מכונה אוטומטית להכנת מנות חמות
מכונה אוטומטית להכנת מנות חמות
AFEKA PR ME DE AA TJ 1 1570 Mechanical engineering and machinery
הוגש ע"י
Submitted by
מנחה
Advisor
ראשי פרקים
תקציר
תקציר מנהלים
תחילתו של פרויקט זה היה ברעיון שהתפתח עד קבלת אישור להרצה כפרויקט גמר.
לאחר תאור הפרויקט והעלאת יתרונותיו החל סקר שוק שכלל מחקר מקיף על המוצר עצמו, מכונות כדוגמתו וקהל יעד אפשרי.
בשלב הראשון נכתב אפיון פונקציונאלי מפורט שכלל את עיקרי הדרישות מהמכונה כגון אופן ביצוע תהליך, הספק נדרש,מידות,מהלך עבודה,ממשק משתמש,מצביי כשל, טעינת מוצרים,הובלה אחזקה ועלות כוללת.
בשלב השני פותחו חלופות אפשריות לתכנון אשר תאמו את רוח האפיון, חלופות אלו נוסחו בצורה מפורטת ולוו בשרטוטים כללים להמחשת החלופה.
בנוסף מצורפת השוואה הכוללת יתרונות וחסרונות של כל חלופה ובחירת החלופה המתאימה.
בהמשך נכתבה בצורה מפורטת מערכת הבקרה אשר כללה את אופן ביצוע התהליך מתחילתו ועד סופו, כולל איתור תקלות וטיפול המכונה בהם.
השלב הבא היה תחילת התכנון הראשוני שכלל את תכנון המערכות העיקריות של המכונה כגון: מערכת הסעה ליניארית, מסוע ומגשים לאחר מכן הובא התכנון המפורט יותר אשר כלל חישובים שמטרתם העיקרית הייתה הוזלת מחירי החלקים קיצור זמני עבודה והבטחת אורך חיים מקסימאלי למערכת, בנוסף תוכננו כל החלקים הנלווים אשר היו צריכים להירכש או להישלח ליצור, שורטטו השרטוטים המתאימים ונכתב עץ מוצר מתאים למכונה.
לאחר התכנון המפורט ניתן לראות שהמכונה הגיעה ליעד האפיון .
מבחינה כלכלית הוכיח התכנון אם מבחינת עלות כוללת של המכונה ועם בזמני עבודה על כדאיות מימוש תכנון זה.
סיכום
פרויקט זה לגביי היה מעבר מהעולם האקדמי אל העולם המעשי.
היה עליי לגייס את כל הידע שצברתי במשך לימודיי ולתרגמם לפרויקט.
במשך תהליך העבודה על הפרויקט רכשתי מיומנויות הנדסיות רבות מהתחום המעשי, בקריאת שרטוטים וקטלוגים בצורה נכונה, בשפות ותקנים שונים.
בנוסף במסגרת פרויקט זה צברתי ניסיון ביצירת קשר עם חברות שונות מישראל ומהעולם כולו.
אין ספק כי פרויקט זה תרם רבות להתפתחותי כמהנדס לעתיד ואין ספק יהוו בסיס איתן בצעדיי הראשונים כמהנדס.
ההישג העיקרי מבחינתי, שהושג בפרויקט זה הוא במקוריות הרעיון.
פיתוח מכונה חדשה לגמרי אשר עדיין אינה מצויה בשוק המכונות האוטומטיות ומהווה פריצת דרך בתחום זה .
פרויקט זה דרש אפיון מדוקדק ומקורי שכלל בתחילת דרכו בעיות רבות, אך במשך הזמן הבעיות נפתרו ותוכננו המערכות המתאימות ביותר למכונה זו.
אין ספק כי הפוטנציאל העסקי הטמון ברעיון זה הוא רב היות וישנו חלל בשוק המוצרים שמכונה זו יכולה לסתום ולהוכיח את רווחיותה.
מטרות/רקע שיווקי
שוק המכונות האוטומטיות לממכר מוצריי מזון ושתייה היינו שוק מגוון מאד הכולל בתוכו ממכר מוצרים רחב החל מחטיפים ,שתייה קלה וכלה במוצריי מזון ותרופות.
החברות אשר מוכרות את מוצריהן בעזרת מכונות אלה מגדילות את נתח השוק במקומות בהם מוצריהם לא יכלו לבוא לידי ביטוי.
דוגמא טובה לכך היא חברת 'משקר' שנקנתה ע"י חברת 'קוקה קולה' והגדילה את נתח המכירות שלה בתחום השתייה הקלה הלא משפחתית (פחיות שתייה ובקבוקים אישיים).
מוצר אשר נמכר במכונות אלה מקבל הכרה ופרסום רב בעקבות פריסה רחבה ואסטרטגית של המכונות.
בדרך כלל מוצרים אשר נמכרים במכונות האוטומטיות הם מהסוג שהציבור ממעט לקנות ברשתות השיווק בשל היותם יקרים יותר יחסית לאריזות חיסכון.
בעזרת מכונות אלה נפתח ליצרנים אפיק שיווק חדש, המאפשר מכירה בכמויות גדולות של מוצרים.
החברות הפועלות בתחום המכונות האוטומטיות, משווקות בעזרת מכונות אלה את אותם המוצרים וכמעט אין הבדל בין סוגי המכונות אלא רק בצורתן החיצונית.
הרעיון שאותו אני מציע הוא בניית מכונה להכנה ולהגשת מנות חמות, מוצר אשר יהווה פיתוח חדשני בתחום המכונות האוטומטיות.
מנות חמות נמכרות כיום ברשתות השיווק ובחנויות קמעוניות קטנות עיקר המכירות מכוון לשוק צר ביותר: מטיילים, חיילים, וילדים.
לדעתי, הפוטנציאל הכלכלי הטמון במוצר שכזה היינו רחב יותר ויכול להתאים לגופים גדולים מאד כמו בתי חולים, משרדי ממשלה (פנים, ביטוח לאומי, מס הכנסה), בסיסי צבא ועוד. במקומות אלו נמצאת כמות גדולה של אנשים לזמן יחסית ארוך ללא אופציה לרכישת מזון, פתרון של 'מנה חמה' בטעמים שונים, מוכנה לאכילה תוך מס' דקות יכולה להיות פתרון מנצח.
לחברות גדולות כמו 'אסם' ותלמה' יש אינטרס גדול לשווק מוצריהם במכונות מהסוג הזה ולשתף פעולה בפיתוח מכונה כזו.
התחקיר שביצעתי לגביי כדאיות מכונה זו כללו שיחות עם אנשיי שיווק באסם ובחברת uniliver המשווקת של מוצריי תלמה וכן שיחות עם אנשיי שיווק בארץ לגביי כדאיות בהכנסת מכונה זו לשווקים מסוימים.
כמו כן קיימתי שיחות והתכתבויות עם אנשיי הנדסה בארץ ובחו"ל לגביי בחירת חלקים למכונה.
במהלך התכנון ביקרתי משווקים בתחום המכונות האוטומטיות לקבלת מושג על מבנה המכונה.
המסר שקיבלתי מחברות אלו שישנה כדאיות עסקית בפיתוח מכונה כזו וזאת בשל חדשנותה ופלח השוק אליו היא פונה.
אפיון
תאור המכונה:
מכונה לממכר מנות חמות מוכנות לאכילה. המכונה תבצע את תהליך ההכנה כולל ההגשה, זמן הכנה משוער כ 25-30 שניות.
כמות המנות במכונה כ-150-100 מנות.
סוג המוצר:
המכונה תטפל במוצרים מבית 'אסם' ו'תלמה' בלבד וזאת לאחר בדיקת שלושת החברות המצויות בשוק וביטול המוצר מבית 'מג’יק' לאחר שנמצא לא מתאים לפעולת מכונה זו.
מידות ומשקלים:
מידות אופציונאליות למכונה זו (נתון לשינויים בהתאם לצרכים).
גובה: 183cm
רוחב 118-92-84cm
עומק: 88-85-69cm
משקל: 120-130kg
מידות המוצר:
חברת אסם: קוטר עליון-8.14cm
קוטר תחתון-5.72cm
חברת תלמה: קוטר עליון-8.4cm
קוטר תחתון-5.48cm
תהליך עבודה:
הלקוח יבחר את המוצר שברצונו לרכוש, המכונה תזהה את המוצר הרצוי ותעביר אותו לנקודת החדרת המים.
לאחר מכן, יעבור המוצר לפתח היציאה אשר ימוקם בקדמת המכשיר,
הלקוח ייקח את המוצר לאחר קבלת הודעה מהמכונה.
המכונה תדע לזהות תקלות וחוסר במוצרים ותשלח הודעה לאיש האחזקה.
המכונה תדע לטפל בכלל המוצרים הקיימים בשוק.
תהליך נוסף שנבחן הוא ערבוב המוצר טרם יציאתו, החלטה לגביי תהליך זה תבוא
לאחר בדיקת כדאיות ובדיקת אפשרות יצור המוצר ללא כפית בפנים.
פתרונות הרתחת המים יבואו בהמשך במסמך החלופות.
ממשק משתמש:
· פנל קדמי בגובה 120cm (נתון לשינוי), הפנל יכלול מסך ולוח לחצנים לשליטה בבחירת המוצר.
· פתח הכנסת מטבעות בגובה 120cm (נתון לשינוי, בהמשך ניתן להביא בחשבון מערכת גבית כרטיסיי אשראי ופתח הכנסת שטרות).
· פתח הוצאת עודף בגובה 50cm (נתון לשינוי).
· פתח הוצאת המוצר בגובה55cm (נתון לשינוי).
מצבי כשל
המכונה תדע לזהות מצבי כשל בתהליך הביצוע כמו גם חוסר במוצרים.
יש לבדוק אם ניתן להרכיב מערכת שתשלח דו"ח תקלה או דו"ח חסרים במוצר כלשהו.
טעינת מוצרים:
טעינת המוצרים תתבצע מקדמת המכונה ותעשה ע"י הכנסת המוצר בצורה בודדת, למכונה תהיה מערכת תיעוד אשר תזהה חוסר במוצרים ותתריע עליהם הן ללקוח והן לאיש ההחזקה.
הובלת המכונה:
הובלת המכונה תעשה על גביי גלגלים בעלי יכולת העמסה גבוהה.
אחזקה שוטפת:
תחזוקת המכונה תתבצע ע"י איש אחזקה שיגיע למכונה בעקבות תקלות שהתקבלו אצלו או לצורך חידוש מלאי משלוח התקלות יבוצע בצורה סלולארית.
אמינות המערכת:
איכות המערכות והרכיבים צריכה להיות באיכות גבוהה וזאת על מנת למנוע ככל האפשר מצביי כשל, כמו כן המכונה צריכה לעמוד בתנאים סביבתיים משתנים.
המכונה תדע לתעד תקלות תאריך ושעה וזאת כדיי לזהות תקלות חוזרות אשר יבואו לפתרון בצורה ספציפית.
עלויות
יש להשתמש ככל הניתן ברכיבים המצויים בשוק בכדי להימנע מפיתוחים יקרים, כמו כן יש לפתח מכונה זו בצורה הפשוטה ביותר שניתן בכדי להקטין את עלויות האחזקה (כוח אדם פחות מיומן).
עלות רצויה למכונה זו היא כ-6000$.
עלות זו מורכבת מחישוב ממוצע של 35 מוצרים הנרכשים ביום בעלות של 6 ₪ ל-5 ימי עבודה ו-4 שבועות לחודש.
(35*6)=210 הכנסה ליום.
(210*5)=1050 הכנסה לשבוע.
(1050*4)=4200 הכנסה לחודש
(4200*12)=50400 הכנסה לשנה.
הכנסה ברוטו לשנה 11000$
זמניי עבודה משוערים
תנועת המעלית לקומה הרצויה......................................................5 שניות.
שחרור המוצר .............................................................................2 שניות.
תנועת המעלית לגובה פתח ההוצאה...............................................5 שניות.
הסעת המוצר על גביי משטח ההסעה לכיוון פתח ההוצאה................5 שניות.
החדרת מים חמים.......................................................................10 שניות.
סה"כ לקבלת מוצר מוכן לאכילה..............................................27 שניות.
Abstract
EXECUTIVE ABSTRACT
This project began with an idea that continued to grow until it was approved for development as a final project.
A market survey was initiated after presenting an outline of the project and pointing out its benefits, including a thorough research of the product itself, of similar devices and of potential audience.
A detailed functional characterization was put in writing during the first stage. It included the principal requirements from the machine, such as; operation protocol, desired output, measurements, work procedure, user interface, fail situations, products loading, transportation, maintenance and overall cost.
In the second stage possible planning options were developed. These were compatible with the concept of characterization, specified in detail and accompanied by general drafts to illustrate the option. A comparison illustrating the advantages and disadvantages of each option was also included.
A comparison of all the relevant alternatives was presented in the end of the section on options. It included the important points for choosing the suitable option. This comparison took into consideration the mechanical simplicity of the machine, precision of movement, credibility, loading products, maintenance, work output, product quantity, cost, and a number of axes. The most suitable option was selected after completion of a comparative analysis.
The next stage was a detailed presentation in writing of the control system, describing in detail how the process was performed from start to finish, focusing on the starting position of the systems in the machine, such as the position of the elevating system and the condition of the water system. In addition, sensors were placed in key places to identify malfunctions during operation.
Next, following the characterization of the control system, possible malfunctions during operation were shown, for example: non-vacant delivery outlet; exit of product to the elevator not identified; exit of product to the delivery outlet not identified.
After choosing a suitable option the primary planning stage was commenced. It included planning the main systems of the machine, such as: linear conveyor system, carriage and trays. Following that the specific designing of the machine was initiated, including all the accessories that had to be purchased or sent for production, the relevant drafts were made and a product tree for the machine was written.
As this project was made in the frame of higher education studies, a project abstract was written and conclusions were drawn.
מקורות
F.P.Beer,Jr.,E.R.Johnston,J. T. DeWolf. Mechanics of Material.
Structural Analysis R. C. Hibbeler, forth ed. Prentice Hall 1998
מ. לבנת: פרקי מכונות חלק א הוצאת בית הספר להנדסאים אוניברסיטת ת"א,1991.
רובוטיקה, האוניברסיטה הפתוחה, 1994, כרכים א-ב.
מדריך לעיבודים שבבים פרופ י. ירניצקי.
