بررسی مسایل مکان‌یابی مراکز صنعتی جهت احداث کارخانجات تولیدی

مطالعه موردی : بررسی و حل مسئله مکانیابی احداث کارخانه بیلت و آلیاژ آلومینیومی شرکت آلومینیوم کاوه خوزستان

 نویسندگان : سید عباس حسینی  – کارشناس ارشد رشته مهندسی صنایع – مدیرعامل شرکت آلومینیوم کاوه خوزستان

هادی سرمدی – کارشناس ارشد رشته مهندسی صنایع – واحد کنترل پروژه شرکت گسترش صنایع معدنی کاوه پارس

خلاصه :

در سالهای اخیر مطالعات مکان‌یابی به عنوان یکی از عناصر کلیدی در موفقیت و بقای مراکز صنعتی مطرح است. مطالعات مکان‌یابی  هم در سطح ملی و هم در سطح بین المللی بسیار مورد توجه قرار گرفته است. در این میان شناخت هدفها و روشهای حل مسایل مکان‌یابی، از اهمیت بسیار زیادی برخوردار است. در این مقاله ضمن بیان اهمیت مطالعات مکان‌یابی پیش از احداث واحد صنعتی، انواع مسایل مکان‌یابی و هدفهای مطرح در مطالعات مکان‌یابی مورد بررسی قرار می گیرد. و در نهایت مطالعه موردی یکی از انواع خاص این مسئله، درباره مکانیابی احداث کاخانه تولید بیلت و آلیاژ آلومینیوم کاوه خوزستان طرح و با رویکرد TOPSIS  حل و بهترین مکان از میان مکان های کاندید انتخاب می شود.

کلمات کلیدی : مسئله مکانیابی، TOPSIS، رتبه بندی، کارخانه آلومینیوم سازی کاوه خوزستان

1.   مقدمه

مکان‌یابی یکی از علوم مهندسی صنایع است که توجه به آن سبب کاهش هزینه‌ها و موفقیت واحدهای صنعتی می شود. مکان یابی مراکز (مکان‌یابی ساختمانها و مراکز) را انتخاب مکان برای یک یا چند مرکز، با در نظر گرفتن سایر مراکز و محدودیت‌های موجود می‌دانند، به‌گونه‌ای ‌که هدف ویژه‌ای بهینه شود. این هدف می‌تواند هزینه حمل و نقل، ارائه خدمات عادلانه به مشتریان، در دست گرفتن بزرگترین بازار و غیره باشد. انجام مطالعات مکان‌یابی نیازمند تخصص‌هایی از جمله: تحقیق در عملیات، روشهای تصمیم‌گیری، جغرافیا (زمین شناسی و آب و هوا)، اقتصاد مهندسی، علوم کامپیوتر، ریاضی، بازاریابی، طراحی شهر و غیره است.

2.   ضرورت انجام مطالعات مکان‌یابی

تعیین محل کارخانه، یکی از کلیدی‌ترین گامهای تأسیس کارخانه است، چرا که نتایج این تصمیم در درازمدت ظاهر شده، اثرات بسزایی از بعد اقتصادی، محیط زیست، مسایل اجتماعی و غیره دارد. یکی از جنبه‌های تاثیرهای درون سازمانی، تاثیر مستقیم آن در سود‌دهی کارخانه خواهد بود و از بعد برون سازمانی، ساخت کارخانه های بزرگ در یک منطقه می‌تواند شرایط مختلف اقتصادی، اجتماعی، فرهنگی، محیط زیست و غیره را تحت تاثیر خود قرار دهد. تعیین محل کارخانه از نظر اقتصادی نقش مهمی در میزان سرمایه گذاری اولیه به هنگام تأسیس کارخانه دارد. همچنین هنگام بهره برداری طرح، این تصمیم گیری، تاثیر کلیدی در قیمت تمام شده کالا/خدمت دارد (منبع شماره‌ 1).

احداث یک یا چند واحد صنعتی در مکانهای بهینه و در بهترین وضعیت ممکن، نه تنها گردش مواد و خدمات به مشتریان را بهبود می‌بخشد، بلکه کارخانه را در یک وضعیت مطلوب قرار می‌دهد. تصمیمهای مرتبط با انتخاب و فراگیری ویژگیهای مکان‌یابی یک مرکز، می‌تواند اثر بزرگی بر توانایی کسب و حفظ مزیت رقابتی باشد (چو و تیم  (2003)). در بررسی مشاغل زود بازده مشخص شده است که بیش از ۵۰ درصد آنها در سال اول و حدود ۳۰ درصد آنها پس از دو سال، ورشکسته می‌شوند و به شغل دیگری رو می‌آورند. با اینکه در آغاز راه‌اندازی این مشاغل، تمام جوانب ارایه خدمات بررسی می‌شود ولی بی‌توجهی به مسئله مهم مکان-یابی سبب می‌شود تا واحد تولیدی به سوددهی موردنظر نرسد و از رسیدن به هدف خود باز ‌ماند (هاماچر و درنزر  (2004)).

انجام مطالعات مکان‌یابی درست و مناسب، علاوه بر تاثیر اقتصادی بر عملکرد واحد صنعتی، اثرات اجتماعی، محیط زیستی، فرهنگی و اقتصادی در منطقه محل احداث خود خواهد داشت. در ضمن ویژگیهای منطقه ای نیز به عنوان عوامل کلیدی موثر در تعیین محل در مسایل مکان‌یابی محسوب می‌شوند.

3.   عوامل مهم در تصمیم گیری اشتباه در مطالعات مکان یابی

اشتباه در تعیین محل، ضررهای جبران‌ناپذیری به دنبال خواهد داشت و گاهاً منجر به تغییر محل کارخانه با صرف هزینه‌های زیادشده، یا به رکود و تعطیلی کامل کارخانه می‌انجامد. عموماً اشتباه در تعیین محل، هنگامی پیش می‌‌آید که تعریف درستی از آنچه از ما خواسته می‌شود در دست نباشد. ولی اشتباههای دیگری نیز وجود دارد که حتی مدیران باتجربه و موفق نیز دچار آن می‌شوند. برخی از این نوع اشتباهها برای توجه بیشتر مدیران، محققان و افراد کلیدی و تصمیم گیری صحیح در مسایل مکان‌یابی به این شرح بیان می‌شود :

•       فقدان بازرسی و شرح دقیق عوامل و نیازمندی‌ها

•       چشمپوشی از بعضی شرایط موردنیاز و بررسی‌ ناقص نیازمندیهای طرح

•       علایق شخصی یا تعصبات مسئولان در پذیرش حقایق و دلایل منطقی و علمی

•         مقاومت مدیران اجرایی در انتقال به محل جدید

•       توجه بیش از اندازه به نواحی شلوغ و صنعتی و درنتیجه نادیده گرفتن ناحیه‌هایی که به تازگی صنعتی شده و یا در شرف صنعتی‌شدن قرار دارند

•       توجه بیش از اندازه به هزینه‌های زمین و در نتیجه انتخاب زمینهای ارزان یا رایگان

•       بی‌توجهی به هزینه حمل و نقل و عدم برآورد درست آن

•       قضاوت در مورد نیروی انسای بالقوه بر مبنای نرخ دستمزد و بدون توجه به کارایی، مهارت، سابقه و تاریخچه کارگری و سایر عوامل مؤثر در انتخاب نیروی انسانی

•       انتخاب جامعه‌ای با سطح فرهنگ و تحصیلات پایین به گونه‌ای که جذب نیروی متخصص بسیار مشکل باشد

•       پافشاری در منافع آنی و کوتاه‌مدت و بی‌توجهی به آینده

•       کافی‌نبودن اطلاعات و یا نادرست ‌بودن آنها در مورد بازار، شیوه‌های حمل و نقل، مواد خام و سایر عوامل که در برآورد هزینه‌ها تأثیر دارند

•       عوامل محیطی از جمله فشارهای سیاسی

•       خطا در به کارگیری روشها و تکنیک‌های تصمیم گیری مکان‌یابی

•       عدم اولویت بندی (وزن دهی) مناسب به معیارهای تصمیم گیری

•       نبود اطلاعات دقیق و کافی در زمینه معیارهای مورد نظر

•       بی‌توجهی به استراتژیک بودن و اثرات بلندمدت تصمیمهای مکان‌یابی

•       بی‌توجهی به تغییر و تحولات آینده (تهدیدها، فرصتها، رشد تقاضا، به‌هم خوردن توازن مناطق و غیره

•       در نظر نگرفتن تغییرات سازمانی لازمه مکان‌یابی

گفتنی است که عوامل یادشده بر اساس تجربه‌های مؤلفان در انجام پروژه های متعدد مکان‌یابی و تحلیل عوامل شکست برخی از مراکز صنعتی به دست آمده است. توجه کافی به آن عوامل، ریسک تصمیم گیری در پروژه‌های مکان‌یابی را کاهش خواهد داد.

4.        هدفهای مسایل مکان‌یابی

مسایل مکان یابی، هدفهای مختلفی را دربردارند. هدفها در شناسایی و اولویت‌بندی معیارهای تصمیم‌گیری در یک مساله مکان‌یابی و زیر معیارهای آنها، اهمیت و نقش مهمی دارند. در یک تقسیم‌بندی درنزر  (1995) هدفهای مسایل مکان‌یابی با رویکرد برنامه ریزی ریاضی و برحسب انواع تابع هدف، به سه دسته تقسیم شده‌اند :

•       هدفهای کششی  : این هدفها اشاره به نزدیکی هر چه بیشتر محل استقرار کارخانه به مشتریان و کمتر کردن مسافت دارند که شامل قدیمی ترین مسایل مکان‌یابی می شوند. در واقع مسایلی که تابع هدف آنها به‌صورت کمینه‌سازی است، هدفهای کششی دارند.

•       هدفهای فشاری  : این هدفها مسایل مکان‌یابی مراکز نامطلوب را در بر می گیرند و از اوایل دهه ۱۹۷۰ بوجود آمدند. هدف در این مسایل، حداکثر کردن فاصله مراکز جدید از مراکز موجود است. مدل هایی که برای این نوع هدفها ارائه شدند بعدها به مدلهای مکان یابی مضر  معروف شدند. مثال برای این هدفها، یافتن مکان مناسب برای دفن زباله است که در آن، یکی از هدفها بیشینه کردن فاصله این مکان، از مناطق مسکونی است.

•       هدفهای متعادل  : هدفهایی هستند که تلاش در متعادل ساختن مسافت بین مراکز و مشتریان دارند. این هدفها پیوسته ترین نوع هدفها هستند و هدف اصلی آنها دستیابی به برابری است. این هدفها بیشتر در تصمیم گیری های عمومی کاربرد دارند؛ جایی که هدف برقراری عدالت بین افراد است. مانند متعادل کردن حجم کاری مراکز پلیس که سبب متعادل شدن ارایه خدمات به متقاضیان می‌شود.

5.      انواع مسایل مکان‌یابی

مسایل مکان‌یابی دارای تنوع بسیار زیادی هستند، از این رو برای سهولت در بیان، این مسایل را به راههای مختلفی دسته‌بندی کرده اند، اما به طور کلی مسایل تحلیل مکان در یکی از دسته‌های زیر قرار می‌گیرند :

•       مسئله P-Median (مسئله وبر) : این قبیل مسایل برای مکان‌یابی P مرکز، در P  مکان انجام می‌شود و یک معیار هزینه‌ای را مینیمم می کند. هزینه ممکن است بر حسب زمان، پول، تعداد سفر، مسافت کل یا هر مقیاس دیگری بیان شود. به علت اینکه در این‌گونه مسایل، هدف حداقل‌کردن هزینه کل است، با نام مسایل حداقل مجموع  یا مسئله وبر نیز مطرح می‌شوند.

•       مسئله P-Center : این مسایل برای تعیین مکان P مرکز به منظور حداقل‌کردن حداکثر فاصله هر مرکز، تا نقطه تقاضایی که برای خدمت‌دادن به آن نقطه مورد تقاضا تعیین شده است، استفاده می‌شوند. در واقع این‌گونه مسایل برای استقرار خدمات اورژانس، مانند: آتش‌نشانی، خدمات آمبولانس و مراکز پلیس در جامعه مورد استفاده قرار می‌گیرند. در این مسایل تعداد مراکز از پیش مشخص است. این مسایل به دو دسته تقسیم می‌شوند.P-Center -محدب که مسئله را به مجموعه‌ای از مکان‌های کاندید برای استقرار مراکز محدود می‌کنند و P-Center -مطلق که در آن مراکز می‌توانند در هر جایی از مکان مستقر شوند.

•       مسئله مکان‌یابی مراکز با ظرفیت نامحدود : این مسایل در دسته مسایل حداقل مجموع قرار می‌گیرند اما در این مسایل هزینه، هزینه ثابت را نیز شامل می‌شود و هزینه ثابت به مکانی بستگی دارد که مرکز در آن قرار می‌گیرد. تعداد مراکزی که باید استقرار یابند از پیش مشخص‌شده نیست، اما به‌گونه‌ای معین می‌شوند که هزینه را کمینه کنند. به علت اینکه در این‌گونه مسایل ظرفیت هر مرکز نامحدود در نظر گرفته می‌شود، تخصیص یک تقاضا به بیش از یک نقطه تأمین، هرگز سودبخش نخواهد بود.

•       مسئله مکان‌یابی مراکز با ظرفیت محدود : این مسایل شبیه به مسایل مکان‌یابی مراکز با ظرفیت نامحدود هستند، فقط در این مسایل ظرفیت هر کدام از مراکز محدود است. ممکن است در این مورد جواب بهینه به گونه‌ای باشد که یک مشتری به بیش از یک منبع تأمین، ارجاع داده شود. در واقع ممکن است پس از تخصیص مشتری به یک مرکز، پس از برآوردن بخشی از تقاضای مشتری، ظرفیت مرکز به پایان برسد و برای برآوردن باقی‌مانده تقاضای مشتری مجبور به اختصاص آن به دیگر مراکز که هزینه بیشتری نیز دربر دارند، شویم. البته گاهی ممکن است با وجود اینکه اختصاص یک مشتری به یک مرکز ویژه کمترین هزینه را در بردارد، به دلیل اینکه ظرفیت آن مرکز توسط مشتریان دیگر پر شده است، مجبور به اختصاص کل تقاضای آن مشتری به مراکز دیگر شویم.

•       مسایل تخصیص نمایی : مسئله‌ای را بیان می‌کند که n مرکز، مانند n ماشین که بین آنها جریان برقرار است به‌گونه‌ای در n مکان قرار داده شوند تا هزینه کل مینیمم شود. اگر ۴ ماشین داشته باشیم که بخواهیم مستقر کنیم، ۴ ترکیب ممکن وجود خواهد داشت. برای مسئله ۲۰ ماشین، ۲۰ جواب ممکن وجود دارد که در حدود ۱۰۱۸*۲ ارزیابی نیاز خواهد داشت که این کار حتی برای کامپیوترهای پرسرعت امروزی دشوار است. از این رو این مسایل در دسته مسایل بسیار پیچیده (هال  (2003)) قرار دارند و حل دقیق آنها بسیار مشکل و یا غیر ممکن است.

برخی از عناصر در دسته بندی مسایل مکان‌یابی نقش مهمی دارند. در واقع مسایل مکان‌یابی علاوه بر قرار گرفتن در دسته‌بندی یادشده می‌توانند به صورتهای مختلفی دسته بندی شوند، مانند مسئله P-Median با محدودیت تقاضا و مسئله P-Median بدون محدودیت تقاضا. از این رو در حین دسته بندی مسایل مکان‌یابی باید عناصری مانند انواع مراکز جدید، مکان مراکز موجود، بر‌هم‌کنش مراکز موجود و جدید، مشخصات فضای جواب، اندازه فاصله، تلفیق با سایر مسایل، تقاضا، ظرفیت، نوع مراکز، قطعی و احتمالی بودن داده ها، تواتر اجرا، تنوع محصول و تابع هدف مورد توجه قرار گیرند.

6.      مطالعه موردی : تعیین مکان احداث کارخانه بیلت و آلیاژ آلومینیوم کاوه خوزستان

در این مطالعه با توجه به عوامل تأثیرگذار و همچنین مکان های کاندید برای احداث کارخانه، تابع هدفی که از مجموع وزنی عوامل مؤثر بدست می آید برای انتخاب محل مناسب بهره می بریم که در ادامه این عوامل و نتایج عددی ارائه شده است. مسئله از نوع P-Median با یک تسهیل و P مکان کاندید برای استقرار می-باشد(MP-1).

طبق تصمیمات استراتژیک مدیران ارشد بنیاد مستضعفان انقلاب اسلامی و مدیران شرکت صنایع معدنی کاوه پارس، به عنوان هلدینگ صنایع معدنی بنیاد، در راستای محرومیت زدایی و ایفای نقش اشتغالزایی در مناطق محروم کشور توسط بنیاد، تصمیم ایجاد کارخانه بیلت و آلیاژ آلومینیوم کاوه خوزستان در شهرستان مسجد سلیمان اتخاذ شده است. از اینروی با مطالعه این شهرستان و شناسایی مکانهای مختلف که امکان ایجاد این واحد تولیدی در آن وجود دارد، در نهایت به 7 مکان کاندید نتیجه شد که با توجه به مطالعات انجام شده و رویکرد انتخاب که با استفاده از یک تابع هدف از جنس هزینه که از مجموع وزنی عوامل مؤثر بدست می آید، هدف انتخاب مکانی می باشد که این تابع هدف را کمینه و بهترین گزینه را انتخاب نماییم.

6.  1.  رویکرد حل

با توجه به عوامل مختلف مؤثر بر روی انتخاب محل مناسب، لازم است تا این عوامل با وزن هایی که متناسب با آنها است بر روی انتخاب محل مورد نظر تأثر بگذارند بنابراین با استفاده از رویکرد مقایسه جفتی به وزن-دهی عوامل می پردازیم. و در ادامه با استفاده از رویکرد رتبه بندی TOSIS و محاسبه مقدار فاصله از مطلوب کاندیداهای مختلف، به انتخاب محل مورد نظر و بهترین گزینه مبادرت می ورزیم. قابل ذکر می باشد که تمامی این عوامل با یک علامت بر روی تابع هدف مسئله تأثیر نمی گذارند، به عنوان مثال عوامل کیفیت و قیمت زمین کاملاً با علامت های مخالف هم بر روی تابع هدف اثر می گذارند.

7.      نتیجه گیری

مطالعات مکان‌یابی یکی از اقدامهای کلیدی در فرایند احداث واحدهای صنعتی یا خدماتی محسوب می شود که توجه به این مهم در موفقیت مراکز، نقش بسزایی دارد. اهمیت این مطالعات به اندازه‌ای است که به تازگی در مورد مراکز فعال نیز، این مطالعات دوباره صورت می گیرد و در برخی از موارد منجر به تغییر محل واحد صنعتی نیز می شود. مسایل مکان‌یابی از تنوع بسیار زیادی برخوردارند و در هر یک از آنها، هدفهای ویژه‌ای دنبال می‌شود. برای دستیابی به هدف هر مسئله، باید از روشی ویژه برای حل آن مسئله استفاده کرد و هنگام مطالعات نیز از درستی اطلاعات مورد استفاده، اطمینان حاصل کرد. همانگونه که در مطالعه موردی ارائه شده نیز مشاهده شد در هر مسئله ای با توجه به عوامل مؤثر در انتخاب مکان جهت استقرار تسهیلات، می توان از رویکردهای حل مختلفی استفاده نمود.

منابع

(1)    پژوهشکده توسعه تکنولوژی جهاد دانشگاهی– گروه پژوهشی مهندسی صنایع، گزارش پروژه مکان‌یابی احداث کارخانجات تولید آلومینیوم در ایران، (۱۳۷۹)

(2)      Choo Stephen & Mazzrol Tim. "A Study of Factors Influencing the Operating Location Decisions of Small Firms” (۲۰۰۳).

(3)      Drezner Zvi. "Facility location: A survey of applications and methods” Springer (۱۹۹۵).

(4)      Hall W. Randolph. "Handbook of transportation science” Springer (۲۰۰۳).

(5)      Hamacher W.Horst & Drezner .Zvi. "Facility location: Applications and Theory” Springer (۲۰۰۴).