הבסיס להכול: המשטח התעשייתי מציין 100 שנים וחוזר לקדמת הבמה

המשטח התעשייתי חוגג 100 שנים של אבולוציה: מעבר לגודל סטנדרטי, משטחי פלסטיק, והתחשבות בשיקולי קיימות. אז מה עדיף? עץ או פלסטיק? בתולי או ממוחזר? בכתבה הבאה ננסה לעשות לכם סדר

נפתח בחידה. מי שיידע יקבל נקודה:

• אני סוחב איתי מטענים כבדים, אבל לא מדבר על זה.
• אני לא זז בעצמי, אבל בלעדיי שום דבר לא זז.
• אני תמיד בתחתית אבל מחזיק את כולם.

מי אני?

התשובה היא כמובן – המשטח התעשייתי, אשר חוגג בימים אלו יום הולדת 100. אמנם עדויות ראשונות למבני עץ פשוטים דמויי משטחים נמצאו אצל המצרים הקדמונים והמסופוטמים, אבל רק בשנת 1925 הוגשה הבקשה הראשונה לפטנט על "משטח הרמה" על ידי הווארד ט. האלוול האמריקאי.

אנליזת זרימה של משטח פלסטיק מרובה צלעות – התייחסות למישוריות פני שטח (Flatness).

קיצור תולדות המשטחים

במשך מאות שנים, משטחי עץ בסיסים סייעו להזיז סלעים וחפצים גדולים אחרים. המעבר ממשטחי אחסון עתיקים למשטחים מודרניים החל כאשר הומצאה המלגזה בשנת 1917 על ידי חברת קלארק. המצאה זו חייבה עיצוב מחדש של המשטחים המסורתיים על ידי תוספת של שני לוחות תמיכה (סטרינגרים) מתחת לפלטפורמה המאפשרים לשיני המלגזה להרימה.

על אף הפטנט ב-1925, פריצת הדרך הגדולה התרחשה בשנת 1939. ג'ורג' ריימונד האב ושותפו ויליאם האוס קיבלו פטנט על "משטח ההובלה" האמיתי הראשון. העיצוב שלהם איפשר למלגזות להרים את המשטח משני צדדים. שינוי זה הפך את הטיפול בסחורות ליעיל הרבה יותר ושינה למעשה את הלוגיסטיקה העולמית כאשר למעלה מ-80% מהסחר העולמי מתבצע כיום על גבי משטחים.

עוברים לסטנדרטיזציה במשטחים

את המעבר לסטנדרטיזציה בגודל המשטחים הניע משבר בענף חנויות המכולת המתפתח בארה"ב בשנות ה-60. עם התפתחות הענף הם נתקלו בתהליכי טעינה ופריקה איטיים ולא יעילים. חברת General Foods, בעלת השפעה ניכרת בשוק, דגלה בפיתוח שיטה טובה יותר, והפעילה את איגוד חנויות המכולת (GMA) להסכים על גודל משטח סטנדרטי של 40X48 אינץ'. מהלך זה את פעולות ההפצה של מוצרי צריכה ארוזים ברחבי ארצות הברית. חברות משלוחים למכולות יכלו כעת ליצור מטענים אחידים ולהגביר משמעותית את היעילות לאורך שרשרת האספקה.

בתהליך מקביל, באירופה, הוצג ב-1961 לראשונה משטח האירו – שהגיע כדי להתמודד עם אתגרים לוגיסטיים שנבעו לאחר מלחמת העולם השנייה. גודלו הסטנדרטי של 1200 מ"מ על 800 מ"מ חושב כדי לשפר את יעילות הטעינה. המידות הללו גם הבטיחו התאמה למערכות התחבורה הקיימות במטרה לעזור לסחורות לנוע בצורה חלקה על פני גבולות בין-לאומיים.

איזו מדינה משתמשת במיליארדי משטחים בשנה?

מחסן לוגיסטי אוטומטי, המדגים שימוש מועט בכוח אדם אנושי, ושימוש מוגבר במשטחים ומערכות אוטומציה.

ארצות הברית נמצאת בראש, עם כ-1.8 מיליארד משטחים בשימוש בסירקולציה. סין מחזיקה מעל 1.55 מיליארד משטחים, כ-25% ממלאי המשטחים העולמי, מה שהופך אותה לבעלת המשטחים השנייה בגודלה בעולם. אירופה, לשם השוואה, משתמשת בכ-650 מיליון משטחים ומייצרת כ-500 מיליון מדי שנה. כ-87% מהמספרים המרשימים הללו עדיין מבוססים על עץ, אבל השימוש במשטחי פלסטיק מתרחב מדי שנה, ואיתו הוויכוחים בין לקוחות, ספקים, ממשלות וארגוני איכות סביבה על היתרונות, החסרונות וטביעת הרגל הפחמנית של הפתרונות השונים.

צריכת חומרי הגלם לייצור משטחים בסין לבדה בשנת 2020 הסתכמה ב-12.51 מיליון טון. זו כללה 10.69 מיליון טון של בולי עץ (85% מסך חומר הגלם), 1.08 מיליון טון של גרגירי פלסטיק (9%), 0.49 מיליון טון של פלדה (4%) ו-0.11 מיליון טון של נייר (1%). חשוב לציין כי בניגוד למשטחי הפלסטיק, 41% ממשקל בולי העץ נחשבים לפחת בתהליך ולתוצרי לוואי ואינם משמשים כמוצר סופי. מדובר ב-6.29 טון של עץ בשנה בסין .

בואו נדבר רגע על משטחי פלסטיק

אולם לא התכנסנו כאן כדי לדבר (רק) על משטחי עץ. האלטרנטיבה אליהם היא משטחי פלסטיק העשויים בעיקר מפוליאתילן ופוליפרופילן, בתולי, ממוחזר ומשולב. טכנולוגיות הייצור שלהם מבוססת בעיקר על הזרקה ושיחול, אבל גם תרמופורמינג, רוטציה, ושילוב של הקצפה מבנית (Structural Foam). זו מתבצעת על ידי הזרקה של גז לתוך ההיתך הפלסטי או באמצעות תרכובות או תרכיזים שמכילים תוספי-הקצפה.

המשטחים בהזרקה מתאפיינים באיכות, דיוק ועמידות גבוהים יותר מהמשטחים שמיוצרים בשיחול, אשר נוטים לעיוות או היסדקות כתגובה לשינויי טמפרטורה. טכנולוגיית שיחול יודעת לייצר משטחים דו-צדדיים עם כיוון מזלג דו-כיווני. גם ייצור בהזרקה מייצר משטחים דו-צדדיים, אך ניתן גם לייצר משטח חד צדדי. שם אפשר גם לשלב חיזוק בדמות צינורות פלדה או מוטות כדי להגדיל את כושר הנשיאה והקשיחות, מה שהופך אותם למתאימים יותר למחסנים רב קומתיים ולמערכות אוטומטיות. לבסוף, משטחים בהזרקה מקלים על השימוש בחומרים ממוחזרים או משולבים. כך נחסכים חומרי גלם פוסיליים מוגבלים. שילוב שכזה, אינו אפשרי בשיחול והתהליך מתעדף שימוש בחומר בתולי.

פלאי הפלסטיק בעיצוב המשטחים

כיאה לוורסטיליות שמספק הפלסטיק בתעשיות רבות, גם כאן הוא מקנה חופש עיצוב רחב. ואכן, סוגים משטחי הפלסטיק רבים: משטחים הניתנים לעירום (Stackable), למידוף (Rackable), או כאלו שניתנים להכנסה אחד לשני בזמן שינוע (Nestable).אליהם מתווספים גם משטחי פלסטיק דו-צדדיים, משטחים עם תשע רגליים, משטחי מסגרת (Picture Frame), והרשימה עוד ארוכה

גם היישומים אליהם המשטחים מיועדים מגוונים וכוללים משטחים למניעת נזילות, משטחים מחוזקים לשימוש ארוך טווח (500 נסיעות ומעלה) ומשטחים שעוצבו לרמת היגיינה גבוהה בתעשיות המזון והתרופות למשל, העמידים בניקיון ייסודי.

אולם לא הכל וורוד, או במקרה הזה ירוק :). משטחים מרובי צלעות (Rib-Structured), המשלבים PP ממוחזר, נחשבים מאתגרים להזרקה. התנגדות החומר לזרימה עלולה לגרום למילוי חלקי של התבנית. תבנית עם כניסות מרובות, שאינן נפתחות במקביל, מסייעת להתגבר על הבעיה. מערכות סימולציה מחשבות איך טכנולוגיית ייצור שכזו, בשילוב התאמת טמפרטורות מי הקירור, מצמצמת את העיוות והטולרנס באזורים שונים במשטח.

הזווית הישראלית של ייצור משטחים

בתעשייה הישראלית ניתן למצוא לא מעט יצרניות של משטחים ופתרונות לוגיסטיים מתקדמים.

דולב

משטח בעיצוב הגייני ייחודי של דולב לתעשיות המזון והתרופות: לנשיאת משקלים כבדים, מותאם למחסנים אוטומטיים ואפשרות הטמעה של טכנולוגית RFID-IML.

נוסדה ב-1976, והייתה מהחברות הראשונות שהובילו טכנולוגיה זאת בעולם, בשלב ראשון עם הדולבים המפורסמים (Pallet Box)  ובמשך השנים בפיתוח של משטחים ודולבים מתקדמים יותר. ביניהם נזכיר משטחים בעלי יכולת זיהוי ובקרה אוטומטיים RFID-IML, הגנה אנטי-מיקרוביאלית, וכן משטחים לתעשיית המזון, העשויים פלסטיק הניתן לזיהוי במעבר בגלאי מתכות. תפקידם, במקרה של תקלה, לאתר חלקיקי פלסטיק מהמשטח החודרים למזון שעליו. גם לתעשיית האלקטרוניקה מייצרת החברה משטחים מיוחדים, אנטי-סטטיים, עם רמת התנגדות פני שטח נמוכה שמונעת פריקה אלקטרוסטטית (ESD) למוצרים רגישים. לאחרונה השיקה החברה גם מכלים לאחסון סוללות ליתיום שהפכו למנוע הצמיחה המרכזי בחמשת מפעלי החברה בעולם.

פלסגד

משטח +1090 של פלסגד, ורסטילי, עם אפשרויות להתאמה אישית: סיפון פתוח או סגור, עם/בלי שפת ביטחון, גומיות ורצועות למניעת החלקה, חיזוקי ברזל ואמצעי מעקב.

הוקמה בשנת 1982 ופועלת כיום באתרי ייצור בישראל, ספרד וארה”ב. היא התמקדה מיום הקמתה בשילוב של חומרים פלסטיים ממוחזרים במוצריה. בשנים האחרונות פיתחה שורה של משטחים עם יכולת מידוף גבוהה ושקעים מיוחדים המתאימים לבסיס הארגזים המונחים על המשטח ומשפרים את אחיזתם. משטחים אחרים הותאמו לשימוש במסועים אוטומטיים עם יכולת לעמוד במחזורי עבודה מרובים. החברה מתאפיינת בגמישות ויכולות פיתוח מתקדמות, המאפשרות לה להתאים פתרונות לצורכי הלקוח – משלב האפיון הראשוני ועד ליישום בפועל תוך שיתוף פעולה עם חברות מובילות בארץ ובעולם.

פולימר לוג'יסטיקס

הוקמה ב-1994 והחלה את דרכה בפיתוח ארגזי פלסטיק בעלי גלגלים, המשמשים לאחסון מוצרים של קמעונאיות ענק כמו וולמארט וקוקה קולה. את האריזות הרב־פעמיות שהיא מייצרת היא משכירה לרשתות השיווק שמשתמשות בהן כמדפי תצוגה ובכך הן חוסכות כוח אדם ו־90% מזמן העבודה. כאשר הסחורה על אחד מארוניות התצוגה אוזלת, במקום להעמיס עליה מוצרים חדשים, מחליפים את הארונית הריקה בארונית שכבר מכילה את המוצרים. מוצר הדגל של החברה הוא ארגז פלסטי עם מראה של עץ. מעניין לספר כי מייסד החברה, גדעון פיינר, הקים חברה חדשה עם קרן ההשקעות שרכשה ממנו את פולימר לוג'יסטיקס להשכרת משטחי פלסטיק שיחליפו משטחי עץ לפי אותו מודל עסקי.

רודד תעשיות מיחזור

בשנת 2022 הקימה חברת רודד תעשיות מיחזור, בקיבוץ כרם שלום, מפעל לייצור משטחים מפסולת הפלסטיק החקלאית של הנגב המערבי. התוכנית הראשונית שלהם היא ייצור משטחים בהיקף של 6,000 טון בשנה שיתבססו בעיקר על איסוף בחינם מהחקלאי. היא זכתה לתמיכה ממשלתית וגיבוי מלא של חבל אשכול.

אז מה באמת עדיף יותר – עץ או פלסטיק?

השוואה של פליטות פחמן עבור חצי מיליון משטחי עץ ופלסטיק, לאורך 10 שנים ובמשך 15מיליון נסיעות.

התשובה לא חד משמעית, ומשתנה בהתאם למדד הנבדק.

בהתייחסות למדד הסביבתי, נסתמך כאן על מחקר מקיף של השוואת LCA עבור משטחי עץ ופלסטיק, שפורסם בשנת 2021 בכנס שהתקיים באוניברסיטת Harper Adams, בבריטניה.

המאמר מציג השוואת LCA (Life Cycle Assessment) בין משטחים בגודל אירו (EUR) עשויים עץ לבין כאלה העשויים מפלסטיק PP, תוך התמקדות בטביעת הרגל הפחמנית ובכמות הפסולת המוצקה הנוצרת לאורך מחזור חייהם. שם מצביעים כי אומנם בשלב הייצור יש עדיפות סביבתית לעץ, 43.67 לעומת 186.33 ק"ג  CO₂, אך כתלות במספר מחזורי השימוש חל שינוי משמעותי במגמה. משטחי פלסטיק יכולים לשמש בממוצע ל-100 מחזורי שימוש לעומת 10 בלבד למשטחי עץ, מה שמפצה על הפליטה הגבוהה בתחילת הדרך. כמו כן, משטח פלסטיק קל יותר, ולכן גורם 30% פחות פליטות בהובלה.

השוואת פליטות של משטח בודד מעץ או מפלסטיק, לאורך 1000 נסיעות. במהלכן מוחלף משטח העץ 99 פעמים, ואילו הפלסטיק 12 בלבד.

כאשר בוחנים את ההשפעה הסביבתית לאורך זמן ובהיקף גדול (15 מיליון נסיעות בשנה), נמצא כי שימוש במשטחי פלסטיק מפחית את סך פליטת הפחמן בכ-13% כבר בשנה הראשונה. לאחר עשור, הפליטות המצטברות ממשטחי עץ גבוהות ביותר מפי שישה מאלו של משטחי פלסטיק. בנוסף, בעוד שמשטחי פלסטיק ממוחזרים כמעט לחלוטין, משטחי עץ מסתיימים לרוב בשריפה או הטמנה, מה שתורם גם לפליטות וגם ליצירת פסולת (למשל כ-380 טון מסמרים בשנה נדרשים למחזור). לפיכך, למרות התחושות הציבוריות השליליות כלפי פלסטיק, המחקר מראה כי בשימוש רב-פעמי נכון ומבוקר במשטחי פלסטיק מהווה אלטרנטיבה סביבתית מועדפת.

משיקולים כלכליים, משטחי עץ איכותיים עולים כ-30 דולר ומחזיקים מעמד כעשר נסיעות (לפני שהם נחשבים למשומשים) בעוד שמשטחי פלסטיק איכותיים נעים בין 80 ל-150 דולר ויכולים להחזיק מעמד כ-80-200 נסיעות (לפני שהם נחשבים למשומשים) המשמעות היא שמשטחי עץ עולים כ-3 דולר לנסיעה בזמן שמשטחי פלסטיק איכותיים עולים כ-0.5 דולר לנסיעה. דוגמא מקומית לשיקולים הכלכליים הללו מהווה חברת שופרסל, שהחליטה בשנה שעברה לעבור למשטחי הפלסטיק של פלסגד לאחר ששילמה בשלוש השנים שקדמו להחלטה 31-37 מיליון שקל מדי שנה על השמשת משטחי העץ שלה.

ומה בעתיד?

ענף המשטחים העולמי מתנהל בידיעה ששרשראות האספקה הקמעונאיות והתעשייתיות כאחד צפויות להרחיב את שיעור האוטומציה העולמי מהרמה הנוכחית של 69% לרמה של 79% במהלך העשור הקרוב. מהלך שכזה מחייב ייעול משמעותי של תהליכי הייצור במפעלים מחד ותהליכי הלוגיסטיקה מאידך – מגמה שתפחית את מספר העובדים, אבל תחייב עלייה משמעותית במספר המשטחים והמלגזות האוטונומיות, תוך שכלול והמשך הסטנדרטיזציה שלהם.

למידע נוסף:

עפר שורק, [email protected]