Tiểu luận nhóm 2 hệ thống tự động hóa sản xuất thông minh linh hoạt | Trường đại học Điện Lực

TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC
KHOA ĐIỀU KHIỂN & TỰ ĐỘNG HÓA BÁO CÁO CHUYÊN ĐỀ
NGÀNH: TỰ ĐỘNG HÓA
CHUYÊN NGÀNH: TĐH & ĐKTBĐCN1
HỌC PHẦN: NHẬP MÔN TỰ ĐỘNG HÓA VÀ ĐIỀU KHIỂN
Giảng viên hướng dẫn: Nguyễn Ngọc Khoát
Nhóm sinh viên/ sinh viên thực hiện: Nhóm 2:
1. La Tuấn Anh(nhóm trưởng) - MSV: 21810430764 STT:4
2. Nguyễn Khắc Khánh –MSV: 21810410045 STT:23
3. Nguyễn Ngọc Quang - MSV:21810410033 STT:38
4. Bùi Việt Chung - MSV: 21810430399 STT: 07
5.Trịnh Trung Hiếu - MSV: 21810410045 STT: 17
Lớp: D16TDH&DKTBDCN1 HÀ NỘI, 13/11/2022 1 MỤC LỤC Giới thiệu 3 Tóm tắt 4
Tại sao phải sử dụng FMS? 5
I. Hệ thống sản xuất linh hoạt là gì ? 5
II. Các thành phần của F.M.S 6
III. Hệ thống sản xuất linh hoạt 7 IV. Tính linh hoạt 8
4.1 Một hệ thống sản xuất linh hoạt cho phép hệ thống vẫn
đáp ứng trong trường hợp nội dung hoạt động thay đổi.
4.2 Các hoạt động được diễn ra trong hệ thống sản xuất linh hoạt
V. Ưu và nhược điểm khi áp dụng hệ thống sản xuất linh hoạt 10 5.1 Ưu điểm 5.2 Nhược điểm
VI. Ví dụ về hệ thống sản xuất F.M.S 10 TÀI LIỆU THAM KHẢO 12 2 GIỚI THIỆU
Kể từ buổi bình minh của nền văn minh, con người đã không ngừng cố
gắng giảm bớt và cải thiện công việc của mình bằng cách phát triển các công
cụ tốt hơn. Quá trình này bắt đầu với sự phát triển của các công cụ bằng đá và
sẽ lên đến đỉnh điểm là sự phát triển của một nhà máy hoàn toàn tự động. Nhà
máy này sẽ có thể làm tất cả những thứ liên quan đến một sản phẩm, ngay từ
thiết kế nó đến bao bì. Vì người vận hành con người có xu hướng là mắt xích
yếu nhất trong quá trình sản xuất, nên nhu cầu tự động hóa đã được cảm nhận
trong toàn ngành. Hệ thống sản xuất linh hoạt (F.M.S.) nằm ngoài quy trình này
và là một bước tiến tới tự động hóa hoàn toàn nhà máy. Hệ thống này tự động
hóa phần cắt kim loại của quá trình sản xuất sản phẩm. Một F.M.S.is một hình
thức tự động hóa linh hoạt, trong đó một số máy công cụ được liên kết với
nhau bằng một hệ thống xử lý vật liệu và tất cả các khía cạnh của hệ thống
được điều khiển bởi một máy tính trung tâm 3 TÓM TẮT
Một trong những khái niệm mang tính cách mạng nhất về Quy trình gia
công xuất hiện trong hai thập kỷ qua là khái niệm Hệ thống sản xuất linh hoạt
(F.M.S.). Đó là một khái niệm gia công trong đó một bộ máy công cụ có thể
được sử dụng để thực hiện một loạt các hoạt động gia công để sản xuất nhiều
loại sản phẩm. Bản chất năng động này của các công cụ máy móc có thể đạt
được bằng cách phát triển một sự kết hợp tuyệt đẹp của các thành phần Phần cứng và Phần mềm.
Bài báo cố gắng đưa ra khái niệm Hệ thống sản xuất linh hoạt. Nó cố
gắng giải thích tại sao một hệ thống gia công như vậy là nhu cầu của giờ. Nó
khai sáng cho chúng ta về các thành phần Phần cứng và Phần mềm khác nhau
của hệ thống này và cách mỗi thành phần trong số chúng hoạt động phối hợp
với nhau. Bài báo cũng giải thích cách F.M.S. có thể được thiết kế để phù hợp
với yêu cầu của hồ sơ công việc của một công ty cụ thể. Khi F.M.S. đã được
thiết kế, bài báo cũng cho chúng ta biết cách triển khai hệ thống này ngay từ
việc mua sắm các thành phần cần thiết đến bắt đầu sản xuất trên hệ thống. Với
sự giúp đỡ của Case Studies, bài báo giải thích cách các công ty đã thành lập
F.M.S. và đã đạt được từ nó. Bài báo cũng nói về những cải tiến khác nhau
trong kết quả mà các công ty đã đạt được bằng cách triển khai hệ thống
này. Bài báo cũng cho biết việc triển khai F.M.S. trong các công ty Ấn Độ có
thể giúp họ đối mặt với những thách thức toàn cầu như thế nào. 4
Tại sao phải sử dụng FMS?
Kịch bản thị trường hiện tại là một khách hàng có yêu cầu yêu cầu nhiều sản
phẩm chất lượng tốt trong một thông báo rất ngắn. Các hệ thống sản xuất sản
phẩm truyền thống như hệ thống truyền tải không thể đối phó với các yêu cầu
của thị trường. Hệ thống sản xuất dòng chuyển nhượng có mức sản xuất rất cao
nhưng cung cấp tính linh hoạt hạn chế. Mặt khác, hệ thống cửa hàng làm việc
sản xuất sản phẩm cung cấp mức độ linh hoạt rất cao nhưng có mức sản xuất
rất thấp. Các hệ thống này không thể đáp ứng các yêu cầu của sự đa dạng, số
lượng và tốc độ cùng một lúc. Điều này dẫn đến công việc phát triển của một
hệ thống, kết hợp các mục tiêu dường như mâu thuẫn của tính linh hoạt cao và năng suất cao.
Sự xuất hiện của F.M.S. Công nghệ đã được chứng minh là một giải
pháp lý tưởng cho vấn đề này. Với sự giúp đỡ của F.M.S. Chúng tôi có thể sản
xuất nhiều loại sản phẩm mà không thực hiện bất kỳ thay đổi nào trong thiết
lập phần cứng. Do đó, thời gian thay đổi giữa hai sản phẩm có thể được giảm
theo thời gian mà các công cụ máy yêu cầu để nhận các hướng dẫn cần thiết.
Nó cũng làm giảm thời gian dẫn đầu mạnh mẽ. Đây là tầm quan trọng hàng đầu
vì thời gian dẫn đầu được đánh đồng với chi phí của sản phẩm. Nó là một công
nghệ nhạy cảm với thị trường vì nó có thể tạo ra tỷ lệ sản phẩm cần thiết một
cách nhanh chóng và hiệu quả.
I. Hệ thống sản xuất linh hoạt là gì ?
-Hệ thống sản xuất linh hoạt (FMS - Flexible Manufacturing System) là một
dạng tự động hóa linh hoạt trong đó một số máy công cụ được liên kết với nhau
bằng hệ thống xử lý vật liệu và tất cả các khía cạnh của hệ thống được điều
khiển bởi một máy tính trung tâm. FMS được phân biệt với một dây chuyền sản xuất tự động
bởi khả năng xử lý đồng thời nhiều kiểu sản phẩm.
Tại bất kỳ thời điểm nào, mỗi máy trong hệ thống có thể đang xử lý một loại
sản phẩm khác nhau. Một FMS cũng có thể đối phó với những thay đổi trong tổ
hợp sản phẩm và lịch trình sản xuất khi các mẫu nhu cầu đối với các sản phẩm
khác nhau được tạo ra trên hệ thống thay đổi theo thời gian. Các kiểu sản phẩm
mới có thể được đưa vào sản xuất với FMS, miễn là chúng nằm trong phạm vi
sản phẩm mà hệ thống được thiết kế để xử lý. Do đó, loại hệ thống tự động này
là lý tưởng khi nhu cầu về sản lượng sản phẩm thấp đến trung bình và có khả năng thay đổi nhu cầu.
Việc thay đổi này có thể được diễn ra trước hoặc trong quá trình hệ thống đang
làm việc. Tất cả đều được thực hiện vì những mục đích khác nhau mà con
người hướng đến. Như vậy con người đóng vai trò trung tâm trong hoạt động
điều khiển. Quá trình sản xuất diễn ra nhưng không tập chung sức người trong
lao động. Con người ở đây tham gia bằng hoạt động lao động trí tuệ và ứng
dụng trí tuệ trong sản xuất. 5
II. CÁC THÀNH PHẦN CỦA F.M.S
Các thành phần của F.M.S. có thể được phân loại rộng rãi thành hai loại: · Phần cứng · Phần mềm Phần cứng:
- Thành phần Phần cứng về cơ bản bao gồm Máy công cụ và hệ thống xử lý
- Nó kết hợp các thiết bị sau: ·
Machine Tools : Công cụ máy móc ·
Host Computer : Máy tính chủ ·
Load/Unload Station : Tải/dỡ trạm ·
Guided Vehicles : Xe có hướng dẫn · Robots · Washing station : Trạm rửa · Tool Room : Phòng dụng cụ ·
Swarf Disposal System : Hệ thống xử lý Swarf ·
Inspection Hardware (C.M.M. facilities): Phần cứng kiểm tra ·
Programmable Logic Controllers (P.L.C.) : Bộ điều khiển logic lập trình
Phần mềm: Phần mềm cho F.M.S. có thể được chia thành 2 loại lớn: 6
- Phần mềm cho các chức năng bên ngoài: được sử dụng để lập kế hoạch
và kiểm soát các chức năng diễn ra bên ngoài ranh giới vật lý của F.M.S
- Phần mềm cho các chức bên trong: được sử dụng để tải và điều khiển
các thành phần trong ranh giới vật lý của F.M.S
Các chức năng bên ngoài kết hợp các hoạt động sau: ·
Production Scheduling: Kế hoạch sản xuất ·
Process Planning: Kế hoạch xử lý ·
Tool Management: Quản lý công cụ ·
Maintenance Planning: Lập kế hoạch bảo trì
Các chức năng bên trong kết hợp các hoạt động sau: ·
Production Control: Kiểm soát sản xuất ·
Production Monitoring/ Reporting: Giám sát/ báo cáo sản xuất ·
Machine/ Process Control: Điều khiển máy/ quá trình ·
Machine Diagnostic: Chẩn đoán máy
III. Hệ thống sản xuất linh hoạt
– Nhóm những thiết bị sản xuất, được lắp đặt thành một chuỗi. Cách lắp đặt
nhằm mục đích hoạt động trơn chu và logic. Để quá trình vận hành máy được
diễn ra thuận lợi trên thực tế.
– Được nối bởi những thiết bị vận chuyển và điều khiển nguyên vật liệu tự
động hóa. Các thiết bị này là phương tiện, liên kết với hệ thống với mục đích
chung chuyển. Đó là quá trình vận chuyển, điều khiển nguyên vật liệu. Để quá
trình sản xuất khép kín diễn ra, các hoạt động này đều tham gia trong hệ thống. 7
– Được nối với nhau bởi một hệ thống máy tính. Các thiết lập đưa đến hệ thống
điều khiển chính cho hoạt động sản xuất. Với con người là trung tâm chính
trong sản xuất. Máy móc vừa là công cụ lại là phương tiện để hoạt động sản
xuất tự động hóa diễn ra. Bởi vì trên thực tế, ngoài tham gia vào quá trình sản
xuất, máy móc còn tham gia vào quá trình vận chuyển sản phẩm hay hàng hóa trong chính hệ thống.
*Như vậy, có thể thấy tính linh hoạt được thể hiện rất đa dạng trong quá trình hoạt động.
Các công việc liên quan trong quá trình sản xuất, đáp ứng nguyên vật liệu, cho
đến vận chuyển đều được điều khiển thông qua hệ thống từ xa. Các nội dung
công việc được thực hiện và kết nối với hệ thống máy tính chung, được con người làm chủ.
Tính tự động hóa được áp dụng cho phép con người tham gia vào quá trình sản
xuất với vai trò trung tâm. Các hoạt động liên quan đến sản xuất diễn ra dưới
sự điều khiển của con người. Giúp hạn chế việc dùng sức của con người trong
sản xuất, thay vào đó là ứng dụng trí tuệ.
Để hiểu thế nào là một hệ thống sản xuất linh hoạt, cùng tìm hiểu tính linh hoạt
cơ bản được thể hiện. IV. Tính linh hoạt
Linh hoạt trong sản xuất có nghĩa là khả năng xử lý các sản phẩm một
cách đa dạng. Rông hơn là linh hoạt với những thay đổi diễn ra thực tế. Tính
linh hoạt đặt ra yêu cầu trong xử lý, giải quyết các phát sinh. Các thay đổi này
được đưa ra bởi chính con người thông qua việc thay đổi các lập trình đã thực hiện trước đó.
Tính linh hoạt cho phép diễn ra đối với các thay đổi từ đơn giản đến phức tạp.
– Từ số lượng hàng hóa nhỏ cho tới cực lớn. Quy mô, số lượng hàng hóa thay
đổi đòi hỏi cao hơn về hoạt động của máy móc, các thiết bị và kỹ thuật trong hệ
thống tự động hóa. Do đó, việc lựa chọn máy móc hoạt động trong hệ thống
cũng càn phải phù hợp với nhu cầu của doanh nghiệp.
– Hay cả việc thay đổi trình tự quy trình, thay đổi khối lượng sản xuất và thay
đổi thiết kế sản phẩm. Đây được xem là các thay đổi có tính chất phức tạp. Các
hoạt động nhằm thay đổi lập trình cũng phải được diễn ra chính xác, phù hợp.
Các thay đổi trong hệ thống sẽ phản ánh các định hướng mà con người muốn. 8
Ngoài ra, còn phải xem xét các phát sinh của hệ thống ngoài phạm vi điều chỉnh của con người.
Các quy trình được thực hiện tạo nên sự linh hoạt, khoa học. Ứng dụng công
nghệ cho phép con người điều khiển và làm chủ các công đoạn sản xuất. Công
nghệ số kết nối các hệ thống máy tính vào internet. Kết quả là tạo ra không
gian số tương ứng với thế giới thực thể. Các kết nối này cho phép con người
quản lý và điều khiển hệ thống một cách trơn chu và linh hoạt.
4.1 Một hệ thống sản xuất linh hoạt cho phép hệ thống vẫn đáp ứng trong
trường hợp nội dung hoạt động thay đổi.
Việc đáp ứng phải được diễn ra cho dù các thay đổi được dự đoán hay không
dự đoán được. Trên thực tế, do nhu cầu và đòi hỏi về thành phẩm mà con người
luôn có những điều chỉnh trong kế hoạch. Các thực hiện trên thực tế nếu thay
đổi cần sự điều chỉnh máy móc phù hợp. Có hai tính linh hoạt được thể hiện:
– Tính linh hoạt định tuyến. Bao gồm khả năng thay đổi của hệ thống để tạo ra
các loại sản phẩm mới. Và khả năng thay đổi thứ tự các hoạt động được thực
hiện trên một sản phẩm. Như vậy đây là các thay đổi lớn trong hoạt động hệ
thống. Có thể làm thay đổi hoàn toàn các kế hoạch dự định ban đầu được thiết lập cho hệ thống.
– Tính linh hoạt của máy. Bao gồm khả năng sử dụng nhiều máy để thực hiện
cùng một hoạt động trên một sản phẩm. Cũng như khả năng của hệ thống để
thích nghi các thay đổi quy mô lớn. Như về khối lượng, công suất hoặc khả
năng. Đây là các thay đổi dựa trên máy móc. Do đó tùy thuộc vào nhu cầu thực
tế, doanh nghiệp cần lựa chọn máy móc tốt, đáp ứng tiêu chuẩn. Muốn hoạt
động của hệ thống diễn ra trơn chu, cần các mắt xích hoạt động hiệu quả.
4.2 Các hoạt động được diễn ra trong hệ thống sản xuất linh hoạt
– Tự động kết nối bằng hệ thống xử lý vật liệu để tối ưu hóa quy trình sản xuất.
– Máy tính điều khiển trung tâm điều khiển chuyển động vật liệu. Điều khiển
về vận chuyển hàng hóa, vật liệu tham gia vào hệ thống.
– Quy trình làm việc của máy. Được con người thiết lập sẵn cho máy. Các
chuyển động của máy được điều khiển bởi con người.
Tính linh hoạt cao trong việc quản lý các tài nguyên sản xuất như thời gian và
công sức để sản xuất một sản phẩm mới. Sản xuất các sản phẩm nhỏ như
những sản phẩm được sản xuất hàng loạt. 9
V. Ưu và nhược điểm khi áp dụng hệ thống sản xuất linh hoạt 5.1 Ưu điểm
– Giảm chi phí sản xuất: Chi phí thấp hơn cho mỗi đơn vị sản xuất.
– Năng suất lao động lớn hơn, hiệu suất máy lớn hơn, nâng cao chất lượng. Nâng hiệu quả.
– Khả năng thích ứng với các hoạt động CAD / CAM.
– Thời gian thực hiện ngắn hơn, giảm hàng tồn kho, tăng tỷ lệ sản xuất. 5.2 Nhược điểm
– Chi phí thiết lập ban đầu cao.
– Yêu cầu lao động lành nghề.
– Hệ thống phức tạp, bảo trì rất phức tạp.
– Chỉ áp dụng trong những mô hình sản xuất phức tạp, có nhu cầu hoạt động lâu dài.
VI. Ví dụ về hệ thống sản xuất F.M.S
*Hệ thống sản xuất linh hoạt thường được áp dụng trong các nhà máy
sản xuất với tính chất của sản phẩm được kể đến như:
– Hàng hóa hay vật liệu nặng, con người khó thực hiện các thao tác nhằm mục đích mong muốn.
– Cần tính chính xác cao về thành phẩm: Hình dáng, kích thước, tính chi tiết của sản phẩm,..
– Các hàng hóa có giá trị cao, cần áp dụng của khoa học kỹ thuật trong chế tạo.
*Có thể lấy một ví dụ điển hình với hệ thống sản xuất linh hoạt đó là: 10
Hệ thống sản xuất tự động bằng cánh tay Robot trong nhà máy sản xuất ô tô.
Đây là việc ứng dụng khoa học, kỹ thuật và tiến bộ điện tử trong ngành công
nghiệp sản xuất ô tô tự động. Các hoạt động diễn ra trong quá trình sản xuất
được thực hiện tự động hóa. Con người nắm giữ vai trò trung gian trong
điều khiển chuyển động của cánh tay Robot.
Các hoạt động đó tiến hành nhằm vận chuyển các thiết bị, nguyên liệu đến
nơi sản xuất. Khu vực diễn ra quá trình sản xuất. Ở đây lực lượng tham gia
vào hoạt động lao động chính là các cánh tay Robot. Con người thực hiện
thay đổi các chuyển động, tham gia vào quá trình tạo kế hoạch, thiết kế
chương trình, đặt lệnh để Robot thực hiện hoạt động.
Các hoạt động được diễn ra một cách toàn diện. Robot tham gia từ quá trình
sản xuất, vận chuyển và các khâu khác. Quá trình này không có sự tham gia
trong hoạt động lao động chân tay của con người. Con người chỉ tham gia
vào các hoạt động trí tuệ, sáng tạo nội dung, thay đổi chương trình phù hợp.
*Các hoạt động được tiến hành
– Tự động kết nối bằng hệ thống xử lý vật liệu để tối ưu hóa quy trình sản
xuất. Các kết nối, liên kết giữa các khâu thông qua máy tính được thực hiện.
Nhằm xâu chuỗi các hoạt động thành hệ thống để quá trình sản xuất ô tô
diễn ra logic, liên tục, có sự kết nối.
– Máy tính điều khiển trung tâm tiến hành điều khiển chuyển động vật liệu.
Đưa các vật liệu đến khu vực cần, để vật liệu tham gia vào chế tạo các bộ
phận của o tô hoặc tham gia vào quá trình nắp ráp thành phẩm. Điều khiển
về vận chuyển hàng hóa, vật liệu tham gia vào hệ thống.
– Quy trình làm việc của Robot. Con người lập trình để Robot có khả năng
thực hiện đúng các hoạt động tuần tự, đi đến sản xuất bộ phận và nắp ráp ô tô. TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Handbook of Flexible Manufacturing Systems. 11
2.Flexible Manufacturing System in Practise, Roger Bonetto.
3.Flexible Manufacturing, David Parrish.
4.Materials and Processes in Manufacturing, E. Paul DeGarmo, J.T. Black, Ronald A. Kohser.
5.Processe and Material of Manufacture, Roy A. Lindberg.
6.Modelling and Analysis of Manufacturing Systems, Askin.R and Standridge. C.
7.e-Manufacturing, various authors. 8.Britannica Encyclopaedia. 12