การออกแบบโรงซ่อมและระบบเคลื่อนย้ายต้คูอนเทนเนอร์

การออกแบบโรงซ่อมและระบบเคลื่อนย้ายต้คูอนเทนเนอร์

Design of Workshop and Container Moving System

ความสำคัญและที่มาของปัญหาที่ทำการวิจัย

การขนส่งทางทะเลจัดเป็นการขนส่งที่มีความสำคัญและมีการใช้มากที่สุด เมื่อเทียบกับรูปแบบการขนส่งอื่น ๆ เนื่องจากมีต้นทุนการขนส่งที่ต่ำ และสามารถขนส่งสินค้าได้คราวละมาก ๆ โดยรูปแบบการขนส่งทางทะเลในปัจจุบัน ส่วนใหญ่เป้นการขนส่งด้วยระบบตู้คอนเทนเนอร์ โดยสินค้าที่จะขนส่งจะต้องมีการนำมาบรรจุตู้และมีการขนย้ายตู้ขึ้นไว้บนเรือ ซึ่งออกแบบมาเป็นพิเศษสำหรับการใช้ในการขนส่งสินค้าด้วยตู้คอนเทนเนอร์

ในระบบการขนส่งด้วยระบบคอนเทนเนอร์ หนึ่งในองค์ประกอบที่สำคัญของระบบนี้คือตู้สินค้าคอนเทนเนอร์ เป็นปัจจัยที่สำคัญของระบบนี้ ในการใช้งานตู้คอนเทนเนอร์จะมีการแบ่งประเภทของตู้สินค้าไว้ให้เหมาะแก่การใช้งานในรูปแบบต่าง ๆ เพื่อให้ตอบโจทย์แก่ลักษณะของสินค้าที่จะนำมาบรรจุในตู้คอนเทนเนอร์ และสามารถส่งสินค้าไปถึงปลายทางได้อย่างปลอดภัย ทั้งนี้ในการขนส่งทางทะเลนั้นหลีกเลี่ยงไม่ได้เลยที่จะต้องพบเจอกับสภาพอากาศที่แปรปรวน ซึ่งอาจส่งผลกระทบทำให้ทั้งสินค้าและตู้สินค้าเสียหายได้ จึงมีบริษัทต่าง ๆที่เปิดบริการซ่อมบำรุงตู้คอนเทนเนอร์ เพื่อให้สามารถนำตู้สินค้ากลับไปใช้งานได้ดังเดิม โดย บริษัท พิสุทธิ์ โลจิสติกส์ จำกัด เป็นหนึ่งในบริษัทที่มีบริการซ่อมบำรุงตู้คอนเทนเนอร์ มีตู้คอนเทนเนอร์จำนวนมากที่ต้องมีการใช้หมุนเวียนอยู่ในระบบการขนส่ง การซ่อมบำรุงตู้คอนเทนเนอร์จึงเป็นการยืดอายุการใช้งานให้สามารถนำไปใช้หมุนเวียนได้ โดยในการทำงานซ่อมบำรุงตู้คอนเทนเนอร์นั้นมีหลายๆปัจจัยที่เกี่ยวข้องในการทำงานซ่อมบำรุงให้มีประสิทธิภาพ การนำเทคโนโลยีเข้ามาพัฒนาเพื่อช่วยเสริมสร้างทั้งฝีมือ เครื่องมือในการทำงาน จะนำมาซึ่งการเพิ่มการผลิตและประสิทธิภาพในการทำงานเพื่อการแข่งขันและเสริมสร้างการพัฒนาประเทศได้
โครงการวิจัยนี้ทำเพื่อศึกษาทั้งระบบเคลื่อนย้ายตู้คอนเทนเนอร์และกระบวนการซ่อมตู้คอนเทนเนอร์ รวมทั้งศึกษาและพัฒนาต้นแบบการทำงานของระบบกลไกระบบเคลื่อนย้ายตู้คอนเทนเนอร์ ออกแบบโรงซ่อมและระบบเคลื่อนย้ายตู้คอนเทนเนอร์เพื่อช่วยเพิ่มประสิทธิภาพในการซ่อมบำรุงตู้คอนเทนเนอร์ เพื่อสามารถนำไปต่อยอดการใช้ประโยชน์ในเชิงพาณิชย์ต่อไป

วัตถุประสงค์ของโครงการวิจัย

ศึกษาระบบเคลื่อนย้ายตู้คอนเทนเนอร์และกระบวนการซ่อมตู้คอนเทนเนอร์ให้มีความสะดวกต่อการใช้งาน

ศึกษาและพัฒนาต้นแบบการทำงานของระบบกลไกระบบเคลื่อนย้ายตู้คอนเทนเนอร์

ออกแบบโรงซ่อมและระบบเคลื่อนย้ายตู้คอนเทนเนอร์เพื่อช่วยเพิ่มประสิทธิภาพในการซ่อมบำรุงตู้คอนเทนเนอร์

ขอบเขตของโครงการวิจัย

ใช้ข้อมูลการซ่อมบำรุงตู้คอนเทนเนอร์ของ บริษัท พิสุทธิ์ โลจิสติกส์ จำกัด

ออกแบบโรงซ่อมและระบบเคลื่อนย้ายตู้คอนเทนเนอร์ที่เหมาะสมกับการบำรุงตู้คอนเทนเนอร์ไม่ต่ำกว่า 600 ตู้ต่อวัน

ทฤษฎี สมมุติฐาน (ถ้ามี) และกรอบแนวความคิดของโครงการวิจัย

ปัจจุบัน บริษัท พิสุทธิ์ โลจิสติกส์ จำกัด มีผู้รับเหมาในการซ่อมบำรุงตู้คอนเทนเนอร์ทั้งหมด 4 ซัพพลายเออร์ประกอบไปด้วย AAA PSL PSK และลุงจ่า โดยแต่ละผู้รับเหมาจะมีลานซ่อมกระจายไปตามจุดต่าง ๆ ของลาน โดยมีผู้รับเหมาแต่ละซัพจะประกอบไปด้วยทีมช่างที่ทำหน้าที่ซ่อมบำรุงตู้คอนเทนเนอร์และทีมสำหรับล้างตู้คอนเทนเนอร์

ในการจัดการตู้คอนเทนเนอร์นั้น การทราบสถานะของตู้คอนเทนเนอร์นั้นถือเป็นข้อมูลสำคัญในการช่วยบอกถึงสถานะว่าตู้คอนเทนเนอร์นั้นอยู่ในสภาพที่สามารถนำมาใช้ได้หรือไม่ นอกจากทราบถึงสถานะของตู้คอนเทนเนอร์แล้วการทราบถึงเกรดของตู้คอนเทนเนอร์ก็ถือเป็นข้อมูลสำคัญเช่นกัน สามารถช่วยจำแนกตู้คอนเทนเนอร์ให้ถูกจัดวางได้อย่างเป็นระเบียบ ทำให้การทำงานเป็นไปได้ด้วยความรวดเร็ว โดยสถานะและเกรดของตู้คอนเทนเนอร์นั้นทางหน้างานจะสามารถทราบได้จากสติกเกอร์ที่ติดอยู่ที่ตู้คอนเทนเนอร์

ส่วนของเครื่องจักรคือ รถยกตู้คอนเทนเนอร์ (Container Handler) ที่มีส่วนช่วยในการเคลื่อนย้ายตู้คอนเทนเนอร์ ที่ถูกออกแบบมานั้นสามารถช่วยในการยกตู้คอนเทนเนอร์ที่ว่างเปล่าและยกตู้คอนเทนเนอร์ที่มีน้ำหนักมากหรือเป็นตู้คอนเทนเนอร์ที่มีสินค้าอยู่ข้างใน อย่างมีประสิทธิภาพแตกต่างกันไปของแต่ละบริษัท

รถยกตู้คอนเทนเนอร์มีการทำงานอยู่สองแบบเพื่อให้เกิดประโยชน์ มีดังต่อไปนี้

แบบที่ 1    รถยกตู้คอนเทนเนอร์ยกตู้คอนเทนเนอร์ว่างหรือตู้น้ำหนักเบา ซึ่งทำให้เคลื่อนที่นั้นมีความคล่องแคล่วและมีเสถียรภาพที่ดีขึ้น เนื่องจากรถยกตู้คอนเทนเนอร์เปล่ามักมีพวงมาลัยแบบรับน้ำหนักแบบไฮโดรสแตติกและระบบส่งกําลังแบบเปลี่ยนเกียร์ จึงให้การทํางานที่รวดเร็วและมีประสิทธิภาพ

แบบที่ 2   รถยกตู้คอนเทนเนอร์ยกตู้คอนเทนเนอร์หนักหรือตู้ที่มีสินค้าอยู่ด้านใน โดยส่วนใหญ่รถยกตู้คอนเทนเนอร์สามารถรับได้หลายตันของแต่ละบริษัทที่แตกต่างกัน และยังเหมาะกับสถานการณ์ที่ต้องการซ้อนตู้คอนเทนเนอร์หลายชั้น

 รถยกตู้คอนเทนเนอร์สามารถเป็นประโยชน์ต่อธุรกิจที่หลากหลายเนื่องจากประสิทธิภาพความปลอดภัยและความแม่นยําในระดับสูง การใช้รถยกตู้คอนเทนเนอร์การใช้งบต้นทุนการดําเนินงานน้อยเนื่องจากความเร็วที่มีประสิทธิภาพและอายุการใช้งานที่ยาวนาน การลงทุนในรถยกตู้คอนเทนเนอร์เพิ่มประสิทธิภาพและประสิทธิผลของธุรกิจ เครื่องจักรเหล่านี้ได้รับการออกแบบมาเพื่อความสะดวกสบายสูงสุดของผู้ปฏิบัติงานและมีห้องโดยสารที่ออกแบบตามหลักสรีรศาสตร์ซึ่งแปลว่าความเหนื่อยล้าของผู้ขับขี่น้อยลงและผลลัพธ์ทางธุรกิจที่ดีขึ้น

จำนวนรถยกตู้คอนเทนเนอร์ที่ใช้อยู่ทั้งหมด 5 คัน แบ่งเป็นรถยกตู้คอนเทนเนอร์เบาและรถยกตู้คอนเทนเนอร์หนัก แต่ในปัจจุบันมีการใช้อยู่ 2 คัน สำหรับยกตู้เบา แต่บางสถานการณ์มีการใช้ยกตู้หนักอีก 1 คัน ทั้งหมดล้วนเป็นรถยกตู้คอนเทนเนอร์จาก Hyster ทั้งหมดได้แก่รุ่น H8XD-EC7 และ H9XD-ECD7

การทบทวนวรรณกรรม/สารสนเทศ (information) ที่เกี่ยวข้อง

การจัดเรียงตู้คอนเทนเนอร์ที่ไม่มีประสิทธิภาพการทำงาน การใช้พลังงานมหาศาล และการปล่อยมลพิษมหาศาลในหลายประเทศทั่วโลก (Van Duin, 2011) โดยส่วนใหญ่ใช้พลังงานจากน้ำมันดีเซลและบางส่วนใช้พลังงานไฟฟ้าในการเคลื่อนย้าย โดยปัจจุบันเริ่มมีการ automated guided vehicle (AGV) ในการเคลื่อนย้ายคอนเทนเนอร์ ซึ่งสามารถเพิ่มความต่อเนื่องของการทำงาน เพิ่มความปลอดภัย เพิ่มความแม่นยำในการทำงาน (Soloviova et.al , 2020) โดยในการเคลื่อนย้ายตู้คอนเทนเนอร์สามารถทำได้โดยใช้เครื่องมือต่างๆ ที่แตกต่างกันออกไป (Kim et.al , 2012) ได้แก่ เครน Quay Cranes ร่วมกับระบบส่งเคลื่อนที่ และระบบจัดเก็บตู้คอนเทนเนอร์

รถยกตู้คอนเทนเนอร์จาก Hyster รุ่น H8XD-EC7 สามารถยกตู้คอนเทนเนอร์สองขนาดดังนี้

o    ตู้คอนเทนเนอร์ขนาด 20 ฟุต สามารถวางซ้อนกับขนาดเดียวกันได้ถึง 7 ชั้น หรือ ยกได้ถึง 60.2 ฟุต

o    ตู้คอนเทนเนอร์ขนาด 40 ฟุต(Hi Cube)สามารถวางซ้อนกับขนาดเดียวกันได้ถึง 6 ชั้นยกได้ถึง 57.6ฟุต

รถยกตู้คอนเทนเนอร์จาก Hyster รุ่น H9XD-ECD7 สามารถยกตู้คอนเทนเนอร์สองขนาดดังนี้

o    ตู้คอนเทนเนอร์ขนาด 20 ฟุต สามารถวางซ้อนกับขนาดเดียวกันได้ถึง 6 ชั้น หรือ ยกได้ถึง 51.6 ฟุต

o    ตู้คอนเทนเนอร์ขนาด 40 ฟุต(Hi Cube)สามารถวางซ้อนกับขนาดเดียวกันได้ถึง 5 ชั้นยกได้ถึง 48 ฟุต

Spreaders เป็นเครื่องมือที่ใช้ในสถานที่ทำงานทุกแห่งที่ยกตู้คอนเทนเนอร์ ช่วยในการจับยกตู้คอนเทนเนอร์ ทั้ง 4 มุม ยังสามารถบรรทุกตู้คอนเทนเนอร์ซ้อนกันได้หลายชั้นตามคุณสมบัติของรุ่นนั้นๆของแต่ละบริษัท จากข้อมูลจากรถยกตู้คอนเทนเนอร์ทั้งสองรุ่นใช้ Spreader ของ Elme รุ่น 584 LD PPS โดยถูกออกแบบมาเพื่อรวมเข้ากับเสากระโดงของรถยกและสามารถยกหนึ่งหรือสองตู้คอนเทนเนอร์เปล่า 20 ถึง 40 ฟุต สําหรับ 584 LD คือ Spreaders ยังสามารถยกตู้คอนเทนเนอร์เปล่าขนาด 45 ฟุตหนึ่งตู้ในการหล่อมุมของ 40 เฟรมที่ช่วยเพิ่มการมองเห็นเมื่อวางซ้อนสูง

การสำรวจเพื่อตรวจสอบความเสียหายของตู้คอนเทนเนอร์ที่อาจเกิดจากระหว่างการขนส่งหรือการชนกันระหว่างคอนเทนเนอร์ระหว่างขนย้าย ในการตรวจสอบจะมีช่าง 1-2 คน ในการตรวจสอบตู้คอนเทนเนอร์ ในการตรวจสอบจะใช่ระยะเวลาประมาณ 5 นาทีต่อตู้ แต่ถ้าเป็นกรณีที่เป็นตู้ใหม่อาจจะไม่มีความเสียหายมากนักจะใช้เวลาในการตรวจเช็คเพียง 1-2 นาที โดยจะมีการบันทึกความเสียหายของตู้คอนเทนเนอร์ลงในใบรายการซ้อมและบันทึกลงในระบบของบริษัท บันทึกโดยการใช้codeของบริษัทเพื่อระบุลักษณะการเสียหาย โดยcodeที่ใช้ และนำไปซ่อมในกระบวนการซ่อมตามหลักการ IICL (INSTITUTE OF INTERNATIONAL CONTAINER LESSORS)

กระบวนการเคลื่อนย้ายตู้คอนเทนเนอร์สามารถทำได้หลายวิธี (Kim et.al , 2012)  ได้แก่ กระบวนการเคลื่อนที่ด้วยมอเตอร์เชิงเส้น Linear Motor Conveyance System หรือ Automated Storage and Retrieval Systems หรือ 3 Overhead Grid Rail หรือระบบเครน SPEEDPORT หรือ Automated Container System (ZPMC) หรือ SuperDock หรือ AUTOCON เป็นต้น

การออกแบบกระบวนการเคลื่อนย้ายตู้คอนเทนเนอร์สามารถสร้างแบบจำลองมาเพื่อพิสูจน์กระบวนการทำงานของระบบดังกล่าวเพื่อยืนยันประสิทธิภาพของกระบวนการที่ออกแบบ (Garrido et.al , 2002)  โดยจากผลการจำลองด้วยหลายกระบวนสามารถนำมาเปรียบเทียบเชิงตัวเลขได้ (Bin & Wenfeng, 2010)

การออกแบบกลไกและหุ่นยนต์สามารถนำมาประยุกต์ในการเคลื่อนย้ายตู้คอนเทนเนอร์ขนาดเล็กได้ ซึ่งประกอบด้วยการขับเคลื่อนมอเตอร์ไฟฟ้าต่างๆ และควบคุมการทำงานผ่านโปรแกรมคอมพิวเตอร์ (Tabuchi et.al , 2018)  การออกแบบหุ่นยนต์เคลื่อนที่นั้นประกอบด้วยส่วนอุปกรณ์ที่เหมาะสม ได้แก่ Batteries, Sensors, Robot locomotion mechanism, Manipulating equipment, Processing devices และกระบวนการต่างๆ ได้แก่, Simultaneous localization and mapping, Motion planning, Artificial intelligence และมีกระบวนการในวางแผนการเคลื่อนที่ เช่น Control decentralization level, Number and type of vehicles, Zoning and service points, Resource management, Scheduling, Dispatching, Path planning, Robustness and resilience (Fragapane et.al , 2021)  โดย Saputra และ Rijanto (2012) นำเสนอการออกแบบหุ่นยนต์เคลื่อนที่โดยพิจารณาสมการการเคลื่อนที่ร่วมกับการออกแบบด้วยไมโครคอนโทรเลอร์เพื่อนำมาใช้ในการขนส่งเคลื่อนย้ายตู้คอนเทนเนอร์ Khan (2021) ออกแบบกลไกในการหยิบกับสิ่งของในโรงเก็บสินค้าสำหรับการขนส่งต่างๆ หรือสำหรับหยิบเคลื่อนย้ายสินค้าจากตู้คอนเทนเนอร์ (Stoyanov et.al , 2016)

เอกสารอ้างอิงของโครงการวิจัย

Van Duin, J.h.r.  (Ron) & Geerlings, Harry. (2011). Estimating CO 2 footprints of container terminal port-operations. International Journal of Sustainable Development and Planning. 6. 459-473. 10.2495/SDP-V6-N4-459-473.

Soloviova, Lubov & Strelko, Oleh & Isaienko, Svitlana & Soloviova, Oleksandra & Бердниченко, Yulia. (2020). Container Transport System as a Means of Saving Resources. IOP Conference Series Earth and Environmental Science. 459. 052070. 10.1088/1755-1315/459/5/052070.

Kim, Kap & Phan, Mai-Ha & Woo, Youn. (2012). New Conceptual Handling Systems in Container Terminals. Industrial Engineering and Management Systems. 11. 10.7232/iems.2012.11.4.299.

Garrido, Rodrigo & Allendes, Felipe. (2002). Modeling the Internal Transport System in a Containerport. Transportation Research Record. 1782. 84-91. 10.3141/1782-10.

Li, Bin & Li, Wenfeng. (2010). Modeling and simulation of container terminal logistics systems using Harvard architecture and agent-based computing. 3396-3410. 10.1109/WSC.2010.5679030.

Tabuchi, T & Leon Vera, Leonardo & Carrillo, A & Arotoma Bacilio, Bitzer & Capcha, Made & Carrión, Lizbeth & Castillo-Cara, Manuel. (2018). Fast and accurate robot for moving small containers for the OPEN LARC 2018.

Fragapane, G., R, Koster, F. Sgarbossa, andJ. O. Strandhagen, 2021. Planning and control of autonomous mobile robots for intralogistics: Literature review and research agenda, European Journal of Operational Research, Volume 294, Issue 2, 16 October 2021, Pages 405-426

Saputra,R. P., and E. Rijanto. (2012)XAutomatic Guided Vehicles System and Its Coordination Control for Containers Terminal Logistics Application

Khan, M. A., 2021. Design and control of a robotic system based on mobile robots and manipulator arms for picking in logistics, thesis. https://theses.hal.science/tel-03220805

Stoyanov, Todor & Vaskevicius, Narunas & Mueller, Christian & Doernbach, Tobias & Krug, Robert & Tincani, Vinicio & Mojtahedzadeh, Rasoul & Kunaschk, Stefan & Mortensen Ernits, Rafael & Canelhas, Daniel & Bonilla, Manuel & Schwertfeger, Sören & Bonini, Marco & Halfar, Harry & Pathak, Kaustubh & Rohde, Moritz & Fantoni, Gualtiero & Bicchi, Antonio & Birk, Andreas & Echelmeyer, W.. (2016). No More Heavy Lifting: Robotic Solutions to the Container Unloading Problem. IEEE Robotics & Automation Magazine. 23. 94-106. 10.1109/MRA.2016.2535098.

ประโยชน์ที่คาดว่าจะได้รับ

11.1 ได้รับองค์ความรู้กระบวนการซ่อมบำรุงตู้คอนเทนเนอร์

11.2 ได้พัฒนาองค์ความรู้ในการสร้างโรงซ่อมและระบบเคลื่อนย้ายตู้คอนเทนเนอร์

ประชุม 2 กพ 2566

ข้อมูลอาจารย์

บทความนำเสนอ https://www.researchgate.net/publication/263630781_New_Conceptual_Handling_Systems_in_Container_Terminals

https://www.portoflosangeles.org/references/news_061021_10_million_teus

https://www.tsa.gov/for-industry/twic

GENETIC ALGORITHMS APPLIED IN PARAMETERS DETERMINATION OF THE 3D CRANE MODEL ตัวอย่างการออกแบบระบบควบคุมเครน

3DCrane System (INTECO) ขายอุปกรณ์ คู่มือเครนจำลอง ควบคุมผ่าน simulink SIM

Virtual Commissioning with Simulink for Complex Mechatronic Systems, Part 2: Dynamic Analysis for Crane Application VDO

ประชุม 9 กพ 2566

ประชุม 16 กพ 2566

ประชุม 28 กพ 2566

https://www.teccontainer.com/spreaders/

https://www.tandemloc.com/container-lift-spreaders-2

Spreader (lifting)