Hệ thống Chốt gió Airlock và tính hiệu quả của chi phí bỏ ra

Hệ thống Chốt gió Airlock (Phòng đệm Airlock) (Tên tiếng anh: Personnel Airlock) cho phép nhân viên đi qua từ một môi trường không được kiểm soát vào trong phòng sạch sẽ tiêu tốn một chi phí đáng kể trong ngân sách của các nhà máy. Dittel Engineering đã phát triển một công thức để tính toán kích thước tối ưu của chốt gió cho nhân sự một cách kinh tế nhất có thể. Chốt gió lớn hơn cho phép nhiều người di chuyển hơn, tăng tốc thay ca và giảm thời gian chờ trong Airlock, giúp giảm độ trễ trong quá trình sản xuất

Kích thước của chốt gió Airlock sẽ ảnh hưởng đến tính hiệu quả của chi phí bỏ ra

Khi thiết kế, xây dựng một phòng sạch, việc có được airlock là rất quan trọng. Kỹ sư Florian Dittel, đến từ Dittel Engineering, xem xét lý do tại sao, khi thiết kế một chốt gió, kích thước nhỏ hơn thường có thể sẽ đắt hơn.

Ứng dụng của hệ thống Chốt gió Airlock

Hệ thống Chốt gió Airlock (Hay còn gọi là phòng đệm Airlock) cho phép nhân viên đi qua từ một môi trường không được kiểm soát vào phòng sạch dành cho nhiều người vận hành phòng sạch với chi phí không mong muốn. Mặc dù phòng sạch có thể cung cấp một lợi ích kinh tế có thể đo lường được, nhưng airlock dường như chỉ đem lại quyền tiếp cận vào khu vực được kiểm soát và yêu cầu bảo trì cao, trong khi rõ ràng không bổ sung vào lợi nhuận cuối cùng cho doanh nghiệp. Hậu quả chung thường là quyết định làm cho Chốt gió Airlock cho nhân sự càng nhỏ càng tốt. Tuy nhiên, điều này có thể gây tốn kém chi phí hơn trong thời gian dài.

Điểm này được minh họa rõ ràng bởi Florian Dittel, giám đốc kỹ thuật của Dittel Engineering, trong một báo cáo học thuật. Trong luận án của mình, Dittel đã phát triển một công thức để tính toán kích thước tối ưu của Chốt gió Airlock của nhân sự cho phòng sạch dựa trên quan điểm kinh tế.

"Ý tưởng chủ đạo là để giảm thiểu kích thước của Airlock càng nhiều càng tốt vì lý do chi phí. Nhưng để giữ cho cả chi phí vận hành và chi phí đầu tư xây dựng của airlock ở mức thấp, cần xác định tất cả các yếu tố có thể ảnh hưởng đến hoạt động và chi phí trong giai đoạn đầu của thiết kế, sau đó đánh giá và kết hợp chúng vào kế hoạch", Dittel phát biểu.

Xây dựng Chốt gió Airlock một cách hiệu quả

Mặc dù một chốt gió như vậy là cần thiết cho nhiều phòng sạch, và cũng đại diện cho một yếu tố chi phí đáng kể, cho đến nay vẫn chưa có mô hình toán học nào cho thiết kế, xây dựng và vận hành chúng một cách hiệu quả. Dittel đã chỉ ra rằng kích thước Airlock có thể có ảnh hưởng quyết định đến hoạt động hiệu quả về chi phí và điều này có thể được tính toán chính xác.

Để tính toán các chi phí liên quan đến lập kế hoạch, xây dựng và vận hành, các điểm sau đây cần được xem xét:

Chi phí xây dựng chung

Chi phí của các ngành xây dựng cá nhân liên quan

Chi phí nhân sự

Chi phí vệ sinh

Chi phí bảo trì

Chi phí vận hành hệ thống HVAC

Các yếu tố cụ thể hơn có liên quan đến chi phí là:

Ngành công nghiệp sử dụng

Mức độ sạch

Lượng không khí cần thiết

Vật tư tiêu hao

Số lượng nhân viên dự kiến ​​sẽ sử dụng

Thời gian chờ cho mỗi lượt

Kích thước và diện tích

Chi phí quan trọng nhất là từ nhân viên, bất kể kích thước và loại chốt gió. Mục này chủ yếu xác định chi phí vận hành hàng năm và do đó, đặc biệt rất quan trọng. Các chi phí phát sinh từ thời gian thay đồ, nếu kéo dài, có thể phát sinh sự chậm trễ trong sản xuất. Các yếu tố khác phụ thuộc vào số lượng người dùng là số lượng quần áo phòng sạch cần thiết và số lượng vật tư tiêu hao, cũng như chi phí vệ sinh.

Airlock càng lớn, càng nhiều nhân viên có thể ra vào cùng lúc

Các ví dụ thực tế có thể được sử dụng để minh họa mối tương quan giữa chi phí, số lượng nhân viên và kích thước của Airlock. Ví dụ, theo Dittel, diện tích bề mặt lý tưởng của Airlock được tính cho một doanh nghiệp với 130 người dùng và phòng sạch Class 8 DIN EN ISO 14644-1 là từ 95 đến 170m2.

Bởi vì công ty được đề cập trên đang xem xét điều hành hoạt động theo hai ca, thời gian  trong phòng thay đồ càng tăng nghĩa là chi phí nhân sự cũng tăng lên. Nếu các yếu tố này được thêm vào tính toán kích thước Airlock, kết quả cho kích thước hiệu quả nhất về mặt chi phí (về cả chi phí vận hành và đầu tư) là 125m2.

Lý do cho điều này là airlock lớn hơn cho phép nhiều người di chuyển hơn. Nó tăng tốc thay đổi ca và giảm thời gian chờ trong airlock, giúp giảm độ trễ trong quá trình sản xuất, mang lại sự thoải mái hơn cho nhân viên và đảm bảo có đủ sự linh hoạt cho sự phát triển trong tương lai.

Các kết quả kinh tế sai lầm cũng có thể là kết quả của việc tiết kiệm không đúng cách. Ví dụ, cái gọi là các yếu tố mềm của hệ thống : như đào tạo và sự thuận tiện cho nhân viên - có thể có tác động. Mắt người không thể nhìn thấy các loại hạt và vi sinh vật. Vì vậy, nhân viên thường đánh giá thấp những rủi ro ô nhiễm do hành vi không đúng trong khi ở trong airlock.

Việc đào tạo và một số nhượng bộ về thiết kế phòng thay đồ và kích thước phòng đệm airlock có thể giảm chi phí trong dài hạn, nhưng, "nếu số tiền tiết kiệm được thực hiện trong đào tạo và sự thoải mái của nhân viên, có thể xảy ra vấn đề là nhân viên sẽ sử dụng airlock không chính xác hoặc thường xuyên hơn mức cần thiết, ví dụ: trong thời gian nghỉ ngắn, và do đó sẽ làm tăng nguy cơ ô nhiễm", Dittel nói.

Mối quan hệ giữa diện tích Airlock và Tổng chi phí

Nguyên tắc hoạt động của Chốt gió Airlock trong phòng sạch

Chất lượng an toàn sinh học và chất lượng không khí trong phòng sạch chủ yếu bị đe dọa nhiều nhất bởi các nhân viên đến thăm, bảo trì và vận hành các cơ sở, vì họ là những chủ thể mang rất nhiều hạt.

Do đó, hệ thống airlock kết hợp với hệ thống điều hòa không khí là một thành phần cực kỳ quan trọng trong phòng sạch.

Airlock ngăn chặn sự xâm nhập của các hạt gây ô nhiễm và vi sinh vật trong khi cho phép:

Tiến vào các khu vực có cấp độ sạch cao mà không ảnh hưởng đến các quy trình đang vận hành.

Bổ sung và loại bỏ bớt đối tượng ra khỏi phòng sạch.

Lưu trữ và cung cấp quần áo bảo hộ.

Có ba cách tiếp cận khác nhau có thể được sử dụng trong các cơ sở phòng sạch để phân định các khu vực sạch và kém sạch hơn. Đó là:

Phương pháp dịch chuyển sử dụng các luồng không khí có định hướng để phân tách rõ ràng giữa các khu vực sạch và không sạch.

Phương pháp kiểm soát áp suất không khí để điều khiển luồng không khí.

Khái niệm rào cản, sử dụng các ranh giới kín như tường để ngăn cách các khu vực

Bất kể nguyên tắc hoạt động, Các Airlock nhân sự luôn cung cấp vùng đệm giữa hai vùng có mức độ sạch khác nhau - ví dụ: giữa phòng sạch và khu vực ngoài trời hoặc phòng sạch class B và class C.