Đồ án thiết kế hệ thống công nghiệp đề tài phân tích và thiết kế hệ thống hàn trong nhà máy số 1 công ty cổ phần kim khí thăng long

Chúng em rất mong được sự góp ý của thầy côvà các bạn để nội dụng đồ án được hoàn thiện hơn.Hà Nội, ngày tháng năm 2023 Sinh viên thực hiện Trang 3 MỤC LỤCMỤC LỤC...1CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

KHOA CƠ KHÍ

-

-ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG CÔNG NGHIỆP

nhà máy số 1 công ty cổ phần Kim khí Thăng Long

GVHD : PGS.TS Phạm Thị Minh Huệ

Sinh viên thực hiện : Dư Đình Chiến 2020607462

Phạm Mỹ Huyền 2020601078 Phạm Thị Lan 2020603104 Khóa : 15

LỜI CẢM ƠN

Đồ án thiết kế hệ thống công nghiệp giúp tổng hợp những kiến thức thiết kế sảnphẩm, thống kê, quản lý chất lượng sản phẩm, kỹ thuật hệ thống để khảo sát, phântích, tính toán thiết kế và đánh giá hệ thống công nghiệp Chình vì vậy, đồ án sẽ làmột bài học cho sinh viên Chúng em để tích lũy những kinh nghiệm về thiết kế hệthống và nắm bắt được thực tế sản xuất của các doanh nghiệp Từ đó sẽ làm nền tảngcho chúng em nghiên cứu và vận dụng những kiến thức chuyên nghành đã được học

trong công việc sau này Chúng em đã lựa chọn đề tài:” Phân tích và thiết kế hệ

thống Hàn trong nhà máy số 1 công ty cổ phần Kim khí Thăng Long” ,cùng với sự

giúp đỡ của cô Phạm Thị Minh Huệ cho tới nay đã hoàn thành những yêu cầu của đềtài

Chúng em xin chân thành cảm ơn cô Phạm Thị Minh Huệ đã tận tình chỉ bảo vàgiúp đỡ chúng em hoàn thành đồ án khả thi Do kiến thức còn hạn chế trong quá trìnhthực hiện chúng em không tránh khỏi những sai sót kính mong quý thầy cô trong Hộiđồng bảo vệ đồ án chỉ dẫn và giúp đỡ Chúng em rất mong được sự góp ý của thầy cô

và các bạn để nội dụng đồ án được hoàn thiện hơn

Hà Nội, ngày tháng năm 2023

Sinh viên thực hiện Phạm Mỹ Huyền

Phạm Thị Lan

Dư Đình Chiến

MỤC LỤC

MỤC LỤC 1

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG HÀN TRONG NHÀ MÁY SỐ 1 CÔNG TY CỔ PHẦN KIM KHÍ THĂNG LONG 6

1.1 Lịch sử hình thành và phát triển 6

1.2 Các thiết bị hàn trong nhà máy Kim Khí Thăng Long số 1 12

1.2.1 Robot hàn ( hàn điểm) 13

1.2.2 Robot xoay 17

1.2.3 Một số thiết bị khác bị trong hệ thống hàn của một Công ty Kim khí Thăng Long: 17

1.3 Quy trình sản xuất trong hệ thống Hàn 17

1.4 Trình tự thiết kế hệ thống Hàn 19

1.5 Định hướng triển khai đồ án 21

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ THIẾT KẾ HỆ THỐNG HÀN 22

2.1 Phân tích sơ đồ nguyên lý thiết kế hệ thống hàn 22

2.2 Cơ sở tính toán các chỉ tiêu kỹ thuật trong hệ thống hàn 23

2.2.1 Tính toán số công nhân làm việc 24

2.2.2 Tính số sản phẩm yêu cầu sản xuất tại mỗi trạm làm việc 25

2.2.3 Tính toán số lượng thiết bị cần thiết và tổ chức nhân lực 25

2.3 Cơ sở tính toán các chỉ tiêu kinh tế trong hệ thống hàn 26

2.3.1 Hiệu quả sử dụng vốn 26

2.3.2 Chỉ tiêu doanh thu và lợi nhuận 27

2.3.3 Hiệu quả sử dụng nguyên vật liệu 27

2.4 Phân tích sơ đồ mặt bằng và dòng di chuyển 29

2.4.1 Sơ đồ bố trí mặt bằng tại xưởng sản xuất 29

2.4.2 Phân tích dòng di chuyển sản phẩm hiện trạng tại một phân xưởng sản xuất

của doanh nghiệp 30

2.5 Các phương pháp tổ chức kế hoạch sản xuất trong hệ thống hàn 31

2.6 Phương pháp mô hình hóa hệ thống hàn 33

2.6.2 Giới thiệu về mô hình hóa 33

2.6.2 Phần mềm mô phỏng Tecnomatix Plant Simulation 33

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ HỆ THỐNG HÀN 36

3.1 Phân tích và lựa chọn các tiêu chí trong tính toán, thiết kế 36

3.2 Lập sơ đồ bố trí tổng thể hệ thống Hàn 36

3.3 Tính toán thời gian và thiết bị các trạm làm việc trong hệ thống hàn 39

3.3.1 Thời gian làm việc của từng trạm 39

3.3.2 Số thiết bị trong trạm 41

3.4 Tính toán và tổ chức nhân lực từng trạm làm việc trong hệ thống hàn 43

3.5 Tính toán chi phí vận hành các trạm làm việc trong hệ thống hàn 46

3.6 Tính toán diện tích và bố trí mặt bằng hệ thống Hàn 47

3.6.1 Tính toán diện tích của hệ thống Hàn 47

3.6.2 Bố trí mặt bằng hệ thống Hàn 49

3.7 Lập mặt bằng tổng thể hệ thống Hàn 52

3.8 Lập kế hoạch làm việc các trạm làm việc 53

CHƯƠNG 4: KIỂM NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ 58

4.1 Thiết lập chương trình mô phỏng hệ thống Hàn 58

4.2 Phân tích kết quả mô phỏng hệ thống 66

TÀI LIỆU THAM KHẢO 70

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bổ sung bìa, DM bảng biểu, danh mục ký hiệu toán học, chữ viết tắt

DANH MỤC HÌNH Ả

Hình 1 1: Nguồn điện nguyên thủy dùng để hàn[1] 9

Hình 1 2: Hàn hồ quang điện cacbon[1] 10

Hình 1 3: Ống thổi khí và mỏ hàn[1] 10

Hình 1 4: Phương pháp hàn hồ quang Carbon[1] 11

Hình 1 5: Quá trình hàn bằng điện cực kim loại[1] 12

Hình 1 6: Hàn hồ quang Plasma[1] 13

Hình 1 7: Một số thiết bị hàn mới nhất hiện may trên thế giới [1] 14

Hình 1 8: Hàn Laser[1] 14

Hình 1 9: Công ty Kim Khí- Thăng Long số 1[2] 15

Hình 1 10: Máy hàn robot TAWER TL1800 WGIII 16

Hình 1 11: Cấu tạo cánh tay robot hàn[4] 17

Hình 1 12: Súng hàn[4] 18

Hình 1 13: Bộ cấp dây[4] 19

Hình 1 14: Bộ làm sạch súng hàn[4] 19

Hình 1 15: Robot xoay 20

Hình 1 16: Khu vực thực hiện nguyên công hàn 21

Hình 1 17: Bảng điều khiển của robot 23

Y Hình 2 1: Sơ đồ nguyên lý thiết kế hệ thống hàn 25

Hình 2 2 Error! Bookmark not defined. Hình 2 3: Sơ đồ bố trí mặt băng của nhà máy Kim Khí Thăng Long số 1 32

Hình 2 4: Ứng dụng phần mềm Tecnomatix Plant Simulation trong xây dựng hệ thống chế tạo khuôn đúc áp lực 37

Hình 2 5: Mô phỏng 3D trong phần mềm Tecnomatix Plant Simulation 38

hình 3 1: phương án sản xuất 50

hình 3 2: Ma trận From-to biểu diễn sự tương tác giữa các khu vực.Error! Bookmark

not defined.

LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI ĐỒ ÁN

Đồ án môn học Thiết kế hệ thống công nghiệp là một cơ hội tốt giúp Chúng emgồm Chiến, Lan , Huyền có được sự hiểu biết sâu hơn và có những tiếp xúc với quátrình thiết kế hệ thống trong thực tế Trên cơ sở đó giúp chúng em tích lũy đượcnhững kinh nghiệm về thiết kế hệ thống và nắm bắt được thực tế sản xuất của cácdoanh nghiệp, đồng thời vận dụng những kiến thức thiết kế sản phẩm, thống kê, quản

lý chất lượng sản phẩm, kỹ thuật hệ thống để khảo sát, phân tích, tính toán thiết kế vàđánh giá hệ thống công nghiệp

Công ty Cổ phần Kim khí Thăng Long là doanh nghiệp nhà nước có quy môlớn với 2707 lao động trực thuộc UBND Thành phố Hà Nội với các trang thiết bị hiệnđại và dây chuyền công nghệ khép kín, đặc biệt là nhà máy số 1 hiện nayđang sản xuất ra trên 300 loại sản phẩm với số lượng từ 15 đến 20 triệu sản phẩm hoàn

chỉnh trong một năm Vì vậy, nhóm chúng em quyết định chọn đề tài “Phân tích và

thiết kế hệ thống Hàn trong nhà máy số 1 Công ty cổ phần Kim khí Thăng Long”

làm đề tài nghiên cứu của đồ án

Trong quá trình làm đồ án do hạn chế về thời gian và điều kiện thực tế nên chúng

em khó tránh khỏi sai sót, kính mong các thầy cô giúp đỡ em hoàn thành tốt nhiệm vụ Cuối cùng chúng em xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ nhiệt tình của các thầy cô vàban lãnh đạo viện công nghệ các phòng ban, ban giám đốc trung tâm cùng các anh cácchị tại phân xưởng Hàn nhà máy số 1 Công ty Kim khí Thăng Long đã chỉ bảo, đặcbiệt là cô giáo Phạm Thị Minh Huệ người đã tận tình hướng dẫn chúng em trong suốtthời gian qua

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG HÀN TRONG NHÀ MÁY SỐ 1

CÔNG TY CỔ PHẦN KIM KHÍ THĂNG LONG 1.1 Lịch sử hình thành và phát triển

Từ thời kỳ sơ khai của người Sumer (sumerians) tới năm 1800 nguồn gốc của

hàn được bắt nguồn từ lửa, và đây được coi là nguồn năng lượng chính được sử dụngcho kỹ thuật hàn Vào khoảng những năm 4000 trước công nguyên (TCN), để hàn 2vật liệu kim loại với nhau (vàng với vàng, đồng với vàng…) những người Sumer đãdùng lửa để đốt nóng các chi tiết đến trang thái nóng đỏ, sau đó dùng búa để đập ép haichi tiết dinh vào nhau Phương pháp này ngày nay được biết đến với tên gọi là hàn

rèn (forge welding) [1].

Vào khoảng 2500 - 3400 năm TCN, hàn vảy cứng (brazing) và hàn vảy mềm

(soldering) được ứng dụng để hàn đồ trang sức và đồ kim hoàn được sử dụng ở

Mesopotamia và Ai Cập cổ đại Thời đó, vảy mềm thường được sử dụng là hợp kimcủa chì mà phổ biến nhất là vảy thiếc chì (Sn-Pb) Còn vảy cứng thường là vảy đồng

hoặc đồng bạc Chiếc bình cổ entemena (vase of entemena) là bằng chứng của việc

hàn vảy giữa đồng với bạc được xác định là có từ thời kỳ của người Sumer Quá trìnhhàn rèn và hàn vảy ban đầu còn ít được sử dụng, nhưng sau này được sử dụng nhiều đểrèn vũ khí và quân trang mãi cho tới khi cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ nhất mở

ra (sau năm 1800) với những nhiều phát minh khoa học tiến hành thí nghiệm để kiểmtra các khả năng chịu nhiệt của các kim loại ở nhiệt độ cao lên tới 4468 oF (~ 2464 oC)[1]

-Thời kỳ khám phá và phát minh (1800- 1870): Trong thời kỳ này, các nhà khoa

học đang mở rộng tầm nhìn về thế giới vi mô của điện và hóa học Từ năm 1800 đếnnhững năm 1870, các nhà khoa học đã sử dụng ống thổi oxy-hydro làm công cụ trongphòng thí nghiệm để kiểm tra các khả năng chịu nhiệt của các kim loại ở nhiệt

độ cao lên tới 4468 oF (~ 2464 oC)

Hình 1 1: Nguồn điện nguyên thủy dùng để hàn

Khớp nối Dresser được phát minh vào năm 1891 là khớp nối cơ học được sửdụng để lắp ráp với khả năng bị rò gì không quá mức Và phương pháp này được dùnglàm tiêu chuẩn để ghép nối đường ống cho mãi tới giữa năm 1930, khi hàn được xemxét sử dụng vào quá trình lắp ghép [1]

- Thời kỳ ứng dụng (1870-1920):Trong thời kỳ này, các khám phá dần thoát khỏi

khuôn khổ của phòng thí nghiệm và ứng dụng dần vào thực tế dưới sự bùng nổ củacách mạng công nghiệp lần 2 (1871-1914) Rất nhiều quá trình hàn, cắt được ra đời vàphát triển trong thời kỳ này [1]

Năm 1885, Nikolai N Benardos (Bernados) và Stanislav Olszewaski(Olszewaski) lấy bằng sáng chế của Anh về hàn hồ quang điện cực cacbon Các Nhàkhoa học đều hoàn thành công trình nghiên cứu dưới sự hướng dẫn của A.De Meritens

về ánh sáng hồ quang công nghiệp ở phòng thí nghiệm Cabot (Cabat, Pháp) Cacbon bịoxi hóa ở đầu điện cực cacbon và tạo thành khí CO2 giúp bảo vệ mối hàn như hình1.3 Nhóm đã sử dụng động cơ hơi nước (động cơ chính) để tạo ra điện Một cách khác

là họ dùng pin nhưng phương pháp này không dùng được lâu do bị ngắn mạch Bằngsáng chế cũng được cấp cho các nước như: Bỉ, Đức, Thụy điển và Pháp [1]

Hình 1 2: Hàn hồ quang điện cacbon

Hình 1 3: Ống thổi khí và mỏ hàn

Năm 1886, N.N Benardos cũng nhận bằng sáng chế ở Nga (số 11982) về hồ

quang điện sử dụng điện cực cacbon, và sử dụng tên gọi là “Elecktrogefest”

Cùng thời gian này, Benardos nhận được sự cho phép của chính phủ Nga để tổchức sản xuất cho “việc sản xuất trong nhà máy sử dụng quá trình hàn và hàn vảybằng điện, và cũng sản xuất các thiết bị chiếu sáng điện” Lò điện cũng được lắp đặt đểsản xuất hợp kim nhôm, một bước quan trọng trong sự phát triển ban đầu của ngànhcông nghiệp nhôm sau này

Năm 1890, một trong những phương pháp hàn phổ biến nhất là hàn hồ quang

carbon (hay còn gọi là hàn que) như hình 1.4 [1]

Hình 1 4: Phương pháp hàn hồ quang Carbon

Năm 1900, Coated điện cực kim loại lần đầu tiên được giới thiệu vào năm 1900

bởi Strohmenger Một lớp phủ vôi giúp vòng cung được ổn định hơn nhiều Một sốquy trình hàn khác đã được phát triển trong giai đoạn này Một số trong số họ bao gồm

hàn lăn, hàn điểm, hàn nối flash, và hàn chiếu Điện cực nối cũng đã trở thành một

công cụ hàn phổ biến khoảng thời gian này [1]

Hình 1 5: Quá trình hàn bằng điện cực kim loại

Các quá trình hàn mới được phát triển được áp dụng chậm rãi trong công nghiệp

về việc đóng tàu chiến và tàu vận tải phục vụ cho chiến tranh ngày càng cao thúc đẩycải tiến các phương pháp sản xuất [1]

Tới cuối thời kỳ của cuộc chiến tranh thế giới lần thứ nhất, công nghệ hàn đãđược chấp nhận rộng rãi Tại Mỹ, công nghệ hàn đã đóng vai trò rất lớn trong sản xuấtthiết bị quân sự trong thế chiến [1]

Các nghiên cứu liên quan đến hàn điện cực có vỏ bọc thuốc (coated-electrode

welding) được tập trung tới năm 1920, giúp cải thiện đáng kể chất lượng vỏ thuốc bọc

và lõi que, đây là lý do dẫn đến sự phát triển nhanh chóng của quá trình hàn que, thuật

ngữ này ngày nay được biết đến với tên gọi là SMAW (Shielded Metal Arc Welding).

Cùng với sự phát triển của chiếu chụp bằng tia X trong sản phẩm hàn, làm thúc đẩynhu cầu cải tiến thêm về kỹ thuật hàn [1]

- Thời kỳ phát triển rầm rộ và công nghệ hàn ( 1920- 1980): Trong thời kỳ hậu

chiến thế giới thứ nhất, thiết kế máy hàn thay đổi không đáng kể Người ta vẫn sửdụng nguồn hàn một chiều (DC) như thiết kế đầu tiên Giai đoạn những năm 1920-1930s các nghiên cứu bắt đầu tập trung vào nguồn xoay chiều (AC) Năm 1922, sốlượng sản xuất máy hàn ở Lincoln Electric đã vượt sản phẩm Mo-tơ và trở thành sảnphẩm sản xuất và thương mại chính của hãng này [1]

Năm 1924, Alexander nhận bằng sáng chế về ý tưởng như phương pháphàn MIG/GMAW mà chúng ta biết đến và đang sử dụng ngày nay Tuy nhiên do hạnchế về thiết bị, nên thời gian đó Alexander chỉ thực hiện thành công khi sử dụng khíbảo vệ là Hydro mà không sử dụng được khí CO2, nên thời đó họ gọi đây là quá trìnhhàn hồ quang sử dụng khí bảo vệ là hydro [1]

Năm 1950, quá trình hàn CO2 phổ biến bởi Lyubavskii và Novoshilov vào năm

1953 đã trở thành một quá trình hàn và lựa chọn thép hàn, vì tính kinh tế Ngay sau đó,dây điện của đường kính nhỏ hơn đã được đưa ra Điều này làm cho hàn các vật liệumỏng thuận tiện hơn [1]

Năm 1960, đã có một số tiến bộ trong ngành công nghiệp hàn trong những năm

1960 Dualshield hàn, Innershield, và hàn Electroslag [] là một số trong những pháttriển quan trọng hàn của thập kỷ Hàn hồ quang Plasma cũng được phát minh bởi Gagetrong thời gian này được sử dụng để phun kim loại Người Pháp cũng phát triển hànchùm electron được sử dụng trong ngành công nghiệp sản xuất máy bay của Hoa Kỳ

[1]

Hình 1 6: Hàn hồ quang Plasma

- Kỷ nguyên số thiết bị hàn (1980- nay):Từ những năm 1980 cho tới nay, đã có sự

thay đổi nhanh chóng về công nghệ, thiết bị, và vật liệu hàn Các kỹ sư, nhà nghiêncứu liên tục nghiên cứu ra các công thức để chế tạo vật liệu mới nhằm cải thiện đặctính hồ quang Các hãng sản xuất liên tục cải tiến công nghệ để đưa ra các thế hệ máyhàn linh hoạt, tiện lợi với người dùng Hướng tới mục tiêu: an toàn, chất lượng, tiện lợi

và linh hoạt [1]

Hình 1 7: Một số thiết bị hàn mới nhất hiện may trên thế giới

Năm 2000, hàn xung từ đã được giới thiệu Vật liệu composite kim loại cũng đượchàn bằng tia X lần đầu tiên trong cùng năm Năm 2008, công nghệ hàn lai hồ quangbằng Laser được phát hiện Cuối cùng, vào năm 2013, sự phát triển của hàn – hàn hồquang kim loại khí đã diễn ra; đây là một quá trình hàn thép được sử dụng trong ô tô

[1]

Hình 1 8: Hàn Laser

Gần đây nhất, một số trong những phát triển gần đây trong ngành công nghiệpbao gồm hàn ma sát quá trình hàn phát triển ở Nga, và hàn laser Laser được phát triểntrong phòng thí nghiệm Bell Telephone nhưng giờ đây nó được sử dụng cho các loại

công việc hàn Điều này là do năng lực vốn có của laser trong dựng hình chính xác chotất cả các loại công việc hàn [1].

Đi cùng với chiều dài lịch sử phát triển của nhân loại, công nghệ và kỹ thuật hàn

đã chứng minh được vai trò vô cùng quan trọng trong lĩnh vực sản xuất và đời sốngcon người Với yêu cầu ngày càng cao về chất lượng sản phẩm cũng như yêu cầu vềmôi trường và an toàn [1]…

Các nhà nghiên cứu hiện đã và đang tập trung vào các giải pháp tổng thể và toàndiện hơn, không chỉ riêng về thiết bị, vật liệu, các nghiên cứu cải tiến quá trình sảnxuất, giảm thiểu ứng suất biến dạng, tăng độ bền và tuổi thọ của kết cấu, giảm thải tainạn lao động hay giảm lượng khí thải vào môi trường Kết hợp với sự hỗ trợ củacông nghệ cao, internet, công nghệ và kỹ thuật hàn sẽ đạt được nhiều thành tựu mớitrong tương lai và áp dụng hữu hiệu vào cuộc sống của con người [1]

1.2 Các thiết bị hàn trong nhà máy Kim Khí Thăng Long số 1

Công ty Kim khí Thăng Long chuyên sản xuất, kinh doanh các sảnphẩm kim khí gia dụng và chi tiết cho các ngành công nghiệp khác từ kim loại tấm

lá mỏng bằng công nghệ đột dập Sau đó sản phẩm được bảo vệ và trang trí bề mặtbằng công nghệ Mạ, Men, Sơn, Ðánh bóng và nhiều công nghệ tiên tiến khác [2]

Hình 1 9: Công ty Kim khí Thăng Long số 1

Với các trang thiết bị hiện đại và dây chuyền công nghệ khép kín, hiện nayCông ty đang sản xuất ra trên 300 loại sản phẩm với số lượng từ 15 đến 20 triệu sảnphẩm hoàn chỉnh trong một năm [2]

Công ty Kim khí Thăng Long là doanh nghiệp nhà nước có quy môlớn với 2707 lao động trực thuộc UBND Thành phố Hà Nội, được thành lập theoquyết định số 522/QĐ-TCCQ ngày 13-3-1969 của Uỷ ban hành chính Thành phố HàNội trên cơ sở sáp nhập 3 xí nghiệp: Xí nghiệp đèn pin, Xí nghiệp đèn bão, Xí nghiệp

Hiện nay, Công ty Kim khí Thăng Long là doanh nghiệp Nhànước nằm trên địa bàn Quận Long Biên - Hà Nội Với bề dày 40 năm thành lập Công

ty có cơ sở hạ tầng tốt, với diện tích mặt bằng 25.000m2, cạnh quốc lộ 5 là điều kiệnrất thuận lợi của Công ty [2]

Ngoài ra công ty còn có các đơn vị thành viên : Nhà máy số 1: Sản xuất sảnphẩm nhập khẩu; Nhà máy số 2 : Sản xuất khuôn mẫu và thiết bị theo công nghệ cao;Nhà máy số 3 : Sản xuất phụ tùng oto, xe máy; Nhà máy số 4 : Sản xuất sản phẩmgia dụng; Nhà máy số 5 : Sản xuất sản phẩm cơ kim khí gia dụng; Trung tâm thươngmại dịch vụ THANGLONG LAND; Trung tâm đào tạo và dạy nghề,… [2]

Nhà máy số 3: Nhà máy sản xuất phụ tùng oto, xe máy

• ĐC: Phường Phúc Lợi - Quận Long Biên - Hà Nội

•Tel: 84.4.8756343 – Fax: 84.4.8755060

• Lĩnh vực hoạt động:Chuyên sản xuất sản phẩm phụ tùng ôtô - xe máy như bộkhung xe SUPER DREAM, WAVE, FUTURE, Vành, ống xả và các chi tiết khác.Cung cấp cho Công ty Honda Việt Nam, Công ty SUZUKI và các doanh nghiệpkhác[2]

1.2.1 Robot hàn ( hàn điểm)

Đã 60 năm kể từ khi General Motors lần đầu tiên sử dụng robot côngnghiệp UNIMATE của họ để hàn điểm vào năm 1962 Một phát minh để bảo vệ ngườilao động khỏi những công việc nặng nhọc và nguy hiểm Vì vậy, các nhà sản xuất nóichung và Công ty Kim khí Thăng Long nói riêng, ngày nay đã chủ động đầu tư Robothàn để tiết kiệm thời gian, bù đắp cho tình trạng thiếu công nhân, đồng thời cải thiệnchất lượng và sản xuất [3]

Hình 1 10: Máy hàn robot TAWER TL1800 WGIII

1.2.1.1 Cấu tạo robot hàn:

Robot hàn thông thường sẽ có hình dạng giống như một cánh tay có khớp giúpxoay và cử động dễ dàng Thiết kế robot giống cánh tay người làm tăng độ linh hoạtcho robot, giúp robot có thể tham gia các công việc đòi sự tỉ mỉ, chuyên nghiệp Về cơbản robot hàn thường có cấu trúc gồm các bộ phận sau: cánh tay hàn, nguồn hàn, súnghàn, bộ cấp dây, định vị và gá cố định đối tượng hàn, bộ làm sạch súng hàn, bộ địnhtâm [4]

- Cánh tay Robot hàn: Chuyển động nhiều trục hoặc tuyến tính gần giống cánhtay con người Góc súng hàn và góc di chuyển có thể thay đổi để hàn ở mọi vị trí, nhất

là ở những vị trí khó tiếp cận [4]

- Nguồn hàn: Cung cấp dòng điện điều khiển được với điện áp thích hợp cho quátrình hàn Các máy hàn hồ quang tự động cần nguồn điện phức tạp hơn máy hàn bán tựđộng Máy hàn tự động cần tiếp nối với nguồn điện để điều khiển nguồn hàn nhằmmang lại hiệu năng tối ưu [4]

- Súng hàn: Súng hàn dùng để tiếp điện cực đến mối hàn, truyền dòng điện hànvào điện cực và tạo ra môi trường bảo vệ quanh mối hàn Súng hàn có thể được làmnguội bằng nước luân chuyển hoặc không khí Các súng hàn có thể ở dạng thẳng hoặccong Súng hàn cong để tiếp cận mối hàn dễ dàng hơn [4]

Hình 1 12: Súng hàn

- Bộ cấp dây: Bộ cấp dây dùng để bổ sung kim loại điền đầy trong qúa trình hàn

tự động Linh hoạt trong việc thiết lập nhiều tốc độ cấp dây khác nhau để phù hợp vớinhững yêu cầu cụ thể của từng dây chuyền Với hàn tự động, cần có một giao diệnđiều khiển giữa bộ điều khiển robot, nguồn và bộ cấp dây Hệ thống cấp dây hàn phảiphù hợp với quá trình hàn và kiểu nguồn điện được sử dụng [4]

Hình 1 13: Bộ cấp dây

- Bộ làm sạch súng hàn : Để làm việc chính xác và tin cậy, súng hàn phải được

làm sạch liên tục Chu kỳ làm việc hầu hết ở chế độ 100% nên quá trình làm sạchsúng hàn cũng phải được tự động hóa Chất tách vẩy hàn được phun vào mũi súng hàn.Ngoài ra, bộ làm sạch còn có thể chà sát mũi súng hàn để loại bỏ vẩy hàn bám vào vàcắt dây hàn Hệ thống làm sạch phải được tự động kích hoạt tại các thời điểm mà hệđiều khiển yêu cầu [4]

Hình 1 14: Bộ làm sạch súng hàn[4]

1.2.1.2 Chức năng Robot hàn:

Trong hệ thống sản xuất càng xe tại nhà máy, ta sử dụng robot hàn TAWERTL1800 WGIII của Panasonic là sản phẩm kết hợp ưu điểm của Robot Tawers vớinguồn hàn số tích hợp và tầm vươn lớn của dòng tay máy TL Ngoài những ứng dụnghàn thông thường như vật liệu thép thường, thép không gỉ … Panasonic đưa ra giải

pháp cho hàn các vật liệu đặc biệt như: Nhôm, thép mạ kẽm, hàn đồng (hàn dây đồng

1.2.3 Một số thiết bị khác bị trong hệ thống hàn của một Công ty Kim khí Thăng Long:

Que hàn được sử dụng để chuyển năng lượng từ máy hàn đến vật liệu cần hàn.Mũi hàn có nhiều kích thước và hình dạng khác nhau, được sử dụng để tiếp xúc vớivật liệu cần hàn.Ngoài ra bình khí Argon cũng được sử dụng để tạo môi trường khí bảo

vệ cho quá trình hàn, giúp ngăn chặn sự oxy hóa của kim loại Một số thiết bị như kẹpmát, hệ thống cảm biến cũng được đưa vào sử dụng để tránh nguy hiểm và hỏng hóc Các trang thiết bị đảm bảo an toàn gồm: Các công tắc khóa liên động để ngănmáy hoạt động hoặc bắt đầu chu kỳ mới trừ khi đóng, khóa bảo vệ để ngăn chặn việc

mở hoặc tháo bộ phận bảo vệ an toàn, cửa cuốn an toàn và rèm che sáng,…

1.3 Quy trình sản xuất trong hệ thống Hàn

Quy trình làm việc của hệ thống hàn Công ty Kim khí Thăng Long bao gồm cácbước sau đây:

Bước 1 Chuẩn bị bề mặt: Các chi tiết cần được làm sạch để loại bỏ chất bẩn, dầu

mỡ Điều này có thể được thực hiện bằng cách đánh bóng, cạo hoặc phun cát [5]

Bước 2 Thiết lập hệ thống hàn: Sau khi tạo hình, các chi tiết rời được ghép với

nhau bằng công nghệ Hàn, với các máy hàn cao tần, hàn điểm, hàn đường, hànchương trình, hàn có khí bảo vệ,…

Máy hàn được thiết lập tạo ra dòng điện, áp suất và nhiệt độ phù hợp cho loại vậtliệu hàn và chi tiết kim loại được hàn Tại Công ty Kim khí Thăng Long 1, có hai loạirobot thông minh là Robot xoay và robot hàn được sử dụng kết hợp với nhau [5]

Bước 3: Tiến hành hàn:

- Để tự động hóa tối đa hoạt động hàn bao gồm các tiến trình như sau:

1 Đưa phôi/sản phẩm vào trong vùng làm việc của robot hàn

2 Cố định phôi/sản phẩm Robot xoay sẽ giữ cố định các chi tiết, rồi tạo ra chuyểnđộng xoay, xoay các chi tiết theo tốc độ đã được lập trình từ trước

3 Robot hàn tiến hành hàn tại các vị trí đã được lập trình trong khi vật liệu hànđược xoay [5]

- Trong quá trình hàn có thể sử dụng que hàn hoặc dây hàn và thiết bị hàn để hàn cácchi tiết kim loại lại với nhau

- Thường thì quá trình hàn được thực hiện trong không khí có khí bảo vệ như Argon đểđảm bảo kết quả hàn chất lượng cao [5] hình ko khớp nội dung

Hình 1 16: Khu vực thực hiện nguyên công hàn

Bước 4: Kiểm tra kết quả hàn:

Sau khi hoàn thành quá trình hàn, sản phẩm được đưa ra đánh giá OK/NG

Các kỹ sư kiểm tra các chi tiết kim loại để đảm bảo rằng kết quả hàn đạt chất lượng vàtuân thủ các tiêu chuẩn chất lượng [5]

Một số phương pháp kiểm tra phổ biến:

Kiểm tra mối hàn bằng mắt thường: Đây là cách kiểm tra đòi hỏi người thợ hànphải có kinh nghiệm và làm việc lâu năm trong nghề, có khả năng nhận biết chất lượngmối hàn bằng mắt thường hoặc sự giúp đỡ của kính phóng đại.

Kiểm tra bằng mẫu: Sử dụng các mẫu đã được chế tạo sẵn theo các tiêu chuẩn đểướm vào các mối hàn cần kiểm tra Tuy nhiên, phương pháp này chỉ có thể kiểm trađược chiều rộng và chiều cao của mối hàn

Kiểm tra bằng phương pháp chiếu xạ: sử dụng tia X, tia Gama để xuyên quamối hàn, từ đó phát hiện các khuyết tật nhờ các vết sẫm xuất hiện trên tấm phim ở phíasau

Kiểm tra bằng phương pháp siêu âm: đây là phương pháp sử dụng các chùmsóng siêu âm chiếu vào các mối hàn thông qua đầu phát Theo nguyên lý, sóng siêu âm

sẽ đi qua môi trường đồng nhất và phản xạ trở lại, đầu thu và thiết bị hiển thị sóngphản xạ trở lại sẽ cho ta biết mối hàn đó có khuyết tật hay không

Kiểm tra bằng phương pháp thẩm thấu: Đây là phương pháp sử dụng hóa chất

có khả năng thẩm thấu vào mối hàn nhờ tác động của lực mao dẫn lên các mối hànchứa khuyết tật Có thể nói, đây là cách đơn giản, tiết kiệm chi phí, cho kết quả chínhxác [5]

Bảo trì và sửa chữa: Hệ thống hàn cần được bảo trì và sửa chữa để đảm bảo hoạtđộng hiệu quả và an toàn trong suốt quá trình sử dụng

Đối với các dự án lớn, quy trình làm việc của hệ thống hàn kim khí có thể phứctạp hơn và bao gồm nhiều công đoạn khác nhau Trong một số trường hợp, quy trìnhhàn kim khí còn có thể bao gồm các bước như thiết kế, kiểm tra vật liệu, lựa chọnphương pháp hàn, thử nghiệm và xử lý sản phẩm sau khi đã hàn [5]

1.4 Trình tự thiết kế hệ thống Hàn

Bước 1: Tính toán dòng điện, áp suất và nhiệt độ phù hợp cho loại vật liệu hàn và chi

tiết kim loại được hàn Đảm bảo nguồn điện ổn định, cung cấp điện đủ mạnh để vậnhành hệ thống

Bước 2: Tiến hành lựa chọn máy hàn phù hợp :Các loại robot thông minh được ưu tiên

đưa vào sử dụng là Robot xoay và robot hàn giúp ích rất nhiều và đem lại hiệu quảvượt trội so với lao động thủ công thông thường

Cánh tay robot được lựa chọn dựa trên yêu cầu ứng dụng: Kích thước, tải trọng,khoảng cách di chuyển, tính linh hoạt, tính an toàn…

Bước 3: Thiết lập hệ thống cảm biến

Cảm biến ngày càng có vai trò quan trọng trong cả đời sống và hệ thống sản xuất.Cần thiết lập các hệ thống cảm biến như cảm biến va chạm để tránh những va chạm sailệch gây nguy hiểm hoặc hỏng hóc Hoặc cảm biến điểm trung tâm để robot có thể đặtchính xác vị trí mối hàn, camera để quan sát, xác định vị trí kẹp,…

Bước 4: Đồ gá cố định phôi

Robot không thể thực hiện thao tác chính xác nếu phôi không được cố định khi

mỏ hàn bắt đầu được đặt vào chi tiết hàn.Vì vậy đồ gá linh hoạt và tích hợp nhanhchóng sẽ góp phần tối ưu hóa hệ thống hàn robot tự động

Bước 5: Lập trình trên phần mềm của robot thông minh

Tính toán kích thước, chiều cao và các thông số kỹ thuật khác của phôi, biểu diễncác chỉ số trên phần mềm lập trình để robot thông minh thực hiện quá trình hàn mộtcách chính xác, không tạo ra quá nhiều sai số cho thành phẩm

Để có thể điều khiển robot hàn tự động cần thiết lập các câu lệnh và một thiết bịđiều khiển được gọi là HMI HMI có thể đơn giản hoặc phức tạp, tùy thuộc vào ứngdụng

Hình 1 17: Bảng điều khiển của robot

Bước 6: Tiến hành gia công sản phẩm theo bản vẽ thiết kế

Bước 7: Kiểm tra chất lượng sản phẩm, phát hiện các hư hỏng, sản phẩm lỗi, phế

phẩm

Bước 8: Đánh giá kết quả và xử lý phát sinh (nếu có)

Bên cạnh 8 bước cơ bản trên để thiết kế hệ thống hàn còn cần trang bị các trang thiết

bị đảm bảo an toàn cho con người Tại những doanh nghiệp đề cao sự an toàn củangười lao động, các trang thiết bị dưới đây là cần thiết:

 Thảm an toàn nhạy cảm với áp suất và thiết bị bảo vệ cá nhân

 Các công tắc khóa liên động để ngăn máy hoạt động hoặc bắt đầu chu kỳmới trừ khi đóng

 Khóa bảo vệ để ngăn chặn việc mở hoặc tháo bộ phận bảo vệ an toàn

 Cảm biến, chùm tia hồng ngoại, cửa cuốn an toàn và rèm che sáng

1.5 Định hướng triển khai đồ án

Dựa trên các nghiên cứu trong và ngoài nước về thiết kế hệ thống công nghiệp.Chúng em đã xây dựng và phân tích tổng quan về thiết kế hệ thống hàn trong nhà máy

số 01 Công ty Kim Khí Thăng Long

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ THIẾT KẾ HỆ THỐNG HÀN 2.1 Phân tích sơ đồ nguyên lý thiết kế hệ thống hàn

Qua nghiên cứu quá trình sản xuất tại Công ty Kim khí Thăng Long, Chúng em

đã đưa ra sơ đồ thiết kế hệ thống Hàn được thể hiện trong sơ đồ Bảng 2.1 như sau:

Bảng 2 1: Bảng sơ đồ quy trình Hàn

St

1 Các chi tiết cần được làm sạch để loại bỏ chất bẩn, dầu mỡ và vết nứt Điều này có thể được

thực hiện bằng cách đánh bóng, cạo hoặc phun cát

2

Sau khi tạo hình, các chi tiết rời được ghép vớinhau bằng công nghệ Hàn, với các máy hàn cao tần, hàn điểm, hàn đường, hàn chương trình, hàn

 - Robot hàn tiến hành hàn

4

-Kiểm tra mối hàn bằng mắt thường

- Kiểm tra bằng mẫu:

- Kiểm tra bằng phương pháp chiếu xạ:

- Kiểm tra bằng phương pháp siêu âm:

-Kiểm tra bằng phương pháp thẩm thấu

Bảo trì và sửa chữa: Hệ thống hàn cần được bảo trì và sửa chữa để đảm bảo hoạt động hiệu quả

và an toàn trong suốt quá trình sử dụng

Chuẩn bị

Bề mặt hàn

Thiết lập hệthống hàn

Tiếnhành hàn

Chưa

đạt

Kiểm tra kết quả hàn

Đạt

5 Sản phẩm sau khi qua kiểm tra thì sẽ được coi là

thành phẩm

Bước 1 Đưa phôi vào trong vùng làm việc của robot hàn.

Sau các quá trình đột dập, nguyên liệu đầu vào của quá trình hàn là: Thanh trụctrái và thanh trục phải được vận chuyển bằng xe nâng đến khu vực hàn

Hình 2 1: Các chi tiết cần hàn

Các chi tiết cần được làm sạch để loại bỏ chất bẩn, dầu mỡ và vết nứt Điều này

có thể được thực hiện bằng cách đánh bóng, cạo hoặc phun cát

Bước 2 Cố định phôi: Đặt chi tiết vào bộ cố định của Robot xoay Robot xoay có thể

xoay đảo vị trí để gá lắp và hàn ở các góc độ khác nhau, phù hợp với yêu cầu từng loạichi tiết, giúp Rotbot hàn một cách chính xác và nhanh nhất

Thành phẩm

Bước 3 Tiến hành hàn: Bộ phận này phải thao tác nhanh và dễ dàng, giữ chắc các vật

hàn cho tới khi chúng dính vào nhau và phải cho phép súng hàn tự do tiếp cận mối hànnhư sau:

1 Chọn chương trình thích hợp từ bộ điều khiển

2 Nhấn nút khởi động trên bộ điều khiển để bắt đầu công việc

3 Bộ phận cánh tay Robot bắt đầu hàn, Robot xoay giữ chắc các vật hàn chotới khi chúng dính vào nhau và phải cho phép súng hàn tiếp cận mối hàn

4 Khi điểm hàn đầu tiên được hoàn thiện, Robot xoay đến vị trí cần hàn tiếptheo

5 Khi bắt đầu hàn ở vị trí làm việc đầu tiên, bắt đầu thiết lập vị trí làm việc thứhai

6 Khi quá trình hàn kết thúc, thu thập phần đã hoàn thành và tải lại vị trí làmviệc cho chu kỳ tiếp theo

Bước 4 Đánh giá, kiểm tra chi tiết hàn: chọn kiểm tra mối hàn bằng cách quan sát.

Công nhân ở bộ phận hàn sẽ đánh sạch xỉ hàn ở mối hàn, dung mắt quan sát phát hiệncác khuyết tật lớn Sau đó, sẽ sử dụng kính lúp quan sát để phát hiện các khuyết tậtnhỏ Những chi tiết bị khuyết tật sẽ được để riêng và sẽ có biện pháp khắc phục vớitùy loại sai hỏng Nhưng với việc sử dụng Robot hàn vào quá trình hàn đã làm các mốihàn đồng nhất với độ chính xác cực cao, giảm thiểu sai hỏng xuống mức thấp nhất.Sau khi công tác kiểm tra kết thúc sản phẩm sẽ được vận chuyển ra khỏi khu vực hànbằng máy nâng chuyển

2.2 Cơ sở tính toán các chỉ tiêu kỹ thuật trong hệ thống hàn

Công thức tính hiệu suất tổng thể (Overall Equipment Effectiveness - OEE):

OEE là một chỉ số được sử dụng để đo lường hiệu suất của một hệ thống sản xuất.Công thức tính OEE được xác định bởi công thức [10]:

2.1

Trong đó:

A: là tỉ lệ thời gian sản xuất thực tế so với thời gian sản xuất kế hoạch

P: là tỉ lệ sản lượng sản xuất thực tế so với sản lượng sản xuất tối đa

Q: là tỉ lệ sản phẩm đạt yêu cầu chất lượng so với tổng số sản phẩm sản xuất

 Công thức tính chu kỳ sản xuất được xác định bởi:

Trong đó:

Ttc tổng thời gian sản xuất (phút)

Tvc thời gian chuẩn bị

Tgd thời gian gián đoạn sản xuất

Tkt thời gian kiểm tra (bao gồm cả thời gian bảo trì)

Tqt1 thời gian sản xuất quá trình 1 trong hệ thống

Tqtn thời gian sản xuất của quá trình n

 Lượng máy gia công cần thiết cho sản xuất được xác định theo các thông sốsau:

- Tổng số lượng sản phẩm cần sản xuất (Total Production Quantity)

- Thời gian sản xuất của một sản phẩm (Manufacturing Time per Unit)

- Thời gian sẵn sàng của một máy gia công để sản xuất một sản phẩm (Machine

Readiness Time per Unit).

- Thời gian không sản xuất để chuyển đổi từ sản phẩm này sang sản phẩm khác

(Changeover Time)

 Nhịp sản xuất

TT = thời gian thuần hoạt động hàng ngày/ số lượng máy cần thiết mỗi ngày

2.2.1 Tính toán số công nhân làm việc

 Thời gian làm việc của công nhân trong một ngày:

Trong đó:

GVbq – số giờ bình quân mà 1 công nhân được nghỉ trong 1 ngày làm việc GVbq lấy

theo thời gian biểu làm việc dự kiến, thường từ (0.5-1)h

 Số ngày làm việc trong một tháng của công nhân:

(phút) [2.4]

Trong đó:

N: số ngày làm việc bình quân của 01 công nhân trong một năm

 Thời gian làm việc thực tế của một công nhân trong một tháng:

(phút) [2.5]

Trong đó :

N: số ngày làm việc bình quân của 1 công nhân trong 1 năm

G: số giờ làm việc bình quân của một công nhân trong một ngày

 Số công nhân cần có:

(công nhân) [2.6]

Trong đó: DMsi – định mức sản lượng (số sản phẩm/1 giờ công)

2.2.2 Tính số sản phẩm yêu cầu sản xuất tại mỗi trạm làm việc

Theo tài liệu thiết kế đo lường lường công việc [10], Ta có công thức:

[2.7]

Trong đó:

D: Phần trăm các sản phẩm lỗi

O: Kết quả đầu ra mong muốn

I: Đầu vào sản xuất

: số dản phẩm dự tính sản xuất được mỗi ca

: số sản phẩm thực tế sản xuất được ở mỗi ca

S: Thời gian làm việc của công đoạn thứ i

E: Hiệu suất của thiết bị khi vận hành

R: Độ tin cậy của thiết bị

F: Số lượng máy tại công đoạn i cần thiết

 Tổ chức nhân lực

[2.10]

2.3 Cơ sở tính toán các chỉ tiêu kinh tế trong hệ thống hàn

Đưa ra một số phương án lựa chọn đầu tư, khoảng 3 phương án lựa chọn phương

án đầu tư đem lại hiệu quả sử dụng tốt nhất

Cơ sở tính toán các chỉ tiêu kinh tế trong hệ thống hàn bao gồm nhiều yếu tố như

xuất, chi phí vận hành và bảo trì, chi phí đầu tư ban đầu, chi phí sản xuất, doanh thu vàlợi nhuận Việc tính toán các chỉ tiêu này sẽ giúp cho nhà quản lý có được những quyếtđịnh đúng đắn trong việc tối ưu hóa sản xuất và kinh doanh Cụ thể, một số chỉ tiêukinh tế cần tính toán như sau:

2.3.1 Hiệu quả sử dụng vốn

Doanh nghiệp cần có vốn kinh doanh, nếu thiếu vốn mọi hoạt động của doanhnghiệp hoặc đình trệ hoặc kém hiệu quả Nghiên cứu hiệu quả sử dụng vốn cố định cóthể thấy các nguyên nhân của việc sử dụng vốn cố định không có hiệu quả thường làđầu tư tài sản cố định quá mức cần thiết, tài sản cố định không sử dụng chiếm tỉ trọnglớn, sử dụng tài sản cố định với công suất thấp hơn mức cho phép

Bất kỳ doanh nghiệp nào cũng quan tâm đến hiệu quả sử dụng vốn Đó là nhân tốquyết định sự tồn tại và tăng trưởng của mỗi doanh nghiệp Chỉ tiêu cần xét khi phântích hiệu quả sử dụng vốn kinh doanh trong việc thiết kế hệ thống Hàn tại nhà máy số

1 Công ty Kim khí Thăng Long:

Số quay vòng toàn bộ vốn = Doanh thu thuần/ Tổng vốn sử dụng bình quânChỉ tiêu này cho thấy hiệu suất sử dụng vốn, hay cũng chính là số vòng quay củavốn trong một năm Hệ số này càng cao cho thấy doanh nghiệp sử dụng vốn càng hiệuquả

Tỷ lệ hoàn vốn (ROI = Return in investment)

ROI = Lợi nhuận sau thuế/ Tổng vốn sử dụng bình quân

Chỉ tiêu này cho thấy cứ 100 đồng vốn sử dụng bình quân trong kỳ mang về baonhiêu đồng lợi nhuận sau thuế Chỉ tiêu này càng lớn cho thấy vốn sử dụng càng hiệuquả

2.3.2 Chỉ tiêu doanh thu và lợi nhuận

Chỉ tiêu doanh thu: Doanh thu là toàn bộ số tiền doanh nghiệp thu về từ hoạtđộng của mình trong kinh doanh, bao gồm: Doanh thu từ hoạt động sản xuất kinhdoanh, doanh thu từ hoạt động tài chính và thu nhập bất thường

Chỉ tiêu lợi nhuận: Lợi nhuận là số tiền dư ra giữa tổng thu và tổng chi, cho thấyhiệu quả sản xuất kinh doanh của doanh nghiệp, sức mạnh và triển vọng tài chính củadoanh nghiệp

Để đạt được doanh thu cao và tối đa hóa mức lợi nhuận thu được, ta tiến hành lập

sơ đồ chuỗi giá trị hiện tại cho Công ty Trên cơ sở đó, thấy được các vấn đề còn tồn

đọng trong hệ thống sản xuất, từ đó tinh gọn quá trình sản xuất, giảm thiểu lãng phí,cực đại doanh thu.

2.3.3 Hiệu quả sử dụng nguyên vật liệu

 Vòng luân chuyển nguyên vật liệu (SVNVL):

= [2.11]

Trong đó:

SVNVL là số vòng luân chuyển nguyên vật liệu

NVLSD là giá vốn nguyên vật liệu đã dùng và NVLDT là giá trị lượng nguyên vậtliệu dự trữ

 Vòng luân chuyển vật tư trong sản phẩm dở dang (SVSPDD):

Hệ thống Hàn của Công ty Kim khí Thăng Long nhà máy số 1 khi hợp tác vớicông ty Promethae chủ yếu cung cấp chi tiết càng xe Quá trình sản xuất bao gồm 6máy gia công M1 M2, M3, M4, M5, M6 và 6 cụm công nhân lắp giáp A1, A2, A3, A4,A5, A6 Quy trình sản xuất được bố trí thành 4 trạm

- Tổng thời gian sản xuất và gia tăng giá trị của quá trình là: TLT = 35 ngày;TVAT = 550 giây

- Hộp điều hòa sản xuất với bước nhịp là 45 phút sử dụng để điều hòa nhu cầukhách hàng

Trên cơ sở chuỗi giá trị hiện tại, ta bố trí lại quy trình sản xuất thành 6 trạm:

 Trạm 1- T1: Gồm máy M1, M2,M3 có chu kỳ và thời gian gia công 40 giây,thời gian chuyển đổi 30 phút

 Trạm 2- T2: gồm máy M4, M5, M6 có chu kỳ gia công 50 giây, thời gian giacông 90 giây, thời gian chuyển đổi 5 phút

 Trạm 3- T3: Cụm gia công với các công đoạn A1, A2, A3, chu kỳ gia công 80giây, thời gian gia công 100 giây, thời gian chuyển đổi được cải tiến nhỏ hơn 1phút.

 Trạm 4- T4: Cụm gia công với các công đoạn A4, A5, A6 chu kỳ gia công 100giây, thời gian gia công 150 giây, thời gian chuyển đổi bằng 0

Thay vì phát đơn hàng đến xưởng như hiện tại ở sơ đồ chuỗi giá trị tương lai, nhucầu của công ty Petromae được điều hòa bởi hộp sản xuất với bước nhịp 45 phút TrạmT3 được gọi là trạm tạo nhịp, được điều hòa bởi hộp sản xuất

Vật tư sau trạm T3 được đẩy theo luồng FIFO đến trạm T4 và thời gian trongluồng tồn kho là 1 ngày Để gia công các chi tiết theo yêu cầu khách hàng, thời gianchuyển đổi ở trạm tạo nhịp càn giảm xuống 1 phút.Ở kho thành phẩm, tồn khi an toànvới lượng tồn kho 1 ngày được thiết lập để phòng ngừa biến thiên nhu cầu khách hàng,tồn kho đệm với lượng tồn kho 1 ngày được thiết lập để phòng biến thiên năng lực sảnxuất [10]

Vật tư trước trạm T3 được kéo:

 Kệ tồn kho bán phẩm S3 được thiết lập trước trạm T2 và T3, tồn kho 1ngày, hệ thống thẻ Kanban được thiết lập

 Kệ tồn kho bán phẩm S2 được thiết lập trước trạm T1 và T2, tồn kho 1ngày, hệ thống thẻ Kanban được thiết lập

 Kệ nguyên liệu S1 đặt trước trạm T1 và nhận nguyên liệu từ nhà cungcấp, lượng tồn kho 1 ngày Hệ thống thẻ Kanban được thiết lập Bộ phậnkiểm soát đặt mua nguyên liệu hàng ngày thay vì hàng tuần

2.4 Phân tích sơ đồ mặt bằng và dòng di chuyển

2.4.1 Sơ đồ bố trí mặt bằng tại xưởng sản xuất

Có câu dẫn: []

Hình 2 2: Sơ đồ bố trí mặt băng của nhà máy Kim Khí Thăng Long số 1

Các khu vực và công việc được thực hiện trong quy nguyên công hàn bán thànhphẩm K2T bao gồm :

 Lấy phôi từ Kệ II;

 Lấy phôi từ Khu phôi liệu;

 Lấy bán thành phẩm từ Máy hàn Sub – R;

 Lấy bán thành phẩm từ Máy hàn Sub – L;

 Sau khi hàn hoàn tất 1 xe hàng (100 bán thành phẩm), xe hàng sẽ được đẩy tớikhu vực hàn hoàn thiện K2T-A

2.4.2 Phân tích dòng di chuyển sản phẩm hiện trạng tại một phân xưởng sản xuất của doanh nghiệp.

Dòng di chuyển trong hệ thống Hàn công ty Cổ phần Kim khí Thăng Long làdòng di chuyển vật tư như nguyên liệu, bán phẩm, sản phẩm không đạt, thành phẩm,phế liệu, dòng di chuyển thiết bị, di chuyển nhân công hay thông tin

Dòng di chuyển được thiết kế dựa trên nghiên cứu sự di chuyển và nhân trắc học.Dòng di chuyển của hệ thống Hàn tại nhà máy số 1 được thiết kế theo tính đối xứng,

nhịp nhàng và theo thói quen cho phép các hoạt động thực hiện theo một trình tự hợp

lý và cách thức phù hợp

Dòng di chuyển nhỏ sẽ xuất hiện giữa các trạm làm việc Đồng thời chúng sẽxuất hiện giữa các trạm làm việc và lối đi trong bộ phận chức năng Việc thiết kế cácdòng di chuyển nhỏ tại công ty cổ phần Kim khí Thăng Long tùy thuộc vào các yếu tốnhư sự tương tác giữa các trạm làm việc, không gian sẵn có hay kích thước vật tư nângchuyển Các lối đi được thiết kế song song kết hợp với vuông góc

Dòng di chuyển giữa các bộ phận chức năng liệt kê các loại dòng di chuyển

Dòng di chuyển giữa các bộ phận chức năng được sử dụng để đánh giá dòng dichuyển trong mặt bằng hay đánh giá tính tốt của mặt bằng Dòng di chuyển giữa các

bộ phận chức năng của công ty Kim khí Thăng Long là dòng di chuyển thẳng, đơngiản nhất, nhóm tiếp nhận và nhóm giao hàng tách riêng,

Dòng di chuyển giữa với sự kết hợp đầu vào (tiếp nhận) và đầu ra (giao hàng) trên mặtbằng

Hoạch định dòng di chuyển hiệu quả cần kết hợp các dòng di chuyển, xác định lối đihợp lí để thực hiện quá trình di chuyển từ đầu đến cuối Bằng cách cực đại hóa số dòng

di chuyển trực tiếp, cực tiểu hóa chi phí di chuyển hệ thống Hàn tại công ty Kim khíThăng Long đã xây dựng được hệ thống dòng di chuyển hiệu quả

Đường di chuyển không bị gián đoạn

Hệ thống Hàn của công ty Kim khí Thăng Long, các dòng di chuyển nhỏ giữa các trạm làm việc được thiết kế song song hoặc vuông góc, dòng di chuyển cơ bản

giữa các bộ phận là dòng di chuyển thẳng, nhóm tiếp nhận và giao hàng được tách riêng và ở 2 cạnh đối diện nhau

2.5 Các phương pháp tổ chức kế hoạch sản xuất trong hệ thống hàn

Có 3 phương pháp được áp dụng trong công ty, được áp dụng 1 cách linh hoạttùy theo từng loại sản phẩm đc sản xuất

- Phương pháp sản xuất dây chuyền

Sản xuất dây chuyền là một hình thức đặc biệt của tổ chức hệ thống sản xuấtchuyên môn hóa sản phẩm, được thiết kế để sản xuất một hoặc vài loại sản phẩm cóquy mô sản xuất lớn, có tính chất đồng nhất về quy trình công nghệ và có quá trình sảnxuất ổn định trong khoảng thời gian tương đối dài (5 năm, 10 năm ) Khi áp dụngphương pháp sản xuất này thì thường sẽ sử dụng với những sản phẩm sản phẩm sảnxuất hàng loạt với số lượng lớn [18]

- Đặc điểm của sản xuất dây chuyền

Sản xuất dây chuyền dựa trên cơ sở một quá trình công nghệ sản xuất sản phẩm

đã được nghiên cứu một cách tỉ mỉ, phân chia thành nhiều bước công việc sắp xếp theotrình tự hợp lý nhất, với thời gian chế biến bằng nhau hoặc lập thành quan hệ bội sốvới bước công việc ngắn nhất trên dây chuyền Đặc điểm này là đặc điểm chủ yếu nhấtcủa sản xuất dây chuyền, cho phép dây chuyền hoạt động với tính liên tục cao [18].Các nơi làm việc trong sản xuất chuyên môn hóa cao, nghĩa là chúng được phâncông thực hiện ổn định chỉ một công việc của quá trình công nghệ Trên nơi làm việcthường được trang bị bởi các máy móc, thiết bị dụng cụ chuyên dùng, hoạt động theomột chế độ hợp lý nhất và có trình độ tổ chức lao động cao để có thể thực hiện côngviệc liên tục Mặt khác, được tổ chức, bố trí theo nguyên tắc đối tượng, nói cách khác

là theo trình tự chế biến sản phẩm và tạo thành đường dây chuyền Đối tượng lao độngđược vận động theo một hướng cố định với đường đi ngắn nhất [18]

- Phương pháp sản xuất theo nhóm

Loại hình sản xuất hàng loạt nhỏ và vừa thường có nhiều mặt hàng cùng đượcsản xuất trong hệ thống Vì thế, người ta cần rất nhiều thời gian để điều chỉnh sản xuấtcho các loạt sản phẩm Sản xuất dây chuyền trong trường hợp này sẽ không đạt hiệuquả cao [18]

Phương pháp sản xuất theo nhóm không thiết kế quy trình công nghệ, bố trí máy

tiết tổng hợp đã chọn Các chi tiết của một nhóm được gia công trên cùng một lần điềuchỉnh máy [18].

Tất cả các chi tiết cần chế tạo trong doanh nghiệp sau khi đã tiêu chuẩn hóachúng được phân thành từng nhóm căn cứ vào kết cấu, phương pháp công nghệ, yêucầu máy móc thiết bị giống nhau [18]

Lựa chọn chi tiết tổng hợp cho cả nhóm Chi tiết tổng hợp là chi tiết phức tạp hơn

cả và có chứa tất cả các yếu tố của nhóm Nếu không chọn được chi tiết như vậy, phải

tự thiết kế một chi tiết có đủ điều kiện như trên, trong trường hợp này người ta gọi đó

là chi tiết tổng hợp nhân tạo [18]

Lập quy trình công nghệ cho nhóm, thực chất, là cho chi tiết tổng hợp đã chọn.Tiến hành xây dựng định mức thời gian cho các bước công việc của chi tiết tổng hợp

Từ đó lập định mức cho tất cả các chi tiết trong nhóm bằng phương pháp so sánh.Thiết kế, chuẩn bị dụng cụ, đồ gá lắp, bố trí máy móc thiết bị cho toàn nhóm [18]

- Phương pháp sản xuất đơn chiếc

Trong hệ thống sản xuất đơn chiếc, tiến hành sản xuất rất nhiều loại sản phẩm,với sản lượng nhỏ, đôi khi chỉ thực hiện một lần, trình độ chuyên môn hóa nơi làmviệc rất thấp

Để tiến hành sản xuất doanh nghiệp không lập qui trình công nghệ một cách tỉ mỉcho từng chi tiết sản phẩm mà chỉ quy định những bước công việc chung như:mài,hàn, đánh bóng Công việc sẽ được giao cụ thể cho mỗi nơi làm việc phù hợp với kếhoạch tiến độ và trên cơ sở các tài liệu kỹ thuật, như bản vẽ, chế độ gia công Kiểmsoát quá trình sản xuất yêu cầu hết sức chặt chẽ đối với các nơi làm việc vốn được bốtrí theo nguyên tắc công nghệ, nhằm đảm bảo sử dụng hiệu quả máy móc thiết bị Hơnnữa, sản xuất đơn chiếc còn yêu cầu giám sát khả năng hoàn thành từng đơn hàng [18]

2.6 Phương pháp mô hình hóa hệ thống hàn

2.6.2 Giới thiệu về mô hình hóa

 Khái niệm chung

Mô hình hóa: là thay thế mô hình gốc bằng mô hình nhằm thu nhận các thông tin

về đối tượng bằng cách tiến hành các thực nghiệm, tính toán trên mô hình Lý thuyếtxây dựng mô hình và nghiên cứu mô hình để hiểu biết về đối tượng gốc gọi là lýthuyết mô hình hóa

Mô hình hóa hệ thống: là phương pháp tiếp cận hệ thống được dùng để phân tích

và tổng hợp các hệ thống lớn Phương pháp tiếp cận hệ thống đi từ phân tích chungtoàn hệ thống đến cấu tạo từng phần tử, đi từ xác định mục tiêu toàn hệ thống đến chứcnăng nhiệm vụ của từng phần tử cụ thể, xác định mối tương quan giữa các phần tửtrong hệ thống, giữa hệ thống đang xét với hệ thống khác và với môi trường xungquanh [6]

 Các bước mô phỏng hệ thống

Bước 1: Xây dựng mục tiêu mô phỏng và kế hoạch nghiên cứu

Bước 2: Thu thập dữ liệu và xác định mô hình nguyên lý

Bước 3: Hợp thức mô hình nguyên lý Mnl

Bước 4: Xây dựng mô hình mô phỏng MM trên máy tính

Bước 5: Chạy thử

Bước 6: Kiểm chứng mô hình mô phỏng

Bước 7: Lập kế hoạch thực nghiêm mô phỏng

Bước 8: Thực nghiệm mô phỏng

Bước 9: Xử lý kết quả mô phỏng

Bước 10: Sử dụng và lưu trữ kết quả

2.6.2 Phần mềm mô phỏng Tecnomatix Plant Simulation

Để mô phỏng hệ thống hàn của công ty, Chúng em lựa chọn sử dụng phần mềmTecnomatix Plant Simulation

Tecnomatix Plant Simulation mô phỏng trong lĩnh vực máy công nghiệp, hệthống sản xuất, hệ thống công nghiệp và sản xuất, và các ứng dụng đặc biệt

Các công cụ mà phần mềm này cung cấp cho bạn giúp bạn mô phỏng các môhình của mình chính xác hơn và có hiệu suất chính xác hơn trong công việc của bạn.Siemens Tecnomatix Plant Simulation không lãng phí tiền bạc và tài nguyên và có một

kế hoạch tốt cho chúng

Ứng dụng cho phép mô phỏng và tối ứu các hệ thống quy trình sản xuất, khámphá các tính năng hệ thống và tối ưu năng suất của nó Mô hình kỹ thuật số cho phépngười dùng kiểm tra các kịch bản giả sử mà không làm gián đoạn hệ thống sản xuấthiện có hoặc khi phần mềm được sử dụng trong quá trình lập kế hoạch, rất lâu trướckhi hệ thống thực được cài đặt Ngoài ra nếu hệ thống có lỗi, hệ thống sẽ dự báo cho

toàn diện cho phép người dùng đánh giá các kịch bản sản xuất khác nhau và đưa raquyết định đúng đắn trong giai đoạn đầu của kế hoạch sản xuất Sử dụng phần mềmnày có thể tối ưu hóa dòng nguyên liệu, sử dụng tài nguyên và hậu cần ở tất cả các cấpcủa quy hoạch nhà máy, từ cơ sở sản xuất toàn cầu đến dây chuyền cụ thể và cơ sở sảnxuất từng công ty [16].

Ngoài ra, người sáng lập ra phần mềm còn sáng tạo cả một diễn đàn về nó để mọingười có thể trao đổi kiến thức trên đó

 Các tính năng của phần mềm có thể Hoàn thành phân tích trình mô phỏng và dựđoán hiệu suất sản xuất để tiến hành phân tích và đánh giá hệ thống.ngoài racòn có nhiều công cụ và plugin đặc biệt và được sử dụng rộng rãi Khả năng sửdụng các thuật toán di truyền để tối ưu hóa hệ thống Tối ưu hóa hệ thống đểtiết kiệm chi phí và vốn Khả năng sử dụng mô phỏng tiêu thụ năng lượng đểtiết kiệm tiêu thụ Khả năng mô phỏng và đồng bộ hóa robot sản xuất tự độngcủa các sản phẩm khác nhau

Hình 2 3: Ứng dụng phần mềm Tecnomatix Plant Simulation trong xây dựng hệ

thống chế tạo khuôn đúc áp lực