فوائد معالجة المواد الآلية في مطاحن رولينغ الحديثة

مقدمة: دور التلقائية في مطاحن رولينغ الحديثة

وتتحول المطاحن إلى مصانع تعمل بالمعادن، حيث يتم تحويل الفولاذ الخام والألومنيوم والنحاس وغيرها من السكك الحديدية إلى صحائف، وحانات، وعصائر، وشكل هيكلي، حيث أن الطلب العالمي على منتجات المعادن العالية الجودة يكثف، فإن المطاحن تتعرض لضغط مستمر لتعزيز الإنتاج، وتخفيض التكاليف، والحفاظ على معايير أمان صارمة.

(د) تُعمم فوائد التشغيل الآلي إلى ما بعد استبدال العمل البسيط، وتُغذي حلول المناولة المتكاملة البيانات في الوقت الحقيقي إلى نظم الرقابة على نطاق النباتات، مما يتيح تدفق العمل على نحو متسرع، وتسريع وتيرة التغيير، والجودة المتسقة، وتستكشف هذه المادة المزايا الرئيسية للمناولة الآلية للمواد في المطاحن الحديثة، من الكفاءة والسلامة إلى وفورات التكاليف ومن أجل إيجاد سياق أوسع بشأن اتجاهات التشغيل الآلي الصناعي، [FLT:T]([1])

تعزيز الكفاءة ومن خلال النواتج

تخفيض مدة الدورة والنواتج العليا

فالخدمة اليدوية في مطحن متجدد بطيئة بطبيعتها، ويجب على العمال تنسيق حركة الكعوب الثقيلة، والنظارات، باستخدام الرافعات أو الشوكية، وغالبا ما تنتظر مسارات واضحة وتعليمات متتالية، وتزيل النظم الآلية هذه الاختناقات، ويمكن للأجهزة المتحركة والمزودة بأجهزة متعددة الأطراف نقل المواد بسرعة متسقة، مع تزامنها مع دورة الفرن الدائرية.

تحقيق التكامل الأمثل لتدفق العمل

وتسير المناولة الآلية للمواد جنبا إلى جنب مع نظم متقدمة لتنفيذ التصنيع، وتتتبع هذه النظم كل قطعة من المواد من الدخول إلى الخارج، وتسند الأولوية إلى متطلبات النظام، وتوجَّه الموفِّرات والروبوتات إلى توجيه المواد إلى خط النهاية الصحيح أو التكتل دون تدخل بشري، ويقضي هذا التكامل اللامع على أوجه القصور في عمليات الفرز اليدوي ويقلل من مخاطر سوء السلوك.

مواصلة العملية والحد من الوقت

وعلى عكس العاملين في مجال العمل البشري، يمكن أن تعمل النظم الآلية على مدار الساعة دون انقطاع أو تغيير في التحول أو الإرهاق، وهذه العملية المستمرة حاسمة في المطاحن المتجددة حيث يجب أن تدار الأفران المتسخنة دون انقطاع، وتخفض المعالجة الآلية الوقت الذي تستغرقه عمليات التسليم المتناوبة وإنشاء المعدات، وعلاوة على ذلك، يمكن برمجة الأسلحة الآلية والموصلات من أجل إحداث تغييرات سريعة بين مختلف أحجام المنتجات، مما يقلل من الوقت غير المنتج.

تحسين السلامة والإرغونوميك

نقل العمال من المناطق الخطرة

(أ) أن تكون مطاحن [مصانع الصواريخ] شديدة الخطورة، ويواجه العمال مخاطر من السطح الساخن (يمكن أن تتجاوز الحرارة 1200 درجة مئوية)، وتثقل كميات كبيرة من الأطنان، وتحركات الأجهزة، وتفجيرات البخار المحتملة) وتقضي المواد الآلية على الحاجة إلى العمل بالقرب من هذه المخاطر.

أجهزة الاستشعار الدقيقة والسلامة الافتراضية

وتُزوَّد النظم الحديثة الآلية بتكنولوجيات متعددة للسلامة، وتُنشئ أجهزة المسح الضوئي لمعدات آمنة افتراضية حول المعدات المتحركة، مما يؤدي إلى توقف الطوارئ إذا دخل شخص إلى المنطقة، وتكشف نظم الرؤية عن فنادق الجنين أو أربطة السكك الحديدية قبل أن تسبب حوادث، وتحلل نماذج التعلم الآلام البيانات المتعلقة بالتنبؤ بإخفاقات المعدات التي يمكن أن تؤدي إلى ظروف غير آمنة، وهذه التدابير الاستباقية للسلامة تتجاوز إلى حد بعيد قدرات الرقابة اليدوية.

استحقاقات التقاعد للموظفين المتبقين

وحتى في المطاحن الآلية للغاية، تتطلب بعض المهام الحفاظ على التدخل البشري، والتفتيش الجيد، والأدوار الإشرافية، ويقلل التلقائية من الضغط البدني على هؤلاء العمال عن طريق معالجة الطلبات الثقيلة المتعلقة بالرفع والتكرار، وعلى سبيل المثال، فإن قطع الطرق الآلية والعلامات التي تفرغ العمال من الضغط المتكرر لتطبيق المضائق على الفحم، وهذا الانخفاض في الإصابات الناجمة عن الإجهاد الناجم عن الانفجارات يؤدي إلى انخفاض عدد القوى العاملة المسببة للإصابة.

خفض التكاليف والعودة إلى الاستثمار

الوفورات في العمل

وفي حين أن الإنفاق الأولي على المواد الآلية كبير، فإن المدخرات الطويلة الأجل في العمل كبيرة، ويمكن أن يحل أحد الفئات العمرية الأخرى محل عدة مشغلي رافعة شوكية عبر ثلاث نوبات، ويقضي مناولة الفحم الآلي على الحاجة إلى مشغلين متعددين للرافعات ومشغلين، وعلى مدى فترة خمس سنوات، فإن التكلفة الإجمالية للملكية (بما في ذلك الصيانة، وتحديث البرامجيات، والطاقة) كثيرا ما تكون أقل من الأجور والفوائد الإجمالية لطاحن ذات الأجر.

خفض النفايات والمواد والأضرار

فالخدمة اليدوية الملائمة هي السبب الرئيسي في النفايات المادية في المطاحن المتداولة، ويمكن إسقاط أو خدش أو تشويهها أثناء النقل، مما يؤدي إلى رفض الزبائن، وتعالج النظم الآلية المواد ذات الحركات الثابتة والمتحكمة، وتطبق المقابضات والمشغلات المتحركة على القوة الدقيقة اللازمة، مما يحول دون حدوث أضرار سطحية، ويكفل التكديس الآلي توزيعاً فعلياً لمعدلات الترجيح في مناطق التخزين، مما يقلل من مخاطر انهيار المواد الخام.

تكاليف الصيانة والطاقة الدنيا

وتصمم النظم الآلية للدقة والطول، وتحافظ العجلات الكهربائية، والعلامات المختومة، وخوارزميات الصيانة المتوقعة على تشغيل المعدات بكفاءة، وعلى النقيض من ذلك، تتطلب معدات المناولة اليدوية مثل الرافعات الشوكية والرافعات الفوقية تواتر الصيانة بسبب ظروف التشغيل القاسية - الدوافع الحرارية، والضرر الناجم عن التأثيرات، كما أن نظم النقل الآلي التي لها مسائل الكشف عن الحالات في وقت مبكر، مما يسمح بالتعجيل عمليات الصيانة بدلا من الإصلاحات الافتراضية الطارئة)٣٦(.

الجودة المتماسكة والحد من الرفض

المعالجة الدقيقة

وتتوقف النوعية في مطحن متجدد على معايير ثابتة للعمليات، إذ تؤثر المناولة المادية مباشرة على هذه البارامترات، وإذا تم تسليم سلالة من زاوية إلى المنصة المتحركة، فإن تغير السميك الناتج يمكن أن يفسد المنتج، والمواد ذات الدقة العالية، التي كثيرا ما تكون داخل مليمتر واحد، وهذا الدقة يضمن أن تعطى المطحنة المتجددة مواد في الاتجاه الصحيح، ودرجة الحرارة، والتوقيت.

التفتيش المتكامل

ويمكن أن تشمل المناولة الآلية للمواد محطات التفتيش الداخلية، حيث ينتقل الفحم من المهبط إلى منطقة التخزين، وأجهزة المسح الليزري، وأجهزة الاستشعار الحالية التي تعمل بالأشعة، وفحص المسبار فوق الصوتية للرفض السطحي والأبعاد والعيوب الداخلية، ويمكن تحويل المواد الضاربة تلقائيا إلى خط لإعادة العمل أو الخردة، مما يحول دون وصول المنتجات إلى المخزون، وهذا الحد من جودة العمليات في الوقت الحقيقي يقلل من الحاجة إلى ما بعد.

الظروف البيئية الخاضعة للمراقبة

فبعض المعادن، مثل الألمنيوم والنحاس، حساسة لدرجة الحرارة والرطوبة أثناء المناولة، ويمكن أن تحافظ نظم التخزين والاسترجاع الآلية على المناطق الخاضعة للرقابة على المناخ بالنسبة للمواد الحساسة، كما أن المواد المخزنة في بيئة باردة وجافة تتجنب استيعاب الطوابق الرطبة التي يمكن أن تؤدي إلى نمو أو تآكل الأوكسيد، كما أن دليل المناولة الآلية يمنع التعرض الممتد إلى درجات عالية بعد التدفئة.

المرونة والقدرة على الصقل في الإنتاج العكسي

التكيف مع تغيرات المنتجات

ويجب أن تخدم المطاحن الحديثة أسواقا متنوعة من السيارات إلى البناء إلى الفضاء الجوي، وقد يتطلب كل أمر أبعادا مختلفة أو سبائك أو نهايات، ويمكن إعادة برمجة نظم المناولة الآلية بسرعة لمعالجة مختلف أحجام المنتجات وأثقالها، وعلى سبيل المثال، يمكن تجهيز فئة واحدة من المنتجات ذات القيمة المضافة ذات الشوكات النموذجية التي تتكيف مع مختلف مقاييس الحجم الداخلي لإنتاج الفحم.

الهياكل الأساسية القابلة للتوسع

ومناولة المواد الآلية هي طريقة نموذجية، ويمكن للمطحن أن يبدأ بعدد قليل من المركبات الفضائية المتعددة الأطراف ويوسع الأسطول مع نمو الإنتاج، ويمكن توسيع خطوط المواصلة أو إعادة تشكيلها بأقل قدر من الوقت، وتضيف التحسينات في البرمجيات وظائف مثل مقاييس الدفع المتقدمة أو دمجها في منابر جديدة للنظم المتعددة الأبعاد، مما يعني أن المطاحن يمكن أن تنسق استثماراتها في مجال التشغيل الآلي مع توافر رأس المال والطلب على السوق.

معالجة سلسلة من الظروف المادية

ويمكن أن تزن كميات كبيرة من المواد المتحركة التي تتفاوت على نطاق واسع في الشكل والحجم ودرجات الحرارة، حيث يمكن أن تزن بضعة مئات من الكيلوغرامات إلى أكثر من 30 طناً، ويمكن أن تكون الأصفاد ذات الطرازات الطويلة عدة، وتصمم النظم الآلية لمعالجة هذا الطيف، ويمكن للمشابكات الآلية التي تستخدم التحكم في القوة التكييفية أن ترفع من المصابيح الساخنة الهشة دون تشوه.

تكامل البيانات والصيانة الافتراضية

تعقب وتعقب الزمن الحقيقي

وكل حركة للمواد في نظام آلي تولد بيانات، وتُحدد بطاقات التعريفات أو الشوارع أو نظم الرؤية كل سائل أو سلب، بينما تسجل أجهزة الاستشعار الزمان والمواقع ومعايير المناولة، وتتدفق هذه البيانات إلى قاعدة بيانات مركزية، وتوفر إمكانية التتبع الكامل من المواد الخام إلى الشحن، وفي حالة وجود مسألة ذات جودة، يمكن للمطحنة أن تتعقب منتجاً معيباً إلى عملية التخدير والتدفئة والتدقيق في المعدات.

الصيانة الافتراضية والحد من الوقت غير المخطط له

وتثري النظم الآلية في مجال تطهير البيانات ودرجاتها وحالتها وارتفاعها في المواقع، وتحلل نماذج التعلم الآلات هذه البيانات لكشف علامات التبديل المبكر أو الفشل الوشيك، مثلاً، يمكن أن تشير زيادة طفيفة في تهوية محرك النقل إلى تدهور في الأسابيع قبل حدوث انهيار، ويمكن للنظام أن يخطر أفرقة الصيانة ويوصى بنفاذ إصلاحي، ويتجنب الزيادة غير المتوقعة في المائة من تكاليف الصيانة الآلية.

تحليلات التحسين المستمر

وتسمح ثروة البيانات التشغيلية من المناولة الآلية للمطاحن بإجراء تحليلات مفصلة لعملياتها، ويمكنها أن تحدد الاختناقات - على سبيل المثال، جزء محدد من الموصلات يكون دائماً فترة انتظار طويلة، وبتحفيز مسارات بديلة أو إضافة قدرات، يمكن للمهندسين أن يحققوا أقصى قدر من النواتج دون إجراء محاكمات مادية، وهذا النهج القائم على البيانات للتحسين المستمر هو علامة بارزة للصناعة 4.0 ولا يمكن تحقيقه إلا بالبيانات الطاغنية التي توفر التشغيل الآلي.

المنافع البيئية والمستدامة

كفاءة الطاقة

إن نظم المناولة الآلية للمواد أكثر كفاءة من حيث الطاقة من العمليات اليدوية، ويمكن برمجة أجهزة الإيثر الثنائي الفينيل العشاري الكهربائي والموصلات الكهربائية للعمل بأقصى سرعة، مما يقلل من سرعة التسارع والتفاخر غير الضروريين، وتلتقط الحركات التجدد الطاقة أثناء التحلل وتغذيتها إلى الشبكة الكهربائية النباتية، وتنتج المواد الآلية الكهربائية، مقارنة بالديزل أو الرافعات الشوكية، انبعاثات صفرية داخل المصنع، مما يؤدي إلى تحسين نوعية الهواء.

خفض النفايات والنشر

وكما ذكر آنفا، فإن المناولة الآلية تقلل من الخردة من خلال مناولة دقيقة ودقيقة، وهذا يترجم مباشرة إلى أقل المواد التي تتجه إلى محل التدوير، ووفر الطاقة والموارد، وبالإضافة إلى ذلك، يمكن للنظم الآلية أن تفرز وتفصل أنواع الخردة (مثلا، الصلب اللاصق) أكثر فعالية من الفرز اليدوي، مما يؤدي إلى تحسين قيمة المواد المعاد تدويرها، كما يمكن للمطاحن أن يستخدم أساليب التعبئة لدعم التعبئة الثانوية.

العمليات المستدامة عن طريق البيانات

إن إدماج المناولة الآلية للمواد مع نظم إدارة الطاقة يتيح للمطاحن أن تحقق أقصى قدر من عملياتها من أجل إحداث أثر بيئي أقل، فعلى سبيل المثال، يمكن للنظام أن يحدد مواعيد التحركات العالية الطاقة خلال ساعات العمل التي تكون فيها الطاقة المتجددة أكثر توافرا، أو عندما يكون الطلب على الشبكة أقل، كما تتيح البيانات الرصد الدقيق لاستهلاك الطاقة لكل طن من المنتجات، وهو ما يمكن الإبلاغ عنه بالنسبة لإصدار شهادات الاستدامة، وهذا الوضوح يمكِّن المطاحن من تحقيق المتطلبات التنظيمية وأهداف الاستدامة.

الاتجاهات المستقبلية في معالجة المواد الآلية لطاحنات دحرجة

الاستخبارات الفنية وصنع القرار المستقل

أما الحدود التالية فهي تستخدم منظمة العفو الدولية لاتخاذ قرارات تتعلق بالتعامل مع المواد في الوقت الحقيقي، وبدلا من اتباع طرق ثابتة، ستختار هذه الأجهزة بصورة دينامية مسارات تستند إلى الازدحام، والأوامر ذات الأولوية، وتكاليف الطاقة، كما ستؤدي إلى تحقيق التسلسل الأمثل للحركات المادية للتقليل إلى أدنى حد من التأخيرات، وتظهر عمليات التنفيذ المبكر بالفعل تحسينات تتراوح بين 10 و15 في المائة في استخدامات تتجاوز النظم التقليدية القائمة على القواعد، ومع أن منظمة العفو الدولية تصبح أكثر موثوقية، يمكننا أن نتوقع أن نكيف التدفق المادي المستقل بشكل كامل.

الروبوتات التعاونية (الكبوتات)

وفي التطبيقات التي تكون فيها التشغيل الآلي الكامل غير عملي مثل الملزمة المعقدة أو الملصقات الجمركية - التي تظهر، ويعمل هؤلاء الروبوتات ذات الوزن الخفيف إلى جانب مشغلي البشر، ويتحملون مهاماً متكررة أو شاقة في حين يتولى العاملون قرارات أكثر تعقيداً، ويجهزون قوالب مشتركة بأجهزة الاستشعار والرؤية اللازمة للعمل بأمان بدون أقفاص أمان، وفي مطاحن الورق المتداولة، يمكن للعمال الأزواج المساعدة في مهام مثل هذه.

5G Connectivity and Digital Twins

(ب) توفر شبكات منخفضة التردد 5G التحكم في الوقت الحقيقي في نظم المناولة الآلية عبر مناطق المطاحن الواسعة، مما يتيح التنسيق اللاسلكي بين أجهزة التصوير المقطعي والطائرات بدون طيار لرصد المخزون دون تكلفة تكتل واسع.

التكامل مع الصناعة التحويلية

وقد بدأت بعض المطاحن المتداولة في إدماج الصناعة التحويلية المضافة (الطباعة 3D) لإنتاج قطع غيار أو قوائم مصممة خصيصاً، وسيلزم أن تدمج المناولة الآلية للمواد مع هذه العمليات الجديدة، والمسحوق المتحرك أو الأسلاك الوسيطة، والعناصر المطبوعة، وهذا التقارب في التصنيع التقليدي والمضافي يتيح فرصاً جديدة لقطع الغيار التي يتم استرجاعها، مما يقلل من المخزون والوقت المتعطل، وستكون النظم الآلية هي الغراء الذي يربط بين خطوط التدحرجة والتكنولوجيات الناشئة.

الاستنتاج: مقياس استراتيجي للمطاحن القادرة على المنافسة

ولم تعد مناولة المواد الآلية ترف للمطاحن المتداولة في المستقبل - بل هي ضرورة استراتيجية، فالفوائد واضحة: ارتفاع الناتج، وانخفاض التكاليف، وتحسين السلامة، والجودة المتسقة، والمرونة اللازمة للاستجابة لتغيرات السوق، ونظرا لأن التقدم التكنولوجي، فإن الفجوة بين المطاحن الآلية والمطحنة التي تعمل يدويا ستتسع، مما يجعل من الصعب على الجراثيم أن يتنافسوا على أداء التصنيع أو الجودة أو التشغيل الآلي.

For further reading on functioning in heavy industries, the IndustryWeek]] website offers a wealth of articles and case studies. Additionally, the Material Handling Institute (MHI)[FLT emerging:6]