chủ đề thiết kế một hệ thống cim chịu trách nhiệm thiết kế gia công chế tạo một phần lắp ráp kiểm tra lưu trữ và giao hàng trong khi các chi tiết và tổng thành còn lại được nhập từ bên ngoài

Danh sách các từ viết tắtCIM: Hệ thống sản xuất tích hợp máy tínhCAD: Thiết kế có sự trợ giúp của máy tínhCAM: Sản xuất có sự trợ giúp của máy tínhCAE: Kỹ thuật mô phỏng có sự trợ giúp c

ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

VIỆN KINH TẾ VÀ QUẢN LÝ

BÁO CÁO BÀI TẬP HỌC PHẦN: HỆ THỐNG SẢN XUẤT TÍCH HỢP MÁY TÍNH

Chủ đề

THIẾT KẾ MỘT HỆ THỐNG CIM CHỊU TRÁCH NHIỆM THIẾT

KẾ, GIA CÔNG CHẾ TẠO MỘT PHẦN, LẮP RÁP, KIỂM TRA, LƯU

TRỮ VÀ GIAO HÀNG TRONG KHI CÁC CHI TIẾT VÀ TỔNG

THÀNH CÒN LẠI ĐƯỢC NHẬP TỪ BÊN NGOÀI

Giảng viên hướng dẫn: Ts Đỗ Tiến Minh

Nhóm 4

202029202029

Mục lục

Danh sách các từ viết tắt 3

Danh sách bảng 4

Danh sách hình 5

PHẦN 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 6

1.1 Các khái niệm về CIM (Computer Integrated Manufacturing) 6

1.1.1 Khái niệm về hệ thống sản xuất 6

1.1.2 Khái niệm về tích hợp 6

1.1.3 Khái niệm về máy tính 6

1.1.4 Khái niệm về hệ thống sản xuất tích hợp máy tính 6

1.2 Cấu trúc CIM 6

1.2.1 Các quy trình liên quan 6

1.2.2 Hệ thống con 10

1.3 Các chức năng của CIM 14

1.4 Các yếu tố ảnh hưởng tới ứng dụng CIM 14

Phần 2: Thiết kế CIM 16

1.1 Các yêu cầu và chức năng của hệ thống CIM 16

1.1.1 Yêu cầu của hệ thống CIM 16

1.1.2 Chức năng của hệ thống CIM 16

1.2.1 Lưu đồ dòng nguyên liệu và dòng thông tin trong hệ thống sản xuất 16

1.1.3 Mô tả chức năng của từng bộ phận trong hệ thống sản xuất 18

1.1.4 Các công nghệ và phần mềm được sử dụng 19

2.3 Phát triển cơ sở dữ liệu 23

2.3.1 Cấu trúc cơ sở dữ liệu 23

2.3.2 Phát triển cơ sở dữ liệu 24

2.3.3 Các giao diện chức năng và giao diện dữ liệu giữa các thành phần trong cơ sở dữ liệu và bên ngoài 25

Phần 3: Kết luận 25

2

Danh sách các từ viết tắt

CIM: Hệ thống sản xuất tích hợp máy tính

CAD: Thiết kế có sự trợ giúp của máy tính

CAM: Sản xuất có sự trợ giúp của máy tính

CAE: Kỹ thuật mô phỏng có sự trợ giúp của máy tính

CAQ: Đảm bảo chất lượng có sự trợ giúp của máy tính

CAPP: Hoạch định quy trình có sự trợ giúp của máy tính

PPC: Lập kế hoạch và kiểm soát sản xuất

ERP: Hoạch định nguồn lực doanh nghiệp

FEA: Phân tích ứng suất và động lực học trên các bộ phận và cụm máy bằng cách sử dụng phương pháp từ hữu hạn

CFD: Phân tích nhiệt và chất lỏng sử dụng động lực học chất lỏng tính toánBEM: Phân tích âm học sử dụng phương pháp phần tử hữu hạn hoặc phần tử biên

SPC: Kiểm soát quá trình bằng thống kê

CAMP: Lập kế hoạch sản xuất có sự trợ giúp của máy tính

SCM: Quản lý chuỗi cung ứng

CRM: Quản lý quan hệ khách hàng

CNC: Máy công cụ điều khiển số bằng máy tính

DNC: Máy công cụ điều khiển số trực tiếp

PLC: Bộ điều khiển logic có thể lập trình

FMS: Hệ thống sản xuất linh hoạt

ASRS: Hệ thống tìm kiếm và lưu trữ vật tư tự động

AGV: Xe tự hành

3

AI: Trí tuệ nhân tạo

IOT: Internet vạn vật

4

Danh sách bảng

Bảng 1: Các quy trình liên quan cấu trúc CIM (Trang 6)

Bảng 2: Các hệ thống kỹ thuật có sự hỗ trợ của máy tính (Trang 10)Bảng 3: Các thiết bị và dụng cụ cần thiết trong cấu trúc CIM (Trang 12) Bảng 4: Các công nghệ trong cấu trúc CIM (Trang 13)

5

Hình 7: Công nghệ tạo mẫu CNC (Trang 22)

Hình 8: Phần mềm kiểm tra chất lượng và đảm bảo chất lượng (Trang 22)Hình 9: Phần mềm kiểm tra hoàn thành (Trang 23)

Hình 10: Robot trong hệ thống sản xuất tại nhà máy (Trang 23)

6

- Sản xuất (Chế biến, chế tạo, gia công):

+ Quá trình chuyển đổi nguyên liệu thô, linh kiện hoặc bộ phận thành hànghóa hoàn chỉnh đáp ứng được yêu cầu kỹ thuật hoặc mong đợi của kháchhàng

+ Quá trình gia tăng giá trị cho phép các doanh nghiệp bán thành phẩm vớigiá cao hơn giá trị của nguyên vật liệu thô được sử dụng

Hệ thống sản xuất: là sự kết hợp của các hoạt động và quy trình được sửdụng trong suốt quá trình sản xuất hàng hóa

1.1.2 Khái niệm về tích hợp

Tích hợp CIM bao gồm:

- Tích hợp vật lý

+ Liên hệ thống truyền thông/mạng

+ Trao đổi dữ liệu - quy tắc

+ Tích hợp hệ thống vật lý

- Tích hợp kinh doanh

+ Hỗ trợ quyết định dựa trên tri thức

+ Kiểm soát kinh doanh

+ Xử lý kinh doanh tự động

+ Mô phỏng quy trình và sản xuất

1.1.3 Khái niệm về máy tính

- Máy tính là một máy điện tử tính toán dữ liệu rất nhanh, được sử dụng để

xử lý, lưu trữ, trình bày, sắp xếp và chia sẻ thông tin dưới dạng điện tửhoặc để kiểm soát những thiết bị khác

- Máy tính là một máy điện tử kỹ thuật số có thể được lập trình để thực hiệncác chuỗi tính toán số học hoặc logic một cách tự động thông qua lập trìnhmáy tính

- Máy tính có khả năng tuân theo các tập hợp hoạt động được khái quát hóagọi là các chương trình cho phép máy tính thực hiện một loạt các nhiệmvụ

1.1.4 Khái niệm về hệ thống sản xuất tích hợp máy tính

Hệ thống sản xuất tích hợp máy tính là sự kết hợp của tự động hóa và côngnghệ thông tin trong các hoạt động sản xuất và trợ giúp sản xuất của mộtdoanh nghiệp/công ty

1.2 Cấu trúc CIM

1.2.1 Các quy trình liên quan

Máy tính hỗ trợ thiết - Là một quy trình sử dụng máy tính để hỗ trợ trong

7

việc thiết kế sản phẩm hoặc công trình

- Quy trình này bao gồm các bước sau:

+ Phân tích yêu cầu: Đầu tiên, nhà thiết kế phải phântích yêu cầu của sản phẩm hoặc công trình.+ Tạo mô hình: Sau đó, họ sử dụng phần mềm CAD

để tạo ra mô hình 3D hoặc bản vẽ 2D của sản phẩmhoặc công trình

+ Chỉnh sửa và kiểm tra: Nhà thiết kế sẽ chỉnh sửa vàkiểm tra các hình dạng và kích thước của mô hình đểđảm bảo chúng đáp ứng yêu cầu và đạt chất lượngmong muốn

+ Xuất bản và trình bày: Cuối cùng, nhà thiết kế sẽxuất bản và trình bày kết quả cho các bên liên quan

- Quy trình này cho phép nhà thiết kế làm việc nhanhchóng và chính xác hơn, giúp giảm thiểu sai sót vàtiết kiệm thời gian và chi phí

Sản xuất thử nghiệm

- Quy trình sản xuất thử nghiệm là một quy trình cụthể được sử dụng để xác định chất lượng và tính khảdụng của một sản phẩm hoặc dịch vụ trước khi ra mắtchính thức

- Quy trình này bao gồm các bước sau:

+ Thiết kế mẫu: Đầu tiên, sản phẩm hoặc dịch vụđược thiết kế và chế tạo một mẫu

+ Thử nghiệm: Sau đó, mẫu được thử nghiệm trongcác điều kiện thực tế để xác định chất lượng và tínhkhả dụng

+ Đánh giá kết quả: Kết quả của thử nghiệm đượcđánh giá và so sánh với các tiêu chuẩn để xác địnhxem sản phẩm hoặc dịch vụ có đáp ứng yêu cầu haykhông

+ Sửa đổi và cải tiến: Nếu cần thiết, sản phẩm hoặcdịch vụ sẽ được sửa đổi và cải tiến để đảm bảo chấtlượng và tính khả dụng

+ Ra mắt chính thức: Sau khi đảm bảo sản phẩmhoặc dịch vụ đáp ứng yêu

+ Xem xét phương pháp sản xuất: So sánh các

8

và phân phối

phương pháp sản xuất để xác định phương pháp sảnxuất có chi phí thấp nhất và đảm bảo chất lượng.+ Khối lượng sản phẩm: Xác định số lượng sản phẩmcần sản xuất và điều chỉnh phương pháp sản xuất đểphù hợp với nhu cầu

+ Bảo quản và phân phối: Xem xét việc bảo quản sảnphẩm và phân phối sản phẩm để đảm bảo sản phẩm

có thể đến tay khách hàng một cách dễ dàng và hiệuquả

+ Xác định nhu cầu vật liệu: Xác định nhu cầu cụ thể

về các vật liệu cần cho quá trình sản xuất, bao gồm

số lượng, chất lượng và thời gian sản xuất

+ Tìm kiếm nhà cung cấp: Tìm kiếm các nhà cungcấp có thể cung cấp vật liệu cần thiết với giá tốt vàchất lượng tốt

+ So sánh giá và chất lượng: So sánh giá và chấtlượng từ các nhà cung cấp để chọn nhà cung cấp tốtnhất

+ Đặt hàng: Gửi yêu cầu đặt hàng cho nhà cung cấp

đã chọn với các thông tin về số lượng, chất lượng vàthời gian giao hàng

+ Kiểm tra và nhận hàng: Kiểm tra vật liệu khi nhậnđược hàng để đảm bảo chất lượng và số lượng phùhợp với yêu cầu đặt hàng

+ Thanh toán: Thanh toán cho nhà cung cấp sau khikiểm tra và nhận hàng thành công

Sản xuất sản phẩm có

sự hỗ trợ của máy

tính với sự trợ giúp

của bộ điều khiển số

- Quy trình sản xuất sản phẩm có sự hỗ trợ của máytính với sự trợ giúp của bộ điều khiển số là một quytrình sản xuất tự động, trong đó máy tính và bộ điềukhiển số đồng thời hoạt động để đảm bảo quá trìnhsản xuất diễn ra một cách hiệu quả và đồng bộ Bộđiều khiển số sẽ điều khiển các thiết bị sản xuất vàlàm việc theo các chuẩn của máy tính, còn máy tính

sẽ quản lý và kiểm soát tổng thể quá trình sản xuất.Kiểm soát chất lượng

ở mỗi giai đoạn phát

triển

- Quy trình kiểm soát chất lượng là quy trình dùng đểđánh giá và xác định độ tuân thủ của sản phẩm hoặcdịch vụ với các tiêu chuẩn về chất lượng đã địnhtrước

- Quy trình này thực hiện tại mỗi giai đoạn phát triểncủa sản phẩm hoặc dịch vụ, bao gồm cả giai đoạnthiết kế, sản xuất và giai đoạn sản xuất thử nghiệm

9

- Mục đích của quy trình kiểm soát chất lượng là đảmbảo rằng sản phẩm hoặc dịch vụ đáp ứng đầy đủ cácyêu cầu về chất lượng và đạt được chất lượng tốtnhất.

+ Định vị và đánh dấu các tọa độ trên sản phẩm: đểcho phép robot xác định vị trí của các bộ phận vàthực hiện việc lắp ráp

+ Cài đặt phần mềm điều khiển: để cho phép robothoạt động theo quy trình đã định sẵn

+ Kiểm tra và điều chỉnh quy trình: để đảm bảo rằngrobot hoạt động một cách chính xác và đạt hiệu quảcao nhất

+Bắt đầu quá trình lắp ráp: sau khi hoàn tất các bướctrên, robot sẽ bắt đầu lắp ráp sản phẩm theo quy trình

đã định sẵn

- Lắp ráp sản phẩm với sự hỗ trợ của robot có thể tăngtốc quá trình sản xuất và giảm thiểu lỗi do con ngườigây ra

Kiểm tra chất lượng

+Xác nhận kết quả: Nếu sản phẩm không đạt tiêuchuẩn, hệ thống sẽ tự động gửi thông báo đến nhânviên kiểm tra và xử lý

+ Lưu trữ dữ liệu: Dữ liệu về chất lượng và lịch sửsản xuất của sản phẩm được lưu trữ trong hệ thốnglưu trữ

+ Báo cáo: Hệ thống tự động tạo ra các báo cáo vềchất lượng và sản xuất để giúp quản lý đánh giá hiệuquả sản xuất

- Quy trình kiểm tra chất lượng và lưu trữ tự động giúptăng hiệu quả và tính chính xác của việc kiểm tra

Tự động phân phối

sản phẩm từ khu vực - Quy trình tự động phân phối sản phẩm từ khu vựckho đến xe chuyên chở có thể bao gồm các bước sau:

10

kho đến xe chuyên

chở

+ Đặt hàng: Khách hàng đặt hàng sản phẩm từ hệthống quản lý đơn hàng

+ Sắp xếp sản phẩm: Hệ thống sẽ tự động sắp xếp sảnphẩm dựa trên thông tin đặt hàng

+ Phân phối sản phẩm: Các robot hoặc dụng cụ tựđộng sẽ di chuyển sản phẩm từ kho đến xe chuyênchở

+ Kiểm tra: Hệ thống tự động kiểm tra số lượng vàchất lượng của sản phẩm trước khi chuyển đến xechuyên chở

+ Xác nhận giao hàng: Xe chuyên chở sẽ xác nhận sốlượng và chất lượng sản phẩm trước khi giao hàngcho khách hàng

- Quy trình tự động phân phối sản phẩm giúp tăng hiệuquả và tính chính xác của việc phân phối sản phẩm,giảm thiểu sai sót và tối ưu hoá quy trình giao hàng

Tự động cập nhật sổ

cái, dữ liệu tài chính

và hóa đơn trong hệ

thống máy tính

- Quy trình tự động cập nhật sổ cái, dữ liệu tài chính vàhóa đơn trong hệ thống máy tính có thể bao gồm cácbước sau:

+ Nhập dữ liệu: Nhân viên nhập dữ liệu giao dịch tàichính và hóa đơn vào hệ thống máy tính

+ Xử lý dữ liệu: Hệ thống tự động xử lý dữ liệu nhậpvào, chấp nhận hoặc từ chối dữ liệu nếu có sai sót.+ Cập nhật sổ cái: Hệ thống tự động cập nhật sổ cáivới dữ liệu mới nhất

+ Tạo báo cáo: Hệ thống tự động tạo báo cáo tàichính và hóa đơn dựa trên dữ liệu mới nhất.+ Kiểm tra: Nhân viên có thể kiểm tra và xác nhậnbáo cáo tài chính và hóa đơn để đảm bảo tính chínhxác của dữ liệu

- Quy trình tự động cập nhật sổ cái, dữ liệu tài chính vàhóa đơn giúp tăng tính chính xác và hiệu quả củaquản lý tài chính, giảm thiểu sai sót và tối ưu hoá thờigian và nguồn lực

Bảng 1: Các quy trình liên quan cấu trúc CIM

1.2.2 Hệ thống con

Trong cấu trúc của CIM, các hệ thống con bao gồm:

- Các hệ thống kỹ thuật có sự hỗ trợ của máy tính

- Các thiết bị và dụng cụ cần thiết

- Công nghệ

11

1.2.2.1 Các hệ thống kỹ thuật có sự hỗ trợ của máy tính

Các hệ thống kỹ thuật có sự hỗ trợ

Thiết kế có sự trợ giúp của máy

tính (CAD)

- Là việc sử dụng máy tính (hoặc máytrạm) để hỗ trợ việc tạo ra, sửa đổi, phântích hoặc tối ưu hóa thiết kế

- Ứng dụng của CAD: Thiết kế , Phân tích,Tài liệu, Sản xuất, Quản lý

Sản xuất có sự trợ giúp của máy

tính (CAM) - Là việc sử dụng phần mềm và máy mócđiều khiển bằng máy tính để tự động hóa

quy trình sản xuất

- Về cơ bản CAM có 3 thành phần sau : + Phần mềm cho máy biết cách tạo ra sảnphẩm bằng cách tạo ra các đường chạydao

+ Máy móc có thể biến nguyên liệu thôthành thành phẩm

+ Bộ phận xử lý hậu kỳ có chức năngchuyển đổi các đường chạy dao thành mộtngôn ngữ mà máy móc có thể hiểu được -Ứng dụng CAM :

+ Lập kế hoạch sản xuất + Điều khiển/Kiểm soát sản xuất

Kỹ thuật mô phỏng có sự trợ giúp

của máy tính (CAE)

-Là việc sử dụng phần mềm máy tính để

mô phỏng sự hoạt động nhằm cải thiệnthiết kế sản phẩm hoặc hỗ trợ giải quyếtcác vấn đề kỹ thuật cho nhiều ngành côngnghiệp

-Ứng dụng CAE : + Phân tích ứng suất và động lực học trêncác bộ phận và cụm máy bằng cách sửdụng phương pháp phần tử hữu hạn (FEA)+ Phân tích nhiệt và chất lỏng sử dụngđộng lực học chất lỏng tính toán (CFD) + Phân tích động học và động lực học củacác cơ cấu (động lực học hệ nhiều vật) + Phân tích âm học sử dụng phương phápphần tử hữu hạn hoặc phần tử biên (BEM)+ Mô phỏng hệ thống cơ điện tử + Phân tích hệ thống điều khiển + Mô phỏng các quy trình sản xuất nhưđúc, đúc và tạo hình máy dập khuôn + Tối ưu hóa sản phẩm hoặc quy trìnhĐảm bảo chất lượng có sự trợ -Là ứng dụng kỹ thuật của máy tính và

12

giúp của máy tính (CAQ) máy điều khiển bằng máy tính để kiểm tra

chất lượng của sản phẩm -Ứng dụng CAQ : + Quản lý kế hoạch kiểm tra + Kiểm soát quá trình bằng thống kê(SPC)

+ Quản lý chất lượng nhà cung cấpHoạch định quy trình có sự hỗ trợ

của máy tính (CAMP) -Máy tính được sử dụng gián tiếp để hỗ trợchức năng sản xuất

-Ứng dụng CAMP:

+ Lập kế hoạch quy trình có sự hỗ trợ củamáy tính (CAPP)

+ Lập trình bộ phận điều khiển số có sựtrợ giúp của máy tính

+ Hệ thống dữ liệu gia công được máytính hóa

+ Dự toán chi phí + Lập kế hoạch sản xuất và hàng tồn kho + Cân bằng chuyền có sự trợ giúp củamáy tính

Lập kế hoạch và kiểm soát sản

xuất (PPC)

-Các ứng dụng kiểm soát sản xuất củaCAM liên quan đến việc phát triển các hệthống máy tính để thực hiện chức năngkiểm soát sản xuất

-Ứng dụng:

+ Giám sát và kiểm soát quá trình + Kiểm soát chất lượng + Kiểm soát khu vực sản xuất + Kiểm soát hàng tồn kho + Hệ thống sản xuất đúng lúcHoạch định nguồn lực doanh

nghiệp (ERP) -Là một phần mềm được sử dụng để chophép tự động hóa và tích hợp các quy trình

kinh doanh theo thời gian thực

- Các phân hệ ERP bao gồm : + Lập kế hoach yêu cầu vật tư cơ bản + Tài chính

+ Nhân lực + Quản lý chuỗi cung ứng (SCM) + Quản lý quan hệ khách hàng (CRM) + Tính bền vững

Bảng 2: Các hệ thống kỹ thuật có sự hỗ trợ của máy tính

1.2.2.2 Các thiết bị và dụng cụ cần thiết

Các thiết bị và dụng cụ Nội dung

13

Máy công cụ điều khiển số CNC, Máy

tính

Là một thiết bị cơ điện tử sử dụng đầu vào lập trình máy tính để vận hành cácmáy công cụ của xưởng máyDNC, Máy công cụ điều khiển số trực

tiếp

Hệ thống kết nối một tập hợp các máy điều khiển số với một bộ nhớ chung đểlưu trữ chương trình một phần hoặc chương trình máy với việc cung cấp phân phối dữ liệu theo yêu cầu cho cácmáy

PLC, bộ điều khiển logic có thể lập

máy tính được sử dụng để thực hiện các công việc một cách tự động

thống máy tính, chương trình và dữ liệu

Bộ điều khiển

thiết bị mạng, thiết bị ngoại vi hoặc các thiết bị khác được kết nối để cho phép chia sẻ dữ liệu

Thiết bị giám sát Là thiết bị được lắp đặt để đánh giá

hoạt động chính xác của máy móc hoặc quy trình

hoạt (FMS) - “Cụm máy sử dụng công nghệ nhóm có mứcđộ tự động hóa cao, bao gồm một nhóm các

máy trạm gia công (thường là máy công cụCNC), được kết nối với nhau bằng hệ thốngtìm kiếm và lưu trữ vật tư tự động và đượcđiều khiển bởi hệ thống máy tính phân tán

- Hệ thống sản xuất linh hoạt (FMS) là một hệthống sản xuất được thiết kế để dễ dàng thíchứng với những thay đổi của sản xuất

- FMS điển hình là:

14