HỆ THỐNG SẢN XUẤT TÍCH HỢP MÁY TÍNH doc

HỆ THỐNG SẢN XUẤT TÍCH HỢP MÁY TÍNHSinh viên sử dụng một hệ thống giáo dục để bàn, hệ thống này tái tạo đầy đủ một hệ thống CIM công nghiệp, với các chức năng sản xuất tự động như gắp đặ

HỆ THỐNG SẢN XUẤT TÍCH HỢP MÁY TÍNH

Sinh viên sử dụng một hệ thống giáo dục để bàn, hệ thống này tái tạo đầy đủ một hệ thống CIM công nghiệp, với các chức năng sản xuất tự động như gắp đặt và lắp ráp chi tiết bằng rôbôt, gia công CNC, cấp chi tiết, truyền băng tải và điều khiển chất lượng

Sinh viên dùng phần mềm OpenCIM Intro để điều khiển các hoạt động sản xuất, chẳng hạn như MRP, lập thời gian biểu, lập hóa đơn, báo cáo và các quá trình chế tạo thật Họ cũng sử dụng nhiều phần mềm để lập trình rôbôt, lập trình CNC, CAD-CAM, các hoạt động thị giác máy và nhiều hơn

Sinh viên thu được kinh nghiệm về chu kỳ sản xuất từ yêu cầu khách hàng và điều khiển kiểm kê, qua việc chế tạo tự động vật liệu thành chi tiết hoàn chỉnh, tới việc kiểm tra chất lượng và phân phát cuối cùng

Hệ thống huấn luyện tăng cường nhiều môn học mà sinh viên đã tìm hiểu trước và cung cấp các đề án thử thách họ về việc vận dụng kiến thức và kỹ năng

Hệ thống MicroCIM gồm các tính năng:

- 3 xưởng chế tạo trong một hệ thống tích hợp đầy đủ

- Các trạm có thể hoạt động dưới dạng các môđun huấn luyện độc lập

- Cấu trúc MRP chuẩn đối với công việc và các yêu cầu mua bán

- Phần mềm linh hoạt cho phép người dùng thiết kế các ứng dụng

- Chương trình giảng dạy toàn diện cho cả huấn luyện cơ bản lẫn nâng cao

- Các thiết bị an toàn và công tắc khẩn cấp

ĐẶC TÍNH KỸ THUẬT

Hệ thống rôbôt

 ·Cánh tay cơ khí SCORBOT-ER 5plus và bộ điều khiển (x2)

Máy gia công CNC

 ·Máy gia công spectraLIGHT 0200

Software

 · Phần mềm OpenCIM Intro

 · Phần mềm rôbôt ACL

 · Phần mềm giao tiếp ATS (x2)

 · Phần mềm lập trình và điều khiển CNCBase

Các thiết bị thêm vào

 Băng tải kín với 3 trạm pallet

 Hệ thống theo dõi pallet băng tải (x3)

 Thiết bị điều khiển PLC

 MicroASRS

 Các mẫu chi tiết (x6)

 Hệ thống thị giác máy ViewFlex

 Hệ thống nhận dạng bằng mã vạch

 Giá đõ pallet

 Bộ cấp chi tiết tròn bằng khí nén

 Bộ cấp chi tiết nhờ trọng lực

 Êtô khí nén để phay

 Đuôi máy, plexiglas (x50)

 Vật liệu điều khiển chất lượng, trụ nhôm (x10)

 Vật liệu điều khiển chất lượng, vỏ plexiglas (x10)

 Bộ đồ nghề thay nhiều dao

 Thùng chứa chi tiết

 Bộ dạy học bằng cách dắt tay cho bộ điều khiển – A (x2)

 Vỏ chắn bụi cho rôbôt và bộ điều khiển (x2)

 Cáp và bộ kết nối

 Bàn làm việc, 2500 x 900 mm

CÁC CÔNG CỤ HỌC VÀ QUẢN LÝ

Các chủ đề - Khóa 1

 Giới thiệu về CIM

 Giới thiệu phần mềm OpenCIM

 Các chi tiết và dòng sản xuất

 Cài đặt lưu trữ

 Lập kế hoạch sản xuất

 Định nghĩa các quá trình và máy

 Định nghĩa chi tiết

 Xác định chi tiết sản xuất

 Sản xuất chi tiết mới

 Tính toán thời gian và tối ưu

 Xem các chi tiết của quá trình sản xuất qua các hình ảnh về thiết bị

 Nhiệm vụ: xem hoạt động của thiết bị tại trạm 1

 Nhiệm vụ: xem hoạt động của thiết bị tại trạm CNC

 Xem các chi tiết của quá trình sản xuất qua các hình ảnh về lưu trữ

 Thêm vào một máy CNC

 Xác định việc sản xuất chi tiết trong máy tiện

 Sản xuất tích hợp

 Theo dõi sản xuất tích hợp

 Cải thiện hoạt động của hệ thốn

Các chủ đề - Khóa 2

 Sản xuất hàng loạt và CIM

 Các hệ thống robot

 Lập kế hoạch định vị

 Các thiết bị điều khiển chất lượng

 Bộ cấp phôi

 Thêm vào một trạm lắp ráp

 Sản xuất chi tiết lắp ráp

 Các đặc tính sản phẩm lắp ráp

 Mở rộng khả năng lắp ráp

 Cụm lắp ráp và lắp ráp nhiều cấp

 Đơn đặt hàng và MRP

 Quá trình sản xuất lắp ráp nhiều cấp

 Cơ sở dữ liệu CIM: phần I

 Cơ sở dữ liệu CIM: phần II

 Kết luận

Các chủ đề - Khóa 3

 Cấu trúc truyền thông CIM

 Các cánh tay rôbôt trong hệ thống CIM

 Khởi tạo các máy CNC và PLC

 Kích hoạt các driver thiết bị: phần 1

 Kích hoạt các driver thiết bị: phần 2

 Kích hoạt các driver thiết bị: phần 3

 Các chuẩn bị sau cùng cho sản xuất online

 Chuẩn bị hệ thống cho sản xuất online

 Kích hoạt sản xuất online

 Quan sát việc tính toán thời gian sản xuất

 Vận hành cánh tay rôbôt bằng tay

 Vận hành cánh tay rôbôt bằng tay trong trạm 3 và 4

 Chế tạo và nhận biết chi tiết online

 Mô phỏng việc sản xuất nhiều lắp ráp

 Kích hoạt việc sản xuất nhiều lắp ráp

Định dạng nội dung và phân phối

 Phân phối tới màn hình của sinh viên qua Internet hoặc mạng LAN

 Định dạng tương tác, đa truyền thông với đồ họa, mô phỏng, video, audio và các thể hiện giúp dạy các phương pháp phức tạp và thể hiện các ứng dụng thế giới thực

 Chứa các đoạn hướng dẫn nhỏ, dễ hiểu

 Chứa xấp xỉ 15 hoạt động, mỗi hoạt động có nội dung học 45-50 phút

 Mỗi hoạt động xác định rõ mục đích học, tài liệu cần thiết, năng lực và các kỹ năng liên quan, các đánh giá tự kiểm tra, cơ sở và lý thuyết, và các phương pháp được chi tiết hóa ở dạng các nhiệm vụ

 Bao gồm các kiểm tra dựa trên máy tính và các đánh giá tự kiểm tra dùng nhiều loại câu hỏi, chẳng hạn như nhiều lựa chọn, đúng/sai, điền vào chỗ trống, kéo và thả, hotspot

 Bao gồm các thuật ngữ liên quan môn học và tập các liên kết tài nguyên

Các tài nguyên cho người hướng dẫn

 Cài đặt phần cứng và/hoặc phần mềm và các hướng dẫn vận hành ở định dạng có thể

in được

 Các file giải pháp lập trình và/hoặc đề án

Hệ thống quản lý việc học

 Theo dõi và tự động lưu điểm

 Theo dõi về năng lực và kỹ năng chi tiết

 Theo dõi việc hoạt động theo môđun ở cả 2 mức trình bày và chuyên môn

 Dễ sử dụng công cụ biên soạn nội dung để tạo và soạn thảo nội dung khóa học phù hợp với SCORM*; hỗ trợ nhiều định dạng file đa truyền thông

 Các tiện ích đánh giá cho phép 9 loại câu hỏi, liên kết với các file đa truyền thông, mục tiêu và năng lực, và trả lời phản hồi

 Hơn 30 báo cáo được định nghĩa trước (ví dụ, điểm, bản sao) với các bộ lọc tạo ra ngõ ra dữ liệu xác định

 Các thiết lập bảo mật bảo vệ các nội dung và bản ghi

 Các công cụ cộng tác gồm chat, bảng thông báo, gửi thông báo bên trong

*SCORM (Sharable Content Object Reference Model) là một tập các tiêu chuẩn và đặc tính

kỹ thuật đối với e-learning dựa trên web

Hệ thống sản xuất tích hợp

Hệ thống sản xuất tích hợp — CIM (Computer Intergrated Manufacturing) là hệ thống sản xuất tự động hiện đại Hệ thống CIM đang được ứng dụng ngày càng phổ biến trong các nước phát triển do hiệu quả của nó đem lại Tuy nhiên, ứng dụng CIM vào sản xuất ở Việt Nam thì rất hạn chế do vậy mục đích của bài viết này nhằm thúc đẩy ứng dụng CIM vào sản xuất ở Việt Nam

Hệ thống sản xuất tích hợp (CIM system)

CIM là một nhà máy sản xuất tự động hóa toàn phần, nơi mà tất cả các quá trình sản xuất được tích hợp và được điều khiển bởi máy tính CIM quản lý tự động thông qua sự tích hợp các phân hệ: CAD, CAM, CAP, CAPP; Các tế bào gia công (CN, CNC, DNC); Hệ thống cấp liệu; Hệ thống lắp ráp linh hoạt; Hệ thống mạng LAN nội bộ liên kết cácthành phần trong hệ thống và mạng Internet; Hệ thống kiểm tra và các thành phần khác… Hình 1 là một mô hình

hệ thống sản xuất CIM của hãng Seiky — Nhật Bản

Hiệu quả ứng dụng CIM trong sản xuất

Hệ thống sản xuất CIM tạo ra lợi nhuận vững chắc cho người sử dụng hơn các hệ thống khác nhờ tính mềm dẻo của hệ thống và tích hợp thông tin CIM cho phép một nhà máy sản xuất

thích ứng nhanh chóng với sự thay đổi của thị trường và cung cấp các hướng phát triển cơ bản của sản phẩm trong tương lai Với sự trợ giúp của máy tính, các họat động phân đoạn của quá trình sản xuất được tích hợp thành một hệ thống sản xuất thống nhất, hoạt động trôi chảy với sự giảm thiểu thời gian và chi phí sản xuất, đồng thời nâng cao chất lượng sản phẩm Hệ thống CIM cho phép sử dụng tối ưu các thiết bị, nâng cao năng suất lao động, luôn ứng dụng các công nghệ tiên tiến và giảm thiểu sai số gây ra bởi con người, kinh nghiệm sử dụng CIM bởi các hãng sản xuất trên thế giới cho thấy những lợi ích điển hình:

- Nhanh chóng cho ra đời sản phẩm mới kể từ lúc nhận đơn đặt hàng

- Giảm 15 — 30% giá thành thiết kế

- Giảm 30 — 60% thời gian chế tạo chi tiết

- Tăng năng suất lao động lên tới 40 — 70%

- Nâng cao chất lượng sản phẩm, giảm được 20 — 50% phế phẩm

- Quản lý vật tư hàng hóa sát thực tế hơn

- Tăng khả năng cạnh tranh của sản phẩm và đáp ứng nhu cầu của thị trường

- Hoàn thiện được phương pháp thiết kế sản phẩm nhờ ứng dụng các gói phần mềm CAD, CAM, Cimastron, Cata, Unigraphic, Proengineer, MEC, CAPP, CAE… trong đó các phân hệ này cho phép tính toán rất nhanh nhiều vấn đề cụ thể: giải bài toán thiết kế, thẩm định… trong đó phần tử hữu hạn cho phép tính toán nhanh gấp 30 lần so với tính toán thông thường

để xác định ứng xuất tại từng điểm nhờ vậy mà hoàn thiện kết cấu cho sản phẩm nhanh hơn

Hướng phát triển CIM

Để thúc đẩy sự phát triển của CIM cũng như phát triển sản xuất một số hướng nghiên cứu về CIM đang được tiến hành:

- Hợp lý hóa CIM và chiến lược quản lý CIM

- Nhà máy tích hợp CIM với các ranh giới địa lý trên phạm vi toàn cầu: Cấu trúc và mô hình hóa các nhà máy tích hợp được nghiên cứu trên cơ sở hợp tác và liên kết nhằm nắm vững các nguyên tắc ứng dụng CIM trong sản xuất toàn cầu về quản lý và chia sẻ dữ liệu

- Mang liên kết của CIM: Nghiên cứu các ứng dụng mạng trên phạm vi rộng và Internet cho CIM, tăng cường sự trao đổi thông tin bằng dữ liệu tích hợp, mối quan hệ giữa khách hàng

và nhà cung cấp, các dữ liệu về quản lí trong hệ thống CIM

- Công cụ và công nghệ tiên tiến cho việc ứng dụng CIM: Nghiên cứu về ứng dụng robot, nâng cao tính tự động hóa trong sản xuất, ứng dụng trí tuệ nhân tạo Mô hình hệ thống sản xuất: Tích hợp các mô hình thông tin với các mô hình chức năng của CIM và các hệ thống thiết kế của CIM

- Ứng dụng trí tuệ nhân tạo như logic mờ, mạng nơron tích hợp và trong các hệ thống sản xuất Dưới đây là vòng tròn CIM ảo với các mô tả:

+ Vòng ngoài cùng mô tả tình hình thị trường toàn cầu

+ Vòng thứ hai mô tả các hệ thống toàn cầu để đáp ứng với yêu cầu của thị trường toàn cầu + Vòng thứ ba giải thích các khái niệm, cách thức hệ thống thực hiện

+ Vòng thứ tư mô tả sự liên kết thông tin và giao tiếp toàn cầu, chia sẻ dữ liệu và liên kết trong sản xuất

+ Vòng trung tâm thể hiện kết quả của hệ thống CIM như một nhà máy tích hợp về thông tin cũng như kết cấu hạ tầng trên phạm vi toàn cầu hay khu vực

Các thành phần hệ thống CIM

Các thành phần chính trong một hệ thống CIM bao gồm các modul:

- Lập kế hoạch sản xuất

- Thiết kế sản phẩm

- Lập qui trình sản xuất

- Lập trình cho các trạm gia công

- Thiết bị sản xuất

- Vận chuyển, tích trữ

- Kiểm tra

- Tiếp thị, phân phối sản phẩm

- Tài chính, các vấn đề khác

Lập kế hoạch sản xuất: Khi nhận được đơn đặt hàng trực tiếp hay qua các phương tiện giao

tiếp (internet) cùng với chiến lược phát triển sản phẩm, CIM quản lý bằng phần mềm chuyên biệt (CIMSOFT) nó liên tục được truyền đi tới các phân hệ quản lý, điều khiển hệ thống Dựa trên kế hoạch này các phân hệ tự động cập nhật, xử lý thông tin để đảm bảo sự hoạt động nhịp nhàng, lưu loát cho toàn hệ thống Vì vậy, việc lập kế hoạch có ý nghĩa rất quan trọng, nó quản lý toàn bộ hệ thống trên tầng vĩ mô

Thiết kế sản phẩm: Thiết kế sản phẩm là modul nhằm tạo ra các thông số về đối tượng cần

sản xuất Khi nhận sản phẩm mới thì modul quản lý tự động dò tìm trong thư viện dữ liệu sản phẩm về sự tồn tại của sản phẩm, nếu đã có thì chuyển đến phân hệ gia công, nếu chưa

có thì đưa ra dạng sản phẩm đã tồn tại với mức độ giống nhất và chuyển đến cho hệ thống thiết kế

- Phân hệ CAD/CAM: Thiết kế CAD (Computer Aided Design) là đưa ra được các hệ thống

số hình học về thực thể với đầy đủ dữ liệu cần thiết để chuyển giao cho phân hệ CAM Phân

hệ CAM (Computer Aided Manufacturing) bản chất là phần mềm trợ giúp gia công, nhận các thông số hình học từ phân hệ CAD và thông số công nghệ sau đó chuyển thể thành dữ liệu đầu vào cho tế bào gia công

- Phân hệ RP (Rapid Prototyping): là một phân hệ tạo mẫu nhanh cho dữ liệu CAD hoặc CAD/CAM Khi mô hình CAD được tạo lập thì RP sẽ tạo ra vật thể thực đây cũng là thông tin để hoàn thiện mô hình vật thể trên CAD PHân hệ RP giúp cho quá trình thiết kế giảm được nhiều thời gian để đi đến kết quả cuối cùng cho ra dữ liệu CAD trước khi sản xuất Ngoài ra công nghệ ngược của RP và RE (Revert Engineering) cho phép lấy thông tin CAD khi vật thể đã có, đây cũng là giải pháp rất hiệu quả cho quá trình thiết kế

Lập qui trình sản xuất: là phân hệ mất nhiều thời gian và tài chính CIM xử dụng các modul

lập quy trình công nghệ tự động bằng giải pháp phần mềm lập trình Phân hệ CAPP (Computer Aided Process Planning) là một giải pháp hữu hiệu Với các thông tin đầy đủ phân hệ CAPP sẽ quyết định đưa ra một qui trình công nghệ hợp lý nhất để gia công chi tiết

Lập trình cho các trạm gia công: Các trạm gia công bao gồm các trang thiết bị tham gia

trong quá trình chế tạo sản phẩm: Các máy CNC, Robot… Lập trình cho các tế bào gia công CNC bao gồm các thông tin về hình học (CAD) và các thông tin công nghệ Quá trình được

mô phỏng trên phân hệ CAD/CAM Lập trình cũng hoàn toàn tương tự với robot và các thiết

bị khác và gửi lên mức xử lý thông tin cao hơn để phối hợp

Thiết bị sản xuất: Quá trình sản xuất được thiết lập khi các yếu tố chuẩn bị về kỹ thuật và tổ

chức được thực hiện Trong quá trình này chi tiết dần dần được hình thành Đây cũng là quá trình trực tiếp làm biến đổi phôi liệu thông thành chi tiết Trên các tế bào gia công chi tiết trực tiếp bị biến đổi về mặt hình học và cơ tính Các tế bào gia công mà chủ yếu là các máy điều khiển số CNC, DNC… Và các thiết bị khác

Hệ thống vận chuyển-tích trữ: Vận chuyển các chi tiết gia công (phôi) trong kho hoặc trên

các vệ tinh tới các vị trí tiếp nhận hay chuyển tích trữ dụng cụ

Hệ thống kiểm tra: Kiểm tra các thông số về đối tượng sản xuất trong hệ thống CIM sử

dụng nhiều máy kiểm tra tự động khả lập trình

Tiếp thị, phân phối sản phẩm: Đây cũng là một modul quan trọng để phát triển chiến lược

sản xuất Doanh nghiệp phải có phương thức marketing và phân phối sản phẩm phù hợp đáp ứng các tiêu chuẩn thị trường

Kết luận

Qua những phân tích trên để thấy rằng công nghệ sản xuất tích hợp (CIM) là quá trình ứng dụng phát triển và tất yếu Việc nghiên cứu và ứng dụng CIM ngày càng được thực hiện rộng rãi Hệ thống sản xuất CIM sẽ là những nhà máy sản xuất trong tương lai Với những tính ưu việt của nó, ngày nay CIM đang được hoàn thiện để đi đến một hệ thống sản xuất tự động hoàn hảo nhất Trong môi trường cạnh tranh toàn cầu, hệ thống CIM là giải pháp tháo gỡ khó khăn mà những nền kinh tế còn chưa phát triển Các tập đoàn kinh tế lớn còn chưa phát triển Các tập đoàn kinh tế lớn trên thế giới đang tham gia vào nền kinh tế Việt Nam rất mạnh mẽ, các dây truyền sản xuất mang tính chất của FMS (Flexible Manufacturing System) & CIM đang được chuyển giao do đó các doanh nghiệp Việt Nam cũng nên quan tâm nghiên cứu, ứng dụng hệ thống sản xuất này như một hướng phát triển mới

Tài liệu sử dụng:

1 Hệ thống sản xuất linh hoạt FM & CIM tác giải GS.TS Trần Văn Địch, Nhà xuất bản KHKT, Hà nội, 2001

2 Computer Intergrated Manufacturing — tác giả Jame arehg học viện Masachuses

3 Computerized Manufacturing Process Planning Systems của tác giả Hong chao Zhang và Leo Alting, Đại học công nghệ Texas

Tác giả bài viết: GS TS Trần Văn Địch - Ths Nguyễn Ngọc Kiên - Khoa cơ khí - Đại học Bách Khoa Hà Nội.