مبادئ تصميم للأجهزة المنخفضة التكلفة والمستمرة للبلدان النامية

إن آلية التصميم التي تكون ميسورة التكلفة ودائمة على السواء ضرورية لدعم التنمية الاقتصادية في العديد من البلدان النامية، ويمكن أن تؤدي هذه الآلية إلى تحسين الإنتاجية وإيجاد فرص العمل وتعزيز الصناعات المحلية، غير أن تحقيق هذه الأهداف يتطلب دراسة دقيقة لمختلف مبادئ التصميم التي تتناسب مع التحديات الفريدة التي تواجهها هذه المناطق، وتتجاوز هذه المبادئ الهندسة التقليدية لمعالجة القيود في الهياكل الأساسية والمهارات والمواد والتمويل، وعند تطبيقها بفكر، فإنها تتيح إنشاء معدات لا تكون فعالة من حيث التكلفة ومتينة أيضا.

السياق والتحديات

فالبلدان النامية تعمل في إطار مجموعة من الظروف تختلف اختلافاً شديداً عن تلك التي تفترضها معظم معايير التصميم الصناعي، وقد تكون شبكات الكهرباء غير موثوقة، وسلاسل الإمداد بقطع الغيار ضعيفة في كثير من الأحيان، وتوافر التقنيين المهرة محدود، وتضع العوامل البيئية مثل الرطوبة العالية، والغبار، والحرارة الشديدة، والارتفاعات المتكررة في الطاقة الكهربائية ضغوطاً إضافية على المعدات، وفي الوقت نفسه، لا يمكن للمستعملين النهائيين - صغار المزارعين، والعمال الحرفيين، والمشتغلين، والمشتغلين بمرون، والمشتغلين بمرون، والمشتغلين بالأعمال الحرة، والمباشرة، والمباشرة، والمباشرة، والمنظمين بالأعمال الحرة، كما لا يمكن أن يزاولين، كما أن يزاولين، كما أن يزاولين، أن يزاولين، كما أن يزاولين، كما أن يزاولين، كما أن يزاولين، كما أن يزاولين، أن يزاولون المحليون على الصعيد المحليون على الصعيد المحليون، في الوقت نفسه، أن يزاولون على الصعيد المحليون على الصعيد المحليون، في الوقت نفسه، أن يزاولون، أن يزاولون، أن يزاولون على

In elorating these realities leads to the so-called "white elephant " problem: sophisticated equipment donated or imported into rural areas that sits idle because spare parts cannot be obtained or no one knows how to fix it. To avoid this, designers must engage deeply with local conditions, materials, and knowledge from the beginning. This context-sensitive design philosophy has been championed by organisations such as [FLT:]

مبادئ التصميم الرئيسية

1 - البساطة والنوعية في الصيانة

والبساطة هي المبدأ الوحيد الأكثر تأثيرا بالنسبة للآلات المنخفضة التكلفة والدائمة، حيث أن التصميم الأبسط يستخدم أجزاء أقل، وأقل من الصومعات المتخصصة، وتقليص تكلفة التصنيع بشكل مباشر، والأهم من ذلك، يجعل الإصلاح ممكنا باستخدام أدوات اليد الأساسية والمهارات المشتركة، وعندما تكون الآلة بسيطة، يمكن للميكانيك المحلي - بل وحتى المشغل - أن يكشف مشكلة ويصلحها دون انتظار أن يقطع فنيا من العاصمة.

ومن أمثلة البساطة في الممارسة العملية، قاذفات المصادر المفتوحة التي تستخدم محرك الديزل الوحيد المحتوي على خلايا السائل المتاح بسهولة في الأسواق الريفية، أو مطاحن الحبوب التي تعتمد على حزام بدلا من صناديق التروس المعقدة، وكل حمل إضافي أو ختم أو جهاز رقابة الكتروني يمكن أن يصبح نقطة فشل، وينبغي للمصممين أن يطلبوا الاستعاضة عن الركاز بقطع غيار رخيصة المصدر؟ هل يمكن استبدال جهاز استشعار إلكتروني غير مجهز بمؤشر ميكانيكي؟

2 - استخدام المواد المتاحة محليا

فالاستناد إلى الفولاذ المستورد أو السكك الحديدية الخاصة أو اللدائن البلاستيكية الجاهزة للإمدادات يخلق تبعية في سلسلة الإمداد تجعل الآلات هشة على المدى الطويل، بل ينبغي للمصممين أن يعطوا الأولوية للمواد التي يمكن مصادرها داخل المنطقة - الملامح المشتركة للصلب، والأخشاب، والمعاد تدويرها، بل وحتى الخيزران، واستخدام المواد المحلية يقلل من تكاليف النقل، ويتجنب تعريفات الاستيراد، ويكفل أن المادة نفسها لا تزال متاحة بعد سنوات من استبدالها.

وعلاوة على ذلك، كثيرا ما تأتي المواد المحلية بمعارف مدمجة، ففي أجزاء كثيرة من أفريقيا، تكون السود مهرة في الصلب المبلد المبلّغ، وتشكل أجزاء معدنية بسيطة من الورق، ويمكن للمصممين أن يستغلوا هذه المهارات بتحديد المواد ودمج الأساليب التي تكون في النظام الإيكولوجي المحلي للتصنيع.

3- مدة الخدمة والرد عليها

وكثيرا ما تعمل الآلات في المناطق النامية في بيئات قاسية: الحقول الغبارية، أو أغطية المعالجة الرطبة، أو الطرق التي لا تتجاوز المسارات، ولتحقيق القابلية للدوام دون تكلفة عالية، يجب على المصممين اختيار مواد وتشكيلات مقاومة التآكل، والغطاء، والزئبق، والسكر، والفولاذ المهتر أو المشبع، أن يكون غير ضروري إذا أمكن جعل الآلة ذات حديد الأكثوم غير المأه، وه، وه، وه، وه، وه، وه، وه، وه، وه، وه، وه، وه، وه، وه، وه، وه، وه، وه، وه، وه، وه، وه، وه، وه، وه، وه، وه، وه، وه، وه، وه، وه، وه، وه، وه، وه، وه، وه، وه، وه، وه، وه، وه، وه، وه، وه، وه، وه، وه، وه، وه، و

وهناك استراتيجية فعالة أخرى هي جعل الآلة " زائدة " لتحميلها المعتاد، باستخدام عامل أمان يؤدي إلى معاملة قاسية، وسحق للحبوب يمكن أن يضاعف من الناتج المتوقع دون ضرر، سيبقى على قيد الحياة من سنوات من تحميل زائد من المشغلين الذين يدفعونها إلى الحد الأقصى، وهذا النهج، الذي يسمى أحيانا " تصميم الحرق " ، يتعارض مع عقلية التصنيع الغربي المثلى، حيث يتم توفير كل غرام من الكلفة.

• Corrosion prevention:] Use drain holes, avoid waterفخ, and specify paint systems that can be reapplied locally.
• Dust protection:] Enclose bearings in simple labyrinth seals; avoid electronics when possible.
• Heat and UV resistance:] Use rubber parts made from EPDM or natural rubber that withstand sunlight; avoid painted plastic panels that fade.

4 - كفاءة الطاقة

وتكاليف الطاقة في العديد من البلدان النامية مرتفعة وغير موثوقة، إذ أن مولدات الديزل مكلفة للهرب والاستمرار، وقد لا تتوفر الكهرباء الشبكية إلا بضع ساعات يوميا، كما أن الأجهزة الفعالة للطاقة تقلل من تكلفة التشغيل وتجعل المعدات صالحة للمستعملين الصغار، وينبغي أن يبحث المصممون عن سبل لخفض الاحتكاك، وتحسين نقل الطاقة، ومواءمة احتياجات الجهاز من الطاقة مع مصدر الطاقة المقصود.

إن إدماج مصادر الطاقة المتجددة هو خطوة قوية، فعلى سبيل المثال، أصبحت مضخات المياه ذات الطاقة الشمسية ميسورة وموثوقة بشكل متزايد، أما بالنسبة للآلات الثابتة مثل مطاحن الحبوب أو مطابع النفط، فإن التصميمات التي يمكن تكييفها لتدبير الكهرباء التي تولدها الطاقة الشمسية، أو حتى مباشرة من نظام حراري شمسي، فهي واعدة، غير أن المصمم يجب أن يكفل كفاءة الآلة عالية بما يكفي لجعل تصميم الطاقة الشمسية مفتوحاً.

وثمة عامل هام آخر هو الاختيار بين الطاقة الكهربائية والداخلية للاحتراق، ففي المناطق الريفية، تكون محركات الديزل الصغيرة متاحة على نطاق واسع ويمكنها أن تحرق أنواعا مختلفة من الوقود، بما في ذلك الديزل الأحيائي، وإذا استخدمت محرك كهربائي، فينبغي أن تكون من النوع المشترك غير المرفأ (مثلا، من المرحلة الواحدة، 220 في المائة) والآلة التي ينبغي أن تُصمم للتسامح مع تقلبات الفول أو من الطينات.

5- التكلفة - الأثر

إن فعالية التكلفة لا تتعلق بتقليل سعر الشراء إلى أدنى حد، بل تتعلق بتقليل التكلفة الإجمالية للملكية على الحياة المتوقعة للآلة، بما في ذلك الوقود والصيانة والوقت النزولي، والآلة الأكثر تكلفة بقليل التي تتطلب قدرا أقل بكثير من الإصلاحات والاستهلاكات، وهي غالبا ما تكون أرخص في الأجل الطويل، ويجب على المصممين اتخاذ قرارات واضحة بشأن المفاضلة، باستخدام البيانات المحلية عن معدلات العمل، وأسعار الوقود، وتوافر قطع الغيار.

فعلى سبيل المثال، قد يضيف استخدام أداة ذات جودة أعلى 5 دولارات إلى تكلفة الآلة، ولكن تجنب انهيار يكلف المزارع 100 دولار في الإنتاج المفقود، ومن ناحية أخرى، فإن استخدام صفائح فولاذية باطلة التكلفة قد يكون مفرطاً في الحد الذي سيستمر فيه عمود من الصلب المميت مع طلاء الطلاء البسيط إلى أقصى حد ممكن من الاستخدام العادي، والمفتاح هو تحديد [أقساط المساعدة]

6 - نظام الوحدات والتوحيد القياسي

ويسمح الهيكل النموذجي ببناء آلة من التجمعات الفرعية القابلة للتبادل، ويقلل هذا التصنيع من المخزون ويسهل رفع مستوى المزرعة أو إصلاحها، وإذا اشترى المزارع مضخة محركية أساسية، ينبغي أن يكون بوسعه في وقت لاحق إضافة وحدة مرشحة أو صهريج ضغط باستخدام نفس النمط المتصاعد.

كما أن نظام الوحدات يتيح النسيج المحلي: يمكن أن تنتج حلقات عمل مختلفة وحدات مختلفة، ويمكن أن تحدث الجمعية النهائية بالقرب من العميل، مما يبني القدرة المحلية ويخفض تكاليف النقل، وفي الممارسة العملية، يجب أن تكون الوحدات النموذجية متوازنة مع البساطة - حيث يزيد عدد الوحدات التي يزيد تعقيدها ونقاط الفشل المحتملة، والهدف هو تحديد الحدود الطبيعية في وظيفة الآلة (مثلا، المحرك، نقل الطاقة، أداة العمل، الإطار) والتصميم الواضح.

٧ - تصميم المستعملين - المقر

أكثر الآلة دواماً هي التي تُستخدم وتُصان، تصميم مستعملي المُستخدمين يُفترض أن يتفهم قدرات المشغل المادية، والأفضليات الثقافية، والقيود الاقتصادية، مثلاً، آلة تتطلب مراقبة دقيقة للمحركات قد لا تكون مناسبة لمشغل يرتدي قفازات عمل ثقيلة، وهُجر ثرثار ثقيل جداً للتحرك بين الحقول إذا لم يكن بالإمكان نقله، وكذلك إذا كان المستخدم المقصود هو امرأة، فإن الوزن،

كما أن تصميم المستعملين المصممين يعني إشراك المستخدمين في مرحلتي التصميم والاختبارات، ويمكن أن تكشف التجارب الميدانية التي تنطوي على تعليقات تشاركية عن مشاكل لا يمكن أن يلحقها أي قدر من الاختبارات المختبرية - مثل مبيد للتحكم يكون من الحرج الوصول إليه، أو هوبر يهتدي به عندما يكون فارغا ويخيف المشغل، وهذه العملية المتكررة تؤدي إلى آلات ليست دائمة فحسب بل أيضا سهلة الاستعمال حقا، مما يزيد من احتمال التبني والرعاية المناسبة.

استراتيجيات التنفيذ

الاختبارات والتحسينات المضاعفة

ولا يوجد تصميم مثالي في المحاولة الأولى، ولا سيما في البيئات الصعبة، فالوضع السريع باستخدام المواد والمهارات المتاحة محليا يسمح للمصممين باختبار وصقل المفاهيم بسرعة، ويمكن للجهاز الاختباري البسيط الذي يتم إنتاجه من الصلب الخردي أن يصادق على آلية حاسمة قبل الالتزام بالتأثيرات الإنتاجية، والاختبار الميداني في ظروف التشغيل الحقيقية - المطر الموسمي، والحقول المطخة، وحلقات التراب - أمر أساسي لكشف نقاط الضعف.

وينبغي للمصممين أيضاً أن يخططوا لعقد حلقات التغذية المرتدة بمجرد وصول الآلة إلى الميدان، ومن سيبلغ عن المشاكل؟ وكيف ستُبلغ التحسينات؟ إن الوثائق المفتوحة المصدر وشبكات الإصلاح المدعومة من المجتمع المحلي أصبحت نماذج قابلة للتطبيق بشكل متزايد، كما يتبين من من من منابر مثل ] Ecology و كيفية تصميم [صيانة الدراجات: 3].

سلسلة الإمدادات والصناعة التحويلية المحلية

ولكي تكون الآلات مستدامة حقا، يجب أن تكون سلسلة الإمداد بقطع الغيار ومواد التصنيع موثوقة، وينبغي للتصميم أن يرسم خريطة للتوافر المحلي للمكونات في وقت مبكر من العملية، وما هي أحجام أنبوب الفولاذ التي يخزنها التجار المحليون؟ وما هي المحركات التي يجري إصلاحها عموما؟ وهل توجد متاجر للحام قادرة على الحصول على الغازات المزودة بمقياس للجرع أم لا؟ وهذه العوامل تؤثر تأثيرا كبيرا على قرارات التصميم.

إن تشجيع الصناعة التحويلية المحلية هو هدف في حد ذاته، فعندما يمكن بناء آلة بواسطة حلقة عمل صغيرة، فإنها تخلق فرص عمل وتخفض الاعتماد على الواردات، ويمكن للمصممين دعم الصناعة التحويلية المحلية بتقديم أدلة تجميعية مفصلة وتصميمات جيغ وقوائم مرجعية لمراقبة الجودة، بل إن بعض المنظمات توفر التدريب لمنظمي المشاريع المحليين ليصبحوا منتجين " خصوم " لتصميم موحد، بما يكفل الاتساق مع التكيف مع المواد المحلية.

دراسات الحالة

دراسة الحالة 1: الماكر هيب بومب

إن مضخة ورك الماكر هي مثال كلاسيكي على البساطة والدوامة، وهي مضخة مصممة يدوياً للري الصغير، وتستخدم مضخة بسيطة ومصفوفتين فولاذيتين، مع تصميم يسمح بتصنيعها محلياً من الصلب الشائع والفقمات المطاطية، وبإلغاء العجلات المعقدة واستخدام الطاقة البشرية بدلاً من زيادة المضخات الموثوقة.

دراسة الحالة 2: مجلة " غون " العالمية

وقد كان الشيرل العالمي للنوت، الذي وضع في مركز القيادة في المكسيك، والذي يستند إلى تصميم من جانب المجموعة الهندسية في مركز أمريكا الوسطى في المكسيك، مثالا آخر بارزا، حيث كان يتصدع المكسرات والفاصوليا وغيرها من المنتجات ذات الصبغة الصلبة باستخدام قرص معدني متناوب داخل شاشة ثابتة، ويستخدم التصميم مكونات باهظة الثمن - ومحرك كهربائي عادي أو محرك يدوي، وفول محمول.

خاتمة

إن تصميم آلية دائمة منخفضة التكلفة للبلدان النامية يشكل تحديا يكافئ نهجاً مدروساً ومحوراً على الإنسان، إذ إن وضع أولويات للبساطة، والمواد المحلية، والقوة، وكفاءة الطاقة، والنموذج، وتغذية المستخدمين، والمهندسين، ومنظمي المشاريع، سيبقى أداة قادرة على التمكين الحقيقي للمجتمعات المحلية، والمبادئ الموضحة هنا ليست مجرد مُثُل أكاديمية، بل هي مثبتة عملياً، كما يتبين من نجاح منتجات مثل مضخة المالك.