2024. június 19., szerda

UJ HONLAP BANNER 250 100

Az építkezéseken történő anyagmozgatás nem kevés operációs költséget jelent, miközben az értékteremtés nem növekszik. Írásunkban az építési területek optimálishoz közelítő kialakítását vizsgáljuk az üzemi belső elrendezés logisztikai tervezése felől közelítve, egyúttal ajánlást adva az építési terület optimálishoz közelítő elrendezésére.

Az üzemi belső elrendezés tervezése a termelési logisztika mint intralogisztikai terület szegmensébe tartozik, amely a gyártásban részt vevő termelőberendezések, anyagok és munkaerő hatékony térbeli elhelyezésének kérdéseit és lehetőségeit vizsgálja.

Az üzemi belső elrendezés alatt az üzemi épületek, létesítmények, munkahelyek, gyártósorok és termelőberendezések egymáshoz viszonyított elhelyezkedését értjük [1]. Az üzemi belső elrendezés kialakításával egyúttal meghatározzuk az anyagmozgatási útvonalak hosszát, a műhelyek és a raktárak területszükségletét, a gépek kezeléséhez szükséges dolgozók számát, a műveletek közötti várakozási időket, amelyek a termék átfutási idejét befolyásolják [1]. Belátható, hogy az előbbi szempontok szerinti kedvezőtlen elrendezés a termék önköltségére negatív hatással van, így a nem hatékony üzemi belső elrendezés közvetetten, de egyértelműen növeli a gyártott termék végső árát.

AZ IDEÁLIS ELRENDEZÉS

Logisztikai szempontból az elrendezés akkor tekinthető ideálisnak, ha az elrendezésben (a termelésben) szerepet játszó gyártási struktúrában az anyagáramlás folyamatos, és a lehető legrövidebb úton történik. Az elrendezés az alábbi hatások befolyásolják:

  • technológiai kötöttségek,
  • műveleti sorrendek,
  • az elrendezendő objektumok (munkahelyek, termelőberendezések, anyagtároló területek) területigénye,
  • az alkalmazandó anyagmozgató rendszer (szakaszos vagy folyamatos),
  • a kommunális csatlakozási lehetőségek,
  • a meglévő (vagy új) épület adottságai, és
  • a különböző hatósági előírások, szabványok[1].

A befolyásoló tényezők valamennyi típusa az ideális elrendezési tervek keresési terét szűkíti, azonban az optimalizálási célfüggvényt egyszerre bonyolultabbá teszi. A megoldás során így elhanyagolásokkal kell élni, vagy az egyszerűbb módszereket intelligens eljárásokkal képessé kell tenni a bonyolultabb célfüggvények, illetve a korlátozó feltételrendszerek hatékony kezelésére.

A lehetséges elrendezési tervek keresési terének szűkítéséhez az egyik lehetőség az elrendezés alaptípus meghatározása. A különböző termelési rendszerekben működő objektumok egymáshoz való kapcsolódásuk mennyisége (kooperációs fok) alapján típusokba sorolhatók, amelyek alapján a gépfelállítás lehet egyedi, vonalas, csoportos vagy műhelyszerű [1]. A különböző alaptípusok elrendezését célszerű más-más megoldási eljárással, a rá vonatkozó specialitásokkal kezelve meghatározni.

Az üzemi belső elrendezés tervezésének klasszikus megoldásában matematikai kezelhetőség szempontjából két eltérő felfogása van. Ezek felismerése egy adott probléma kezelésekor segítséget nyújthat. A lineáris üzemi belső elrendezés tervezésekor egy már fennálló termelési rendszer objektumai mellé új, a már meglévő objektumokkal kapcsolatba kerülő egységek telepítése által indukált anyagmozgatási elrendezés kialakítása a cél a teljesítményszükséglet-növekedés minimalizálása mellett. A már meglévő objektumok, illetve az új objektumok közötti áramlásokat figyelmen kívül hagyjuk. Klasszikus, közelítő megoldást adó módszertan a progresszív módszer, optimális eredményt szolgáltató eljárás az enumeráció és a magyar módszer [1].

A kvadratikus üzemi belső elrendezés tervezés során optimalizálás szempontjából egy teljesen új, izolált gépcsoport telepítése a cél. Az ideális kialakítás keresésekor a munkahelyek olyan elrendezésének megtalálása a feladat, amelyiknél az egymás közötti, összesített rendszerszintű anyagmozgatási teljesítményszükséglet minimális. Az ismert klasszikus megoldási módszertanok jelentős része – mint például a fokozatos javításon alapuló CRAFT és PACK, valamint az építkező jellegű eljárások, mint a háromszög módszer, vagy éppen az oszlopvektoros eljárás, illetve a fiktív műveleti sorrendek módszere – közelítő eredményeket szolgáltatnak, de az optimális elrendezés enumerációval és Branch and Bound módszerrel elérhető [1, 2, 7].

ÉPÍTÉSITERÜLET-RENDEZÉS AZ ÜZEMI BELSŐ ELRENDEZÉS MÓDSZERTANÁVAL

Az építőipari kivitelezés munkaterületén közvetlenül vagy közvetetten részt vevő objektumok és – elsősorban logisztikai jellegű – folyamatok definiálhatók. Az építkezési terület kialakítása és az üzemi belső elrendezés között szoros párhuzam tapasztalható.

Ugyanis például felfoghatjuk

  • az építőipari gépeket, valamint alapanyag-, és félkésztermék- (többkomponensű építőanyagok) tároló területeket az üzemben található objektumokként,
  • az építőanyagokat és az építkezéshez szükséges segédanyagokat az üzemben áramló, a gyártórendszeren végighaladó termékekként, és
  • az építkezésben részt vevő anyagmozgatási folyamatokat az üzemi objektumok közötti kapcsolatokként.

Az építkezési terület elrendezésének tervezését befolyásoló tényezők:

  • az egyes építési fázisok műveleti sorrendje,
  • az elrendezendő építő- és munkagépek, anyagtárolók és manipulációs területek helyigényei,
  • az alkalmazandó szakaszos (homlokrakodó, kisemelésű kézi szállítóeszközök), vagy folyamatos működésű (pl. serleges elevátor, hevederes szállítószalag) anyagmozgató rendszer,
  • a különböző hatósági előírások, szabványok, valamint
  • a rendelkezésre álló közlekedési kapcsolatok és kommunális csatlakozási lehetőségek.

1-abra-web

Az előbbiek alapján kijelenthető, hogy az építkezési terület elrendezésének kialakítási problémája megfeleltethető az üzemi belső elrendezés tervezésének (1. ábra), azonban szükséges kitérni az építkezés sajátosságaiból fakadó speciális különbségekre [3]. Míg egy üzemben a telepített objektumok általában hónapokig, évekig a meghatározott elrendezésben működnek, addig az építkezési terület hatékony elrendezése az éppen aktuális – de akár hétről hétre változó – építési fázistól erősen függ, és a munkaterületen, az építési folyamatokban részt vevő objektumok pozíciója sem állandó, például:

  • egyes esetekben az építkezés eltérő fázisaiban eltérő alapanyagokra, segédanyagokra, munkagépekre és ideiglenesen létrehozott felépítményekre van szükség, amely a kisajátított terület más-más részein foglal helyet,
  • a teheremelésben részt vevő toronydaru anyagfelvételi és anyagleadási pontjai változnak,
  • a vonalas építkezések esetében (autópálya, vasút stb.) maga a kisajátított terület dinamikusan változik.

A csomópontok között – amelyek lehetnek anyagmozgató gépek, megmunkáló helyek, illetve fel- és leadási pontok – a kapcsolatok a legtöbb esetben egyirányúak. Az említett megfontolások alapján elmondható, hogy egy építkezés (legyen szó vonalas építkezésről, magas- vagy mélyépítésről) egy folyamatosan változó gépfelállítású, vonalas, csoportos vagy műhelyszerű térbeli elrendezési alaptípusba sorolható be, a kooperációs foktól függően [4, 6].

ÉPÍTÉSI TERÜLET ÉS ÜZEMBELSŐ LOGISZTIKAI TERVEZÉSÉNEK HASONLÓSÁGAI

Legyen adott egy zöldmezős építkezési beruházás első fázisa, amikor a munkaterületen még nincsenek elhelyezve objektumok, de az építendő létesítmény pozíciója már meghatározott. A cél, hogy a fázishoz szükséges építő- és munkagépek, anyagtárolók, és átadó-átvevő területek elhelyezkedését úgy határozzuk meg a munkaterületen, hogy az adott fázis építési folyamatai során indukálódó összes anyagmozgatási teljesítményszükséglet rendszerszinten minimális legyen. Ez a kvadratikus üzemi belső elrendezés tervezési problémájának egy analóg megfeleltetése.

Az építési folyamat időbeli előrehaladásával a munkaterületen már objektumok kerültek elhelyezésre. Az adott fázis befejezésével azonban néhány objektum szerepe megszűnik, ezzel egy időben pedig új – a következő építési fázis folyamatainak lebonyolításához szükséges – objektumok kerülnek be.

Az új – logisztikai szempontból hatékony – elrendezés meghatározása kétféleképpen lehetséges:

1. Lineáris belsőelrendezés-tervezési problémához vezet az az eset, amikor az előző munkafázis befejeztével már szükségtelenné vált objektumok által elfoglalt – de mostanra felszabadult – területre az új munkafázishoz szükséges új objektumok telepítendők úgy, hogy a már meglévő objektumok helye nem változik. A cél, hogy az új objektumok megjelenése a lehető legkisebb anyagáramlási teljesítménynövekedést okozza.

Hivatkozások

[1] Prezenszki (szerk.): Logisztika I. Budapest, 2004, 508–515.
[2] L. Wayne Winston: Operációkutatás I–II. (Módszerek és alkalmazások). Budapest, 2003.
[3] Dr. Gábor Bohács – András Gyimesi: Developing a New Model and Pilot System for Construction. Periodica-Polytechnica, Budapest, 2014
[4] Tommelein, I. D. – Levitt, R. E. – Hayes-Roth, B.: „Sight Plan Model for Site Layout." Journal of Construction Engineering and Management, ASCE, 1992.
[5] Khaled El-Rayes – Ahmed Khalafallah: Safety and cost considerations in site layout planning. www.researchgate.net/publication/228714565
[6] Hamiani, A.: „Knowledge Representation for the Site Layout Problem." Sixth Conferenceon Computing in Civil Engineering. New York, 1989.
[7] Prezenszki (szerk.): Logisztika II. Budapest, 2000.

2. Kvadratikus belsőelrendezés-tervezési problémához vezet azonban az az eset, amikor az új munkafázis folyamatainak végrehajtásához szükséges – már meglévő és új – objektumok kezelése egységesen történik, az előző munkafázisban kialakított elrendezés figyelembevétele nélkül. A cél, hogy az új elrendezésben megvalósuló anyagáramlásnak rendszerszinten minimális legyen az anyagmozgatási teljesítményszükséglete.
Az elrendezés tervezésének adott típusba történő besorolását a telepítési, az áthelyezési- mozgatási, valamint az objektumok között indukálódó anyagmozgatási teljesítményszükséglet fajlagos költségei határozzák meg [5]. A lineáris belső elrendezés tervezésekor a már meglévő gépek áthelyezési- mozgatási költsége nem értelmezett, de ezzel szemben a lehetséges elrendezések keresési tere is szűkül, így kizárásra kerülhet olyan elrendezés, amely esetében az indukálódó összes anyagmozgatási teljesítményszükséglet alacsonyabb (lokális szélsőérték).

Kvadratikus belsőelrendezés-tervezés esetében a keresési tér nagyobb, így egy alacsonyabb összes anyagmozgatási teljesítményszükségletet generáló kialakítás magasabb eséllyel található, azonban a már meglévő gépek áttelepítési-mozgatási költségei jelentősek lehetnek. A problémát tehát mindkét – egymástól nem független – költségtípus együttes figyelembevételével kell megoldani.

ÖSSZEGZÉS

2-abra-webAz üzemi belsőelrendezés logisztikai szempontú tervezési problémája és az építkezési terület ideális kialakításának kérdésköre hasonlóságot mutat. Az üzemi belsőelrendezés tervezésben megjelenő objektumok, folyamatok, célok és feltételek analóg módon megfeleltethetők az építkezési-kivitelezési eljárásokban megjelenő elemeknek, ezért az – üzemi belsőelrendezés tervezésében használt – optimumkereső eljárások az építkezési területek kialakításában is alkalmazhatók, amellyel a munkaterület hatékonyabban felhasználható, így annak logisztikai folyamatai kevesebb veszteséggel realizálódhatnak, és akár a munkaterület-szükséglet is csökkenhet.

A párhuzamosság miatt a két kérdéskör egymásnak kölcsönösen megfeleltethető (2. ábra), így akár az építkezési területek elrendezésének tervezésében már hatékonyan alkalmazott eljárások jó eséllyel az üzemi belsőelrendezés tervezésében is kamatoztathatók, amelyeket felhasználva annak speciális optimalizálási problémáinak kutatási ideje is lerövidíthető lehetne.

 

Fésüs Norbert
logisztikai és folyamatfejlesztő mérnök, PhD-hallgató,
BME, Anyagmozgatási és Logisztikai Rendszerek Tanszék

Antal Norbert
tanszéki mérnök,
BME, Anyagmozgatási és Logisztikai Rendszerek Tanszék

Boros Dénes
tanszéki gyakornok,
BME, Anyagmozgatási és Logisztikai Rendszerek Tanszék

Lektor: Gyimesi András
okl. gépészmérnök, tudományos segédmunkatárs,
BME, Anyagmozgatási és Logisztikai Rendszerek Tanszék

 

Jelen publikáció a KTIA AIK-12-1-2013-0009 azonosítószámmal ellátott kutatási projekt keretei között készült. A projekt résztvevői köszönetüket fejezik ki a Nemzeti Fejlesztési Minisztériumnak a kutatás finanszírozásáért. A projekt teljes időszakára (2013 – 2015) vonatkozó támogatási összege 419 904 851 forint.

 

The applicability of logistics approached layout planning for arranging a construction-site

Abstract

Regarding to the total investment cost, the efficient arrangement of the construction-site is essential. Within the construction-site there are huge material flows between the connected objects – e.g. raw material- and additional storage areas, machines, and the being built structure –, increasing the operational expenses via their material handling need. Therefore the final implementing cost of the building is risen, while there is no value addition. This article shows the potential of making an optimal approximated construction-site arrangement using the principals of factory layout planning. Our aim is to give a recommendation for creating a semi-optimal arrangement, all based on the already efficiently used (approached from the principals of logistics) methods and tools of factory layout planning, corresponding them with the speciality of constructions.

 Read more>>

 

Keresés

mehi-banner-media 120x240