الگوهای جریان مواد (Material Flow Patterns)

زاویه دید در مطالعه جریان

در این درس قرار است با چند الگو در مورد شکل جریان یافتن مواد در واحد صنعتی آشنا شوید. اما بدیهی است که مواد فقط در سطح دو بعدی حرکت نمی‌کنند و گاه در راستای عمودی جابه‌جا می‌شوند. پس برای بررسی الگوها باید زاویه‌ی دیدمان را تنظیم کنیم تا به اشتباه نیافتیم. مثلاً به تصویر زیر دقت کنید:

همان‌طور که می‌بینید، زاویه‌ای که برای نگاه کردن جریان انتخاب می‌کنیم روی دیدن یا ندیدن بعضی حرکات مؤثر است. اجازه دهید در ارتباط با تصویر بالا، زوایای مختلف را بررسی کنیم:

در حالت اول یا همان تصویر دوم از بالا، حرکات افقی و عمودی جریان مواد مشخص است اما حرکات عرضی به چپ یا راست مشاهده نمی‌شود. البته در این مثال فرض کردیم که حرکات عرضی نداریم، وگرنه آن‌ها را هم نمی‌توانستیم مشاهده کنیم.

در حالت دوم از بالا نگاه می‌کنیم و حرکات طولی و عرضی را می‌بینیم، اما حرکات عمودی (بالا و پایین شدن‌ها) دیده نمی‌شود.

در حالت سوم فقط حرکات عمودی و عرضی مواد دیده می‌شود.

در این مثال حرکات عرضی نداریم، پس حالت دوم نمایش کامل‌تری از جریان مواد را در اختیارمان قرار می‌دهیم و ترجیحاً جریان مواد را از این زاویه مطالعه می‌کنیم. البته حرکات عمودی مواد زیاد نیست،  پس می‌توانیم زاویه دیدمان را مطابق حالت اول نیز انتخاب کنیم. در هر صورت، حالت سوم گزینه مطلوبی به نظر نمی‌رسد و بسیاری از حرکات مهم را نشان نمی‌دهد.

اگر جریان مواد در تمام جهات قابل توجه باشد، نمی‌توانیم از بعضی حرکات چشم‌پوشی کنیم و فقط یک زاویه دید داشته باشیم. در چنین مواردی جریان را به صورت جداگانه در دو صفحه‌ی افقی و عمودی بررسی می‌کنیم تا بتوانیم همه‌ی حرکات مهم را در نظر داشته باشیم. منظور از دو صفحه‌ی افقی و عمودی را در تصویر زیر مشاهده می‌‌کنید.

به یاد داشته باشید: آن‌ چه در صفحه‌ عمودی می‌بینیم، جریان عمودی مواد (Vertical Material Flow) و آن‌چه در صفحه‌ی افقی می‌بینیم، جریان افقی مواد (Horizontal Material Flow) نام دارد. آشنایی با این اصطلاحات مهم است، زیرا الگوهای جریان مواد را نیز گاه بر این اساس طبقه‌بندی می‌شود.

در تصویر زیر، مواد در راستای هر سه محور X و Y و Z جابه‌جا می‌شوند و جریان مواد در صفحه‌ی عمودی را برای آن رسم کردیم:

در مورد همین مثال برای رسم جریان در صفحه‌ی افقی، چون مواد در دو طبقه‌ی مختلف جریان دارند، مسیر هر کدام را جداگانه رسم کردیم تا ساده‌تر قابل بررسی باشند:

الگوهای جریان مواد در صفحه‌ی افقی

همانطور که گفتیم، صفحه‌ای که حرکات مواد در آن اتفاق می‌افتد، یکی از ملاک‌های طبقه‌بندی الگوهاست. در ادامه با تعدادی از الگوها آشنا می‌شوید که برای حرکت مواد در صفحه افقی هستند.

الگوی خط صاف (Straight Line Pattern) یا I

در این الگو، مواد در راستای یک خط صاف حرکت می‌کنند. با توجه به این که نقاط ابتدایی و انتهایی از هم فاصله دارند، اگر وابستگی آن‌ها زیاد و مجاورت‌شان در اولویت باشد، استفاده از این الگو مناسب نیست. به عنوان مثال شاید لازم باشد که اپراتور مشترکی روی دستگاه‌های اول و آخر کار کند، یا بتوان از تجهیرات کمکی مشابهی برای ایستگاه‌های اول و آخر استفاده کرد، در این موارد بهتر است از این الگو استفاده نکنیم. در نقطه‌ی مقابل گاهی رعایت فاصله بین فعالیت‌ها ضروری است، مثلاً شاید فعالیت ایستگاه اول روغن‌کاری و فعالیت ایستگاه آخر بسته‌بندی باشد. در این حالت، مجاورت آن‌ها باعث کثیف شدن محصولات بسته‌‌بندی شده می‌شود. در این حالت الگوی خط صاف، می‌تواند گزینه‌ی مطلوبی باشد. ضمناً نباید از این نکته غافل شد که پیاده‌سازی این الگو ممکن است به فضای طولی زیادی نیاز داشته باشد، لذا وقتی چنین فضایی وجود ندارد، مجبوریم خط جریان را بشکنیم و از الگوها دیگری مثل U یا L یا O استفاده کنیم.

الگوی L

اگر تعداد ماشین‌آلات فراتر از ظرفیت الگوی خطی باشد، الگوی L جایگزین مناسبی است چون کماکان نقاط ورود و خروج از هم دور می‌مانند.

الگوی U

در تصویر بالا دو نمونه‌ی مختلف از الگوی جریان مواد U را مشاهده می‌کنید. الگوی U می‌تواند شامل دو ردیف موازی از ایستگاه‌های مختلف باشد و هیچ ماشینی در رأس آن قرار نگیرد یا ممکن است یک یا چند ایستگاه در رأس آن وجود داشته باشد که در این حالت ترکیبی از الگوهای L و I است. در این چیدمان نقاط ابتدایی و انتهایی در نزدیکی هم قرار می‌گیرند و می‌توانیم از تجهیزات یا انبارها یا نفرات مشترکی برای آن‌ها استفاده کنیم، همچنین با پیاده‌سازی آن می‌توان بهینه‌تر از فضای محدود استفاده کرد.

الگوی S یا زیگزاگی

در این الگو، مواد در خطوط موازی جریان دارند. در این الگو محدودیتی برای تعداد ردیف‌ها وجود ندارد و ممکن است بیشتر از ۳ ردیف داشته باشیم، اما در این حالت بهتر است از نام دیگر آن یعنی الگوی زیگ‌زاگ استفاده کنیم. با این الگو می‌توان تعداد زیادی از ماشین‌آلات و ایستگاه‌های مختلف را در یک فضای محدود قرار دارد.

الگوی O یا دایره‌ (Circle)

شیوه‌ی قرارگیری ماشین‌آلات در الگوی جریان مواد O شبیه دایره است و به کمک آن می‌توانیم مثل تصویر بالا از یک ماشین مشترک برای آغاز و پایان جریان استفاده کنیم یا اگر مانعی هست آن را دور بزنیم. همچنین می‌توانیم مثل تصویر زیر از یک یا چند ایستگاه مرکزی استفاده کنیم؛ البته تصویر زیر یک الگوی ترکیبی است اما شکل کلّی آن با الگوی O مطابقت دارد.

مثال‌هایی از ترکیب الگوهای جریان مواد

محدودیت یا قانون خاصی برای ترکیب الگوها وجود ندارد و به هر شکل می‌توانیم الگوهای مختلف را ترکیب کنیم. در ادامه تعدادی از الگوها را با هم ترکیب می‌کنیم.

ترکیب الگوهای خطی و U

ترکیب الگوهای U و L

الگوهای افقی و نقاط ورود و خروج جریان

طرح جریان مواد و نقاط ورود و خروج باید تناسب داشته باشند. از این رو، مثال‌هایی آماده کردیم که ارتباط الگوها و چیدمان نقاط ورود و خروج را بهتر مشاهده کنید.

در تصویر زیر از چیدمان ترکیبی برای نقاط ورود و خروج استفاده شده است:

در تصویر زیر، نقاط ورود و خروج جدا هستند و  در یک سمت قرار گرفته‌اند:

در تصویر زیر بخش‌های ورود و خروج در دو سوی مختلف قرار گرفته‌اند:

در تصویر زیر ورودی و خروجی در دو ضلع مجاور قرار گرفته‌‌اند:

جریان مواد در صفحه عمودی

برای جریان مواد در صفحه عمودی نیز الگوهایی ارائه شده است. اما این موارد به اندازه‌ی الگوهای افقی عمومیت ندارند؛ به همین علت در این قسمت بیش از آن که به دنبال معرفی الگو باشیم، وضعیت‌های متفاوت جریان در صفحه عمودی را بررسی می‌کنیم و برای هر کدام مثال می‌زنیم. به عبارت دیگر، جریان مواد در صفحه عمودی به طرق مختلفی طبقه‌بندی شده است که بعضی از آن‌ها را معرفی می‌کنیم.

پردازش مواد در حال جابه‌جایی به سمت بالا یا پایین

گاه همانطور که مواد در حال پایین آمدن هستند، مورد پردازش قرار می‌گیرند و روی آن‌ها عملیات ساخت یا فرآوری انجام می‌شود. به این وضعیت پردازش رو به پایین (Downward Processing) می‌گویند. مثل وقتی که مواد با یک نوار نقاله یا نردبان به سمت پایین می‌روند و هم‌زمان روی آن‌ها سوراخ ایجاد می‌شود.وقتی پردازش رو به پایین است، نیروی جاذبه به نفع جریان عمل می‌کند و انرژی کمتری برای جابه‌جایی صرف می‌شود.

بالعکس اگر مواد در حال بالا رفتن پردازش شود، به این وضعیت پردازش رو به بالا (Upward Processing) می‌گویند.

در تصویر زیر هر دوی این حالت‌ها را می‌بینید که اولی رو به پایین و دومی رو به بالاست. توجه کنید که در تصویر اول، وقتی جریان به سمت بالا می‌رود و در تصویر دوم، وقتی به سمت پایین میاید هیچ پردازشی انجام نمی‌شود (این موضوع در تصویر معلوم نیست).

تجهیزات حمل‌ونقل مرکزی و مرکززدایی

وقتی تجهیزات انتقال در ناحیه‌ی مشخصی متمرکز باشند به آن سیستم مرکزی تجهیزات یا Centralized گفته می‌شود. در این سیستم، مدیریت و نگهداری تجهیزات انتقال آسان‌تر و کم‌هزینه است و معمولاً زمانی کارایی دارد که جریان مواد در هر طبقه مطابق الگوی U باشد (مثل تصویر اول). در سیستم‌های مرکز زدایی شده (Decentralized) تجهیزات در نقاط مختلفی قرار می‌گیرند، لذا هزینه‌های نصب و نگهداری افزایش میابد و به فضای بزرگتری نیاز خواهیم داشت؛ با این حال از مسافت جابه‌جایی مواد کاسته می‌شود و در عین حال می‌توانیم انعطاف‌ بیشتری در طراحی جریان مواد داشته باشیم. در تصویر زیر جابجایی‌های بین طبقات را با خط قرمز نشان دادیم تا مرکزی بودن تصویر اول و مرکززدایی تصویر دوم را ساده‌تر شناسایی کنید.

جریان یک سویه و بازگشتی

جریان یک سویه (Unidirectional) یعنی جریان در عبور از ایستگاه‌ها فقط یک بار هر مسیر را طی کند، و جریان بازگشتی (Retractional) یعنی مواد بیش از یک بار از بعضی ایستگاه‌ها عبور کند. برای جریان یک سویه نیازی به مثال جدید نداریم چون تصاویری که در بالا دیدید از این نوع بودند، اما تصویر زیر مثالی از جریان بازگشتی است.

جریان‌های عمودی و شیب‌دار

جریان‌ عمودی (Vertical) یعنی مواد مستقیماً به سمت بالا یا پایین هدایت شوند، شبیه محتویاتی که در ظرف ریخته می‌شوند و بالا کشیده می‌شوند یا جابجایی با آسانسور، اما در جریان شیب‌دار (Inclined) حرکات در هر دو راستای طولی و عرضی انجام می‌شود، مثل وقتی که از نوارنقاله‌ها برای انتقال مواد استفاده می‌کنیم. در تصویر اول تمام جابه‌جایی‌های از نوع عمودی و در تصویر دوم از نوع شیب‌دار هستند.

نمونه‌ای از طرح‌های جریان مواد در صفحه‌ی عمودی

در الگوهای جریان عمودی، ممکن است جریان در هر طبقه به شکل‌های متفاوتی باشد یا جابجایی بین طبقات به‌صورت عمودی یا شیب‌دار باشد یا تجهیزات به‌صورت مرکزی یا غیرمرکزی قرار بگیرند و ترکیب این‌ها باعث می‌شود که الگوهای عمودی متنوعی وجود داشته باشد. در ادامه طرح‌های مختلفی از جریان عمودی مواد را مشاهده می‌کنید که متناسب با محل قرارگیری ورودی‌ها و خروجی‌های جریان طبقه‌بندی شده‌اند و می‌توانید متناسب با شرایط کار از آن‌ها الگوبرداری کنید.

وقتی ورودی و خروجی جریان نزدیک هستند

در این حالت مواد در طبقات مختلف جریان دارند اما نهایتاً به نقطه‌ی اولیه بازمی‌گردند.

وقتی ورودی و خروجی جریان در نقاط مختلفی از یک طبقه هستند

جریان مواد ممکن است در هر نقطه‌ای از طبقات آغاز شود یا به پایان برسد. در مثال‌های زیر فرض کردیم که نقاط آغازین و پایانی در دو سوی مخالف طبقه‌ی همکف باشند.

وقتی ورودی و خروجی جریان در طبقات مختلفی هستند

معمولاً کوتاه‌ترین و کم‌هزینه‌ترین مسیرهای جریان مواد زمانی شکل می‌گیرند که ورود و خروج مواد از پایین‌ترین یا بالاترین طبقات باشد، اما گاهی هم این‌طور نیست یا ملاحظاتی وجود دارد که مجبوریم از طبقات میانی استفاده کنیم. در مثال‌های زیر فرض کردیم که جریان از طبقه‌ی اول وارد و از طبقه‌ی آخر خارج می‌شود: