Hệ thống sản xuất linh hoạt FMS

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI ĐỒ ÁN I Tìm hiểu Hệ thống sản xuất linh hoạt FMS Nguyễn Duy Phương phuong.nd174122@sis.hust.edu.vn Ngành Tự động hóa Giảng viên hướng dẫn: TS.Phan Thị Huyền Châu Chữ ký GVHD Bộ mơn: Tự động hóa cơng nghiệp Viện: KT Điều khiển – tự động hóa HÀ NỘI, / / ĐỀ TÀI Tìm hiểu hệ thống sản xuất linh hoạt ( FMS) (Flexible Manufacturing Systems) Giáo viên hướng dẫn Ký ghi rõ họ tên MỤC LỤC LỜI NĨI ĐẦU……………………………………………………………….…5 LỜI CẢM ƠN…………………………………………………………….…….6 PHẦN TÌM HIỂU VỀ HỆ THỐNG SẢN XUẤT LINH HOẠT FMS…………… 1.1 Giới thiệu chung hệ FMS 1.1.1 Lịch sử phát triển………………………………………………………7 1.1.2 Những khái niệm bản……………………………………………….7 1.1.3 Cấu trúc FMS………………………………………………………… 1.1.4 Phân loại FMS…………………………………………………… … 1.2 Các thành phần cấu thành nên hệ sản xuất linh hoạt 1.2.1 Máy CNC………………………………………………………… .9 1.2.2 Trang bị cấu vệ tinh thay đổi……………………………… …….…9 1.2.3 Điều khiển máy CNC máy tính……………………………….9 1.2.4 Tập hợp máy CNC thành hệ thống FMS………………………… 10 1.2.5 Thành phần máy FMS……………………………………… 11 1.2.6 Ưu điểm tập hợp máy CNC hệ thống FMS…………… 11 1.3 Robot thành phần quan trọng sản xuất linh hoạt 1.3.1 Yêu cầu rơ bơt cơng nghiệp……………………………………12 1.3.2 Đặc tính công nghiệp robot……………………………………… 13 1.3.3 Ứng dụng robot công nghiệp………………………………………15 1.4 Hệ thống kiểm tra tự động…………………………………………… 17 1.4.1 Chức hệ thống kiểm tra tự động…………………………… 17 1.4.2 Cấu trúc hệ thống kiểm tra tự động……………………………………18 1.5 Hệ thống vận chuyển, lưu trữ tự động FMS………………………….18 1.5.1 Hệ thống vận chuyển -tích trữ chi tiết gia công……………………… 18 1.5.2 Các thiết bị kỹ thuật……………………………………………………19 1.5.3 Điều khiển hệ thống vận chuyển tích trữ………………………………19 1.6 Kho chứa tự động……………………………………………………….19 1.6.1 Xác định thành phần máy FMS………………………….19 1.6.2 Chức thành phần kho chứa tự động……………………….20 1.6.3 Các loại kho chứa tự động…………………………………………… 21 1.6.4 Bố trí kho chứa tự động hệ thống FMS…………………… 21 1.6.5 Thiết kế kho chứa tự động hệ thống FMS………………………….21 1.7 Hệ thống điều khiển giám sát……….…………………….……………22 1.7.1 Đặt vấn đề……………………………………………………… 22 1.7.2 Điều khiển, giám sát gì? 22 1.7.3 Hệ thống điều khiển giám sát thi thập liệu (SCADA)… 23 1.8 Một số ví dụ hệ thống sản xuất linh hoạt (FMS)……………….24 PHẦN HỆ THỐNG SẢN XUẤT LINH HOẠT TRÊN THẾ GIỚI VÀ Ở VIỆT NAM…………………………………………………………………… 27 2.1 Các hệ thống sản xuất linh hoạt nước phát triển…………27 2.1.1 Hệ thống sản xuất linh hoạt FMS – 50 ( Đức )…………………………27 2.1.2 Một số dậy chuyển sản xuất linh hoạt phổ biến & hiệu quả……………28 2.2 Vận hành phát triển , hiệu kinh tế hệ thống FMS…………….28 2.2.1 Hướng phát triển hệ thống FMS…………………………………………29 LỜI NÓI ĐẦU Sản xuất truyền thống chủ yếu dựa vào nguồn nhân lực, thường mang lại hiệu hoạt động không đồng nhất, chi phí lao động cao, vấn đề khác Tuy nhiên, sản xuất thơng minh giải vấn đề thông qua việc cải thiện xuất tổng thể, giảm thời gian sản xuất cung cấp nhiều loại sản phẩm dây chuyền sản xuất linh hoạt để đáp ứng nhu cầu thị trường Từ hệ thống sản xuất linh hoạt FMS đời nhắm cải thiện vấn đề mà sản xuất truyền thống gặp phải Đặc điểm FMS khả điều chỉnh nhanh thiết bị để chế tạo sản phầm Như vậy, thích hợp không cho sản xuất hang khối, hàng loạt lớn mà cho sản xuất hang loạt vừa nhỏ Ở nước ta nghiên cứu FMS CIM Tài liệu lĩnh vực nội dung tìm hiểu chắt lọc thông qua “Sản xuất linh hoạt FMS & tích hợp CIM “ thầy Trần Văn Địch tài liệu tự tìm hiểu sưu tầm em, hy vọng khái quát phần cho người hiểu hệ sản xuất linh hoạt FMS Lời cảm ơn Đồ án thực Viện điện, trường Đại học Bách Khoa HÀ Nội hướng dẫn khoa học TS Phan Thị Huyền Châu Nghiên cứu sinh xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc tới thầy, định hướng khoa học suốt trình nghiên cứu Nghiên cứu sinh xin trích dẫn cung cấp nguồn tư liệu q báu q trình hồn thành đồ án Trong trình tìm hiểu học hỏi xảy nhiều thiếu sót mong giáo bảo them Em xin cảm ơn! Hà Nội, tháng năm Sinh Viên Thực Hiện Nguyễn Duy Phương PHẦN TÌM HIỂU VỀ HỆ THỐNG SẢN XUẤT LINH HOẠT FMS 1.1 Giới thiệu chung hệ FMS 1.1.1 Lịch sử phát triển Khái niệm sản xuất linh hoạt biết đến lần vào năm 1965 công ty British firm Molins, Ltd đưa sản phẩm với tến gọi System 24 System 24 hệ thống FMS thật Tuy nhiên hệ thống phát triển them bới cơng nghệ tự động hóa cơng nghệ thơng tin cịn chưa phát triển nên hỗ trợ cho phát triển hệ thống Khái niệm sản xuất linh hoạt bị lãng quên Tuy nhiên vào năm cuối thập kỷ 70 đầu thập kỷ 80, với phát triển nhảy vọt cảu công nghệ thông tin ứng dụng công nghệ thông tin sản xuất mà sản xuất linh hoạt phát triển trở lại với tốc độ đáng kinh ngạc Hệ thống sản xuất linh hoạt sử dụng Mỹ để sản xuất ô tô máy kéo 1.1.2 Những khái niệm - Hệ thống sản xuất chuỗi trình sản xuất gia tăng giá trị làm nhiệm vụ chuyển đổi nguyên vật liệu thành dạng có ích cuối tạo sản phẩm hang hóa - Tự động hóa sản xuất linh hoạt dung sản xuất hang loạt vừa nhỏ, dựa cơng nghệ điển hình với sử dụng máy CNC, mô dul sản xuất linh hoạt, hệ thống kho chứa vận chuyển tự động tổ hợp thiết bị điều khiển máy vi tính Tự động hóa sản xuất linh hoạt thể việc điều chỉnh nhanh trình sản xuất để chế tạo sản phẩm phạm vi thiết bị kỹ thuật phạm vi điều khiển - Hệ sản xuất linh hoạt tổ hợp bao gồm máy CNC, thiết bị tự động, mô đun sản xuất linh hoạt, thiết bị công nghệ riêng lẻ hệ thống đảm bảo chức hoạt động với chế độ tự động thời gian định, cho phép tự động điều chỉnh để chế tạo sản phẩm giới hạn 1.1.3 Cấu trúc FMS Thành phần bao gồm: ✓ Các thiết bị công nghệ thiết bị kiểm tra đưuọc trang bị tay máy tự động máy tính để tính tốn điều khiển ✓ Các chương trình để điều khiển FMS ✓ Các tế bào gia công tự động( mô đun sản xuất linh hoạt), thơng thường máy CNC có mối liên kết với máy tính hệ thống vận chuyển – tích trữ phơi tự động Theo cấu trúc FMS tổ hợp tế bào gia cơng tự động tế bào kiểm tra tự động liên kết với thành hệ thống theo dòng vật liệu với giúp đỡ hệ thống vận chuyển – tích trữ phơi tự động điều khiển nhờ mạng máy tính 1.1.4 Phân loại FMS Loại 1: Khơng phụ thuộc dịng vật liệu tế bào gia cơng tự động ( đồng nghĩa với module sản xuất linh hoạt) Loại cấu tạo từ máy vạn với điều khiển theo chương trình số, cho phép liên kết với máy tính bậc cao để điều khiển FMS loại sử dụng cho trường hợp chi tiết có thời gian gia cơng lớn ( q trình tập trung máy) Loại 2: Gồm tế bào gia công tự động vạn điều khiển từ mạng máy tính hệ thống vận chuyển- tích trữ phơi tự động linh hoạt.Trong FMS loại chi tiết loại gia cơng theo nhiều tiến trình cơng nghê khác số tế bào gia công tự động FMS loại dùng nhiều chi tiết có thời gian gia cơng khơng lớn Loại 3: dây chuyền tự động linh hoạt Trong FMS loại nguyên công thực máy Hệ thống vận chuyển – tích trữ phơi đảm bảo tiến trình ứng cho chi tiết thơng thường thực dạng bang tải hay máy quay vòng 1.2 Các thành phần cấu thành nên hệ sản xuất linh hoạt 1.2.1 Máy CNC Máy CNC máy cắt kim loại có hiệu cao sử dụng rộng rãi nhà máy khí Sử dụng máy cho phép khơng đạt mức độ tự động hóa gia cơng cao mà cịn tạo khả điều chỉnh nhanh để gia công chi tiết phạm vi đặc tính kỹ thuật máy, nghĩa khả điều chỉnh linh hoạt quy trình cơng nghê gia cơng Vì máy sử dụng rộng rãi sản xuất hang loạt nhỏ Hệ FMS hệ thống sản xuất có mức độ tự động hóa cao, dung để chế tạo nhiều chủng loại chi tiết với sản lượng vừa nhỏ Hệ thống FMS gồm máy CNC để gia công tự động, hệ thống cấp tháo phôi, hệ thống vận chuyển phôi, máy tính, hệ thống cung cấp chương trình để điều khiển toàn việc 1.2.2 Trang bị cấu vệ tinh thay đổi Cơ cấu vệ tinh thay đổi cấu cấp phôi tự động chi tiết gia cơng vị trí xác định Cơ cấu vệ tinh cho phép làm trùng thời gian phụ với thời gian máy gia công phôi máy Cơ cấu vệ tinh có kết cấu tiêu chuẩn để gá kẹp chặt bàn máy 1.2.3 Điều khiển máy CNC máy tính Điều khiển máy CNC máy tính cho phép thực công nghệ điều chỉnh linh hoạt ( nhờ khả nối với máy tính bậc cao, khả điều khiển thích nghi khả điều khiển di chuyển vệ tinh thay đổi) giảm kích cỡ máy, đồng thời nâng cáo suất chất lượng gia công 1.2.4 Tập hợp máy CNC thành hệ thống FMS Hệ thống FMS bao gồm hệ thống vận chuyển tự động điều khiển trung tâm máy tính, nhằm mục đích tự động hóa ngun cơng phụ sản xuất hang loạt nhỏ hàng loạt vừa Được tiến hành theo bước sau : • Dây chuyền tự động điều chỉnh: thực điều máy CNC, thay đồ gá, thay cánh tay tự động, thay phần tử mang chương trình cấu điều khiển số • Hệ thống FMS với kho chứa phôi dụng cụ • Hệ thống FMS có kho chứa cấu vệ tinh với phơi • Hệ thống FMS có kho chứa cấu vệ tinh với ci tiết cấu vệ tinh với magazine dụng cụ • Hệ thống FMS có kho chứa cấu vệ tinh với phơi sử dụng dụng cụ để cấp phát riêng biệt cho máy Với hoàn thiện máy CNC hình thành hệ thống FMS, chức công nhân dần thay chức máy móc đảm bảo điều kiện gia cơng khơng có tham gia người Hình 2.10 mơ tả q trình phát triển cảu máy CNC ảnh hưởng chúng tới suất lao động công nhân Robot công nghiệp thường chia làm loại : Loại cố định loại di động Trong loại có thân cố định thường sử dụng rộng rãi để thực nguyên công chính, chúng phối hợp hoạt động với robot cố định khác nhịp nhàng nâng cao hiệu quả, suất lại bị hạn chế bới phạm vi làm việc hạn chế Robot di động qua trình làm việc dọc theo máy ray giá treo tự động Như robot di động phục vụ nhiều máy nằm dọc theo day vận hành lại phức tạp Như tính di động robot yếu tố để lựa chọn robot cho hệ thống sản xuất linh hoạt FMS b, Tải trọng: Khi chọn robot cần quan tâm đến tải trọng ảnh hưởng đến khả linh hoạt robot công việc c, Số lượng tay máy: Số lượng tay máy ảnh hưởng đến xuất làm việc robot Các robot tay thường sử dụng vận chuyển sản phẩm Các robot hai tay xếp vào lại chuyên dung Ưu điểm chin khả tập trung ngun cơng, ví dụ, lắp ráp khả phục vụ đồng thời nhiều thiết bị công nghệ d, Tính robot Các robot cơng nghiệp chun dung sử dụng để thực nguyên công loại linh hoạt cần thiết Khả công nghệ robot chuyên dụng mở rộng nhờ thay đổi kết cấu robot tùy thuộc yêu cầu cụ thể sản xuất Tuy robot công nghiệp vạn lại có giá thành cao robot công nghiệp chuyên dung vận hành phức tạp e, Phương pháp lập trình cho robot: Là nạp chương trình điều khiển với mục đích điều khiển robot Khi lập trìn thiết phải viết dạng phương trình thơng tin sau: thực thành phần chuyển động, vị trí cấu cánh tay robot cấu dịch chuyển thân robot, thời gian thực thành phần chuyển động Có thể lập trình tay lập trình tự động 1.3.3 Ứng dụng robot cơng nghiệp • • • Robot song song dùng phân loại đóng gói sản phẩm: IRB 660 Flex Palletizer, IRB 340 FlexPicker, IRB 260 FlexPicker Các robot gắp hộp vắc xin bại liệt từ băng tải đặt vào thùng gồm 20 hộp cách xác Robot sơn phun sơn: Được ứng dụng nhiều sơn gỗ, sơn thép Robot dùng công nghệ ép phun nhựa: IRB 6650 hãng ABB thao tác nhanh, dễ dàng lấy sản phẩm khỏi khn vị trí tách khn, giám sát, làm sạch, điều khiển chất lượng dựa camera • • • • Robot gắp hàng, Robot bốc xếp hàng hóa hay Robot bốc dỡ hàng hóa: Đây thiết bị Robot đa dạng với điều khiển tự động Robot vận chuyển đóng gói sản phẩm: Robot đóng gói vận chuyển phạm vi rộng sản phẩm khác nhau: giường đóng gói phẳng ngăn kéo Robot hàn công nghiệp hay robot hàn tự động: phục vụ cho ngành ô tô xe máy, với tỷ lệ 70% số robot hoạt động, phải kể đến robot hàn tự động Panasonic Ngoài ra, robot cịn có nhiều lĩnh vực nghiên cứu robot dịch vụ, robot dùng lĩnh vực quân sự, robot di động đồng thời kết hợp với nhận dạng điều khiển sở xử lý thơng tin hình ảnh, đặc biệt kết hợp với xử lý ngơn ngữ Như thấy robot dần trở thành phần thiếu qua trình cơng nghiệp đại 1.3.4 Ưu điểm robot cơng nghiệp - Ta liệt kê ưu điểm robot công nghiệp sau: Giảm chi phí vận hành - Sử dụng robot tự động hóa cho phép tiết giảm chi phí trực tiếp chi phí vận hành hệ thống sản xuất, tạo khác biệt lớn cho sức cạnh tranh doanh nghiệp - Robot loại bỏ phần lớn chi phí liên quan tới lao động tay chân, tiết giảm tối đa chi phí nhân cơng chi phí liên quan nhân cơng Đảm bảo tính đồng tăng chất lượng sản phẩm Ứng dụng robot tự động hóa sản xuất sản phẩm hàng loạt, có tính đồng chất lượng cao hơn, máy móc ln hoạt động với tính xác, lặp lại liên tục, khơng có tượng tập trung, buồn chán, mệt mỏi, thái độ sử dụng sức lao động người Sử dụng robot tự động hóa cơng nghiệp giúp tăng suất Khả làm việc robot thời gian, bền bỉ, không cần nghỉ ngơi giải pháp tối ưu để tăng sản lượng sản xuất Chu trình sản xuất lập trình tối ưu, hoạt động robot liên tục không gián đoạn mà sức lao động người so sánh Tăng tính linh hoạt sản xuất Dây chuyền sản xuất công nghiệp ứng dụng robot tự động hóa lập trình thơng qua điều khiển nên dễ dàng chuyển từ chế độ sang chế độ khác, dễ dàng thay đổi quy trình, thay đổi chủng loại sản phẩm tối ưu hoá công đoạn hoạt động Tiết kiệm nguyên nhiên vật liệu hạ giá thành sản phẩm Ứng dụng robot sản xuất giúp giảm thiểu sản phẩm lỗi, hỏng Các cơng đoạn sản xuất ln đảm bảo tính xác, chuẩn mực nên nguyên nhiên vật liệu hao phí, rơi vãi hạn chế nhiều Tăng sản lượng, giảm hao phí đương nhiên hạ giá thành sản phẩm Việc sử dụng robot công nghiệp tự động hóa nhằm tiết giảm chi phí, cải thiện chất lượng môi trường lao động 10 - Ngày nay, chi phí lao động ngày tăng cao kèm theo nhiều vấn đề "nhạy cảm" mang tính chất người Các áp lực liên quan đến tiền lương, chi phí tuyển dụng, đào tạo, chi phí ràng buộc khác sử dụng lao động thực trở thành nội dung quan trọng định hiệu doanh nghiệp Tạm gác vấn đề xã hội, nói robot tự động hóa phương án khơng thể tuyệt vời để giải vấn đề liên quan lao động - Robot ứng dụng số công đoạn giúp giải phóng lao động nặng nhọc hay lao động môi trường khắc nghiệt Sử dụng robot giảm thiểu nguy tai nạn lao động Khi người lao động thực cơng đoạn sản xuất nhọc điều kiện môi trường làm việc đảm bảo, bảo vệ sức khỏe, an tồn, phịng tránh rủi ro môi trường làm việc gây Đồng thời, giúp doanh nghiệp dễ dàng tuân thủ quy tắc hay tiêu chuẩn an toàn Nâng cao hiệu đầu tư doanh nghiệp - Robot ứng dụng đồng nghĩa với việc tính tốn tối ưu hóa quy trình sản xuất, tiết kiệm khơng gian, từ giảm nhu cầu sử dụng đất, giảm chi phí đầu tư hạ tầng, nhà xưởng - Thông thường, ứng dụng robot làm tăng chi phí đầu tư thiết bị ban đầu giảm chi phí đầu tư hạ tầng nhà xưởng, tối ưu hóa hoạt động nên tăng hiệu sử dụng vốn đầu tư - Tổng hợp lợi ích giúp nâng cao hiệu tổng thể dự án đầu tư Nâng cao uy tín thương hiệu, tăng sức cạnh tranh doanh nghiệp - Ứng dụng robot tự động hóa với hàng loạt lợi ích nêu giúp doanh nghiệp đáp ứng xác tiến độ, chất lượng sản phẩm theo yêu cầu khách hàng Quá trình vận hành sản xuất giảm thiểu sai sót, từ giúp doanh nghiệp nâng cao uy tín thương hiệu tăng sức cạnh tranh - Các doanh nghiệp ứng dụng robot tự động hóa vào sản xuất ln nhận thiện cảm đánh giá cao khách hàng toàn xã hội thực tế phải thừa nhận 1.4 Hệ thống kiểm tra tự động 1.4.1 Chức hệ thống kiểm tra tự động Hệ kiểm tra tự động FMS khâu quan trọng xác định khả khơng có tham gia người ( khả tự động hóa ) FMS Hệ thống kiểm tra tự động giải vấn đề sau: - Nhận thơng tin tính chất , trạng thái kỹ thuật cách bố trí khơng gian đối tượng kiểm tra, đồng thời trang thái cảu môi trường công nghệ điều kiện sản xuất 11 - - So sánh giá trị thực tế với giá trị danh nghĩa thông số Truyền thông tin khơng tương thích mơ hình qua trình sản xuất để kịp thời hiệu chỉnh cấp điều khiển khác hệ thống FMS Nhận trình thơng tin thực chức Hệ thống kiểm tra cần đảm bảo: - Độ tin cậy cao Độ ổn định Có khả điều chỉnh tự động Khi thiết lập hệ thống kiểm tra tự động FMS, cần phải: - Xác định nguyên tắc hệ thống kiểm tra tự động - Tối ưu hóa chủng loại đặc tính thơng số cần kiểm tra, chế độ làm việc phần tử FMS, khả hoạt động cảu thiết bị, đồ gá, dụng cụ - Xác định loại thông tin hình thức trình truyền thơng tin - Chọn thiết bị đo, đảm bảo độ xác yêu cầu độ ổn định hoạt động FMS - Xác định mối liên kết chức hệ thống kiểm tra tự động hệ thống điều khiển chung FMS 1.4.2 Cấu trúc hệ thống kiểm tra tự động Cấu trúc gồm mức: Mức cao, mức trung bình, mức thấp - Mức cao đảm bảo kiểm tra tổng hợp tất tế bào tự động để phối hợp hoạt động, điều chỉnh sửa chữa, để truyền tải thông tin tới trạm điều khiển FMS - Mức trung bình đảm bảo kiểm tra tế bào tự động truyền lên mức cao thông tin tổng hợp tính chất, trang thái kỹ thuật vị trí không gian đối tượng kiểm tra - Mức thấp đảm bảo kiểm tra đối tượng gia công, trang thái kỹ thuật vị trí khơng gian máy CNC, robot cấp phôi, thiết bị kiểm tra tự động 1.5 Hệ thống vận chuyển, lưu trữ tự động FMS 1.5.1 Hệ thống vận chuyển -tích trữ chi tiết gia công Chức hệ vận chuyển – tích trữ chi tiết gia cơng: - Vận chuyển chi tiết ga cơng tới vị trí tiếp nhận - Lưu trữ ổ tích - Vận chuyển chi tiết gia cơng đến vị trí tháo chi tiết chuyển vệ tinh tự vị trí cấp phơi 12 - Vận chuyển chi tiết gia cơng đến vị trí kiểm tra chuyển chúng vị trí tiếp nhận để gia cơng tiếp Để nâng cao hiệu sử dụng máy CNC nhiều nguyên công, máy trang bị cấu thay đổi tự động chi tiết gia công hệ thống vận chuyển với ổ tích vệ tinh Các cấu cho phép tự động điều chỉnh máy chuyển đối tượng gia công cho phép máy hoạt động hệ thống FMS 1.5.2 Các thiết bị kỹ thuật Nhóm thiết bị : - Băng tải Robot vận chuyển Cơ cấu vận chuyển khí nén Cơ cấu vận chuyển thủy lực Các kho chứa Các giá đỡ Các máy xếp chồng Các robot công nghiệp Các máy vi tính Các trạm điều khiển Nhóm thiết bị phụ: - Cơ cấu định hướng, đẩy - Cơ cấu tháo, gạt, ổ tích, - Các thùng chứa, xe vận chuyển tời, vv 1.5.3 Điều khiển hệ thống vận chuyển tích trữ Hệ thống điều khiển vận chuyển – tích trữ có phân cấp mức xử lý dịng thơng tin Mức - cấu tự động khu vực để điều khiển thiết bị vận chuyển, máy xếp , robot vận chuyển Mức - điều khiển luồng hàng sản xuất Mức cho phép kiểm tra hành trình chuyển động cấu vận chuyển, kiểm tra chuẩn đốn sai số, tính tốn chuyển động hàng hóa, thực FMS 1.6 Kho chứa tự động 1.6.1 Xác định thành phần máy FMS Tùy vào cách tổ chức sản xuất, mức độ tự động hóa q trình cơng nghệ gia cơng chi tiết đặc tính cơng nghệ - kết cấu chi tiết gia công cấu trúc FMS chia ba nhóm sau: Nhóm 1: Hệ thống FMS tổ chức theo nguyên tắc công đoạn để sản xuất hàng loạt vừa hàng loạt nhỏ với tự động hóa cơng việc vận chuyển – kho chứa Q trình vận chuyển thực nhờ thiết bị vận 13 chuyển tự động điều khiển máy tính Thành phần FMS bao gồm máy CNC để gia cơng nhiều chủng loại chi tiết Ngồi ra, hệ FMS trang bị thêm máy vạn chuyên dung máy khơng có cấu cấp phơi tự động Nhóm 2: Trong nhóm có hệ thống FMS chun mơn hóa để gia cơng nhóm nhỏ chi tiết với khác khơng nhiều kết cấu Hơn nữa, chủng loại chi tiết ổn định biết trước thành lập hệ thống FMS Các chi tiết có kiểu kết cấu cho phép thực việc gia công theo tiến trình cơng nghê chung với số thay đổi nhỏ cho phù hợp với đặc thù chi tiết Tiến trình cơng nghệ chung cho phép chuyển mơn hóa thiết bị theo dạng gia cơng theo dạng bề mặt gia công Điều tạo điều kiện thuận lợi cho việc sử dụng máy CNC Nhóm 3: Là hệ thống FMS có tính vạn cao dung để gia công nhiều chủng loại chi tiết khác Các hệ FMS cho phép điều chỉnh nhanh thiết bị chuyển đối tượng gia cơng, giảm chi phí thiết bị cơng nghệ giữ hoạt động bình thường thiết bị có thiết bị bị hỏng hóc nhỏ 1.6.2 Chức thành phần kho chứa tự động Các kho chứa có vai trị quan trọng hệ thống FMS, chúng thực tác động qua lại FMS với hệ thống xí nghiệp cơng nghiệp bên ngồi Thơng qua kho chứa hệ thống FMS, dòng vật liệu đươc nhập vào chuyển để thực chức cách có hiệu cảu FMS Ngồi ra, kho chứa, phôi, chi tiết, sản phẩm nằm trạng thái tĩnh, dễ xác định số lượng chúng thuận tiện để xử lý thơng tin tiến trình sản xuất để nâng cao hiệu hoạt động FMS Hệ thống kho chứa tự động FMS dùng để tiếp nhận, lưu giữ chuyển vào sản xuất vật liệu thiết bị phụ trợ khác, đồng thời tích trữ thành phẩm, chi tiết phế phẩm chất thải sản xuất nhằm đảm bảo hiệu hoạt động FMS Cấu tạo kho chưa tự động: gồm cáu giá đỡ, máy xếp đống tự động , thùng chứa từ ổ tích đến hệ thống vận chuyển FMS ngược 14 lại, thiết bị điều khiển tự động kho chứa, vv 1.6.3 Các loại kho chứa tự động Tùy vào đặc điểm kết cấu trang bị kỹ thuật kho chứa tự động hệ thống FMS phân loại sau đây: - Kho chứa tự động có dạng giá lồng - Kho chứa tự động có dạng giá cần cẩu - Kho chứa tự động có dạng giá trọng lực - Kho chứa tự động có dạng giá nâng 1.6.4 Bố trí kho chứa tự động hệ thống FMS Bố trí kho chứa tự động hệ thống FMS phụ thuộc vào dạng sản xuất, sane lượng hàng năm, dạng vận chuyển ngồi phân xưởng, đặc tính phần xây dựng xưởng sản xuất loại kho chứa tự động Vị trí hợp lý kho chứa tự động hệ FMS vị trí gần thiết bị công nghệ ( máy gia công ) Trong trường hợp này, máy cần cẩu tự động ( kho chứa tự động) không thực chức xếp đặt mà cấp phát vật tư, phơi sản phẩm hồn thiện Do tiết kiệm diện tích sản xuất, nâng cao độ ổn định hệ thống vận chuyển – kho chứa FMS, tang suất hạ giá thành sản phẩm 1.6.5 Thiết kế kho chứa tự động hệ thống FMS Các giai đoạn : - Xác định chức kho chứa - Chọn vị trí để lắp đặt kho chứa - So sánh phương án chọn phương án kho chứa hợp lý - Tính tốn thông số kho chứa - Thiết kế thiết bị không tiêu chuẩn, thiết kế hệ thống điều khiển thiết kế phần xây dựng kho chứa - Thiết kế vẽ lắp 15 - Viết thuyết minh Xác định tiêu kinh tế - kỹ thuật 1.7 Hệ thống điều khiển giám sát 1.7.1 Đặt vấn đề Hiện nước phát triển, hệ thống sản xuất linh hoạt ứng dụng rộng rãi công nghiệp để sản xuất sản phẩm hang hóa có chất lượng cao với giá thành hạ Ứng dụng cảu sản xuất linh hoạt sản xuất làm đơn giản hóa hoạt động cảu người đồng thời nâng cao hiệu sản xuất Trong hệ sản xuất linh hoạt, phạm vi điều khiển hoạt động hệ thống không giới hạn thao tác hay vận hành hệ thống trực tiếp xưởng máy hay dậy chuyền mà mở rộng để vận hành giám sát hoạt động nhà máy địa điểm gọi trung tâm điều khiển Điều thực nhờ sử dụng hệ thống mạng truyền thông công nghiệp Trong mạng truyền thông công nghiệp, tất thiết bị đo lường, điều khiển, chấp hành hệ thống sản xuất linh hoạt đề kết nối với thành hệ thống hoàn chỉnh Và nữa, nhiều hệ thống sản xuất linh hoạt nhà máy hay chí nhà máy khu công nghiệp kết nối mạng với nhai để hình thành nên quy mô sản xuất lớn Qua mạng truyền thông công nghiệp, người vận hành hệ thống điều khiển giám sát hoạt động nhà máy Ví dụ nhà máy sản xuất, lắp ráp oto Mitsubisi Nhật Trong nhà máy có nhiều dây truyền lắp ráp chi tiết khác xe Nếu khơng có mạng truyền thơng cơng nghiệp, khơng thể phối hợp hoạt động dậy truyền dẫn đến suất lắp ráp nhà máy thấp Ngồi nhà máy khơng sử dụng mạng truyền thơng cơng nghiệp để điều khiển giám sát toàn hoạt động toàn nhà máy cần phải sử dụng lượng công nhân lớn gấp 100 lần Không thế, hệ thống điều khiển giám sát giúp nhà máy tăng hiệu sản xuất chất lượng sản phẩm lên nhiều lần Như vậy, hệ thống sản xuất tích hợp điều khiển giám sát với mạng truyền thông công nghiệp mang lại lợi ích lớn cho nhà máy doanh nghiệp Ví dụ nói lên vai trò điều khiển giám sát hệ thống điều khiển nói chung hệ thống sản xuất linh hoạt nói riêng Do để tìm hiều hệ thống sản xuất linh hoạt ta cần tìm hiểu vấn đề điều khiển, giám sát hệ thống 1.7.2 Điều khiển, giám sát gì? Điệu khiển giám sát bao hàm toàn giải pháp hệ thống nhằm đảm bảo yêu cầu chức trình kỹ thuật suất, chất lượng, an tồn cho người, mơi trường, Cụ thể quan hệ đầu đầu vào trình kỹ thuật phải điều khiển theo mơ hình cho trước có 16 tác động mơi trường xung quanh, giảm thiểu ảnh hưởng xấu trình kỹ thuật Cấu trúc : Với phát triển khoa học ,hệ thống điều khiển giảm sát có bước nhảy vọt để hình thành nên hệ thốn điều khiển giám sát thu thập liệu hoàn chỉnh với tên gọi SCADA 1.7.3 Hệ thống điều khiển giám sát thi thập liệu (SCADA) Hệ thống điều khiển giám sát (SCADA) hệ thống hỗ trợ người việc giám sát điều khiển từ Cácxa, cấp cao hệ điều khiển tự động thông thường Hệ SCADA đại giao diện người – máy ( Human – Machine Interface, HMI), hệ thống truy nhập truyền liệu Thành phần hệ SCADA: • Các trạm điều khiển giám sát trung tâm o Engineering Station (ES) o Opertor Station (OS) o Server Station (SS) • Các trạm thu nhập liệu trung gian o Remote Terminal Unit (RTU) o Data Collection Unit (DCU) :PLC,PC,I/O • Hệ thống truyền thơng o Mạng truyền thơng cơng nghiệp o Mạng viễn thơng, truyền tín hiệu dài o Các thiết bị chuyển đổi, dồn kênh 17 • Các cơng cụ phát triển ứng dụng (Development Tool) , Chương trình chạy ( Runtime Engine) Các thành phần chức hệ SCADA là: • Giao diện người – máy • Cơ sở hạ tầng truyền thơng cơng nghiệp • Phần mềm kết nối với nguồn liệu ( drivers cho PLC, module vào hệ thống bus trường) • Cơ sở liệu q trình, liệu cấu hình hệ thống • Các chức trao đổi thông tin, xử lý kiện, cố ( Alarm) • Hỗ trợ báo cáo thống kê ( Reporting) Các dụng cụ chuyên dụng ngày tạo dung nên hệ thống SCADA : Wincc (siemens ), Genesis32 (Iconics), Fix (Intellution), Lookout (National Intruments), sản phẩm hãng tiếng công nghiệp 1.8 Một số ví dụ hệ thống sản xuất linh hoạt FMS a, Ví dụ Hệ thống FMS model M-POPS Nhật chế tạo Hình 2.15 hệ thống vậy, hãng Fuji Electric (Nhật Bản) chế tạo để gia công trục động điện Ở trung tâm hệ thống có máy tính 1, cho phép thực điều khiển số trực tiếp (DNC) Ở ba phía theo đường bao hình chữ nhật lắp đặt năm máy Hệ thống cấp phôi tự động thực vận chuyển phôi gia công từ máy sang máy khác Bố trí máy tính trung tâm tạo điều kiện thuận lợi cho công nhân kiểm tra hoạt động tất máy hệ thống Phôi gia công chất vào băng tải 18 bên trái hai máy tiện CNC Trước phôi đưa vào băng tải, hai mặt đầu gia cơng máy khoan tâm đặt ngồi hệ thống Sau phôi kẹp chặt mâm cặp (kẹp đầu) máy tiện 3, đầu phôi gia cơng theo mặt trịn ngồi Sau gia cơng xong, định vị tự động chuyển phôi tới máy tiện để gia cơng đầu cịn lại (phơi xoay 180o để kẹp chặt đầu chưa gia công) Tiếp phơi chuyển qua ổ tích để tới định vị 7, phôi xoay 90o để đưa vào máy nhiều nguyên công nằm ngang để gia công rãnh then Sau phay rãnh then, định vị tự động 11 lấy phôi, xoay phơi 90o đưa tới máy mài để mài đầu Tiếp đó, phơi xoay 180o để mài đầu lại máy mài 10 Tại q trình gia cơng kết thúc chi tiết chuyển tới nguyên công kiểm tra Hai máy tiện hai máy mài hệ thống FMS trang bị mâm cặp chuyên dùng (cho máy) để kẹp chặt chi tiết (phơi) Ngồi ra, máy tiện trang bị cấu đo tự động để bù sai số gia cơng, cịn máy mài trang bị cấu phòng ngừa tải đá mài cấu tự động sửa đá Trên máy nhiều nguyên công nằm ngang trang bị đồ gá chuyên dùng cấu đo tự động để gá đặt theo bề rộng rãnh then Hoạt động định vị tự động điều khiển vi xử lý theo cần thiết Tốc độ di chuyển định vị tự động 1m/s Như vậy, có khác hệ thống vận chuyển cấp phôi tự động hệ thống FMS hình 2.15 hệ thống FMS với vệ tinh, hệ thống FMS hình 2.15 để gia cơng chi tiết trịn xoay nguyên tắc giống sơ đồ hệ thống FMS để gia công chủng loại chi tiết Trong hệ thống vận chuyển cấp phôi tự động người ta dùng xe rùa tự động di chuyển đường ray di chuyển trực tiếp xưởng b, Ví dụ Hệ thống FMS hang MurtaMachinery ( Nhật Bản ) 19 ... Một số ví dụ hệ thống sản xuất linh hoạt (FMS) ……………….24 PHẦN HỆ THỐNG SẢN XUẤT LINH HOẠT TRÊN THẾ GIỚI VÀ Ở VIỆT NAM…………………………………………………………………… 27 2.1 Các hệ thống sản xuất linh hoạt nước phát... vọt cảu công nghệ thông tin ứng dụng công nghệ thông tin sản xuất mà sản xuất linh hoạt phát triển trở lại với tốc độ đáng kinh ngạc Hệ thống sản xuất linh hoạt sử dụng Mỹ để sản xuất ô tô máy... triển, hệ thống sản xuất linh hoạt ứng dụng rộng rãi công nghiệp để sản xuất sản phẩm hang hóa có chất lượng cao với giá thành hạ Ứng dụng cảu sản xuất linh hoạt sản xuất làm đơn giản hóa hoạt