TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG THÀNH PHÓ HÒ CHÍ MINH
KHOA HE THONG THONG TIN VA VIEN THÁM NGUYéy, > ZN LS, \ J ar 2 S | ona MT wy il \ ar ———y Soo TIEU LUAN
PHUONG PHAP NGHIEM CUU KHOA HOC
NGHIEM CUU HE THONG KHO HANG THONG MINH PHUC VU HAU CAN
Nguyen Dire Phat Sinh viên thực hiện; Trần Hoàng Phúc
Trang 2TP Hé Chi Minh, thang 09 năm 2023
TRƯỜNG ĐẠI HỌC TAI NGUYEN VA MOI TRUONG THANH PHO HO CHi MINH
Trang 3Trần Hoàng Phúc Thái Văn Duy
Lớp: 09 CNPM2
Khoá: 2020 — 2024
Trang 5LỜI CÁM ƠN
Trang 6MỤC LỤC
MỤC LỤC eee cece eee
DANH MUC BANG BIEU HINH VE DANH MUC BANG BIEU
.©4:0)9â.09:i0A1I500V-v0Nnn
CHƯƠNG | 1
TONG QUAN VE HE THONG KHO HANG THONG MINH 1
1.1 Bối cảnh phát triển hệ thống kho hàng thông minh - 1
1.2 Các hệ thống kho hàng thông minh hién nay trén thé gidi 5
1.2.1 Hệ thống kho hàng bán tự động 5
1.2.2 Hệ thống kho hàng tự động hoàn toàn - 2-2z22zzzZ22zZ25sc+ 12
1.3 So sánh các hệ thống kho hàng thông minh 15 14 Kếtluận 17 CHUONG 2: CO SG LY THUYET ose eee 22222222 22222212222221211221221221221 1122266 18 "Niên ng 18 2.2.Các thành phần và tính năng hoạt động của AS/RS 2222222 s2 18 2.3 Hoat dong cua AS/RS ee eee 21
2.4 Clink sacha Lure trit AS/RS occ cccccesccceccceccsececcsssscssssssssesssssseesssusesuseuesssseussssss 21
2.5.Quy tắc gán và xen kẽ lưu trữ 22
P9: 8.6/18 eee 23
2.7.Phân tích điểm dừng Dwell poiHI - 1 1 2 S122 11121151 2111121 512151212 2n s2 24
2.8 Định cỡ kết cau ga đỡ trong hệ thông A8/RS 2222222222222 2222222 26 2.9.Thông lượng AS/RS 222Q 2, 2222222222012221222122221 21222212122, 26 Pà ¡08 {iu 8n nan 28 CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG MƠ HÏÌNH KHO HÀNG THƠNG MINH 29 3.1 Mơ hình kho chứa hàng AS/RS kiểu miniload 2 222¿25zz222Zc2225cc¿ 29 3.2 Quy trình hoạt déng cua m6 hinh - - 2 2 2212221221212 2212 1221222222221 29 3.3 Các thành phần của mô hình 22 2222222222222 2222222222222 22222222202 30
ESWN (in no eee eres 30
3.3.2 Cụm đường dịch chuyên ngang S220 2212221222222 2212 22166 31 3.3.3 Robot lấy hàng Q.2 222 2 22 22 222,22 22, 222 2 222 D02 31
Trang 73.4.3 Ma trân thue thé di liéu - S222 2122122221221 0102201220122 01022222022 34
3.4.4 Thiết kế các bảng dữ liêu 35
3.4.5 Lưu đồ thuật toán cắt trả hàng ::522222-2222222222222222222222222E Le 38
3.4.6 Xây dựng giao diên diéu khién co c4u chap hanh 39 3.5.Xay dung quy trình công nghệ gia công một chỉ tiết đai diện trong mô hình kho
hàng thông minh 46
3.5.1, Phân tích công nghệ trong két cầu của chế 47
Trang 8DANH MỤC "BANG BIEU HINH VE
Hình 1.4: ong x ụ an Baudin, 2004 7
Hình 1.6: Nguyên tắc hoạt động của VLM nhìn từ cạnh bên - 9
Hình 1.7: VLM với chai khay ú Dukic và các đồng t tác giả, 2013) 9 Hình I.9: Xe AGV di chuyến trong hệ thống kho II Hinh 1.10: Cac Robot tự động di chuyên trong kho hàng của JD.com 13 Hinh 1.11: Những cánh tay robot đang hoat đông 14 Hình 3.1: Mô hình kho hàng tự động 29 ii: 620.419 8 0n .ÔỎ 30 Hình 3.3 : Cụm đường dịch chuyển ngang 31
Hình 3.4: Hệ thống trụ đứng 2222222222222222 22222222 7222222,222 2222 00 32 Hình 3.5: Biếu đồ phân rã chức năng hệ thống, 2:¿22- 5222222222222 33 Hình 3.6: Mô hình quan hệ của hệ thống 222¿¿2222222222EE22222EE22Exre 37
Hình 3.7: Lưu đề thuật toán cất trả hàng 38
Hinh 3.8: Phan mềm mã nguồn mở CNC Mach3 2.22222222222222 2222222262 39 Hình 3.9: Sơ đồ kết nối bộ điều khiến ƠNC 2 2 22122 2 D1012 222 22 40 Hình 3.10 : Giao điện phân mềm Machsereen 2 2222222212222 22222 66 41 Hình 3.11: Màn hinh chon tap tin 222222 42 Hinh 3.12: Bảng các chive nang eects
Hình 3.14: Màn hình thiết lập thông số các trục Hình 3.15: Màn hình thiết lập thông số đầu vào
Hình 3.16: Màn hình thiết lập các thông số đầu ra S2 22122 222 2222122122256 45
Hình 3.17: Chế độ chay tư động - cee eee esses 45
Hình 3.18: Chế độ về gốc Home Mode 2 2 2 2 2222 22 5 46
Trang 9
DANH MUC BANG BIEU
Trang 10KY HIEU VA CHU VIET TAT
Ký hiệu/Viết Viết đầy đủ Y
tat nghia
AGV Automated Guided Vehicle Hé thong xe ty hanh AS/RS Automated Storage Hệ thống lưu trữ và soạn
and hàng bán tự động ` , A Retrieval Systems
CMCN Cách mạng công nghiệp
FCFS First Come First Sevred Đến trước phục vụ trước FKA Forward Keeping Area Khu vực chọn chuyên tiếp loT Internet of Things Internet kết nỗi vạn vật ToS Internet of Services Internet cua cac dich vu SKU Stock Keeping Unit Mã định danh lưu trữ duy
nhất
S/R Storage and Retrieval Lưu trữ và truy xuất P/D Pick and Dilivery Thu gom va giao hang VLM Vertical Lift Module Modul nâng thắng đứng
Trang 11
LOI MO DAU Tính cấp thiết của đề tài
Kho là hệ thông thành phân rất quan trọng trong hệ thống sản xuất công nghiệp, liên quan đến logistics sản xuất và cao hơn là các chiến lược sản xuất Cần có tiếp cận hệ thông và nâng cao trinh độ tự động hoá của kho hàng, làm cơ sở cho thông minh hoá nhà máy và liên nhà máy trong tương lai
Nhiều công ty, doanh nghiệp, kế cả với quy mô nhỏ, cũng đã mạnh dạn đầu tư tự động hóa nhà kho Và thị trường công nghiệp đã chứng mình được tính hữu ích của tự động hóa nhà kho bởi những lí do sau:
Tự động hóa nhà kho giúp doanh nghiệp vận hành chính xác tuyệt đối Với việc sở hữu một kho thông minh, công tác xuất/nhập và quản lý kho được tự động hóa nên hiệu suất làm việc rất cao, lại vô cùng chính xác Bởi vi là sản phẩm của công nghệ được lập trình sẵn nên sự chính xác của các dây chuyền kho tự động là không phải bàn cãi
Mỗi pallet nằm ở trong một ô khác nhau biệt Mà mỗi một ô đều có | dia chỉ IP riêng Điều đó giúp hệ thông có thể nhận dạng vị trí một cách chính xác Giúp thủ kho dễ dàng trong khâu quản lý khi chỉ cần quan sát và quản lý qua phần mềm
Trúnh bị thất lục hàng hóa trong kho chứa rất rộng
Nếu như ta ghi chép tất cả các thông tin cần thiết về khách hàng hay hàng hóa bằng bút và giấy thì rủi ro rất cao Chính tự động hóa sẽ giúp cho doanh nghiệp của bạn lưu trữ được thông tin dài hạn Mà các thông tin đó sẽ không bao giờ bị mắt hay nhầm lẫn dẫn đến các rủi ro không đáng có cho doanh nghiệp Không gian được tận dụng triệt để
Tự động hóa nhà kho cũng đồng nghĩa với việc sở hữu một chiếc kho tuyệt vời, ở đó diện tích kho sẽ được tận dụng đến từng chi tiết nhỏ Không gian sử dụng kho tự động hóa sẽ không chiếm nhiều diện tích, chính vì vậy có thê tiết kiệm được chỉ phí đi thuê mặt bằng
Với công nghệ tự động cùng sự hoạt động nhanh, gọn, chính xác của robot thì việc cần nhiều không gian để chứa những đồ dùng thủ công là không cần thiết Từ đó giảm thiểu được diện tích kho hàng
Giảm thiêu tôi đu nhân công, sức lao động và những rúi ro trong quá trình làm việc cua con nguoi
Trang 12Kho thông minh đã khắc phục được những nhược điểm này Nó hoạt động bằng mô hình tự động, vi vậy được lập trinh sẵn, sự sai sót trong từng khâu được giảm thiểu đi rất nhiều Sức người trong công việc khi xây dựng một nhà kho thông minh cũng được giảm thiểu tới mức thấp nhất Con người chỉ cần lập trình, quản lý qua phần mềm và quan sát Những việc nặng nhọc và tốn nhiều sức sẽ được khắc phục tạo ra những hiệu quả cao trong năng suất, từ đó thúc đây Sự tăng nhanh của kinh tế
Trang 13CHUONG I:
TONG QUAN VE HE THONG KHO HANG THONG MINH
1.1 Bối cánh phát triển hệ thống kho hàng thông minh
Khái niệm Công nghiệp 4.0 lần đầu tiên được đưa ra tại Hội chợ công nghiệp Hamnover tại CHLB Đức vào năm 2011 Công nghiệp 4.0 là xu hướng hiện thời trong việc tự động hóa và trao đổi dữ liệu trong công nghệ sản xuất mà không cần sự tham gia của con người
Tại Diễn đàn Kinh tế Thế giới (WEF) lần thứ 46 đã chính thức khai mạc tại
thành phố Davos-Klosters của Thụy Sĩ, với chủ đề “Cuộc CMCN lần thứ 4`, Chủ tịch Diễn đàn Kinh tế Thế giới đã đưa ra một định nghĩa mới, mở rộng hơn khái niệm Công nghiệp 4.0 của Đức Nhân loại đang đứng trước một cuộc cách mạng công nghiệp mới, có thê thay đổi hoàn toàn cách chúng ta sông, làm việc và quan hệ với nhau Quy mô, phạm vi và sự phức tạp của lần chuyển đổi này không giống như bất kỳ điều gì mà loài người đã từng trải qua
Cụ thê, đây là “một cụm thuật ngữ cho các công nghệ và khái niệm của to chức trong chuỗi gid trƒ” đi cùng với các hệ thông vật lý trong không gian ảo, Internet kết nổi vạn vật IoT- Internet of Things và Internet của các dịch vụ IoS - Internet of Services
Công nghiệp 4.0 tạo điều kiện thuận lợi cho việc tạo ra các "hở máy thông minh" hay “nha may số” Trong các nhà máy thông minh, các hệ thông thực - ảo hóa sẽ giám sát các quả trình vật lý, tạo ra một bản sao ảo của thé giới vật lý Với IoT, các hệ thông thực - ảo hóa này tương tác với nhau và với con người theo thời gian thực, và thông qua IoS thì người dùng sẽ được tham gia vào chuỗi giá trị thông qua việc sử dụng các dịch vụ này
“Nhà mắy thông mình” là giải pháp sản xuất cung cấp các quy trình sản xuất linh hoạt và thích nghi để giải quyết các vấn để phát sinh trên cơ sở sản xuất với điều kiện biên thay đổi nhanh và năng động trong một thế giới ngày càng phức tạp Giải pháp đặc biệt này có thể liên quan đến tự động hóa, được hiểu là sự kết hợp giữa phần mềm, phần cứng và/hoặc cơ học, điều này sẽ dẫn đến tôi ưu hóa sản xuất đưa đến giảm lao động không cần thiết và lãng phí tài nguyên
Trang 14
Internet của các dịch vụ
ï Internet két noi van vat
Hinh 1.1; M6 hinh nha may thong minh
Trong hệ thống kho thủ công, kho truyền thống : các công nhân di chuyển xung quanh với danh sách các sản phẩm và thiết bị trên tay.Đôi khi, đó có thê là một cuốn số cũ nát với nhiều số liệu thống kê được viết bằng bút mực, tây xóa, con số được cộng trừ từ năm này qua năm khác Đôi khi là một vài phiếu yêu cầu vật liệu, phiếu xuất kho của các đồng nghiệp trong cùng nhà máy gửi tới Và việc của những người quản lí kho là làm sao tìm tới vị trí lưu trữ sản phẩm, chọn sản phẩm, xếp chúng vào giỏ hàng và sau đó chuyên chúng đến bộ phận cần sử dụng hoặc xuất kho bằng các phương tiện vận tải Nhưng trong kho thông minh, các đơn đặt hàng được nhận tự động, sau đó hệ thông xác nhận nếu các sản phẩm trong kho Các danh sách nhận hàng sau đó được gửi đến các xe đây robot đặt các sản phẩm được đặt hàng vào các thùng chứa và giao chúng cho các công nhân cho bước tiếp theo
Năm hoạt động chính của kho có thể được phân biệt: tiếp nhận, lưu trữ, chọn hàng theo đơn, tích lũy và vận chuyển (Hompel và Schmidt, 2007) Một minh họa về các hoạt động kho khác nhau và các luỗng tương ứng có thê được miêu tả như trong hình 1.2
Trang 15
Lựa chọn và loại bỏ hàng hóa bị L tr à bôôc hàng BỔ sung ai 8 = Trực tiếp ⁄ SF daa di we tee ott “= Lu trữ và đóng gói s = a Tiêôp nhận Chuyển hàng Hinh 1.2: Minh hoa cdc hoat dong kho va luéng(Hompel va Schmidt, 2007) Trong một số trường hợp, hàng hóa cũng được đóng gói lại do hư hỏng hoặc vì các lý do lưu trữ (Hompel và Schmidt, 2007) Bước tiếp theo, hàng hóa được vận chuyên và đặt vào vị trí lưu trữ tương ứng của chúng, được gọi là qy trỉnh cất hàng (Koster và các đồng tác giả, 2007) Khi một đơn đặt hàng đã được tiếp nhận, quá trỉnh chọn hàng theo đơn bắt đầu Chọn hàng theo đơn có thể được định nghĩa là hoạt động thu thập một loạt các mặt hàng được chuẩn bị theo một tập hợp các đơn đặt hàng của khách hàng Các mặt hàng có thể được chọn là một pallet đầy đủ, thùng/khay hoặc thùng khay mở (Reif và Gũnthner, 2009) Đối với thùng/khay và thùng/khay mở, việc chọn các mặt hàng có thê được chọn rời, trong một hộp chứa chọn hàng chuyên dụng hoặc trực tiếp trong thùng vận chuyển của chúng (Hompel và Schmidt, 2007) Quá trình chọn hàng theo đơn :bao gồm các hoạt động phụ về phân cụm và lên lịch các đơn dat hang, gan hang cho các dòng đơn hàng, giải phóng các đơn đặt hàng ra sàn, truy hồi đơn hàng và xử lý các vật phẩm đã lấy Việc truy xuất đơn hàng thực tế bao gồm đi đi lại, tìm kiếm và trích xuất cùng với công việc và giấy tờ khác nhau
Trang 16trữ chuyên dụng Trong trường hợp này, các vị trí phải được để dành riêng ngay cả đối với các sản phẩm hết hàng và mỗi vị trí phải đảm bảo đủ không gian cho hàng tồn kho tối đa được lưu trữ, dẫn đến việc sử dụng không gian thấp nhất Tuy nhiên, chính sách gán lưu trữ chuyên dụng có được lợi ích là các mặt hàng có thê được nhóm một cách logic và một chuỗi xếp chồng tốt, ví dụ đặt các mặt hàng nặng trong các kệ dưới cùng Theo cách khác, chính sách gán lưu trữ động chỉ định vị trí lưu trữ cho các mặt hàng đến một cách linh hoạt Có một số phương pháp khác nhau về cách gán vị trí lưu trữ trong chính sách gán lưu tữ động, từ phân công ngẫu nhiên đơn giản đến các phương thức phức tạp hơn, chẳng hạn như lưu trữ dựa trên lớp Nếu thực hiện đúng, chính sách gán lưu trữ động có thê làm tăng đáng kê việc sử dụng không gian và năng suất lấy hàng (Koster và các
đồng tác giả, 2007)
Trong việc phân vùng (zonning), kho hàng được chia thành các vùng khác nhau và các đơn đặt hàng được phân chia tương ứng Mục đích là để giảm khoảng cách đi lại và ùn tắc giao thông trên lối đi, tăng năng suất lấy hàng Người ta có thê phân biệt hai cách tiếp cận khác nhau, thứ nhất là lắp ráp/ghép luỹ tiến và thứ hai là lấy song song Trong quá trỉnh lắp ráp lũy tiến, việc chọn hàng theo đơn được bắt đầu trong một khu vực và được chuyên sang khu vực tiếp theo sau khi hoàn thành Thay vào đó, khi lấy hàng song song, một đơn hàng được chọn đồng thời trong các khu vực khác nhau và được dồn/tích lũy su khi chọn Thách thức lớn nhất trong việc phân vùng là cân bằng khối lượng công việc giữa các vùng Phân vùng được áp dụng một cách tự nhiên nếu các đặc tính của sản phâm thay đôi trong một đơn hàng, ví dụ: yêu cầu về nhiệt độ hoặc an toàn (Koster và các đồng tác giá, 2007)
Một loại phân vùng đặc biệt là thực hiện phân bỗ dự trữ chuyển tiếp Trong phân bé nay, số lượng hàng lớn được giữ trong một khu vực dự trữ, từ đó mộc mặt hàng chọn được bé sung nội bộ vào khu vực chọn chuyên tiếp FKA — Forward Keeping Area Bang cách đó, FKA có thê được hạn chế về kích thước và khoảng cách di chuyên có thê giảm đi đáng kể Kích thước của FKA và số lượng SKU trong đó sẽ quyết định sự đánh đổi giữa bô sung hàng và những tiết kiệm trong nỗ lực lấy hàng Do đó, cần phải quyết định những mặt hàng nào, với số lượng bao nhiêu và chúng nên được đặt ở đâu trong FKA Đề một vật phẩm phù hợp với việc được lưu trữ trong FKA, mức tiết kiệm để lấy hàng theo đơn phải lớn hơn chỉ phí bổ sung hàng tăng thêm Một số SKU nhất định có thê được lưu trữ hoàn toàn trong khu vực dự trữ hoặc khu vực chuyên tiếp, tùy thuộc vào số lượng và tần suất xuất hiện nhu cầu (Koster và các đồng tác giá, 2007)