Chương 7 HỆ THỐNG SẢN XUẤT LINH HOẠT HỆ THỐNG SẢN XUẤT LINH HOẠT

HTSXLH: một nhóm các trạm gia công, xử lý processing stations CNC; NVL di chuyển tự động giữa các trạm và hệ thống kho chứa; Việc kiểm soát hệ thống bằng máy tính;  HTSXLH: gia công nhi

Trang 1

Chương 7

HỆ THỐNG SẢN XUẤT LINH HOẠT

(Flexible Manufacturing Systems – FMS)

Những khái niệm và công nghệ liên quan đến

HTSXLH là:

- Tự động hóa linh hoạt (flexible automation)

- Kỹ thuật nhóm (group technology)

- Hệ thống máy CNC

- Di chuyển BTP tự động (automated material

handling)

- Hệ thống máy DNC

Trang 2

HTSXLH: một nhóm các trạm gia công, xử lý

(processing stations) (CNC);

NVL di chuyển tự động giữa các trạm và hệ thống kho chứa;

Việc kiểm soát hệ thống bằng máy tính;

 HTSXLH: gia công nhiều dạng SP khác nhau một cách nhịp nhàng dưới sự điều khiển bằng chương trình máy tính tại các trạm làm việc khác nhau.

HTSXLH liên quan đến HT máy linh hoạt;

7.1 Hệ thống sản xuất linh hoạt

Trang 3

1 Thành phần của HTSXLH:

dưới sự điều khiển của máy tính (computer numerical control – CNC);

HTSXLH bao gồm trạm sửa chữa, kiểm tra, lắp ráp và yêu

cầu NVL…

di chuyển và lưu giữ NVL trong quá trình gia công

trong các hoạt động của các trạm gia công và của hệ thống di chuyển BTP

Một thành tố quan trọng là yếu tố lao động (human labour)…

Trang 4

2 Một số dạng của HTSXLH:

SX theo ô (manufacturing cell): nhóm máy có thể tự động hoặc thủ công, hoặc có thể KS bằng máy tính hoặc không (từ 3 trở xuống);

SX linh hoạt (flexible manufacturing): SX tự động

hoàn toàn với sự hỗ trợ của máy tính (số máy từ 4 trở lên)

Nền tảng của HTSXLH là công nghệ nhóm;

Trang 5

Ví dụ: một rô-bô điều khiển nhiều máy để SX họ SP thường được gọi là SX linh hoạt theo ô (flexible manufacturing cell).

Phân loại dựa trên phần hình dạng hình học gia công: hình khối (lăng trụ) và dạng tròn (trục/xylanh hoặc dạng đĩa)

Phân biệt theo HTSXLH chuyên dụng (dedicated FMS):

chương trình chuyên dụng giới hạn trong một vài dạng SP; máy móc xác định, ít thay đổi, hiệu quả cao…

hoặc HTSXLH theo trật tự ngẫu nhiên (random-order FMS): nhiều họ SP, kế hoạch SX thường thay đổi theo ngày, cần HT

Trang 6

3 Ứng dụng kỹ thuật sản xuất linh hoạt:

Thuận lợi của HTSXLH: sự linh hoạt trong SX, thích ứng với nhiều dạng SP …

Trang 7

1 Trung tâm máy (machining centers): thường là máy CNC;CNC là máy gia công tự động cao, là một phần của HTSXLH;

Máy CNC bao gồm thay đổi đồ gá, và dự trữ đồ gá tự động,

sử dụng giá đỡ,…

gia công trên cùng một máy;

Máy này có thể thay đổi nhiều đầu gia công;

Nhiều đầu gia công gắn trên một trục quay lắp sẵn trong máy hoặc ở gần máy

Thường sử dụng khi SL đủ lớn để có lợi về th/g (chi phí cao)

7.2 Trạm làm việc trong HTSXLH

Trang 8

3 Máy nhiều đầu gia công lớn (head indexers): tương tự như máy nhiều đầu gia công;

Thay đổi đầu gia công theo yêu cầu, nhưng đầu gia công

thường là lớn và không thể gắn với trục quay hoặc lắp sẵn trong máy;

Đầu gia công này gắn bán cố định trên một bộ phận cơ trong máy

Có thể lắp trên những trục quay theo trật tự gia công;

hoặc có thể để rời trên bàn bên ngoài (có thể lên đến 60 in);Việc ứng dụng những máy loại này gia công họ chi tiết cụ thể

Trang 9

4 Ô máy chuyên dùng (phay, khoan, tiện,…): nhóm máy chuyên dùng như tiện, phay, khoan, doa, mài,… gia công khi

Thực chất là thay thế lắp ráp thủ công trong SX theo lô;

Sử dụng rô-bốt, được lập trình sẵn theo công việc, trong hệ thống lắp ráp tự động linh hoạt;

Trang 10

6 Trạm kiểm soát (inspection stations): kiểm soát không thể

thiếu trong HTSXLH;

Kiểm soát hoạt động trạm làm việc, hoặc tại khâu thiết kế

dập (forging machines): (sản xuất cơ khí) trang bị thêm máy cán kim loại, hoặc có thể dập định hình;

Nếu tầng số sử dụng nhiều thì đầu tư để có lợi về mặt thời

gian và tránh bị động;

Nếu tầng suất sử dụng thấp thì hợp đồng gia công ngoài

Trang 11

1 Chức năng của hệ thống cung cấp:

có thể di chuyển trong hệ thống đến bất kỳ một trạm làm việc nào;

Hệ thống có thể gia công theo nhiều quy trình khác nhau;

người ta sử dụng hệ thống pallet;

Thiết kế kích thước pa-lét theo yêu cầu kích thước chi tiết;

Pa-lét thiết kế cho hệ thống dự trữ và cung cấp NVL;

Đối với dạng tròn, người ta thường sử dụng rô-bốt công

nghiệp để đưa chi tiết vào và lấy chi tiết ra sau gia công;

7.3 Hệ thống dự trữ và cung cấp NVL

(material handling and storage system)

Trang 12

c Kho tạm: mỗi máy thường có một lượng BTP chờ trước khi gia công.

dễ dàng;

Được thực hiện bởi một hoặc vài trạm giao nhận BTP;

Có thể dùng lao động thủ công, những pa-lét định hình

thống dự trữ và cung cấp NVL phải được KS trực tiếp bằng

hệ thống máy tính đến những trạm làm việc khác nhau, trạm giao nhận BTP,…

7.3 Hệ thống dự trữ và cung cấp NVL

(material handling and storage system)

Trang 13

Trạm làm việc

Dòng nguyên vật liệu – theo một hướng (a)

Nguyên

liệu ra

Trang 14

Dòng nguyên vật liệu – cả hai hướng (b)

Trạm cấp và nhận

Dạng đường thẳng ( in-line )

Trang 15

b Dạng vòng lặp hệ thống (loop):

Trạm cấp và nhận

Dạng vòng lặp hệ thống ( loop )

Dòng nguyên vật liệu

Trang 16

c Dạng vòng lặp theo trạm (ladder):

Trang 17

d Dạng mở (open-field): một dạng sửa đổi của dạng lặp;

Bao gồm cả dạng lặp hệ thống và lặp theo trạm và được thiết kế theo yêu cầu;

Thích hợp với SX nhiều họ SP, máy móc khác nhau

bị hạn chế, và đường đi NVL, BTP đến trạm làm việc khác nhau phụ thuộc vào máy nào sẵn sàng trước

e Dạng rô-bốt điều khiển (robot-centered cell): một dạng mới trong HT cung cấp NVL, sử dụng một hoặc nhiều rô-bốt để cung cấp;

Phù hợp nhất vẫn là rô-bốt công nghiệp, đặc biệt

BTP dạng tròn.

Trang 18

3 Thiết bị cung cấp NVL (material handling

equipment):

băng tải dạng con lăn, băng tải dạng khay, hoặc dạng khác, xe đẩy di chuyển trên sàn, hoặc những loại xe có định hướng tự động (AGV – automated guided vehicles), hoặc những rô-bốt công nghiệp.

Trang 19

HT cung cấp NVL phụ: thiết bị trung gian giữa HT cung cấp NVL chính với trạm làm việc;

Chức năng: định vị BTP để thuận lợi cho quá trình gia công;

Chỗ chứa tạm được coi là dạng phụ (hệ thống bổ

sung) của HT cung cấp NVL.

HT cung cấp NVL chính thường được hỗ trợ bởi hệ

thống kho tự động: hệ thống lưu trữ và xuất hàng tự

động (AS / RS – automated storage / retrieval system);

Dự trữ và cung cấp NVL tự động đến trạm và lấy BTP khỏi trạm sau gia công.

Trang 20

1 Chức năng của máy tính (computer functions): gồm 8 nhóm

a Kiểm soát từng trạm (control of each workstation): CNC

thường được sử dụng để KS trong HT

b Phân bổ những hướng dẫn KS tới trạm làm việc

(distribution of control instructions to workstations): dạng điều khiển trung tâm đó là yêu cầu liên kết, hỗ trợ trạm làm việc;

Chương trình SX SP phải được lấy từ trung tâm điều khiển, DNC (direct numerical control – điều khiển trực tiếp bằng kỹ thuật số) được sử dụng trong trường hợp này;

DNC sẽ lưu trữ chương trình và cho phép hiệu chỉnh, sửa

chữa khi có yêu cầu

7.4 HT KIỂM SOÁT BẰNG MÁY TÍNH

(computer control system)

Trang 21

c KS SX (production control): quyết định đến số lượng chi

tiết, chủng loại chi tiết được gia công trong từng lô;

Phụ thuộc vào dữ liệu nhập vào máy tính như sản lượng mỗi ngày, NVL sẵn sàng, những công cụ hỗ trợ yêu cầu; máy tính

KS SX bằng cách XD quy trình, khu vực giao nhận BTP,…

d KS dòng NVL (traffic control): kiểm soát BTP di chuyển

trong quá trình SX giữa các trạm làm việc;

Hiệu quả khi chia PX SX thành những khu vực, mỗi KV được thực hiện bởi một HT vận chuyển chính như những xe đẩy, băng tải,… và được KS bởi từng máy tính riêng biệt

Trang 22

e KS cung cấp NVL cho từng trạm (shuttle control): việc KS này liên quan đến HT cung cấp NVL phụ, hay kiểm soát việc cung cấp NVL giữa HT cung cấp chính với các trạm làm việc

f Theo dõi việc cung cấp NVL (work handling system

monitoring): theo dõi việc tình trạng của các xe tải, hệ thống pa-lét trong HT cung cấp chính và HT cung cấp phụ, cũng

như tình trạng NVL trong quá trình

Trang 23

g KS những thiết bị hỗ trợ (tool control): theo dõi và KS thiết

bị hỗ trợ là nhiệm vụ quan trọng trong HT CC Có hai vấn đề:

Thứ nhất: KS dụng cụ gia công đối với các chi tiết đã được

sẵn sàng tại trạm làm việc hay chưa, nếu chưa thì HT CC sẽ ngưng cung cấp chi tiết gia công đến trạm

Thứ hai: KS tuổi thọ của thiết bị hỗ trợ, máy tính sẽ KS th/g

sử dụng tích lũy của HT thiết bị, khi tuổi thọ thiết bị đã đến thì người vận hành phải báo cáo để thay thế

h Theo dõi và báo cáo về hiệu quả HT (system performance monitoring and reporting): máy tính chuẩn bị sẵn nhiều dạng báo cáo khác nhau tùy theo yêu cầu của QL về hiệu quả SX

Trang 24

2 Tập dữ liệu (FMS data files): 6 loại tập tin dữ liệu sau:

a Tập tin chương trình SP (part program files): tất cả các SP gia công trong HT đều được lưu giữ trong chương trình;

Một SP cụ thể có chương trình riêng để thực hiện việc gia

công tại mỗi trạm

b Tập tin quy trình gia công (routing files): chứa danh sách các công việc, và thứ tự ưu tiên của các công việc đi qua các trạm trong HT;

Tập tin này cũng chứa chương trình lựa chọn những SP khác, nếu chương trình đang thực hiện bị ùn tắc thì máy tính sẽ

chọn quy trình khác để gia công

Trang 25

c Tập tin SX SP (part production files): chứa những thông số

kỹ thuật cho SX SP;

Chứa thông tin liên quan đến năng suất của từng trạm làm việc trong quy trình, mức dự trữ BTP cho phép, yêu cầu kiểm tra,… những thông tin này chủ yếu dùng cho mục đích KS SX

d Tập tin lựa chọn giá đỡ (pallet reference files): mỗi loại pallet chỉ phù hợp với một vài loại chi tiết cụ thể;

Lưu thông tin mỗi loại SP tương ứng với loại pa-lét nào;

Mỗi loại pa-lét được lưu ở một địa chỉ duy nhất trong tập tin

Trang 26

e Tập tin về dụng cụ gia công (station tool files): lưu thông tin tương ứng với mỗi trạm, lưu giữ những thông tin mã hóa về dụng cụ cắt;

Những tập tin này chủ yếu dùng để KS dụng cụ

f Tập tin về tuổi thọ dụng cụ gia công (tool life files): lưu giữ thông tin về th/g sử dụng và tuổi thọ kinh tế của tất cả các loại dụng cụ cắt;

Th/g tích lũy của mỗi loại dụng cụ cắt được so sánh với tuổi thọ cho phép để có quyết định thay thế hợp lý

Trang 27

3 Một số dạng bảng báo cáo của HT (system reprots):

Được ghi nhận trong báo cáo về tình hình SX của hệ thống;

Ghi nhận tình SX thực tế và so sánh với kế hoạch

Trang 28

3 Một số dạng bảng báo cáo của HT (system reprots):

c Báo cáo tình trạng hiện tại (status reports): người giám sát,

tổ trưởng nắm tình hình SX hiện tại nếu người QL yêu cầu;

Ghi nhận tình trạng hiện tại HT: chi tiết đang SX, mức độ tận dụng máy móc thiết bị, giá đỡ, những thông số khác của HT

d Báo cáo về dụng cụ (tool report): liên quan đến việc QL và

KS dụng cụ;

Danh sách thiết bị thất lạc hoặc đang được sử dụng tại các

trạm làm việc, kết hợp với báo cáo về tuổi thọ thiết bị để chuẩn

bị dụng cụ ở đầu mỗi ca làm việc

Trang 29

Bảng báo cáo về tình hình SX trong ca làm việc

Báo cáo tóm tắt chi tiết sản xuất

7 7 7 7 7 7 7

6 9 8 8 7 5 9

-1 2 1 1 0 -2 2

-14.3 28.6 14.3 14.3 0.0 -28.6 28.6

Trang 30

Bảng báo cáo tuổi thọ dụng cụ tại trạm làm việc

Tình trạng tuổi thọ dụng cụ tại Trạm 3 Trang 01 Ngày 16 / 07 / 2001 11:40:22

00003 00165 00166 00173 10011 10014 10017 10020 10021 10023 10025 10027 10032 10034 10035 10036 10037 10056 10057 10061 10062 10064

500.0 50.0 200.0 91.5 800.0 135.0 225.0 300.0 115.0 210.0 142.0 100.0 300.0 999.0 320.0 380.0 35.0 600.0 400.0 400.0 350.0 65.0

600.6 3.0 3.0 22.0 0.0 3.9 236.0 59.0 59.0 0.0 118.0 0.0 0.0 0.0 112.0 1188.0 85.0 6.0 118.0 472.0 472.0 91.0

120.1 6.0 1.5 24.0 0.0 2.9 104.9 19.7 51.3 0.0 83.1 0.0 0.0 0.0 35.0 312.8 242.9 1.0 29.5 118.0 134.9 140.0

Trang 31

1 Mức độ tận dụng máy móc thiết bị cao hơn (higher

machine utilization): mức độ tận dụng máy móc trung bình cao hơn SX theo lô truyền thống;

Hiệu quả lơn trong công việc, chuẩn bị, và kế hoạch điều độ có

thể tận dụng máy móc thiết bị trên 80%;

SX theo lô truyền thống mức độ tận dụng này khoảng 50%

nhiều chi tiết khác nhau được gia công cùng lúc hơn là SX những lô riêng lẽ, nên số chi tiết đang được gia công bất

cứ lúc nào cũng ít hơn trong SX theo lô

7.5 LỢI ÍCH CỦA FMS (FMS benefits)

Trang 32

3 Thời gian sản xuất ngắn hơn (lower manufacturing lead

time): giảm BTP trong quá trình gia công làm cho th/g gia công chi tiết giảm nên th/g giao hàng nhanh hơn

4 Linh hoạt hơn trong điều độ SX (greater flexibility in

production scheduling): HTSXLH theo kiểu ngẫu nhiên, công suất thích ứng ĐĐSX ngày này sang ngày khác, và đáp ứng nhu cầu khẩn và đòi hỏi đặc biệt của khách hàng

năng suất trong HTSXLH cao hơn và lực lượng lao động trực tiếp ít hơn nghĩa là năng suất tính theo giờ lao động

sẽ cao hơn so với SX truyền thống

7.5 LỢI ÍCH CỦA FMS (FMS benefits)

Tiêu đề	Hệ Thống Sản Xuất Linh Hoạt
Trường học	Trường Đại học Công Nghiệp Hà Nội
Chuyên ngành	Kỹ thuật cơ khí và tự động hóa
Thể loại	Chương
Năm xuất bản	2023
Thành phố	Hà Nội

Định dạng
Số trang	32
Dung lượng	1,12 MB