مقدمة: التكلفة المخفية لـ شدولنغ

وفي مجال التصنيع الحديث، يُنظر إلى القرارات المتعلقة بتحديد مواعيدها في المقام الأول من خلال عدسة الإنتاجية - زيادة الإنتاج إلى أقصى حد، وتقليل التكرار، وموازنة عبء العمل، غير أن مجموعة متزايدة من البحوث تبين أن هذه القرارات ذات آثار بيئية هامة، لا سيما في متاجر التدفق، والمتاجر ذات التأثير الثابت للعمليات التي يمر بها كل منتج، هي صناعات ذات أثر كبير في صناعة التجهيز الآلي.

هيكل وخصائص الأحذية المتدفقة

ومحل التدفق هو مخطط تصنيع حيث تتبع جميع الوظائف نفس التسلسل الخطي لمحطات التجهيز، وهذا التصميم يتناقض مع محال العمل، حيث يمكن أن يكون لكل جزء مسار فريد، أو مع صناعة الخلايا، حيث تكرس مجموعات من الآلات لأسر القطع، وفي محل للتدفق، يتم ترتيب خط الإنتاج عادة حسب ترتيب العمليات - مثلا في خط تجميع إلكتروني، تنقل المكونات من محطة التمزق إلى اختبار الزهرة.

The most common scheduling problems in flow shops include sequence-dependent setup times], ]machine idle times, and batch scheduling[Fover scrapT:5]. Each of these has direct environmental waste

فهم هذه الخصائص هو الخطوة الأولى نحو إدماج القياسات البيئية في المقررات المحددة زمنياً، ويجري استكمال الأهداف التقليدية للبرمجة - التي تستغرق وقتاً كاملاً، وفترة الإنجاز، والتخلف - بأهداف الرابعة مثل الاستهلاك الكلي للطاقة، وانبعاثات الكربون، وتوليد النفايات.

Key Scheduling Decisions and their Environmental Consequences

شغل الوظائف واستهلاك الطاقة

وقد يؤثر الترتيب الذي يتم فيه تجهيز الوظائف على آلة ما تأثيرا كبيرا على الطلب على الطاقة، ففي متاجر التدفق التي تجتاز مراحل متعددة، قد يكون لكل آلة صورة للطاقة تعتمد على حالتها التشغيلية: العاطلة، أو التركيبة، أو المعالجة، أو الإغلاق، وقد أظهرت البحوث أن استهلاك الطاقة للآلة يمكن أن يتفاوت بنسبة تتراوح بين 20 و 40 في المائة بين مختلف تسلسلات الوظائف نظرا لاختيار عدد وطول فترات التجهيز، وعلى سبيل المثال، فإن تحديد الوظائف ذات الحرارة العالية تقلل درجات الحرارة.

A practical example comes from an automotive paint shop, where changing colours requires flushing the paint lines and clean the nozzles. If jobs are sequenced by colour (i., all black cars before all white cars), the number of colour changes — and thus the energy and solvent waste — drops dramatically. Scheduling algorithms that minimise colour changes have produced energy savings of 15-25% (see [FT1]).

أوقات التجهيز والنفايات المادية

وفي كل مرة يتم إنشاء آلة لوظيفة جديدة، هناك إهدار متأصل للمواد، وقد تشمل النفايات المجهزة في محل تدفق قطعاً مشطوبة من البداية، والنفايات من وكلاء التنظيف، والوحدات المعيبة التي تنتج أثناء مرحلة التفاف، ويتوقف حجم النفايات على تواتر المتاجر. ]

وعلاوة على ذلك، فإن استخدام الإرسال الطويل الأجل ] - تقسيم دفعة إلى فتحات فرعية أصغر حجماً تنتقل إلى المرحلة التالية قبل الانتهاء من الدفعة الكاملة - يمكن أن يقلل من مخاطر الطاعون أو الضرر أثناء التخزين، وبالتالي يزيد أيضاً من عدد المبادلات التي يجب تقييمها بعناية بين عمليات خفض المخزون وضبط النفايات.

Machine Idle Time and Energy Waste

الوقت غير قابل للتجنب بسبب الاختناقات أو الانهيار الآلي لكن الزمان المفرط من الجدولة السيئة قد يسبب أجهزة للتشغيل في أساليب التحكّم المنخفضة الكفاءة، ولا تزال تستخدم الطاقة (نحو 30 إلى 60 في المائة من طاقة التجهيز)

الصيد والاختراع

(ب) أن القرارات المتعلقة بالاختطاف تؤثر على كمية العمل في مجال التجهيزات، التي تؤثر بدورها على المساحة والإضاءة ومكافحة المناخ المطلوبة، وتؤدي البطاريات الأكبر إلى فترات أطول من التدفق وإلى زيادة العوازل التي تستخدم في مناولة المواد (مثلاً، الرافعات الشوكية، والمركبات المصحوبة آلياً) والتخزين، علاوة على ذلك، فإن العيوب في دفعة كبيرة يمكن أن تُكشف عن آثارها على نحو أطول مما يؤدي إلى حدوثه.

منهجيات تحديد الأثر البيئي

ولإتخاذ قرارات مدروسة بشأن الجدولة، يحتاج الممارسون إلى أدوات تترجم المعايير التشغيلية إلى مقاييس بيئية، وقد وضعت عدة منهجيات:

تقييم دورة الحياة (LCA)

تقييم الأثر البيئي لمنتج من الحفر إلى القبر، وبالنسبة للبرمجة، فإن نهج ديناميك LCA () يعتبر أن اختيار الآلة وتوقيت العمليات يؤثران على ملف الانبعاثات في كل مرحلة، مثلاً إذا كان لمحل تدفق متعدد الآلات المتطابقة، فإن وكالة النفط الليبرية ستنظر في مزيج الطاقة الذي تستخدمه كل آلة على مدى الوقت الأدنى.

تحليل الطاقة والنمذجة

ويمكن أن يُصنَّف كل آلة من نماذج الطاقة التي تُدمج في الجدول الأمثل، حيث يمكن أن يُخصَّص كل آلة باستهلاكها من الطاقة في ولايات مختلفة (التجهيز، العاطلة، العزل، الغلق)، والطلب على الطاقة التراكمية في الجدول الزمني، ثم يُدرَّب مجموع ما يستهلك من آلات الطاقة أثناء أوقات التجهيز، والوقت المحدد، والنماذج المتقدمة أيضاً [العملة: صفر]

Pareto optimisation]] كثيرا ما يُستخدم لاستبعاد الأهداف المتعددة: التقليل إلى أدنى حد من إجمالي الطاقة، وتقليل النفايات إلى أدنى حد، وعلى سبيل المثال، فإن الجدول الذي يُنتج فترة أطول بنسبة 10 في المائة ولكن تخفيض الطاقة بنسبة 30 في المائة قد يكون أفضل من منظور الاستدامة.

مؤشرات الأداء البيئي

أما مؤشرات التركيز البيئي فهي مقاييس أبسط يمكن تعقبها في الوقت الحقيقي لتوجيه الجدول الزمني، وتشمل مؤشرات التركيز البيئي المشتركة لمتاجر التدفق ما يلي:

  • Energy Intensity] (kWh per unit produced)
  • Material Utilisation Rate] (نسبة مئوية من المواد الخام التي تنتهي في منتج منتهي)
  • Setup Waste Rate] (waste per setup)
  • Carbon Emission per Job] (kg CO2 per job)

وبوضع أهداف لهذه المؤسسات ورصدها باستمرار، يمكن للجهات التي تحدد مواعيدها أن تعدل الخطط بسرعة عندما تتجاوز القياسات العتبات.

المحاكاة والتوائم الرقمية

(أ) استخدام متاجر التدفق الحديثة بشكل متزايد توأم رقمي - نسخ إلكترونية للنظام المادي - لتحفيز الأثر البيئي لمختلف القرارات المتعلقة بتحديد مواعيدها قبل التنفيذ، ويمكن للتوائم الرقمي أن يُمثل استهلاك الطاقة وتوليد النفايات وانبعاثات كل سيناريو، ويوفر طريقة خالية من المخاطرة لتحقيق الحد الأمثل، فعلى سبيل المثال، يمكن للتوائم الرقمي لخط تجميع الإلكترونيات أن يُحدِّد أثر مختلف تسلسلات العمل على استخدام أجهزة التفتيش المبيع التوائم.

دراسات حالة في مجال جدول الأعمال المستدام

وتظهر عمليات التنفيذ في العالم الحقيقي الوفورات البيئية المحتملة التي يمكن تحقيقها من خلال التغييرات في الجدولة:

الجمعية الاستوائية: الطلاء شوب شدولنغ

A major car manufacturer redesigned its paint shop changes: by grouping jobs of the same colour together and by using a sequence that transitioned from light to dark colours, the facility reduced solvent waste by 18% and energy consumption by 12%. The change was implemented without any capital investment - only a modification to the scheduling algorithm. Furthermore, by scheduling the most energy intensive colours (eg).

التصنيع الإلكتروني: العنصر

In a printed circuit board (PCB) assembly flow shop -- the placement machines use highspeed nozzles to pick and place components. Changing component types requires a reel change, which consumes time and generates waste from the reel leader and tape. By sequencing boards that share the same component respectivelyly, a manufacturer achieved a 25% reduction in reel changes, leading to a 15% drop in waste

تجهيز الأغذية: باتش شدولنغ مع السلع القابلة للتلف

وواجهت محل لتدفقات معالجة الألبان تحديات تتعلق بتدمير المنتجات وتبريد الطاقة الكثيفة، حيث تحولت من جدولة كبيرة إلى جدولة مواعيد صغيرة وأوضاع ذات أولوية للأرواح القصيرة، وخفضت نفايات المنتج بنسبة 20 في المائة، وخفضت طاقة التبريد بنسبة 8 في المائة، لأن الوقت الذي انخفضت فيه السلع المنتهية التي تستهلك في التخزين البارد، كما أن تغيير الجدولة سمح بتنظيف دورة النظافة الثانوية الأكثر تواترا، مما أدى إلى تحسين الفائدة.

استراتيجيات التنفيذ

ويتطلب تنفيذ جدول زمني واعي بيئيا في محل تدفق أكثر من مجرد برامجيات جديدة؛ وهو ينطوي على تغيير تنظيمي والتزام بالاستدامة، وهنا خطوات عملية:

1 - القياس والمعلم

وقبل أي تحسن، يجب وضع خط أساس للطاقة والنفايات والانبعاثات، ووضع قياسات على الآلات الرئيسية، وتتبع معدلات الخردة حسب الوظيفة، وتسجيل مدة التجهيز، واستخدام هذه البيانات لحصر مؤشرات الإنجاز البيئية المذكورة آنفاً.

2- إدماج الأهداف البيئية في برامجيات شدولنغ

وتتيح معظم نظم التخطيط المتقدم والبرمجيات الحديثة وظائف موضوعية حسب الطلب، وتعمل مع فريق تكنولوجيا المعلومات أو بائع البرامجيات لإضافة أهداف مثل تقليل الاستهلاك الكلي للطاقة أو تقليل النفايات إلى أدنى حد، ويمكن لأدوات واجهة بريتو أن تساعد على تصور المبادلات بين السرعة والخضرنة.

3- استخدام المواد الهجائية في التصفيات الخضراء

وبالنسبة لمحلات التدفق التي لا تزال فيها الجداول اليدوية مشتركة، يمكن أن تكون الهيمنة البسيطة فعالة:

  • Colour —based grouping]: In paint or dyeing, sequence jobs by colour to minimise clean.
  • Temperature — based sequencing: In heat-treating or welding, group jobs with similar temperature requirements.
  • Material — mafamily sequencing: Cluster jobs that use the same raw material or tooling.

4- تنفيذ سياسات التحول

ينبغي أن يهدف القائمون على تشغيل الآلات إلى نقل المعدات خلال فترات طويلة من العطال، وينبغي أن يهدف الجدول إلى إنشاء كتل عمل متقاربة تتيح فترات أطول من الزمن تكون فيها عمليات الإغلاق كاملة ممكنة، بدلا من التوقفات القصيرة المتكررة.

5 - اعتماد نظام لوت سترامينغ ومختلط - موديل شدولنغ

وهذه التقنيات تقلل من طاقة العمل والتخزين، ولكن يجب أن تكون متوازنة مع تكاليف التجهيز، وتستخدم المحاكاة لإيجاد الحجم الأمثل للطاقة التي تقلل من إجمالي الطاقة بالإضافة إلى النفايات.

6- التحسين المستمر باستخدام مؤشرات القدرة على التنفيذ

Establish green KPI dashboards that display realtime environmental impact along traditional productivity metrics. Hold regular reviews to identify scheduling changes that lower the footprint without harming client service.

الاستنتاج: المكسب المختلط للشروط الخضراء

والمتاجر المتدفقة هي العمود الفقري للعديد من الصناعات التحويلية، كما أن قرارات تحديد مواعيدها لها أثر عميق على البيئة، إذ إن الانتقال إلى ما يتجاوز التركيز الضيق على التكاثر والنباتات، وبإدماج استهلاك الطاقة، وتوليد النفايات، والانبعاثات في الوظيفة الموضوعية، يمكن للمديرين أن يقللوا إلى حد كبير من الآثار الإيكولوجية لعملياتهم، كما أن أساليب مثل قياس الاستهلاك الدينامي، ونمذجة الطاقة، والتوائم الرقمية، توفر الأساس الحقيقي للتجهيز الآلي.