Ответ:

В сочетании «столовая ложка» слово «столовая» — имя прилагательное: оно обозначает признак ложки и согласуется с существительным в роде, числе и падеже. В сочетании «заводская столовая» это существительное со значением «столовая, помещение или учреждение для питания»: оно называет предмет и является главным словом в сочетании.

Следовательно, различаются часть речи и синтаксическая роль. Во втором случае прилагательное исторически и по способу образования связано с существительным, но в данном контексте употребляется как существительное. Одинаковое окончание само по себе не определяет часть речи — её устанавливают по контексту.