Chúng em rất mong được sự góp ý của thầy côvà các bạn để nội dụng đồ án được hoàn thiện hơn.Hà Nội, ngày tháng năm 2023 Sinh viên thực hiện Trang 3 MỤC LỤCMỤC LỤC...1CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG HÀN TRONG NHÀ MÁY SỐ 1 CÔNG
Lịch sử hình thành và phát triển
Từ thời kỳ sơ khai của người Sumer (sumerians) tới năm 1800 nguồn gốc của hàn được bắt nguồn từ lửa, và đây được coi là nguồn năng lượng chính được sử dụng cho kỹ thuật hàn Vào khoảng những năm 4000 trước công nguyên (TCN), để hàn 2 vật liệu kim loại với nhau (vàng với vàng, đồng với vàng…) những người Sumer đã dùng lửa để đốt nóng các chi tiết đến trang thái nóng đỏ, sau đó dùng búa để đập ép hai chi tiết dinh vào nhau Phương pháp này ngày nay được biết đến với tên gọi là hàn rèn (forge welding) [1].
Vào khoảng 2500 - 3400 năm TCN, hàn vảy cứng (brazing) và hàn vảy mềm
(soldering) được ứng dụng để hàn đồ trang sức và đồ kim hoàn được sử dụng ở
Mesopotamia và Ai Cập cổ đại Thời đó, vảy mềm thường được sử dụng là hợp kim của chì mà phổ biến nhất là vảy thiếc chì (Sn-Pb) Còn vảy cứng thường là vảy đồng hoặc đồng bạc Chiếc bình cổ entemena (vase of entemena) là bằng chứng của việc hàn vảy giữa đồng với bạc được xác định là có từ thời kỳ của người Sumer Quá trình hàn rèn và hàn vảy ban đầu còn ít được sử dụng, nhưng sau này được sử dụng nhiều để rèn vũ khí và quân trang mãi cho tới khi cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ nhất mở ra (sau năm 1800) với những nhiều phát minh khoa học tiến hành thí nghiệm để kiểm tra các khả năng chịu nhiệt của các kim loại ở nhiệt độ cao lên tới 4468 o F (~ 2464 o C)
-Thời kỳ khám phá và phát minh (1800- 1870): Trong thời kỳ này, các nhà khoa học đang mở rộng tầm nhìn về thế giới vi mô của điện và hóa học Từ năm 1800 đến những năm 1870, các nhà khoa học đã sử dụng ống thổi oxy-hydro làm công cụ trong phòng thí nghiệm để kiểm tra các khả năng chịu nhiệt của các kim loại ở nhiệt độ cao lên tới 4468 o F (~ 2464 o C)
Hình 1 1: Nguồn điện nguyên thủy dùng để hàn
Khớp nối Dresser được phát minh vào năm 1891 là khớp nối cơ học được sử dụng để lắp ráp với khả năng bị rò gì không quá mức Và phương pháp này được dùng làm tiêu chuẩn để ghép nối đường ống cho mãi tới giữa năm 1930, khi hàn được xem xét sử dụng vào quá trình lắp ghép [1].
- Thời kỳ ứng dụng (1870-1920):Trong thời kỳ này, các khám phá dần thoát khỏi khuôn khổ của phòng thí nghiệm và ứng dụng dần vào thực tế dưới sự bùng nổ của cách mạng công nghiệp lần 2 (1871-1914) Rất nhiều quá trình hàn, cắt được ra đời và phát triển trong thời kỳ này [1].
Năm 1885, Nikolai N Benardos (Bernados) và Stanislav Olszewaski (Olszewaski) lấy bằng sáng chế của Anh về hàn hồ quang điện cực cacbon Các Nhà khoa học đều hoàn thành công trình nghiên cứu dưới sự hướng dẫn của A.De Meritens về ánh sáng hồ quang công nghiệp ở phòng thí nghiệm Cabot (Cabat, Pháp) Cacbon bị oxi hóa ở đầu điện cực cacbon và tạo thành khí CO2 giúp bảo vệ mối hàn như hình 1.3 Nhóm đã sử dụng động cơ hơi nước (động cơ chính) để tạo ra điện Một cách khác là họ dùng pin nhưng phương pháp này không dùng được lâu do bị ngắn mạch Bằng sáng chế cũng được cấp cho các nước như: Bỉ, Đức, Thụy điển và Pháp [1].
Hình 1 2: Hàn hồ quang điện cacbon
Hình 1 3: Ống thổi khí và mỏ hàn
Năm 1886, N.N Benardos cũng nhận bằng sáng chế ở Nga (số 11982) về hồ quang điện sử dụng điện cực cacbon, và sử dụng tên gọi là “Elecktrogefest”
Cùng thời gian này, Benardos nhận được sự cho phép của chính phủ Nga để tổ chức sản xuất cho “việc sản xuất trong nhà máy sử dụng quá trình hàn và hàn vảy bằng điện, và cũng sản xuất các thiết bị chiếu sáng điện” Lò điện cũng được lắp đặt để sản xuất hợp kim nhôm, một bước quan trọng trong sự phát triển ban đầu của ngành công nghiệp nhôm sau này.
Năm 1890, một trong những phương pháp hàn phổ biến nhất là hàn hồ quang carbon (hay còn gọi là hàn que) như hình 1.4 [1]
Hình 1 4: Phương pháp hàn hồ quang Carbon
Năm 1900, Coated điện cực kim loại lần đầu tiên được giới thiệu vào năm 1900 bởi Strohmenger Một lớp phủ vôi giúp vòng cung được ổn định hơn nhiều Một số quy trình hàn khác đã được phát triển trong giai đoạn này Một số trong số họ bao gồm hàn lăn, hàn điểm, hàn nối flash, và hàn chiếu Điện cực nối cũng đã trở thành một công cụ hàn phổ biến khoảng thời gian này [1].
Hình 1 5: Quá trình hàn bằng điện cực kim loại
Các quá trình hàn mới được phát triển được áp dụng chậm rãi trong công nghiệp về việc đóng tàu chiến và tàu vận tải phục vụ cho chiến tranh ngày càng cao thúc đẩy cải tiến các phương pháp sản xuất [1]
Tới cuối thời kỳ của cuộc chiến tranh thế giới lần thứ nhất, công nghệ hàn đã được chấp nhận rộng rãi Tại Mỹ, công nghệ hàn đã đóng vai trò rất lớn trong sản xuất thiết bị quân sự trong thế chiến [1]
Các nghiên cứu liên quan đến hàn điện cực có vỏ bọc thuốc (coated-electrode welding) được tập trung tới năm 1920, giúp cải thiện đáng kể chất lượng vỏ thuốc bọc và lõi que, đây là lý do dẫn đến sự phát triển nhanh chóng của quá trình hàn que, thuật ngữ này ngày nay được biết đến với tên gọi là SMAW (Shielded Metal Arc Welding). Cùng với sự phát triển của chiếu chụp bằng tia X trong sản phẩm hàn, làm thúc đẩy nhu cầu cải tiến thêm về kỹ thuật hàn [1].
- Thời kỳ phát triển rầm rộ và công nghệ hàn ( 1920- 1980): Trong thời kỳ hậu chiến thế giới thứ nhất, thiết kế máy hàn thay đổi không đáng kể Người ta vẫn sử dụng nguồn hàn một chiều (DC) như thiết kế đầu tiên Giai đoạn những năm 1920- 1930s các nghiên cứu bắt đầu tập trung vào nguồn xoay chiều (AC) Năm 1922, số lượng sản xuất máy hàn ở Lincoln Electric đã vượt sản phẩm Mo-tơ và trở thành sản phẩm sản xuất và thương mại chính của hãng này [1].
Năm 1924, Alexander nhận bằng sáng chế về ý tưởng như phương pháp hàn MIG/GMAW mà chúng ta biết đến và đang sử dụng ngày nay Tuy nhiên do hạn chế về thiết bị, nên thời gian đó Alexander chỉ thực hiện thành công khi sử dụng khí bảo vệ là Hydro mà không sử dụng được khí CO2, nên thời đó họ gọi đây là quá trình hàn hồ quang sử dụng khí bảo vệ là hydro [1].
Năm 1950, quá trình hàn CO2 phổ biến bởi Lyubavskii và Novoshilov vào năm
1953 đã trở thành một quá trình hàn và lựa chọn thép hàn, vì tính kinh tế Ngay sau đó, dây điện của đường kính nhỏ hơn đã được đưa ra Điều này làm cho hàn các vật liệu mỏng thuận tiện hơn [1].
Năm 1960, đã có một số tiến bộ trong ngành công nghiệp hàn trong những năm
1960 Dualshield hàn, Innershield, và hàn Electroslag [] là một số trong những phát triển quan trọng hàn của thập kỷ Hàn hồ quang Plasma cũng được phát minh bởi Gage trong thời gian này được sử dụng để phun kim loại Người Pháp cũng phát triển hàn chùm electron được sử dụng trong ngành công nghiệp sản xuất máy bay của Hoa Kỳ
Hình 1 6: Hàn hồ quang Plasma
Các thiết bị hàn trong nhà máy Kim Khí Thăng Long số 1
Công ty Kim khí Thăng Long chuyên sản xuất, kinh doanh các sản phẩm kim khí gia dụng và chi tiết cho các ngành công nghiệp khác từ kim loại tấm lá mỏng bằng công nghệ đột dập Sau đó sản phẩm được bảo vệ và trang trí bề mặt bằng công nghệ Mạ, Men, Sơn, Ðánh bóng và nhiều công nghệ tiên tiến khác [2].
Hình 1 9: Công ty Kim khí Thăng Long số 1
Với các trang thiết bị hiện đại và dây chuyền công nghệ khép kín, hiện nay Công ty đang sản xuất ra trên 300 loại sản phẩm với số lượng từ 15 đến 20 triệu sản phẩm hoàn chỉnh trong một năm [2]
Công ty Kim khí Thăng Long là doanh nghiệp nhà nước có quy mô lớn với 2707 lao động trực thuộc UBND Thành phố Hà Nội, được thành lập theo quyết định số 522/QĐ-TCCQ ngày 13-3-1969 của Uỷ ban hành chính Thành phố HàNội trên cơ sở sáp nhập 3 xí nghiệp: Xí nghiệp đèn pin, Xí nghiệp đèn bão, Xí nghiệp
Hiện nay, Công ty Kim khí Thăng Long là doanh nghiệp Nhà nước nằm trên địa bàn Quận Long Biên - Hà Nội Với bề dày 40 năm thành lập Công ty có cơ sở hạ tầng tốt, với diện tích mặt bằng 25.000m 2 , cạnh quốc lộ 5 là điều kiện rất thuận lợi của Công ty [2]
Ngoài ra công ty còn có các đơn vị thành viên : Nhà máy số 1: Sản xuất sản phẩm nhập khẩu; Nhà máy số 2 : Sản xuất khuôn mẫu và thiết bị theo công nghệ cao; Nhà máy số 3 : Sản xuất phụ tùng oto, xe máy; Nhà máy số 4 : Sản xuất sản phẩm gia dụng; Nhà máy số 5 : Sản xuất sản phẩm cơ kim khí gia dụng; Trung tâm thương mại dịch vụ THANGLONG LAND; Trung tâm đào tạo và dạy nghề,… [2].
Nhà máy số 3: Nhà máy sản xuất phụ tùng oto, xe máy
• ĐC: Phường Phúc Lợi - Quận Long Biên - Hà Nội
• Lĩnh vực hoạt động:Chuyên sản xuất sản phẩm phụ tùng ôtô - xe máy như bộ khung xe SUPER DREAM, WAVE, FUTURE, Vành, ống xả và các chi tiết khác. Cung cấp cho Công ty Honda Việt Nam, Công ty SUZUKI và các doanh nghiệp khác[2].
1.2.1 Robot hàn ( hàn điểm) Đã 60 năm kể từ khi General Motors lần đầu tiên sử dụng robot công nghiệp UNIMATE của họ để hàn điểm vào năm 1962 Một phát minh để bảo vệ người lao động khỏi những công việc nặng nhọc và nguy hiểm Vì vậy, các nhà sản xuất nói chung và Công ty Kim khí Thăng Long nói riêng, ngày nay đã chủ động đầu tư Robot hàn để tiết kiệm thời gian, bù đắp cho tình trạng thiếu công nhân, đồng thời cải thiện chất lượng và sản xuất [3].
Hình 1 10: Máy hàn robot TAWER TL1800 WGIII
Bảng 1 1: Thông số kỹ thuật
Kết cấu: Kiểu có khớp thẳng đứng
Mức độ chuyển động: 6 trục
Tải trọng có ích tối đa: 6 kg
Sai số vị trí lắp lại: ± 0,08 mm
Nhiệt độ độ ẩm môi trường:0- 45 0 C, 20- 80% RH
Robot hàn thông thường sẽ có hình dạng giống như một cánh tay có khớp giúp xoay và cử động dễ dàng Thiết kế robot giống cánh tay người làm tăng độ linh hoạt cho robot, giúp robot có thể tham gia các công việc đòi sự tỉ mỉ, chuyên nghiệp Về cơ bản robot hàn thường có cấu trúc gồm các bộ phận sau: cánh tay hàn, nguồn hàn, súng hàn, bộ cấp dây, định vị và gá cố định đối tượng hàn, bộ làm sạch súng hàn, bộ định tâm [4]
- Cánh tay Robot hàn: Chuyển động nhiều trục hoặc tuyến tính gần giống cánh tay con người Góc súng hàn và góc di chuyển có thể thay đổi để hàn ở mọi vị trí, nhất là ở những vị trí khó tiếp cận [4].
- Nguồn hàn: Cung cấp dòng điện điều khiển được với điện áp thích hợp cho quá trình hàn Các máy hàn hồ quang tự động cần nguồn điện phức tạp hơn máy hàn bán tự động Máy hàn tự động cần tiếp nối với nguồn điện để điều khiển nguồn hàn nhằm mang lại hiệu năng tối ưu [4]
- Súng hàn: Súng hàn dùng để tiếp điện cực đến mối hàn, truyền dòng điện hàn vào điện cực và tạo ra môi trường bảo vệ quanh mối hàn Súng hàn có thể được làm nguội bằng nước luân chuyển hoặc không khí Các súng hàn có thể ở dạng thẳng hoặc cong Súng hàn cong để tiếp cận mối hàn dễ dàng hơn [4].
- Bộ cấp dây: Bộ cấp dây dùng để bổ sung kim loại điền đầy trong qúa trình hàn tự động Linh hoạt trong việc thiết lập nhiều tốc độ cấp dây khác nhau để phù hợp với những yêu cầu cụ thể của từng dây chuyền Với hàn tự động, cần có một giao diện điều khiển giữa bộ điều khiển robot, nguồn và bộ cấp dây Hệ thống cấp dây hàn phải phù hợp với quá trình hàn và kiểu nguồn điện được sử dụng [4].
- Bộ làm sạch súng hàn: Để làm việc chính xác và tin cậy, súng hàn phải được làm sạch liên tục Chu kỳ làm việc hầu hết ở chế độ 100% nên quá trình làm sạch súng hàn cũng phải được tự động hóa Chất tách vẩy hàn được phun vào mũi súng hàn. Ngoài ra, bộ làm sạch còn có thể chà sát mũi súng hàn để loại bỏ vẩy hàn bám vào và cắt dây hàn Hệ thống làm sạch phải được tự động kích hoạt tại các thời điểm mà hệ điều khiển yêu cầu [4].
Hình 1 14: Bộ làm sạch súng hàn[4]
Trong hệ thống sản xuất càng xe tại nhà máy, ta sử dụng robot hàn TAWERTL1800 WGIII của Panasonic là sản phẩm kết hợp ưu điểm của Robot Tawers với nguồn hàn số tích hợp và tầm vươn lớn của dòng tay máy TL Ngoài những ứng dụng hàn thông thường như vật liệu thép thường, thép không gỉ … Panasonic đưa ra giải pháp cho hàn các vật liệu đặc biệt như: Nhôm, thép mạ kẽm, hàn đồng (hàn dây đồng và vật liệu đồng), hàn tấm,… [4]
Robot xoay giúp các chi tiết đầu vào được giữ cố định, thông chuyển động xoay, xoay các chi tiết theo tốc độ đã được lập trình từ trước cùng với Robot hàn tiến hành hàn trong khi vật liệu hàn được xoay.
1.2.3 Một số thiết bị khác bị trong hệ thống hàn của một Công ty Kim khí Thăng Long:
Quy trình sản xuất trong hệ thống Hàn
Quy trình làm việc của hệ thống hàn Công ty Kim khí Thăng Long bao gồm các bước sau đây:
Bước 1 Chuẩn bị bề mặt: Các chi tiết cần được làm sạch để loại bỏ chất bẩn, dầu mỡ Điều này có thể được thực hiện bằng cách đánh bóng, cạo hoặc phun cát [5].
Bước 2 Thiết lập hệ thống hàn: Sau khi tạo hình, các chi tiết rời được ghép với nhau bằng công nghệ Hàn, với các máy hàn cao tần, hàn điểm, hàn đường, hàn chương trình, hàn có khí bảo vệ,…
Máy hàn được thiết lập tạo ra dòng điện, áp suất và nhiệt độ phù hợp cho loại vật liệu hàn và chi tiết kim loại được hàn Tại Công ty Kim khí Thăng Long 1, có hai loại robot thông minh là Robot xoay và robot hàn được sử dụng kết hợp với nhau [5]
- Để tự động hóa tối đa hoạt động hàn bao gồm các tiến trình như sau:
1 Đưa phôi/sản phẩm vào trong vùng làm việc của robot hàn
2 Cố định phôi/sản phẩm Robot xoay sẽ giữ cố định các chi tiết, rồi tạo ra chuyển động xoay, xoay các chi tiết theo tốc độ đã được lập trình từ trước.
3 Robot hàn tiến hành hàn tại các vị trí đã được lập trình trong khi vật liệu hàn được xoay [5].
- Trong quá trình hàn có thể sử dụng que hàn hoặc dây hàn và thiết bị hàn để hàn các chi tiết kim loại lại với nhau
- Thường thì quá trình hàn được thực hiện trong không khí có khí bảo vệ như Argon để đảm bảo kết quả hàn chất lượng cao [5] hình ko khớp nội dung
Hình 1 16: Khu vực thực hiện nguyên công hàn
Bước 4: Kiểm tra kết quả hàn:
Sau khi hoàn thành quá trình hàn, sản phẩm được đưa ra đánh giá OK/NG.
Các kỹ sư kiểm tra các chi tiết kim loại để đảm bảo rằng kết quả hàn đạt chất lượng và tuân thủ các tiêu chuẩn chất lượng [5]
Một số phương pháp kiểm tra phổ biến:
Kiểm tra mối hàn bằng mắt thường: Đây là cách kiểm tra đòi hỏi người thợ hàn phải có kinh nghiệm và làm việc lâu năm trong nghề, có khả năng nhận biết chất lượng mối hàn bằng mắt thường hoặc sự giúp đỡ của kính phóng đại.
Kiểm tra bằng mẫu: Sử dụng các mẫu đã được chế tạo sẵn theo các tiêu chuẩn để ướm vào các mối hàn cần kiểm tra Tuy nhiên, phương pháp này chỉ có thể kiểm tra được chiều rộng và chiều cao của mối hàn.
Kiểm tra bằng phương pháp chiếu xạ: sử dụng tia X, tia Gama để xuyên qua mối hàn, từ đó phát hiện các khuyết tật nhờ các vết sẫm xuất hiện trên tấm phim ở phía sau.
Kiểm tra bằng phương pháp siêu âm: đây là phương pháp sử dụng các chùm sóng siêu âm chiếu vào các mối hàn thông qua đầu phát Theo nguyên lý, sóng siêu âm sẽ đi qua môi trường đồng nhất và phản xạ trở lại, đầu thu và thiết bị hiển thị sóng phản xạ trở lại sẽ cho ta biết mối hàn đó có khuyết tật hay không.
Kiểm tra bằng phương pháp thẩm thấu : Đây là phương pháp sử dụng hóa chất có khả năng thẩm thấu vào mối hàn nhờ tác động của lực mao dẫn lên các mối hàn chứa khuyết tật Có thể nói, đây là cách đơn giản, tiết kiệm chi phí, cho kết quả chính xác [5].
Bảo trì và sửa chữa: Hệ thống hàn cần được bảo trì và sửa chữa để đảm bảo hoạt động hiệu quả và an toàn trong suốt quá trình sử dụng. Đối với các dự án lớn, quy trình làm việc của hệ thống hàn kim khí có thể phức tạp hơn và bao gồm nhiều công đoạn khác nhau Trong một số trường hợp, quy trình hàn kim khí còn có thể bao gồm các bước như thiết kế, kiểm tra vật liệu, lựa chọn phương pháp hàn, thử nghiệm và xử lý sản phẩm sau khi đã hàn [5].
Trình tự thiết kế hệ thống Hàn
Bước 1: Tính toán dòng điện, áp suất và nhiệt độ phù hợp cho loại vật liệu hàn và chi tiết kim loại được hàn Đảm bảo nguồn điện ổn định, cung cấp điện đủ mạnh để vận hành hệ thống.
Bước 2: Tiến hành lựa chọn máy hàn phù hợp :Các loại robot thông minh được ưu tiên đưa vào sử dụng là Robot xoay và robot hàn giúp ích rất nhiều và đem lại hiệu quả vượt trội so với lao động thủ công thông thường
Cánh tay robot được lựa chọn dựa trên yêu cầu ứng dụng: Kích thước, tải trọng,khoảng cách di chuyển, tính linh hoạt, tính an toàn…
Bước 3: Thiết lập hệ thống cảm biến
Cảm biến ngày càng có vai trò quan trọng trong cả đời sống và hệ thống sản xuất. Cần thiết lập các hệ thống cảm biến như cảm biến va chạm để tránh những va chạm sai lệch gây nguy hiểm hoặc hỏng hóc Hoặc cảm biến điểm trung tâm để robot có thể đặt chính xác vị trí mối hàn, camera để quan sát, xác định vị trí kẹp,…
Bước 4: Đồ gá cố định phôi
Robot không thể thực hiện thao tác chính xác nếu phôi không được cố định khi mỏ hàn bắt đầu được đặt vào chi tiết hàn.Vì vậy đồ gá linh hoạt và tích hợp nhanh chóng sẽ góp phần tối ưu hóa hệ thống hàn robot tự động
Bước 5: Lập trình trên phần mềm của robot thông minh
Tính toán kích thước, chiều cao và các thông số kỹ thuật khác của phôi, biểu diễn các chỉ số trên phần mềm lập trình để robot thông minh thực hiện quá trình hàn một cách chính xác, không tạo ra quá nhiều sai số cho thành phẩm. Để có thể điều khiển robot hàn tự động cần thiết lập các câu lệnh và một thiết bị điều khiển được gọi là HMI HMI có thể đơn giản hoặc phức tạp, tùy thuộc vào ứng dụng
Hình 1 17: Bảng điều khiển của robot
Bước 6: Tiến hành gia công sản phẩm theo bản vẽ thiết kế
Bước 7: Kiểm tra chất lượng sản phẩm, phát hiện các hư hỏng, sản phẩm lỗi, phế phẩm
Bước 8: Đánh giá kết quả và xử lý phát sinh (nếu có)
Bên cạnh 8 bước cơ bản trên để thiết kế hệ thống hàn còn cần trang bị các trang thiết bị đảm bảo an toàn cho con người Tại những doanh nghiệp đề cao sự an toàn của người lao động, các trang thiết bị dưới đây là cần thiết:
Thảm an toàn nhạy cảm với áp suất và thiết bị bảo vệ cá nhân
Các công tắc khóa liên động để ngăn máy hoạt động hoặc bắt đầu chu kỳ mới trừ khi đóng
Khóa bảo vệ để ngăn chặn việc mở hoặc tháo bộ phận bảo vệ an toàn
Cảm biến, chùm tia hồng ngoại, cửa cuốn an toàn và rèm che sáng
Định hướng triển khai đồ án
Dựa trên các nghiên cứu trong và ngoài nước về thiết kế hệ thống công nghiệp. Chúng em đã xây dựng và phân tích tổng quan về thiết kế hệ thống hàn trong nhà máy số 01 Công ty Kim Khí Thăng Long.
Về mục tiêu của đồ án:
• Diện tích hệ thống hàn: 300 m 2
• Công suất hệ thống hàn: 1.500.000 ( sản phẩm/ năm)
• Tổng vốn đầu tư: 20.000.000.000 đồng
• Thời gian thu hồi vốn: 7 năm
CƠ SỞ THIẾT KẾ HỆ THỐNG HÀN
Phân tích sơ đồ nguyên lý thiết kế hệ thống hàn
Qua nghiên cứu quá trình sản xuất tại Công ty Kim khí Thăng Long, Chúng em đã đưa ra sơ đồ thiết kế hệ thống Hàn được thể hiện trong sơ đồ Bảng 2.1 như sau:
Bảng 2 1: Bảng sơ đồ quy trình Hàn
St t Các bước Tiến hành thực hiện
1 Các chi tiết cần được làm sạch để loại bỏ chất bẩn, dầu mỡ và vết nứt Điều này có thể được thực hiện bằng cách đánh bóng, cạo hoặc phun cát.
Sau khi tạo hình, các chi tiết rời được ghép với nhau bằng công nghệ Hàn, với các máy hàn cao tần, hàn điểm, hàn đường, hàn chương trình, hàn có khí bảo vệ,… có hai loại robot thông minh là Robot xoay và robot hàn được sử dụng kết hợp với nhau
- Đưa phôi/sản phẩm vào trong vùng làm việc của robot hàn
- Cố định phôi/sản phẩm Robot xoay sẽ giữ cố định các chi tiết, rồi tạo ra chuyển động xoay, xoay các chi tiết theo tốc độ đã được lập trình từ trước.
- Robot hàn tiến hành hàn
-Kiểm tra mối hàn bằng mắt thường
- Kiểm tra bằng phương pháp chiếu xạ:
- Kiểm tra bằng phương pháp siêu âm:
-Kiểm tra bằng phương pháp thẩm thấu Bảo trì và sửa chữa: Hệ thống hàn cần được bảo trì và sửa chữa để đảm bảo hoạt động hiệu quả và an toàn trong suốt quá trình sử dụng.
Thiết lập hệ thống hàn
Kiểm tra kết quả hàn Đạt
5 Sản phẩm sau khi qua kiểm tra thì sẽ được coi là thành phẩm
Bước 1 Đưa phôi vào trong vùng làm việc của robot hàn.
Sau các quá trình đột dập, nguyên liệu đầu vào của quá trình hàn là: Thanh trục trái và thanh trục phải được vận chuyển bằng xe nâng đến khu vực hàn.
Hình 2 1: Các chi tiết cần hàn
Các chi tiết cần được làm sạch để loại bỏ chất bẩn, dầu mỡ và vết nứt Điều này có thể được thực hiện bằng cách đánh bóng, cạo hoặc phun cát.
Bước 2 Cố định phôi: Đặt chi tiết vào bộ cố định của Robot xoay Robot xoay có thể xoay đảo vị trí để gá lắp và hàn ở các góc độ khác nhau, phù hợp với yêu cầu từng loại chi tiết, giúp Rotbot hàn một cách chính xác và nhanh nhất.
Bước 3 Tiến hành hàn: Bộ phận này phải thao tác nhanh và dễ dàng, giữ chắc các vật hàn cho tới khi chúng dính vào nhau và phải cho phép súng hàn tự do tiếp cận mối hàn như sau:
1 Chọn chương trình thích hợp từ bộ điều khiển
2 Nhấn nút khởi động trên bộ điều khiển để bắt đầu công việc.
3 Bộ phận cánh tay Robot bắt đầu hàn, Robot xoay giữ chắc các vật hàn cho tới khi chúng dính vào nhau và phải cho phép súng hàn tiếp cận mối hàn.
4 Khi điểm hàn đầu tiên được hoàn thiện, Robot xoay đến vị trí cần hàn tiếp theo.
5 Khi bắt đầu hàn ở vị trí làm việc đầu tiên, bắt đầu thiết lập vị trí làm việc thứ hai.
6 Khi quá trình hàn kết thúc, thu thập phần đã hoàn thành và tải lại vị trí làm việc cho chu kỳ tiếp theo.
Bước 4 Đánh giá, kiểm tra chi tiết hàn: chọn kiểm tra mối hàn bằng cách quan sát.
Công nhân ở bộ phận hàn sẽ đánh sạch xỉ hàn ở mối hàn, dung mắt quan sát phát hiện các khuyết tật lớn Sau đó, sẽ sử dụng kính lúp quan sát để phát hiện các khuyết tật nhỏ Những chi tiết bị khuyết tật sẽ được để riêng và sẽ có biện pháp khắc phục với tùy loại sai hỏng Nhưng với việc sử dụng Robot hàn vào quá trình hàn đã làm các mối hàn đồng nhất với độ chính xác cực cao, giảm thiểu sai hỏng xuống mức thấp nhất.Sau khi công tác kiểm tra kết thúc sản phẩm sẽ được vận chuyển ra khỏi khu vực hàn bằng máy nâng chuyển.
Cơ sở tính toán các chỉ tiêu kỹ thuật trong hệ thống hàn
Công thức tính hiệu suất tổng thể (Overall Equipment Effectiveness - OEE): OEE là một chỉ số được sử dụng để đo lường hiệu suất của một hệ thống sản xuất. Công thức tính OEE được xác định bởi công thức [10]:
A: là tỉ lệ thời gian sản xuất thực tế so với thời gian sản xuất kế hoạch.
P: là tỉ lệ sản lượng sản xuất thực tế so với sản lượng sản xuất tối đa.
Q: là tỉ lệ sản phẩm đạt yêu cầu chất lượng so với tổng số sản phẩm sản xuất.
Công thức tính chu kỳ sản xuất được xác định bởi:
Ttc tổng thời gian sản xuất (phút)
Tvc thời gian chuẩn bị
Tgd thời gian gián đoạn sản xuất
Tkt thời gian kiểm tra (bao gồm cả thời gian bảo trì)
Tqt1 thời gian sản xuất quá trình 1 trong hệ thống
Tqtn thời gian sản xuất của quá trình n.
Lượng máy gia công cần thiết cho sản xuất được xác định theo các thông số sau:
- Tổng số lượng sản phẩm cần sản xuất (Total Production Quantity)
- Thời gian sản xuất của một sản phẩm (Manufacturing Time per Unit)
- Thời gian sẵn sàng của một máy gia công để sản xuất một sản phẩm (Machine
- Thời gian không sản xuất để chuyển đổi từ sản phẩm này sang sản phẩm khác
TT = thời gian thuần hoạt động hàng ngày/ số lượng máy cần thiết mỗi ngày
2.2.1 Tính toán số công nhân làm việc
Thời gian làm việc của công nhân trong một ngày:
GVbq – số giờ bình quân mà 1 công nhân được nghỉ trong 1 ngày làm việc GVbq lấy theo thời gian biểu làm việc dự kiến, thường từ (0.5-1)h.
Số ngày làm việc trong một tháng của công nhân:
N: số ngày làm việc bình quân của 01 công nhân trong một năm
Thời gian làm việc thực tế của một công nhân trong một tháng:
N: số ngày làm việc bình quân của 1 công nhân trong 1 năm
G: số giờ làm việc bình quân của một công nhân trong một ngày
Số công nhân cần có:
Trong đó: DMsi – định mức sản lượng (số sản phẩm/1 giờ công)
2.2.2 Tính số sản phẩm yêu cầu sản xuất tại mỗi trạm làm việc
Theo tài liệu thiết kế đo lường lường công việc [10], Ta có công thức:
D: Phần trăm các sản phẩm lỗi
O: Kết quả đầu ra mong muốn
I: Đầu vào sản xuất k: Thứ tự trạm làm việc
2.2.3 Tính toán số lượng thiết bị cần thiết và tổ chức nhân lực
: số dản phẩm dự tính sản xuất được mỗi ca
: số sản phẩm thực tế sản xuất được ở mỗi ca
S: Thời gian làm việc của công đoạn thứ i
E: Hiệu suất của thiết bị khi vận hành
R: Độ tin cậy của thiết bị
F: Số lượng máy tại công đoạn i cần thiết
Cơ sở tính toán các chỉ tiêu kinh tế trong hệ thống hàn
Đưa ra một số phương án lựa chọn đầu tư, khoảng 3 phương án lựa chọn phương án đầu tư đem lại hiệu quả sử dụng tốt nhất.
Cơ sở tính toán các chỉ tiêu kinh tế trong hệ thống hàn bao gồm nhiều yếu tố như xuất, chi phí vận hành và bảo trì, chi phí đầu tư ban đầu, chi phí sản xuất, doanh thu và lợi nhuận Việc tính toán các chỉ tiêu này sẽ giúp cho nhà quản lý có được những quyết định đúng đắn trong việc tối ưu hóa sản xuất và kinh doanh Cụ thể, một số chỉ tiêu kinh tế cần tính toán như sau:
2.3.1 Hiệu quả sử dụng vốn
Doanh nghiệp cần có vốn kinh doanh, nếu thiếu vốn mọi hoạt động của doanh nghiệp hoặc đình trệ hoặc kém hiệu quả Nghiên cứu hiệu quả sử dụng vốn cố định có thể thấy các nguyên nhân của việc sử dụng vốn cố định không có hiệu quả thường là đầu tư tài sản cố định quá mức cần thiết, tài sản cố định không sử dụng chiếm tỉ trọng lớn, sử dụng tài sản cố định với công suất thấp hơn mức cho phép
Bất kỳ doanh nghiệp nào cũng quan tâm đến hiệu quả sử dụng vốn Đó là nhân tố quyết định sự tồn tại và tăng trưởng của mỗi doanh nghiệp Chỉ tiêu cần xét khi phân tích hiệu quả sử dụng vốn kinh doanh trong việc thiết kế hệ thống Hàn tại nhà máy số
1 Công ty Kim khí Thăng Long:
Số quay vòng toàn bộ vốn = Doanh thu thuần/ Tổng vốn sử dụng bình quân Chỉ tiêu này cho thấy hiệu suất sử dụng vốn, hay cũng chính là số vòng quay của vốn trong một năm Hệ số này càng cao cho thấy doanh nghiệp sử dụng vốn càng hiệu quả.
Tỷ lệ hoàn vốn (ROI = Return in investment)
ROI = Lợi nhuận sau thuế/ Tổng vốn sử dụng bình quân
Chỉ tiêu này cho thấy cứ 100 đồng vốn sử dụng bình quân trong kỳ mang về bao nhiêu đồng lợi nhuận sau thuế Chỉ tiêu này càng lớn cho thấy vốn sử dụng càng hiệu quả.
2.3.2 Chỉ tiêu doanh thu và lợi nhuận
Chỉ tiêu doanh thu: Doanh thu là toàn bộ số tiền doanh nghiệp thu về từ hoạt động của mình trong kinh doanh, bao gồm: Doanh thu từ hoạt động sản xuất kinh doanh, doanh thu từ hoạt động tài chính và thu nhập bất thường.
Chỉ tiêu lợi nhuận: Lợi nhuận là số tiền dư ra giữa tổng thu và tổng chi, cho thấy hiệu quả sản xuất kinh doanh của doanh nghiệp, sức mạnh và triển vọng tài chính của doanh nghiệp Để đạt được doanh thu cao và tối đa hóa mức lợi nhuận thu được, ta tiến hành lập sơ đồ chuỗi giá trị hiện tại cho Công ty Trên cơ sở đó, thấy được các vấn đề còn tồn đọng trong hệ thống sản xuất, từ đó tinh gọn quá trình sản xuất, giảm thiểu lãng phí, cực đại doanh thu.
2.3.3 Hiệu quả sử dụng nguyên vật liệu
Vòng luân chuyển nguyên vật liệu (SV NVL ):
SV NVL là số vòng luân chuyển nguyên vật liệu.
NVL SD là giá vốn nguyên vật liệu đã dùng và NVL DT là giá trị lượng nguyên vật liệu dự trữ.
Vòng luân chuyển vật tư trong sản phẩm dở dang (SVSPDD):
Với SVSPDD là số vòng luân chuyển vật tư trong sản phẩm dở dang, ZHHCB là tổng giá thành hàng hóa đã chế biến, VTDT là giá trị vật tư dự trữ đưa vào chế biến.
Hai chỉ tiêu trên cho biết khả năng khai thác các nguồn nguyên liệu vật tư của doanh nghiệp, đánh giá chu kỳ hoạt động kinh doanh của doanh nghiệp Để tận dụng tối đa hiệu quả nguyên vật liệu, ta thiết lập sơ đồ chuỗi giá trị tương lai, từ đó giảm thiểu lượng tồn kho, thời gian tồn kho, nhưng vẫn đáp ứng nhanh, kịp thời nhu cầu của khách hàng
Hệ thống Hàn của Công ty Kim khí Thăng Long nhà máy số 1 khi hợp tác với công ty Promethae chủ yếu cung cấp chi tiết càng xe Quá trình sản xuất bao gồm 6 máy gia công M1 M2, M3, M4, M5, M6 và 6 cụm công nhân lắp giáp A1, A2, A3, A4, A5, A6 Quy trình sản xuất được bố trí thành 4 trạm
- Tổng thời gian sản xuất và gia tăng giá trị của quá trình là: TLT = 35 ngày; TVAT = 550 giây
- Hộp điều hòa sản xuất với bước nhịp là 45 phút sử dụng để điều hòa nhu cầu khách hàng.
Trên cơ sở chuỗi giá trị hiện tại, ta bố trí lại quy trình sản xuất thành 6 trạm:
Trạm 1- T1: Gồm máy M1, M2,M3 có chu kỳ và thời gian gia công 40 giây, thời gian chuyển đổi 30 phút.
Trạm 2- T2: gồm máy M4, M5, M6 có chu kỳ gia công 50 giây, thời gian gia công 90 giây, thời gian chuyển đổi 5 phút.
Trạm 3- T3: Cụm gia công với các công đoạn A1, A2, A3, chu kỳ gia công 80 giây, thời gian gia công 100 giây, thời gian chuyển đổi được cải tiến nhỏ hơn 1 phút.
Trạm 4- T4: Cụm gia công với các công đoạn A4, A5, A6 chu kỳ gia công 100 giây, thời gian gia công 150 giây, thời gian chuyển đổi bằng 0.
Thay vì phát đơn hàng đến xưởng như hiện tại ở sơ đồ chuỗi giá trị tương lai, nhu cầu của công ty Petromae được điều hòa bởi hộp sản xuất với bước nhịp 45 phút Trạm T3 được gọi là trạm tạo nhịp, được điều hòa bởi hộp sản xuất.
Vật tư sau trạm T3 được đẩy theo luồng FIFO đến trạm T4 và thời gian trong luồng tồn kho là 1 ngày Để gia công các chi tiết theo yêu cầu khách hàng, thời gian chuyển đổi ở trạm tạo nhịp càn giảm xuống 1 phút.Ở kho thành phẩm, tồn khi an toàn với lượng tồn kho 1 ngày được thiết lập để phòng ngừa biến thiên nhu cầu khách hàng, tồn kho đệm với lượng tồn kho 1 ngày được thiết lập để phòng biến thiên năng lực sản xuất [10].
Vật tư trước trạm T3 được kéo:
Kệ tồn kho bán phẩm S3 được thiết lập trước trạm T2 và T3, tồn kho 1 ngày, hệ thống thẻ Kanban được thiết lập
Kệ tồn kho bán phẩm S2 được thiết lập trước trạm T1 và T2, tồn kho 1 ngày, hệ thống thẻ Kanban được thiết lập
Kệ nguyên liệu S1 đặt trước trạm T1 và nhận nguyên liệu từ nhà cung cấp, lượng tồn kho 1 ngày Hệ thống thẻ Kanban được thiết lập Bộ phận kiểm soát đặt mua nguyên liệu hàng ngày thay vì hàng tuần.
Phân tích sơ đồ mặt bằng và dòng di chuyển
2.4.1 Sơ đồ bố trí mặt bằng tại xưởng sản xuất
Hình 2 2: Sơ đồ bố trí mặt băng của nhà máy Kim Khí Thăng Long số 1
Các khu vực và công việc được thực hiện trong quy nguyên công hàn bán thành phẩm K2T bao gồm :
Lấy phôi từ Kệ II;
Lấy phôi từ Khu phôi liệu;
Lấy bán thành phẩm từ Máy hàn Sub – R;
Lấy bán thành phẩm từ Máy hàn Sub – L;
Sau khi hàn hoàn tất 1 xe hàng (100 bán thành phẩm), xe hàng sẽ được đẩy tới khu vực hàn hoàn thiện K2T-A.
2.4.2 Phân tích dòng di chuyển sản phẩm hiện trạng tại một phân xưởng sản xuất của doanh nghiệp
Dòng di chuyển trong hệ thống Hàn công ty Cổ phần Kim khí Thăng Long là dòng di chuyển vật tư như nguyên liệu, bán phẩm, sản phẩm không đạt, thành phẩm, phế liệu, dòng di chuyển thiết bị, di chuyển nhân công hay thông tin.
Dòng di chuyển được thiết kế dựa trên nghiên cứu sự di chuyển và nhân trắc học.Dòng di chuyển của hệ thống Hàn tại nhà máy số 1 được thiết kế theo tính đối xứng, nhịp nhàng và theo thói quen cho phép các hoạt động thực hiện theo một trình tự hợp lý và cách thức phù hợp.
Dòng di chuyển nhỏ sẽ xuất hiện giữa các trạm làm việc Đồng thời chúng sẽ xuất hiện giữa các trạm làm việc và lối đi trong bộ phận chức năng Việc thiết kế các dòng di chuyển nhỏ tại công ty cổ phần Kim khí Thăng Long tùy thuộc vào các yếu tố như sự tương tác giữa các trạm làm việc, không gian sẵn có hay kích thước vật tư nâng chuyển Các lối đi được thiết kế song song kết hợp với vuông góc.
Dòng di chuyển giữa các bộ phận chức năng liệt kê các loại dòng di chuyển
Dòng di chuyển giữa các bộ phận chức năng được sử dụng để đánh giá dòng di chuyển trong mặt bằng hay đánh giá tính tốt của mặt bằng Dòng di chuyển giữa các bộ phận chức năng của công ty Kim khí Thăng Long là dòng di chuyển thẳng, đơn giản nhất, nhóm tiếp nhận và nhóm giao hàng tách riêng,
Dòng di chuyển giữa với sự kết hợp đầu vào (tiếp nhận) và đầu ra (giao hàng) trên mặt bằng
Hoạch định dòng di chuyển hiệu quả cần kết hợp các dòng di chuyển, xác định lối đi hợp lí để thực hiện quá trình di chuyển từ đầu đến cuối Bằng cách cực đại hóa số dòng di chuyển trực tiếp, cực tiểu hóa chi phí di chuyển hệ thống Hàn tại công ty Kim khí Thăng Long đã xây dựng được hệ thống dòng di chuyển hiệu quả. Đường di chuyển không bị gián đoạn
Hệ thống Hàn của công ty Kim khí Thăng Long, các dòng di chuyển nhỏ giữa các trạm làm việc được thiết kế song song hoặc vuông góc, dòng di chuyển cơ bản giữa các bộ phận là dòng di chuyển thẳng, nhóm tiếp nhận và giao hàng được tách riêng và ở 2 cạnh đối diện nhau.
Các phương pháp tổ chức kế hoạch sản xuất trong hệ thống hàn
Có 3 phương pháp được áp dụng trong công ty, được áp dụng 1 cách linh hoạt tùy theo từng loại sản phẩm đc sản xuất
- Phương pháp sản xuất dây chuyền
Sản xuất dây chuyền là một hình thức đặc biệt của tổ chức hệ thống sản xuất chuyên môn hóa sản phẩm, được thiết kế để sản xuất một hoặc vài loại sản phẩm có quy mô sản xuất lớn, có tính chất đồng nhất về quy trình công nghệ và có quá trình sản xuất ổn định trong khoảng thời gian tương đối dài (5 năm, 10 năm ) Khi áp dụng phương pháp sản xuất này thì thường sẽ sử dụng với những sản phẩm sản phẩm sản xuất hàng loạt với số lượng lớn [18]
- Đặc điểm của sản xuất dây chuyền
Sản xuất dây chuyền dựa trên cơ sở một quá trình công nghệ sản xuất sản phẩm đã được nghiên cứu một cách tỉ mỉ, phân chia thành nhiều bước công việc sắp xếp theo trình tự hợp lý nhất, với thời gian chế biến bằng nhau hoặc lập thành quan hệ bội số với bước công việc ngắn nhất trên dây chuyền Đặc điểm này là đặc điểm chủ yếu nhất của sản xuất dây chuyền, cho phép dây chuyền hoạt động với tính liên tục cao [18]. Các nơi làm việc trong sản xuất chuyên môn hóa cao, nghĩa là chúng được phân công thực hiện ổn định chỉ một công việc của quá trình công nghệ Trên nơi làm việc thường được trang bị bởi các máy móc, thiết bị dụng cụ chuyên dùng, hoạt động theo một chế độ hợp lý nhất và có trình độ tổ chức lao động cao để có thể thực hiện công việc liên tục Mặt khác, được tổ chức, bố trí theo nguyên tắc đối tượng, nói cách khác là theo trình tự chế biến sản phẩm và tạo thành đường dây chuyền Đối tượng lao động được vận động theo một hướng cố định với đường đi ngắn nhất [18].
- Phương pháp sản xuất theo nhóm
Loại hình sản xuất hàng loạt nhỏ và vừa thường có nhiều mặt hàng cùng được sản xuất trong hệ thống Vì thế, người ta cần rất nhiều thời gian để điều chỉnh sản xuất cho các loạt sản phẩm Sản xuất dây chuyền trong trường hợp này sẽ không đạt hiệu quả cao [18].
Phương pháp sản xuất theo nhóm không thiết kế quy trình công nghệ, bố trí máy tiết tổng hợp đã chọn Các chi tiết của một nhóm được gia công trên cùng một lần điều chỉnh máy [18].
Tất cả các chi tiết cần chế tạo trong doanh nghiệp sau khi đã tiêu chuẩn hóa chúng được phân thành từng nhóm căn cứ vào kết cấu, phương pháp công nghệ, yêu cầu máy móc thiết bị giống nhau [18].
Lựa chọn chi tiết tổng hợp cho cả nhóm Chi tiết tổng hợp là chi tiết phức tạp hơn cả và có chứa tất cả các yếu tố của nhóm Nếu không chọn được chi tiết như vậy, phải tự thiết kế một chi tiết có đủ điều kiện như trên, trong trường hợp này người ta gọi đó là chi tiết tổng hợp nhân tạo [18].
Lập quy trình công nghệ cho nhóm, thực chất, là cho chi tiết tổng hợp đã chọn. Tiến hành xây dựng định mức thời gian cho các bước công việc của chi tiết tổng hợp.
Từ đó lập định mức cho tất cả các chi tiết trong nhóm bằng phương pháp so sánh. Thiết kế, chuẩn bị dụng cụ, đồ gá lắp, bố trí máy móc thiết bị cho toàn nhóm [18].
- Phương pháp sản xuất đơn chiếc
Trong hệ thống sản xuất đơn chiếc, tiến hành sản xuất rất nhiều loại sản phẩm, với sản lượng nhỏ, đôi khi chỉ thực hiện một lần, trình độ chuyên môn hóa nơi làm việc rất thấp. Để tiến hành sản xuất doanh nghiệp không lập qui trình công nghệ một cách tỉ mỉ cho từng chi tiết sản phẩm mà chỉ quy định những bước công việc chung như:mài,hàn, đánh bóng Công việc sẽ được giao cụ thể cho mỗi nơi làm việc phù hợp với kế hoạch tiến độ và trên cơ sở các tài liệu kỹ thuật, như bản vẽ, chế độ gia công Kiểm soát quá trình sản xuất yêu cầu hết sức chặt chẽ đối với các nơi làm việc vốn được bố trí theo nguyên tắc công nghệ, nhằm đảm bảo sử dụng hiệu quả máy móc thiết bị Hơn nữa, sản xuất đơn chiếc còn yêu cầu giám sát khả năng hoàn thành từng đơn hàng [18].
Phương pháp mô hình hóa hệ thống hàn
2.6.2 Giới thiệu về mô hình hóa
Mô hình hóa: là thay thế mô hình gốc bằng mô hình nhằm thu nhận các thông tin về đối tượng bằng cách tiến hành các thực nghiệm, tính toán trên mô hình Lý thuyết xây dựng mô hình và nghiên cứu mô hình để hiểu biết về đối tượng gốc gọi là lý thuyết mô hình hóa.
Mô hình hóa hệ thống: là phương pháp tiếp cận hệ thống được dùng để phân tích và tổng hợp các hệ thống lớn Phương pháp tiếp cận hệ thống đi từ phân tích chung toàn hệ thống đến cấu tạo từng phần tử, đi từ xác định mục tiêu toàn hệ thống đến chức năng nhiệm vụ của từng phần tử cụ thể, xác định mối tương quan giữa các phần tử trong hệ thống, giữa hệ thống đang xét với hệ thống khác và với môi trường xung quanh [6].
Các bước mô phỏng hệ thống
Bước 1: Xây dựng mục tiêu mô phỏng và kế hoạch nghiên cứu
Bước 2: Thu thập dữ liệu và xác định mô hình nguyên lý
Bước 3: Hợp thức mô hình nguyên lý Mnl
Bước 4: Xây dựng mô hình mô phỏng MM trên máy tính
Bước 6: Kiểm chứng mô hình mô phỏng
Bước 7: Lập kế hoạch thực nghiêm mô phỏng
Bước 8: Thực nghiệm mô phỏng
Bước 9: Xử lý kết quả mô phỏng
Bước 10: Sử dụng và lưu trữ kết quả
2.6.2 Phần mềm mô phỏng Tecnomatix Plant Simulation Để mô phỏng hệ thống hàn của công ty, Chúng em lựa chọn sử dụng phần mềm Tecnomatix Plant Simulation
Tecnomatix Plant Simulation mô phỏng trong lĩnh vực máy công nghiệp, hệ thống sản xuất, hệ thống công nghiệp và sản xuất, và các ứng dụng đặc biệt
Các công cụ mà phần mềm này cung cấp cho bạn giúp bạn mô phỏng các mô hình của mình chính xác hơn và có hiệu suất chính xác hơn trong công việc của bạn. Siemens Tecnomatix Plant Simulation không lãng phí tiền bạc và tài nguyên và có một kế hoạch tốt cho chúng. Ứng dụng cho phép mô phỏng và tối ứu các hệ thống quy trình sản xuất, khám phá các tính năng hệ thống và tối ưu năng suất của nó Mô hình kỹ thuật số cho phép người dùng kiểm tra các kịch bản giả sử mà không làm gián đoạn hệ thống sản xuất hiện có hoặc khi phần mềm được sử dụng trong quá trình lập kế hoạch, rất lâu trước khi hệ thống thực được cài đặt Ngoài ra nếu hệ thống có lỗi, hệ thống sẽ dự báo cho toàn diện cho phép người dùng đánh giá các kịch bản sản xuất khác nhau và đưa ra quyết định đúng đắn trong giai đoạn đầu của kế hoạch sản xuất Sử dụng phần mềm này có thể tối ưu hóa dòng nguyên liệu, sử dụng tài nguyên và hậu cần ở tất cả các cấp của quy hoạch nhà máy, từ cơ sở sản xuất toàn cầu đến dây chuyền cụ thể và cơ sở sản xuất từng công ty [16].
Ngoài ra, người sáng lập ra phần mềm còn sáng tạo cả một diễn đàn về nó để mọi người có thể trao đổi kiến thức trên đó
Các tính năng của phần mềm có thể Hoàn thành phân tích trình mô phỏng và dự đoán hiệu suất sản xuất để tiến hành phân tích và đánh giá hệ thống.ngoài ra còn có nhiều công cụ và plugin đặc biệt và được sử dụng rộng rãi Khả năng sử dụng các thuật toán di truyền để tối ưu hóa hệ thống Tối ưu hóa hệ thống để tiết kiệm chi phí và vốn Khả năng sử dụng mô phỏng tiêu thụ năng lượng để tiết kiệm tiêu thụ Khả năng mô phỏng và đồng bộ hóa robot sản xuất tự động của các sản phẩm khác nhau.
Hình 2 3: Ứng dụng phần mềm Tecnomatix Plant Simulation trong xây dựng hệ thống chế tạo khuôn đúc áp lực
Trong nghiên cứu này, Chúng em đã sử dụng Tecnomatix Plant Simulation dùng để tính toán thời gian mà nhà máy sản xuất và sản lượng mà nhà máy sản xuất ra trong khoảng thời gian đó Cùng một khoảng thời gian dựa vào sản lượng sản phẩm để đánh giá tính tối ưu năng suất của các hệ thống nhà máy [16].
Trong nội dung chương 2, Chúng em đã đi vào phân tích sơ đồ nguyên lý thiết kế hệ thống Hàn, đưa ra cơ sở để tính toán các chỉ tiêu kỹ thuật cũng như các chỉ tiêu kinh tế trong hệ thống Hàn Bên cạnh đó nhóm em cũng đã phân tích sơ đồ mặt bằng, dòng di chuyển và bước đầu đi vào tìm hiểu phương pháp để mô hình hóa hệ thống Hàn bằng phần mềm Tecnomatix Plant Simulation.
(Sử dụng dòng di chuyển loại gì phù hợp với quy trình sản xuất trong hệ thống Hàn của của Nhà máy …
Hệ thống Hàn của công ty Kim khí Thăng Long, các dòng di chuyển nhỏ giữa các trạm làm việc được thiết kế song song hoặc vuông góc, dòng di chuyển cơ bản giữa các bộ phận là dòng di chuyển thẳng, nhóm tiếp nhận và giao hàng được tách riêng và ở 2 cạnh đối diện nhau
Hình 2 4: Mô phỏng 3D trong phần mềm Tecnomatix Plant Simulation
TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ HỆ THỐNG HÀN
Phân tích và lựa chọn các tiêu chí trong tính toán, thiết kế
Dựa vào quá trình Trong tính toán và thiết kế hệ thống hàn có nhiều tiêu chí quan trọng cần phải được phân tích chính xác và an toàn Sau đây là một số tiêu chí cơ bản cần được tính toán:
Tính toán nhịp sản xuất, thời gian và thiết bị tại các trạm làm việc trong dây chuyền hàn.
Tổ chức, sắp xếp công nhân tại các trạm làm việc đảm bảo năng suất đạt hiệu quả.
Tính số sản phẩm yêu cầu tại mỗi trạm, chi phí vận hành, tính toán diện tích và bố trí mặt bằng.
Lập mặt bằng tổng thể và lập kế hoạch tại trạm làm việc
Thiết kế hệ thống hàn: Thiết kế dây chuyền phải được cân nhắc kỹ lưỡng việc bố trí cánh tay Robot và Robot hàn Thiết kế phải đảm bảo tính linh hoạt, tối ưu hóa quy trình sản xuất và đảm bảo tính hiệu quả.
Đào tạo nhân viên: Trong hệ thống hàn, nhân viên là yếu tố vô cùng quan trọng. Việc đào tạo nhân viên đảm bảo cho họ có kỹ năng để sử dụng và vận hành các máy móc và thiết bị trong quá trình sản xuất, cũng như đảm tính an toàn trong quá trình làm việc trên dây chuyền.
Kiểm soát quy trình sản xuất: Việc kiểm soát quy trình sản xuất là rất cần thiết để đảm bảo rằng quy trình được thực hiện đúng cách và đảm bảo tính ổn đinh của sản phẩm.
Lập mặt bằng tổng thể và lập kế hoạch tại trạm làm việc
Lập sơ đồ bố trí tổng thể hệ thống Hàn
Sau khi phân tích lựa chọn các tiêu chí trong thiết kế, Chúng em đã thiết lập sơ đồ tổng thể của nhà máy Kim Khí Thăng Long số 1 và sơ đồ tổng thể của hệ thốngHàn như hình 3.1 và hình 3.2:
Hình 3 1: Sơ đồ tổng thể nhà máy số 1 Công ty Kim Khí Thăng Long
Hình 3 2: Sơ đồ hệ thống Hàn Đầu vào của hệ thống hàn là khu vực kho phôi liệu sau khi được đột dập Hệ thống Hàn được chia làm sáu trạm và ba chuyền:
Chuyền thứ nhất là khu vực hàn chi tiết K2T;
Chuyền thứ hai là khu vực hàn chi tiết K0Z;
Chuyền thứ ba là khu vực hàn chi tiết GGZ
Trạm đầu tiên là kệ đầu vào;
Trạm thứ hai gồm các Robot hàn, Robot xoay;
Trạm thứ ba gồm các bộ phận hàn tay;
Trạm thứ tư là khu vực làm mịn mối hàn;
Trạm thứ năm là kiểm tra chất lượng mối hàn;
Trạm cuối cùng là kệ thành phẩm
Tính toán thời gian và thiết bị các trạm làm việc trong hệ thống hàn
3.3.1 Thời gian làm việc của từng trạm
Hệ thống Hàn của Công ty Kim khí Thăng Long nhà máy số 1 khi hợp tác với công ty Promethae chủ yếu cung cấp chi tiết càng xe Nhu cầu trung bình hàng tháng của công ty Promethae là 9.000 sản phẩm Trong đó 6.000 sản phẩm đế dầu và 3.000 sản phẩm bầu dầu.
Sản phẩm được vận chuyển đến công ty Promethae (đối tác của Công ty Kim khí Thăng Long) trung bình mất 11 ngày mỗi tháng, theo thùng chứa với cỡ thùng chứa là
15 sản phẩm Trung bình mỗi ngày công ty nhận nguyên liệu để sản xuất 2.500 sản phẩm Quá trình sản xuất gồm 6 cụm máy gia công M1, M2, M3, M4 M5, M6 và 6 cụm công nhân gia công sản phẩm A1, A2, A3, A4, A5, A6 quy trình sản xuất được bố trí thành 6 trạm.
Với chu kỳ sản xuất lần lượt CT = 88, 90, 95, 98, 87, 92 (giây) và CO = 20, 15,
18, 17, 19, 21 (phút) Sản xuất mỗi ngày 1 ca, mỗi ca 8 giờ Thời gian nghỉ ăn trưa là
30 phút, mỗi ca làm việc có 1 lần nghỉ giữa ca với thời gian là 30 phút.
Ta tiến hành phân tích các thông tin đã có được:
Nhu cầu hàng ngày = 9000/ 11 = 819 sản phẩm
Thời gian sản xuất sẵn có hiện tại là: APT= 8*60 – (30+30) = 420 phút
Nhịp nhu cầu được xác định từ nhu cầu hàng ngày: DT= 25200/ 819 = 30.8 giây
Chọn nhịp sản xuất TT = 30 giây
Chi tiết được gia công qua 6 máy M1, M2, M3, M4, M5, M6
Trên cơ sở đó, Chúng em xác định được chu kỳ máy, thời gian chuyển đổi và số công nhân trong từng trạm như trong bảng 3.1.
Bảng 3 1: Bảng chu kỳ máy, thời gian chuyển đổi và số công nhân trong từng trạm
Chu kỳ máy CT (giây) 88 90 95 98 87 92
Thời gian chuyển đổi hàng ngày CO (phút) 20 15 18 17 19 21
Từ kết quả tính toán trong bảng 3.1, Chúng em đã tính toán được thời gian làm việc thực tế AOP và tỷ lệ thời gian làm việc thực tế UT như trong bảng 3.2:
Bảng 3 2: Bảng thời gian làm việc thực tế và tỷ lệ thời gian làm việc thực tế
Từ bảng 3.2, có nhận xét:
- Thời gian làm việc thực tế của trạm 2 là lớn nhất với 405 phút
- Thời gian làm việc thực tế của trạm 6 là nhỏ nhất với 399 phút
- Tỷ lệ làm việc thực tế của trạm 2 lớn nhất: 96.43%
- Tỷ lệ làm việc thực tế của trạm 6 nhỏ nhất: 95%
Tồn kho bán phẩm sau trạm M1, M2, M3, M4, M5 và tồn kho thành phẩm sau trạm M6 như sau:
Bảng 3 3: Bảng tổn kho bán phẩm và thành phẩm sau mỗi trạm
Tồn kho Đế dầu Bầu dầu Tổng
Với tổng số sản phẩm vận chuyển đến khách hàng hàng ngày là 819 (sản phẩm):
Bảng 3 4: Bảng thời gian tồn kho nguyên liệu, bản phẩm, thành phẩm của mỗi trạm
Tồn kho Lượng tồn kho Thời gian tồn kho (ngày)
Bổ sung biểu đồ minh hoạ, trên cơ sở đưa ra nhận xét
Tổng thời gian gia tăng giá trị của quá trình sản xuất:
TCT= CT1 +CT2+ CT3+ CT4+ CT5+ CT6 = 550 giây
Tổng thời gian sản xuất: TLT= 24.02 ngày
Tỉ lệ thời gian gia tăng giá trị trên dòng sản xuất là rất nhỏ, cần tinh gọn hơn nữa quá trình sản xuất để tối ưu hóa lợi nhuận (Dựa vào số liệu tính toán các bảng)
3.3.2 Số thiết bị trong trạm
Sau khi tính toán được số trạm trong hệ thống hàn là 6, để đảm bảo quá trình sản xuất hệ thống Hàn được vận hành tốt nhất, Chúng em tiến hành tính toán số thiết bị trong trạm làm việc như bảng 3.5:
Bảng 3 5: Bảng trang thiết bị trong dây chuyền hàn
STT Tên thiết bị Ký hiệu
Robot hàn và Robot xoay K2T 3 * 2 3
4 Máy làm mịn mối hàn
5 Bàn kiểm tra hình dáng SCT 1 * 1,3 3
Tính toán và tổ chức nhân lực từng trạm làm việc trong hệ thống hàn
Số lượng và chất lượng lao động là yếu tố cơ bản trong sản xuất, góp phần quan trọng trong năng lực sản xuất của doanh nghiệp Hiệu quả sử dụng lao động biểu hiện ở năng suất lao động, mức sinh lời của lao động và hiệu suất tiền lương.
- Nghiên cứu thời gian Để nâng cao năng suất lao động ta có thể tiến hành tính toán, nghiên cứu thời gian làm việc của người công nhân
Các bước khảo sát thời gian:
Bước 1: Chia công việc thành nhiều thành phần nhỏ
Trong hệ thống Hàn của công ty cổ phần Kim khí Thăng Long, ta có thể chia nhỏ công việc thành các phần sau:
Đưa phôi vào trong vùng làm việc của robot hàn.
Đánh giá, kiểm tra chi tiết hàn
Bước 2: Dùng đồng hồ bấm giờ để tính thời gian đối với công nhân, sau đó tính thời gian cho từng phần việc.
Nghiên cứu thời gian là một quá trình lấy mẫu, do đó cần thực hiện số lượng lớn các phép đọc để kết quả đại diện cho hoạt động được đo và có thể đạt được độ chính xác Kinh nghiệm cho thấy rằng độ tin cậy 95% và sai số ± 5% là đủ để nghiên cứu thời gian Từ thống kê, đối với điều kiện này, có thể tìm thấy số chu kỳ được tính giờ bằng cách sử dụng quan hệ sau:
N’ – Số lượt quan sát cần thiết để tính thời gian để đảm bảo sai số trong phạm vi ± 5% và độ tin cậy đạt 95%
X – Giá trị thời gian đọc tại mỗi lần dừng đồng hồ
∑ � – Tổng các thời gian đọc
∑– Tổng của các bình phương thời gian đọc
N – Số lần đọc đã thực hiện.
Theo dõi thời gian một hoạt động của người công nhân trong bước cố định phôi của quá trình hàn vật liệu 15 lần, được kết quả như dưới đây.
Bảng 3 6: Bảng thời gian trung bình cố định phôi của quá trình hàn
Ta tiến hành tính toán, xác định số lượt quan sát cần thiết để tính thời gian để đảm bảo sai số trong phạm vi ± 5% và độ tin cậy đạt 95%
Do đó số lượt cần quan sát bằng:
Vậy số lượt quan sát cần thiết là: 23 lần, có nghĩa là ta phải quan sát thêm 8 lần nữa.
Bước 3: Xác định quy mô lấy mẫu đáp ứng độ chính xác yêu cầu
Số lượng mẫu thật sự cần thu thập sẽ được xác định theo công thức n = [3.2]
Trong đó: z – giá trị z theo bảng phân phối Student tương ứng độ tin cậy kỳ vọng s – độ lệch chuẩn của mẫu k – độ chính xác của dữ liệu được kỳ vọng
Xác định số lần quan sát với giả định lấy 25 mẫu (ban đầu) liên quan đến thời gan (giây) thực hiện một thành phần công việc, x1 đến x25: 0.28, 0.24, 0.33, 0.33, …
Khi đó tiến hành như sau:
Xác định giá trị trung bình: �= ∑ ̅ �� /25 = 0.30
Xác định độ lệch chuẩn:
Chọn độ tin cậy là 95%, mức sai số cho phép là 5%
Khi đó: k = 1 – độ tin cậy = 1- 0.95 = 0.05
Bậc tự đo (df) được tính như sau: df = np -1 = 25 – 1 $
Quản lý chất lượng SP
Căn cứ vào hai giá trị df và , tra bảng phân bố t-student được z = 2.064
Như vậy, cần có ít nhất 154 mẫu, nghĩa là cần thu thập thêm tối thiểu 154–25= 129 mẫu.
Bước 4: Xây dựng định mức thời gian bằng cách đánh giá mức độ hoàn thành và khấu trừ bớt thời gian để tránh mệt mỏi
Bước 5: Theo dõi, đánh giá
- Tính toán lượng công nhân cần thiết cho hoạt động sản xuất
Sau khi tính toán được thời gian cần thiết cho các công việc, ta có thể lấy đó làm cơ sở dữ liệu để xác định xem doanh nghiệp cần tối thiểu bao nhiêu công nhân để có thể tiết kiệm tối đa chi phí mà vẫn đáp ứng được các yêu cầu liên quan đến sản lượng, góp phần tận dụng tối đa năng suất lao động của người công nhân:
Trong nhà máy số 1 Công ty Kim khí Thăng Long, hệ thống Hàn chủ yếu gia công các chi tiết của các loại sản phẩm xuất khẩu Trong đó có gia công chi tiết cho máy giặt Sanyo, máy bơm nước Goldstar với sản lượng hàng năm tương ứng là 150.000 và 200.000 (chiếc/năm) xem lại hay SX càng xe? Thời gian định mức cho hai loại sản phẩm này tương ứng là 1,2 giờ và 1,4 giờ Doanh nghiệp hoạt động 300 ngày/năm, số ngày vắng mặt của công nhân trong một năm trung bình là 10 ngày, thời gian nghỉ ngơi của công nhân trong một ngày bình quân là 0,5 giờ Mỗi ngày công nhân làm việc 3 ca, với mỗi ca là 8 tiếng.
Thời gian làm việc của công nhân trong một ngày:
Số ngày làm việc trong một năm của công nhân:
Thời gian làm việc thực tế của một công nhân trong một năm
Số công nhân cần có:
Kết luận: Cần 68 công nhân để thực hiện công việc đã đề ra.
Vì thời gian làm việc 1 ngày 3 ca nên số công nhân làm việc cần có tại mỗi ca là 23 công nhân.
Tính toán chi phí vận hành các trạm làm việc trong hệ thống hàn
Nhà máy số 1 của Công ty Kim khí Thăng Long khi thiết lập hệ thống Hàn đã xem xét giữa việc sử dụng công nghệ thông minh, máy móc hiện đại kết hợp với lao và sử dụng hoàn toàn công nghệ thông minh, dây chuyền tự động hóa (phương án 3).
Số lượng sản xuất hàng năm yêu cầu đáp ứng 250.000 đơn vị Đối với từng phương án, chi phí đầu tư cho nhà xưởng, máy móc, thiết bị, bất động sản, hay còn gọi chung là chi phí cố định và chi phí biến đổi cho một đơn vị sản phẩm sản xuất ra được tóm tắt trong bảng sau:
Có cơ sở để tính toán chi phi
Bảng 3 7: Bảng các chi phí của Nhà máy số 1 của công ty Kim khí Thăng Long
Phương án Chí phí cố định
(1 năm) Chí phí biến đổi
3 60.000.000 50 Áp dụng kinh tế kỹ thuật
- Tổng chi phí sản xuất = (chi phí cố định) + (chi phí biến đổi đơn vị) x (Số lượng sản xuất hàng năm)
Kết quả tính toán cho các phương án như sau:
Phương án 1: Tổng chi phí sản xuất = 10.000.000 + 250* 250.000 72.500.000
Phương án 2: Tổng chi phí sản xuất = 25.000.000 + 150* 250.000 62.500.000
Phương án 3: Tổng chi phí sản xuất = 60.000.000 + 50* 250.000 72.500.000
A B C sốố l ượ ng s n ph m ả ẩ ch i p h í s n x u ấ ốt h à n g n ă m ả hình 3 3: Phương án sản xuất
Như vậy, với số lượng sản xuất là 250.000 sản phẩm/ năm phương án 1 có chi phí nhỏ nhất Tuy nhiên nếu giảm số lượng sản xuất xuống nhỏ hơn 150.000 đơn vị, phương án 2 sẽ có chi phí nhỏ nhất bởi tổng chi phí sản xuất phụ thuộc vào sản lượng hay số lượng sản xuất hàng năm.
Nếu sản lượng trong khoảng từ 150.000 đến 350 sản phẩm/ năm: Phương án 2 có chi phí nhỏ nhất
Nếu sản lượng >350.000 sản phẩm/ năm: Phương án 3 được chọn.
Tính toán diện tích và bố trí mặt bằng hệ thống Hàn
3.6.1 Tính toán diện tích của hệ thống Hàn
* Xác định chính xác diện tích phân xưởng:
Phương pháp này dựa trên cơ sở đã bố trí mặt bằng phân xưởng (tức là đã sắp đặt vị trí của các máy móc, thiết bị, chỗ làm việc, đường đi của thiết bị vận chuyển ) để xác định kích thước của phân xưởng, từ đó tính được diện tích của phân xưởng. Như vậy việc xác định diện tích của phân xưởng phải đi từ xác định kích thước và diện tích của từng phần, từng khu vực nhỏ trong phân xưởng.
*Xác định diện tích phân xưởng theo diện tích đơn vị:
Phương pháp này được tiến hành trên cơ sở đã biết số lượng máy đặt trong phân xưởng và diện tích đơn vị ta có thể tính toán được diện tích của phân xưởng Sau khi xác định được diện tích phân xưởng ta mới tiến hành bố trí mặt bằng phân xưởng. Nếu ta gọi:
A là diện tích phân xưởng cần phải tính toán ()
C là số máy cần thiết cho phân xưởng (chiếc) a là diện tích đơn vị ( /chiếc)
Ta có mối quan hệ sau: A = C a [] [3.3] Trong công thức trên diện tích đơn vị a là phần diện tích trung bình của phân xưởng tính cho một máy đặt trong phân xưởng Giá trị của diện tích đơn vị a được cho theo kinh nghiệm trong các sổ tay thiết kế xưởng tuỳ theo cỡ máy hoặc ngành sản xuất. Nếu diện tích đơn vị là diện tích sản xuất đơn vị thì diện tích tính được mới chỉ là diện tích sản xuất của phân xưởng.
Nếu diện tích đơn vị là diện tích đơn vị chung thì diện tích tính được tính được là diện tích chung (tức gồm diện tích sản xuất và diện tích phụ).
Tại công ty Cổ phần Kim khí Thăng Long nhà máy số 1, ta tiến hàn tính toán diện tích đặt máy móc, thiết bị của phân xưởng Hàn Biết trong nhà máy có các máy hàn sau:
Bảng 3 8: Số công nhân cần trong hệ thống hàn
Số lượng công nhân cần thiết để vận hành một máy
Diện tích đặt máy móc, thiết bị trong phân xưởng Hàn cần được tính toán:
- Xác định diện tích lắp ráp theo diện tích đơn vị:
+ Diện tích lắp ráp của xưởng bằng diện tích đơn vị nhân với số người làm việc đông nhất của ca có trong phân xưởng.
SLR = s.Rmax [3.4] SLR là diện tích lắp ráp của xưởng lắp. s là diện tích đơn vị tính cho một công nhân.
Rmax là số người làm việc đông nhất của ca có trong phân xưởng.
Tại Công ty Kim khí Thăng Long nhà máy số 1, ta tiến hàn tính toán diện tích lắp ráp của phân xưởng Hàn Biết số lượng công nhân mỗi ca làm và diện tích đơn vị của mỗi công nhân như sau:
Bảng 3 9: Số lượng diện tích/ 1công nhân trong các ca làm việc
Ca làm việc Số công nhân đông nhất Diện tích đơn vị/ 1 công nhân
Nhận thấy diện tích đơn vị trên mỗi công nhân tại 3 ca làm việc khác nhau là giống nhau, vậy ta sẽ tiến hành tính toán diện tích lắp ráp của phân xưởng dựa trên dữ liệu của ca làm việc có số lượng công nhân đông nhất: Chọn ca thứ 3
Sau đó thiết kế thời gian SX hợp lý cho từng bước: -
3.6.2 Bố trí mặt bằng hệ thống Hàn
- Những điểm cần chú ý khi đặt máy vào mặt bằng phân xưởng trong bản thiết kế: + Các máy được vẽ theo tỉ lệ bản vẽ lắp với thu nhỏ nhất định, tỉ lệ 1:100, 1:200.
Những bản vẽ này cho biết kích thước lớn nhất của máy, giới hạn chuyển động xa nhất của máy, kích thước lắp ghép giữa các bộ phận trên máy, kích thước lắp đặt, thiết kế nhà xưởng…
+ Vị trí đứng làm việc của công nhân được biểu diễn bằng một vòng tròn cách đường đi 500 mm vẽ theo tỷ lệ, phần để trống biểu thị mặt, phần gạch biểu thị lưng của người công nhân.
+ Phải đảm bảo những khoảng cách cần thiết để công nhân làm việc, thao tác thuận lợi, an toàn, có đủ chỗ đưa chi tiết vào và lấy chi tiết ra.
+ Không nên bố trí công nhân đứng làm việc nhìn ra đường cái, vườn hoa nơi đông người đi lại.
+ Các máy chính xác cần bố trí xa chỗ có va đập, rung động, bụi bặm Nên bố trí thành khu vực hoặc phòng riêng.
- Cách xếp đặt máy trong từng gian: Trong từng gian máy có thể được đặt nằm dọc, ngang hoặc xiên Thông thường thì máy được đặt theo chiều dọc của gian Khi diện tích đặt máy hẹp thì máy có thể đặt ngang để lối đi giữa Những loại máy dài thì có thể đặt xiên so với trục dọc gian một góc từ 15 20 0 Bố trí mặt bằng phân xưởng lắp ráp phải đảm bảo trong quá trình lắp các chi tiết và các bộ phận di chuyển theo một đường hợp lý nhất, ngắn nhất, không cắt nhau và không đi ngược chiều nhau. Để thể hiện mối liên hệ hay sự di chuyển qua lại giữa các bộ phận, biểu đồ di chuyển (From-To) thường được sử dụng Biểu đồ From-To còn được gọi là biểu đồ di chuyển hay biểu đồ giao nhau giữa các bộ phận trên mặt bằng Biểu đồ này thường thể hiện các mối quan hệ qua những con số, đại diện cho dòng vật liệu di chuyển giữa các máy, các trạm làm việc, các bộ phận, tòa nhà hay công trường Thông thường, các thông tin liên quan đến số lần di chuyển vật tư giữa các máy hay các bộ phận và khoảng cách giữa chúng được thể hiện trên đó.
Trên mặt bằng khu vực hàn gồm 6 khu vực: Kệ đầu vào, khu vực hàn robot, khu vực hàn tay, khu vực làm mịn, khu vực kiểm tra và cuối cùng là kệ thành phẩm Số lần di chuyển giữa các khu vực trong một ngày được thể hiện như Bảng 3.13:
Bảng 3 10: Bảng di chuyển giữa các khu vực trong hệ thống hàn
From/to Kệ đầu vào
Sau khi thu thập số lần di chuyển giữa các bộ phận, Chúng em tiến hành vẽ ma trận thể hiện tần suất di chuyển dựa trên Bảng 3.13:
Hình 3 4: Ma trận From- to thể hiện số lần di chuyển giữa các khu vực
Sau khi vẽ ma trận From- to, Nhóm tiến hành vẽ Biểu đồ quan hệ công việc (hay biểu đồ REL) được thiết kế nhằm đánh giá các yếu tố định tính đó Biểu đồ REL được đề xuất bởi Muther dùng để thay thế biểu đồ From - To trong đánh giá định tính mức độ gần kề Các cặp mối quan hệ đều được đánh giá và được gán cho một mức độ gần kề trong các thang đó mức độ tương ứng Một thang đo sử dụng phổ biến được mô tả tóm lược như bên dưới:
A Tuyệt đối cần thiết - Absolutely necessary
E Đặc biệt quan trọng - Especially important
O Nên đặt gần nhau - Ordinary closeness
X Cần đặt xa nhau – Undesirable
Ta có ma trận dòng di chuyển
K đầầu vàoệ Khu v c hàn robotự
Khi đánh giá các mối quan hệ cho n bộ phận, ta sẽ có n(n-1)/2 cặp quan hệ cần đánh giá Trong thang do đề xuất bên trên thang do A và X được xem là những thang do quan trọng nhất và do đó cần ưu tiên thiết kế mặt bằng thỏa mãn các mối quan hệ thang do này Thang đo được đánh giá quan trọng ở cấp độ thứ 2 và cần phải đáp ứng mức cao nhất có thể nhưng không yêu cầu phải đáp ứng tất cả Thang do I, và O được đánh giá ở cấp độ quan trọng lần lược là thứ 3 và thứ 4 và ở mức độ nên đáp ứng theo thứ tự ưu tiên đó Trong đó U là thang đo trung tỉnh có thể bỏ qua khi thiết kế mặt bằng Tầm quan trọng của các thang đo được sắp xếp theo thứ tự giảm dần AX cùng cấp độ, đến E rồi tới O và cuối cùng là quan hệ U.
Lập mặt bằng tổng thể hệ thống Hàn
Bố trí mặt bằng hợp lý sẽ giúp tránh lãng phí về thời gian, nhân lực, vật tư hay nguồn lực trong di chuyển từ bộ phận này sang bộ khác Có bốn hình thức bố trí mặt bằng cơ bản là: mặt bằng theo sản phẩm, mặt bằng theo quy trình, mặt bằng theo nhóm
U công nghệ, và mặt bằng hỗn hợp Nhóm lựa chọn thiết kế mặt theo sản phẩm để phù hợp với quy trình hàn với 3 chi tiết riêng biệt như Hình 3.5:
Kiểu bố trí mặt bằng theo sản phẩm sẽ giúp dòng di chuyển nhịp nhàng, theo trình tự Bên cạnh đó, còn nâng cao năng suất làm việc, chi phí nâng chuyển thấp Đặc biệt, sử dụng mặt bố trí theo sản phẩm còn giảm tồn kho thành phẩm một cách thấp nhất.
Lập kế hoạch làm việc các trạm làm việc
Lập kế hoạch làm việc hay hoạch định công việc là một quá trình ấn định những mục tiêu và xác định biện pháp tốt nhất để thực hiện những mục tiêu đó Tài liệu lập kế hoạch công việc của các nhà quản lý cấp trung và cấp cao Rất cần thiết trong việc định hướng công việc và kinh doanh của công ty
Trong nhà máy số 1 Công ty Kim khí Thăng Long, hệ thống Hàn chủ yếu gia công các chi tiết của các loại sản phẩm xuất khẩu Trong đó có gia công chi tiết cho máy giặt Sanyo, máy bơm nước Goldstar với sản lượng hàng năm tương ứng là
Hình 3 5: Sơ đồ mặt bằng bố trí hệ thống hàn
150.000 và 200.000 (chiếc/năm) Vậy nên xưởng hàn cần phải đáp ứng được số lượng khoảng 1 triệu chi tiết/ 1 năm.
Các trạm làm việc và công việc từng trạm trong hệ thống hàn
Trạm 1 Trạm nhập nguyên liệu đầu vào
* Trong trạm làm việc nhập nguyên liệu đầu vào, các công việc chính bao gồm: -Tiếp nhận và kiểm tra nguyên liệu đầu vào: đây là công đoạn đầu tiên của quá trình sản xuất, yêu cầu nhân viên tiếp nhận và kiểm tra chất lượng của nguyên liệu như số lượng, tình trạng, độ ẩm, độ tinh khiết, độ dày, [5]
-Lưu trữ và bảo quản nguyên liệu: sau khi đã kiểm tra và đánh giá chất lượng của nguyên liệu, nhân viên phải lưu trữ và bảo quản nó đúng cách để đảm bảo sự an toàn và ngăn ngừa sự ô nhiễm Quá trình này cần phải đảm bảo phôi không bị sứt, mẻ hay vỡ hoặc bị biến dạng [5].
-Vận chuyển nguyên liệu: Nhân viên phải sắp xếp nguyên vật liệu theo từng loại khác nhau để sẵn sàng cho khâu tiếp theo và vận chuyển đến dây chuyền hàn [5].
*nhân lực và vật tư cần có để có thể đáp ứng nhu cầu vận chuyển 2700 chi tiết/1 ngày
- vì ở trạm này chủ yếu là vận chuyển nên các công cụ thường là các máy vận chuyển như: Xe nâng điện; Xe nâng tay; Kệ chứa hàng; Pallet; Xe đẩy.
- Nhân lực cần có để thực hiện công việc: Vì phải chuyển nhiều chi tiết trong 1 ngày nên cần có người kiểm kê lại số lượng hàng hóa Cần 1 người khi nhận hàng sẽ xác định số lượng hàng nhập là bao nhiêu và báo lại cho quản lý kho Vì số lượng hàng nhiều nên cần có 4 người vận hành máy móc để nguyên liệu đúng vào nơi quy định sẵn khi cần vận chuyển đến dây chuyền hàn thì sẽ có 4 người vận chuyển hàng đến khâu tiếp theo Cần có một nhân công tính toàn vị trí đặt của các loại thiết bị sao cho dễ dàng nhập kho và vận chuyển đi Quản lý kho sẽ là người điều động nhân viên trong kho để vận chuyển thiết bị đến nơi khi cần, trực tiếp chịu trách nhiệm cho hoạt động trong kho và là người trực tiếp báo cáo các thiết bị nhập đủ hay không đủ lên trên.
Trạm 2 Hàn dây chuyền máy móc tự động
*Các bước hàn tự động bao gồm:
- Đưa phôi/sản phẩm vào trong vùng làm việc của robot hàn
- Cố định phôi/sản phẩm Robot xoay sẽ giữ cố định các chi tiết, rồi tạo ra chuyển động xoay, xoay các chi tiết theo tốc độ đã được lập trình từ trước.
- Robot hàn tiến hành hàn tại các vị trí đã được lập trình trong khi vật liệu hàn được xoay.
Trong quá trình hàn có thể sử dụng que hàn hoặc dây hàn và thiết bị hàn để hàn các chi tiết kim loại lại với nhau Thường thì quá trình hàn được thực hiện trong không khí có khí bảo vệ như Argon để đảm bảo kết quả hàn chất lượng cao.
Kiểm tra kết quả hàn: Sau khi hoàn thành quá trình hàn, sản phẩm được đưa ra đánh giá OK/NG Các kỹ sư kiểm tra các chi tiết kim loại để đảm bảo rằng kết quả hàn đạt chất lượng và tuân thủ các tiêu chuẩn chất lượng [5]
*Công việc của trạm hàn tự động:
- Là nơi hàn các chi tiết nhanh nhất và có các thiết bị tiên tiến nhất trạm này công việc là hàn được khoảng 3000 chi tiết/1 ngày
* máy móc, thiết bị và nhân lực ở trạm này bao gồm:
- Để đáp ứng được yêu cầu đã đề ra thì máy móc thiết bị của trạm sẽ có: Robot hàn có 10 máy; Robot xoay có 10 máy; Que hàn; Bình khí argon; Hệ thống cảm biến; Các thiết bị đo đạc; Băng chuyền.
Nhân lực trong dây chuyền: Công nhân vận hành máy có 4 người cần là người có kinh nghiệm và kiến thức để có thể ứng phó với các vấn đề khi máy chạy sau khi hàn thì sẽ có 2 người công nhân lấy mẫu ngẫu nhiên để xem mối hàn có đạt chất lượng yêu cầu không, Nếu không đạt thì sẽ báo cáo lên cấp trên để tiến hành xử lý Cần có 1 người quản đốc của phân xưởng để đốc thúc và điều động nhân lực sao cho kịp tiến độ đề ra và đồng thời cũng là người quản lý và chịu trách nhiệm cho trạm này
Trạm 3 Trạm hàn hàn tay
*Công việc: Các công nhân hàn tay lại các sản phẩm có số lượng ít hoặc sản phẩm lỗi có thể sửa chữa đc Trạm hàn tay bình quân sản phẩm có thể hàn được ngày là khoảng 1200 sản phẩm [5].
-Máy móc và thiết bị của trạm này bao gồm: Máy hàn tay 10 cái; Các thiết bị để hàn; Các thiết bị bảo hộ
-Nhân lực: cần có 8 nhân viên hàn, bình quân 1 ngày 1 người hàn được khoảng
200 chi tiết 1 nhân viên sửa chữa và bảo trì; Có chung quản đốc với trạm hàn dây tự động để khi cần có thể điều động nhân viên từ đây qua dây chuyền kia để vận hành và ngược lại.
Trạm 4 Trạm làm mịn các mối hàn
Công việc của trạm này gồm:
Chuẩn bị bề mặt: loại bỏ các tạp chất, bụi bẩn và mảnh vụn trên bề mặt mối hàn.
Sử dụng các công cụ và thiết bị như máy mài, máy cắt, đục, bề mặt hoá, sơn phủ để làm mịn và tinh chỉnh các mối hàn.
Kiểm tra chất lượng mối hàn và gửi về xưởng hàn tay các sản phẩm hỏng. Đảm bảo an toàn khi sử dụng thiết bị, công cụ trong quá trình làm mịn mối hàn.
Ghi nhận các thông số kỹ thuật và thông tin về quá trình làm mịn mối hàn [5]
* máy móc thiết bị và nhân lực cần có để đánh bóng khoảng 4000 chi tiết/ngày
- vì công việc này cần là đánh bóng các mối hàn nên cần các thiết bị chuyên dụng như: máy mài; Máy cắt; Sơn; Các loại máy đo
