Prosty przypadek minimalizacji kosztów wdrożeń

Różne działania odtworzeniowo-inwestycyjne mogą mieć różny, mniej lub bardziej znaczący, wpływ na koszty funkcjonowania stanowisk pracy, wydziałów czy całej firmy. Ten złożony problem wymaga szerszego omówienia w kolejnych artykułach, ale wprowadzenie w to zagadnienie przedstawimy na prostym przykładzie ograniczania hałasu emitowanego przez firmy do otoczenia. Dotyczy on działań odtworzeniowo-inwestycyjnych, których realizacja w zasadzie nie wpływa na koszty funkcjonowania firmy. Takich działań może być wiele (choć mniej niż się zwykle przypuszcza).

Najczęściej firma przez wiele lat emitowała do otoczenia hałas przekraczający wartości dopuszczalne (np. o 3 dB(A), czyli 2-krotnie lub o 13 dB(A), czyli 20-krotnie, niemniej było to tolerowane przez otoczenie i inspekcję ochrony środowiska. Ale tolerancja się skończyła – wyznaczono termin (upływający za 2 czy 3 lata), do kiedy firma ma zmniejszyć emisję hałasu do wartości dopuszczalnych. Wydawać by się mogło, że problem do rozwiązania ma następującą postać:

Jak zmniejszyć (2- czy 20-krotnie) hałas, który firma emituje do otoczenia?

Oczywiście przy możliwie łatwym do spełnienia założeniu, że koszty eksploatacji rozwiązań wyciszających będą, w perspektywie 10 a najlepiej 20 lat, znikome. Takie przedstawienie problemu jest z gruntu złe. Skoro ludzie polecieli nawet na Księżyc, to 10-, 100-, 1000- czy nawet 10 000- krotne zmniejszenie hałasu nie może stanowić żadnego technicznego problemu. I nie stanowi. Problem jest inny:

Jak zmniejszyć (2- czy 20-krotnie) hałas, który firma emituje do otoczenia przy możliwie najmniejszych nakładach?

Mowa tu oczywiście o nakładach na wdrożenie, bo – jak założono wcześniej – koszty wieloletniej eksploatacji wyciszeń można będzie uznać za nieistotne. Skoro można łatwo zmniejszyć hałas np. 100-krotnie (obniżyć jego poziom o 20 dB(A)), a musimy go zmniejszyć np. 5-krotnie (obniżyć poziom o 7 dB(A)), to być może można wybierać rozwiązania tańsze, bardziej efektywne, a rezygnować z droższych, też przynoszących zmniejszenie hałasu, ale przy większych kosztach wdrożenia?

Kilkudziesięcioletnie doświadczenia wdrożeniowe z zakresu zmniejszania hałasu na stanowiskach pracy w halach przemysłowych wykazały, że z wielu bardzo poprawnych rozwiązań wyciszających wystarczy wybrać 10–30% rozwiązań, aby uzyskać 70%, 80% czy nawet ponad 90% całkowitego obniżenia poziomu hałasu, które nastąpiłoby po wdrożeniu tych wszystkich rozwiązań wyciszających (rozwiązań poprawnych, ale nie optymalnych dla tych sytuacji, które akurat rozważano).

Jeśli dysponujemy n rozwiązaniami, które pozwalają np. obniżyć poziom hałasu L, docierający do pracowników w hali przemysłowej, i to znacznie poniżej poziomu pożądanego, to istnieje teoretycznie n! różnych możliwych krzywych, wiążących poziom hałasu L, i wydawane na jego obniżenie kwoty C. Po tych krzywych możemy „poruszać się” podczas wdrażania kolejnych rozwiązań wyciszających (rysunek 1). I co ważniejsze – uzyskać pożądany poziom hałasu L1, przy bardzo różnych nakładach i chwilowych, cząstkowych efektach, zależnych od wybranej krzywej.

Pole objęte krzywymi Li(C) może być nieco mniejsze niż na rysunku 1. Najczęściej jednak jest znacznie większe, podobne do przedstawionego dalej na rysunku 2.

Inne analizy, np. dotyczące instalacji odpylających, wentylacyjnych czy oświetleniowych, a także „inwestowania” w kwalifi kacje zawodowe pracowników oraz w atmosferę społeczną, sugerują, że potwierdza się „zasada 80/20”, która brzmi:

Jeżeli mamy 100% zasobów, które mogą przysporzyć nam jakichś korzyści czy efektów, wystarczy wykorzystać tylko około 20% tych zasobów, ale dobrze wybranych, aby uzyskać około 80% całości możliwych do uzyskania korzyści czy efektów.

Jaką postać mają rzeczywiste zbiory krzywych: hałas w otoczeniu firmy (K, w nW(A)/m2, patrz tabela 1) lub jego poziom (L, w dB(A)), a koszty wdrażania (C, w tys. zł) kolejnych rozwiązań wyciszających? Dość różne, zależnie od struktury źródeł hałasu i ich rozmieszczenia w fi rmie. Sprecyzowanie przebiegu krzywych wymaga jednak wykonania całościowych pomiarów i analiz. Powstaje wtedy teoretycznie optymalny program ograniczania hałasu w otoczeniu firmy. To, na co on pozwala, obrazuje rysunek 3.

W ekspertyzie sprzed 4 lat [3] pisaliśmy:

„W myśleniu o ograniczeniu hałasu w otoczeniu zakładów jest wiele błędów, powszechnie przyjmowane są błędne założenia i dominuje myślenie życzeniowe. Duży wpływ na popełnianie takich błędów ma stosowana – bez sensu i potrzeby – skala decybelowa”. Podstawowe błędy dotyczące ograniczania hałasu wokół zakładu:

– „Jeśli znajdziemy w firmie źródło znacznego hałasu, to tylko ono odpowiada za całość hałasu docierającego do otoczenia wokół fi rmy. I jeśli je wyciszymy, to problemy zostaną rozwiązane”. Oczywiście jest to błędne. Jeśli ww. źródło wnosi do hałasu w otoczeniu firmy nawet 80% całkowitej energii hałasu (a rzadko wnosi aż 60% czy 40%) i potrzeby obniżenia poziomu hałasu w otoczeniu wynoszą np. 8 czy 10 dB(A) (co odpowiada konieczności zmniejszenia energii hałasu z obecnych 100% do 16% czy 10%), to nawet wyłączenie tego głównego źródła nie zapewni takich rezultatów.

Podobne sytuacje występują w przypadku jednego obiektu przemysłowego [3]. Przykładem takiego obiektu może być dowolny budynek wytwórczy kojarzony np. z wydziałem produkcyjnym. Jeśli występują w nim tylko 2 źródła hałasu, np. hałaśliwy wylot powietrza z instalacji oraz okna, przez które przenika hałas z wnętrza hali, oba o podobnej energii akustycznej (np. po 50%), to wyciszenie (czy nawet wyłączenie jednego z nich) nie przyniesie oczekiwanych efektów, jeśli liczymy na większe obniżenie poziomu hałasu w otoczeniu takiego budynku niż 2 dB(A). A efekty w otoczeniu zakładu na pewno będą mniejsze: jeśli ww. budynek wnosiłby do hałasu w otoczeniu zakładu np. 50% całkowitej energii tego hałasu, to efekty będą też o połowę mniejsze, czyli np. rzędu 1 dB(A).

Stąd dwa wnioski:

• Aby podejmować sensowne, ekonomicznie uzasadnione decyzje o ograniczaniu hałasu w otoczeniu zakładu, trzeba znać zbiór i charakterystykę obiektów, które w sumie wnoszą do tego hałasu np. 99% energii.
• Aby wyciszać kolejne obiekty, trzeba także wiedzieć, czy hałas wydostający się z tych obiektów pochodzi tylko z jednego źródła (co jest bardzo rzadkie), czy z wielu źródeł, a jeśli z wielu, to jakie części całkowitej energii hałasu emitowanego przez taki obiekt pochodzą od kolejnych źródeł hałasu.” [3].

Stąd prosty wniosek: Zewnętrzny ogląd problemu, np. pomiary w otoczeniu firmy, nie dają żadnych podstaw do racjonalnych działań wyciszeniowych.

Jak opracować teoretycznie optymalne krzywe L(C)? Po pierwsze wymaga to bardzo wnikliwych, żmudnych prac inwentaryzujących źródła, bezpośrednie i akustyczne zmierzenie każdego względnie hałaśliwego urządzenia, „w każdym kącie, na każdej ścianie i na każdym dachu firmy”. Każde z tych źródeł hałasuje, ale niewiele z nich ma rzeczywisty wpływ na hałas w otoczeniu firmy. I nie jest łatwo ocenić, które są naprawdę istotne – pojawia się tutaj wiele niespodzianek. Np. bardzo hałaśliwy ścienny wylot powietrza z przewodu φ 120 mm może być mniej istotny niż pozornie cicha przeszklona ściana hali, ale o powierzchni kilkudziesięciu metrów kwadratowych, czyli kilka tysięcy razy większej od powierzchni wylotu tego przewodu.

Dopiero po takich szczegółowych pomiarach inwentaryzacyjnych oraz dość złożonych analizach i obliczeniach można trafnie wybrać źródła (i ustalić konieczny stopień ich wyciszenia: nie za mały, ale i nie za duży, bo koszty rosną też w miarę wzrostu stopnia wyciszania źródła) i uznać za niecelowe wyciszanie wielu, a najczęściej większości analizowanych źródeł. Podstawą decyzji są zbiorcze wyniki takich analiz.

Dopiero po takich szczegółowych pomiarach inwentaryzacyjnych oraz dość złożonych analizach i obliczeniach można trafnie wybrać źródła (i ustalić konieczny stopień ich wyciszenia: nie za mały, ale i nie za duży, bo koszty rosną też w miarę wzrostu stopnia wyciszania źródła) i uznać za niecelowe wyciszanie wielu, a najczęściej większości analizowanych źródeł. Podstawą decyzji są zbiorcze wyniki takich analiz.

Tabela 1. Zobrazowanie procesu ograniczania liczby źródeł, które trzeba wyciszyć dla pożądanego zmniejszenia hałasu w otoczeniu firmy, na przykładzie analiz Centrum Zastosowań Ergonomii w Zielonej Górze z lat 2002 – 2006

Uwaga! Wybierano źródła najistotniejsze, ale uwzględniano też koszty kolejnych możliwości zmniejszenia hałasu, stąd pożądane ograniczenie hałasu uzyskiwano przy nakładach znacznie mniejszych niż ww. 24%, np. równe 10, 15 czy 20% całości potencjalnych kosztów wyciszania.

Proporcje między liczbami źródeł: hałasujących w ogóle, czyli „zmierzonych” (N0), rozpatrywanych w analizach (N1) oraz przeznaczanych do wyciszenia (N2) przedstawiono w tabeli 1. Z tabeli tej wynika jednoznacznie, że szczególnie w tego typu działaniach odtworzeniowo-inwestycyjnych powinna bezwzględnie obowiązywać wzięta z satyry zasada:

Nie odkładaj do jutra tego, czego możesz nie robić w ogóle!

I nie róbmy tego, szczególnie jeśli to po prostu firmie nie przyniesie żadnych zauważalnych korzyści (a tylko przysporzy wydatków na wdrożenie, a także trochę na późniejszą eksploatację).

Czy ustalony po pomiarach i analizach teoretycznie optymalny wdrożeniowy program prac wyciszeniowych ma charakter bezwzględnie obowiązujący? Oczywiście – nie. Podjęcie ostatecznych decyzji wymaga uwzględnienia wielu realiów funkcjonowania zakładu.

• Może zamiast wyciszyć urządzenie, lepiej kupić nowe, energooszczędne i wystarczająco ciche lub nieco cichsze (mniejsze koszty wyciszenia)?
• Może przestawić urządzenie z obrzeża zakładu do jego środka? W otoczeniu firmy może być wymagany hałas nie większy niż 10 nW(A)/m2 czyli 40 dB(A), na terenie firmy, po przeniesieniu urządzenia, hałas równy 1000 nW(A)/m2 , czyli 60 dB(A), nawet nie przeszkadza w rozmowie – chociaż bardzo przeszkadzałby sąsiadom w zasypianiu.
• Może trzeba uwzględnić plany przebudowy (rozbudowy) firmy i z tych względów program prac wyciszeniowych będzie musiał się zmienić?

Ale bez stworzenia takiego teoretycznego, ekonomicznie optymalnego programu trudno podejmować w pełni racjonalne decyzje, także o jego ewentualnych późniejszych modyfi kacjach.

Z powyższych rozważań wynika istotny dodatkowy wniosek: W działaniach odtworzeniowo-inwestycyjnych występują dwie grupy działań. Wymagają one różnego podejścia do czasu i kosztów ich realizacji. Są działania, które muszą być wykonane natychmiast, często prawie bez liczenia się z kosztami, bo zapewniają ciągłość pracy całej firmy lub jej części. Są też działania zupełnie odmienne, czas ich realizacji może, a nawet często powinien, być dłuższy, ale koszty ich wdrożenia (a jak się w dalszych artykułach okaże – także i eksploatacji) powinny być możliwie jak najmniejsze. Mogą być nawet wielokrotnie mniejsze, trzeba tylko postawić właściwie problem, tak jak go sformułowano we wstępie artykułu:

Jak zmniejszyć (2- czy 20-krotnie) hałas, który firma emituje do otoczenia, przy możliwie najmniejszych nakładach?

Literatura

^{[1] Witold Rybarczyk, Elżbieta Walerian, Edward Kowal: Projektowanie i wdrażanie rozwiązań zmniejszających hałas. Instytut Wydawniczy Związków Zawodowych, Warszawa 1988.[2] Richard Koch: Zasada 80/20. Lepsze efekty mniejszym nakładem sił i środków. Wydawnictwo medium, Warszawa 1998.[3] Marek Talaga, Witold Rybarczyk: Analiza źródeł hałasu emitowanego do otoczenia KWK przez południowy budynek przetwornic maszyny wyciągowej szybu nr 3 oraz propozycja programu ich wyciszania (ekspertyza), Centrum Zastosowań Ergonomii, Zielona Góra 2002.[4] Marek Talaga: Wartości pomocnicze przy obliczaniu ekspozycji na hałas. Higiena Pracy nr 3/96.}

UR

Prof. dr hab. Witold Rybarczyk jest kierownikiem Katedry Obrabiarek i Podstaw Konstrukcji Maszyn Akademii Rolniczej. Jest też właścicielem jednostki badawczo-wdrożeniowej: Centrum Zastosowań Ergonomii, zajmującej się głównie korygowaniem środowiska pracy.

Dr Maria Suska jest prodziekanem Wydziału Mechanicznego Uniwersytetu Zielonogórskiego oraz zastępcą dyrektora Centrum Zastosowań Ergonomii ds. produktywności przedsiębiorstw.

Dr inż. Marek Talaga jest prodziekanem Wydziału Inżynierii Lądowej i Środowiska Uniwersytetu Zielonogórskiego. 

Autor:

Witold Rybarczyk, Maria Suska, Marek Talaga