Slice bài giảng môn học Công nghệ sản xuất linh hoạt FMS và công nghệ sản xuất tích hợp CIM, dùng cho hệ cao đẳng và Đại Học, chuyên ngành công nghệ chế tạo máy và cơ điện tử.Bài giảng cung cấp bộ khung kiến thức cơ bản về công nghệ FMS và CIm để sinh viên và người đọc nắm được các kiến thức cần thiết để phục vụ quá trình nghiên cứu và học tập cơ bản cũng như nghiên cứu sâu về các hệ thống này.
Trang 1Bộ môn Công Nghệ CTM Viện Cơ khí
ĐHBK Hà Nội
TS NGUYỄN TRƯỜNG PHI
! Khái niệm: bố trí các hệ thống như các thiết bị, phân
xưởng, trung tâm gia công, khu vực văn phòng… trong
nhà máy sao cho phù hợp với dòng lưu chuyển của sản
phẩm
! Bố trí máy: Thiết kế mặt bằng bố trí các thiết bị, máy
trong phân xưởng
! Bố trí khu sản xuất: Thiết kế mặt bằng các phân xưởng,
khu vực văn phòng…trong nhà máy
! Tối thiểu chi phí vận chuyển vật liệu
! Tận dụng không gian một cách hiệu quả
! Tận dụng nguồn lao động một cách hiệu quả
! Hạn chế những khâu nút thắt trong SX
! Thuận lợi trong giao tiếp và can thiệp
Trang 2! Giảm thời gian của chu kỳ sản xuất
! Hạn chế những di chuyển thừa và lãng phí
! Tăng sức sản xuất
! Thúc đẩy chất lượng sản phẩm và dịch vụ
! Khuyến khích hoạt động bảo trì một cách hiệu quả
! Tạo khả năng linh hoạt trong việc thích ứng với sự thay
đổi của môi trường
! Fixed product layout - Cách bố trí theo sản phẩm cố định
! Product layout - Cách bố trí theo hướng sản phẩm
! Functional layout - Cách bố trí theo chức năng
! Group layout - Cách bố trí theo nhóm
! Liên quan đến các hoạt động sản xuất và phi
sản xuất ra các sản phẩm kồng kềnh và dễ vỡ
(thuyền, máy bay…)
! Chi tiết hầu như chỉ cố dịnh ở một vị trí trong
toàn bộ quá trình sản xuất
! Các máy và công nhân phải di chuyển xung
quanh
-> Tính lưu động nhanh của thiết bị
! Giảm sự lưu chuyển của chi tiết
! Hạn chế những thiệt hại hay giá thành của vận chuyển
! Tạo một dòng chảy công việc liên tục
! Yêu cầu người vận hành có kỹ năng cao với nhiều loại công việc
! Tốn kém cho việc lưu chuyển của người và thiết bị tới và đi quanh chi tiết
! Khả năng tận dụng thiết bị thấp
Trang 3! Áp dụng cho cả hoạt động sản xuất và phi sản xuất
! Hầu hết các dòng lưu chuyển đều nằm giữa hai máy hoặc phân xưởng tiếp giáp nhau
! Bố trí theo một quy trình vận chuyển của một chi tiết chuẩn
! Ưu điểm:
xuất
! Nhược điểm:
! Thiếu tính linh hoạt trong quy trình
! Thiếu tính linh hoạt trong thời gian
! Chi phí đầu tư lớn
! Tính phụ thuộc lớn (sự làm việc tốt hay không của thiết bị hay người vận hành)
Trang 4! Áp dụng cho cả hoạt động sản xuất và phi sản xuất
! Ghép các máy hay công nhân có những nhiệm
vụ hay chức năng tương tự nhau thành một nhóm
! Có thể áp dụng cho các quy trình sản xuất khác nhau
! Ưu điểm:
◦ Tính linh hoạt: thiết bị và nhân lực có thể được sử dụng khi cần
thiết
◦ Đầu tư nhỏ về trang thiết bị
◦ Những người giám sát mỗi khu vực sẽ là một chuyên gia với
kỹ năng cao cho một lĩnh vực nhất định
! Nhược điểm:
◦ Thiếu tính hiệu quả của quy trình: Chu trình vận chuyển dài có thể xảy ra
◦ Thiếu tính hiệu quả trong thời gian: Tăng thời gian chờ đợi của công nhân hay máy giữa các công việc
◦ Phức tạp trong quản lý và lập kế hoạch sản xuất
◦ Công nhân có kỹ năng cao nên đòi hỏi chi phí lớn hơn về lương
◦ Năng suất thấp: Mỗi công việc khác nhau yêu cầu sự khác nhau về lắp đặt và đào tạo
Trang 5! Có rất ít sự lưu chuyển giữa các nhóm trong quá trình sản xuất
! Dòng vận chuyển của sản phẩm chỉ trong một nhóm
! Ưu điểm:
◦ Tăng khả năng tận dụng thiết bị so với cách bố trí theo sản
phẩm
◦ Có xu hướng tổ chức công nhân theo nhóm và mở rộng phạm
vi công việc
◦ Là sự kết hợp của cách bố trí theo sản phẩm (production
layout) và theo quá trình (process layout)
◦ Được trang bị nhiều thiết bị vạn năng thích hợp với gia công
nhiều chủng loại chi tiết
◦ Rút ngắn thời gian vận chuyển và tạo ra một dòng vận chuyển
êm hơn cách bố trí theo quá trình (process layout)
! Nhược điểm:
◦ Nếu có sự thay đổi trong họ chi tiết đã ghép nhóm thì mặt bằng thiết kế cũng thay đổi theo
◦ Yêu cầu người vận hành máy phải có kỹ năng cao hơn
◦ Dòng vận chuyển của tế bào gia công phải được thiết kế theo quy trình của chi tiết phức tạp nhất
◦ Vấn đề dưới tải và quá tải của một máy nào đó có thể xảy ra
Trang 6! Khái niệm
! Công nghệ nhóm (GT) là một ý tưởng trong sản xuất để tăng năng suất bằng cách ghép nhóm các chi tiết/ sản phẩm có các đặc tính giống nhau vào cùng một họ và hình thành các tế bào sản xuất với một nhóm các máy
và các quá trình không tương tự nhau
! Các chi tiết tương tự nhau được ghép thành
một họ chi tiết
! Mỗi họ chi tiết sẽ có đặc tính về kết cấu và
công nghệ tương tự nhau
1. Đặc tính kết cấu: Hình dáng, kích thước
2. Đặc tính công nghệ: Quy trình sản xuất
! Các thiết bị sản xuất được sắp xếp thành một
nhóm các máy hay tế bào gia công
! Tạo ra sự tích hợp giữa hoạt động thiết kế và sản xuất
! Giúp cho việc cải thiện năng suất trong công nghiệp sản xuất hàng loạt
! Cho phép sản xuất loạt nhỏ tạo ra những lợi thế về kinh
tế như sản xuất hàng khối bởi tính linh hoạt trong sản xuất
Trang 7! Thiết kế cơ khí:
◦ Giảm công việc thiết kế các sản phẩm mới
◦ Giảm số lượng các bản vẽ qua việc tiêu chuẩn hoá
◦ Giảm nỗ lực phác thảo trong các bản vẽ mới nhà
xưởng
◦ Giảm số lượng các chi tiết tương tự nhau, dễ dàng tạo
lại được các chi tiết có chức năng tương tự nhau và
xác định được chi tiết thay thế
! Thiết kế xưởng:
◦ Giảm không gian yêu cầu cho mặt bằng sản xuất
◦ Giảm những chi phí và năng lực cho công tác vận chuyển
! Thiết bị, dụng cụ, đồ gá:
◦ Tiêu chuẩn hoá được thiết bị
◦ Giảm khối lượng các dụng cụ, cơ cấu vận chuyển,
đồ gá, kẹp
◦ Giảm đáng kể giá thành xuất xưởng một sản phẩm mới
! Sản xuất:
◦ Giảm thời gian lắp đặt và sản xuất
◦ Nâng cao khả năng tải của máy và rút ngắn chu kỳ
sản xuất
◦ Giảm khối lượng vận hành máy và thời gian lập
trình NC
! Quản lý sản xuất:
xuất
Trang 8! Quản lý chất lượng:
◦ Giảm đòi hỏi cho việc giám sát
◦ Nâng cao chất lượng đầu ra
◦ Giảm lượng phế liệu
! Thu mua:
◦ Mã hoá các chi tiết cần thu mua sẽ tạo ra một tiêu chuẩn hoá việc thu mua
◦ Giảm khối lượng vật liệu thô
◦ Tính kinh tế trong thu mua vì có sự hiểu bíêt cẩn thận về vật liệu thô yêu cầu
! Sự thoả mãn của khác hàng:
◦ Dự báo chính xác và nhanh chóng về giá cả
◦ Dịch vụ khách hàng tốt hơn
! Visual Inspection Method (Phương pháp quan sát bằng
mắt):
1 Ít phức tạp và tốn kém nhất
2 Độ chính xác không cao
3 Tính phức tạp tăng lên khi số chi tiết lên đến 100
! Classification and Coding by Examination of Design
and Production Data (Phân loại và mã hoá sản phẩm
dựa trên kiểm tra dữ liệu thiết kế và sản xuất)
! Cluster Analysis (Phân tích theo nhóm)
! Khái niệm:
◦ Sản phẩm được phân chia thành các nhóm khác nhau trên cơ sở có hay không có một số đặc tính nào đó
◦ Tạo khả năng gia công/ lắp ráp chúng theo một trình tự công nghệ tổng quát và hợp lý
◦ Tạo tiền đề để tiêu chuẩn hoá toàn bộ các yếu tố cơ bản của QTSX
◦ Cần xác định các đặc điểm phân loại để đảm bảo nhận dạng đối tượng nhanh
Trang 9! Hệ thống phân loại theo các quan điểm sau:
◦ Phân loại theo đặc điểm kết cấu
◦ Phân loại theo đặc điểm công nghệ
◦ Phân loại theo đặc điểm kết cấu và công nghệ
! Mức phân cấp:
◦ Dạng: dạng tròn và không tròn
◦ Loại: Các chi tiết giống nhau về hình thể chung/ đặc điểm công
nghệ quan trọng nhất, chủ yếu là giống nhau về chức năng làm
việc, điều kiện kỹ thuật
◦ Kiểu: Thuộc cùng một loại nhưng có chung một trình tự và nội
dung công nghệ, phần lớn các nguyên công ứng với các chi tiết
thuộc cùng một kiểu là giống nhau
! Mức phân cấp:
◦ Cỡ chi tiết
◦ Dạng bề mặt
◦ Các đặc trưng bề mặt (độ chính xác, độ nhám, vật liệu, độ cứng)
Trang 10Khái niệm: là một quá trình tạo lập các ký hiệu đặc
trưng cho đặc tính về kết cấu/ công nghệ của sản phẩm
◦ Chứa thông tin về sản phẩm hay chi tiết đó Tuỳ theo hệ mã
hoá nó có thể xác định được loại vật liệu, kích cỡ, hình dáng
cơ bản, chức năng, công nghệ…
◦ Các chi tiết có những đặc tính cơ lý (có dữ liệu mã hoá)
tương tự nhau sẽ có quy trình chế tạo tương tự nhau
◦ Cho phép tiêu chuẩn hoá quá trình và nhóm các chi tiết với
nhau thành một nhóm
Monocode (Hierarchical structure):
hoá đứng trước
với một số ít vị trí mã hoá
các nhánh đều cần được định nghĩa
! Mọi ký tự mã hoá đều thể hiện một lượng thông tin khác nhau không liên quan đến ký tự
mã hoá ở trước
! Kết cấu chặt chẽ, dễ xây dựng và sử dụng
! Không thể hiện được chi tiết như loại monocode với cùng một ký tự mã hoá
Trang 11! Là sự kết hợp của hai dạng mã hoá trên
! Mang được ưu điểm của cả hai dạng mã hoá
! Dạng mã hoá tổng hợp (hybrid code), tuy nhiên ngoại
trừ số đầu tiên, còn nó tương đối giống dạng chuỗi
(chaincode)
! Chứa cả thông tin kết cấu và công nghệ
! Mã Optiz bao gồm một mã chính và một mã bổ sung
Mã chính gồm 5 con số và mã phụ gồm 4 số
! Mã chính: thông tin về tỉ lệ kích thước, hình dáng mặt trong/ngoài, bề mặt gia công, các lỗ phụ, răng, tạo hình
! Mã bổ sung: thông tin về kích thước, vật liệu, dạng thô của phôi, độ chính xác
Trang 12! Sử dụng 21 ký tự mã hoá
! Chứa nhiều thông tin hơn
Khái niệm: Cluster analysis (CA) hay Product Flow Analysis (PFA) là phương pháp nhóm các chi tiết thành nhóm đồng nhất dựa trên cơ sở đặc tính của chi tiết
! Sử dụng một ma trận bao gồm số chi tiết và số máy
để gộp thành nhóm
! Trong ma trận đó, các cột biểu diễn máy và các hàng biểu diễn chi tiết
! Một quy tắc hay thuật toán nào đó phải được áp dụng
để phân nhóm sản phẩm, phép toán đó phải đáp ứng yêu cầu của nhóm cần ghép
Trang 13! Xác định và phân loại tất cả các nguồn lực sản xuất
như nguyên vật liệu, máy và thiết bị
! Theo dõi lộ trình của tất cả sản phẩm hay chi tiết mà
công ty, phân xưởng hay nhóm đó sản xuất
! Phân tích mạng lưới sản xuất thông qua dòng luân
chuyển chính được hình thành bởi phần lớn các chi
tiết
! Nghiên cứu các lộ trình và nhóm các máy phù hợp với chi tiết nhằm đơn giản hoá hệ thống lưu chuyển vật liệu
! Nghiên cứu sâu hơn về các chi tiết không phù hợp với
một nhóm gia công nào (bottleneck parts)
! Đánh giá dòng lưu chuyển vật liệu mới và bổ sung vào
hệ thống lịch trình làm việc dựa trên các dòng vận chuyển đơn lẻ
! Ma trận quan hệ máy-chi tiết
◦ Ma trận quan hệ [aij]
◦ Giá trị 1 xác định rằng máy i được sử dụng để gia công chi tiết j
◦ Giá trị 0 xác định rằng máy i không được sử dụng để gia công
chi tiết j
! Chi tiết nằm ngoài nhóm
! Giải pháp:
◦ Chi tiết đó có thể được gia công trong một tế bào gia công này sau đó chuyển sang tế bào gia công khác bằng hệ thống vận chuyển
◦ Chi tiết đó có thể được gia công nhờ các thiết bị vạn năng
◦ Chi tiết đó có thể được giao cho một phân xưởng hay bộ phận bên ngoài
Trang 14! 1 máy yêu cầu nằm ở nhiều nhóm khác nhau
! Giải pháp: Thêm một máy vào để đảm bảo cả hai tế bào
gia công đều có
! Tính hệ số tương quan của các cặp trong ma trận
! Các thành phần có hệ số giống nhau cao sẽ được phân vào một nhóm