الباب الأول (المفاهيم الأساسية لنظم التصنيع)

مقدمة
لقد كان اختراع ماكينات التشغيل (Machine Tools) علامة تحول بارزة في تاريخ البشرية لتحل محل الإنسان فتقوم هذه الماكينات بالتصنيع بدلا من أن يقوم بذلك الإنسان باستعمال العدد اليدوية ( Hand Tools ) وكانت بداية ذلك في حدود عام 1775 ميلادي. و مع بداية القرن العشرين الميلادي بدأ العمل بفكرة الإنتاج المستمر أو ما يتعارف عليه حاليا بخطوط التجميع حيث تم تطبيقه عمليا بكثافة في تجميع محركات السيارات في مصانع فورد في عام 1913 م. و في أعقاب الحرب العالمية الثانية وما تبعها من تقدم هائل في المعدات الميكانيكية عامة و الأجهزة الإلكترونية بصفة خاصة أصبح التحكم الآلي ممكنا في مختلف المجالات الإنتاجية , وسمي ذلك بالآلية أوالأتمتة ( Automation) بينما سمى ظهور الماكينات بالميكنة ( Mechanization) .
نظام التصنيع و مكوناته الأساسية :
يعرف مفهوم النظام بأنه مجموعة متكاملة من العناصر ذات العلاقة و المصممة لتؤدي معا مهمة أو مجموعة من المهام المحددة سلفا . كما يمكن تعريفه أيضا بأنه : جهاز أو طريقة أو مشروع له سلوك محدد طبقا لوصف ما بحيث تكون مهمته هي معالجة معلومات أو طاقة أو مادة في إطار زمني معلوم ليعطي معلومات أو طاقة أو مادة. و يعرف أيضا بأنه : مجموعة من الأشياء أو الذوات الحية أو غير الحية (Animate or Inanimate) التي تتلقى مدخلات معينة فتقوم بمعالجتها بحيث تنتج مخرجات معينة بغرض تحقيق الأداء الأمثل سواء بالنسبة للمدخلات أو المخرجات.
يتبين من خلال هذه التعريفات لمفهوم النظام أن أي نظام له أربع مواصفات لابد أن تتمثل فيه وهي :
1. خاصية التجميع (Assemblage) .
2. خاصية العلاقة (Relationship) .
3. خاصية البحث عن هدف أو مجموعة أهداف (Goal Seeking) .
4. خاصية التأقلم مع البيئة المحيطة (Adaptability to Environment) .
من تعريف مفهوم النظام (System) يمكن استنتاج تعريف نظام التصنيع (Manufacturing System) بأنه مجموعة موحدة من العناصر العينية و التي تشمل العمال ووسائل الإنتاج ومعدات المناولة وغيرها من الأجهزة المساعدة. وهذه العناصر العينية تكون مسنودة بعناصر برمجية أو معلوماتية هي عبارة عن معلومات الإنتاج من حيث الطريقة و التقنية المستخدمة في الإنتاج .
يعالج نظام التصنيع مواد الإنتاج ( الخامات ) لإنتاج منتجات مفيدة تؤدي مهام معينة طبقا لمتطلبات السوق و رغبات المستهلكين. و منه فنظام التصنيع هو مفهوم يمكن بواسطته تمثيل أي عمل صناعي ( إنتاجي) و التعرف على مكوناته وعلاقاتها ببعضها و أثرها في تحقيق أهداف هذا النظام .
يتكون نظام التصنيع من ثلاثة عناصر أساسية هي :
1. المدخلات (Inputs) .
2. عمليات (أو عملية) التحويل الصناعي.
3. المخرجات (Outputs) .
ويمكننا التعرف على هذه العناصر في أي نظام تصنيع حيث يتم جمع عدد من المدخلات و إخضاعها لبعض عمليات التصنيع لإنتاج سلعة معينة أو تقديم خدمة ما .
النظام التصنيع هو عبارة عن نظام يحتوي على عدة مجموعات جزئية للتصنيع ذات علاقات متبادلة . مهمة هذا النظام هي الارتباط مع مهام الإنتاج الخارجية بغرض تحقيق الأداء الأمثل من ناحية الإنتاجية الكلية للنظام ممثلة في كل عناصرها , مثل زمن الإنتاج , واستغلال ماكينات الإنتاج . تشمل نشاطات هذه المجموعات الجزئية التصميم , التخطيط , عمليات التصنيع , والتحكم . أيضا ترتبط هذه المجموعات الجزئية مع مهام الإنتاج الخارجية مثل الحسابات , التسويق , التمويل , وشؤون العاملين .
الأهداف العامة لنظام التصنيع :
إن الهدف الأساسي لأي نظام تصنيع هو تحقيق أعلى كفاءة إنتاجية , وذلك بتصنيع منتج ( أو منتجات ) يحقق رغبة المستهلك أو تقويم خدمة ما بأقل تكلفة , مع مراعاة الاستخدام الأمثل عناصر المدخلات و عليه فإن نجاح نظام التصنيع مرتبط برفع كفاءة الإنتاج . وهذا يعني الاختيار الأمثل لوسائل التحويل الصناعي مع الاستخدام الأمثل لعناصر المدخلات الثلاثة الرئيسية .
ومن أهداف نظام التصنيع أيضا إتاحة فرص وظيفية مناسبة لعدة قطاعات في المجتمع , الأمر الذي يساهم في دفع عجلة الاقتصاد .
أيضا من ناحية أخرى فإن نظم التصنيع تسعى نحو تحقيق المزيد من الآلية و التي يمكن أن تنتج عنها المزايا التالية :
1. تخفيض أسعار المنتجات ورفع جودتها .
2. تحقيق أجواء عمل أكثر سلامة للعاملين .
3. رفع مستوى المعيشة وذلك برفع الإنتاجية .
4. تخفيض ساعات العمل الأسبوعية .
5. تخفيض حجم المخزون من المنتجات غير المكتملة التصنيع (Work – In – Process).
6. تخفيض تكاليف العمالة .

المراحل الرئيسية للإنتاج و استخدام الحاسب فيها :
يمكن تحديد المراحل الرئيسية لعمليات الإنتاج الصناعي كما يلي :
1. تصميم المنتج (Product Design) .
2. تخطيط الإنتاج (Production Planning).
3. عمليات التصنيع (Manufacturing Operations).
4 . مناولة المواد (Materials Handling).
5. عمليات التجميع (Assembly Operations).
6. الفحص و الاختبار (Inspection & Testing).
7. التخزين (Storage) .
8. التحكم في الإنتاج (Production Control).



محاكات لخط إنتاج Movie - 3D Factory Simulation using RobCAD software

عمليات تصنيعية Movie-Turning Center/Lathe - turning operations

عمليات مناولة المواد Movie - Factory Automation / Material Handling

Movie - Manufacturing Cell/Material Handling

خلية تصنيع مع الفحص و الإختبار Movie - Manufacturing Cell with Part Inspection process (Vision system)

يتوجب على كل منشأة إنتاجية و صناعية أن تنظم نفسها لتنفيذ المراحل المذكورة أعلاه، وإذا علمنا أن كثيرا من الشركات تنتج المئات من المنتجات المختلفة و التي بدورها تتكون من عدة آلاف الأجزاء , فإنه يتضح لنا أن عملية التنسيق بين المنتجات المختلفة لإنتاج كل جزء من أجزاء المنتج, ثم تجميع هذه الأجزاء في شكل منتج نهائي يتم تسليمه للزبائن هي عملية معقدة فعلا. وهي في الحقيقة مشكلة خاصة بخطة و طريقة نقل المعلومات في المؤسسة الإنتاجية المعينة حيث تحتل المراحل الخمسة المذكورة سابقا – و التي يمكن أن نسميها المهام الإنتاجية في المصنع – وسط النموذج و تحيط بها حلقة نقل المعلومات المكونة من أربعة مهام كما يلي :
1. تصميم المنتج .
2. تخطيط الإنتاج .
3. التحكم في الإنتاج .
4. المهام التجارية .
واستنادا إلى حلقة نقل المعلومات فإننا نستطيع تقسيم مجالات استخدام الحاسب في مراحل الإنتاجية الرئيسية إلى قسمين رئيسيين هما :
1. تخطيط الإنتاج .
2. التحكم في الإنتاج .
أ- استخدام الحاسب في تخطيط الإنتاج :
إن مجالات استخدام الحاسب في تخطيط الإنتاج ( أو التصنيع ) هي المجالات التي يستخدم فيها الحاسب لمساندة مهام الإنتاج , وأهم المجالات لاستخدام الحاسب في تخطيط الإنتاج هي :
1 – تقدير تكلفة الإنتاج : يبرمج الحاسب لتطبيق معدلات أجور العمالة و المنصرفات الراسية لخطوات تصنيع أجزاء المنتجات الجديدة , ثم يقوم البرنامج بتجميع تكلفة الأجزاء المختلفة للمنتج طبقا لفاتورة المواد المستخدمة وذلك لإيجاد التكلفة الكلية للإنتاج .

2 – وضع خطة التشغيل لتصنيع المنتج : وضع خطة التشغيل لتصنيع المنتج باستخدام الحاسب حلقة وصل بين نظامي التصميم المدعم بالحاسب ( CAD ) و التصنيع المدعم بالحاسب ( CAM ).

يتم تصميم نظم استخدام الحاسب في وضع خطط التشغيل على أساس منهجين :
الأول : نظام التشابه / الاختلاف ( Variant System ) : ويعتمد على الرجوع إلى خطط قياسية لقطع مشابهة للجزء المراد تصنيعه وتكون محفوظة في ملف خاص في ذاكرة الحاسب طبقا لما يسمى بالرقم المفتاحي ( الكودي ) ( Code Number ).
الثاني : نظام التطوير الذاتي ( التوليد ) ( Generative System ) : ويقوم على توليد خطط تشغيل للقطع الجديدة دون الرجوع إلى خطط جاهزة سلفا .
يعتمد نظام التطوير الذاتي على إجراء سلسة من العمليات المنطقية شبيهة بالطريقة التي يتبعها الشخص المخطط لوضع خطة تشغيل .
3 – تجهيز نظم معلومات قابلية التشغيل : توجد برامج جاهزة لاختيار عوامل القطع المناسبة من سرعة و تغذية حسب نوع المادة الخام المستخدمة في تصنيع الجزء .
4 – حل مشكلة توازن خط تجميع أجزاء المنتج : يوفر الحاسب إمكانية الحصول على عدة حلول ممكنة لمشكلة توازن خط التجميع بصورة أكثر عملية مما هو متاح باستخدام الحلول اليدوية .
5 – التخزين المدعم بالحاسب : يستخدم الحاسب لحفظ تسجيلات المخازن , و القيام بإعادة الطلبية عندما يصل مستوى التخزين إلى أقل مستوى مسموح به , طبقا لما هو موجود في ملف سجل التخزين ( Inventory Record File ) والذي هو جزء من نظام التخزين المدعم بالحاسب. يحتوي هذا الملف بالنسبة لكل عنصر من العناصر المخزنة على ثلاثة أنواع من المعلومات و هي : المعلومات الأساسية، و حالة المخزون و معلومات متنوعة عن أوامر الشراء.
6 – تخطيط احتياجات المواد : يشمل هذا تحديد توقيت طلب الخامات و الأجزاء الخاصة بالمنتج المراد تجميعه , ويستخدم هذا النظام لإعادة جدولة الطلبيات كاستجابة للتغيرات التي تحدث بالنسبة لأولويات الإنتاج وظروف الطلبيات .

ب – استخدام الحاسب في التحكم في الإنتاج :
يختص بإدارة وضبط المهام الإنتاجية في المصنع ( عمليات التصنيع , مناولة المواد , التجميع , الفحص و الاختبار , التخزين ) مما ينتج عنه نظم التحكم الرقمي بالحاسب (CNC) , استخدام الإنسان الآلي ( Robotics ) , نظم التصنيع المرنة (FMS) و التي تتكون من عدة محطات عمل (تشغيل) حيث أغلب الماكينات من نوع الـ (CNC) وتتصل فيما بينها بنظم نقل آلي للمناولة و التخزين ويتحكم الحاسب في النظام ككل.

القوانين الأساسية لنظم التصنيع
توجد عدة أنواع من النماذج لدراسة نظم التصنيع وهي كالآتي :
1. النماذج الطبيعية (Physical Models ) .
2. النماذج التخطيطية ( Graphical Models ) .
3. النماذج التحليلية أو الرياضية ( Mathematical or Analytical Models ) .
و النموذج هو عبارة عن تمثيل تجريدي لحالة حقيقية أو سلوك بلغة أو تعبير مناسب