量産

標準化された部品やサイズ、工場生産技術は産業革命以前に開発されたものであり、工作機械の発明以前は、精密部品、特に金属部品の製造は非常に労働集約的であった。

青銅製の部品で作られたクロスボウは、中国の戦国時代に生産された。秦の皇帝は、交換可能な部品で作られた高度なトリガー機構を備えたこれらの武器を大軍に装備させることで、少なくとも部分的に中国を統一した。^{[ 4 ]}皇帝の墓を守る兵馬俑も、標準化された型を組み立てラインで使用して作られたと考えられている。^{[ 5 ] [ 6 ]}

古代カルタゴでは、軍艦が中程度のコストで大量生産され、地中海の支配を効率的に維持することができた。^{[ 7 ]}数世紀後、ヴェネツィア共和国はカルタゴに倣い、組み立てラインで既製の部品を使って船を生産するようになった。ヴェネツィア造船所は、事実上世界初の工場で、ほぼ毎日1隻の船を生産し、最盛期には1万6000人を雇用していた。^{[ 8 ] [ 9 ]}

活版印刷の発明により、書籍などの文書を大量生産することが可能になった。最初の活版印刷システムは、中国の宋王朝時代に畢勝によって発明され^{[ 10 ]}、紙幣の発行などに使用された^{[ 11 ]}。金属活字を用いて印刷された現存する最古の本は、1377年に朝鮮で印刷された『直指』である^{[ 12 ]。}ヨハネス・グーテンベルクは、印刷機の発明とグーテンベルク聖書の制作により、活版印刷をヨーロッパに導入した。この導入により、ヨーロッパの出版業界における大量生産が一般的になり、知識の民主化、識字率と教育の向上、そして近代科学の始まりにつながった^{[ 13 ]}。

フランスの砲兵技師ジャン＝バティスト・ド・グリボーヴァルは、18世紀後半に大砲の設計の標準化を導入した。彼は、砲弾と大砲の口径を3種類に限定することで生産と管理を効率化し、より球形の弾薬を要求することでその有効性を向上させた。これらの兵器を再設計して交換可能な車輪、ねじ、車軸を使用するようにすることで、大量生産と修理が簡素化された。^{[ 14 ] [ 15 ]}

産業革命期には、ナポレオン戦争中にイギリス海軍の船舶用滑車を製造するために、イギリスのポーツマス・ブロック・ミルズで単純な大量生産技術が用いられた。これは、1803年にマーク・イザムバード・ブルネルがヘンリー・モーズレーと協力し、サー・サミュエル・ベンサムの監督下で達成された。^{[ 16 ]}専門労働者と機械の使用によって生産コストを削減するために綿密に設計された製造工程の最初の明確な例は、18世紀のイギリスに現れた。^{[ 17 ]}

海軍は拡張期にあり、年間 10 万個の滑車ブロックの製造が必要でした。ベンサムは、動力機械を導入し、造船所システムを再編成することで、すでにドックで驚異的な効率性を達成していました。先駆的なエンジニアであるブルネルと、工作機械技術の先駆者であり、1800 年に産業的に実用的な最初のねじ切り旋盤を開発し、ねじ山のサイズを初めて標準化し、それによって互換性のある部品の使用を可能にしたモーズレーは、ブロック製造機械の製造計画で協力しました。1805 年までに、製品はさまざまな部品で個別に製造されていた時代に、造船所は革新的な専用機械で完全に更新されました。^{[ 16 ]}ブロックに対して 22 の工程を実行するために合計 45 台の機械が必要で、ブロックは 3 つの可能なサイズのいずれかに製造できました。^{[ 16 ]}機械はほぼすべて金属製であったため、精度と耐久性が向上しました。機械は、工程全体を通して位置合わせを確実にするために、ブロックにマーキングと凹みを付けました。この新しい方法の多くの利点の1つは、機械の管理に必要な労働力が少なくなったため、労働生産性が向上したことである。ブルネルの息子で技師のイザムバード・キングダム・ブルネルの助手であったリチャード・ビーミッシュは次のように書いている。

この機械の助けを借りれば、10人の作業員が均一かつ迅速に、そして容易に、かつて110人の不確実な労働を必要とした作業を成し遂げることができる。^{[ 16 ]}

1808 年までに、45 台の機械による年間生産量は 13 万ブロックに達し、一部の設備は 20 世紀半ばまで稼働していました。^{[ 16 ] [ 18 ]}大量生産技術は、時計や腕時計、小型武器の製造にも限定的ながら使用されましたが、部品は通常互換性がありませんでした。^{[ 2 ]}非常に小規模な生産でしたが、グリニッジのジョン ペンが設計および組み立てたクリミア戦争の砲艦エンジンは、海洋工学への大量生産技術 (必ずしも組立ライン方式ではない) の最初の適用例として記録されています。^{[ 19 ]}ペンは、高圧・高回転水平トランクエンジンの設計で 90 セットの海軍からの注文に応えるため、90 日ですべて生産しました。また、彼は全体にウィットワース標準ねじを使用しました。^{[ 20 ]}大量生産の広範な使用の前提条件は、互換性のある部品、工作機械、および動力、特に電力の形での動力でした。

20世紀の大量生産を生み出すために必要な組織管理の概念、例えば科学的管理法などは、他のエンジニア（そのほとんどは有名ではないが、フレデリック・ウィンズロー・テイラーはその中でも有名な一人）によって開拓され、彼らの研究は後に産業工学、製造工学、オペレーションズ・リサーチ、経営コンサルティングといった分野に統合された。ヘンリー・フォードは、後にキャデラックと改名され、 1908年に互換性のある大量生産精密エンジン部品の開発でデュワー賞を受賞したヘンリー・フォード社を去った後、自社の大量生産の発展におけるテイラー主義の役割を軽視した。しかし、フォードの経営陣は、工場工程の機械化のために時間研究や実験を行い、労働者の移動を最小限に抑えることに重点を置いた。違いは、テイラーが主に労働者の効率に焦点を当てたのに対し、フォードは可能な限り、考え抜かれた配置の機械を使って労働力を代替した点にある。

1807年、イーライ・テリーはポーター契約で4,000個の木製ムーブメント時計を製造するために雇われた。当時、木製時計の年間生産量は平均して数十個を超えることはなかった。テリーは1795年にフライス盤を開発し、そこで互換性のある部品を完成させた。1807年、テリーは複数の部品を同時に製造できるスピンドル切削機を開発した。テリーはサイラス・ホードリーとセス・トーマスを雇い、工場の組立ラインで働かせた。ポーター契約は、歴史上初めて時計ムーブメントの大量生産を要求した契約だった。1815年、テリーは最初の棚時計の大量生産を開始した。イーライ・テリーの弟子であるチャウンシー・ジェロームは、1840年に安価な30時間OG時計を発明し、年間最大20,000個の真鍮時計を大量生産した。^{[ 21 ]}

19 世紀初頭、米国陸軍省はマサチューセッツ州スプリングフィールドとバージニア州ハーパーズ フェリー（現在のウェストバージニア州）の兵器廠で製造された銃の互換性のある部品の開発を支援し、1850 年頃までにようやく信頼性の高い互換性を実現しました。[ 2 ]この時期は^{工作機械の}開発と重なり、兵器廠は多くの工作機械を独自に設計・製造しました。採用された方法には、さまざまな部品の寸法をチェックするためのゲージ システムや、工作機械をガイドし、ワークピースを適切に保持および位置合わせするための治具や固定具などがありました。このシステムは、兵器廠の実践またはアメリカ式製造システムとして知られるようになり、兵器廠の熟練した機械工がミシン製造業者や工作機械、収穫機、自転車などの他の産業に技術を移転するのに役立ち、ニューイングランド全域に広まりました。かつて最大のミシンメーカーであったシンガー・マニュファクチャリング社は、1880年代後半まで部品の互換性を実現できなかった。これは、サイラス・マコーミックが収穫機の製造に近代的な製造方法を採用したのとほぼ同時期である。^{[ 2 ]}

第二次世界大戦中、アメリカ合衆国は、船舶（リバティ船、ヒギンズボートなど）、航空機（ノースアメリカンP-51マスタング、コンソリデーテッドB-24リベレーター、ボーイングB-29スーパーフォートレスなど）、ジープ（ウィリスMBなど）、トラック、戦車（ M4シャーマンなど）、M2ブローニング機関銃、M1919ブローニング機関銃など、多くの車両や兵器を大量生産した。船舶で輸送された多くの車両は、部品として輸送され、後に現地で組み立てられた。^{[ 22 ]}

進行中のエネルギー転換のために、多くの風力タービン部品と太陽光パネルが大量生産されている。^{[ 23 ] [ 24 ] [ 25 ]}風力タービンと太陽光パネルは、それぞれ風力発電所と太陽光発電所で使用されている。

さらに、進行中の気候変動緩和策では、大規模な炭素隔離（植林、ブルーカーボン回復などによる）が提案されている。一部のプロジェクト（例えば、1兆本の木キャンペーン）では、非常に多くの木を植える必要がある。こうした取り組みを加速させるために、木の急速な増殖が役立つ可能性がある。植物の急速な（栄養繁殖による）増殖を可能にするために、いくつかの自動機械が開発されている。^{[ 26 ]}また、炭素隔離に役立つ植物（例えば、海草）については、そのプロセスを加速させるための技術が開発されている。^{[ 27 ]}

大量生産は、安価な鋼、高強度鋼、プラスチックなどの材料の開発によって恩恵を受けた。金属の機械加工は、高速度鋼、そして後に切削刃用の炭化タングステンなどの非常に硬い材料によって大幅に向上した。 ^{[ 28 ]}鋼部品を使用した製造は、1890 年頃に産業界に登場した電気溶接とプレス加工鋼部品の開発によって促進された。ポリエチレン、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル(PVC) などのプラスチックは、押出成形、ブロー成形、射出成形によって容易に成形できるため、消費財、プラスチックパイプ、容器、部品を非常に低コストで製造できる。

20世紀の大量生産の定義を形成し普及させるのに役立った影響力のある記事が、1926年のブリタニカ百科事典の付録に掲載された。この記事はフォード・モーター・カンパニーとのやり取りに基づいて書かれており、この用語の最初の使用例として挙げられることもある。^{[ 2 ]}

工場の電化は、フランク・J・スプラーグによる実用的な直流モーターの導入後、1890年代に非常にゆっくりと始まり、ガリレオ・フェラリス、ニコラ・テスラとウェスティングハウス、ミハイル・ドリヴォ＝ドブロヴォルスキーらによる交流モーターの開発後に加速した。工場の電化は、中央発電所を持つ電力会社の設立と1914年から1917年にかけての電気料金の引き下げによって促進され、1900年から1930年の間に最も急速に進んだ。^{[ 29 ]}

電気モーターは、小型蒸気機関よりも数倍効率的でした。これは、中央発電所の発電効率が小型蒸気機関よりも高く、また、ラインシャフトとベルトの摩擦損失が大きかったためです。^{[ 30 ] [ 31 ]}また、電気モーターは製造の柔軟性を高め、ラインシャフトとベルトよりもメンテナンスが少なくて済みました。多くの工場では、電気モーターに切り替えるだけで生産量が30%増加しました。

電化によって近代的な大量生産が可能になった。例えば、トーマス・エジソンの鉄鉱石処理工場（1893年頃）は、5人ずつの2交代制で1日に2万トンの鉱石を処理することができた。当時、大量の資材の運搬にはシャベルや手押し車、小型の狭軌鉄道車両が一般的だった。比較のために言うと、それ以前の数十年間、運河掘削作業員は12時間で通常5トンの資材を扱っていた。

初期の大量生産の最大のインパクトは、日用品の製造にありました。例えば、ボール・ブラザーズ・グラス・マニュファクチャリング社は、1900年頃に米国インディアナ州マンシーにあるメイソンジャー工場を電化しました。新しい自動化されたプロセスでは、ガラス吹き機を使用して、210人の職人ガラス吹き職人と助手を置き換えました。小型の電動トラックを使用して、以前は手押しトラックで6ダース運んでいたボトルを一度に150ダース運ぶことができました。電動ミキサーは、ガラス炉に投入する砂やその他の材料をシャベルで扱う男性を置き換えました。電動天井クレーンは、工場内で重い荷物を移動させる36人の日雇い労働者を置き換えました。 ^{[ 32 ]}

ヘンリー・フォードによれば：^{[ 33 ]}

全く新しい発電システムの導入により、産業は革ベルトとラインシャフトから解放されました。なぜなら、最終的には各工具に専用の電動モーターを搭載することが可能になったからです。これは些細なことのように思えるかもしれません。しかし実際には、現代の産業はベルトとラインシャフトでは成り立たなかったのです。その理由はいくつもあります。モーターによって機械を作業順序に合わせて配置できるようになり、それだけで産業の効率は倍増したと言えるでしょう。膨大な量の無駄な運搬作業が削減されたからです。ベルトとラインシャフトは非常に無駄が多く、現代の基準からすると、どんなに長いラインシャフトでも小さかったため、真に大規模な工場は存在し得ませんでした。また、旧来の条件下では高速工具は不可能でした。プーリーもベルトも現代の速度に耐えられなかったからです。高速工具と、それによってもたらされたより優れた鋼材がなければ、私たちが現代産業と呼ぶものは存在しなかったでしょう。

大量生産は、1910年代後半から1920年代にかけてヘンリー・フォードのフォード・モーター・カンパニーによって普及しました^{[ 34 ]}。フォードは、当時よく知られていた連鎖生産または逐次生産の技術に電気モーターを導入しました。フォードはまた、エンジンブロックの片側のすべての穴を1回の操作で開けることができる多軸ドリルプレスや、1つの治具に固定された15個のエンジンブロックを同時に加工できる多頭フライス盤など、特殊用途の工作機械や治具を購入または設計・製造しました。これらの工作機械はすべて生産フローに体系的に配置され、一部の工作機械には、重い部品を加工位置に移動するための特殊なキャリッジが備えられていました。フォード・モデルTの生産には32,000台の工作機械が使用されました^{[ 35 ] 。}

完成品とは別に部品を製造するプレハブ工法は、大量生産される建築物の根幹を成すものである。初期の例としては、アクバル大帝が利用したとされる移動式構造物^[ 36 ]^や、バルバドス島で解放された奴隷が建てた家屋^{[ 37 ]}などが挙げられる。第一次世界大戦中にイギリス軍が初めて使用したニッセン小屋は、軍のニーズに合わせてプレハブ工法と大量生産を融合させたものであった。費用が安く、わずか数時間で組み立てられるシンプルな構造物は非常に成功を収め、第一次世界大戦だけで10万棟以上のニッセン小屋が生産され、その後も他の紛争で使用され、数多くの類似設計に影響を与えた^{[ 38 ] 。}

第二次世界大戦後、米国ではウィリアム・レヴィットが全国56か所で標準化された分譲住宅の建設を先駆的に行いました。これらのコミュニティはレヴィットタウンと呼ばれ、規模の経済性を活用し、組立ラインに似たプロセスで建設作業を専門化することで、迅速かつ安価に建設することができました。 ^{[ 39 ]}この時代には、トラックの荷台で安価に輸送できる小型のプレハブ住宅であるモバイルホームも発明されました。

現代の建設の工業化では、住宅部品のプレハブ化に大量生産がよく用いられる。^{[ 40 ]}

大量生産は、特に繊維や素材の分野において、ファッション業界に大きな影響を与えてきました。ポリエステルやナイロンなどの合成繊維の登場は、天然繊維に代わる費用対効果の高い代替品を提供することで、繊維製造に革命をもたらしました。この変化により、安価な衣料品の迅速な生産が可能になり、ファストファッションの台頭に貢献しました。大量生産への依存は、環境の持続可能性や労働条件に関する懸念を引き起こし、ファッション業界におけるより倫理的で持続可能な慣行の必要性を高めています。^{[ 41 ]}