تحليل تدفق مواد الهندسة الصناعية

يعد تحليل تدفق المواد الصناعية مكمل للطرق الأساسية الأخرى في علم الصناعة، كما يقيّم دورة الحياة ونماذج المدخلات والمخرجات، توجد العديد من التداخلات بين الطرق المختلفة لأنّها تشترك جميعها في نهج النظام وإلى حد ما في مبدأ توازن الكتلة، تختلف الأساليب بشكل أساسي من حيث الغرض والنطاق ومتطلبات البيانات.

تحليل تدفق مواد الهندسة الصناعية:

هي أحدى الطرق التحليلية من أجل حصر التدفقات ومخزونات المواد في نظم محددة جيدة في المنشآت الصناعية وغيرها، كما أنه من الأدوات المهمة لدراسة الجوانب الفيزيائية الحيوية للنشاط البشري على نطاقات مكانية وزمنية مختلفة، كما يعتبر وسيلة من البيئة الصناعية أو من صنع الإنسان في المناطق الحضرية والتمثيل الغذائي الصناعي.

يتم استخدام تحليل تدفق مواد الصناعة من أجل دراسة المواد والتدفقات الإنتاجية في القطاعات الصناعية المتعددة أو داخل النظم البيئية، يمكن كذلك أن يطبّق على منشأة صناعية صغيرة على سبيل المثال؛ حتى يتتبّع تدفق المغذيات خلال محطة معالجة مياه الصرف، عندما يتم الاقتران بتقييم للتكاليف المرتبطة بتدفقات المواد، فإنّ هذا التطبيق الموجه للأعمال يسمى محاسبة تكاليف تدفق المواد.

يعتبر تحليل تدفق مواد الصناعة من الأمور الهامة من أجل دراسة الاقتصاد الدائري وتصنيع إدارة تدفق المواد، منذ التسعينيات تطوّر عدد المنشورات المتعلقة بتحليل تدفق المواد بشكل كبير، تتطلب احتياجات الإنسان مثل المأوى أو الطعام أو النقل أو الاتصالات مواد مثل الخشب أو النشا أو السكر أو الحديد والصلب أو النحاس أو أشباه الموصلات.

مع تطور المجتمع وتوسع النشاط الاقتصادي يزداد إنتاج المواد الصناعية واستعمالها والتخلص منها ولا يمكن أن نهمل الآثار غير المرغوب فيها على البيئة والمجتمع، يعتبر تدفق مواد الصناعة في صميم المشاكل المحلية مثل الرشح من مدافن النفايات أو الانسكابات النفطية، القلق المتزايد بشأن ظاهرة الاحتباس الحراري يضع التدفق على رأس جدول العمل الصناعي والعلمي.

التحول التدريجي من إنتاج المواد الصناعية الأولية إلى التعدين الحضري في البلدان المتقدمة، يعد تقييم تفصيلي لمخزونات المواد المستخدمة والمتقادمة داخل المجتمع البشري، لذلك يحتاج العلماء والصناعات والهيئات والمنظمات إلى أداة تكمل المحاسبة والنمذجة، إنهم بحاجة إلى طريقة لتتبع وعرض المخزونات وتدفقات المواد تبقى داخل العمليات المختلفة وهي تحليل تدفق مواد الصناعة.

أساسيات تدفق مواد الهندسة الصناعية:

من أهم أساسيات تحليل تدفق مواد الصناعة هو أن يتم تحديد التماثل والتوزان لعناصر النظام، حيث يقوم تحليل تدفق المواد بتغطية تدفقات النفايات الصناعية إلى البيئة والموارد الطبيعية، فهو نموذج لعملية صناعية في المحاسبة وهو مبدأ مادي يحدد طبيعة العمليات في نظام الأرصدة، بالنسبة لعملية مصفاة النفط على سبيل المثال، يمكن للمرء إنشاء توازن كتلة لكل عنصر، في حين أنّ هذا غير ممكن لمحطة طاقة نووية.

عند قياس أنظمة تحليل تدفق المواد إما عن طريق القياسات أو من البيانات الإحصائية، يجب التحقق من موازين الكتلة والعمليات الأخرى للتأكد من صحة التحديد الكمي وكشف التناقضات المحتملة في البيانات، أو حتى المفاهيم الخاطئة في النظام مثل إغفال التدفق أو العملية، يمكن التوفيق بين المعلومات المتضاربة باستخدام التحقق من صحة البيانات وتسويتها.

غالباً ما تغطي أساسيات تحليل تدفق المواد التعدين والإنتاج والتصنيع والمعالجة ضمن حدود جغرافية معينة وإطار زمني معين، مما يجعل هذه الطريقة مناسبة للدراسات التي تتضمن ندرة الموارد وإعادة التدوير من الخردة القديمة، إنّ الاستخدام المنتشر للسلاسل الزمنية ونماذج العمر يجعل تحليل تدفق المواد الصناعية أداة جيدة من أجل تقييم الاتجاهات طويلة الأمد في استعمال المواد.

عندما نقارن تحليلات الإدخال والإخراج، فإن عدد العمليات التي يتم النظر فيها في تحليل تدفق المواد الصناعية، عادةً ما يكون أقل من ذلك بكثير، من ناحية أخرى يضمن التوازن الشامل عدم إغفال تدفقات المنتجات الثانوية في دراسات تحليل تدفق المواد الصناعية، أما في جداول الإخراج والإدخال في الغالب ما لا يتم ضمان هذه التدفقات نتيجة إلى افتقارها إلى القيمة الصناعية والاقتصادية.

معالجة المواد الصناعية:

معالجة المواد الصناعية هي سلسلة من العمليات التي تحول المواد الصناعية من حالة المواد الخام إلى أجزاء أو منتجات منتهية، تُعرَّف المواد الصناعية بأنها تلك المستخدمة في تصنيع السلع الصلبة، مثل الآلات والمعدات المعمرة بدرجة أو بأخرى المُنتجة للصناعة والمستهلكين، على عكس السلع اللينة التي يمكن التخلص منها، مثل المواد الكيميائية والمواد الغذائية والمستحضرات الصيدلانية والملابس.

معالجة المواد الصناعية باليد قديمة قدم الحضارة، بدأت الميكنة مع الثورة الصناعية في القرن 18 وفي وبداية القرن 19، تم تطوير الآلات الأساسية للتشكيل والقطع بشكل أساسي في إنجلترا. منذ ذلك الحين نمت طرق وتقنيات وآلات معالجة المواد من حيث العدد، تبدأ دورة عمليات التصنيع التي تحول المواد إلى أجزاء ومنتجات مباشرة بعد استخلاص المواد الخام من المعادن.

تؤدي العمليات المستخدمة لتحويل المواد الخام إلى منتجات نهائية واحدة أو كلتا الوظيفتين الرئيسيتين؛ أولاً تشكل المادة بالشكل المطلوب وثانياً يغيرون أو يحسنون خصائص المادة، تصنيف عمليات التشكيل إلى نوعين؛ كما تلك التي يتم إجراؤها على المادة في حالة سائلة، وتلك التي يتم إجراؤها على المادة في حالة صلبة أو بلاستيكية، تُعرف معالجة المواد الصناعية في صورة سائلة باسم الصب.

يتم تشكيل المواد الصناعية في حالتها الصلبة إلى الأشكال المرغوبة عن طريق تطبيق القوة أو الضغط، يمكن أن تكون المادة المراد معالجتها في حالة صلبة ومستقرة نسبياً، وفي أشكال مثل القضبان أو الألواح أو الحبيبات أو المسحوق، أو يمكن أن تكون في شكل ناعم أو بلاستيكي أو معجون، كما يمكن تشكيل المواد الصلبة إما ساخنة أو باردة.

معالجة المعادن الصناعية في الحالة الصلبة يمكن تقسيمها إلى مرحلتين رئيسيتين؛ أولاً المواد الخام على شكل سبائك كبيرة، ثانياً تتم معالجة هذه الأشكال إلى أجزاء ومنتجات نهائية عن طريق واحدة أو أكثر من عمليات التشكيل الساخنة أو الباردة على نطاق أصغر، بعد تشكيل المادة عادة ما يتم تغييرها بشكل أكبر، وعلى من تطبيق عمليات الإزالة على معظم أنواع المواد، إلا أنها تستخدم على نطاق واسع في المواد الصناعية.

تشتمل المعالجة الآلية على إجبار أداة القطع على المادة المراد تشكيلها، الأداة التي هي أصعب من المواد المراد قطعها، تزيل المواد غير المرغوب فيها على شكل رقائق، بالتالي فإنّ عناصر المعالجة هي جهاز قطع ووسيلة لتثبيت قطعة العمل، هناك أربع عمليات إزالة أساسية غير مقطوعة، حيث إنّ قطعة العمل بدلاً من أن يتم بناؤها، يتم التخلص منها بطريقة مسيطر عليها بفعل التيار الكهربائي.