شما در حال خواندن درس گروه‌بندی مواد برای مطالعه‌ی حمل‌ونقل از مجموعه‌ی حمل‌ونقل مواد هستید که بخشی از دوره‌ی طرح‌ریزی کارخانه محسوب می‌شود.

گروه بندی مواد برای مطالعه‌ی حمل و نقل (Material Handling)

اگر قرار باشد ‌که سیستم حمل‌ونقل را فقط برای یک ماده طراحی کنیم، به جز مطالعه‌ی حرکات و سایر ملاحظاتی که درس قبل گفتیم، باید بررسی کنیم که کدام روش‌ها و تجهیزات با ویژگی‌های آن ماده هم‌خوانی دارند تا بهترین‌ گزینه‌ها مشخص شود. اما اگر با مواد بیشتری سر و کار داشته باشیم، بررسی جداگانه‌ی هر ماده و تشخیص بهترین روش جابه‌جایی آن به تنهایی کافی نیست چون منطق اقتصادی حکم می‌کند که تا حد امکان از تجهیزات مشترکی برای انتقال مواد استفاده کنیم و به همین علت منطقی‌تر است که مواد را گروه‌بندی کنیم و برای هر گروه از راهکاری استفاده کنیم که برای همه‌ی اعضای آن کارایی داشته باشد.

در این درس برای گروه‌بندی مواد با معیارها و ساختار پیشنهادی آقای موتر در کتاب Systematic Handling Analysis آشنا می‌شوید که یکی از پرکاربردترین و در عین حال ساده‌ترین روش‌های موجود است.

به‌صورت کلّی قرار است چگونه مواد را گروه‌بندی کنیم؟

اگر به کتاب SHA مراجعه کنید و بخش مربوط به گروه‌بندی مواد را بخوانید، احتمالاً دچار ابهاماتی می‌شوید که برای پیشگیری از آن‌ها باید نگاه موشکافانه‌تری به طبقه‌بندی مطالب آن داشته باشیم، به همین علت ابتدا برداشت گروه نویسندگان این درس از نوشته‌های آقای موتر را بخوانید و بعداً خودتان تصمیم بگیرید که با چه رویکردی از مطالب درس استفاده کنید.

آقای موتر معیارهای تقسیم‌بندی مواد را در دو بخش جداگانه با عناوین زیر مطرح کرده است:

۱- گروه‌های اساسی مواد (Basic Classes) 

۲- ویژگی‌های اصلی (Main Characteristics)

بخش اول شامل دو معیارِ حالت (جامد، مایع، گاز) و وضعیت انتقال مواد (فله‌ای، جداگانه‌، با کمک حامل‌ها) و بخش دوم شامل ویژگی‌هایی مثل مشخصات فیزیکی و زمان‌بندی و مقدار مواد است.

اما چرا موتر این معیارها را از هم جدا کرده است؟

از عناوین انتخاب شده برای بخش‌های اول و دوم به نظر می‌رسد که تفکیک معیارها به این منظور بوده است که باید در درجه‌ی اول تمام مواد را از نظر حالت ماده (مایع، جامد، گاز) و وضعیت انتقال (فله‌ای، جداگانه، با کمک حامل‌ها) به چند گروه اصلی تقسیم کنیم و سپس با کمک معیارهای بخش دوم هر کدام از این گروه‌های بزرگ را به گروه‌های کوچک‌تر و دقیق‌تری تقسیم کنیم.

در اثبات این برداشت، اگر به جداول گروه‌بندی مواد در کتاب SHA مراجعه کنیم، هیچ ستونی برای تعیین حالت ماده وجود ندارد و این ذهنیت تقویت می‌شود که قرار نیست موادی با حالت‌های مختلف در یک جدول مشترک قرار بگیرند.

با این حال در نسخه‌ی چهارم کتاب SLP که سال‌ها بعد از کتاب SHA منتشر شده است، کاربرگ مشابهی وجود دارد که در آن ستونی برای تعیین حالت مواد اضافه شده است و بر خلاف باور قبلی، نشان می‌دهد که می‌توانیم برای تمام مواد از یک جدول مشترک استفاده کنیم.

بر این اساس احتمالا هر دو رویکرد زیر از نظر آقای موتر صحیح هستند:

۱- می‌توانیم ابتدا مواد را بر اساس (۱) حالت ماده و (۲) وضعیت انتقال به چند گروه اصلی تقسیم کنیم و در مرحله‌ی بعدی هر کدام از این گروه‌ها را بر اساس سایر مشخصات مواد (همان مشخصات اصلی یا Main characteristics) به گروه‌های کوچک‌تر تقسیم کنیم.

۲- می‌توانیم از همان ابتدا تمام مواد را در یک جدول قرار دهیم و معیارها را به‌صورت هم‌زمان بررسی کنیم تا گروه‌های مواد مشخص شود.

البته این توضیحات برداشت گروه نویسندگان ویکی‌تولید بود و شاید مورد تایید بعضی کارشناسان و اساتید نباشد.

گروه‌های اساسی مواد (Basic Classes)

همان‌طور که در بخش قبل گفتیم، به اعتقاد آقای موتر تمام مواد می‌توانند بر اساس حالت و وضعیت انتقال (واحد انتقال) به چند گروه کلّی تقسیم شوند.

اهمیت حالت مواد روشن است و نیازی به توضیح ندارد که حمل‌نقل مایعات و گازها و جامدها به ملاحظات متفاوتی نیاز دارد و اغلب نمی‌توانیم از روش‌ها و امکانات مشترکی برای جابه‌جایی آن‌ها استفاده کنیم و به همین علت می‌توانیم گروه‌ها  را در درجه‌ی اولین بر همین اساس تعیین کنیم.

همچنین مواد از نظر وضعیت انتقال به سه گروه زیر تقسیم می‌شوند:

۱- آن‌هایی که جداگانه جابه‌جا می‌شوند

این وضعیت معمولا برای قطعات جامد بزرگ یا سنگین استفاده می‌شود، مثلاً پروفیل‌ آهن یا شاسی خودرو معمولاً به‌صورت جداگانه جابه‌جا می‌شوند.

۲- آن‌هایی که فله‌ای جابه‌جا می‌شوند

موادی مثل پودرها یا قطعات کوچک یا حتّی سیالاتی مثل آب یا نفت می‌توانند به‌صورت فلّه‌ای جابه‌جا شوند و برای این‌کار از تجهیزات خاصی مثل لوله‌ها و کانال‌ها استفاده می‌شود.

انتقال فله‌ای زمانی مقرون به‌صرفه است که حجم انتقال مواد زیاد باشد وگرنه استفاده از حامل‌هایی مثل سیلندرها یا کپسول‌ها (برای سیالات) یا جعبه‌ها و سبدها و کیسه‌ها (برای پودرها و قطعات کوچک) منطقی‌تر به نظر می‌رسد.

۳- آن‌هایی که با کمک حامل‌ها جابه‌جا می‌شوند

در این وضعیت، مواد با کمک حامل‌ها یا نگهدارنده‌هایی مثل کیسه‌ها، سبدها، جعبه‌ها، سیلندرها یا پالت‌ها جابه‌جا می‌شوند و بر این اساس می‌توانیم موادی که با جعبه جابه‌جا می‌شوند در گروهی مشترک قرار دهیم.

وضعیت انتقال وابسته به تصمیم‌های طراحان کارخانه است، مثلاً آب می‌تواند در بطری قرار بگیرد (جابه‌جایی با حامل) یا به‌صورت فله‌ای توسط لوله منتقل شود، به همین علت قبل از گروه‌بندی مواد باید وضعیت انتقال آن‌ها را مشخص کرده باشیم.

تصویر زیر از کتاب SHA الگوبرداری شده است و به درک ساده‌تر توضیحات این بخش کمک می‌کند.

ویژگی‌های اصلی مواد (Main characteristics)

دو معیاری که در بخش قبل گفتیم بسیار کلّی بودند و برای گروه‌بندی دقیق‌تر باید ویژگی‌های دیگری هم بررسی کنیم که موتر به آن‌ها “ویژگی‌های اصلی مواد” می‌گوید.

معیارهای این بخش به دو گروه ویژگی‌های فیزیکی و سایر مشخصات مواد تقسیم می‌شوند.

۱٫ ویژگی‌های فیزیکی

یک ماده ویژگی‌های فیزیکی متفاوتی دارد که الزاماً همه‌ی آن‌ها برای طراحی سیستم حمل‌ونقل مهم نیستند بلکه مشخصاتی نیاز است که در انتخاب روش‌ها و تجهیزات موثر باشند و در ادامه با مهم‌ترین آن‌ها آشنا می‌شوید.

۱- اندازه (طول و عرض و ارتفاع)

ابعاد مواد یکی از پارامترهای مهم برای انتخاب تجهیزات انتقال است چون مثلا پهنای نوار نقاله محدود است یا جرثقیل‌ها فقط تا ارتفاع مشخصی کارایی دارند (متناسب با ارتفاع سقف) یا حامل‌ها (مثل پالت‌ها یا جعبه‌ها) در ابعاد مشخص و محدودی عرضه می‌شوند؛ به همین علت اگر ابعاد بعضی مواد با سایر اقلام تفاوت قابل توجهی دارد می‌توانیم گروه مستقلی برای آن‌ها داشته باشیم.

۲- وزن (مثل وزن هر قطعه یا وزن حجمی برای سیالات و پودرها)

مواد سنگین به تجهیزات قوی‌تری برای جابه‌جایی نیاز دارند که هزینه‌های بیشتری به کارخانه تحمیل می‌کند و طبیعتا اگر وزن مواد در یک دامنه‌ی تقریبا یکسان نباشد، بهتر است آن‌ها را بر اساس وزن هم گروه‌بندی کنیم.

۳- شکل (مثل مسطح، منحنی، فشرده، غیرمنظم)

گاهی شکل مواد باعث می‌شود که امکان استفاده از بعضی تجهیزات و روش‌ها را نداشته باشیم، مثلاً بسیاری از قطعات نمی‌توانند به‌صورت پایدار روی نوار نقاله قرار بگیرند و احتمال سقوط‌شان وجود دارد یا امکان اتصال بعضی قطعات به قلاب جرثقیل وجود ندارد.

۴- خطر یا ریسک (مثل شکنندگی، آلایندگی، منفجره بودن، سمی بودن، خورندگی)

جابه‌جایی بعضی مواد به شرایط و ملاحظات ویژه‌ای نیاز دارد تا ریسک احتمالی به حدأقل برسد و اگر موادی داریم که به ملاحظات مشابهی نیاز دارند بهتر است آن‌ها را از بقیه جدا کنیم.

۵- وضعیت (مثل ناپایداری، چسبندگی، حرارت بالا، مرطوب بودن، کثیف بودن)

این پارامتر در تکمیل مورد قبل است و به شرایط دیگری اشاره می‌کند که شاید خطرناک نباشند اما در انتخاب تجهیزات محدودیت ایجاد می‌کنند؛ مثلا ممکن است دمای بعضی قطعات در زمان انتقال بسیار زیاد باشد و نتوانیم آن‌ها را در حامل‌های پلاستیکی قرار دهیم (مثل قطعه‌ای که از کوره‌ بیرون میاید).

۲٫ سایر مشخصات مواد

مشخصات غیرفیزیکی ارتباط زیادی با طبیعت ماده ندارند و بیشتر تابع نیازها و شرایط کارخانه هستند که در ادامه به بخشی از مهم‌ترین آن‌ها اشاره می‌کنیم.

۱- مقدار ماده

مقدار ماده‌ای که در هر نوبت منتقل می‌شود به شدت در طراحی سیستم حمل‌ونقل موثر است، مثلا برای جابه‌جایی ۲۰ لیتر آب می‌توانیم از ظرف‌های دربسته‌ی بزرگ (به عنوان حامل) و نوار نقاله (به عنوان وسیله‌ی جابجایی) استفاده کنیم اما برای جابه‌جایی ۲۰۰۰۰ لیتر به تجهیزاتی مثل خطوط انتقال آب نیاز داریم؛ به همین علت گاهی بعضی مواد مشابه به واسطه‌ی تفاوت مقدارشان در گروه‌های متفاوتی قرار می‌گیرند.

یکی از روش‌هایی که به گروه‌بندی مواد بر اساس مقدار کمک می‌کند نمودار P-Q است که در درس‌های فاز اول طرح‌ریزی از آن برای تفکیک کارخانه استفاده کردیم و همان رویه می‌تواند به گروه‌بندی مواد برای مطالعات حمل‌ونقل کمک کند.

مشاهده‌ی درس مربوط به نمودار P-Q

۲- زمان‌بندی (منظم، فوری، فصلی)

علاوه بر سرعت انتقال مواد، تناوب جابه‌جایی هم در انتخاب روش حمل‌ونقل موثر است، مثلاً بعضی مواد به‌صورت مستمر در حال جابه‌جایی هستند و باید از روش‌های پایدارتری برای آن‌ها استفاده شود.

۳- کنترل‌های ویژه (مقررات، استانداردهای کارخانه، سیاست‌های عملیاتی)

گاهی استفاده از بعضی روش‌ها و تجهیزات به موجب مقررات و استانداردها و سیاست‌های موجود امکان‌پذیر نیست، مثلا می‌توانیم مواد غذایی یا بهداشتی را از بقیه تفکیک کنیم چون مقررات ویژه‌ای در موردشان وضع شده است و احتمالا به راهکارهای متفاوتی نیاز دارند‌.

دستورالعمل برای گروه‌بندی مواد

موتر برای گروه‌بندی مواد مراحل زیر را پیشنهاد کرده است:


۱- فهرست کردن مواد در جدول شماره‌ی ۱

۲- ثبت مشخصات مواد در جدول شماره‌ی ۱

۳- تعیین مهم‌ترین مشخصات و ویژگی‌های هر ماده (در مسأله‌ی حمل‌ونقل) که مهم‌ترین‌ آن‌ها را با رنگ قرمز نشان می‌دهیم یا زیر آن‌ها یک خط پررنگ رسم می‌کنیم و اگر ویژگی‌های دیگری هم اهمیت داشته باشند از رنگ نارنجی یا خط‌چین استفاده می‌کنیم.

۴- تعیین گروه‌های مواد بر اساس ویژگی‌های مهمب که میان آن‌ها مشترک است‌.

۵- تهیه‌ی جدول شماره‌ی ۲ برای نمایش نتیجه

در تصویر زیر جدول شماره‌ی ۱ از کتاب SHA را مشاهده می‌کنید.

دانلود فایل اکسل این کاربرگ

همان‌طور که در مقدمه گفتیم نمونه‌ی دیگری از این کاربرگ در نسخه‌ی چهارم کتاب SLP ارائه شده است که در تصویر زیر مشاهده می‌کنید:

موادی در این فهرست قرار می‌گیرند که موضوع مطالعه‌ی حمل‌ونقل باشند و بخواهیم در مورد روش حمل‌ونقل‌شان تصمیم‌گیری کنیم، اما این نکته‌ی کاربردی را در نظر داشته باشید که بعضی همیشه با هم جابه‌جا می‌شوند و لازم نیست آن‌ها را جدا کنیم، مثلاً شاید روزانه هزار بسته‌ شامل ۲۰ قرص بین دو بخش جابه‌جا شود و اگر در فهرست‌مان به بسته‌ها اشاره کنیم برای رسیدن به جواب کافی است.

در ستون دوم، وضعیت انتقال مواد درج می‌شود و برای موادی که با حامل‌ها جابه‌جا می‌شوند باید کوچک‌ترین واحد انتقال‌شان تعیین شود، مثلاً مواد شماره‌ی ۵ و ۸ به‌صورت فله‌ای و مواد ۴ و ۶ و ۱۱ توسط کارتن جابه‌جا می‌شوند و به این ترتیب وضعیت انتقال هر ماده مشخص شده است.

همان‌طور که می‌بینید در ماده‌ی شماره‌ی ۱، وزن (۱۵۰ پوند معادل ۶۸ کیلوگرم) بسیار مهم ارزیابی شده است و پس از آن نوع حامل (Drum یا ظرف استوانه‌ای) و شکل استوانه‌ای ماده مهم هستند، همچنین مهم‌ترین ویژگی مواد ۵ و ۸ حالت ماده (مایع) انتخاب شده است. نهایتا تمام مواد به پنج گروه تقسیم شده‌اند که آن‌ها را در سمت راست جدول مشاهده می‌کنید و در همین جدول مشخص می‌شود که هر ماده در کدام گروه قرار می‌گیرد.

موتر در مرحله‌ی پنجم توصیه کرده بود که نتایج را در جدول شماره‌ی ۲ وارد کنیم که آن را در ادامه می‌بینید.

دانلود فایل اکسل کاربرگ

در این کاربرگ عنوان و کد شناسایی هر گروه از مواد در سمت چپ (Material Class) وارد می‌شود، سپس در ستون مربوط به Classification Criteria مهم‌ترین ویژگی‌های فیزیکی و غیرفیزیکی مربوط به آن گروه درج می‌شود و نهایتاً در ستون آخر (Typical Examples) مثال‌هایی از آن درج می‌شود تا سایر افراد هم کارایی هر گروه را ساده‌تر درک کنند.