Thiết kế và thi công mô hình hệ thống kiểm soát quá trình sản xuất andon

Chương TỔNG QUAN 1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ Andon thuật ngữ sản xuất đề cập đến hệ thống để thơng báo cho quản lý, bảo trì công nhân khác vấn đề chất lượng quy trình Hệ thống Andon theo quan niệm cũ nhân viên quản lý phải ghi chép tay thống kê cố xảy Hệ thống Andon hệ thiết kế dựa công nghệ Vi xử lý, giao tiếp trực tuyến với máy tính thơng qua hệ thống thiết kế chun dụng, gởi thông tin cố suốt trình sản xuất Các thơng tin cố lưu trữ sở liệu sản xuất chung Hệ thống thiết kế để ghi nhận chi tiết kiện công đoạn quan trọng, trình sản xuất Hệ thống làm việc theo thời gian thực (Realtime) có khả cảnh báo tức thời cố gián đoạn trình như: thiết bị có cố, thiếu nguyên vật liệu, bán thành phẩm, phát lỗi sản phẩm nhân viên – công nhân tham gia sản xuất Nhờ xử lý truyền số liệu mạng khả kết nối trực tuyến, người quản lý dễ dàng kiểm soát cố xảy sản xuất hình máy tính ngồi bảng hiển thị cảnh báo xưởng Hệ thống cho báo cáo chi tiết tổng kết cố xảy 1.2 MỤC TIÊU Thiết kế thi cơng mơ hình mơ hình hệ thống kiểm sốt q trình sản xuất Andon Báo cố nơi xảy cố thông qua nút nhấn remote Hiển thị, cảnh báo lỗi trình sản xuất theo thời gian thực 1.3 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU  NỘI DUNG 1: Nghiên cứu lý thuyết Andon  NỘI DUNG 2: Tìm hiểu cách để hệ thống Andon truyền liệu qua mạng  NỘI DUNG 3: Thiết kế, tính tốn lắp đặt mơ hình với chi phí phù hợp  NỘI DUNG 4: Thiết kế Web  NỘI DUNG 5: Đánh giá kết thực 1.4 - GIỚI HẠN Hệ thống phải đảm bảo kết nối với mạng WiFi để tối ưu việc điều khiển, gởi – nhận liệu từ hệ thống tới trang Web - Mạng WiFi hệ thống cần cố định tránh thay đổi sau thiết lập - Mơ hình kiểm sốt cơng đoạn lắp ráp, may,… đơn giản - Mơ hình áp dụng cho cơng đoạn 1.5 BỐ CỤC  Chương 1: Tổng Quan Chương trình bày vấn đề chọn đề tài, giới hạn đề tài, mục tiêu đề tài, nội dung nghiên cứu bố cục báo cáo  Chương 2: Cơ Sở Lý Thuyết Chương trình bày vấn đề tảng lý thuyết có liên quan tới đề tài  Chương 3: Thiết Kế Tính Tốn Chương trình bày vấn đề thiết kế, lựa chọn phương án cho phù hợp với mục tiêu đề tài đưa dựa vào sơ đồ khối chức khối  Chương 4: Thi Cơng Chương nói vấn đề thi công hệ thống từ phần cứng tới phần mềm dựa tiêu chí lựa chọn tính tốn thiết kế chương trước  Chương 5: Kết Quả, Nhận Xét Đánh Giá Chương trình bày kết thực qua đánh giá, khắc phục mặt hạn chế  Chương 6: Kết Luận Hướng Phát Triển Chương trình bày kết luận chung hệ thống sau khắc phục lỗi hướng phát triển tương lai hệ thống Chương CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 TỔNG QUAN VỀ ANDON 2.1.1 Khái niệm Andon thuật ngữ sản xuất đề cập đến hệ thống để thông báo cho quản lý, bảo trì cơng nhân khác vấn đề chất lượng quy trình Cảnh báo kích hoạt tay cơng nhân sử dụng dây kéo nút kích hoạt tự động thiết bị sản xuất Hệ thống bao gồm phương tiện để ngừng sản xuất để vấn đề khắc phục Một số hệ thống cảnh báo đại kết hợp báo động âm thanh, văn hình khác Hình 2.1 Minh họa hệ thống Andon 2.1.2 Lịch sử phát triển Hệ thống Andon yếu tố phương pháp kiểm sốt chất lượng Jidoka Toyota tiên phong phần Hệ thống sản xuất Toyota phần phương pháp Lean Nó cung cấp cho người lao động khả năng, trao quyền, ngừng sản xuất phát lỗi gọi trợ giúp Các lý phổ biến để kích hoạt Andon thủ công thiếu hụt phần, lỗi tạo tìm thấy, trục trặc cơng cụ tồn vấn đề an tồn Cơng việc dừng lại giải pháp tìm thấy Các cảnh báo ghi vào sở liệu để chúng nghiên cứu phần trình cải tiến liên tục 2.1.3 Lợi ích Hệ thống ANDON mang lại nhiều lợi ích cho nhà máy sản xuất công tác quản lý Trong sản xuất, hệ thống ANDON đảm bảo an toàn sản xuất cho người kéo dài tuổi thọ thiết bị sử dụng Hệ thống ANDON ngăn sản phẩm lỗi đến tay khách hàng, đồng thời tránh để xảy tượng sai sót hàng loạt nhiều sản phẩm Thêm nữa, người hỗ trợ nhận biết có cố, họ biết xác cần đến khu vực giải vấn đề gì, tiết kiệm thời gian khắc phục cố Trong quản lý, ANDON trước tiên cho phép nhóm vận hành sản xuất tiêu tốn thời gian cơng sức để ngồi trực bên cạnh máy móc theo dõi tình hình Thay vào đó, họ có nhiều thời gian để xử lý cố Tiếp theo, hệ thống cảnh báo sản xuất chỗ bất hợp lý dây chuyền sản xuất Khắc phục bất thường xảy hội để giảm sai sót thể qua tần suất dừng lại khắc phục cố Nhờ cập nhật trình sử dụng thiết bị trình sửa chữa, bảo trì, nhóm vận hành theo dõi thiết bị nhân viên sửa chữa xác Cuối cùng, hệ thống cảnh báo sản xuất chương trình giao tiếp hai chiều: đèn báo chuyển màu xanh, có nghĩa hệ thống hoạt động bình thường Ngược lại, có số hiểu nhầm khả hệ thống ANDON Thứ nhất, hệ thống cảnh báo sản xuất ANDON thơng báo lỗi phát sinh tự giải lỗi phát sinh Thứ hai, hệ thống cảnh báo sản xuất khơng thể tự loại khiếm khuyết có dây chuyền sản phẩm mà phải người loại bỏ Nếu không lần vận hành tiếp theo, hệ thống cảnh báo sản xuất tiếp tục báo lỗi cho dừng dây chuyền Thứ ba, thơng báo tình trạng lỗi hay bình thường dây chuyền, hệ thống cảnh báo sản xuất ANDON không nên coi công cụ giao tiếp người với người Nếu công nhân người giám sát cần trao đổi với nhau, họ cần liên lạc với Cuối cùng, hệ thống ANDON khơng thể đảm bảo hàng hóa sản xuất đáp ứng nhu cầu khách hàng GIỚI THIỆU DÂY CHUYỀN MAY ÁO SƠ MI 2.2 Dây chuyền may gọi hệ thống sản xuất Dây chuyền may tổ chức sản xuất bao gồm người máy có nhiệm vụ may lắp ráp chi tiết thành sản phẩm may theo quy trình phương pháp sản xuất định Dây chuyền nhiều hàng áp dụng cho sản phẩm có chi tiết đối xứng, quy trình may trung bình quần âu, áo sơ mi Dây chuyền may nhiều hàng tập hợp nhiều hàng dọc Gồm nhiều hàng riêng biệt may cụm chi tiết dẫn tới vị trí tập trung kiểm tra sau chuyển đến hàng láp ráp Mỗi hàng dọc may cụm chi tiết hay cụm láp ráp sản phẩm hàng may cụm thân trước, cụm thân sau, cụm bâu, cụm lắp ráp áo… Nhóm áp dụng đề tài cho dây chuyền nhiều hàng may áo sơ mi, ba công đoạn: hàng may bâu; hàng may thân sau, tay; hàng may thân trước Hình 2.2: Dây chuyền nhiều hàng may áo sơ mi  Một số lỗi thường gặp sản xuất áo sơ mi:      Máy may không hoạt động Hết nguyên liệu Bỏ mũi Gãy kim May nhăn, co rút  Đứt  May khơng TRUYỀN THƠNG KHƠNG DÂY WIFI 2.3 2.3.1 Khái niệm WiFi phương thức kết nối khơng dây sử dụng sóng vơ tuyến, triển khai hầu hết thiết bị điện tử thơng minh để kết nối với kết nối Internet WiFi triển khai với mục đích truyền liệu khơng dây tốc độ cao, không cần đấu nối dây hay cáp mạng, triển khai hạ tầng mạng cách nhanh chóng WiFi sử dụng chuẩn kết nối IEEE 802.11 2.3.2 Nguyên lý họa động Mạng Internet ISP (Internet Services Provider – nhà cung cấp dịch vụ internet) truyền đến giải mã tín hiệu số (Modem), thơng qua định tuyến (Router) hay thường gọi “bộ phát Wifi” chuyển tín hiệu hữu tuyến thành kết nối vô tuyến đưa đến thiết bị di động không dây thông qua chuẩn kết nối WiFi Các thiết bị khơng dây tiếp nhận sóng WiFi thơng qua thiết bị chuyển đổi tín hiệu gọi Adapter (card WiFi) cài đặt trực tiếp thiết bị Tín hiệu vơ tuyến giải mã thiết bị, từ người dùng trực tiếp truy cập Internet bình thường Hình 2.3: Nguyên lý hoạt động WiFi 2.3.3 Một số chuẩn kết nối Wifi phổ biến Các chuẩn mạng Wi-Fi mà sử dụng thuộc tiêu chuẩn IEEE 802.11 kèm nhiều chữ phía sau IEEE chữ viết tắt cho Institute of Electrical and Electronics Engineers, tạm dịch Hiệp hội kĩ sư Điện Điện Tử, quan có trách nhiệm phê chuẩn cấu thúc đẩy phát triển Wi-Fi Từ năm 1999 đến nay, chuẩn mạng Wi-Fi sử dụng rộng rãi bao gồm:  802.11: Wi-Fi hệ thứ nhất, mang lại tốc độ 1Mb/s 2Mb/s, sử dụng băng tần 2,4GHz sóng radio hồng ngoại  802.11b: Wi-Fi hệ thứ hai, có khả mang lại tốc độ 11Mb/s băng tần 2.4 GHz sóng radio  802.11A: Wi-Fi hệ thứ ba, nhiên lại mắt thời điểm với 802.11b Chuẩn A mang lại tốc độ truyền tải nhanh hơn, lên đến 54Mb/s sử dụng băng tần 5GHz lại bị hạn chế tầm phủ sóng so với 802.11b  802.11g: Wi-Fi hệ thứ ba, tốc độ truyền tải 54Mb/s sử dụng băng tần 2,4GHz Đây chuẩn mạng xuất nhiều thiết bị đến tận ngày hôm  802.11n: Wi-Fi hệ thứ tư, tốc độ tối đa 600Mb/s (trên thị trường phổ biến có thiết bị 150Mb/s, 300Mb/s 450Mb/s) Chuẩn hoạt động hai băng tần 2,4GHz lẫn 5GHz router hỗ trợ hai băng tần phát sóng song song  802.11ac: tốc độ tối đa 1730Mb/s (sẽ tăng tiếp) chạy băng tần 5GHz Một số mức tốc độ thấp (ứng với số luồng truyền liệu thấp hơn) bao gồm 450Mb/s 900Mb/s Hình 2.4: Một số chuẩn WiFi phổ biến 2.4 GIAO TIẾP GIỮA HAI ESP8266 THÔNG QUA SOCKET 2.4.1 Giới thiệu socket a Khái niệm Góc độ mạng: Socket điểm cuối đường nối kết hai chiều hai chương trình thực thi mạng Góc độ người lập trình: Socket giao diện lập trình ứng dụng dùng để kết nối với chương trình khác chạy máy tính khác Internet Chương trình mạng sử dụng nhiều Socket lúc, nhờ nhiều chương trình sử dụng Internet lúc b Các chế độ giao tiếp TCP (Transmission Control Protocol): có nối kết UDP (User Datagram Protocol): không nối kết c Cơ chế giao tiếp Một hai q trình phải cơng bố số hiệu cổng socket mà sử dụng để nhận gởi liệu Các trình khác giao tiếp với q trình cơng bố cổng cách tạo socket Hình 2.5: Mơ hình kết nối socket d Port Để thực giao tiếp, hai trình phải cơng bố số hiệu cổng socket mà sử dụng Mỗi cơng giao tiếp phải thể địa xác định hệ thống Khi q trình gán số hiệu cổng, nhận liệu gửi đến chỗ từ trình khác 2.4.2 Khái niệm địa cổng (Address, Port) Khi cần trao đổi liệu cho ứng dụng cần phải biết thơng tin tối thiểu IP sô hiểu cổng ứng dụng  Hai ứng dụng nằm máy  Hai ứng dụng nằm máy không số hiệu cổng 2.5 LẬP TRÌNH PHP VÀ MYSQL 2.5.1 Giới thiệu ngơn ngữ PHP Hiện có nhiều ngơn ngữ lập trình web, kể đến ngơn ngữ tiếng PHP, Perl, Ruby, Python, ASP.net… Các ngôn ngữ lập trình kể có vị riêng lĩnh vực thiết kế web, bật số đó, PHP ngơn ngữ lập trình mã nguồn mở, với cộng đồng hỗ trợ mạnh mẽ khắp nơi giới Việc tìm hiểu ngơn ngữ lập trình giúp tiết kiệm thời gian chi phí cách đáng kể, kèm theo ngơn ngữ lập trình web mạnh mẽ thơng dụng PHP - viết tắt hồi quy "Hypertext Preprocessor", ngơn ngữ lập trình kịch chạy phía server nhằm sinh mã HTML client PHP trải qua nhiều phiên tối ưu hóa cho ứng dụng web Do tối ưu hóa cho ứng dụng web, tốc độ nhanh, nhỏ gọn, cú pháp giống C Java, dễ học thời gian xây dựng sản phẩm tương đối ngắn so với ngôn ngữ khác nên PHP nhanh chóng trở thành ngơn ngữ lập trình web phổ biến giới PHP chạy môi trường Webserver lưu trữ liệu thông qua hệ quản trị sở liệu nên PHP thường kèm với Apache, MySQL hệ điều hành Linux (LAMP)  Apache phần mềm web server có nhiệm vụ tiếp nhận request từ trình duyệt người dùng sau chuyển giao cho PHP xử lý gửi trả lại cho trình duyệt  MySQL tương tự hệ quản trị sở liệu khác (Postgress, Oracle, SQL server ) đóng vai trò nơi lưu trữ truy vấn liệu Linux: Hệ điều hành mã nguồn mở sử dụng rộng rãi cho webserver Thông thường phiên sử dụng nhiều RedHat Enterprise Linux, Ubuntu 2.5.2 Cú pháp PHP PHP phân tích đoạn mã nằm dấu giới hạn Bất mã nằm dấu giới hạn xuất trực tiếp không thông qua xử lý PHP Các dấu giới hạn thường dùng , tương ứngvới dấu giới hạn mở đóng Các dấu giới hạn sử dụng Cách viết dấu giới hạn dạng thẻ ngắn dùng để thông báo bắt đầu đoạn mã PHP, Những thẻ thường xuyên sử dụng, nhiên giống với thẻ kiểu ASP ( || Bin_2[4] > || Bin_3[4] > 1) { digitalWrite(Relay, HIGH); } else { digitalWrite(Relay, LOW); } } • Chương trình trạm Keypad: #include #include #include #include #include #include // Khai báo số máy String MACHINE_ID = "2"; String MACHINE_INDEX = "2"; // Nhap ten wifi va mat khau wifi o day const char *ssid = "HUAWEI"; const char *password = "12345678"; // Nhap dia chi IP cua server va port const char *host = "192.168.43.175"; const int httpPort = 80; // Khởi tạo client WiFiClient client; // khai bao số lượng hàng cột keypad const byte n_rows = 4; const byte n_cols = 4; // định nghĩa vị trí nút bấm char keys[n_rows][n_cols] = { {'1','2','3','A'}, {'4','5','6','B'}, {'7','8','9','C'}, {'*','0','#','D'} }; 82 //Cách nối chân với NodeMCU byte rowPins[n_rows] = {D7, D6, D5, D4}; //hàng byte colPins[n_cols] = {D3, D2, D1, D0}; //cột //cài đặt keypad Keypad myKeypad = Keypad( makeKeymap(keys), rowPins, colPins, n_rows, n_cols); // cài đặt đèn LED Adafruit_NeoPixel strip = Adafruit_NeoPixel(1, D8, NEO_GRB + NEO_KHZ800); void setup() { //bật serial, baudrate 115200 Serial.begin(115200); // Ket noi wifi connectWifi(); // khởi động đèn LED strip.begin(); } void loop() { // tạo biến myKey để lưu giá trị nút bấm char myKey = myKeypad.getKey(); // kiểm tra có nút bấm if (myKey != NULL){ // số màu vàng if (myKey == '1') { // cài đặt màu // thứ tự (đèn, mã G, R, B) (0,255,230,0); strip.setPixelColor(0,255,230,0); strip.show(); } // số màu xanh else if (myKey == '0') { //strip.setPixelColor(0,255,0,0); strip.setPixelColor(0,255,0,0); strip.show(); } // lại màu đỏ else { 83 //strip.setPixelColor(0,0,255,0); strip.setPixelColor(0,0,255,0); strip.show(); } // gửi liệu lên server postServer(String (myKey)); // nút vừa bấm cổng serial Serial.println(myKey); } } // Ham ket noi vao wifi void connectWifi() { // hien thi mang wifi dang ket noi den Serial.print("dang ket noi den wifi: "); Serial.println(ssid); // bat dau ket noi den wifi WiFi.begin(ssid, password); // doi ket noi wifi while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) { delay(1000); Serial.println("Dang ket noi"); } // thong bao neu ket noi cong Serial.println("Da ket noi wifi cong"); } void postServer(String ERROR_DATA) { // Ket noi den server if (!client.connect(host, httpPort)) { Serial.println("Mat ket noi den server"); return; } // địa trang cần post String uri = "http://192.168.43.175:80/"; // chuỗi data theo quy định String data = "GET /?" "MACHINE_ID=" + MACHINE_ID + "&MACHINE_INDEX=" + MACHINE_INDEX + "&ERROR_INDEX=" + ERROR_DATA + " HTTP/1.0"; // gửi request GET tới server (dưới chuỗi quy tắc GET): 84 client.println(data); client.println(); // chuỗi request kết cổng serial Serial.print("Requesting GET: "); Serial.println(data); Serial.println("Gui cong"); } • Chương trình Web: Error Noti ANDON $(document).ready(function(){ $('#noti').DataTable(); setInterval(function(){ location.reload(); 85 }, 5000); }); Andon Notification