الذكاء الاصطناعي للتخطيط لإغلاق المنشآت الصناعية وفترات التوقف الكبرى (Turnaround)

فترة التوقف الكبرى (Turnaround) للمنشأة الصناعية إنشاء في أكثر صوره كثافة. فمصفاة، أو مصنع كيماويات، أو منشأة لتوليد الطاقة، تتوقف لانقطاع مُخطط له، يجب خلاله إكمال كل أعمال الصيانة والإصلاح والتعديل التي لا يُمكن أداؤها أثناء تشغيل المصنع. وقد يشمل نطاق العمل آلاف المهام الفردية يُؤديها مئات العمال على مدار الساعة. وكل يوم يكون المصنع فيه متوقفاً يُكلف المالك ملايين من الإنتاج المفقود.

تحدي التخطيط واضح في المفهوم: إنجاز كل العمل في أقصر وقت ممكن. ومن الناحية العملية، فإن التداخلات بين المهام، والقيود المادية للعمل في بيئة صناعية كثيفة، ومتطلبات السلامة للعمل على معدات تعمل عادةً في درجات حرارة وضغوط عالية، جميعها تخلق مسألة تحسين بالغة التعقيد.

الجدول الزمني المضغوط

قد تستغرق فترة التوقف الكبرى المعتادة من أسبوعين إلى ستة أسابيع، يجب خلالها إكمال أعمال كانت ستستغرق أشهراً في الظروف الطبيعية. ويعني الجدول الزمني المضغوط أن الجدولة المتسلسلة التقليدية لا تنفع. فيجب أداء الأنشطة بصورة متوازية حيثما أمكن، ويجب أن يُقلل التسلسل وقت الخمول بين المهام المعتمد بعضها على بعض.

يشمل نطاق العمل عادةً تفتيش المعدات وإصلاحها (المبادلات الحرارية، والمفاعلات، والأعمدة، والمعدات الدوارة)، وتعديلات الأنابيب وإصلاحاتها، وترقيات الأنظمة الكهربائية، ومعايرة الأجهزة، والإصلاحات الهيكلية، وأحياناً إنشاءات جديدة تتكامل مع المصنع القائم.

كيف يُخطط الذكاء الاصطناعي لفترة التوقف الكبرى

يبدأ تخطيط فترة التوقف الكبرى بالذكاء الاصطناعي بنطاق العمل والتخطيط المادي للمنشأة. ويُعرَّف كل مهمة بمدتها، ومتطلبات طاقمها، واحتياجاتها من المعدات، والأنشطة الشرطية، والموقع المادي ضمن المصنع. ثم يبني الذكاء الاصطناعي جدولاً مُحسَّناً يُسلسل المهام لتقليل إجمالي مدة الإغلاق مع احترام جميع التداخلات والقيود.

والقيود واسعة النطاق. فيجب عزل المعدات وتطهيرها قبل بدء الصيانة. وإجراءات دخول الأماكن المحصورة تتطلب طواقم ورصداً محددين. وأذون العمل الساخن تُقيّد المواقع التي يمكن فيها إجراء اللحام والقطع في الوقت ذاته. والرافعات ومعدات الرفع الثقيل لها توافر ومواقع تموضع محدودة. وحدود التعرض للإشعاع أو المواد الكيميائية تُقيّد المدة التي يستطيع العمال البقاء فيها في مناطق معينة.

يُقيّم الذكاء الاصطناعي ملايين تركيبات الجدولة الممكنة للعثور على التركيبة التي تخترق كل هذه القيود في أقصر مدة إجمالية. ويأخذ التحسين في الحسبان ليس فقط المسار الحرج، بل أيضاً المسارات شبه الحرجة التي يُمكن أن تُصبح حرجة إذا استغرق أي نشاط وقتاً أطول مما خُطط له.

تسوية الموارد تحت الضغط

تبلغ أعمال فترة التوقف الكبرى ذروة كثافتها التي تُجهد كل مورد متاح. وتضمن تسوية الموارد بالذكاء الاصطناعي ألا يخلق الجدول طلبات موارد مستحيلة، كأن يُحتاج إلى عشرين عاملَ سقالات بينما لا يتوفر سوى اثني عشر، أو يُحتاج إلى ثلاث رافعات في وقت واحد بينما لا يستوعب تخطيط المصنع سوى رافعتين.

يُسوّي النظام الموارد مع حماية المسار الحرج، فيُؤخر الأنشطة غير الحرجة قليلاً لنشر طلب الموارد بصورة أكثر تساوياً، دون تمديد إجمالي مدة الإغلاق. وبالنسبة للأنشطة الحرجة، يُحدد الذكاء الاصطناعي المواضع التي تختصر فيها الموارد الإضافية (طواقم العمل الإضافي، والمعدات الإضافية، والتسليم المعجَّل للمواد) المسارَ الحرج، ويحتسب الجدوى من حيث التكلفة والمنفعة لكل خيار من خيارات التسريع.

إعادة التخطيط في الزمن الحقيقي

لا تسير أي فترة توقف كبرى وفقاً للخطة بدقة. فالمعدات التي تُفتح للتفتيش قد يتبين أنها أكثر تضرراً من المتوقع، مما يستوجب نطاق إصلاح إضافياً. والطقس قد يُقيّد العمل في الهواء الطلق. وقطعة معدات استبدال حرجة قد تصل متأخرة. ويتفوق الذكاء الاصطناعي في إعادة التخطيط في الزمن الحقيقي، إذ يُعيد احتساب الجدول المُحسَّن استناداً إلى الظروف الفعلية، ويُقدم توجيهاً مُحدثاً للفِرَق الميدانية في غضون ساعات لا أيام.

وتكتسب قدرة إعادة التخطيط السريعة هذه أهمية جوهرية؛ لأن جداول فترة التوقف الكبرى لديها هامش زمني ضئيل جداً. فتأخر يومين على نشاط حرج يُمكن أن يتسلسل عبر الجدول بأكمله، وكلما طال الوقت لتطوير خطة تعافٍ، انغلقت خيارات أكثر بمرور الوقت.

تستطيع شركات الإنشاءات والصيانة الصناعية استكشاف كيفية تعامل أدوات التخطيط بالذكاء الاصطناعي للبناء مع التعقيد الجدولي البالغ والأُطر الزمنية المضغوطة لمشاريع فترات التوقف الكبرى الصناعية.

تكلفة الوقت المفقود

في فترة توقف كبرى صناعية ضخمة، يُمكن أن يُكلف كل يوم إغلاق ممدّد مالك المنشأة من مليون إلى خمسة ملايين دولار من الإنتاج المفقود. ويخلق ذلك ديناميكية تكلفة غير اعتيادية، إذ يكون إنفاق المزيد على موارد البناء لتوفير حتى يوم واحد من الإغلاق مُبرراً في أحيان كثيرة. ويقيس التخطيط بالذكاء الاصطناعي هذه المفاضلات، ويُظهر للفريق على وجه الدقة الاستثمارات التي ستُنتج في التسريع عوائد تتجاوز تكلفتها.