TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI Khoa Cơ khí Bộ môn Kỹ thuật hệ thống công nghiệp MÔN HỌC THIẾT KẾ VỊ TRÍ VÀ MẶT BẰNG HỆ THỐNG CÔNG NGHIỆP Số TC 03 Giảng viên ThS Nguyễn Trọng Dũng Email nguyentrongdung1302@tl[.]
TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI Khoa Cơ khí Bộ mơn Kỹ thuật hệ thống cơng nghiệp MƠN HỌC: THIẾT KẾ VỊ TRÍ VÀ MẶT BẰNG HỆ THỐNG CƠNG NGHIỆP Số TC: 03 Giảng viên: ThS Nguyễn Trọng Dũng Email: nguyentrongdung1302@tlu.edu.vn Sđt: 0368.898.478 TS Bùi Văn Tuyển Sđt: 0988.083.792 Email: tuyenbv@tlu.edu.vn GIỚI THIỆU MƠN HỌC • Tổng thời lượng mơn học lý thuyết: 45 tiết (3 tín chỉ) • Đồ án mơn học học phần riêng • Là mơn học bắt buộc cho ngành Kỹ thuật khí (chuyên ngành Quản lý máy hệ thống cơng nghiệp) • Các môn học học trước: Cơ sở thiết kế máy 1,2; Vật liệu kỹ thuật; Dung sai lắp ghép Kỹ thuật đo; Truyền động thủy lực khí nén; Nguyên lý máy; Máy nâng chuyển; Máy vận chuyển liên tục; Kỹ thuật điện; Sức bền vật liệu 1; Kỹ thuật gia cơng khí GIỚI THIỆU MƠN HỌC • Nội dung chính: Mơn học cung cấp hướng dẫn cho người học hiểu biết vấn đề phương pháp thiết kế mặt cơng trình cơng nghiệp Từ ứng dụng vào thiết kế qui hoạch mặt số nhà máy khí điển hình - Giới thiệu dạng toán mặt thực tế cách thức tiếp cận hoạch định mặt cách sáng tạo hiệu Các công cụ định lượng nguyên tắc thiết kế kỹ thuật nhằm đạt hoạch định hiệu thành công cao - Thiết kế quy hoạch phân xưởng nhà máy - Tính tốn kinh tế cho đề án thiết kế cơng trình GIỚI THIỆU MƠN HỌC • Hình thức đánh giá: - Điểm trình: 30% (chuyên cần, kiểm tra trình, xây dựng bài) - Điểm thi kết thúc: 70% (Tự luận 90 phút) • Giáo trình giảng dạy: [1] Lê Ngọc Quỳnh Lam, Thiết kế vị trí mặt hệ thống cơng nghiệp, NXB Đại học Quốc gia TPHCM, 2013 [2] Thiết kế kết cấu thép nhà cơng nghiệp, Đồn Định Kiến, NXB Khoa học kỹ thuật, 2005 [3] TCVN 2737: 1995- tải trọng tác động, tiêu chuẩn thiết kế TLTK: [4] Thiết kế & qui hoạch cơng trình cơng nghiệp khí, Lê Văn Vĩnh NXB Khoa học kỹ thuật, 2004 CHƯƠNG Những vấn đề thiết kế cơng trình cơng nghiệp Giới thiệu - Trong nghiệp cơng nghiệp hóa đại hóa đất nước, vị trí then chốt ngành khí khẳng định rõ rệt - Để tiếp tục đưa ngành công nghiệp nước nhà phát triển lạc hậu trọng tâm hàng đầu tổ chức quy hoạch công trình cơng nghiệp khí cũ thiết kế cơng trình cơng nghiệp khí - Tất nhằm mục tiêu tạo lời giải tối ưu cho toán sản xuất kinh doanh chung kinh tế quốc dân, tăng thu nhập xã hội cải thiện đời sống nhân dân Thiết kế, quy hoạch cơng trình cơng nghiệp, khí Tận dụng, phát huy lực sản xuất Đảm bảo nâng cao hiệu suất lao động CHƯƠNG Những vấn đề thiết kế cơng trình cơng nghiệp Giới thiệu - Thiết kế quy hoạch cơng trình cơng nghiệp nói chung cơng trình cơng nghiệp khí nói riêng chun mơn quan trọng kinh tế, có tính tổng hợp cao - Chất lượng công việc có ảnh hưởng lâu dài đến q trình sản xuất nhà máy - Thực tế chất lượng đề án đánh giá xác sau nhiều năm nhà máy vào hoạt động CHƯƠNG Những vấn đề thiết kế cơng trình công nghiệp Ý nghĩa kinh tế, kỹ thuật, xã hội - Thiết kế điểm nối định kinh nghiệm khứ, trình độ khoa học với tiền đề xã hội tại, với khả cần thiết sản xuất tương lai - Thiết kế nhà máy cơng nghiệp khí lĩnh vực chun mơn quan trọng tổng hợp ngành khí, thể mối quan hệ chặt chẽ khâu: thiết kế sản phẩm tổ chức dây chuyền công nghệ Thiết kế quy trình cơng nghệ thiết kế trang thiết bị dụng cụ CHƯƠNG Những vấn đề thiết kế cơng trình cơng nghiệp Ý nghĩa kinh tế, kỹ thuật, xã hội Nghiên cứu Giải đồng kỹ thuật, kinh tế, tổ chức lao động Đề án thiết kế nhà máy cơng nghiệp khí Kiểm nghiệm khoa học phức tạp Thiết kế CHƯƠNG Những vấn đề thiết kế cơng trình công nghiệp Những nguyên tắc - Những nguyên tắc coi kết phân tích lý thuyết thực tế - Vận dụng nguyên tắc giúp xây dựng tảng khoa học cho công việc thiết kế tạo tiền đề xác lập giải pháp tối ưu tương ứng với yêu cầu thiết kế cụ thể Nguyên tắc xác lập nhiều phương án khả thi Nguyên tắc lựa chọn lời giải tối ưu thông qua kiểm nghiệm đánh giá Nguyên tắc trật tự thống Nguyên tắc thiết kế theo giai đoạn Nguyên tắc trung thành với đề án CHƯƠNG Những vấn đề thiết kế cơng trình cơng nghiệp 3.1 Ngun tắc xác lập nhiều phương án khả thi - Một đề án cần hàm chứa tính tổng hợp thành phần, giải pháp cụ thể khả thi giải pháp tốt - Tối ưu tổng hợp dung hịa nhiều yếu tố khơng phải tổng tiêu tối ưu Bất kỳ quy mô nào, cần giải pháp tổng hợp tối ưu có hiệu kỹ thuật kinh tế yếu tố khác cách tối đa - Một số sở sản xuất gây tác động có hại đến sức khỏe người Ở yếu tố cần tối ưu lại điều kiện làm việc tối ưu mà tối ưu kỹ thuật hay kinh tế - Từ yếu tố chính: kỹ thuật, kinh tế, điều kiện lao động, ta có 3! (hốn vị) quan hệ ràng buộc xếp thứ tự ưu tiên Như vậy, đề án hàm chứa tổng hợp yếu tố chức phụ thuộc có mối quan hệ đa dạng với CHƯƠNG ĐỊNH VỊ TRÍ NHÀ MÁY – THIẾT BỊ Bài tốn vị trí đơn minisum Ví dụ 6.4: 5- xđ độ dốc cho khu vực lưới bao tọa độ ứng viên Độ dốc tính số âm tỷ số sức kéo theo trục hoành sức kéo theo trục tung tương ứng cho khu vực, kết hình 6.8: CHƯƠNG ĐỊNH VỊ TRÍ NHÀ MÁY – THIẾT BỊ Bài tốn vị trí đơn minisum Ví dụ 6.4: 6- xd đường đồng mức từ điểm tọa độ ứng viên theo độ dốc xấp xỉ ô lưới Chú ý tất đường thẳng qua lưới có độ dốc độ dốc lưới Hay nói cách khác đường thẳng song song qua lưới Hình 6.9 minh họa cách xd đường đồng mức hình 6.10 minh họa số đường đồng mức xd Chú ý đường không giao nhau, qua điểm lưới xd đường đồng mức CHƯƠNG ĐỊNH VỊ TRÍ NHÀ MÁY – THIẾT BỊ Bài tốn vị trí đơn minisum Ví dụ 6.4: CHƯƠNG ĐỊNH VỊ TRÍ NHÀ MÁY – THIẾT BỊ Bài tốn vị trí đơn minisum Ví dụ 6.4: CHƯƠNG ĐỊNH VỊ TRÍ NHÀ MÁY – THIẾT BỊ Bài tốn vị trí đơn minimax - Mơ hình thứ đề cập tốn vị trí TB-NM liên tục mơ hình cực tiểu hóa kc di chuyển cực đại có trọng số, tốn Minimax - Đối với dạng toán này, nhà thiết kế hướng đến cực tiểu rủi ro xđ vị trí cho TB-NM Mục tiêu thường sử dụng cực tiểu hóa kc cực đại TBNM với cũ có mối liên hệ Hàm mục tiêu sau: Minimize f(x) = max [(|x – ai| + |y – bi|), i = {1,2,…M}] - Một giải thuật đơn giản sử dụng để xđ lời giải tốt cho toán Minimax mơ tả sau: CHƯƠNG ĐỊNH VỊ TRÍ NHÀ MÁY – THIẾT BỊ Bài tốn vị trí đơn minimax - Tập lời giải tối ưu cho vị trí TB nằm đoạn thẳng kết nối điểm với tọa độ là: Và giá trị hàm mục tiêu hay kc lớn đến số vị trí hữu c5/2 CHƯƠNG ĐỊNH VỊ TRÍ NHÀ MÁY – THIẾT BỊ Bài tốn vị trí đơn minimax Ví dụ 6.5: Cơng ty có bp xem xét tìm vị trí tốt xây dựng thêm bp hỗ trợ (cứu hỏa) cần thiết Vị trí bp nên đặt gần vị trí bp hữu Với tọa độ bp hữu bảng 6.10, tìm vị trí Minimax cho bp thêm vào (mới) Xđ kc lớn đến bp hữu CHƯƠNG ĐỊNH VỊ TRÍ NHÀ MÁY – THIẾT BỊ Bài tốn vị trí đơn minimax Ví dụ 6.5: Để xđ giá trị trung gian, tổng giá trị theo tọa độ tổng giá trị âm hoành độ tọa độ dương tung độ tính bảng 6.11, từ giá trị trung gian c1 đến c5 xđ tương ứng: CHƯƠNG ĐỊNH VỊ TRÍ NHÀ MÁY – THIẾT BỊ Bài tốn vị trí đơn minimax Ví dụ 6.5: Vậy vị trí tối ưu cho bp nằm đường liên kết điểm: Thể hình 6.11: CHƯƠNG ĐỊNH VỊ TRÍ NHÀ MÁY – THIẾT BỊ Bài tốn vị trí đơn minimax Ví dụ 6.5: Với giá trị hàm mục tiêu hay kc lớn đến bp hữu là: c5/2 = 16/2 = Hay nói cách khác, tất điểm nằm đoạn thẳng liên kết điểm (3,5) (6,2) có kc lớn đến điểm hữu đơn vị Bài tốn giải phần mềm Lingo, cho kết quả: X= 4,45 Y= 3,54 Ta thấy với đoạn thẳng qua điểm (3,5) (6,2) từ kết giải thuật qua điểm (X,Y) = (4,45; 3,54) CHƯƠNG ĐỊNH VỊ TRÍ NHÀ MÁY – THIẾT BỊ Bài tốn vị trí cho nhiều TB-NM - Khác với tốn vị trí TB-NM đơn, tốn vị trí nhiều TB-NM cần xđ vị trí cho nhiều (n) TB-NM mqh với TB hữu TB Các TBNM mqh với TB hữu chúng cịn có mqh lẫn - Mục tiêu hướng đến đề cập cực tiểu hóa kc di chuyển có trọng số thể sau đây: Hàm mục tiêu: Min f(x) = chi phí di chuyển TB-NM + chi phí di chuyển TBNM hữu n n n m f ( x) V jk d ( X j , X k ) w ji d ( X j , Pi ) j 1 k 1 j 1 i 1 CHƯƠNG ĐỊNH VỊ TRÍ NHÀ MÁY – THIẾT BỊ Bài tốn vị trí cho nhiều TB-NM - Một số cách tính kc sử dụng mơ hình tốn này, mơ tả sau - Nếu sử dụng kc vng góc, ta có kc vị trí kc vị trí với vị trí hữu là: d (Xj, Xk) = |xj – xk| + |yj – yk| d (Xj, Pi) = |xj – ai| + |yj – bi| Tương tự sử dụng kc trực tiếp ta có: d (Xj, Xk) = [(xj – xk)2 + (yj – yk)2]1/2 d (Xj, Pi) = [(xj – ai)2 + (yj – bi)2]1/2 CHƯƠNG ĐỊNH VỊ TRÍ NHÀ MÁY – THIẾT BỊ Bài tốn vị trí cho nhiều TB-NM Ví dụ 6.6: Có TB hữu bố trí vào vị trí có tọa độ: A = (1, 5); B = (4, 10); C= (10, 3) TB xem xét bố trí mối tương tác với TB hữu Theo ước lượng có khoảng 100 lần di chuyển tháng TB Số lần di chuyển tháng TB với TB hữu cho bảng 6.12 CHƯƠNG ĐỊNH VỊ TRÍ NHÀ MÁY – THIẾT BỊ Bài tốn vị trí cho nhiều TB-NM Ví dụ 6.6: Có TB hữu bố trí vào vị trí có tọa độ: A = (1, 5); B = (4, 10); C= (10, 3) TB xem xét bố trí mối tương tác với TB hữu Theo ước lượng có khoảng 100 lần di chuyển tháng TB Số lần di chuyển tháng TB với TB hữu cho bảng 6.12 Nếu sử dụng kc vng góc ta có mơ hình tốn thể sau: CHƯƠNG ĐỊNH VỊ TRÍ NHÀ MÁY – THIẾT BỊ Bài tốn vị trí cho nhiều TB-NM Ví dụ 6.6: Sử dụng ct Lingo xđ lời giải tối ưu cho vị trí với tọa độ là: Nếu sử dụng kc trực tiếp ta có mơ hình tốn thể sau: