ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ BÁO CÁO GIỮA KỲ VÀ KẾT THÚC MÔN HỌC Môn học: Cơ sở Công nghệ chế tạo máy Giảng viên hướng dẫn: TS. Trần Anh Quân Sinh viên thực hiện: Vũ Mạnh Cường Mã sinh viên: 19021582 Hà Nội 2022 CHUYÊN ĐỀ: HỆ THỐNG VÀ NHÀ MÁY SẢN XUẤT Phần A. Vai trò của ngành chế tạo máy và quan điểm hệ thống sản xuất Vai trò của ngành chế tạo máy Thế giới đã trải qua 3 cuộc cách mạng công nghiệp và đang bước vào cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ tư với muôn vàn cơ hội lẫn thách thức. Cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ nhất ra đời đã khẳng định vai trò, tầm quan trọng của công nghệ, máy móc nói chung và ngành công nghệ chế tạo máy nói riêng trong sản xuất cũng như đời sống của con người. Hình 1. Xưởng dệt ở nước Anh trong giai đoạn cách mạng công nghiệp lần thứ nhất Xuyên suốt trong các quá trình đó, không thể phủ định vai trò đặc biệt quan trọng của ngành cơ khí chế tạo máy. Đây là ngành chế tạo ra các loại máy móc và thiết bị sản xuất, tạo tư liệu sản xuất phục vụ mọi nhu cầu của đời sống hiện nay, là lĩnh vực hoạt động đặc thù, vừa là nền tảng, vừa là động lực cho sự phát triển của nhiều ngành nghề khác nhau, được ví như trái tim của quá trình công nghiệp hóa. Có thể nói, chế tạo máy đã bao phủ gần như toàn bộ lĩnh vực trong đời sống. Từ các thiết bị Y tế như máy trợ thở Oxy, trái tim nhân tạo... đã cứu sống hàng triệu, các con tàu vũ trụ với sứ mệnh khám phá không gian đến các phương tiện giao thông tự động, bảo vệ môi trường. Các phát minh đó đã và đang giúp cải thiện chất lượng cuộc sống của con người. Trong khi các tài nguyên thiên nhiên có sẵn đang dần bị cạn kiệt, sự phát triển của các vật liệu đen, kim loại màu và ứng dụng để tạo thành các sản phẩm thay thế, phục vụ con người đã mở ra một bước tiến lớn trong chế tạo máy nói riêng và công nghệ hóa nói chung. Vì vậy, đẩy mạnh đầu tư, phát triển ngành chế tạo máy chính là phát triển lĩnh vực tự động hóa, là cơ sở để nâng cao vị thế cạnh tranh, giúp doanh nghiệp đứng vững trên thị trường mà nhu cầu đòi hỏi ngày cao. Quan điểm về hệ thống sản xuất Bên cạnh sự chú trọng phát triển các thiết bị máy móc, áp dụng các kỹ thuật khoa học ngày một tiến bộ, các doanh nghiệp trong thời kỳ cuộc cách mạng công nghiệp 4.0 cần đặc biệt quan tâm đến hệ thống sản xuất của doanh nghiệp. Để có tối đa hóa lợi nhuận, doanh nghiệp nhất định cần thiết lập một hệ thống sản xuất tạo điều kiện thuận lợi cho dòng thông tin điều phối đầu vào, quá trình xử lý và đầu ra. Vì sao hệ thống sản xuất có vai trò quyết định đến tốc độ phát triển và tổ chức, doanh nghiệp càng lớn thì hệ thống sản xuất càng cần được tối ưu hóa, trở nên tinh gọn? Để hiểu được vai trò, tầm quan trọng của hệ thống sản xuất, trước hết, chúng ta cần hiểu được khái niệm, sự hình thành và phát triển của chúng.
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ BÁO CÁO GIỮA KỲ VÀ KẾT THÚC MÔN HỌC Môn học: Cơ sở Công nghệ chế tạo máy Giảng viên hướng dẫn: TS Trần Anh Quân Sinh viên thực hiện: Mã sinh viên: Vũ Mạnh Cường 19021582 Hà Nội 2022 LỜI MỞ ĐẦU GVHD: TS TRẦN ANH QUÂN LỜI MỞ ĐẦU Đối với sinh viên nói chung sinh viên chun ngành kỹ thuật nói riêng, việc tích lũy kiến thức qua giáo trình, giảng lớp quan trọng cần thiết Tuy nhiên, khơng thực hành, tìm hiểu ứng dụng kiến thức sống sản xuất điều đáng tiếc Mặc dù học tập nghiên cứu môn học Cơ sở công nghệ chế tạo máy giai đoạn dịch bệnh Covid19 thực hành, áp dụng kiến thức vào vận hành máy móc phịng, xưởng khí nhà trường, chúng em may mắn thầy Trần Anh Quân giảng dạy mơn Qua buổi thảo luận, thuyết trình, làm việc nhóm, chúng em khơng học kiến thức chun mơn mà cịn trau dồi thêm kỹ mà sinh viên ngày cần trang bị kỹ thuyết trình, phản biện, làm việc theo đội nhóm Ngoài ra, để chúng em tiếp cận thực tiễn hoạt động sản xuất, thầy thường xuyên cung cấp tài liệu, video thực tế hệ thống sản xuất, chế tạo chi tiết, sản phẩm để chúng em hiểu rõ tầm quan trọng khả ứng dụng mơn học vai trị ngành cơng nghệ chế tạo máy sản xuất, đặc biệt hệ thống sản xuất tương lai Sau trình học tập, tích lũy kiến thức từ hướng dẫn, chia sẻ quý báu từ thầy kết hợp với kiến thức tìm hiểu được, em đúc kết lại báo cáo Chuyên đề “Hệ thống nhà máy sản xuất” Vì thời gian nghiên cứu học tập hạn chế nên làm em cịn nhiều thiếu sót Em mong thầy cho ý kiến đánh giá góp ý để em hồn thiện báo cáo Cuối cùng, em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy Trần Anh Quân tận tình giảng dạy môn học Cơ sở công nghệ chế tạo máy hướng dẫn chúng em hoàn thiện chuyên đề báo cáo Sinh viên thực Vũ Mạnh Cường CHUYÊN ĐỀ: HỆ THỐNG VÀ NHÀ MÁY SẢN XUẤT GVHD: TS TRẦN ANH QUÂN CHUYÊN ĐỀ: HỆ THỐNG VÀ NHÀ MÁY SẢN XUẤT Phần A Vai trò của ngành chế tạo máy quan điểm hệ thống sản xuất Vai trò của ngành chế tạo máy Thế giới trải qua cách mạng công nghiệp bước vào cách mạng công nghiệp lần thứ tư với muôn vàn hội lẫn thách thức Cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ đời khẳng định vai trị, tầm quan trọng cơng nghệ, máy móc nói chung ngành cơng nghệ chế tạo máy nói riêng sản xuất đời sống người Hình Xưởng dệt ở nước Anh giai đoạn cách mạng công nghiệp lần thứ nhất Xuyên suốt q trình đó, khơng thể phủ định vai trị đặc biệt quan trọng ngành khí chế tạo máy Đây ngành chế tạo loại máy móc thiết bị sản xuất, tạo tư liệu sản xuất phục vụ nhu cầu đời sống nay, lĩnh vực hoạt động đặc thù, vừa tảng, vừa động lực cho phát triển nhiều ngành nghề khác nhau, ví trái tim q trình cơng nghiệp hóa Có thể nói, chế tạo máy bao phủ gần toàn lĩnh vực đời sống Từ thiết bị Y tế máy trợ thở Oxy, trái tim nhân tạo cứu sống hàng triệu, tàu vũ trụ với sứ mệnh khám phá không gian đến phương tiện giao thông tự động, bảo vệ môi trường Các phát minh giúp cải thiện chất lượng sống người Trong tài nguyên thiên nhiên có sẵn dần bị cạn kiệt, phát triển vật liệu đen, kim loại màu ứng dụng để tạo thành sản phẩm thay thế, phục vụ người mở bước tiến lớn chế tạo máy nói riêng cơng nghệ hóa nói chung SINH VIÊN THỰC HIỆN: VŨ MẠNH CƯỜNG CHUYÊN ĐỀ: HỆ THỐNG VÀ NHÀ MÁY SẢN XUẤT GVHD: TS TRẦN ANH QUÂN Vì vậy, đẩy mạnh đầu tư, phát triển ngành chế tạo máy phát triển lĩnh vực tự động hóa, sở để nâng cao vị cạnh tranh, giúp doanh nghiệp đứng vững thị trường mà nhu cầu địi hỏi ngày cao Quan điểm hệ thớng sản xuất Bên cạnh trọng phát triển thiết bị máy móc, áp dụng kỹ thuật khoa học ngày tiến bộ, doanh nghiệp thời kỳ cách mạng công nghiệp 4.0 cần đặc biệt quan tâm đến hệ thống sản xuất doanh nghiệp Để có tối đa hóa lợi nhuận, doanh nghiệp định cần thiết lập hệ thống sản xuất tạo điều kiện thuận lợi cho dịng thơng tin điều phối đầu vào, trình xử lý đầu Vì hệ thống sản xuất có vai trị định đến tốc độ phát triển tổ chức, doanh nghiệp lớn hệ thống sản xuất cần tối ưu hóa, trở nên tinh gọn? Để hiểu vai trò, tầm quan trọng hệ thống sản xuất, trước hết, cần hiểu khái niệm, hình thành phát triển chúng Định nghĩa, vai trò trình hình thành của hệ thống sản xuất Hệ thống sản xuất (Production System) bao gồm phương pháp, thủ tục xếp chức cần thiết để tập hợp yếu tố đầu vào cung cấp sản phẩm đầu theo nhu cầu thị trường Hệ thống sản xuất sử dụng nguyên vật liệu, kinh phí, sở hạ tầng lao động để tạo sản lượng hàng hóa cần thiết Hệ thống sản xuất của doanh nghiệp tổng hợp phận sản xuất phục vụ sản xuất, phân bố không gian mối quan hệ sản xuất – kĩ thuật chúng với Sản xuất coi khâu định tạo sản phẩm dịch vụ, giá trị gia tăng Chỉ có hoạt động sản xuất hay dịch vụ nguồn gốc sản phẩm dịch vụ tạo doanh nghiệp Sự phát triển sản xuất sở làm tăng giá trị gia tăng cho doanh nghiệp, tăng trưởng kinh tế cho kinh tế quốc dân tạo sở vật chất thúc đẩy xã hội phát triển Quá trình sản xuất quản lý tốt góp phần tiết kiệm nguồn lực cần thiết sản xuất, giảm giá thành, tăng suất hiệu doanh nghiệp nói chung Chất lượng sản phẩm hay dịch vụ khâu sản xuất hay cung ứng dịch vụ tạo Chính vậy, hồn thiện hệ thớng sản x́t tạo tiềm to lớn cho việc nâng cao suất, chất lượng khả cạnh tranh doanh nghiệp Sản xuất có nguồn gốc từ tiếng Latinh, manu factus, nghĩa đen “làm bằng tay” (made by hand) Nhưng sức mạnh cơng cụ cầm tay có hạn Động vật hóa việc sử dụng thủy vào sản xuất, đời sống bước tiến trình tiến hóa Điều chấp nhận khởi đầu Cách mạng công nghiệp Trong khởi đầu đó, khơng thể khơng nhắc đến Eil Whitney biết đến với phát minh vĩ đại giúp định hình kinh tế Hoa Kỳ vào thời điểm Gin bông, các bộ phận có thể hoán đổi cho (mà ông gọi “hệ thống đồng nhất”), máy phay Những phát minh làm giảm nhân công lao động, tăng hiệu trình sản xuất khiến Whitney trở thành chả để ngành sản xuất hàng loạt Mỹ Giai đoạn thứ hai doanh nghiệp sản xuất đánh dấu ghi nhận nhiều cho thử nghiệm, phân tích quan điểm Frederick Winslow Taylor Ông là “cha SINH VIÊN THỰC HIỆN: VŨ MẠNH CƯỜNG CHUYÊN ĐỀ: HỆ THỐNG VÀ NHÀ MÁY SẢN XUẤT GVHD: TS TRẦN ANH QUÂN đẻ” trường phái quản lý theo khoa học, người tiếp cận, nghiên cứu quản lý cách khoa học, CHUYÊN ĐỀ: HỆ THỐNG VÀ NHÀ MÁY SẢN XUẤT GVHD: TS TRẦN ANH QUÂN có hệ thống cung cấp cở sở khoa học cho sản xuất nghệ thuật cắt kim loại Năm 1913, Henry Ford kết hợp lý thuyết để thực phương pháp sản xuất dây chuyền Ơng khơng cách mạng ngành cơng nghiệp sản xuất Hoa Kỳ châu Âu mà có nhiều ảnh hưởng tới kinh tế xã hội kỷ 20, tới mức phối hợp nhuần nhuyễn sản xuất hàng loạt, tiền lương cao cho người lao động giá thành sản phẩm thấp cho người tiêu dùng Henry Ford người phát minh xe ông người tìm phương pháp sản xuất hàng loạt (mass-production system) cách đáp ứng thị trường tiêu thụ sản phẩm Giai đoạn sau này, phát minh robot đời đóng góp quan trọng hoạt động sản xuất Trong đó, robot thay phần tồn trình lao động người trình lắp ráp, vận chuyển giám sát Chúng ta hiểu hệ thống sản xuất thông qua việc mơ tả theo yếu tố: Đầu vào, Quy trình xử lý đầu Hình Sơ đờ hệ thống sản xuất - Đầu vào Đầu vào tập hợp yếu tố sẵn có sản phẩm q trình sản xuất đó, thơng qua quy trình xử lý để tạo mục tiêu đầu q trình sản xuất Trong đó, nhu cầu của thị trường yếu tố thúc đẩy hoạt động sản xuất doanh nghiệp Nguyên liệu, lượng, nguồn vốn, nguồn nhân lực yếu tố sở để cấu thành trì hệ thống sản xuất - Quy trình Dữ liệu đầu vào sẽ đưa vào xử lý theo trình tự khâu cụ thể doanh nghiệp Mỗi quy trình sẽ có nhiệm vụ, mục đích riêng yếu tố quản lý sẽ giúp doanh nghiệp tối ưu hóa tồn quy trình sản xuất, tạo suất đem lại lợi nhuận Yếu tố thiết kế có vai trị đánh giá, xem xét mức độ phù hợp, hài lòng khách hàng, hiệu chi phí sản xuất; phác thảo hoạt động, sản phẩm trình sản xuất Yếu tố sản xuất sẽ tiếp nhận sản phẩm quy trình thiết kế, sau kết hợp phương pháp kỹ thuật máy móc người để đáp ứng mục tiêu, tạo sản phẩm cuối - Đầu Đầu hệ thống sản xuất sản phẩm tư liệu sản xuất (đầu vào cho hệ thống sản xuất khác) CHUYÊN ĐỀ: HỆ THỐNG VÀ NHÀ MÁY SẢN XUẤT GVHD: TS TRẦN ANH QUÂN Phân loại sản xuất bản Trong thực tiễn có nhiều kiểu, dạng sản xuất khác Sự khác biệt kiểu, dạng sản xuất khác biệt trình độ trang bị kỹ thuật, trình độ tổ chức sản xuất, tính chất sản phẩm Mỗi kiểu, dạng sản xuất đòi hỏi phải áp dụng phương pháp quản trị thích hợp Do phân loại sản xuất yếu tố quan trọng, sở để doanh nghiệp lựa chọn phương pháp quản trị sản xuất phù hợp Cũng lý trên, việc phân loại phải tiến hành trước thực dự án quản trị sản xuất Người ta thực phân loại sản xuất theo đặc trưng sau đây: số lượng sản phẩm sản xuất, tổ chức dòng sản xuất, mối quan hệ với khách hàng, kết cấu sản phẩm, khả tự chủ việc sản xuất sản phẩm Tuy nhiên bản, ta phân loại sản xuất thành sản xuất hàng khối/loạt lớn, sản xuất loạt vừa sản xuất đơn chiếc/lô lẻ Sản xuất đơn chiếc/lô lẻ loại hình sản xuất diễn doanh nghiệp có số chủng loại sản phẩm sản xuất nhiều sản lượng loại sản xuất nhỏ Thường loại sản phẩm người ta sản xuất vài Quá trình sản xuất không lặp lại, thường tiến hành lần nên chúng có chi phí đầu tư ban đầu nhỏ tính linh hoạt hệ thống sản xuất cao Loại hình địi hỏi trình độ nghề nghiệp người cơng nhân cao họ phải làm nhiều loại cơng việc khác Nhưng khơng chun mơn hố nên suất lao động thường thấp Tuy nhiên, số trường hợp phần trăm lợi nhuận mặt hàng vượt qua loại hình sản xuất khác Máy móc thiết bị doanh nghiệp chủ yếu thiết bị vạn xếp theo loại máy có tính năng, tác dụng phù hợp với công việc khác thay đổi ln Sản phẩm loại hình sản xuất đơn chiếc/lơ lẻ máy bay, bom nguyên tử, phụ tùng thay ô tô đồ cổ Hoạt động sản xuất loạt vừa loại hình sản xuất trung gian sản xuất đơn chiếc/lô lẻ sản xuất hàng khối/loạt lớn, thường áp dụng doanh nghiệp có số chủng loại sản phẩm sản xuất tương đối nhiều khối lượng sản xuất hàng năm loại sản phẩm chưa đủ lớn để loại sản phẩm hình thành dây chuyền sản xuất độc lập Mỗi phận sản xuất phải gia công chế biến nhiều loại sản phẩm lặp lặp lại theo chu kỳ, số lượng phận thay đổi từ 2500 đến 100,000 chi tiết/năm tùy thuộc vào độ phức tạp Loại hình sản xuất phổ biến ngành công nghiệp khí dụng cụ, máy cơng cụ, dệt may, điện dân dụng, đồ gỗ nội thất Sản xuất hàng khối/hàng loạt lớn đối lập với loại hình sản xuất đơn chiếc, diễn doanh nghiệp có số chủng loại sản phẩm sản xuất thường có vài loại sản phẩm với khối lượng sản xuất hàng năm lớn Quá trình sản xuất ổn định, có thay đổi kết cấu sản phẩm, yêu cầu kỹ thuật gia công sản phẩm nhu cầu sản phẩm thị trường Máy móc sản xuất chi tiết thường loại thiết bị chun dụng, khơng có khả thực nguyên công cho công việc khác Sản xuất thép, sản xuất giấy, sản xuất điện, xi măng, sản xuất bu lông, đai ốc thiết bị điện dân dụng ví dụ tương đối điển hình loại hình sản xuất CHUYÊN ĐỀ: HỆ THỐNG VÀ NHÀ MÁY SẢN XUẤT GVHD: TS TRẦN ANH QUÂN Mỗi dạng sản xuất có đặc điểm riêng, ứng với hình thức cơng tác phân xưởng, nhà máy Vì thế, tùy theo quy mơ sản xuất đặc trưng tổ chức, công nghệ… mà doanh nghiệp sẽ định lựa chọn loại hình sản xuất phù hợp Thiết kế, vật liệu chi phí sản xuất 3.1 Thiết kế Kỹ thuật sản phẩm Muốn có sản phẩm mang tính chất hàng hóa phải có tác động đóng góp người qua nhiều giai đoạn Thường sản xuất nói chung sản xuất khí nói riêng tồn hai q trình: quá trình thiết kế quá trình sản xuất Trong trình thiết kế trình người (cán kỹ thuật) biết sử dụng thành tựu khoa học thơng qua tích lũy bằng sáng tạo minh suy nghĩ để thiết kế thành sản phẩm đáp ứng yêu cầu đặt ra, thể vẽ kỹ thuật bảng thuyết minh tính tốn Điều quan trọng q trình thiết kế sản phẩm phải thiết kế với vật liệu, phương thức chế tạo phù hợp có tính cạnh tranh Để sản xuất phận có độ xác cao hơn, cần có máy cơng cụ ngun cơng đắt tiền hơn, cần lao động có kỹ cao chi tiết bị loại nhiều Tuy nhiên, sản phẩm khơng nên thiết kế với tính chất cao so với yêu cầu thị trường nhu cầu dịch vụ Ví dụ xe ô tô điện phổ thông không cần thiết kế khung bọc thép kiên cố làm tăng giá thành sản phẩm, sản phẩm công nghệ không nên trọng vào độ bền Nokia, Masstel… 3.2 Chi phí sản xuất Bên cạnh đáp ứng nhu cầu thị trường, phục vụ khách hàng mục tiêu cuối doanh nghiệp hướng đến đạt lợi nhuận mong muốn Chi phí sản xuất số tiền mà doanh nghiệp phải bỏ để chi mua tất yếu tố đầu vào để phục vụ cho trình sản xuất tạo sản phẩm nhằm đạt mục tiêu lợi nhuận cho doanh nghiệp Chi phí sản xuất yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến việc xác định giá thành sản phẩm Xác định chi phí sản xuất rõ ràng sẽ giúp doanh nghiệp xác định giá thành sản phẩm xác, giúp doanh nghiệp dễ tạo lợi nhuận Trong kinh tế đại cạnh tranh ngày nay, bất kỳ doanh nghiệp quan tâm đến chi phí sản xuất, tìm cách tối ưu hóa lợi nhuận bằng cách cố gắng giảm chi phí sản xuất để tăng lợi nhuận cho doanh nghiệp Việc giảm chi phí sản xuất cách mà nhà quản trị tìm kiếm để giảm giá thành sản phẩm, tăng hiệu kinh doanh đáp ứng tốt nhu cầu người tiêu dùng Bài tốn làm để giảm chi phí sản xuất gì? Làm tăng lợi nhuận doanh nghiệp, tăng tính cạnh tranh hàng hóa, đồng thời làm tăng lợi ích cho người tiêu dùng tốn mn thuở mà doanh nghiệp ln cân nhắc cải tiến Để xác định sản xuất có tính kinh tế, doanh nghiệp cần tiêu chí sau: Thiết kế đủ chức đơn giản, lại có chất lượng thẩm mỹ phù hợp Lựa chọn vật liệu thể thỏa hiệp tốt lý tính, ngoại hình, chi phí khả làm việc khả gia công CHUYÊN ĐỀ: HỆ THỐNG VÀ NHÀ MÁY SẢN XUẤT GVHD: TS TRẦN ANH QUÂN Lựa chọn quy trình sản xuất tạo sản phẩm khơng cần độ xác cao chất lượng bề mặt tốt mức cần thiết với chi phí đơn vị thập 3.3 Vật liệu Vật liệu theo cách hiểu phổ biến vật chất mà người dùng để chế tạo máy móc, thiết bị, dụng cụ ngành cơng nghiệp, nông nghiệp, giao thông vận tải, xây dựng cơng trình, nhà cửa hay thay phận thể người để thể ý đồ nghệ thuật… Dựa theo tính chất đặc trưng, người ta phân biệt ba nhóm vật liệu vật liệu kim loại, vật liệu vô - ceramíc vật liệu hữu - polyme Tuy nhiên năm gần xuất nhóm vật liệu quan trọng thứ tư vật liệu kết hợp - vật liệu compozit Vật liệu bán dẫn Vật liệu siêu dẫn Vật liệu Silicon Vật liệu Polyme dẫn điện Hình Sơ đồ minh họa các nhóm vật liệu quan hệ chúng Nghiên cứu tính chất vật lý mật độ, độ dẫn điện, độ dẫn nhiệt hay tính độ bền, độ dẻo, độ cứng, môđun đàn hồi tính cơng nghệ độ chảy lỗng, khả gia cơng cắt gọt tính làm việc tính chống ăn mịn, tính chống mài mịn mỏi, tính dịn lạnh, tính bền nhiệt vật liệu sẽ cho phép xác định lĩnh vực ứng dụng hợp lý vật liệu khác nhau, nhiên cần tính đến địi hỏi tính kinh tế Vật liệu nói chung vật liệu dùng khí nói riêng sử dụng rộng rãi cơng nghiệp để chế tạo chi tiết máy, dụng cụ, kết cấu cơng trình tạo nên sản phẩm phục vụ đời sống sản xuất Tuy nhiên chế tạo sử dụng, cần phải dựa vào yêu cầu kỹ thuật để lựa chọn vật liệu thích hợp, bảo đảm chất lượng tính kinh tế sản phẩm Ba yêu cầu vật liệu sau: Thứ yêu cầu tính sử dụng.Ðể bảo đảm sản phẩm khí sử dụng (tức làm việc thực tế) vật liệu chế tạo phải có tính, lý tính, hóa tính v.v cho sản phẩm sử dụng bền lâu với độ tin cậy thời gian dự kiến CHUYÊN ĐỀ: HỆ THỐNG VÀ NHÀ MÁY SẢN XUẤT GVHD: TS TRẦN ANH QN Thứ hai tính cơng nghệ vật liệu Tính cơng nghệ vật liệu hiểu khả gia cơng vật liệu bằng phương pháp khác đúc, hàn, rèn, nhiệt luyện v.v để tạo sản phẩm có chất lượng phù hợp với yêu cầu sử dụng Thứ ba tính kinh tế Tính kinh tế u cầu tất yếu sản phẩm, địi hỏi vật liệu chế tạo phải cho giá thành thấp yêu cầu công nghệ sử dụng thỏa mãn Phần B Hình dung nhà máy sản xuất tương lai Mô hình nhà máy sản xuất tương lai Xã hội biến chuyển mạnh mẽ hết, nhờ phát triển công nghệ mà nhiều sản phẩm hữu ích đời Trong đó, phát triển mạnh mẽ phải kể đến công nghệ thực thế ảo (AR), tạo liên kết vấn đề tự động hóa người Giải pháp sử dụng công nghệ thực tế ảo dự kiến sẽ giúp ích nhiều cho việc phát triển khu công nghiệp thông minh Vậy đâu sẽ tương lai của nhà máy sản xuất khu công nghiệp thông minh? Hệ thống sản xuất đại trang bị máy móc thiết bị dựa điều khiển số Phổ biến hệ thống điều khiển vi xử lý PLC, đặc tính dễ lập trình, có phát triển đáng kể Tuy nhiên, cần ý đến dự kiến, tương lai, hướng phát triển công nghiệp, chủ yếu ngành sản phẩm kim loại, nhà máy kỹ thuật số trang bị CNTT tích hợp đầy đủ tất thành phần nguồn lực sản xuất, sản xuất xung quanh khu vực Trong bối cảnh này, PLC sẽ chủ yếu đóng vai trị thành phần điều hành Do đó, cần thay đổi nhận thức hệ thống sản xuất công ty, từ hệ thống sản xuất truyền thống dựa tuyến công nghệ sang hệ thống tiên tiến - mơ hình thơng minh Theo hướng phát triển này, ý tưởng phát triển Công nghiệp 4.0 phù hợp Sự đời việc tin học hóa với yếu tố trí tuệ nhân tạo tương thích với hệ thống sản xuất mang lại số lợi ích tương lai Các giả định ban đầu bao gồm lợi ích việc thực khái niệm nhà máy thơng minh, sau: Lợi ích kỹ thuật: bao gồm việc tăng tính linh hoạt sản xuất, rút ngắn thời gian sản xuất sản phẩm, máy móc thiết bị sản xuất đa dạng sản phẩm, giảm tỷ lệ sản phẩm lỗi Lợi ích kinh tế: giảm chi phí sản xuất riêng, hiệu tốt q trình sản xuất (ví dụ: quy trình hậu cần, quy trình hành chính), cải tiến thiết kế mơ hình kinh doanh CHUN ĐỀ: HỆ THỐNG VÀ NHÀ MÁY SẢN XUẤT GVHD: TS TRẦN ANH QUÂN Hình Mô hình nhà máy sản xuất tương lai A Tầng nhà máy – Thiết bị vật lý Đây nơi sản phẩm sản xuất Điểm trung tâm PLC (Bộ điều khiển lập trình logic), PC (Máy tính cá nhân), PAC (Bộ điều khiển tự động hóa khả trình) gọi chung PLC sẽ thay hoạt động người PLC giúp vận hành giới vật lý - suy nghĩ chuyển động, suy nghĩ điều khiển quy trình vịng kín (các bước quy trình, xử lý, kiểm tra, tạo hình, cắt, đóng gói ) thơng qua quản lý hợp lý tài sản/công nghệ khác băng tải, cảm biến, robot, RFID, hệ thống kiểm tra tầm nhìn, hệ thống khí máy móc PLC kết nối với hệ thống HMI/SCADA (hệ thống giám sát trực hóa tất thông tin kỹ thuật số để vận hành nhà máy) để hiển thị thông tin trực quan, thời gian thực – KPI, báo động, tình trạng, thơng tin sản phẩm từ PLC từ sở liệu B Cơ sở dữ liệu sản xuất Cơ sở liệu sản xuất thu thập thông tin từ tầng sản xuất liên quan đến thơng số q trình, cảnh báo, trạng thái máy, cảm biến Chúng thu thập thông tin nhập qua hệ thống HMI/SCADA bằng đầu vào (input) người dùng Chúng ta đưa thông tin từ hệ thống MES ERP (hệ thống điều hành sản xuất) Những sở liệu sản xuất có tất cả: Thơng tin quy trình & sản phẩm – liệu cảm biến, hình ảnh, thơng số, ngun vật liệu, quy trình cơng nghệ, thông tin định tuyến sản phẩm Thông tin người nhiệm vụ thực hiện, trình độ đào tạo, mức độ đăng nhập – người kiểm tra, kỹ thuật, người quản lý - giám sát Thông tin máy móc hệ thống – thời gian chu kỳ, thời gian ngừng hoạt động, cảnh báo, kiện, tắc nghẽn, lịch sử bảo trì tài sản CHUYÊN ĐỀ: HỆ THỐNG VÀ NHÀ MÁY SẢN XUẤT GVHD: TS TRẦN ANH QUÂN C Hệ thống điều hành sản xuất MES ERP MES ERP gói phần mềm sử dụng nguyên tắc tinh gọn làm cho công việc dễ dàng hơn, giảm thiểu nỗ lực người Hệ thống MES tập trung vào khía cạnh sản xuất giúp tạo sản phẩm hiệu quả, xác với tất liệu cần thiết để theo dõi hiệu suất, tuân thủ chất lượng, tốc độ Một số chủ đề theo dõi WIP, sử dụng tài sản, lập lịch trình, quản lý lao động, quản lý bảo trì Mặt khác, hệ thống ERP trọng để trợ giúp công việc quản trị kinh doanh doanh nghiệp Các modules thường bao gồm tài chính, nân sự, mua hàng, hàng tồn kho, phân phối, dự báo, lập kế hoạch quản lý quan hệ khách hàng D Lưu trữ dữ liệu phân tích dữ liệu Trước hết, cần phải hiểu trung tâm liệu (máy chủ, thiết bị lưu trữ mạng) kết nối máy với phần mềm thu thập, lưu trữ liệu chạy tất lớp khác Controls, SCADA, MES, ERP phân tích liệu Doanh nghiệp lựa chọn lưu trữ sở hạ tầng trang web so với nhà cung cấp điện toán đám mây bên thứ kết hợp tùy thuojc vào yêu cầu có sẵn, khả mở rộng, tốc độ tính toán, độ tin cậy, bảo mật Sau học từ liệu, thể học lại hệ thống kiểm sốt, quy trình đào tạo người với nhìn sâu sắc có Vì vậy, điều sẽ trở thành vịng lặp liên tục học hỏi từ liệu làm cho hệ thống tự chủ thích ứng E Các ứng dụng sản xuất Ý tưởng khơng cần giấy tờ Ví dụ thay kiểm tra quy trình (trên giấy), sẽ tạo ứng dụng bảng điều khiển, liệu trực tiếp có xu hướng, báo cáo, nhà máy trực quan, cảnh báo từ số lượng sản xuất, bảo trì, thời gian trễ, kiểm toán điện tử nhằm cải thiện hiệu quả, khả phản ứng tăng suất lao động công nghệ đại sẽ được đưa vào nhà máy sản xuất tương lai Chuỗi kỹ thuật số (the digital thread) Chuỗi kỹ thuật số thuật ngữ dùng để mô tả việc kết nối chuỗi kỹ thuật tiên tiến với theo dạng số học bằng công nghệ đại Việc sẽ giúp DN theo dõi toàn trình sản xuất Vịng đời sản phẩm quản lý sát Chuỗi kỹ thuật số sẽ lắp đặt toàn dây chuyền sản xuất sản phẩm Quá trình sản xuất từ khâu thiết khâu đóng gói sẽ cập nhật liên tục Khơng DN cịn thay đổi thiết kế ban đầu sản phẩm Thậm chí bạn thay đổi chuỗi công việc với tập tin máy tính Hệ thớng phần mềm Sự phát triển không ngừng Internet mang lại nhiều lợi ích Internet giúp kết nối tồn thứ với Một nhà cung cấp công cụ Đức phát triển phần mềm quản lý vòng đời sản phẩm họ sản xuất Việc giúp họ lưu trữ quản lý thông tin sản phẩm với vài số CHUYÊN ĐỀ: HỆ THỐNG VÀ NHÀ MÁY SẢN XUẤT GVHD: TS TRẦN ANH QUÂN Chưa dừng lại đó, một nhà cung cấp phần mềm cơng nghiệp châu Âu cịn cố gắng phát triển phần mềm hỗ trợ thiết kế, sản xuất kỹ thuật máy tính Cụ thể chi tiết nhỏ ốc vít, bánh sẽ máy tính tự động tính tốn thơng qua phần mềm Từng phần đều có video hướng dẫn tự động cập nhật chuyển đến người thực Sau doanh nghiệp cần bám sát vào thơng tin mà máy tính xuất để sản xuất sản phẩm cần thiết Công nghệ IoT Công nghệ Iot (Internet of Thing) dần phổ biến khu công nghiệp thông minh IoT sử dụng cảm biến với nhiều kết nối từ thiết bị, máy móc khác để xác định, quản lý chất lượng sản phẩm sau sản xuất Trong trình vận hành, sản phẩm có sai sót, IoT báo máy chủ Từ đưa cho doanh nghiệp lời khuyên việc điều chỉnh tham số cho xác Machine Vision Machine Vision phát triển dựa tiến trí tuệ nhân tạo AI Cơng nghệ sẽ giúp phân biệt ưu nhược điểm sản phẩm Các nhược điểm nhỏ sẽ phát nhanh chóng giúp giảm thiểu thiệt hại Điểm đặc biệt công nghệ khả hoạt động độc lập, tự học tập mà không cần điều khiển người Sự hợp tác người robot tương lai sẽ kết hợp nhanh nhẹn trí thơng minh người để giải vấn đề độ bền độ xác robot, với chi phí thấp nhiều so với Được hỗ trợ lập trình dễ dàng nhanh chóng, chẳng hạn điều khiển chuyển động giọng nói, hợp tác có khả dẫn đến thay đổi rõ rệt suất ảnh hưởng sâu sắc đến mơ hình nhà máy truyền thống nói chung Công nghệ quét 3D Công nghệ quét 3D sẽ sớm có mặt diện rộng khu cơng nghiệp thông minh Tương lai công nghệ đánh giá vơ hữu ích Một số cơng ty phát triển sản phẩm lạ dựa cơng nghệ 3D Nổi bật máy quét 3D cầm tay để quét toàn vật thể Máy quét vừa tạo thuận tiện mà cịn cho kết xác Sau máy quét sẽ tái tạo lại hình ảnh cách chân thực để đánh giá độ xác toàn vật thể Bạn biết phận sản phẩm lắp ráp xác chưa Trong tương lai cơng nghệ sẽ giúp ích nhiều cho doanh nghiệp nhà xưởng đại Sự phát triển vượt bậc công nghệ khiến tương lai nhà máy sản xuất đánh giá thú vị Sẽ có nhiều cơng nghệ xuất hiện, phát triển rộng rãi nhằm phục vụ tốt cho doanh nghiệp Trên công nghệ đánh giá khả thi nhất, phát triển mà doanh nghiệp mong chờ tương lai CHUYÊN ĐỀ: HỆ THỐNG VÀ NHÀ MÁY SẢN XUẤT GVHD: TS TRẦN ANH QUÂN TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] https://www.britannica.com/event/Industrial-Revolution [2] https://vndoc.com/loai-hinh-san-xuat-243391 [3] Học liệu: Giáo trình CƠ KHÍ ĐẠI CƯƠNG (HOÀNG TÙNG ĐHBK) [4] https://123docz.net/document/680042-chuong-1-tong-quan-ve-vat-lieu-ki-thuat.htm [5]https://www.researchgate.net/publication/ 285579388_The_Factory_of_the_Future_Production_System_Research [6] https://www.thefuturefactory.com/blog/47 [7] https://smartfactoryvn.com/smart-factory/ [8] https://www.scm-portal.net/doc/642/Six_Driving_Forces_in_Manufacturing [9]https://www.themanufacturer.com/articles/what-does-the-future-of-manufacturing-looklike/