الإنتاج المستمر

الإنتاج المستمر هو أسلوب إنتاج متدفق يُستخدم لتصنيع أو إنتاج أو معالجة المواد دون انقطاع. يُطلق عليه اسم عملية مستمرة أو عملية تدفق مستمر لأن المواد، سواء كانت مواد جافة سائبة أو سوائل، التي تتم معالجتها تكون في حركة مستمرة، وتخضع لتفاعلات كيميائية أو معالجة ميكانيكية أو حرارية. ويُقارن الإنتاج المستمر بالإنتاج المتقطع .

يعني التشغيل المستمر عادةً العمل على مدار 24 ساعة في اليوم، سبعة أيام في الأسبوع، مع فترات توقف للصيانة غير متكررة، مثل الصيانة نصف السنوية أو السنوية. يمكن لبعض المصانع الكيميائية أن تعمل لأكثر من عام إلى عامين دون توقف. ويمكن لأفران الصهر أن تعمل من أربع إلى عشر سنوات دون توقف. ^{[ 1 ]}

بعض العمليات المستمرة الشائعة هي:

• تكرير النفط
• المواد الكيميائية
• الألياف الاصطناعية
• الأسمدة
• لب الورق​
• فرن الصهر (الحديد)
• صهر المعادن
• محطات توليد الطاقة
• معالجة الغاز الطبيعي
• معالجة مياه الصرف الصحي
• الصب المستمر للصلب
• خطوط معالجة الشرائح: على سبيل المثال، خطوط التخليل؛ مطاحن الدرفلة الترادفية ؛ خطوط الطلاء الكهربائي بالقصدير والجلفنة
• أفران دوارة لتكليس الجير أو الأسمنت
• زجاج عائم
• إنتاج المعكرونة الجافة

يعمل عمال الإنتاج في الإنتاج المستمر عادةً بنظام المناوبات المتناوبة .

تُشغَّل العمليات بشكل مستمر لأسباب عملية واقتصادية. معظم هذه الصناعات كثيفة رأس المال، ولذلك تشعر الإدارة بقلق بالغ حيال الوقت الضائع في التشغيل.

يؤدي إيقاف وتشغيل العديد من العمليات المستمرة عادةً إلى منتجات ذات جودة متدنية، مما يستدعي إعادة معالجتها أو التخلص منها. ولا يمكن ترك العديد من الخزانات والأوعية والأنابيب ممتلئة بالمواد بسبب التفاعلات الكيميائية غير المرغوب فيها، أو ترسب المواد العالقة، أو تبلور المواد أو تصلبها. كما أن التغيرات المتكررة في درجات الحرارة والضغوط الناتجة عن بدء وإيقاف بعض العمليات (مثل أفران الخط، والغلايات، وأفران الصهر، وأوعية الضغط، وما إلى ذلك) قد تتسبب في إجهاد المعادن أو تآكلها نتيجةً لدورات الضغط أو الحرارة.

في العمليات الأكثر تعقيداً، توجد إجراءات إيقاف وتشغيل متسلسلة يجب اتباعها بدقة لحماية الأفراد والمعدات. وعادةً ما تستغرق عملية التشغيل أو الإيقاف عدة ساعات تقريباً.

تستخدم العمليات المستمرة التحكم في العمليات لأتمتة ومراقبة المتغيرات التشغيلية مثل معدلات التدفق ومستويات الخزانات والضغوط ودرجات الحرارة وسرعات الآلات. ^{[ 2 ]}

تُعتبر العديد من العمليات، مثل خطوط التجميع والتصنيع الخفيف، التي يمكن إيقافها وإعادة تشغيلها بسهولة، شبه مستمرة في الوقت الحاضر. ويمكن تشغيلها لمدة وردية واحدة أو ورديتين عند الضرورة.

تُعدّ عملية الفرن العالي لإنتاج الحديد الزهر من أقدم عمليات التدفق المستمر . يُشحن الفرن العالي بشكل متقطع بالخام والوقود والصهر، ويُستخرج منه الحديد الزهر المنصهر والخبث بشكل متقطع؛ ومع ذلك، فإن التفاعل الكيميائي لاختزال الحديد والسيليكون، ثم أكسدة السيليكون، هو تفاعل مستمر.

كانت العمليات شبه المستمرة، مثل التصنيع الآلي للسجائر، تسمى "مستمرة" عندما ظهرت.

العديد من العمليات المستمرة الحقيقية اليوم كانت في الأصل عمليات دفعية.

كان مصنع كرومفورد الذي صممه ريتشارد أركرايت عام 1771 أول مصنع يستخدم عملية مستمرة من المواد الخام إلى المنتج النهائي في سلسلة من العمليات.

كانت آلة فوردرينيه لصناعة الورق ، الحاصلة على براءة اختراع عام 1799، من أوائل عمليات التصنيع المستمرة في عصر الثورة الصناعية . أنتجت هذه الآلة شبكة متصلة من الورق تُشكّل وتُضغط وتُجفف وتُلفّ على شكل بكرة. في السابق، كان الورق يُصنع على شكل صفائح منفصلة. وقد أثرت آلة الورق على عمليات مستمرة أخرى، مثل الدرفلة المستمرة للحديد، ولاحقًا للصلب. ^{[ 3 ]}

ومن العمليات المستمرة المبكرة الأخرى مطحنة الدقيق الخاصة بأوليفر إيفانز (حوالي عام 1785)، والتي كانت مؤتمتة بالكامل.

كان إنتاج المواد الكيميائية وتكرير النفط في بداياتهما يتم على دفعات إلى أن تطورت تقنيات التحكم في العمليات بشكل كافٍ يسمح بالتحكم عن بُعد والتشغيل الآلي للمعالجة المستمرة. وبدأت العمليات بالعمل بشكل مستمر خلال القرن التاسع عشر، وبحلول أوائل القرن العشرين أصبحت العمليات المستمرة شائعة.

إلى جانب أعمال الصيانة، تُجرى تعديلات على العمليات أثناء فترات التوقف. وتشمل هذه التعديلات تركيب معدات جديدة في مسار العملية الرئيسي، أو ربط العمليات الفرعية أو المعدات التي يمكن تركيبها أثناء تشغيل العملية، أو اتخاذ الترتيبات اللازمة لربطها.

قد تستغرق عمليات إيقاف العمليات المعقدة أسابيع أو شهورًا من التخطيط. وعادةً ما تُعقد سلسلة من الاجتماعات للتنسيق والتخطيط، وتشمل هذه الاجتماعات عادةً مختلف الإدارات مثل الصيانة والطاقة والهندسة والسلامة ووحدات التشغيل.

تُنفذ جميع الأعمال وفقًا لجدول زمني مُحكم ومتسلسل يشمل مختلف التخصصات المعنية، مثل فنيي تركيب الأنابيب، وفنيي تركيب الآلات، والكهربائيين، والميكانيكيين، والعمال، وغيرهم، بالإضافة إلى المعدات اللازمة (الرافعات، والمعدات المتنقلة، وضواغط الهواء، وآلات اللحام، والسقالات، وما إلى ذلك) وجميع اللوازم (قطع الغيار، والصلب، والأنابيب، والأسلاك، والصواميل والمسامير) وتوفير الطاقة في حال انقطاع التيار الكهربائي أثناء فترة انقطاع الخدمة. غالبًا ما يقوم مقاول خارجي واحد أو أكثر بتنفيذ بعض الأعمال، خاصةً عند تركيب معدات جديدة.

يمكن دعم الإنتاج المستمر باستخدام معالج مستمر . صُممت المعالجات المستمرة لخلط المنتجات اللزجة بشكل متواصل من خلال الجمع بين الخلط والنقل. تُثبّت المجاديف داخل حجرة الخلط (الأسطوانة) على عمودين يدوران في نفس الاتجاه، وهما المسؤولان عن خلط المواد. صُممت الأسطوانات والمجاديف بشكل يسمح للمجاديف بتنظيف نفسها ذاتيًا، مما يقلل من تراكم المنتج باستثناء الخلوصات التشغيلية العادية للأجزاء المتحركة. يمكن أيضًا تسخين الأسطوانات أو تبريدها لتحسين دورة الخلط. على عكس الطارد، فإن مساحة الخلط في المعالج المستمر متساوية الحجم على طول الأسطوانة بالكامل، مما يضمن خلطًا أفضل وتراكمًا ضئيلًا للضغط أو انعدامه. يعمل المعالج المستمر عن طريق قياس المساحيق والحبيبات والسوائل، وما إلى ذلك، في حجرة الخلط الخاصة بالآلة. تسمح عدة متغيرات للمعالج المستمر بأن يكون متعدد الاستخدامات لمجموعة واسعة من عمليات الخلط: ^{[ 4 ]}

1. درجة حرارة البرميل
2. سرعة المحرك
3. معدل التغذية، ودقة التغذية
4. زمن الاحتفاظ (دالة لمعدل التغذية وحجم المنتج داخل غرفة الخلط)

تُستخدم المعالجات المستمرة في العمليات التالية:

• التركيب
• خلط
• عجين
• قص
• التبلور
• تغليف
• التعبئة والتغليف

يتمتع المعالج المستمر بقدرات غير محدودة في خلط المواد، ولكنه أثبت قدرته على الخلط:

• البلاستيك
• المواد اللاصقة
• الأصباغ
• المواد المركبة
• حلوى
• علكة
• لصق
• أحبار الصبغة
• زبدة الفول السوداني
• معكرونة/سباغيتي
• منتجات النفايات

• آر إتش بيري، سي إتش تشيلتون، دي دبليو غرين (محررون)، دليل بيري لمهندسي الكيمياء (الطبعة السابعة) ، ماكجرو هيل (1997)، رقم ISBN 978-0-07-049841-9
• عادةً ما تمتلك كل صناعة رئيسية مجلة تجارية أو أكثر تنشر باستمرار مقالات حول عمليات المصانع، والمعدات والعمليات الجديدة، ونصائح التشغيل والصيانة. وتُعد المجلات التجارية من أفضل الوسائل للبقاء على اطلاع بأحدث التطورات التقنية.