THIẾT KẾ DÂY CHUYỀN ĐỊNH LƯỢNG PHÂN LOẠI TÔM

 Người điều phối: Hòa Người lập kế hoạch: Vinh  Người phát kiến: Minh  Người đánh giá: Hòa Khảo sát khách hàng tại các nhà máy và các xí nghiệp chế biến thủy hải sản cho thấy nhu cầu

Trường Đại học Bách khoa TPHCM

Khoa Cơ khí

Bài tập lớn: PPTKKT THIẾT KẾ DÂY CHUYỀN ĐỊNH LƯỢNG PHÂN LOẠI

TÔM

GVHD: Nguyễn Thanh Nam

SVTH: Phạm Thiên Hòa 20301031 Bùi Quang Vinh 20303395

Hoàng Công Minh 20201563

Nguyễn Quốc Khánh 20201211

Lời nói đầuSau khi gia nhập WTO, Việt Nam ngày càng hội nhập sâu hơn vào nền kinh tếtoàn cầu Yêu cầu về nguồn nhân lực có chất lượng cao ngày càng trở nên cấp bách

Để đáp ứng đòi hỏi này, bên cạnh việc trang bị những kiến thức lý thuyết có trong sách vở; một điều không thể thiếu đối với sinh viên chúng ta là phải có được những kinh nghiệm thực tế về những công việc mà mình sẽ làm trong tương lai, cụ thể đối với chúng ta là việc thiết kế các sản phẩm cơ khí Nhưng trong thời gian còn ngồi trên ghế nhà trường, do thời gian có hạn nên chúng ta không thể tham gia làm việc cho các công ty liên quan Chính vì vậy, bài tập lớn môn PPTKKT có vai trò như một thử thách nho nhỏ và cũng là một cơ hội rèn luyện vô cùng quý báu cho mỗi chúng ta

Trong thời gian thực hiện đề tài này, nhóm đã nhận được sự giúp đỡ tận tình của thầy Nguyễn Thanh Nam cũng như của nhiều bạn sinh viên khác Chắc chắn nếukhông có sự giúp đỡ nhiệt tình này nhóm sẽ không thể hoàn thành được đề tài như mong muốn Vì sự giúp đỡ đó, nhóm xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Thanh Nam cũng như tất cả các bạn đã giúp đỡ nhóm trong suốt thời gian qua

Mục lục

Trang

Lời nói đầu 2

1 Phân tích nhiệm vụ thiết kế 4

3 Xác định yêu cầu kỹ thuật bài toán thiết kế (QFD) 7

1 Phân tích nhiệm vụ thiết kế

1.1 Thành lập nhóm thiết kế:

Để phù hợp với công việc được giao và thuận tiện cho công việc thiết kế, nhóm của chúng tôi đã tiến hành trắc nghiệm tính cách của các thành viên trong nhóm Sau đây xin giới thiệu về các thành viên trong nhóm và đặc điểm tính cách của mỗi người

 Sinh viên thực hiện 1: Phạm Thiên Hòa

Sở thích: thể thao, đọc sách, âm nhạc

Tính cách: sống nội tâm, biết lắng nghe, xem xét vấn đề dưới nhiều góc

độ rồi mới phát biểu ý kiến; có cách suy nghĩ theo lý thuyết; dè dặt, khó

ra quyết định

 Sinh viên thực hiện 2: Bùi Quang Vinh

Sở thích: thể thao, âm nhạc, công nghệ thông tin, tìm hiểu về xe hơi.Tính cách: sống nội tâm, thích độc lập giải quyết công việc; có cách suynghĩ theo lý thuyết, có tính khách quan khi ra quyết định; quyết đoán, thường làm việc có kế hoạch, kiểm soát kỹ càng

 Sinh viên thực hiện 3: Hoàng Công Minh

Sở thích: thể thao, đọc sách

Tính cách: sống nội tâm, biết lắng nghe, suy nghĩ rồi mới phát biểu, có cách suy nghĩ thực tế; dựa vào hoàn cảnh cụ thể; có tính khách quan; quyết đoán, dễ dàng ra quyết định

 Sinh viên thực hiện 4: Nguyễn Quốc Khánh

Sở thích: đọc sách, du lịch

Tính cách: là người chín chắn, tự tin, đáng tin cậy, có khả năng làm rõ mục tiêu và triển khai các quyết định

Dùng bảng liệt kê tự nhận thức với những câu hỏi ở trang 374, 375,

376, 377 TL[4], ta được kết quả sau:

 Người điều phối: Hòa

 Người lập kế hoạch: Vinh

 Người phát kiến: Minh

 Người đánh giá: Hòa

Khảo sát khách hàng tại các nhà máy và các xí nghiệp chế biến thủy hải sản cho thấy nhu cầu của khách hàng đối với dây chuyền phân loại tôm có thể liệt kê: phân loại chính xác, năng suất cao, hoạt động ổn định, ít ồn, giá cả hợp lý, dễ sử dụng,…

2 Kế hoạch thực hiện – Biểu đồ thanh

Thời gian thực hiện bài tập lớn kéo dài trong vòng 13 tuần, một nhóm lớn gồm 4 người cùng thực hiện đề tài Nhóm sẽ được chia thành 2 nhóm nhỏ hơn thực hiện các mảng công việc khác nhau nhưng có sự thống nhất với nhau Cụ thể như sau:

• Phạm Thiên Hòa & Bùi Quang Vinh: nhóm 1

• Hoàng Công Minh & Nguyễn Quốc Khánh: nhóm 2

 Nhiệm vụ 1: Xác định nhu cầu khách hàng

 Công việc: gặp gỡ khách hàng, thực hiện thăm dò nhu cầu tại xí nghiệp chế biến thủy hải sản trên địa bàn các tỉnh miền tây.

 Thời gian: 2 tuần

 Nhiệm vụ 3: Phân tích nhiệm vụ thiết kế

 Công việc: phân tích những nhu cầu khách hàng thu thập được thành những yêu cầu rõ ràng, cụ thể và cô đọng, sẵn sàng cho việc biên dịch sang các thông số kỹ thuật có thể đo lường được

 Nhân lực: nhóm 1

 Thời gian: 2 tuần

 Nhiệm vụ 4: Xác định yêu cầu kỹ thuật

 Công việc: sử dụng phương pháp QFD và ngôi nhà chất lượng để xác định các yêu cầu kỹ thuật từ các yêu cầu khách hàng và khả năng cạnh tranh của sản phẩm trên thị trường

 Nhân lực: nhóm 2

 Thời gian: 2 tuần

 Nhiệm vụ 5: Đưa ra ý tưởng thiết kế

 Công việc: phân tích các chức năng thành các chức năng con, cốt lõi; tham khảo các thiết kế liên; đưa ra ý tưởng cho từng chức năng con và tổng hợp thành các ý tưởng chung cho sản phẩm thiết kế

 Nhân lực: 2 nhóm

 Thời gian: 2 tuần

 Nhiệm vụ 6: Đánh giá ý tưởng, chọn phương án thiết kế

 Công việc: sử dụng ma trận quyết định để lựa chọn một ý tưởng để thiếtkế

 Nhân lực: 2 nhóm

 Thời gian: 2 tuần

 Nhiệm vụ 7: Tính toán thiết kế sản phẩm

 Công việc: tính toán thiết kế chi tiết các bộ phận, thiết kế hình dáng kết cấu của các chi tiết, xây dựng các bản vẽ, mô hình hệ thống

 Nhân lực: Nhóm 1: thực hiện việc tính toán lý thuyết các thông số chủ yếu của băng tải ống Nhóm 2: lập chương trình tính toán bằng máy tính

để thực hiện tính toán số một cách tổng quát cho các công thức mà nhóm 1 đã thực hiện được Cả 2 nhóm: mô phỏng mô hình trong điều kiện làm việc với các lý thuyết đã cho và công thức tính được

 Thời gian: 5 tuần

 Nhiệm vụ 8: Đánh giá sản phẩm

 Công việc: đánh giá khả năng làm việc, khả năng chế tạo của sản phẩm thông qua mô hình hệ thống và các bộ phận; đánh giá các chỉ tiêu khác

 Nhân lực: 2 nhóm

 Thời gian: 2 tuần

 Nhiệm vụ 9: Viết thuyết minh và báo cáo

 Công việc: viết thuyết minh như một báo cáo kỹ thuật, thực hiện báo cáo thuyết trình cho đề tài

6 Thực hiện tính toán đưa công thức X X X X X X X

7 Xây dựng mô hình thiết bị X

4 Thiết lập quy trình tính toán X

5 Thực hiện quy trình tính toán X X

6 Kiểm tra tính đúng đắn của mô hình X X

7 Phân tích yêu cầu mô phỏng sản

phẩm

X

9 Mô phỏng hoạt động của hệ thống X X

3 Xác định yêu cầu kỹ thuật của bài toán thiết kế

3.1 Xác định yêu cầu khách hàng

• Bước 1: Xác định các thông tin cần thiết

- Đối tượng sẽ phải tiến hành thu thập thông tin: nhà cung cấp thiết bị máy móc,công nhân trực tiếp vận hành, nhà thiết kế công nghiệp,…

- Đối tượng nào sẽ là khách hàng chính sử dụng hệ thống phân loại tôm

- Các thông tin về hệ thống phân loại tôm như: mục đích sử dụng, tính năng, mức độ an toàn,…

• Bước 2: Xác định các phương pháp thu thập dữ liệu được dùng

Sử dụng phương pháp thăm dò khảo sát đối tượng:

- Nhà cung cấp: hỏi 10 người

- Công nhân trực tiếp vận hành: hỏi 20 người

- Nhà thiết kế công nghiệp: hỏi 15 người

• Bước 3: Xác định bảng câu hỏi cá nhân

Cần đưa ra 6 câu hỏi, phạm vi tập trung vào hệ thống phân loại tôm tự động, gồmcác nội dung chính sau:

- Mục đích sử dụng

- Tính năng

- Mức độ an toàn cần tới đâu

• Bước 4: Thiết kế câu hỏi

Q1: Theo yêu cầu nơi bạn sản xuất, khối lượng tôm nguyên liệu mà 1 hệ thống phân loại tôm cần phải phân loại trong 1 giờ là:

a) Dưới 1000 kg

b) Từ 1500 đến 2000 kg

c) Từ 2000 đến 3000 kg

d) Trên 3000 kg

Q2: Điều bạn đòi hỏi đầu tiên đối với một hệ thống phân loại tôm là:

a) Phải đạt năng suất cao

b) Phải phân loại chính xác tôm như mong muốn

b) Cần an toàn đối với người vận hành và hàng hóa

c) Hệ thống phải dừng lại khi có sự cố và phát tín hiệu đến phòng điều khiển.d) Ý kiến khác

Q4: Bạn thấy có thật sự cần thiết phải có một hệ thống phân loại tôm tự động không?

c) Inox

d) Loại khác

• Bước 5: Sắp xếp các câu hỏi

1 Câu hỏi dành cho khách hàng là người sử dụng và nhà cung cấp máy móc công nghiệp

Q2: Điều bạn đòi hỏi đầu tiên đối với một hệ thống phân loại tôm là:

a) Phải đạt năng suất cao

b) Phải phân loại chính xác tôm như mong muốn

c) Hệ thống phải dừng lại khi có sự cố và phát tín hiệu đến phòng điều khiển.d) Ý kiến khác

2 Câu hỏi cho nhóm chuyên trách

Q1: Bạn muốn tôm được phân thành những loại nào? Cho biết rõ khối lượng của từng loại?

Q2: Bạn hãy mô tả một hệ thống cân tự động phân loại tôm như thế nào là hiệu quả nhất?

Bước 6: Thu thập dữ liệu

Những câu trả lời của khách hàng

A1: Năng suất phân loại tôm phải từ 2000 ~ 3000 kg

A2: Phải phân loại chính xác tôm như mong muốn

A3: Cần thiết kế hệ thống an toàn để đảm bảo an toàn cho người vận hành và công nhân chế biến tôm

A4: Cần thiết phải có một hệ thống phân loại tôm tự động

A5: Tôm sú, tôm càng xanh và tôm thẻ

A6: Vật liệu nhựa

Câu trả lời của nhóm chuyên trách: tôm sẽ được phân thành 3 loại, gồm:

- Loại 1: dưới 20 con/kg

Phải đảm bảo tuyệt đối an toàn cho người vận hành hệ thống

Qua kết quả khảo sát ở trên, ta rút ra các yêu cầu khách hàng như sau:

- Phân loại chính xác tôm

- Năng suất cao

- Tuổi thọ cao, dễ thay thế phụ kiện

Bước 2: Xác định yêu cầu khách hàng muốn gì?

Từ việc thu thập thông tin của khách hàng, ta có thể đưa ra các yêu cầu sau:

- Phân loại chính xác tôm thành 3 loại như đã nêu trên

- Năng suất cao

- Ít ồn

- Ổn định

- Dễ vận hành, bảo trì, sửa chữa

- Dễ dàng lắp ráp

- An toàn, bảo đảm các điều kiện về vệ sinh môi trường

- Tuổi thọ cao, dễ thay thế phụ kiện

- Kết cấu có thẩm mỹ cao

- Giá thành thấp

Bước 3: Xác định tính quan trọng và mối liên quan

• Tính chính xác: máy phải phân loại chính xác thành các loại tôm như mong muốn, điều này liên quan tới các dụng cụ dùng để địnhlượng tôm (cân) và sự hoạt động của những cơ cấu nhận biết tôm thuộc loại nào

• Năng suất cao: liên quan tới tốc độ cơ cấu dẫn động, công suất động cơ

• Ít tiếng ồn: liên quan tới cấu tạo, kết cấu

• Dễ dàng sử dụng, bảo trì, sửa chữa: ít tốn công vận hành, liên quan tới độ phức tạp kết cấu, lực cần vận hành

• Dễ dàng lắp ráp: liên quan chế tạo kết cấu hệ thống, các liên kết, các khớp nối, các ổ

• Tuổi thọ cao: liên quan độ bền, độ chịu mài mòn của vật liệu

• Giá thành tương đối: liên quan đến vật liệu, loại thiết

bị dùng để cân tôm và thiết bị dùng để nhận biết được các loại tôm khác nhau.Bước 4: Xác định và đánh giá mức độ cạnh tranh

Đánh giá theo các mức:

1 Thiết kế hoàn toàn không thỏa mãn nhu cầu

2 Thiết kế thỏa mãn chút ít nhu cầu

3 Thiết kế thỏa mãn nhu cầu về mặt nào đó.

4 Thiết kế hầu như thỏa mãn nhu cầu

5 Thiết kế hoàn toàn thỏa mãn nhu cầu

Cá Các yêu cầu khách hàng Mức độ yêu

cầu

Các sản phẩm trên thị

trường

Chỉ tiêu thiếtkếĐịnh lượng, phân loại

Bước 5: Biên dịch yêu cầu khách hàng thành các yêu cầu kỹ thuật

Cân, định lượng chính xác Các máng chứa tôm phải sập xuống đúng

Số loại phân được

Năng suất

Vật liệu chế tạo

Khả năng điều chỉnh tốc độ

Giá thành sản xuất

Mức

độ yêu cầu

Mức hiện tại

Chỉ tiêu thiết

kế

Tỉ

lệ cải tiến

Tỉ lệ tầm quan trọng

Hệ

số cải tiến

Hệ số cải tiến tương đối Phân

3.3 Sử dụng ngôi nhà chất lượng xác định yêu cầu kỹ thuật

Sau khi xây dựng ngôi nhà chất lượng, khả năng cạnh tranh và tầm quan trọng của từng yêu cầu khách hàng, ta nhận được các yêu cầu kỹ thuật cho máy phân loại tôm như sau:

 Độ chính xác : 90%

 Công suất motor: 0.75kW

 Số loại phân được: 3 loại

 Năng suất: 3000kg/h

 Vật liệu: nhựa

 Khả năng điều chỉnh tốc độ: điều khiển được vô cấp

 Giá thành: 750 triệu VNĐ

máng chứa tôm máng chứa tôm

Thiết bị đẩy và dẫn hướng thiết bị đẩy và dẫn hướng

4.1.2 Phân tích các chức năng con

Từ chức năng chung đã trình bày ở trên, ta phân tích thành những chức năng nhỏ hơn, góp phần thực hiện những chức năng đã định

Phân loại thành 3 loại tôm,

Độ chính xác 90%, Năng suất 3 tấn/h

Để thực hiện được cần

có các bộ phận

Động bộ phận cân định PLC máng chứa cơ cấu đẩy

Hộp bộ

giảm tốc truyền

4.2 Tham khảo thiết kế liên quan (model máy MPC- 1500)

 Cấu tạo: gồm một băng tải vận chuyển tôm trong có chứa cân định lượng Một tấm thép dẫn hướng để tôm lúc nào cũng ở vị trí nhưhình vẽ Một cần đẩy tôm vào khoang tương ứng Các tấm thép phânloại tôm loại 1, 2 hay 3.

 Nguyên lý hoạt động:

– Tôm sau khi được dẫn hướng để đến vị trí như hình vẽ sẽ được cân định lượng xác định khối lượng ; sau đó sẽ truyền tín hiệu đến timer trên cần đẩy để đẩy tôm đến vị trí cần đến (dùng khoang phân loai) Tôm ban đầu đang ở vị trí 3, nếu tôm đựng là loại 3 thì cân sẽ không hoạt động để tôm chạy vào khoang số 3

 Mơ tả kết cấu

Quan sát những dây chuyền phân loại tơm đã cĩ sẵn, ta thấy một dây chuyền phân loại tơm thường cĩ một hệ thống dẫn động để vận chuyển tơm chạy trên dây chuyền, một cái cân điện tử, một thiết bị nào đĩ dùng để tính tốn thời gian tơm sẽ chạy đến cơ cấu phân loại tơm (cụ thể là cần đẩy) và một cái cần đẩy

 Đánh giá ưu nhược điểm thiết kế hiện cĩ trên thị trường

 Nguyên lý hoạt động:

Hệ thống gồm 3 đòn bẩy xếp lần lượt gần nhau như hình vẽ; ở mỗi đòn bẩy có một đối trọng khác nhau đã được tính toán Đối trọng 1 ứng với tôm có khối lượng vào loại 1, tương tự đối với đối với đối trọng 2 và 3

Tôm được trượt từ trên xuống như hình vẽ Nếu có khối lượng vào loại 1; thì đối trọng sẽ sập xuống để tôm rơi vào khoang chứa 1, tương tự như vậy đối với khoang chứa 2 và 3

• Ý tưởng 2:

 Nguyên tắc hoạt động:

Là một hệ thống băng tải gồm nhiều miếng thép nhỏ xếp như trên hình vẽ Mỗi miếng thép được gắn console lên một ngàm cố định và được liên kết với ngàm bởi khớp bản lề Mỗi một thanh thép như vậy sẽ gắn thêm một hệ thống để thanh này có thể sập lên sập xuống để tôm rớt vào khoang chứa.

Khi tôm được đưa vào băng tải sẽ có một cân định lượng đặt âm bên trong băng tải cân khối lượng và phân loại sẵn là tôm loại nào Sau đó, tômtiếp tục di chuyển theo băng tải và khi đến khoang chứa cần thiết, các thanh thép sẽ tự động sập xuống để tôm rơi vào khoang

• Ý tưởng 3:

 Cấu tạo và hoạt động:

– Gồm một băng tải trên có gắn cân định lượng sẵn và 3 cơ cấu cần đẩy ứng với 3 loại tôm khác nhau

– Khi tôm được cân xác định khối lượng nó sẽ truyền tín hiệu đến mỗi cơ cấu cần đẩy tương ứng; chính xác hơn là mỗi timer trên mỗi cần đẩy Các kỹ sư sẽ tính toán chi tiết vận tốc băng tải phù hợp để xác định thời gian cho timer phù hợp Khi đúng thời điểm, timer sẽ ra tín hiệu để cơ cấu hoạt động đẩy cần ra phía trước đồng thời đẩy luôn tôm vào khoang tương ứng

• Ý tưởng 4:

 Cấu tạo: gồm băng tải và 3 cơ cấu cánh quạt tôm(thay cho cần đẩy)

 Nguyên lý hoạt động:

Tôm vẫn chạy trên băng tải có gắn cân định hướng Sau đó sẽ cótín hiệu truyền đến timer trên mỗi cơ cấu cánh quạt Đúng thời điểm,timer sẽ kích cho cánh quạt hoạt động để đẩy tôm vào khoang chứa Một cánh quạt ứng với 1 khoang chứa nhất định

5 Đánh giá ý tưởng, chọn phương pháp thiết kế

5.1 Sử dụng ma trận quyết định đánh giá các ý tưởng:

Ở đây, ta chọn chuẩn so sánh là sản phẩm hiện cĩ trên thị trường (sản phẩm cĩ model là MPC-1500)

Các ký hiệu dùng dưới đây cĩ ý nghĩa như sau:

-1: nghĩa là ứng với yêu cầu khách hàng tương ứng đang xét, ý tưởng kém hơn sovới chuẩn so sánh

0: nghĩa là ứng với yêu cầu khách hàng tương ứng đang xét, ý tưởng bằng so với chuẩn so sánh

1: nghĩa là ứng với yêu cầu khách hàng tương ứng đang xét, ý tưởng tốt hơn so với chuẩn so sánh

Ý tưởngTiêu

 Ưu điểm : Cơ cấu đơn giản, dễ thực hiện Hoàn toàn dựa vào phần cơ.

 Nhược điểm : Không năng suất; không hiệu quả vì tôm chuyển xuống dưới rất khó; cơ cấu không kịp sập xuống để tôm rơi vào rổ; không phân loại chính xác được các loại tôm

Ý tưởng 2:

 Ưu điểm:

– Phân loại được chính xác từng loại tôm