วันพฤหัสบดีที่ 5 กันยายน พ.ศ. 2556

มาทำความรู้จักกับ plot plan (แผนผังโรงงาน) MO Memoir : Thursday 5 September 2556

เอกสารฉบับนี้เตรียมขึ้นสำหรับให้ผู้ที่ไม่มีพื้นฐานความรู้ทางด้านวิศวกรรมและ/หรือการก่อสร้างโรงงาน ให้มีความรู้พื้นฐานในการทำความเข้าใจความสัมพันธ์ระหว่างตำแหน่งที่ตั้งอุปกรณ์ต่าง ๆ ในโรงงานกับการออกแบบโรงงาน (คำว่า "โรงงาน" ในที่นี้เน้นไปที่โรงงานอุตสาหกรรมเคมี หรือโรงงานอื่นที่มีลักษณะทำนองเดียวกัน ที่มีการเชื่อมต่อหน่วยผลิตต่าง ๆ เข้าด้วยผ่านทางระบบท่อ)

ในการสร้างโรงงานนั้น เริ่มแรกทางผู้ว่าจ้างให้สร้างโรงงานอาจมีความตกลงหลักกับผู้เสนอขายกระบวนการ ในเรื่องที่จะผลิตผลิตภัณฑ์อะไร โดยใช้อะไรเป็นวัตถุดิบ และจะมีกำลังการผลิตเท่าใดก่อน (เช่นตกลงว่าจะให้สร้างโรงงานผลิตเอทานอล 99.9% จากมันสำประหลัง กำลังการผลิต 1 ล้านลิตรต่อปี) จากนั้นจึงปล่อยให้ผู้ออกแบบสร้างโรงงานมีอิสระในการออกแบบระบบกระบวนการผลิต โดยผู้ว่าจ้างนั้นก็อาจมีการกำหนดรายละเอียดบางประการเพิ่มเติมอีกเช่น ชนิด แบบ ยี่ห้อ ผู้ผลิต ฯลฯ ของอุปกรณ์ที่อนุญาตให้ใช้ แต่สิ่งหนึ่งที่ผู้ว่าจ้างจะต้องแจ้งให้ทางผู้ออกแบบทราบคือ พื้นที่ที่จะก่อสร้างโรงงานนั้นมีรูปร่างและขนาดเท่าใด เพราะขนาดและรูปร่างนั้นส่งผลต่อตำแหน่งการวางอุปกรณ์ เช่นจะให้กระจายออกไปในแนวราบหรือขึ้นไปในแนวดิ่ง หรือหน่วยผลิตไหนควรตั้งอยู่ตรงตำแหน่งไหน อุปกรณ์ตัวใดควรตั้งอยู่ ณ ตำแหน่งใด บริเวณไหนเป็นส่วนพื้นที่การผลิต บริเวณไหนเป็นเส้นทางสัญจร

ตำแหน่งที่ตั้งของอุปกรณ์ขนาดใหญ่และ/หรือมีน้ำหนักมากจำเป็นต้องทราบล่วงหน้าก่อนการก่อสร้างงานโยธา เพราะจะเกี่ยวข้องกับการรับน้ำหนักของฐานรากหรืออาคาร และการขนอุปกรณ์เข้าพื้นที่ เช่นถ้าอุปกรณ์จะติดตั้งอุปกรณ์ขนาดใหญ่ในอาคาร ก็อาจต้องนำอุปกรณ์เข้าติดตั้งในอาคารก่อน จากนั้นจึงค่อยทำการก่อผนังล้อมหรือสร้างหลังคาปิดคลุม  ถ้าเป็นอุปกรณ์ที่มีน้ำหนักมากก็ต้องมีการเตรียมฐานราก เช่นลงเสาเข็มหรือออกแบบการรับน้ำหนักของพื้นอาคารไว้แต่แรกก่อนสร้างอาคาร
 
เมื่อได้ตำแหน่งวางอุปกรณ์ต่าง ๆ แล้วก็จะสามารถทำการออกแบบระบบท่อได้ ดังนั้นโรงงานผลิตผลิตภัณฑ์แบบเดียวกัน แต่มีผังการวางอุปกรณ์แตกต่างกัน รายละเอียดการออกแบบระบบท่อก็แตกต่างกันไปได้ เพื่อให้เห็นภาพจะขอยกตัวอย่างการถ่ายของเหลวจากถังหนึ่งไปยังอีกถังหนึ่งดังแสดงในรูปที่ ๑ ข้างล่าง

รูปที่ ๑ การถ่ายของเหลวจากถัง A ไปยังถังอีกใบหนึ่งที่ตำแหน่ง B (อยู่ฟากเดียวกัน) หรือ C (อยู่คนละฟากถนน)
 
ถ้าถัง A ที่เป็นถังเก็บของเหลวนั้นตั้งอยู่ที่ระดับพื้นดิน และถังอีกใบที่จะรับของเหลวจากถัง A นั้นก็ตั้งอยู่ที่ระดับพื้นดินเช่นเดียวกัน ถ้าเราเลือกตำแหน่งที่ตั้งถังอีกใบให้อยู่ฟากถนนเดียวกันกับถัง A (ถัง B) เราก็สามารถติดตั้งปั๊มและเดินท่อไปตามระดับพื้นดิน (หรือสูงกว่าพื้นดินเพียงเล็กน้อย) เพื่อส่งของเหลวจากถัง A ไปยังถัง B
 
แต่ถ้าเราเลือกตำแหน่งที่ตั้งถังอีกใบให้อยู่คนละฟากถนนกับถัง A (ถัง C) เราจะไม่สามารถเดินท่อในระดับพื้นดินจากถัง A ไปยังถัง C ได้ เพราะท่อนั้นจะกีดขวางเส้นทางการสัญญจร ทางเลือกที่เรามีคือจะเดินท่อดังกล่าวฝังใต้ดิน (ลอดใต้ท้องถนน) หรือยกระดับท่อให้สูงกว่าพื้นถนน ถ้าเราเลือกที่จะเดินท่อโดยยกระดับท่อให้สูงกว่าพื้นถนน เราก็ต้องมาพิจารณาว่าถนนเส้นทางนั้นจะมีรถ (รวมทั้งของที่บรรทุกด้วย) ที่มีความสูงเท่าใดวิ่งผ่าน เพื่อที่ผู้ออกแบบจะได้รู้ว่าต้องยกท่อสูงจากพื้นถนนนี้ด้วยความสูงอย่างน้อยเท่าใด ซึ่งความสูงตรงนี้จะส่งผลต่อกำลังของปั๊มที่จะใช้ด้วย (ดูรูปที่ ๒)

รูปที่ ๒ การเดินท่อระหว่างถังสองใบ ถ้าถังทั้งสองใบนั้นอยู่ฟากเดียวกันของถนน (รูปซ้าย) เราก็อาจเดินท่อไปในระดับพื้นได้ แต่ถ้าถังสองใบนั้นอยู่คนละฟากของถนน (รูปขวา) เราก็ต้องมาพิจารณาว่าจะเดินท่อยกสูงให้รถลอดได้ หรือมุดใต้พื้นถนนไป

ที่ยกตัวอย่างมานี้คงทำให้เห็นภาพแล้วว่าตำแหน่งที่ตั้งของหน่วยผลิตหรืออุปกรณ์ต่าง ๆ ของโรงงานนั้นส่งผลต่อการออกแบบระบบท่อ (และขนาดปั๊ม) อย่างไรบ้าง ดังนั้นในการสร้างโรงงานนั้นจึงจำเป็นต้องมีการตกลงกันก่อนว่าจะแบ่งพื้นที่ก่อสร้างอย่างไร (กล่าวคือบริเวณไหนเป็นสำนักงาน ถนน โกดัง ส่วนผลิต ฯลฯ) และในบริเวณส่วนผลิตนั้นจะติดตั้งอุปกรณ์ใดที่ตำแหน่งใดบ้าง แผนผังที่จะได้จากการกำหนดตรงนี้คือแผนผังที่เรียกว่า "Plot plan" หรือแผนผังโรงงานนั่นเอง

รูปที่ ๓ Master plot plan เป็นตัวบอกว่าในพื้นที่ของโรงงานนั้น มีการแบ่งพื้นที่ตำแหน่งใดให้กับหน่วยใดบ้าง (รูปนี้ผมวาดขึ้นเองเล่น ๆ นะ)
 
plot plan แรกที่ต้องกำหนดก่อนเรียกว่า master plot plan (ดูตัวอย่างในรูปที่ ๓) master plot plan นี้เป็นการตกลงว่าจะจัดสรรพื้นที่ก่อสร้างตำแหน่งใดให้กับหน่วยใดบ้าง เช่นบริเวณไหนเป็นทางเข้า-ออก (อาจแยกทางเข้าออกสำหรับรถเล็กของคนมาทำงานหรือติดต่องาน กับรถบรรทุกรับ-ส่งสินค้า หรือเครื่องจักรขนาดใหญ่) บริเวณไหนเป็นอาคารสำนักงาน บริเวณไหนเป็นพื้นที่กระบวนการผลิต ฯลฯ
 
ในตัว master plot plant นั้นจะมีการกำหนดทิศ "เหนือ" เอาไว้ แต่ทิศเหนือที่กำหนดใน master plot plan นั้นไม่จำเป็นต้องเป็นทิศเหนือที่แท้จริงของภูมิศาสตร์โลก (ที่เรียกว่า "true north") แต่เป็นทิศเหนือที่อ้างอิงกับสภาพรอบ ๆ โรงงาน เช่นโรงงานนั้นอาจวางตัวขนานกับถนนที่ตัดตรงในแนวเหนือ-ใต้แต่เฉียงไปทางตะวันออกเล็กน้อย ถ้ากำหนดทิศเหนือของโรงงานให้ตรงกับทิศเหนือจริง เวลาดูแผนที่เทียบก็จะเห็นว่ามันเฉียงกับถนน แต่ถ้ากำหนดให้ทิศเหนือโรงงานนั้นอยู่ในทิศที่ขนานไปกับถนน การดูแผนที่ก็จะง่ายว่า ทิศเหนือแบบนี้เรียกว่า "plant north" (ดูรูปที่ ๔)

รูปที่ ๔ ในกรณีที่โรงงานไม่ได้วางตัวในแนวทิศ-เหนือใต้ที่แท้จริง (หรือ true north) ดังรูปซ้าย ถ้ากำหนดทิศเหนือใน plot plan ให้ตรงกับทิศเหนือจริงก็จะดูแบบลำบาก ดังนั้นจึงอาจมีการปรับแนวทิศเหนือโดยกำหนดให้แนวทิศเหนือขนานไปกับถนนแทนดังรูปขวา แบบแผนผังโรงงานก็จะดูง่ายขึ้น ทิศเหนือแบบหลังนี้เรียกว่าทิศเหนือโรงงานหรือ plant north (บางทีจะเขียนในแบบว่า "PN")

รูปที่ ๕ ตัวอย่าง unit plot plan จะแสดงตำแหน่งที่ตั้งอุปกรณ์และชื่ออุปกรณ์ต่าง ๆ (วาดให้ดูเฉพาะพื้นที่เดียว)
 
เมื่อกำหนดบริเวณพื้นที่ผลิตได้แล้วก็จะมีการแบ่งส่วนว่าหน่วยผลิตหน่วยใดอยู่ที่บริเวณใด (ดูรูปที่ ๕) มีการกำหนดผังที่ตั้งอุปกรณ์ต่าง ๆ (เช่น ปั๊ม คอมเพรสเซอร์ ถัง เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน ฯลฯ) plot plan ส่วนนี้จะเรียกว่า process plot plan เมื่อกำหนดที่ตั้งอุปกรณ์เหล่านี้ได้ก็จะกำหนดแนวทางเดินท่อ ซึ่งเส้นทางการเดินท่อนี้จะส่งผลต่อการเลือกขนาดปั๊ม
 
ในกรณีของโรงงานที่มีการสร้างซ้อนกันหลายชั้น plot plan เองก็จะแยกเป็น plot plan ของแต่ละระดับชั้นด้วย และจะมี plot plan เมื่อมองจากทางด้านข้าง เพื่อที่จะได้เห็นภาพในแนวตั้งของโรงงาน ว่าอุปกรณ์แต่ละชิ้นนั้นติดตั้งที่ระดับความสูงเท่าใด (ดูรูปที่ ๖)


รูปที่ ๖ ตัวอย่างตำแหน่งที่ตั้งอุปกรณ์ต่าง ๆ เมื่อมองจากทางด้านข้าง ในที่นี้ไม่ได้สมมุติชื่อให้ วาดแต่รูปให้ดูเฉย ๆ แต่ของโรงงานจริงจะต้องมีการระบุว่าอุปกรณ์ที่เห็นในรูปนั้นชื่ออะไร

มีคำถามหนึ่งที่มักเกิดขึ้นในระหว่างการออกแบบ plot plan คือ จากพื้นที่ที่กำหนดให้ หน่วยผลิตไหนความตั้งอยู่ที่ตำแหน่งไหน ตรงนี้มีเกณฑ์การพิจารณาหลายอย่าง เช่นความสัมพันธ์ระหว่างหน่วยผลิตต่าง ๆ ขนาดของอุปกรณ์และเส้นทางการเข้าออก แต่ปัจจัยหนึ่งที่เป็นตัวสำคัญในการพิจารณาคือความปลอดภัย กล่าวคือหน่วยผลิตใดมีโอกาสสูงที่จะเกิดอุบัติเหตุที่รุนแรง (เช่นแก๊สรั่ว หรือการระเบิด) หน่วยผลิตนั้นควรตั้งให้อยู่ห่างออกจากอาคารที่มีคนทำงานอยู่มาก หรือไม่ก็ควรมีสิ่งกีดขวาง (เช่นโกดังเก็บของ) ขวางกั้นระหว่างอาคารสำนักงานกับหน่วยผลิตที่มีโอกาสสูงที่จะเกิดอุบัติเหตุรุนแรง (ดูตัวอย่างอุบัติเหตุที่เป็นกรณีศึกษาได้จาก Memoir ปีที่ ๒ ฉบับที่ ๑๑๓ วันศุกร์ที่ ๕ กุมภาพันธ์ ๒๕๕๓ เรื่อง "Flixborough explosion")

หวังว่าเมื่ออ่านมาถึงย่อหน้านี้คงมองเห็นภาพและความสำคัญของ plot plant บ้างแล้ว แต่ที่เขียนมานี้ไม่ใช่แนวปฏิบัติที่ตายตัว ผู้ออกแบบแต่ละรายอาจมีรายละเอียดใน plot plant ที่แตกต่างกันไปได้ แล้วแต่ว่าต้องการแสดงให้เห็นอะไร

ไม่มีความคิดเห็น: