การออกแบบโครงการโรงงานเพื่อการแปรรูปผลิตภัณฑ์
สถานที่ตั้ง
กรณีที่ยังไม่ได้กำหนดสถานที่ ควรเลือกโซนอุตสาหกรรมที่ได้รับรองถูกต้องตามกฏหมาย หลีกเลี่ยงบริเวณพื้นที่ชุมชน และ พื้นที่ป่าไม้ นอกจากการตรวจสอบกับกรมที่ดินแล้ว ต้องตรวจสอบกับหน่อยงานอื่นๆที่เกี่ยวข้องด้วย เนื่องจากหน่วยงานรัฐบาลไทยไม่ได้ใช้แผนที่เดียวกันทั้งหมด นิคมอุตสาหกรรมหรือเขตส่งเสริมอุตสาหกรรมเป็นทางเลือกที่ดี เนื่องจากนิคมอุตสาหกรรมมีโครงสร้างพื้นฐานที่พร้อม (เช่น ถนน,ไฟฟ้า,น้ำ,ท่อแก๊ซ,ท่อระบายน้ำ,อื่นๆ เขตส่งเสริมอุตสาหกรรมมักมีโครงการช่วยเหลือส่งเสริมเช่น การลดภาษี หรือ งดการเก็บภาษีตามระยะเวลา เรื่องอื่นๆที่ต้องพิจารณาอีกเช่น เส้นทางการขนส่งระหว่างวัตถุดิบ-โรงงาน จากโรงงาน-โกดัง/ช่องทางจัดจำหน่าย ภูมิศาสตร์ทางกายภาพ อุทกภัย พื้นที่พักอาศัยของคนงาน อุตสาหกรรมที่ตั้งใกล้เคียงกันกับโรงงาน
ปริมาณสินค้าที่ต้องการผลิต หรือ ปริมาณของวัตถุดิบที่ป้อนเข้าโครงการ
นำข้อมูลปริมาณสินค้าที่ต้องการมาคำนวนหาขนาดเครื่องจักรในแต่ละส่วนให้สอดคล้องกัน โดยต้องคำนึงถึงชั่วโมงการทำงาน ระยะเวลาซ่อมบำรุง ระยะเวลาการล้างเครื่องจักร ข้อมูลเหล่านี้ต้องให้ผู้เชี่ยวชาญ/ผู้ผลิตเครื่องจักรเป็นผู้ให้คำแนะนำ ขนาดเครื่องจักรไม่ควรใหญ่เกินไปเพราะการสตาร์ทเริ่มการเดินเครื่องแต่ละครั้งใช้พลังงานมาก เครื่องขนาดใหญ่มักเดินเครื่องติดต่อกันอย่างน้อยนาน 1อาทิตย์ -1เดือน วัตถุดิบที่จะรับเข้ามาต้องมีพร้อมเพื่อให้เครื่องจักรสามารถเดินได้อย่างต่อเนื่อง ดังนั้นควรเตรียมสต๊อควัตถุดิบให้มากพอ การผลิตที่น้อยเกินหรือสั้นเกินไปอาจไม่คุ้มค่าต่อการผลิตสินค้า หากเครื่องเล็กเกินไปก็ไม่สามารถผลิตได้ตามเป้าหมายหากเกิดเหตุขัดข้อง เมื่อได้ข้อมูลเครื่องจักรทั้งหมด นำขนาด(กว้าง, ยาว, สูง, น้ำหนัก) มาจัดวางเรียงตำแหน่งเครื่องจักร กำหนดองค์ประกอบที่ต้องป้อนเข้า-ออกของเครื่องจักร เช่น ไฟฟ้า, น้ำ, ลม, ไอน้ำ เป็นต้น
การแบ่งห้อง
ในส่วนต่างๆให้สอดคล้องกับการทำงาน และกฎหมายควบคุมโรงงาน จัดวางตำแหน่งห้องให้สอดคล้องกับการเคลื่อนที่ของลำดับการผลิต จากรับเข้าวัตถุดิบไปจัดเก็บวัตถุดิบ เข้าเครื่องแปรรูปลำดับแรกไปจนถึงการแพ็ค จัดเก็บเข้าสต็อคและส่งสินค้าออก เส้นทางรถขนเข้า-ออก การเดินทางเคลื่อนที่ของพนักงานในการทำงานไม่ให้ขัดขวางซึ่งกันและกัน องค์ประกอบหลัก เช่น 1.ห้องผลิตสินค้าต่างๆ สินค้าต่างกันจะแยกห้องกัน ห้องที่ทำขั้นตอนเปียกหรือมีความชื้นสูงกับห้องขั้นตอนแห้งจะต้องทำการแยกห้องกัน เพื่อป้องกันความชื้น 2.ห้องแพ๊คสินค้า อาจจะแบ่งเป็นห้องแพ็คถุง/ซอง และห้องแพ็คกล่องใหญ่ อาจจะแยกห้องเก็บกล่อง/ถุง เพื่อความสะอาด ภาชนะบางชนิดเช่นขวดอาจจะต้องทำการล้างก่อนที่จะนำมาบรรจุ 3.ห้องเก็บสินค้า,เก็บวัตถุดิบต่างๆ 4.ห้องเครื่อง จะประกอบไปด้วย ปั๊มลม, แก๊ซ, ห้องตู้ไฟฟ้า,เครื่องกำเนิดไอน้ำ, เครื่องทำน้ำอ่อน, เครื่องทำน้ำ RO แต่ละโรงงานจะมีเครื่องจักรแตกต่างกันไปตามการใช้งาน 5.ห้อง QC ทดสอบควบคุมคุณภาพ 6.ห้องประชุม 7.ห้องน้ำ 8.ห้องเปลี่ยนชุด 9.ป้อมยาม 10.ที่จอดรถ
นำขนาดและความสูงของแต่ละห้องมาออกแบบอาคารโรงงาน ความสูง, ความกว้าง, แรงรับน้ำหนักของแต่ละส่วน ต้องออกแบบให้เหมาะสมกับการใช้งานห้อง ห้องที่วางเครื่องจักรใหญ่ต้องมีความสูง, ความกว้าง, และรับน้ำหนักได้มากเพียงพอ ต้องมีการเว้นระยะไว้สำหรับทางเดิน และการเคลื่อนที่ในการทำงานอย่างชัดเจน โครงการจำนวนมากก่อสร้างอาคารโรงงานก่อนที่จะสั่งซื้อเครื่องจักร โดยไม่ได้ออกแบบอาคารให้รองรับกับเครื่องจักรไว้ตั้งแต่แรก ทำให้มีการแก้ไข หรือ ต่อเติม หรือทุบทำลาย บางส่วนเพื่อให้เครื่องจักรเข้าติดตั้งได้ การออกแบบอาคารควรมีการเตรียมาทางเข้าสำหรับเครื่องจักรไว้ให้พร้อมสำหรับการติดตั้งหรือซ่อมแซมในอนาคต อาจจะเลือกใช้ประบานเลื่อน หรือทำผนังแซนวิช ISOWALL ที่ทำไว้แบบถอดเข้า-ออกได้ ขนาดของแต่ละห้องควรออกแบบเผื่อสำหรับการเปลี่ยนแปลงหรือเพิ่มกำลังการผลิตในอนาคตไว้ด้วย อาจเว้นพื้นที่ไว้ให้สำหรับเครื่องจักรที่อาจนำมาติดตั้งเพิ่มภายหลัง ถ้าออกแบบเตรียมอาคารได้ดีจะทำให้ใช้งานได้ทันทีที่เครื่องจักรเข้าติดตั้ง ไม่จำเป็นต้องแก้ไขปรับปรุงเพิ่มเติมในภายหลัง หรือแก้ไขน้อยมาก
การเดินท่อน้ำ,ท่อสายไฟ,ท่อระบายน้ำ,ท่อลม,ท่อไอน้ำ,ท่อน้ำหล่อเย็น ควรเตรียมสถานที่จัดวางไว้ให้เรียบร้อย ห้องที่มีการล้างเปียกของพื้นควรเตรียมท่อระบายน้ำ และทำพื้นเอียง Slope ไหลไปสู่ท่อระบายน้ำอย่างสะดวก ท่อระบายน้ำคอนเดนเสทไอน้ำต้องใช้ท่อเหล็ก ห้ามใช้ท่อพีวีซีเนื่องจากน้ำคอนเดนเสทจากไอน้ำมีความร้อนอาจทำให้ท่อเสียหาย เครื่องที่มีการใช้ไอน้ำจำนวนมากควรวางตำแหน่งไว้ใกล้กับเครื่องกำเนิดไอน้ำ และหุ้มด้วยฉนวนกันความร้อนเพื่อลดการสูญเสียความร้อนและความดันระหว่างเดินทาง ถ้าจำเป้นต้องเดินท่อไอน้ำระยะทางไกลมากอาจจะจำเป็นต้องเลือกขนาดเครื่องกำเนิดไอน้ำที่ใหญ่ขึ้นเพื่อให้สามารถป้อนไอน้ำเข้าเครื่องจักรได้อย่างมีประสิทธิภาพ เช่นเดียวกันกับท่อไฟฟ้า ทางที่ดีคือเลือกวางตำแหน่งเครื่องที่ใช้ไฟฟ้ามาก ใกล้กับตู้เมนไฟฟ้าเพื่อลดค่าใช้จ่ายในการเดินไฟฟ้า ในแต่ละห้องที่มีเครื่องจักรควรเดินไฟจากตู้เมนไฟฟ้าหลักมาติดตั้งตู้ไฟฟ้าย่อยแบ่งไว้เพื่อสะดวกในการใช้งาน และซ่อมบำรุง เครื่องจักรในห้องต่างๆ
ตำแหน่งการวางอุปกรณ์เซฟตี้ควรมีให้ชัดเจน เห็นได้ง่าย เช่น ถังดับเพลิง ฝักบัวล้างตัว ไฟฉุกเฉิน เพื่อให้ผู้ปฏิบัติงานสามารถนำมาใช้ได้ทันถ่วงทีเมื่อเกิดเหตุ ถังดับเพลิงควรเลือกวางตำแหน่งประเภทให้ตรงกับการใช้งานเช่น ตู้เมนไฟฟ้า ควรเลือกติดตั้งถังดับเพลิงสำหรับอุปกรณ์ไฟฟ้า บริเวณที่มีสารไวไฟควรใช้ถังดับเพลิงสำหรับสารไวไฟ เป็นต้น ระบบการเดินท่อแก๊ซใหญ่ๆควรติดตั้งอุปกรณ์ตรวจจับแก๊สรั่ว มีการเตือนด้วยแสงและเสียง ทั้งยังมีแบบที่สามารถปิดวาล์วอัตโนมัติให้เลือกใช้
ห้องที่ต้องควบคุมความชื้น/อุณหภูมิ ควรมีการออกแบบพื้นที่ห้องสำหรับการวางเครื่องควบคุมความชื้น/เครื่องปรับอากาศ ให้พร้อม หรืออาจจะเตรียมห้องเครื่องสำหรับวางเครื่องแล้วทำท่อส่งถึงกันหลายๆห้องตามการใช้งาน ในห้องที่เข้มงวดมากเช่น ในอุตสาหกรรมผลิตยา อาจต้องมีประตูล็อคอากาศ Air lock และสร้างแรงดันภายในห้องเพื่อไม่ให้อากาศ และสิ่งเจือปน จากภายนอกเข้ามาปนเปื้อน
ตัวอย่างผังโรงงาน
ตัวอย่าง โครงการแปรรูปนมผงอัดเม็ด
สถานที่ตั้ง จังหวัดสระบุรี พื้นที่สำนักงานการปฏิรูปที่ดินเพื่อเกษตรกรรม (ส.ป.ก.)สำหรับการเกษตร
โรงงานด้านข้างเป็นโรงนมพาสเจอร์ไรส์ ในจังหวัดมีการเกษตรเลี้ยงวัวโคนม
เวลาการทำงาน 8.00-17.00น. 5วันทำการ วันจันทร์-วันศุกร์
ปริมาณน้ำนมดิบ 5,000 ลิตรต่อวัน
รถขนส่งนมขนาด 10,000 ลิตรต่อครั้ง
ถังนมใช้ขนาด10,000ลิตร เพื่อให้พอกับปริมาณน้ำนมหนึ่งคัน
จัดเตรียมถังนมไว้ 2 ถัง เพื่อเป็นบัพเฟอร์(Buffer Tank) สำหรับการพัก/สำรองการเก็บ
ถังนมควรล้างระบบ CIP ทันทีเมื่อใช้งานเสร็จ
ปริมาณป้อนเข้าระบบ 1000 ลิตรต่อชม.
น้ำนมดิบความเข้มข้น 11-13% เนื้อนม(Solid Content)1000×13%
ระเหยข้นด้วยเครื่องระเหยข้นแบบฟิล์มบางให้ได้ความเข้นข้น 33-35%
ระเหยออก1000-(130/33×100) = 607 ลิตร ได้น้ำนมจากการระเหยข้น 393 ลิตร
ทำให้เป็นผงแห้งด้วยเครื่องสเปรย์ดรายเออร์ ระเหยออกปริมาณ 393x(100-30%) = 275 ลิตร
การระเหยข้นด้วยเครื่องระเหยข้นแบบฟิล์มบาง ใช้พลังงานน้อยกว่าเครื่องสเปรย์ดายเออร์ ประมาณ4เท่า
ดังนั้นควรทำการระเหยน้ำนมให้เข้มข้นที่สุดก่อนนะนำไปทำผงแห้งด้วยเครื่องสเปรย์ดรายเออร์(SPRAY DRYER)
ได้ผงนม 130กิโลกรัม นมไปผสมสารเสริมรสชาติและตอกเม็ด แพ็คซองต่อไป
ชั่วโมงแรกหลังจากที่รับน้ำนมดิบเข้าถังนมเย็น (MILK TANK)
ขณะที่ทำการระเหยข้นด้วยเครื่องระเหยข้นแบบฟิล์มบาง (FALLING FILM EVAPORATOR) 5 ชั่วโมง
เริ่มทำการอุ่นเครื่องสเปรย์ดรายเออร์ให้พร้อม เนื่องจากภายในถังต้องอบให้ร้อนถึงอุณหภูมิก่อนป้อนเข้าน้ำนม
หลังจากระเหยข้น1ชั่วโมง นำน้ำนมเข้มข้นจึงนำมาทำผงแห้งด้วยเครื่องสเปรย์ดรายเออร์ (SPRAY DRYER)
เมื่อได้นมผงจึงนำไปผสมสารเสริมกลิ่นรสด้วย CUBIC MIXER
ตอกเม็ดด้วย TABLET PRESS และแพ็คซองด้วย PACKING MACHINE
ในขั้นตอนผสม ตอกเม็ด แพ็คซอง และเก็บสต็อค
ต้องทำในห้องที่มีการควบคุมความชื้นและอุณหภูมิเพื่อรักษาคุณภาพของสินค้า
ทำต่อเนื่องกันจนน้ำนมหมดแล้วจึงล้างเครื่องระเหยข้นแบบฟิล์มบาง หลังจากทำการล้างเครื่องระเหยข้นเสร็จ
เครื่องสเปรย์ดรายเออร์ (SPRAY DRYER) ทำการอบแห้งเสร็จพอดีพร้อมทำการล้างเครื่องต่อ
จัดเวลาหลังเดินเครื่องสำหรับทำความสะอาดล้างเครื่องทั้งระบบ 1ชั่วโมง 30นาที
ก่อนเวลาล้างเครื่องในระบบ 1 ชั่วโมง ทำการเตรียมเครื่องให้ความร้อนน้ำ CIP ไว้
การวางตารางการล้างไม่ตรงกันทำให้ประหยัดค่าเครื่อง ค่าพลังงาน ในการวางระบบ CIP
หากวางตารางให้งานล้างเครื่องพร้อมกัน จำเป็นต้องมีเครื่องกำเนิดไอน้ำ, ถังน้ำ, ท่อน้ำ และ ปั๊มน้ำCIP ที่ใหญ่ขึ้น
กรณีที่ต้องการกำลังผลิตเพิ่มสามารถทำได้โดยการเพิ่มชั่วโมงทำงาน
คนงานแต่ละสถานีสามารถสลับไปทำในส่วนของสถานีอื่นๆ เมื่องานที่สถานีประจำไม่มีการทำงาน
การวางแผนระบบลักษณะนี้ทำให้ลดค่าใช้จ่ายเงินลงทุน เนื่องจากมีความไม่แน่นอนในความต้องการของสินค้า
และความไม่แน่นอนของวัตถุดิบป้อนเข้า การวางระบบเครื่องจักรใหญ่เกินเพื่อรองรับการขยายในอนาคต
มีความเสี่ยงและสิ้นเปลืองพลังงาน ในกรณีที่วัตถุดิบน้อยการเดินเครื่องจักรจะไม่คุ้มค่าและขาดทุน
หากวางเครื่องจักรที่เล็กเกินไป อาจทำให้มีความยากลำบากต่อการจัดการ
เช่นหากมีถังนมเย็นขนาด 5,000 ลิตร พอใช้งาน1วัน แต่รถขนนมถังขนาด 10,000 ลิตร
การขนส่งเพียงครึ่งเดียวทำให้เปลืองค่าขนส่งถึง 2 เท่า
หากต้องการเพิ่มกำลังผลิต ต้องหาถังมารองรับเพิ่มหรือขนส่งเพิ่มรอบ ซึ่งเพิ่มค่าจ่ายการลงทุน/ค่าดำเนินการผลิต
ถังนมเย็นขนาด 5000 ลิตรจำนวน 2 ถัง ราคาสูงกว่า ถังนมเย็นขนาด 10,000 ลิตร 1 ถัง
การจัดวางการเคลื่อนที่การผลิตจากรับเข้านมไปทำการระเหยข้น แปรรูปเป็นผง ไปยังห้องผสม และแพ็คซอง เริ่มเข้ามาจากทางด้านขวาไปยังด้านซ้ายของโรงงาน ไม่มีการย้อนกลับ
วัตถุดิบอื่นๆเช่น ฟิล์มแพ็คซอง กล่องผลิตภัณฑ์ สารปรุงแต่ง จัดวางตำแหน่งไว้ข้างกัน เพื่อให้การส่งของเป็นไปอย่างเป็นระบบระเบียบ
