چكيده

جابجاكننده ها و سيستم هاي انبار و تخليه  نظير كاميونهاي صنعتي ، چرخهاي دستي، ليفت تراك ها و مسير های فعاليت آنها بيش از 40% فضاي كارخانه رااشغال مي نمايد. علاوه بر اينها، نياز به ابزارها و ماشين‌هاي گران‌قيمت، نگهداري دقيق در محيطهاي كاري و جلوگيري از صدمه‌پذيري نيز بعنوان معضل روشهاي سنتي، نظر هر مهندسي را به خود جلب خواهد نمود. روشي كه در اين مقاله ارائه خواهد شد تمامي مسائل فوق را حل نموده و مزايايي را جايگزين آنها خواهد نمود. در اين مقاله ابتدا پارامترهاي ضروري مكانيزه نمودن كارخانجات و سپس از اين ميان جابجايي بعنوان مهمترين معيار اتوماسيون صنايع انتخاب خواهد شد. بعد روش AS/RS بعنوان آخرين يافته علمي در زمينه انبار ، تخليه و جابجايي موادتعريف خواهد شد سپس نيازمندي سيستم هاي انبار و تخليه مكانيزه يا AS/RSبيان خواهد شد و نهايتا آخرين كاربرد روش فوق و مزاياي آن ارائه خواهد گرديد.

ديباچه

كارخانه مكانيزه، انتقال كنترل‌شونده و پيوسته مواد و فرايند ها را عملي مي‌كند. در واقع سيستم انتقال مواد، مناطق تومات شده که مانند جزير ه هايی در نقاط مختلف کارخانه متمرکز شده اند را بهم پيوند داده و توليد حداکثر را با صرف منابع حداقل به ارمغان می آورد ، بطور کلی نتايج اتوماسيون يک کارخانه در موارد زير خلاصه مي‌شود :

1ـ كاهش زمان سيكل2

2ـ كاهش جزئيات كارها 3

3ـ كارخانه فيزيكي كوچكتر

4ـ استفاده بهينه از سرمايه و كارگر

واحدهاي توليدي بزرگ پروسه‌ها را با انواع نرخهاي عملياتي و قابليت اطمينان تركيب مي كند. در هر مسئله توليدي بايستي مواد در ايستگاههاي مختلف ذخيره شود لذا در اين مرحله اهميت سيستم هاي انبار و جابجايي مشخص مي‌گردد.  در يك كارخانه مكانيزه شش فرايند عمده جهت سهولت ساخت و توليد كه در آنها انتقال و جابجايي مواد، يك واحد ضروري بنظر مي رسد و باعمليات ديگري مرتبط است وجود دارد و عبارتند از:دريافت ،بازرسي، انتخاب 4،توليد 5، مونتاژ  و  فروش6

پنج عمليات براي يك كارخانه مكانيزه در ارتباط با سيستم جابجايي و انبار وجود دارد.

1ـ اتوماسيون داده :

روشهاي سنتي جمع‌كردن دستي، ثبت، چك و كنترل، اصلاح و به روزكردن هزينه‌بر، كند و غيردقيق مي باشد و در اثر اين کار كنترل جزئيات به روز 7همه مواد در انبار و گذر 8 با مشکلات عديده ای مواجه خواهد شد.

 در كارخانه مكانيزه ، ورود و حس تجهيزات يا داده‌ها از روي پايانه صفحه كليد اسكنرها، كليدهاي محدودكننده، وند 9مغناطيسي و . . . سريع و دقيق خواهد بود.

2ـ كنترلهاي شبكه :

امروزه كنترل خودكار تجهيزات جا افتاده مي باشد ولي در كارخانجات مكانيزه، تجهيزات بايستي در تداخل و ارتباط مستقيم با داده‌هاي ديگر از تمامي عمليات مانند انبار و سيستم هاي انتقال، مديريت و … يك شبكه كنترل را تشكيل دهد.

3ـ اتوماسيون عمليات :

اتوماسيون عمليات شامل استفاده از ماشينهاي مكانيزه جهت جوشكاري ، ريخته‌گري ، رنگرزي، ماشينكاري، مونتاژ و سيستم حمل و نقل و …. مي باشد و در مورد  سيستم هاي مكانيزه جابجايي و انبار ، به دو مقوله تأمين خودكار ابزار و تأمين خودكار قطعه و انبار آن در بين عمليات توجه كافي بايستي مبذول شودكه مورد بحث اين تحقيق خواهد بود.  

4ـ انعطاف‌پذيري  :

تقريباً 75% از تمامي ساخت‌ها در آمريكا در حال حاضر بصورت توليد انفرادي 10يادسته ای 11مي باشد و عنصر انعطاف‌پذيري در كارخانه مكانيزه خيلي  ضروري و اساسي به نظر مي رسد بطوريكه ،توانايي تغيير سريع در فرايندهاي كارخانه يك كار مقدماتي براي نصب سيستم‌هاي كنترل تجهيزات مكانيزه مي‌باشد. انعطاف‌پذيري همچنين توانايي جدايش ماشين‌ها موقعي كه نياز به تعمير و سرويس دارد بدون قطع كلي سيستم و جابجايي موثر مواد را بين ايستگاههاي كاري مقدور خواهد ساخت.

5ـ جابجايي مكانيزه مواد :

عنصر كليدي در كارخانه مكانيزه، اتوماسيون جابجايي فيزيكي و كنترل مواد است. براساس نظر خيلي از متخصصين ، جابجايي مشخصه ضروري كارخانه مكانيزه است بدين دليل كه : تداخل عمومي با تمامي عمليات و فرايندها دارد. راهنمايي‌هاي ذيل جهت به كارگيري پروژه كارخانجات مكانيزه در ارتباط با جابجايي مكانيزه مواد پيشنهاد مي گردد.

1ـ قبل از تغييرات هر عنصر سيستم انتقال مواد، طرح جامع لازم و ضروري است .

2ـ سيستم مفهوم پيوسته اي از عناصر وابسته كه شامل مسائل تنظيمي، اقتصادي و كيفي است، مي‌باشد.

3ـ كنترل توليد، مبنايي براي هر سيستم است .

4ـ سيستم هاي جابجايي و انبار مكانيزه، كنترل مثبت براي حركت و انبار فراهم مي‌كند و بايستي كنترل توليد را بدست گيرد.

5ـ دقت12 و داده13  بموقع براي كنترل توليد سودمند و ضروري است . بعبارتي گزارش زنده براي كنترل جزئيات مثبت لازم  و ضروري است .

دريافت14

سختي هاي كار در دريافت سنتي معلوم و مشخص هستند و به نظر مي‌رسد كنترل زنده جهت محدوده دريافت سنتي غيرممكن است و در يك محدوده دريافت مكانيزه مواد دقيقاً در لحظه دريافت و كنترل، مديريت مي‌گردد. سيستم كنترل اطلاعات مستقيماً قادر به انبار مواد ، بازرسي ، انتخاب ، ساخت ، مونتاژ و توزيع مي‌باشد و حتي ممكن است كامپيوتر ليست مواد ضروري را بصورت بليط در اختيار كاربران قرار دهد. از طريق انبارهاي مكانيزه تقريباً فضاي اشغال شده يك سوم فضاي انبارهاي سنتي است.

بازرسي15

مديريت سيستم اطلاعات مي‌تواند نياز و اندازه نمونه‌هايي را كه براي بازرسي مقدور است را تعيين كند، پس لازم نيست كليه قطعاتي كه به محدوده دريافت مي‌روند در هر حال انتظار بمانند و مي‌تواند قطعه از محدوده دريافت به كنترل كيفيت و پس از آن جهت ذخيره به انبار رود. با يكپارچه‌كردن سيستم هاي جابجايي و انبار مكانيزه، با فرايندهاي بازرسي استفاده از زمان به وسيله جريان موثر مواد حداكثر مي‌شود و نياز به انبار بزرگ جهت دپارتمان بازرسي بدليل حذف جابجايي مشابه و حركت تجهيزات مكانيزه و انبار مواد منتفي خواهد شد.

انتخاب

عمل انتخاب، كاري عميق و سنگين در انواع كارخانجات از جمله در بخش هاي بازرسي ، توليد، مونتاژ . . . مي باشد.عمل انتخاب سنتي معمولاً نياز به تعداد زيادي از كارگران دارد و ضمناً خطاي كاري هم زياد است . بعلاوه نظارت ، ثبت مرتب نتايج، كند و رفت و برگشت به محيط انتخاب زمان غيرتوليدي ايجادمي‌كند. همچنين شرايط جزئي رفاهي مثل گرما و نور بايستي در حد رضايتمندی كارگران باشد نه در جهت توليد زياد .

سيستم كامپيوتري مي‌تواند انتخاب را مستقيماً از روي يك 16CRT يا پرينت بليط يا انتخاب مواد و ارسال جهت محيط طراحي عملي كند به هر حال تعداد روش‌هاي انتخاب محدود است.

ساخت و توليد17  

در جمله كوتاه ، سيستم هاي جابجايي و انبار مكانيزه، بهره وري فر ايند ساخت و توليد را به وسيله انتقال سريع و دقيق مواد از انبار به محيط كار مستقيماً تامين مي‌كند. گرچه نيازمند حركت عمودي و افقي پيچيده‌اي جهت يك چيدمان بزرگ است .

مونتاژ18

بستن يك خط مونتاژ درست طراحي نشده ، در ارتباط با عرضه كم مواد يا قطعات غيرانتخابي خيلي هزينه‌بر است . در مونتاژهاي سرعت بالا عمل انتقال مواد براي كارگران سخت و شديد است سيستم هاي جابجايي و انبار مكانيزه،  مي‌تواند افزايش بازده موجود را از روي انتقال كنترل شده مواد برعكس صدمه ديدن مواد در روشهاي دستي و سنتي فراهم نموده و افزايش دهد. خط مونتاژ هم علاوه بر خط توليد از طريق سيستم هاي جابجايي و انبار مكانيزه، با فرآوري كنترل زنده، همگرا و بهينه خواهد شد و همچنين دراين سيستم از صدمات يا گم‌شدن كه ممكن است درمحدوده مونتاژ اتفاق افتد محافظت خواهد شد.

فروش

در اين مرحله از فرايندهاي ساخت و توليد صدمه خيلي گران قيمت‌تر از هر زمان ديگر است. متاسفانه احساس ميشود كه صدمات بيش از هر قسمت موقع انتقال از مرحله ساخت ، مونتاژ ، بسته‌بندي در انبار فروش انجام گيرد . در انبارهاي خوب و استاندارد بيش از يك سوم فضاي انبار جهت حركت ماشين و كاميونهاي صنعتي و كارگران اشغال مي‌شود. در يك سيستم جابجايي و انبار مكانيزه،  مواد و قطعات تمام شده از خط مونتاژ يا ساخت و توليد سپس بسته‌بندي و پالت‌كردن براي فروش و محيط انبار كه براي كامپيوتر تعريف شده حركت مي‌كند براساس ليست جزئيات فروش، به انبار و يا فروش فرستاده خواهد شد.

تعريف سيستم های انبار و تخليه مکانيزه (AS/RS)

 AS/RS يك عنصر كليدي جهت انتقال مواد در توليد يكپارچه كامپيوتري مي‌باشد و موسسه جابجايي مواد آمريكا اين واژه مهم صنعتي را چنين تعريف مي‌كند:

يك تركيبي از تجهيزات و كنترل‌ها كه كار جابجايي، انبار و برگرداندن مواد را با دقت و سرعت، تحت درجه اتوماسيون مدنظر انجام مي‌دهد. اين روش اولين بار در سال 1965 در اروپا براي استفاده موثر از فضاي محدود و استفاده بهينه از انرژي كارگران انجام شد. مطمئناً AS/RS نقش كليدي خود را در آينده محيط ساخت و توليد FMS، FMC و CIM انجام خواهد داد.

جهت اطمينان از كاركرد قطعي تكنولوژي انبار و جابجايي و بهبود توليد ترم بالا، استفاده‌كننده بايد نكات كليدي زير را در نظر گيرد و چون تشريح تك تك اين موارد از مجال اين مقاله خارج است لذا فقط به ذكر عناوين بسنده خواهيم نمود:

1. مشخص‌نمودن خصوصيات فيزيكي مواد
2. امتحان نمودن نيازمنديهاي خاص مواد
3. تعريف سطح مشترك 19پردازش جريان مواد .
4. تعيين معيار و بحران قراردهي سراسري جريان مواد .
5. توسعه مفهوم سيستم جابجايي ابتدايي مواد
6. تعريف نيازمنديهاي سيستم كنترل كامپيوتر
7. توسعه مشخصات و مختصات سيستم جابجايي مواد
8. آماده‌سازي قرارداد فروش سيستم

 نيازمندي سيستم انبار و تخليه مكانيزه:

تكنولوژي AS/RS مي‌تواند راه‌حل قابل اطمينان و انعطاف‌پذيري در يك محدوده وسيع از مسائل انتقال قطعه شامل انبار مواد، انتقال سرتاسري و استفاده از مديريت نقطه را فراهم كند. توسعه سيستم انتقال مواد AS/RS نياز به ارزيابي پنج عنصر كليدي دارد.

1ـ سيستم امنيت در برابر آتش‌سوزي

2ـ ساختار انبار

3ـ وسايل تغذيه به داخل و تغذيه به خارج

5ـ ماشين انبار و خروج (SIR)

5ـ سيستم كنترل كامپيوتري

1ـ سيستم امنيت از آتش سوزي :

طراحي سيستم محافظت از آتش سوزي  نياز به مرور و رعايت روش نصب خط هدايت جريان به وسيله استاندارد  NFPA 231C متعلق به سازمان آتش نشاني ملي و شركت مهندسي ارزش آمريكا را براي سيستم‌هاي AS/RS كه از پالت‌هاي سنتي براي پوشش مواد استفاده مي‌كند را مي طلبد.

2ـ ساختار انبار :

طراحي سيستم ساختار انبار نياز به مرور و رعايت روش نصب خط هدايت جريان به وسيله استاندارد  Rack براي سيستم‌هاي AS/RS كه ازپالت هاي چوبي ، پلاستيكي ، سيلندري فلزي، كفي فلزي و چوبي . . . كه مورد بهره‌وري قرار مي گيرد را مي طلبد.

بطور عمومي ساختار انبار مي‌تواند براي فرآوري انبارتکی20 ،  جفتی21  يا چندگانه22 طراحي گرددكه ساختمان هر كدام را در اشكال زير مي بينيم.

ساختارهای استاندارد مربوط به طبقه بندی قطعات در داخل انبار

3ـ وسايل تغذيه ورودي و خروجي :

انتخاب كانوايرهاي دستگاه ورودي و خروجي نيازمند مرور و رعايت روش نصب خط هدايت جريان به وسيله استاندارد (CEAM)  مي باشد. انواع وسايل تغذيه وروردي و خروجي به انبار در تكنولوژي AS/RS عبارتند از :

1ـ كانواير غيرقدرتي چرخي و غلطكي

2ـ كانواير تسمه‌اي

3ـ كانواير زنجيري

عملكرد صحيح وسايل تغذيه ورودي و خروجي نيازمند فهم صحيح پارامترهاي بار مانند  سطح مخزن بار، وزن مخزن بار، صلبيت بار داخل مخزن و… مي باشد.

4ـ ماشين انبار / تخليه (SIR) :

انتخاب ماشين (SIR) نيازبه رعايت اصول خط هدايت جريان تثبيت شده به وسيله مهندسان مكانيك جامعه آمريكا مي‌باشد. براساس داده هاي مقدماتي در مورد خواص فيزيكي مواد و پروسه جريان مواد ، تجهيزات ماشين SIR مي‌تواند جهت تعيين موارد زير طراحي گردد.

1ـ نوع ماشين SIR موردنياز

2ـ تجهيزات سخت‌افزاري Aisle موردنياز جهت تعيين و تائيد ماشين SIR در داخل ساختار انبار

3ـ زمان سيكل ماشين SIR جهت رسيدن به حد استاندارد خط جريان مواد .

انواع ماشين براي جابجايي قطعه وجود دارد كه نمونه ای از آن در اينجا نشان داده شده است كه شامل 6 قسمت عمده مكانيكي و تجهيزات الكتريكي و الكترونيكي مي‌باشد و جزئيات آن را همراه شكل(2) مي بينيم.

شکل(2):پيکربندی عمومی مربوط به ماشينهای سيستم AS/RS

شکل(3)يک نمونه از ماشين واقعی مربوط به سيستم AS/RS

5- سيستم كنترل كامپيوتر :

تعيين نيازمندي طراحي سيستم كنترل كامپيوتر مرور خطوط هدايت جريان  استانداردهاي  EIA وASCII و  و IEEEو FCCمتعلق به  تبادل اطلاعات كد استاندارد آمريكا،موسسه صنعتي الكترونيك،كميسيون مكاتبه فدرال ،موسسه مهندسي برق و الكترونيك را الزامي مي كند.

براي تعريف واضح از نيازمندي طراحي سيستم كنترل كامپيوتر نکات زير بايستي بررسی و امتحان شود .

1ـ محدوده كار 23 و وضعيت سيستم

2ـ معماری و فلسفه كار سيستم

3ـ نيازمنديهاي نرم‌افزار

4ـ آموزش 24 و نصب سيستم

5ـ تست ، قبول و گارانتي

هرگاه كه زمان  و تفکر صحيحی براي استفاده از انواع مختلف AS/RS در نظر گرفته می شود قطعا” پارامترهای ذيل دخيل بوده است.

1ـ اگر فضاي انبار كافي نبوده و زمان كاركرد غيرموثر باشد.

2ـ اگر انرژي كارگران به بن‌بست رسيده و سلامت افراد بصورت بالقوه به خطر افتد .

3ـ اگر تك‌تك طرح نتواند عملي شود.

4ـ اگر عمليات و كاركردها اصول مهندسي افراد را از بين ببرد.

5ـ اگر اطلاعات انبار بطور محدود مديريت شود.

6ـ اگر محيط انبار در معرض خطر بوده و مديريت موجودي غيرموثر باشد.

نمونه ای از نتايج کاربرد سيستم انبار و تخليه مکانيزه در تايوان:

AS/RS در تايوان براي اولين بار در سال1980 ميلادی به علت افزايش حقوق كاركنان، كمبود كارگر و مشكلات موجوددر ارتباط با زمين ارائه شدو صنايعي كه خود را با AS/RS وفق دادند از صنايع فعال ديگر در زمينه سرويس ، الكترونيك، ‌پلاستيك‌، ‌مكانيكي ،غذا ،منسوجات و… جلو افتادند. تعداد AS/RSهاي بكار برده شده از سال 1992 تا 1996 را در تايوان در شكل شماره (3) مي بينيد . جدول (1) تعداد AS/RS بين سال 1995 و 1996 نصب شده در تايوان را نشان مي‌دهد. در آن ميان صنعت الكترونيك بيشترين استفاده از AS/RS را نسبت به صنايع مكانيكي، فلزي ، غذايي ، پتروشيمي ، نساجي. . . داشته است و نهايتا” در شکل (5) نمون های از کاربرد مدرن سيستم های انبار و تخليه مکانيزه را بعنوان  ايستگاه پارکينگ می بينيم.

جدول(1): تعداد و درصد كارخانجات در حال كار و تنظيمي بر اساس AS/RS در سال 1996 در تايوان

% of total stands	Number of stands	% of total sets	Number of sets	Industry
22.5	38	27.2	15	Electronic
20.1	34	14.5	8	Plastic group
14.2	24	10.9	6	Petrochemical
5.3	9	10.9	6	Mechanical
8.3	14	7.3	4	Metal
1.2	2	1.8	1	Foods
5.9	10	7.3	4	Textile
1.2	2	1.8	1	Newspaper

 بحث ونتيجه گيری:

يك معيار اساسي جهت قبول مكانيزاسيون و بهره‌وري توليد، انبار و تخليه يا جابجايي تجهيزات و قطعات جهت طراحي ، توليد قطعات، فروش، بسته‌بندي و محافظت مواد و . . . مي‌باشد.نهايتا اگر سيستم‌هاي جابجايي مكانيزه درست طراحی و اجرا شود، لينك عمومي جهت مکانيزاسيون تمامی نقاط کارخانه فراهم آورده و در نهايت نتايج زير را ميدهد.

1ـ فضاي انبار مواد براي هر عمليات كافي خواهد بود.

2ـ سرعت لازم براي ورود و خروج مواد به/از انبار كافي خواهد بود

3ـ سرعت كنترل انتقال مواد از پروسه‌اي به پروسه هاي ديگر مطلوب خواهد بود.

4ـ كنترل جزئيات به روز همه مواد در انبار و گذر

يك كارخانه مكانيزه فرايندهاي داخلي و عمليات‌ها را تا حد ايده الي افزايش و توسعه خواهد داد.

منابع و مراجع:

1.Amy Hsin-I Lee and Chiu-Chi Wei* & Chen-Mei Fuong Wang “The application of AS/RS and AGV in Taiwan” Int. J. Manufacturing Technology and Management, Vol. 5, Nos. 1/2, 2003

2. Howard Zollinger, P.E.&Zollinger Associates, Inc.” AS/RS application, benefits and justification in comparision to other storage methetods”peplenishment system for distribution center, Copyright® 2001
3. Bill Edwards systems salesmanager munck automation technology, INC.161 enterprise drive Newport news, Virginia 23603 “Small parts AS/RS trends in the technology and its application” 8720 Red Oak Boulevard Suite 201Charlotte, North Carolina 28217-3992
4. Hackman, S. and Rosenblatt, M. (1990) “Allocating items to an automated storage and retrieval system”, IIE Transactions, Vol. 22, No. 1, pp.7–14.
5. Bozer, Y.A. and J.A. White, “Travel-Time Models for Automated Storage/Retrieval Systems” IIE Transactions, Vol. 16, No. 4, 1984, 329-338. 6. Elsayed, E.A. and O.I. Unal, “Order Batching Algorithms and Travel Time Estimation for Automated Storage/Retrieval Systems” International Journal of Production Research, Vol. 27, No. 7, 1989, 1097-1114.
6. Han, M.H., L.F. McGinnis, J.S. Shieh, and J.A. White, “On Sequencing Retrievals In An Automated Storage/Retrieval System” IIE Transactions, March 1987, 56-66.