرگذاری بر شرکت و فراتر از آن، احساس کنترل بر مسیر حرفه‌ای زندگی خود، دارا بودن فرصت رهبری و مدیریت و حل مسائل پیچیده و به چالش کشیدن مشکلات می‌شود. در ذهن آنها، تولید جوابگوی اولویت‌های آنها نیست. بنابراین، تولیدکنندگان آمریکایی با کسری 2 میلیونی کارگران در دهه آتی روبه‌رو خواهند شد.

فقدان مهارت‌های علمی، تکنولوژیک، مهندسی و ریاضیات (STEM) در بازار تولید. مادامی که تقاضا برای تکنسین‌ها و مهندسان تولید در سطح بالایی باقی بماند، جریان ورود افراد با مهارت لازم به صنعت تولید، قطره‌ای و بسیار ضعیف خواهد بود. بر اساس مطالعه‌ای که از سوی موسسه بروکینگ صورت گرفته است، شرکت‌های تولیدی در حال رقابت برای استعدادهای دارای مهارت‌های علمی، تکنولوژیک، مهندسی و ریاضیات (STEM) با سایر شرکت‌ها و به سختی در حال پر کردن موقعیت‌های شغلی خود هستند. 600 هزار شغل تولیدی – مانند تکنسین‌ها، کاربران ماشین‌های صنعتی و متصدی – در سال 2011 بدون جایگزین باقی مانده است و این در حالی است که تولیدکنندگان انتظار دارند نیمی از 3/4 میلیون موقعیت شغلی را در دهه آتی پر کنند.

مشکل شناسایی کارگران STEM پیش از این آغاز شده است. در مدارس: نرخ نگهداری دانش‌آموزان در برنامه‌های STEM در حال کاهش است، درحالی‌که تعداد دانش آموزان آمریکایی که در رشته‌های مهندسی ثبت‌نام کرده‌اند نیز در حال کاهش است. شکاف بین تقاضای نیروی کار STEM و عرضه مهندسان ماهر کم نیست: تخمین‌ها نشان می‌دهد که تعداد دانشجویان رشته‌های STEM باید با نرخ 34 درصد افزایش یابد تا این شکاف از میان برود. با در نظر گرفتن تمامی این مشکلات، نیروی کار به سمت تولید گرایشی ندارد. این امر منجر به کاهش تعداد تکنسین‌ها و فارغ‌التحصیلان STEM علاقه‌مند به تولید می‌شود و به این ترتیب منجر به رقابتی سخت برای آنهایی می‌شود که استعداد کمتری دارند.

چالش‌های آموزش

پرورش نیروی کار AM فراتر از یک شناسایی ساده و به‌کارگیری آنها است. در واقع، همان‌طور که تکنولوژی تغییر و توسعه می‌یابد، کارفرمایان باید به‌منظور حفظ بقای خود مورد آموزش قرار گیرند. آموزش کارفرمایان به صورت گسترده رهیافتی مورد پذیرش قرار گرفته و موفق است. با وجود AM، فرآیند آموزش نسبت به دیگر روش‌های تولید پیچیده‌تر خواهد بود. در بسیاری از موارد، مهندسان و تکنسین‌ها ملزم به فراگیری فرآیندهای AM در حین کار به جای آموزش پیش از ورود به شرکت هستند. چالش‌های آموزش شامل موارد زیر می‌شود:

کمبود برنامه‌های آموزشی تخصصی AM. یکی از چالش‌های اساسی استخدام و به‌کارگیری مهندسان تازه فارغ‌التحصیل شده حتی افرادی که در رشته‌های مرتبط با STEM تحصیل کرده‌اند این است که نیازمند آموزش حین انجام کار به‌منظور کسب تکنیک‌های AM هستند. در واقع، بسیاری از برنامه‌های مهندسی در دانشگاه‌ها آموزش مختصری در زمینه تخصص‌های AM ارائه می‌دهند و بنابراین بسیاری از فارغ‌التحصیلان فاقد مهارت‌های AM مورد نیاز شرکت‌ها هستند. این امر به چند دلیل اتفاق می‌افتد: بسیاری از آموزگاران دانشگاهی تجربه زیادی در زمینه تکنولوژی‌های AM ندارند یا علاقه‌مند به تدریس تکنولوژی‌ای که هنوز در سطح صنایع به اثبات نرسیده است نیستند.

شکاف مهارت‌های تخصصی AM. ظهور AM احتمالا منجر به افزایش تقاضا برای تکنیک‌های میان کارکردی و شایستگی مدیریتی خواهد شد. مهندسان، باید فرآیندهای جدید طراحی و تکنولوژی را بیاموزند و به‌کار گیرند، با برنامه‌های جدید طراحی سازگار شوند و با مواد اولیه جدید که ورای آموزش‌های مرسوم است آشنایی یابند. علاوه‌بر این، مهندسان طراحی باید در کنار یکدیگر و با مهندسان تولید کار کنند و هر دوی آنها نیازمند تفکر بیشتری در زمینه تولید و مدل‌سازی خلاق‌تر نسبت به قبل هستند.

در هر بخش، تکنسین‌ها باید با تکنیک‌های جدید سازگار و منطبق شوند (مانند قسمت پایانی و تولید ماشینی) و متخصص کار کردن با دستگاه‌های جدید شوند. علاوه‌بر این، ضبط، نگهداری و به‌روزرسانی اطلاعات سه‌بعدی با توجه به افزایش پیچیدگی‌های سیستم ممکن است نیازمند تکنسینی باشد که با مهارت‌های IT و نرم‌افزاری جدید آشنا است. همچنین، تراکم فزاینده فرآیندهای طراحی و مهندسی ممکن است مرزهای بین مهندسان و تکنسین‌ها را از بین ببرد. بنابراین آموزش مدیریتی پیوسته ضروری به نظر می‌رسد. مدیران بدون اطلاعات اولیه از صلاحیت و توانایی نیروی کار، ممکن است ناتوان در شناسایی نقاط ضعف و قوت تیم‌های داخلی خود باشند و درکی از چگونگی از میان بردن این شکاف‌ها و رشد عملکرد و خروجی نیروی کار نداشته باشند.

توجه داشته باشید که AM یک نظم منحصربه‌فرد نیست، بلکه شامل بازه‌ای از تکنیک‌ها، مواد اولیه و انواع ماشین‌ها است. مهندسان و تکنسین‌ها ممکن است قوانین طراحی و ماشین‌آلات AM را آموزش نبینند و حتی در صورت آموزش، متخصصان یک رهیافت یا یک پرینتر لزوما بازه وسیعی از فرآیندهای AM را پوشش نخواهند داد. به عنوان مثال، مهندسان با دانش مواد اولیه پلیمر، ممکن است تخصص بسیار کمی از مواد اولیه در سایر زمینه‌ها پیدا کنند. تکنسین‌های ماهر در سطح نمونه اولیه ماشین‌های اداری ممکن است مجاز به استفاده از ماشین‌های دیگر نباشند و این به آن معنی است که ممکن است نیازمند ملاحظات محیطی تخصصی و آموزش‌های بیشتری باشند. بنابراین، تولیدکنندگان باید استعدادهای جست‌وجوی خود را با نیازهای AM خود تطبیق داده و رهیافت‌های جدید آموزشی را اتخاذ کنند. پیدایش فرهنگ AM. مادامی که آموزش مهارت‌های مهندسی و تکنیکی مقدور است، تولیدکنندگان باید بر تغییر طرز فکر کارمندان نیز تمرکز کنند. ایجاد فرهنگ تغییر و نوآوری می‌تواند مدیران، مهندسان و تکنسین‌ها را با اشتیاق بیشتری به سمت تغییرات تکنولوژیک و پذیرش فرآیندها سوق دهد. از سوی دیگر، مدیرانی که مشتاق به پذیرش تغییرات نیستند و مدیرانی که به وضعیت موجود عادت کرده‌اند، احتمالا از منافع پذیرش AM چشم‌پوشی کرده‌اند و قادر به ایجاد فرهنگی که کارمندان را تشویق به توسعه و رشد می‌کند نیستند. توسعه صلاحیت‌ها و مهارت‌ها به‌منظور انتقال فرهنگ خلاقیت و تغییر در سطوح مدیریتی بدون برنامه‌ای مدون، ممکن است متوقف شود.

چالش نگهداری

شناسایی و آموزش کارگران ماهر نیازمند صرف هزینه و زمان است. زمانی که یک مهندس یا تکنسین در یک تکنولوژی تخصص می‌یابد، تولیدکنندگان ملزم به نگهداری آن استعداد هستند. به‌منظور چنین کاری، آنها باید رهیافت‌های نگهداری و تغییرات سازمانی را - روش‌هایی که در آن AM فرآیندهای تولید و طراحی تغییر می‌دهد - در نظر بگیرند.

نگهداری تکنسین‌ها و مهندسان موجود

با توجه به تعداد محدود استعدادهای در دسترس، سرمایه‌گذاری در آموزش تخصصی نقطه اصلی تمرکز شرکت‌ها جهت نگهداری کارگران با مهارت AM و راضی نگه داشتن آنها است. همان‌طور که مهارت کارگران افزایش می‌یابد، تشکیلات سازمانی غالبا دارای موقعیت بهتری جهت سرپرستی عرضه‌کنندگان و برطرف کردن تقاضای مشتریان هستند. علاوه‌بر این، از دست دادن کارگران با استعداد در بازار محدود نیروی کار AM می‌تواند به یکی از مشکلات بزرگ کسب و کارها تبدیل شود. هزینه جایگزین کردن کارفرمایان تقریبا 150 درصد درآمدی است که یک کارفرما سالانه به دست می‌آورد که البته هزینه‌های کاهش تولید نیز باید به آن اضافه شود.

علاوه‌بر این، بسیاری از کارفرمایان احتمالا از نسل جدید هستند که شغل خود را مکررا تغییر می‌دهند و وفاداری کمتری نسبت به کارگران خود دارند. 44 درصد آنها انتظار دارند که شغل موجود را ترک گفته و اگر این شانس به آنها داده شود طی دو سال آتی شغل جدیدی را شروع می‌کنند. این نسبت تا سال 2020 به دوسوم خواهد رسید. نگهداری این کارفرمایان نیازمند درک بهتر انتظارات شغلی آنها و اولویت‌هایشان به‌منظور اشتغال طولانی‌تر و نگهداری آنها است.

ساختارهای سازمانی منسوخ. پرینت سه‌بعدی در مقیاس تجاری، توانایی یک تولیدکننده را جهت پذیرش پروتکل‌های مدیریتی، شبکه عرضه‌کنندگان و تشریک مساعی بین تیم‌های درگیر در پروژه مورد آزمون قرار می‌دهد. همچنین، پرینت سه‌بعدی در مقیاس تجاری فرآیند تولید و طراحی را به روشی که ساختارهای تولیدی حاضر را منسوخ می‌کند تغییر می‌دهد و فرآیندها را از حالت تخصصی و گسترده به سمت متراکم و تشریک مساعی سوق می‌دهد و مهندسان را ملزم به تعدیل روش کاری‌شان می‌کند. علاوه‌بر این، شرکت‌ها ممکن است ملزم به توسعه انعطاف‌پذیری خود جهت تغییر از تولید عرفی و قراردادی به سمت AM به‌منظور بهینه‌سازی طراحی و توانایی تولید شوند.

استعداد در تمامی مراحل فرآیند تولید و طراحی AM امری بحرانی است، از طراحی گرفته تا بازرسی مرحله نهایی، از برنامه‌ریزی تا ترابری. فراتر از فرآیند تولید، آموزش و نگهداری استعدادها و مدیریت بخش زیادی از اطلاعات و زیرساخت‌های IT که عملیات AM را دنبال می‌کنند نیز برای پیاده‌سازی و استفاده موفق از فرآیندهای AM امری بحرانی به حساب می‌آید. ورای آزمون ساده چرایی وجود این چالش‌ها، مدیران باید دارای ابزار و تکنیک‌هایی برای شناسایی اینکه در چه قسمت‌هایی بیشترین شکاف مهارتی وجود دارند و همچنین رهیافت‌های تکنیکی جهت از میان بردن آنها باشند. بنابراین رهیافت‌های برنامه‌ریزی نیروی کار جهت توسعه سریع AM می‌تواند چارچوبی برای شناسایی استعدادهای مورد نیاز و همچنین هدایت آنها ارائه دهد.