שיקולי תכנון לרכיבים והרכבות במכונה

On 22 Dec., 2020

במאמר זה נסקור את תהליך התכנון ברמת המערכת על ידי יישום מספר כללים בסיסיים שיהוו מסגרת לפרויקט כולו. עוד בטרם ניגשים למציאת הפתרון המכני המתאים לבעיה, יש להגדיר בצורה טובה את הדרישות ההיקפיות של כל מי שאי פעם יבוא במגע עם המכונה שאנחנו מתכננים. אנשים אלו יהיו מפעילי המכונה, אנשי אחזקה, רכש, לוגיסטיקה ועוד...

שיקולי תכנון לרכיבים והרכבות במכונה

במאמר זה נסקור את תהליך התכנון ברמת המערכת על ידי יישום מספר כללים בסיסיים שיהוו מסגרת לפרויקט כולו. עוד בטרם ניגשים למציאת הפתרון המכני המתאים לבעיה, יש להגדיר בצורה טובה את הדרישות ההיקפיות של כל מי שאי פעם יבוא במגע עם המכונה שאנחנו מתכננים. אנשים אלו יהיו מפעילי המכונה, אנשי אחזקה, רכש, לוגיסטיקה ועוד – תלוי בפרויקט ובמכונה שפותרת את הבעיה שהוצגה. גם בצד המכני יש מקום לתת את הדעת כבר בשלב הזה ולרשום לעצמנו דרישות כמו נפח העבודה המוקצה למכונה, מיקום פיזי ומגבלות גיאומטריות, חיבורי תשתיות (אוויר, חשמל וכו'...), מפת תנועות עקרונית של המערכת, הספקים נדרשים כנגזרת של נפח העבודה וסוג העבודה ועוד דרישות רבות התלויות ביישום המדויק.

​תכנון מערכתי: תקציב, זמן, עבודה תקינה

גישה מערכתית – עמידה ביעדי הפרויקט:
1.    עמידה בלוח זמנים
2.    עמידה בתקציב נתון
3.    הנחת יסוד: מכונה עובדת – התכן פותר את הבעיה שהוגדרה

פרויקט מיטבי בעולם מושלם אמור לעמוד בכל שלושת היעדים הבסיסיים שצוינו לעיל. מכיוון שפרויקט לא חי בריק וסביבו ישנו עולם שלם של אילוצים שאינם בשליטת המתכנן השאיפה היא לעמוד בשניים מתוך שלושת היעדים, כאשר יעד מס' 3 הוא הכרחי כמובן. כלל זה צריך לעמוד לנגד עיניו של המתכנן לכל אורך הפרויקט. מטרת פרק זה הינה לעזור למתכנן הבודד / מנהל התכנון / ראש צוות התכנון לעמוד ביעדים המערכתיים תוך תשומת לב למספר מצומצם של קווי יסוד מנחים.
ראשית – על המתכנן לקבוע עיקרון פעולה (קונספט) מכני לפיו יימשך כל תהליך התכנון, על כך יפורט בהמשך, אך כבר בשלב זה יש לזכור כלל חשוב: 

העיקרון המכני קובע 80% ולעיתים קרובות אף יותר ממסגרת התקציב וממסגרת הזמן שיידרשו לפרויקט

שנית – כל פרויקט מתבצע בכדי לפתור בעיה כלשהי שבעזרת האמצעים הקיימים במקום העבודה אין לה פיתרון, או לפחות אין פתרון המניח את דעת ההנהלה. אין זה חשוב אם ההצעה לפתרון מגיעה מצד ההנהלה או מהשטח, יש לבחון את העיקרון המכני לפי כלל אחד חשוב:

הפיתרון המכני המוצע פותר את הבעיה בשלמותה לפי דרישות הלקוח

הלקוח יכול להיות כל מי שבשבילו מבוצע הפרויקט, אם זו הנהלת המפעל או אדם חיצוני שבשבילו נבנה מתקן מיוחד. החלק הקשה ביותר בכל פרויקט, אך אין לוותר עליו כבר בשלב הזה, הוא הגדרת הבעיה והגדרת הפיתרון הרצוי.

לדוגמא: הבעיה היא להתאים ציר לקדח כך שהפתרון ייתן תנועה צירית עם התנגדות שלא תעלה על 10N וסטיה של לא יותר מעשירית מ"מ למטר. שימו לב כמה הגדרות צריך רק בכדי להתאים ציר לקדח... ישנם פרמטרים רבים נוספים שאולי יש להתחשב בהם כמו תנאי סביבה, מוליכות חשמלית, אורך חיי המערכת ועוד... כל אלו צריכים להופיע, בפירוט רב ככל האפשר, בהגדרת הבעיה ובדרישות מהפתרון. עם כל זאת יש לזכור שלא משנה כמה מאמצים נעשה, אנחנו לא חיים בעולם מושלם ולכן:

בניגוד למתמטיקה: בעיה הנדסית איננה בעיה המוגדרת היטב

כמעט בכל המקרים הפתרון יכלול התערבות אנושית כלשהי בתהליך, בין אם זה לחיצה על כפתור הפעלה וכיבוי בלבד ובין אם זו דרישה לפעילות מסובכת יותר כמו למשל הכנסת מוצר למכונה בצורה מסויימת בכדי לבצע פעולה. הגורם האנושי הוא החלק היחיד בפתרון שלא יימצא בשבילו פתרון מושלם ולכן כל פתרון צריך להיות כמה שפחות רגיש למיומנות העובד המפעיל את המכונה / מתקן. גם כאן כלל עזר אחד פשוט מסכם את הכל:

פתרון המסתמך על שכלו של מפעיל המכונה הינו במקרה הטוב סיכון מחושב ובמקרה הרע סיכון בטיחותי

סיכונים בטיחותיים, מרגע שהוזכרו, דורשים גם הם התייחסות מיוחדת לפי הכלל הפשוט הבא: 

הפתרון לא יאפשר לאדם ללא כלים (ידיים ריקות) לגרום לעצמו נזק גם אם ינסה לעשות זאת בכוונה תחילה

כלומר: גם אם אדם הגיע בבוקר למפעל והחליט שהוא רוצה לגרום לעצמו נזק על ידי הפעלת המכונה בצורה שלא תוכננה לכך – הוא לא יוכל לעשות זאת ללא כלים. ככל שהכלים הדרושים לביצוע פירוק חלק כלשהו במכונה מסובכים יותר או קשים יותר להשגה, כך יקטן הסיכוי שעובד יגרום לעצמו נזק. למשל: אם מכונה כלשהי, בכדי לפרק חלק כלשהו ממנה, יש להסיר קודם כל מכסה הנעול במפתח יקשה מאוד על גרימת נזק לעובד. לעומת זאת אם ניתן לפרק חלק במכונה בעזרת מפתחות אלן או מברג פשוט ובכך עלול להיגרם נזק לעובד... ובכן, עליכם להחליט לבד מה רמת הסיכון שאתם מוכנים לקחת בכל פרויקט.

את הסיכונים הבטיחותיים בכל מכונה קשה מאוד לראות כבר בשלב הראשוני של הפרויקט ולכן יש להגדיר אותם ואת רמת הבטיחות הנדרשת כמה שיותר מוקדם. מכיוון שאין אפשרות להגדיר את הפתרון בשלמותו יש לזכור רק:

ישנם שלושה זמנים בהם מתוכננים ולאחר מכן מיושמים פתרונות בטיחותיים:
1.    בשלב התכנון העקרוני, או במהלך התכן המפורט – מיטבי ורצוי.
2.    במהלך בניית / הרצת / בדיקת המכונה כאשר שמים לב לבעיה – לא מיטבי אך רצוי מאוד.
3.    לאחר שמישהו נפגע – יש להימנע וחובה ליישם את הפתרון כמה שיותר מהר

בעיות בטיחות לעולם יגרמו חריגה הן מלוח הזמנים והן מהתקציב ולכן מודגשת כאן במיוחד חשיבותם, מעבר לכך שהנחת היסוד של כל מתכנן מכני היא שכל מה שיבוצע לפי התכנון לא יגרום נזק לאף אדם לכל אורך חיי המכונה. בכך מציית המתכנן המכני למטרת העל של כל אירגון המעסיק עובדים:

העובד יגיע למקום עבודתו בריא ושלם בתחילת היום ויעזוב אותו בריא ושלם בסוף היום

מכיוון שכל מכונה שתתכננו למעשה תעסיק עובדים באירגון כזה או אחר, על המכונה שלכם לציית לאותה מטרת על של האירגון כולו.

Read more...