BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN KỸ THUẬT MÔ HÌNH HÓA MÔ PHỎNG THIẾT KẾ HỆ THỐNG SẢN XUẤT JOBSHOP

Nói về hệ thống sản xuất và điều độ Job shop, có 4 yếu cố ta cần quan tâm: - Số lượng công việc - Số lượng máy trong nhóm máy/ trạm - Thứ tự gia công công việc trên các nhóm máy work seq

SKKN Tiểu Luận PRO(123docz.net)

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

KHOA CƠ KHÍ

BỘ MÔN KỸ THUẬT HỆ THỐNG CÔNG NGHIỆP

BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN

KỸ THUẬT MÔ HÌNH HÓA & MÔ PHỎNG THIẾT KẾ HỆ THỐNG SẢN XUẤT JOBSHOP

GVHD: TS Nguyễn Vạng Phúc NguyênNhóm 7:

1 Thái Thị Như Ý 1714086

2 Nguyễn Thị Hoài Nhớ 1712521

5 Huỳnh Thị Thanh Thương 1713435

Học kỳ 192 (2019-2020)

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

KHOA CƠ KHÍ

BỘ MÔN KỸ THUẬT HỆ THỐNG CÔNG NGHIỆP

BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN

KỸ THUẬT MÔ HÌNH HÓA & MÔ PHỎNG

THIẾT KẾ HỆ THỐNG SẢN XUẤT

JOBSHOP

GVHD: TS Nguyễn Vạng Phúc NguyênNhóm 7:

1 Thái Thị Như Ý 1714086

2 Nguyễn Thị Hoài Nhớ 1712521

5 Huỳnh Thị Thanh Thương 1713435

SKKN Tiểu Luận PRO(123docz.net)

Học kỳ 192 (2019-2020)

MỤC LỤC

CHƯƠNG 3 XÁC ĐỊNH THAM SỐ VÀ THIẾT LẬP LẦN CHẠY 21

SKKN Tiểu Luận PRO(123docz.net)

DANH SÁCH HÌNH ẢNH

Hình 1-4 Khai báo set cho Entity Types và Part Picture 4

Hình 1-26 Thiết lập module process cho công việc Lắp ráp 1&3 13

SKKN Tiểu Luận PRO(123docz.net)

Hình 4-3 Tổng thời gian hoàn thành của từng loại sản phẩm 24

Hình 4-12 Xuất kết quả cần thiêt bằng Process Analyze 31Hình 4-13 Biểu đồ cho thấy sự thay đổi của wip khi thay đổi nguồn nhân lực tại trạm cắt gọt 31

DANH SÁCH BẢNG BIỂUBảng 1-1 Máy, số lượng máy và chi phí hoạt động cho mỗi máy 1Bảng 1-2 Bảng tính toán thời gian gia công của từng máy 1Bảng 1-3 Bảng trình tự công việc của từng loại sản phẩm 2

SKKN Tiểu Luận PRO(123docz.net)

CHƯƠNG 1 XÂY DỤNG MÔ HÌNH 1.1 Mô hình sản xuất Job Shop

Nhóm sẽ tiến hành thiết kế một mô hình mô phỏng hệ thống sản xuất Job shop

Một ngày có 4 ca làm việc, mỗi ca 14 tiếng Hệ thống gồm 5 nhóm máy hoạt động liên tục,trong đó mỗi nhóm gồm một số máy giống nhau (identical machines)

Nói về hệ thống sản xuất và điều độ Job shop, có 4 yếu cố ta cần quan tâm:

- Số lượng công việc

- Số lượng máy trong nhóm máy/ trạm

- Thứ tự gia công công việc trên các nhóm máy (work sequence)

- Tiêu chuẩn đánh giá (performance evaluation criterion)

Bảng 1-1 Máy, số lượng máy và chi phí hoạt động cho mỗi máy

1.2 Trình tự công việc của từng loại sản phẩm

Theo như đề bài, dựa vào kinh nghiệm ở các nhà máy khác, kỳ vọng thời gian xử lý mỗi côngviệc được cho là theo phân bố Normal và được cho như trong Bảng 1.1 Hơn nữa, thời gian xử

lý thực tế (actual processing time) có trung bình biến đổi (average variation) nằm trongkhoảng 15% giá trị trung bình (average value) Ta xác định được thời gian gia công của cácmáy như sau:

Bảng 1-2 Bảng tính toán thời gian gia công của từng máy

Ở đây về giá trị thời gian xử lý là ngẫu nhiên nên ta sử dụng bộ phát số ngẫu nhiên Time Stream

để dữ liệu không bị đồng nhất

1.3 Đặt giả thuyết

Để chạy mô hình ta đưa ra một số giả thuyết như sau:

- Sử dụng 4 xe nâng chuyển trong mô hình với tốc độ di chuyển là 60 đơn vị trên phút

- Vì chưa có mặt bằng bố trí máy nên ta giả định bố trí mặt bằng và khoảng cách cho cácmáy (Chương 2)

- Sử dụng băng chuyền với tốc độ là 20 đơn vị trên phút

- Năng lực của các máy trong nhóm máy là như nhau

1.4 Xây dựng và thiết lập thông số cho các module trong mô hình logic

1.4.1 Arrivals

Đầu tiên, ta tiến hành khởi tạo và khai báo cho biến đến:

Hình 1-1 Khởi tạo biến đến

Các thực thể đầu vào được tạo trong module Create với tên gọi “Công việc” Phôi đi vàovới tốc độ thấp nhất là 10 và cao nhất là 20 sau mỗi 2 giờ, cho nên ta có module được thiết lậpnhư sau:

Hình 1-2 Thông số khởi tạo biến đến

Tiếp đến, thực thể đi vào module Assign để dán các thuộc tính, trình tự di chuyển, hình họa

mô tả và xác suất xuất hiện của chúng, do đó ta thiết lập cho module assign như sau:

Hình 1-3 Thiết lập thông số cho module Assign

Sau khi khai báo các thuộc tính Entity Types và Part Pictures trong module Assign ta vàoSet Spreadsheet:

- Entity Types khai báo 3 loại entity là Part 1, Part 2, Part 3

- Part Pictures khai báo 3 loại Picture là Picture.Part1, Picture.Part2, Picture.Part3

SKKN Tiểu Luận PRO(123docz.net)

Hình 1-4 Khai báo set cho Entity Types và Part Picture

1.4.2 Khu vực gia công

a Sequence Spreadsheet

Trước khi khai báo các phần công việc ta khai báo các phần này tại Advanced Set Spreadsheettrong Advanced Process panel như sau:

Hình 1-5 Khai báo các phần công việc

Ta sử dụng Sequence Spreadsheet trong Advanced Transfer panel để khai báo trình tự dichuyển và thời gian gia công của các thực thể tại các trạm ở khu vực gia công, theo như yêucầu, sẽ có 3 phần chính, mỗi công phần sẽ có phân trăm hoàn thành và thứ tự các công việckhác nhau Ở đây ta thiết lập các bước thực hiện cho phần 1 (Part 1 Process Plan) với 4 bướcthực hiện Đồng thời trong các bước này thời gian xử lý của từng công việc sẽ được thiết lập

Ví dụ thiết lập thời gian đúc trong bước 1 của phần 1 với tên thuộc tính là TG duc và thời gian

xử lý NORM(45,4.77,8)

Hình 1-6 Khai báo cho Sequence

Tương tự cho các công việc con khác ta cũng thiết lập thứ tự công việc và phân bố thờigian xử lý tính được như trên Bảng 1.2

SKKN Tiểu Luận PRO(123docz.net)

Hình 1-8 Thiết lập module Enter

Station Name May baoTransfer In Free TransporterTransporter Name Cart

Unit Number Cart#

Sau khi thực hiện khai báo cho cặp module Leave-Enter ta vào Transporter spreadsheettrong Advanced Transfer panel để khai báo cho Transporter với:

Number of Units 4Distance Set Cart.DistanceVelocity (tốc độ) 60

Hình 1-9 Khai báo cho Transporter

Để xe nâng có thể hoạt động trong mô hình ta cần khai báo khoảng cách di chuyển cho xenâng trong Distance Spreadsheet trong Advanced Transfer Ở đây nhóm khai báo tổng cộng

90 khoảng cách cho xe nâng duy chuyển bao gồm cả chiều đi lẫn chiều về của xe nâng tại tất

Hình 1-11 Khai báo module process

Tại module process ta khai báo tên của trạm (Bao), Action chọn Seize Delay Release,Delay Type chọn expression để khai báo thời gian thực hiện theo thời gian chỉ định sẵn tạiSequence Spreadsheet Đối với Resources ta sử dụng khai báo set:

SKKN Tiểu Luận PRO(123docz.net)

Hình 1-12 Khai báo resource cho trạm gia công

Để khai báo nguồn lực cho các trạm ta vào Set Spreadsheet trong Basic Process

Ví dụ khai báo cho Set duc gồm 3 nguồn lực là Resource duc 1 ,2 ,3 Đồng thời trongResource Spreadsheet ta khai báo chi phí trả cho mỗi nguồn lực

Hình 1-13 Khai báo nguồn lực cho Set duc

Riêng đối với nguồn lực tại trạm Đúc, vì công suất của nó có thể sử lí được 5-10 ta khaibáo tại Resource Spreadsheet ta thiết lập Capacity bằng 5 (ở đây xác định công suất đạt được

Thực hiện khai báo cho module Batch như sau:

Hình 1-15 Khai báo cho module Batch

Loại Batch dùng Temporary batch không cố định để có thể phân rã cỡ lô và tiếp tục giacông trên các chi tiết Batch với cỡ lô là 5 Batch thuộc tính là loại thực thể (có sự phân biệtPart 1, Part 2, Part 3)

e Module Separate

Sau khi xe nâng chuyển vận chuyển cỡ lô chi tiết đến trạm tiếp theo để có thể tiếp tục giacông nhóm sử dụng module separate để phân ra thành các thực thể ban đầu

Sử dụng loại Separate là Split Existing Batch để phân rã cỡ lô theo số lượng thực thể ban đầu

Hình 1-16 Khai báo module Separate

1.4.3 Băng chuyền

Theo yêu cầu của đề, sau khi các part kết thúc quá trình gia công tại khu vực gia công sẽđược tập kết tại khu vực chờ và được di chuyển đến khu vực lắp ráp bằng băng chuyền Đồng

SKKN Tiểu Luận PRO(123docz.net)

thời sau khi lắp ráp đống gói thành phẩm cũng sẽ được chuyển đến kho bằng chuyền Nhómtiến hành thiết lập băng chuyền cho mô hình

Để khai báo cho việc sử dụng băng chuyền trong mô hình nhóm sử dụng bộ ba moduleAccess-Convey-Exit đồng thời sử dụng module Station để làm nơi kết thúc của băng chuyền

Module Access:

Hình 1-17 Mô hình cho băng chuyền

Hình 1-18 Thiết lập Module Access cho băng chuyền

Module Convey: Ở module convey ngoài tên của băng chuyền ta cần phải xác định đích đếncủa băng chuyền Ở đây băng chuyền dừng tại Station 29

Hình 1-19 Thiết lập Module Convey cho băng chuyền

Module Exit:

Hình 1-20 Thiết lập Module Exit cho băng chuyền

Để mô hình băng chuyền hoạt động ta vào Segment Spreadsheet trong Advanced Transfer

để khai báo đường đi của băng chuyền bao ggoomf trạm bắt đầu và trạm kết thúc

Hình 1-21 Khai báo đường đi của băng chuyền

Sau khi thiết lập các module của băng chuyền ta vào Conveyor spreadsheet trong

Advanced Transfer panel để khai báo các thông số của băng chuyền như sau:

Hình 1-22 Khai báo các biến của băng chuyền

Ở đây nhóm sử dụng loại băng chuyền tích lũy với tốc độ là 20 đơn vị trên phút

1.4.4 Khu vực gia công, lắp ráp

SKKN Tiểu Luận PRO(123docz.net)

Hình 1-23 Mô hình với 2 Module Decide

Hình 1-24 Thiết lập module Decide 3

Hình 1-25 Thiết lập module Decide 1

b Cặp module Match-Batch

Module Match dùng để phân biệt 2 thực thể đến

Module Batch dùng để gọp chung 2 thực thể để chuẩn bị cho quá trình lắp ráp với tỉ lệ1:1 Ở module Batch tại khu vực đóng gói nhóm sử dụng loại batch là pemanent để gọp cốđịnh 2 thực thể lại với nhau

c Process

Thiết lập module Process cho công việc Lắp ráp và Đóng gói:

Hình 1-26 Thiết lập module process cho công việc Lắp ráp 1&3

SKKN Tiểu Luận PRO(123docz.net)

Sau đó sử dụng module Assign để khai báo 2 loại thực thể là Sản phẩm 1 và Sản phẩm 2.Sau khi được chuyển bằng băng chuyền từ trạm đóng gói đến kho thì hai sản phẩm sẽ đượctách ra bằng module decide và ghi nhận sản lượng đầu ra của từng sản phẩm bằng moduleReadwrite

Hình 1-27 Khai báo file xuất dữ liệu

Sau khi đã khai báo file xuất dữ liệu ta tiến hành khai báo trong module Readwrite như sau:

1.5 Mô hình Logic

Hình 1-28 Mô hình logic cho hệ thống Job Shop

SKKN Tiểu Luận PRO(123docz.net)

CHƯƠNG 2 MÔ HÌNH ANIMATION 2.1 Minh họa cho các resource

Chọn nút resource trên thanh công cụ, sau đó xuất hiện tab khai báo

- Indentifier: chọn tên nguồn lực cần thể hiện

- Với mỗi trạng thái Idle hoặc Busy, chọn 1 hình minh họa, sau đó bấm << và OK

- Làm tương tự cho tất cả nguồn lực máy và nhân công.

Hình 2-1 Khai báo Animation

Đối với xe nâng ta vào để khai báo animation cho xe nâng với:

- Identifier: Cart

- Với mỗi trạng thái Busy và Idle ta chọn 1 hình minh họa, sau đó bấm << và OK

Hình 2-2 Khai báo animation cho xe nâng

2.1 Minh họa đường di chuyển

Để minh họa đường đi của xe nâng hoặc băng chuyền, đầu tiên ta cần xác định địa điểm(trạm) mà xe nâng hoặc băng chuyền xe xuất phát bằng cách sử dụng mô hình trạm (trênthanh Animate Transfer) tại các khu vực đã có animation resource tương ứng và đặt tên theođúng trạm nó đại diện

2.1.1 Đường đi của xe nâng

Chọn nút Distance trên thanh công cụ Animate Transfer, xuất hiện hộp thoại AddPath Object (Distance), lựa chọn tên Distance, Station bắt đầu và Station kết thúc tương ứng.Trên khu vực animation, nhấn chuột vào vị trí bắt đầu và nhấn đúp chuột vào vị trí kết thúc đểhoàn thành đường đi của xe nâng

SKKN Tiểu Luận PRO(123docz.net)

2.1.2 Băng chuyền

Hình 2-3 Khai báo Distance cho xe nâng

Chọn nút Segment trên thanh công cụ, xuất hiện hộp thoại Add Path Object (Segment),lựa chọn tên Conveyor, Station bắt đầu và Station kết thúc Trên khu vực animation, nhấnchuột vào vị trí bắt đầu và nhấn đúp chuột vào vị trí kết thúc để hoàn thành đường chạy trênbăng chuyền

Hình 2-4 Khai báo Segment

2.2 Animate cho biểu đồ total wip của hệ thống

Để vẽ biểu đồ Total Wip của hệ thống ta vào trên thanh công cụ

SKKN Tiểu Luận PRO(123docz.net)

2.3 Mô hình Animation

Hình 2-7 Animation cho khu vực gia công

Hình 2-8 Khu vực lắp ráp, đóng gói

CHƯƠNG 3 XÁC ĐỊNH THAM SỐ VÀ THIẾT LẬP LẦN CHẠY

3.1 Xác định thời gian warm – up

Warm-up period là thời gian cần thiết để mô hình mô phỏng đạt tới trạng thái ổn định

và gần giống với hệ thống thực Phương pháp này xác định trực quan khi độ dốc của quá trình

mô phỏng ban đầu Sau thời điểm đạt tới điểm tới hạn các kết quả đầu ra của mô hình sẽ đạtđến trạng thái ổn định

Để xác định thời gian Warm-up, trước tiên cần sử dụng khối Statistics trong AdvanceProcess để ghi lại dữ liệu , mà cụ thể ở đây là dữ liều về Cycle time Dữ liệu này sẽ được lưuthành file và được khai báo địa chỉ tại ô Output File Cụ thể như trong hình sau

Hình 3-1 Khai báo file xuất dữ liệu

Sau khi đã thực hiện mô phỏng với 10 lần lặp, để xác định thời gian Warm up, cần sửdụng chức năng Plot trong Output Analyzer để vẽ biểu đồ của tập dữ liệu Total WIP vừa đượcghi lại, qua đó xác định thời gian Warm up của hệ thống

Hình 3-2 Khai báo trong Output Analyze

SKKN Tiểu Luận PRO(123docz.net)

Hình 3-3 Biểu đồ phân tích Total Wip cho 10 lần lặp

Biểu đồ trên thể hiện tổng lượng WIP trong 10 lần lặp của mô hình, có thể nhận thấy, tạikhoảng thời gian ~3000 phút Số WIP có hiện tượng giảm xuống, nên chọn 3000 phút chính làmốc thời gian mô hình đạt trạng thái ổn định

+ n0là số lần lặp ban đầu+ h0là độ rộng một phía của khoảng tin cậy ban đầu+ h là độ rộng một phía của khoảng tin cậy mong muốn

Trong trường hợp này, nhóm chọn số lần lặp ban đầu là 10 lần, từ đó sẽ xác định đượchalfwidth ban đầu là h0 Từ các n0 và h0ta sẽ xác định được số lần lặp hợp lý dựa trênhalfwidth mục tiêu (h)

Sử dụng công thức trên để tính số lần lặp dựa trên Cycle Time của mỗi sản phẩm Dướiđây là bảng Cycle time cùng với Halfwidth cho từng sản phẩm thu được khi chạy mô hình với

số lần lặp là 10 lần và thời gian của mỗi lần lặp là 5 ngày

SKKN Tiểu Luận PRO(123docz.net)

Trung bình 41.4259 3.8087 27.6894 2.0462

Ta chohbằng 10% trung bình Cycle time là mức sai số chấp nhận được:

Khi đó: số lần lặp tính được của sản phẩm 1 là:

h1=0.1 ×41.4259=4.142593.80872

× 𝑛0=5.46

Như vậy ta thấy để mô hình có độ chính xác cao và tăng độ tinh cậy thì đối với sản phẩm

1 ta cần lặp ít nhất 9 lần, và sản phẩm 2 ít nhất 6 lần Tuy nhiên, số lần lặp của cả hai sảnphẩm đều nhỏ hơn giả thuyết ban đầu là 10 lần, vậy nên trong trường hợp này ta có thể chạy

mô hình với số lần lặp n = 10 lần

CHƯƠNG 4 KẾT QUẢ CHẠY MÔ HÌNH MÔ PHỎNG

Sau khi tiến hành chạy lại mô hình với thời gian warm up là 3000 phút (50 giờ), độ dài mỗilần chạy là 10 ngày và số lần lặp là 10 lần ta thu được các kết quả sau

Basic time units: Phút

4.1 Thành phẩm (number out)

Hình 4-1 Kết quả đầu ra của mô hình

Với số lượng sản phẩm 1 và sản phẩm 2 như sau:

Hình 4-2 Kết quả đầu ra của tùng loại sản phẩm

4.2 Trung bình thời gian hoàn thành các công việc

Tổng thời gian hoàn thành đối với từng công việc 1 và 2

Hình 4-3 Tổng thời gian hoàn thành của từng loại sản phẩm

4.3 WIP

Số lượng Wip đo được trong hệ thống bao gồm Part 1, Part 2, Part 3 như sau

Hình 4-4 Số lượng wip của từng Part

SKKN Tiểu Luận PRO(123docz.net)

4.4 Thời gian chờ trung bình của các công việc tại các trạm

Hình 4-5 Thời gian đợi trong hàng đợi

4.5 Số lượng trung bình các công việc phải chờ tại các trạm và trong xưởng

Hình 4-6 Số lượng đợi trong hàng đợi

⇨ Nhận xét: Số lượng hàng đợi thấp, chủ yếu hàng đợi tập trung ở khu vực gom lạithành lô để nâng chuyển

SKKN Tiểu Luận PRO(123docz.net)

4.6 Độ hữu dụng (utilization) của máy và công nhân

Hình 4-7 Độ hiệu dụng của nguồn lực

Để minh họa một cách rõ ràng hơn về độ hiệu dụng ta sử dụng biểu đồ được cung cấptrong file kết quả của arena Dễ dàng thấy được sự mất cân bằng trong độ hiệu dụng củanguồn lực, có một số ít nguồn lực có độ hiệu dụng rất cao còn lại hầu hết rất thất Cho thấy sựphân bổ nguồn lực không hợp lí

Hình 4-8 Biểu đồ độ hiệu dụng của nguồn lực

4.7 Tổng số người-máy cần gia công (total number seized)