مدیریت ماشین آلات
جانمایی تاوركرين در کارگاه
جانمایی تاوركرين در کارگاه
در پروژههاي ساخت بزرگ معمولاً چندين تاور كرين استفاده ميشود، مخصوصاً وقتيكه يك تاور كرين نميتواند كليه نقاط عرضه و تقاضا را پوشش دهد، و يا به جهت يا زمانبندي فشرده در كار ظرفيت از توان يك تاور كرين تجاوز ميكند. فاكتورهاي بسياري بر موقعيت تاوركرين تاثيرگذار هستند. وقتيكه ايمني و عملكرد مفيد مورد نظر است، تاور كرينها بايد تا حد ممكن دور از هم قرار داده شوند تا از برخورد و اختلال اجتناب شود، البته در شرايطي كه همه فعاليتهاي برنامهريزي شده قابل اجرا باشد. هرچند در عمل دست يابي به اين حالت ايدهال بسيار مشكل است. محدوديتهاي فضاي كاري و ظرفيت تاوركرينها اين مساله كه آنها با هم همپوشاني (overlap) نداشته باشند را اجتنابناپذير ميكند. متعاقباً، اگر بازوهاي محرك تاوركرينها در ارتفاعات مختلفي كار كنند، احتمال تداخل و تصادف وجود دارد. موقعيت(هاي) تاوركرين متمايل به روش سعي و خطا و بر اساس شكل و توپوگرافي كارگاه و پوشش كليه فعاليتها تعيين ميشود. متغيرهاي تعيين موقعيت تاور كرين ميتواند بسيار پيچيده باشد، لذا مديران با انتخابهاي چندگانه و مراجع اندكي روبرو هستند.
تاوركرينها بايد فاصله كافي از گودبرداريها را داشته باشند كه البته بستگي به عمق گود و جنس خاك دارد ولي در يك اقدام محافظه كارانه ميتوان از چسبندگي خاك صرفنظر كرده و زاويه داخلي اصطكاك آنرا 45 درجه فرض نمود (شكل 1). اين فاصله همان فضايي است كه در اصطلاح فضاي حفاظت ناميده ميشود.
|
|
شكل 1: فاصله ايمني تاوركرين از گود
|
|
در صورتيكه پروژه نياز به تاور كرين (جرثقيل برجي) دارد بهتر است در جوار ضلع بلندتر سطح اشغال كار قرار گيرد و در سمتي مستقر شود كه فضاي بيشتري از سطح اشغال و دامنه كار را پوشش دهد. اگر نوع آن متحرك كالسكهاي و داراي ريل ميباشد، ريلها موازي ضلع بلندتر قرار گيرند. ريلگذاري بايد در حد نياز باشد، ميزان بيش از حد آن باعث قطع خطوط حركتي ميشود. لزوماً استقرار جرثقيل برجي در مركز سطح اشغال كار، بازده آنرا افزايش نميدهد. جدا از هزينه و مشكلاتي كه براي دمونتاژ آن به وجود خواهد آمد، به علت عدم توجه به پوشش دامنه كار چه بسا كارآيي آن به شدت كاهش يابد.
بارهاي حمل شده با تاور كرين بايد در فاصله حداقل سه متري از خطوط برق كمتر از 57000 ولت و پنچ كمتري از خطوط برق بيشتر از 57000 ولت قرار گيرد (شكل 2)
شكل 2: فاصله بار تاوركرين از كابلهاي برق
|
|
زمين محل استقرار تاور كرين بايد كاملاً كوبيده و متراكم و نشست خاك بسيار ناچيز و در عين حال متقارن و همگن باشد. عوارض سطحي زمين و مقاومت پايين خاك ميتواند مستلزم تامين فونداسيون بتني براي جرثقيل گردد.
مدلهاي موقعيت تاوركرين سابقهاي 20 ساله دارند. وارزاوسكي (1973) يك فرمول زمان-فاصله با مقاديري كه موقيعت ممكن را ارزيابي ميكند، ارائه نمود. فوروساكا و گري (1984) يك مدل برنامهريزي ديناميك با تابع هدف "هزينه اجاره" اما بدون لحاظ كردن موقعيت ارائه كردهاند. گري و ليتل (1985) موقعيت بهينه كرين را در ساختمانهاي با شكل بيقاعده بهينه كردهاند در حاليكه ويجساندرا و هريس (1986) يك مدل شبيهسازي براي بازسازي زمانهاي عملكرد و چرخه تجهيزات وقتيكه بتن دستي ميباشد طراحي كردهاند. فارل و هور (1989) يك پايگاه داده با واسطه كامپيوتري گرافيكي كه در انتخاب و موقعيت كرينها كمك ميكند، توسعه دادهاند. چوي و هريس (1991) مدل ديگري كه موقعيت يك تاور كرين منفرد را با محاسبه كل زمان جابهجائي بهينه ميكند، ابداع كردهاند. امزلي (1992) چندين اصلاح از مدل چوي و هريس پيشنهاد كرده است. جدا از اين رويكردهاي الگوريتمي، سيستمهاي بر مبناي قاعده (Rule-Based) نيز در كمك به تصميمات تعداد كرينها و انواع آنها همچون طرح اوليه كارگاه و غيره بيان شدهاند. CRANE (گري و ليتل 1985) LOCRANE (وارزاوسكي 1990).
يكي از كاملترين مدلهاي براي جانمايي تاوركرين در سال 1999 توسط Zhang, Harris, Olomolaiye, Holt متن زير ترجمه مقاله آنها در ژورنال مهندسي و مديريت ساخت ASCE ميباشد. 3 فرض زير براي توسعه مدل استفاده شده است:
1. مكان هندسي براي همه نقاط عرضه (S) و تقاضا (D) ، به همراه نوع و تعداد كرين، از پيش تعيين شده است. نقطه عرضه نقطهايست كه بار از آن بلند ميشود و نقطه تقاضا محلي است كه بار تخليه ميگردد.
2. براي هر جفت S-D ، دادههاي تقاضا براي حمل و نقل معلوم است، مثلاً تعداد كل ليفتها (بالابردنها)، تعداد ليفتها براي هر مجموعه، بار ماكزيمم، تاخير در خالي كردن بار، و از اين قبيل.
3. جابهجائي مصالح بين يك جفت S-D تنها توسط يك كرين انجام ميشود.
سه مرحله در تعيين موقعيت بهينه براي يك گروه تاور كرين وجود دارد. ابتدا، مدلي براي قرار دادن فعاليتها در يك گروه براي هر كرين ايجاد ميشود. اين گروه فعاليت بعداً بوسيله يك مدل تعيين وظيفه اصلاح ميشود. نهايتاً يك مدل بهينه براي هر تاور كرين براي تعيين موقعيت دقيق هر گروه فعاليت بكار ميرود.
ظرفيت بلند كردن و سطح امكانپذير (Feasible Area)
ظرفيت بلند كردن از يك منحني شعاع-بار تعيين ميشود كه در آن بار بيشتر، شعاع عملكرد كمتري دارد. فرض كنيد يك بار در نقطه عرضه S با وزن w وجود داشته باشد، شعاع تاوركرين متناظر آن نيز r است. يك كرين قادر نيست تا يك بار را بلند كند مگر اين بار در يك دايره با شعاع r قرار داشته باشد (شكل 3-a ). براي رساندن يك بار از S به نقطه تقاضا D ، كرين بايد در يك سطح بيضي شكل كه از سطح مشترك دو دايره ايجاد شده است مستقر باشد. ( شكل3-b ). اين سطح، سطح امكانپذير فعاليت (Feasible Task Area)نام دارد. اندازه اين سطح به فاصله بين S و D ، وزن بار، و ظرفيت كرين بستگي دارد. هرچه سطح امكانپذير بزرگتر باشد، فعاليت با آساني بيشتري قابل انجام است.
شكل 3: سطح امكانپذير براي تاور كرين
|
|
اندازهگيري نزديكي فعاليتها
همچون آنچه در شكل 4 نشان داده شده، سه رابطه هندسي براي هر دو سطح امكانپذير فعاليت وجود دارد. 1) يك سطح كاملاً توسط سطح ديگر احاطه شده (فعاليت 2 توسط 1 احاطه شده است)، 2) يك سطح تا حدي توسط سطح ديگر احاضه شده (فعاليت 3 تاحدي توسط فعاليت 1 احاطه شده است) و 3) دو سطح مجزا (فعاليتهاي 2 و 3). همچون آنچه در حالتهاي 1 و 2 بيان شد، در شكل 4 نيز اگر يك تاور كرين در سطح A قرار گيرد ميتواند هر دو فعاليت 1 و 2 را انجام دهد و بطور مشابه اگر در B باشد، قادر است فعاليتهاي 1 و 3 را انجام دهد. اما چون فعاليتهاي 2 و 3 از يكديگر دور هستند لذا مطابق با حالت 3 يك تاوركرين منفرد قادر نيست هر دو را بدون حركت دادن موقعيت انجام دهد. بنابراين، بيشتر از يك تاوركرين يا ظرفيت بلند كردن بزرگتري مود نياز است. نزديكي فعاليتها ميتواند توسط مقدار سطح همپوشاني اندازهگيري شود. مثلاً فعاليت 2 نسبت به فعاليت 3 به فعاليت 1 نزديكتر است زيرا سطح همپوشاني بين فعاليت 1 و 2 از 1 و 3 بيشتر ميباشد.
شكل 4: رابطه هندسي بين فضاهاي امكانپذير
|
|
اين مفهوم ميتواند از يك فعاليت به يك گروه فعاليت گسترش يابد. براي مثال سطح C در شكل 5-a يك سطح امكانپذير از يك گروه فعاليت است كه شامل سه فعاليت ميباشد. با توجه به شكل 5-b فعاليت 5 در مقايسه با فعاليت 4 به اين گروه فعاليت نزديكتر است زيرا سطح همپوشاني بين C و D از آنچه بين C و E ميباشد بيشتر است. اگر فعاليت 5 به گروه اضافه شود، سطح امكانپذير گروه جديدي شكل ميگيرد كه همان سطح D در شكل 5-b ميباشد.
|
|
شكل 5: ايجاد گروهبندي فعاليتها
|
|
گروهبندي فعاليتها در طبقهبندي مجزا
اگر بين سطوح امكانپذير هيچ همپوشاني وجود نداشته باشد و نيز اگر هيچ گزينهاي همچون وجود تاوركرينها با ظرفيت بلند كردن بزرگتر يا برنامهريزي مجدد طرح كارگاه مجاز نباشد، نياز به دو تاوركرين وجود خواهد داشت تا هر فعاليت را جداگانه در دست گيرند. بطور مشابه، هرگاه سه فعاليت كه بين هر دوتاي آنها همپوشاني وجود نداشته باشد، سه تاوركرين نياز است. بطور كلي، فعاليتهايي كه همپوشاني سطوح امكانپذير در آنها وجود ندارد بايد توسط تاوركرينهاي جداگانه انجام شوند.
پس در ابتدا لازم است فعاليتهايي كه هيچ همپوشاني با سايرين ندارند مشخص شوند. به اين فعاليتها، فعاليتهاي ابتدائي گفته ميشود و آنها را به ترتيب در گروههاي فعاليت مختلف قرار ميدهيم. توجه داشته باشيد در نهايت براي هر گروه فعاليت يك تاوركرين تعيين ميشود و لذا ميتوان گفت فعاليتهاي ابتدائي به ترتيب به تاوركرينهاي مختلف و بعنوان عضو اول آن گروه اختصاص داده ميشوند. سپس كليه فعاليتهاي ديگر مطابق با نزديكي به آنها دستهبندي ميشوند. بديهي است، فعاليتهاي دورتر بعنوان فعاليت ابتدائي داراي اولويت هستند. وقتيكه چندين انتخاب وجود دارد، زمان اجراي كامپيوتري ميتواند بوسيله انتخاب فعاليتها با سطح امكانپذير كمتر بعنوان فعاليتهاي ابتدائي كاهش داده شود. اين مدل بوسيله نمايش گرافيكي فعاليتها را ارائه ميكند و يك ليست از مقدار سطح امكانپذير براي هر يك نيز مهيا مينمايد.
پس از تعيين يك فعاليت ابتدائي براي يك گروه، مدل به جستجوي نزديكترين فعاليت باقيمانده ميپردازد كه اين كار توسط چك كردن مقدار سطوح همپوشاني انجام ميشود، سپس فعاليت انتخاب شده را در گروه فعاليت قرار ميدهد و بدين شكل يك سطح امكانپذير جديد توليد ميشود كه شامل فعاليتهاي گروه قبلي با فعاليت جديد است. اين فرايند آنقدر ادامه مييابد تا هيچ فعاليتي باقي نماند كه يك سطح همپوشاني با گروه حاضر نداشته باشد. پس از آن، اين مدل به جستجو براي گروه بعدي از مخزن همه فعاليتها تغيير موضع ميدهد. اين فرايند آنقدر ادامه مييابد تا همه گروههاي فعاليت بررسي شوند. اگر يك فعاليت در تعيين يك گروه با اشكال مواجه باشد، پيغامي ارائه ميشود تا كاربر بتواند تاوركرين بيشتر را عرضه كند يا جانمايي فعاليت را تغيير دهد و يك بار ديگر مدل را اجرا نمايد.
موقعيت تاوركرين ابتدايي
وقتيكه گروههاي فعاليت ايجاد شدند، سطح همپوشاني شكل ميگيرد. بنابراين، موقعيتهاي ابتدائي بطور اتوماتيك در مراكز هندسي سطوح امكانپذير يا نقطهاي به انتخاب كاربرد در اين سطوح تعيين ميشوند.
موقعيت گروه توسط نزديكي هندسي تعيين ميشود. با اين حال، يك تاوركرين ممكن است وقتيكه بقيه بيكار هستند بيشتر از حد معمول بار كند. بعلاوه، كرينها ميتوانند اغلب بر روي كار يكديگر اختلال ايجاد كنند از اين رو تخصيص فعاليت بكار برده ميشود تا آن فعاليتهايي كه ميتوانند توسط بيش از يك كرين انجام شوند، احتمال اين ختلال را به حداقل برسانند.
ماتريس دسترسي
در اين مرحله، فرض شده است كه همه تاوركرينها در موقعيتهاي ابتدائي خود مستقر شدهاند. سپس ماتريس دسترسي در جدول 1 براي توضيح دسترسي هر كرين به فعاليتهاي مرتبط خود استفاده شده است، كه در آنيك متغير دوتايي است كه از رابطه زير تعيين ميشود:
= 1 اگر كرين i قادر به انجام كار j باشد و در غير اينصورت
معيار تخصيص فعاليت
دو معيار براي اندازهگيري تخصيص موثر بكار برده شده است: حجم كار متوازن در قسمتهايي از زمان جابهجائي براي هر كرين، و كمترين احتمال برخورد. شرايط توازن حجم كار ميتواند توسط انحراف معيار تعيين شود.
كه زمان جابهجائي قلاب i امين تاوركرين است كه خود از رابطه بدست ميآيد و در آن برابر زمان جابهجائي i امين تاوركرين است كه j امين فعاليت را انجام ميدهد و و به ترتيب، زمان جابهجائي قلاب با بار، قلاب بدون بار، تاخير بارگيري و تاخير تخليه بار است. Qj تعداد بلند كردن فعاليت j ام است و به معناي زمان جابهجائي همه تاوركرين هاست.
براي اندازهگيري امكان برخورد، يك پارامتر NC ، با نام شاخص برخورد معرفي ميشود. هرتوسط يك مثلث احاطه شده كه كنجهاي آن نقطه عرضه، نقطه تقاضا و موقعيت تاوركرين است (شكل 6). اگر دو مثلث از همديگر دور باشند (همچون شكل6-a )، هيچ برخوردي رخ نميدهد. تعداد تداخلها بين دو مثلث بيانكننده شدت برخورد است. بعبارت ديگر تداخل بيشتر شبيه برخورد بيشتر است. از اين رو احتمال برخورد در شكل 6-c نسبت به شكل 6-b بيشتر است. بعلاوه، شدت جريان مصالح نيز بر احتمال برخورد تاثيرگذار است. پسرا بعنوان معرف تعداد برخوردهاي دو مثلث تعيين ميكنيم كه به معناي تاوركرين i و فعاليت j و تاوركرين k و فعاليت l است. امكان تداخل بين دو جفت فعاليت - تاوركرين بايد با ، و كه تعداد بلند كردن فعايلتهاي j ام و l ام به ترتيب در گروه فعاليت i ام و k ام است، متناسب باشند. بنابراين تداخل بين تاوركرين i و k ميتواند اينگونه بيان شود:
شكل 6: شدت تداخل بين تاوركرينها
|
|
بديهي است وابسته به است كه خود به نتايج تخصيص فعاليتها بستگي دارد. اكنون براي همه كرينها و همه فعاليتها، شاخص برخورد قابل محاسبه است:
الگوريتم تخصيص فعاليت
با انتگرال گيري (كامل كردن) دو معيار فوق، گمارش فعاليت ميتواند به ترتيب زير بيان شود:
موقعيت تاوركرينهاي توليد شده توسط مدل ايجاد موقعيت ابتدائي است، و در اينجا بعنوان يك ثابت تلقي ميشود. اين مدل يك برنامهريزي عدد صحيح 0-1 غيرعادي است، و توسط الگوريتمهاي متداول قابل حل است. تاكنون راهحل بهينه جامعي هم براي NC و هم برايوجود ندارد. هرچند، يك راه حل رضايتبخش ميتواند بوسيله سبك و سنگين كردن بين دو معيار بدست آيد، يعني براي هر راه حل، يك مجموعه از كه با NC و مطابق باشد بطور تصادفي محاسبه ميشود. هميشه بهترين راه حل تخصيص بوسيله راهحلهاي جديد توليد شده است اگر راه حل جديد بتواند (1) هم NC و همرا بهتر بسازد، (2) NC را بهتر بسازد اما بدتر در حوزه قابل قبول (بگوئيم 10 درصد) ايجاد كند و يا (3) بهتر بالاتر از 30 درصد اما NC بدتر بيشتر از 5 درصد نشود. هدف از كامپيوتري كردن، تكرار سريعتر و توجه بيشتر بر عدم برخورد است. الگوريتم اين كار در شكل 2-7 ارائه شده است.
شكل 7: الگوريتم بكار رفته در تعيين مكان بهينه تاوركرين بر اساس حداقل تداخل
|
|
مدل موقعيت تاور كرين منفرد
هر فعاليت با توجه به حجم كاري متوازن و حداقل امكان وجود برخورد و تداخل، بطور منحصر بفرد به يك گروه اختصاص مييابد. با اين حال، هر گروه فعاليت ممكن است متناوباً با سطوح امكانپذير علاوه بر يك نقطه واحد مشابه باشد. بنابراين، شبيهسازي مونتكارلو براي تعيين موقعيت دقيق تاوركرين، در موارد جانمائي فضايي و تناوب فعاليتها و بدون تغيير در تركيب گروه فعاليتها بكار ميرود. بيائيد فرض كنيم J تعداد فعاليتهاي موجود در i امين گروه فعاليت تاوركرين باشد، و Qj تعداد كل تكرار فعاليتهاي j (تعداد بلند كردنها). در داخل Qj تعداد K بچ وجود دارد، بعنوان تعداد تكرار فعاليت j ام در بچ k معرفي شده، و بعنوان درصد فعاليتهاي در k خارج از Qj ميباشد. يك درخواست، سيگنالي را بيان ميكند كه نشان ميدهد تقاضايي براي فعاليت j رخ داده، تعداد متوسط درخواستها براي فعاليت j توسط رابطه زير محاسبه ميشود:
بعنوان يك مثال، j امين فعاليت مربوط به ساخت بتني با يك مجموع 100 بار بلند كردن (Qj=100) بين يك جفت S-D استاين عمل بطور بيوقفه انجام ميشود. فعاليت از سه نوع بچ تشكيل شده است (K=3) كه به ترتيب، براي ريختن المانهاي ساختماني متفاوت: %70 كل بلند كردنها (70 ليفت) در 10 ليفت بچ براي دالها، ، %20 بلند كردنها (20 ليفت) در 5 ليفت بچ براي ستونها، و نهايتاً %10 كل بلند كردنها (10 ليفت) در 2 ليفت بچ براي تيرها. بنابراين تعداد متوسط مرتبههاي درخواست براي فعاليت j برابر است با يا = 12 (مرتبه). فراواني درخواستها براي فعاليت j ميتواند به ترتيب زير تعيين شود:
توسط موارد فوق، يك مكانيزم در شبيهسازي عملكرد قلاب كرين ميتواند بوسيله دو متغير تصادفي انجام شود، نخستين رويداد نماينده يك درخواست است كه ميتواند هر يك از احتمالات J باشد، و دومين نوع بچ در داخل فعاليت J ميباشد. براي هر درك از متغير تصادفي، مسير آن ثبت شده و زمان مصرف شده جابهجائي قلاب در m امين درخواستTRm از رابطه زير محاسبه ميشوند:
كه زمان جابهجائي قلاب بدون بار از D فعاليت j' (توليد شده بوسيله آخرين درخواست) به S ميباشد. زمان جابهجائي با بار از Sj به Dj ، = زمان جابهجائي قلاب بدون بار از Dj به Sj .زمان تاخير قلاب براي بارگيري در Sj . و زمان تاخير قلاب براي تخليه بار در Dj است. وقتيكه تعداد M تكرار به اندازه كافي بزرگ باشد، زمان جابهجائي متوسط قلاب (ATT) ميتواند از رابطه زير به دست آيد:
همانطور كه ذكر شد، براي بهينه كردن مكان تاور كرين، يا حداقل تداخل ملاك تعيين بوده و يا كمترين زمان جابهجائي تاور كرين. در حالت دوم كه اخيراً روابط آن ذكر گرديد موقعيت سه بعدي نقاط عرضه و تقاضا تعيين شده و با استفاده از ضرايبي، پارامتر ATT محاسبه ميگردد. در اينجا بحث بيشتري در خصوص اين نوع بهينهسازي انجام نميشود و درخواست ميشود براي درك از دادههاي مورد نياز، به شكل 8 مراجعه كنيد.
شكل 8: داده بر اساس مختصات سهبعدي در تعيين زمان جابهجائي قلاب تاوركرين
|
|
آرشيو مطالب...
bijan :
استاد در صورت امکان مطلب را دوباره آپلود بفرماييد فرمولها بهم ريز و تصاوير ناموجود هستندممنون میشوم اکر برایم ایمیل کنیدbijansamani@yahoo.com
بهراد حجازی :
سلام لطف میکنید اصل مقاله رو برای من ایمیل کنید ؟
ممنون میشم
سید هاشم اوجاقی :
برای من مفید بود ممنون
رضا :
سلام اصل مقاله کجاست؟
مجتبي ستوده :
استاد در صورت امکان مطلب را دوباره آپلود بفرماييد
فرمولها بهم ريز و تصاوير ناموجود هستند
اسماعیل :
سلام جناب دکتر روانشادنیا امانش هست فایل این مقاله برای بنده به ایمیل pejman.atlas@yahoo.com ارسال کنید با سپاس
لیلی :
با عرض سلام و خسته نباشید خدمت شما.ممنون از مطالب خوبتون. اصل مقاله را از کجا میتونیم ببینیم؟
حسین :
با سلام. من در مورد مقاله جانمایی تاور زیاد گشتم ولی پیداش نکردم. میشه لطفا یک سایت یا لینکی رو معرفی کنید که بشه از فرمول ها و شکل هاش هم استفاده کرد. با تشکر
abtin khazaie :
mishe lotfan asle maghale ro vasam befrestid?kheili mamnoon misham.
روانشادنیا :
تصاویر به جهت حفظ مالکیت معنوی اثر حذف شده و از اصل مقاله قابل برداشت است.
موفق باشید
abtin khazaie :
vaghean aali.faghat motoasefane tasavir ro nrmishe did.agr emkan dare mamnun misham vasam Email konid.
محمود موذني :
خيلي دوس دارم تصاوير و اشكال رو ببينم ولي متاسفانه همش خرابه .. ميتونين مطلب رو به انضمام تصاوير برام بفرستين.. ممنون ميشم ......
farhang :
aliiiii
lotfan darsoorate emkan mataleb ra barayam E-mail konid
حمید :
صفحه به هم ریخته هس
فرمولها هم بطور کلی نابووود