CHƯƠNG I : TỔNG QUAN VỀ ROBOT CễNG NGHIỆP
1.8. Ứng dụng của Robot
1.8.1. Ưu đ ểi m của Robot:
Robot cú thể làm việc liờn tục trong thời gian dài, chỳng chỉ ngừng hoạt
động khi cần duy tu, b o dưỡng, thay th . ả ế
Robot cú khả năng làm vi c trong mụi trường độc h i, khu v c nguy hi m, ệ ạ ự ể
hoặc những nơi con người khụng thể đến được.
Với chương trỡnh được đặt tr c, robot cú kh năướ ả ng làm vi c v i hi u su t ệ ớ ệ ấ
cao hơn con người, tiết kiệm nguyờn v t li u, độ chớnh xỏc làm việc cao. ậ ệ
Giỏ thành và chi phớ lắp đặt, ch tạế o robot ngày càng th p do s ti n b của ấ ự ế ộ
khoa học kỹ thuật.
Khi thay đổi cụng việc, l p trỡnh l i cho robot nhanh h n và chi phớ th p ậ ạ ơ ấ
hơn so với việc đào tạo một cụng nhõn.
Robot cú thể cải thi n được i u ki n lao động. ú là u i m n i b t nh t ệ đ ề ệ Đ ư đ ể ổ ậ ấ
mà chỳng ta cần quan tõm. Trong thực tế sản xu t cú r t nhiềấ ấ u n i người lao động ơ
phải lao động suốt buổi trong mụi trường bụi bặm, m ướt, núng n c, hoặ ồẩ ự c n ào quỏ mức cho phộp nhiều l n. Thầ ậm trớ ở nhiều nơi người lao động cũn phải làm
việc dưới mụi trường độc hại, nguy hi m ể đến sức khoẻ con người, dễ xảy ra tai
nạn, dễ bị nhiễm hoỏ chất độc hại, nhi m súng i n t , phúng xạ... ễ đ ệ ừ
1.8.2. Ứng dụng của Robot
+ Trong ngành cụng nghiệp cơ khớ, robot thực hiện những cụng việc nặng
nhọc như nõng hạ, lắp rỏp cỏc chi tiế ớt l n, c ng k nh yờu c u độ chớnh xỏc cao. S ồ ề ầ ử
dụng Robot để hàn đ ểm, hàn hồ quang, sơn, mạ. i
+ Sử ụ d ng robot trong mụi trường độc hại, nguy hi m nh trong cỏc lũ ph n ể ư ả ứng h t nhõn, dướ ướạ i n c...
+ Robot thỏm hiểm vũ trụ, cỏc hành tinh thuộc hệ mặt trời mà con người chưa tới được.
+ Trong sinh hoạt, robot trợ giỳp người già, phục vụ trong nhà bếp... làm giảm sức lao động của con người.
Cú thể núi Robot cụng nghiệp là một mỏy tự động linh ho t thay thế từng ạ
phần hoặc toàn bộ cỏc ho t động cơ bắạ p và ho t động trớ tuệ của con người trong ạ
nhiều khả năng thớch nghi khỏc nhau.
Robot cụng nghiệp cú khả năng chương trỡnh hoỏ linh ho t trờn nhi u tr c chuy n ạ ề ụ ể động, biểu th cho s bậ ựị ố c t do c a chỳng. Robot cụng nghi p được trang b nh ng bàn ủ ệ ị ữ
tay mỏy hoặc cỏc cơ cấu ch p hành, gi i quy t nh ng nhi m v xỏc định trong cỏc quỏ ấ ả ế ữ ệ ụ
trỡnh cụng nghệ: hoặc trực tiếp tham gia thực hiện cỏc nguyờn cụng (sơn, hàn, phun phủ,
rút kim loại vào khuụn đỳc, lắp rỏp mỏy…) hoặc phục vụ cỏc quỏ trỡnh cụng nghệ (thỏo
lắp chi tiết gia cụng, dao cụ, đồ gỏ…)
KẾT LUẬN CHƯƠNG I
Qua ngiờn cứu về robot núi chung, chỳng tụi đưa ra mộ ố ết s k t lu n nh ậ ư
sau :
- Robot cú thể thực hiện một quy trỡnh thao tỏc hợp lý, bằng hoặc hơn một người thợ lành nghề một cỏch n ổ định trong su t th i gian làm vi c. Vỡ thế ố ờ ệ
Robot cú thể nõng cao ch t lượng và khẳ năấ ng c nh tranh c a s n ph m. ạ ủ ả ẩ
- Robot cú thể nhanh chúng thay đổi cụng vi c, thớch nghi nhanh với việc ệ
thay đổi mẫu mó, kớch cỡ của sản phẩm theo yờu cầu của thị trường cạnh tranh. - Cú khả năng gi m giỏ thành s n ph m do ng d ng robot là b i vỡ giảm ả ả ẩ ứ ụ ở được đỏng kể chi phớ cho người lao động nhất là cỏc nước cú m c cao về ở ứ
tiền lương của người lao động, cộng cỏc khoản phụ cấp và bảo hiểm xó hội. - Việ ức ng dụng r obot sẽ làm tăng năng suất của dõy truyền cụng nghệ - Ứng dụng Robot cú thể cải thi n ệ được i u ki n lao đ ề ệ động. Trong th c ự
tế sản xu t cú r t nhi u n i người lao ấ ấ ề ơ động ph i làm việc suốt buổi trong mụi ả
trường bụi bặm, ẩm ướt, núng nực, hoặc ồn ào quỏ mức cho phộp nhiều lần.
Thậm trớ ở nhiều nơi người lao động cũn phải làm việc dưới mụi trường độc
hại, nguy hiểm đến s cứ khoẻ con người, dễ xảy ra tai n n, d bịạ ễ nhi m hoỏ ễ
CHƯƠNG 2
TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG SẢN XUẤT FMS, CIM
Khi nghiờn cứ ứu ng dụng robot cụng nghiệp trong hệ thống sản xuất linh hoạt, thỡ cõu hỏi đặt ra là: Hệ thống sản xu t linh ho t là gỡ? Cú cỏc cỏi gỡ ở trong ấ ạ đú? Nú được phỏt tri n nh thế nào. Vỡ vậể ư y trong chương này, lu n v n trỡnh bày ậ ă
khỏi quỏt về hệ ố th ng s n xu t linh ho t bao g m cỏc n i dung nhưả ấ ạ ồ ộ : L ch s phỏt ị ử
triển, cỏc khỏi niệm cơ bản, nguyờn t c hỡnh thành hệắ thống FMS, cỏc h th ng ệ ố
trong hệ thống FMS…
2.1. Lịch sử phỏt triển.
Hệ thống sản xuất linh hoạt FMS (Flexible Manufacturing Systems) là một loạt cỏc hệ th ng khỏc nhau mức ố ở độ cơ gi i hoỏ, di chuy n t ớ ể ự động, và i u đ ề
khiển bằng mỏy. Một FMS là một hệ thống được thể hiện với sự gia tăng mỏy múc
và sự tự động: Modul s n xu t linh ho t, theo ụ, nhúm, hệ thống s n xuả ấ ạ ả ất, và dõy
chuyền.
- Nhỡn chung, chủng loại sản phẩm sẽ ă t ng lờn từ ả s n xuất theo modul đến hệ thống sản xuất linh hoạt. Hệ thống sản xuất linh hoạt là sự chọn lựa tốt nhất cho loại hỡnh sản xuất đa chủng loại nhưng sản lượng thấp.
Hệ thống sản xuất tớch hợp cú trợ giỳp của mỏy tớnh CIM (Computer Integrated Manufacturing) là hệ thống sản xuất tự động hoàn chỉnh cú s tr giỳp ự ợ
của mỏy tớnh. Trong hệ thống CIM cỏc chức năng thiết kế và chế tạo được gắn kết với nhau, cho phộp tạo ra những sản phẩm nhanh chúng bằng cỏc quy trỡnh sản xuất linh hoạt và hiệu qu . ả
Một trong những hướng phỏt triển của nền cụng nghiệp là thiết lập cỏc hệ
thống sản xuất, nối kết năng suất của dõy chuyền tự động húa cứng với tớnh linh hoạt mà trước đõy chỉ được tạo ra bởi lao động của con người. Một trong những nguyờn nhõn của vấn đề nờu trờn là sản xuất đơn chi c và sản xuất loạt nhỏ chiếm ế
tới 80% khối lượng của sản xuất cụng nghiệp. Khi núi về dự bỏo, thỡ tỉ lệ này c ng ũ được giữ trong tương lai. M t nguyờn nhõn khỏc mà tại hội ngh quộ ị ốc tế “Prolamat
- 82” (Lờningrad, Nga, thỏng 5- 1982) cũng ó thừa nhậ đđ n ú là s thuyờn chuy n ự ể
cỏn bộ từ khu v c s n xu t cụng nghi p (đặc bi t là cụng nghi p ch tạự ả ấ ệ ệ ệ ế o mỏy v n ạ
năng) sang khu vực dịch vụ. Tuy nhiờn, nguyờn nhõn “linh hoạt” chủ yếu là: Thiết lập hệ thống sản xuất linh hoạt FMS để tạo ra lực lượng sản xuất mới, cú khả ă n ng làm thay đổi bối cảnh xó hội, tạo ra mộ ếu tố chiến lược trong cạnh tranh kinh tế t y và quốc phũng giữa cỏc nước.
Cỏc cơ ấ c u chớnh của FMS cũng ó được thiết kế từđ lõu. M t s cơ cấu này ộ ố
cũng đó được chế tạo và s dụử ng vào đầu nh ng n m 1970 (đương nhiờn là trỡnh ữ ă độ phỏt triển cụng nghiệp thời kỡ ú). Tuy nhiờn, ch vào thỏng 11 n m 1978 trong đ ỉ ă
tạp chớ “IRON AGE” đó đăng bài bỏo đầu tiờn về “tớnh linh ho t cuả sảạ n xu t”. ấ
Người ta mới cú ý tưởng về triển vọng của gia cụng cơ khớ.
Chỉ sau khi cụng nhận kết quả nghiờn cứu của hóng “Koman” (Italia) về ba trung tõm gia cụng được sử ụ d ng nhà mỏy “General Motos” để chế ạở t o bỏnh r ng ă
và trục ụtụ và với hàng loạt hệ th ng do cỏc hóng c a Nh t b n ch tạố ủ ậ ả ế o thỡ h ệ
Thỏng 10 năm 1982 tại hội nghị quốc tế về hệ ố th ng s n xu t linh ho t cũn ả ấ ạ đề cập n sảđế n xu t tớch h p cú tr giỳp c a mỏy tớnh CIM. CIM c ng cú th được ấ ợ ợ ủ ũ ể
gọi là hệ ố th ng s n xu t tớch h p CAD/CAM (Computer Aided Design/Computer ả ấ ợ
Aided Manufacturing). Trong CIM chức năng thiết kế và chế ạ t o được gắn kết với nhau, cho phộp tạo ra sản phẩm nhanh chúng bằng cỏc quy trỡnh sản xuất linh hoạt và hiệu quả. Cỏc thiết bị sản xu t t động và cỏc mỏy riờng bi t được n i k t v i ấ ự ệ ố ế ớ
cỏc thiết bị truyền tải thụng tin tạo thành một hệ thống nhất, cho phộp khộp kớn chu trỡnh chế ạ t o sản phẩm.
Hội nghị quốc tế lần th hai v FMS và CIM ứ ề được t ch c vào thỏng 10 ổ ứ
năm 1983 tại Luõn Đụn (Anh). Tại h i nghộ ị này đó cú nhiều bỏo cỏo về ố v n đầu t ư
là một vấn đề chiến lược đối với cỏc hóng sản xuất trong cuộ đấu tranh giành thị c trường. Cỏc bỏo cỏo này đều kết luận: Thiết lập một hệ thống sản xuất linh hoạt và hệ thống sản xuất tớch hợp cú trợ giỳp của mỏy tớnh là một vấn đề khụng đơn gi n. ả
Tuy nhiờn, cho đến ngày nay hệ thống s n xuả ấ ự động húa linh hoạt FMS và sản t t xuất tớch hợp CIM đó và đang được phỏt triể ởn trỡnh độ cao.
Khỏi niệm về CIM tuy chưa xuất hiện lõu (vào đầu những năm 70) nhưng ngày nay đó trở thành quen thuộc trong s n xu t hi n đại, cựng v i s phỏt tri n ả ấ ệ ớ ự ể
của sản xuất, khoa học cụng nghệ đặc biệt là trong lĩnh vực tự động hoỏ và phần
mềm mỏy tớnh thỡ mộ ệ ốt h th ng CIM được tri n khai m t c s s n xu t cụng ể ở ộ ơ ở ả ấ
nghiệp ngày càng trở nờn quen thuộc và tr thành chi n lược n n t ng c a tớch h p ở ế ề ả ủ ợ
cỏc thiết bị và hệ ống sản xuất thụng qua cỏc mỏy tớnh hoặ th c cỏc b vi x lớ. ộ ử
2.2. Những khỏi niệm cơ ả b n
2.2.1. Tự động húa sản xuất
T ự động húa sản xuất là một hướng phỏt triển của sản xuất chế tạo mỏy mà
trong đú cú con người được giải phúng khụng chỉ từ lao động cơ ắ b p mà cũn được giải phúng từ quỏ trỡnh đ ềi u khiển sản xuất. Ở đ õy trỏch nhiệm của con người là theo dừi quỏ trỡnh sản xu t. Con người th c hi n vi c chu n b cụng ngh và c p-ấ ự ệ ệ ẩ ị ệ ấ
2.2.2. Tự động húa t ng ph n ừ ầ
T ự động húa từng phần cú nghĩa là tự động húa từng nguyờn cụng riờng
biệt. Nú kết hợp lao động cơ khớ húa với tư động húa và nú được ng dụng ứ ở
những nơi mà sự tham gia trực tiếp của con người khụng thể thực hi n được (nguy ệ
hiểm đối với con người) hoặc đối v i những cụng việc quỏ nặng nhọc và đơn điệu. ớ
2.2.3. Tự động húa toàn phần
Trong tự động húa toàn phần thỡ cụng đ ạo n sản xuất, phõn xưởng sản xuất và nhà mỏy sản xuất hoạt động như một kh i th ng nh t. T động húa toàn ph n ố ố ấ ự ầ
cú tớnh ưu việt trong đ ềi u kiện sản xuất phỏt triể ởn trỡnh độ cao trờn cơ sở của cỏc phương phỏp cụng nghệ tiờn tiến và cỏc phương phỏp đ ềi u khiển cú sự trợ giỳp của mỏy tớnh.
2.2.4. Mỏy tự động cụng nghệ
Mỏy tự động cụng nghệ là mỏy mà chu trỡnh hoạt động của nú được thực
hiện khụng cú sự tham gia của con người, vớ dụ nh nhà mỏy t động dựng để thi t ư ự ế
lập sơ đồ tổng thể trả lương cho người lao động.
2.2.5. Tớnh linh hoạt của hệ th ng sản xuất ố
Tớnh linh hoạt của hệ thống s n xuả ất là mức độ và kh năng thớch ả ứng với
chế tạo nhiều loại sản phẩm khỏc nhau một cỏch nối tiếp hoặc song song. Mức độ linh hoạt ML của hệ thống được xỏc định theo cụng thức sau : ML = Ld/Ly (II.1) Ở đ õy : Ld – tớnh linh hoạt đạt đạt được.
Ly – tớnh linh hoạt yờu cầu.
Nếu ML = 1 thỡ tớnh yờu cầu về tớnh linh hoạt được hoàn tồn thỏa món. Nếu ML > 1 thỡ hệ thống s n xuả ất cú thừa tớnh linh ho t (cú tớnh linh hoạt dư ạ
thừa), cú nghĩa là đối với cỏc nhiệm vụ cụ thể, tớnh linh hoạt được sử dụng khụng hết. Nếu ML < 1 thỡ khụng phải t t cấ ả cỏc sản ph m ẩ được ch tạế o trong nh ng ữ đ ềi u ki n t i u ho c là ch cú m t số ảệ ố ư ặ ỉ ộ s n ph m được ch t o. ẩ ế ạ
Giỏ thành để chế tạo ra tớnh linh ho t c a h th ng s n xu t ph thuộc vào ạ ủ ệ ố ả ấ ụ
2.2.6. Tự động hoỏ sản xuất linh hoạt
T ự động hoỏ sản xuất linh hoạt được dựng trong sản xuất hàng loạt vừa và
hàng loạt nhỏ (nhiều chủng loại chi tiết), nú dựa trờn cụng nghệ nhúm và cụng nghệ
đ ểi n hỡnh với sử ụ d ng cỏc mỏy CNC, cỏc modul sản xuất linh hoạt, cỏc hệ thống kho chứa và vận chuyể ựn t động và cỏc t hợổ p thi t b vớ đ ềế ị i i u khi n bằng mỏy vi tớnh ể
(ở mức độ th p dựng cỏc b vi x lý, cũn mứấ ộ ử ở c độ cao dựng cỏc thi t b mỏy tớnh ế ị
lớn). Tự động hoỏ sản xuất linh hoạt được thể hiện ở việc điều chỉnh nhanh quỏ trớnh
sản xuất để chế tạo s n ph m m i trong ph m vi thiết bị kỹả ẩ ớ ạ thu t c ng nhưậ ũ trong phạm vi đ ềi u khiển (trong giới hạn khả ă n ng của thiế ịt b cụng ngh ). ệ
2.2.7. Hệ thống sản xuất tớch hợp CIM 2.2.7.1. Định nghĩa
Cú rất nhiều định ngh a khỏc nhau v CIM tu thu c vào m c ớch ng ĩ ề ỳ ộ ụ đ ứ
dụng của nú, sau đõy là mộ ốt s cỏc định ngh a v CIM tiờu bi u và ngày càng -ĩ ề ể đ ược cụng nhậ ộn r ng rói trờn th gi i: ế ớ
Hiệp hội cỏc nhà sản xuất SME (Society of Manufacturing Engineers) định nghĩa về CIM như sau: CIM là một hệ thống tớch hợp cú khả năng cung c p s tr ấ ự ợ
giỳp của mỏy tớnh cho tất cả cỏc chức năng thương mại của một nhà mỏy s n xuất, ả
từ khõu tiếp nhận đơ đặt hàng, thiết kế, sản xuất, cho n đến khõu phõn phối sản
phẩm đến tay khỏch hàng.
T iừ đ ển về cỏc cụng nghệ sản xuất tiờn tiến AMT (Advanced
Manufacturing Technologies) định nghĩa về CIM như sau: CIM là một nhà mỏy sản xuất tự động hoỏ toàn phần, nơi mà tấ ảt c cỏc quỏ trỡnh sản xuất được tớch hợp và được đ ềi u khiển bởi mỏy tớnh.
Cụng ty mỏy tớnh IBM của Mỹ định nghĩa: CIM là mộ ứt ng dụng, cú khả năng tớch hợp cỏc nguồn thụng tin về thiết kế sản phẩm, kế hoạch sản xuất, thiết lập và đ ều khiển cỏc nguyờn cụng trong toàn bộ quỏ trỡnh sản xuất. i
Một hệ thống CIM cú thể được xem tạo thành từ cỏc phõn hệ sau: - CAD, CAM, CAP, CAPP.
- Cỏc tế bào gia cụng. - Hệ thống cấp liệu.
- Hệ thống lắp rỏp linh hoạt.
- Hệ thống mạng LAN nộ ội b liờn k t cỏc thành phầế n trong h th ng. ệ ố
- Hệ thống kiểm tra và cỏc thành phần khỏc.
2.2.7.1. Cỏc chức năng hệ thống CIM
- Thiết kế và chế ạ t o được g n kế ới nhau cho phộp khộp kớn chu trỡnh chế ắ t v tạo sản phẩm và tạo ra sản phẩm một cỏch nhanh chúng bằng cỏc quy trỡnh sản xuất linh hoạt và hiệu qu . ả
- Cung cấp sự trợ giỳp mỏy tớnh cho tấ ảt c cỏc ch c n ng thương m i, bao ứ ă ạ
gồm cỏc hoạt động từ khõu tiếp nhận n đơ đặt hàng cho đến cung cấp, phõn phối
sản phẩm của một nhà mỏy.
- CIM tham gia vào mụi trường sản xuất cụng nghiệ Đ ềp: i u khiển robot, lắp