Nghiên cứu thiết kế và mô phỏng hệ thống tự động lưu và xuất kho thành phẩm tại công ty SVEAM

iv

TịM TT

Hệ thống kho hàng tự đng xuất/ nhập ngày càng tr nên mt cấu thành quan
trng trong dây chuyền chế tạo máy hiện đại. Đề tài: ắNghiên cu thit k và mô
phng h thng tự đng lu vƠ xut kho ti kho thƠnh phẩm công ty SVEAM ”
nghiên cu đề xuất lắp đặt kho hàng tự đng tại kho thành phẩm ca công ty
SVEAM giúp hoàn thiện hơn dây chuyền chế tạo máy hiện đại ca công ty. Đề tài
đư khảo sát kho hàng tự đng xuất/ nhập vật t đư đc lắp đặt và đi vào hoạt đng
tại nhà máy Vikyno, kho thành phẩm và dây chuyền sản xuất hiện đại ca công ty
SVEAM. Trên cơ s đó tác giả đư nghiên cu thiết kế và mô phỏng hoạt đng ca
hệ thống AS/RS. Dựa vào kết quả đạt đc tác giả đề xuất áp dụng kho hàng tự
đng lu và xuất kho tại kho thành phẩm ca công ty SVEAM, đng thi có thể
nhân rng ng dụng cho các dây chuyền công nghiệp, hàng hóa khác.

SUMMARY
Automatic Storage and Retrieval Systems - AS/RS more and more becomes an
important factor in modern machine building assembly. The subject: “Research
design and simulation AS/RS at finished goods warehouse of SVEAM
Company’’ studied proposal of assembling AS/RS at finished goods warehouse.
This has helped improve machine building assembly at SVEAM Company. The
subject has surveyed AS/RS of material assembled and operated at Vikyno factory,
finished goods warehouse and modern production line at SVEAM. Based on that,
the author has studied design and the operation system of AS/RS simulation. Based
on the results, the author proposed applying Automatic Storage and Retrieval
Systems at finished goods warehouse of SVEAM Company and expand this
application to industrial line, other merchandises.
v

MC LC

Trang tựa TRANG
Lý lch cá nhân i
Li cam đoan ii
Li cảm ơn iii
Lóm tắt iv
Lục lục v
Danh sách các bảng ix
Danh sách các hình x
Chng 1.
TNG QUAN 1
1.1 Tng quan chung về lĩnh vực nghiên cu 1
1.1.1 Gii thiệu về kho hàng tự đng 1
1.1.2 Các b phận cấu thành hệ thống kho hàng tự đng 2
1.1.3 Các loại hệ thống lu/xuất kho tự đng 3
1.2 Tình hình nghiên cu ng dụng hệ thống kho hàng tự đng trên thế gii. 6
1.3 Tình hình nghiên cu ng dụng hệ thống kho hàng tự đng tại Việt Nam. 7
1.4 Khả năng ng dụng các kết quả nghiên cu vào sản xuất kinh doanh 8
1.5 Tên ca đề tài 8
1.6 Mục tiêu nghiên cu 9
1.7 Nhiệm vụ và gii hạn ca đề tài 9
1.7.1 Nhiệm vụ ca đề tài 10
1.7.2 Gii hạn ca đề tài 10
1.8 Dự kiến kết quả đạt đc ca đề tài 9
1.9 Phơng pháp nghiên cu 10
Chng 2. C S Lụ THUYT 11
2.1 Khái niệm về hệ thống tự đng hóa lu kho 11
2.2 Hiện trạng kho thành phẩm tại nhà máy Vikyno 12
2.3 Các chỉ tiêu về hệ thống lu/xuất kho tự đng 12
vi

2.4 Bố trí nhà kho và lựa chn kệ cha hàng 13
2.4.1 Cách bố trí nhà kho 13
2.4.2 Lựa chon thiết kế kệ cha hàng 14
2.4.3 Lựa chn thiết kế kệ cha hàng cho hệ thống AS/RS 19
2.4.4 Kho hàng thành phẩm ng dụng hệ thống AS/RS 20
2.5 Robot S/R 22
2.5.1 Tng Quan Về Các Loại Robot S/R 22
2.5.2 Tính u việt ca Robot S/R 24
2.5.3 Phân tích u nhc điểm thiết kế các b truyền đng 25
2.5.4 Phân tích nguyên lý điều khiển robot S/R 26
2.5.5 So sánh và đánh giá các ý tng cho thiết kế Robot S/R 26
2.5.6 Chn phơng án thiết kế 26
2.5.7 Thiết kế cấu trúc sơ b 27
2.6 B điều khiển liên kết nhập/ xuất 28
2.6.1 Yêu cầu điều khiển 28
2.6.2 Hệ thống truyền đng 29
2.6.3 Hệ thống điều khiển 29
2.6.4 Hệ thống truyền thông 30
2.6.5 Hệ thống an toàn 31
2.6.6 Hệ thống ngun năng lng 32
2.6.7 Phơng án điều khiển 32
2.7 Trạm thu nhận và nhận dạng mư vạch 36
2.7.1 Thông số kỹ thuật sơ b hệ thống AS/RS 36
2.7.2 Trạm thu nhận và phân loại (Pick and Deposit station – DPS) 36
2.7.3 PDS cho hệ thống mini load AS/RS 38
Chng 3. THIT K H THNG C KHệ 39
3.1 Cơ s thiết kế 39
3.2 Bài toán tối u hệ thống kho cha hàng: 40
3.3 Thiêt kê da

̃
y kê
̣
ch

a 42
vii

3.4 Thiết kế robot 44
3.4.1 Thiết kế, tính toán cụm truyền đng nâng hạ 44
3.4.1.1 Sơ đ đng hc 44
3.4.1.2 Thiết kế cơ khí cụm truyền đng nâng hạ 46
3.4.1.3 Tính toán kết cấu 47
3.4.2 Thiết kế, tính toán cụm truyền đng dc 54
3.4.2.1 Yêu cầu kỹ thuật ca đề tài đối vi cụm truyền đng dc 54
3.4.2.2 Phân tích cấu trúc sơ b cụm truyền dc ca robot S/R 54
3.4.2.3 Sơ đ đng. 54
3.4.2.4 Thiết kế cơ khí cụm truyền đng dc 55
3.4.2.5 Tính toán kết cấu 57
3.4.3 Thiết kế, tính toán cụm truyền đng vào/ra. 60
3.4.3.1 Thiết kế pallet lu trữ 60
3.4.3.2 Sơ đ đng cụm truyền đng vào ra. 61
3.4.3.3 Thiết kế cơ khí cụm truyền đng vào/ra 62
3.4.3.4 Tính toán kết cấu 65
Chng 4. THIT K TRM THU NHN VÀ H THNG NHN DNG
MÃ VCH 81
4.1 Xây dựng hệ thống nhận dạng mư vạch 81
4.1.1 Hệ thống nhận dạng mư vạch nhập/xuất 81
4.1.2 Barcode và Radio Frequency Identification 81
4.1.3 So sánh, lựa chn hệ thống tự đng nhận dạng cho AS/RS 84

4.1.4 Lựa chn hệ thống nhận dạng mư vạch 86
4.2 Thiết kế trạm thu nhận 89
4.2.1 Trạm thu nhận và phân loại (Pick and Deposit station – DPS) 89
4.2.2 PDS cho hệ thống mini load AS/RS 90
4.2.3 V trí lắp đặt và các yêu cầu cơ bản trạm thu nhận. 90
4.2.4 Quy trình nhập/ xuất sản phẩm . 92
Chng 5. THIT K B ĐIU KHIN LIểN KT
NHP/XUT HÀNG 94
viii

5.1 Xây dựng giải thuật điều khiển robot S/R 94
5.1.1 Sơ đ tng quát 94
5.1.2 Giải thuật điều khiển di chuyển 96
5.1.3 Giải thuật điều khiển phơng án A (Xuất hàng) 101
5.1.4 Giải thuật điều khiển phơng án B (Nhập hàng) 105
5.2 Thiết kế hệ thống điều khiển robot S/R 108
5.2.1 Thiết kế b phận thu phát RF 109
5.2.2 Thiết kế b nhận tín hiệu điều khiển 111
5.2.3 B điều khiển PLC 114
5.2.4 Encoder 114
5.2.5 Công tắc hành trình, Cảm biến tiệm cận 115
5.2.6 Biến tần (Inverter) 115
5.2.7 Đng cơ 3 pha 116
5.2.8 Thiết kế hệ thống báo hiệu 116
Chng 6. KT LUN 117
6.1 Kết luận 117
6.2 Kiến ngh 117
TÀI LIU THAM KHO 119
ix

DANH SÁCH CÁC BNG
BNG TRANG
Bảng 2.1: Yêu cầu kỹ thuật thiết kế robot 28
Bảng 3.1: Thông số kích thc và trng lng đng cơ 168F-2 39
Bảng 3.2: Thông số kích thc và trng lng đng cơ RV3200-H 40
Bảng 3.3: Chi tiêt ky
̃
thuâ
̣
t hê
̣
thông kê
̣
selective 43
Bảng 4.1: Đặc tính ca AS/RS 84
Bảng 4.2: So sánh barcode và RFID ng dụng vào hệ thống AS/RS 85
Bảng 4.3: Đặc tính kỹ thuật thiết b đc mư vạch 87
Bảng 4.4: Thông số kỹ thuật ca máy tính kết nối 89
Bảng 5.1: Đnh nghĩa giao thc truyền giữa trung tâm điều khiển và robot 108
Bảng 5.2: Bảng đnh nghĩa mư số robot 108

x

DANH SÁCH CÁC HÌNH
HÌNH TRANG
Hình 1.1: Cung cấp và trn hàng hóa 1
Hình 1.2: Hệ thống AS/RS đơn giản 2
Hình 1.3: Unit load AS/RS 4
Hình 1.4: Hệ thống AS/RS tải nhỏ Mini Load AS/RS 4
Hình 1.5: Kho bán tự đng (xếp nhặt hàng bằng tay) 4

Hình 1.6: Kho bán tự đng (xuất nhập vào kho bằng tay) 4
Hình 1.7: Kho bán tự đng (xuất nhập qua băng chuyền) 5
Hình 1.8: Điều khiển bán tự đng trên bàn phím để xuất nhập hàng 5
Hình 1.9: Điều khiển tự đng trực tuyến (Automatic on line controls) 5
Hình 1.10: Kho AS/RS tuyến sâu 6
Hình 2.1: Hệ thống Kho hàng tự đng điển hình 11
Hình 2.2: Kiện hàng đc lu/xuất kho tại nhà máy Vikyno 12
Hình 2.3: Di chuyển hàng hóa theo đng thẳng 14
Hình 2.4: Tối thiểu hóa đng đi trong kho 14
Hình 2.5: Kệ chn hàng (Selective) 15
Hình 2.6: Kệ Drive-in 16
Hình 2.7: Kệ Flowrack 16
Hình 2.8: Kệ trt nghiêng (Pushback) 17
Hình 2.9: Kệ tay đ 18
Hình 2.10: Kệ tự đng 18
Hình 2.11: Kệ di đng 19
Hình 2.12: V trí kho thành phẩm trong tng thể nhà máy Vikyno 20
Hình 2.13: Mặt bằng bố trí kho thành phẩm tại SVEAM 21
Hình 2.14: Sơ đ bố trí ng dụng hệ thống AS/RS vào kho thành phẩm 22
Hình 2.15: Robot thng dùng tại các cảng 23
Hình 2.16: Robot vận chuyển hàng hóa có kích thc đng đều 23
Hình 2.17: Robot vận chuyển hàng hóa có kích thc khác nhau 24
xi

Hình 2.18: Cấu trúc tng quát Robot S/R 27
Hình 2.19: Hệ thống điều khiển robot S/R 29
Hình 2.20: B điều khiển tốc đ và v trí 30
Hình 2.21: Nguyên lý truyền dẫn RF 31
Hình 2.22: Sơ đ điều khiển hệ thống an toàn 31
Hình 2.23: Sơ đ xuất/nhập hàng trong hệ thống AS/RS 32

Hình 2.24: Quy trình nhập kho 34
Hình 2.25: Quy trình nhập kho 35
Hình 2.26: Mô hình hệ thống mini load AS/RS 34
Hình 2.27: Hai PDS bố trí nhập/xuất trong hệ thống AS/RS 35
Hình 2.28: Mt PDS bố trí nhập/xuất trong hệ thống AS/RS 35
Hình 2.29: Tem dán Barcode 35
Hình 2.30: Tem dán RFDI 36
Hình 3.1: Đng cơ xăng 168F-2 39
Hình 3.2: Đng cơ diesel RV3200-H 40
Hình 3.3: Góc nhìn từ trên và từ bên hông ca mt kho cha hàn 41
Hình 3.4: Bản vẽ tng thể kệ cha 43
Hình 3.5: Sơ đ đng hc cụm nâng robot S/R 45
Hình 3.6: Cơ cấu truyền đng nâng/hạ 45
Hình 3.7: Bản vẽ lắp tng thể cụm nâng/hạ ca robot S/R 46
Hình 3.8: Biểu đ tốc đ đng cơ cụm nâng hạ 47
Hình 3.9: Tính bền trụ đ cụm nâng hạ robot 49
Hình 3.10: B truyền bánh răng - thanh răng cụm nâng hạ robot 50
Hình 3.11: Sơ đ đng cụm chạy dc ca robot S/R 54
Hình 3.12: Kết cấu cụm dẫn hng dc phía trên 56
Hình 3.13: Cụm truyền đng dc bên di 56
Hình 3.14: Biểu đ tốc đ đng cơ cụm truyền đng dc 57
Hình 3.15: B truyền bánh răng – thanh răng cụm truyền đng dc 59
Hình 3.16: Pallet lu trữ PL01 60
xii

Hình 3.17: Pallet lu trữ PL02 61
Hình 3.18: Sơ đ đng cụm vào/ra ca robot S/R 61
Hình 3.19: Bản vẽ thanh trt cụm truyền đng vào/ ra 63
Hình 3.20: Bản vẽ thanh trt bi 63
Hình 3.21: Bản vẽ lắp tng thể cụm vào/ra, cơ cấu cất lấy hàng ca robot S/R 64

Hình 3.22: B truyền bánh xích cụm vào/ra 67
Hình 3.23: B truyền bánh Răng côn cụm vào/ ra 69
Hình 3.24: B truyền bánh răng – thanh răng cụm vào/ra 73
Hình 3.25: B truyền vít me cụm m rng/ thu hẹp tay xúc 79
Hình 4.1: Tem dán Barcode 81
Hình 4.2: Nguyên lý hoạt đng ca phơng pháp mư vạch 82
Hình 4.3: Tem dán RFDI 83
Hình 4.4: Nguyên lý hoạt đng ca phơng pháp RFID 83
Hình 4.5: Thiết b đc mư vạch Symbol LS2208 (Motorola) 87
Hình 4.6: Thiết b in mư vạch B-SX6T 88
Hình 4.7: Hai PDS nhập/xuất bố trí riêng trạm trong hệ thống AS/RS 89
Hình 4.8: Mt PDS nhập/xuất bố trí chung trạm trong hệ thống AS/RS 90
Hình 4.9: Trạm thu/ nhận 92
Hình 4.10: Sơ đ hoạt đng PDS 92
Hình 4.11 : Sơ đ thao tác ngi công nhân tại PDS 93
Hình 5.1: Sơ đ hệ thống AS/RS 94
Hình 5.2: Giải thuật điều khiển toàn b robot S/R 95
Hình 5.3: Giải thuật điều khiển robot S/R di chuyển 96
Hình 5.4: Giải thuật chơng trình con điều khiển robot S/R di chuyển 97
Hình 5.5: Giải thuật điều khiển reset trục X 97
Hình 5.6: Giải thuật chơng trình con điều khiển reset trục X 98
Hình 5.7: Giải thuật điều khiển reset trục Y 98
Hình 5.8: Giải thuật chơng trình con điều khiển reset trục Y 99
Hình 5.9: Giải thuật điều khiển reset trục X1 99
xiii

Hình 5.10: Giải thuật chơng trình con điều khiển reset trục X1 100
Hình 5.11: Giải thuật điều khiển reset robot S/R 100
Hình 5.12: Giải thuật điều khiển reset Z 101
Hình 5.13: Sơ đ giải thuật điều khiển phơng án A 102

Hình 5.14: Giải thuật điều khiển robot S/R xuất hàng 103
Hình 5.15: Giải thuật chơng trình con đều khiển robot S/R xuất hàng 104
Hình 5.16: Sơ đ giải thuật điều khiển phơng án B 105
Hình 5.17: Giải thuật điều khiển robot S/R nhập hàng 106
Hình 5.18: Giải thuật chơng trình con điều khiển nhập hàng 107
Hình 5.19: Mư hóa dữ liệu RF 109
Hình 5.20: Điều chế AM 110
Hình 5.21: Điều chế FM 111
Hình 5.22: B thu phát RF dùng vi điều khiển 111
Hình 5.23: B thu phát RF dùng vi điều khiển kết hp PC 112
Hình 5.24: B điều khiển RF dùng cho robot S/R 112
Hình 5.25: Sơ đ khối mạch thu/phát tần số vô tuyến 433 MHz 113
Hình 5.26: Sơ đ tng quát b điều khiển PLC ca Mitsubishi FX1N Series 114
Hình 5.27: Tín hiệu đầu ra ca Encoder 115
Hình 5.28: Mt số loại công tắc hành trình 115
Hình 5.29: Biến tần FR-A700 ca Mitsubishi 116
Hình 5.30: Đng cơ 3 pha 116

1

Chng 1
TNG QUAN

1.1 Tng quan chung v lĩnh vực nghiên cu
1.1.1 Gii thiu v kho hƠng tự đng
Hệ thống kho hàng tự đng đc sử dụng từ năm 1960 và qua nhiều năm ng
dụng hệ thống này đư tr thành mt b phận quan trng trong t chc sản xuất vi
quy mô ln nhỏ khác nhau  nhiều lĩnh vực khác nhau.
-  các nhà máy công nghiệp cần thay đi kho hàng cho theo kp đng b vi sự đi
mi có nhiều tiến b kỹ thuật hiện đại, nhất là lĩnh vực lu kho và xuất hàng tự đng.

-  các khu vực bốc xếp hàng hóa nh các kho cảng, sân bay.
-  các siêu th ln, bu điện chuyển phát nhanh, ngân hàng, th viện ln, các
bưi đỗ xe ô tô v.v.
- Đc thay đi theo từng thi kỳ phát triển ca hệ thống tự đng hóa sản xuất.
Vào thi kỳ sơ khai (1950 – 1980) “ Hệ thống tự đng hóa lu kho là sự gắn kết
hoạt đng các trang thiết b và b phận kiểm soát dùng cho bốc xếp, lu trữ và xuất
kho vi đ chính xác vận hành, tốc đ xử lý cao trong gii hạn ca cấp đ tự đng
hóa đc áp dụng” [12].
- Từ sau 1980 đến nay, thi kỳ phát triển mạnh ca tự đng hóa: “Hệ thống tự
đng hóa lu kho là mt trang thiết b (device) tự đng nhận dòng chuyển đến vi kích
c thng là đng nhất không cao, phân loại lại, lu trữ tạm thi, sau đó theo các điều
kiện và lệnh tơng ng cho ra các điểm tập kết để đc chuyển đến v trí yêu cầu. Tất
cả các công đoạn ca trang thiết b đc thực hiện vi mc đ tự đng hóa cao, loại bỏ
việc có cần nhân lực điều khển các công đoạn này hay không” [12 -13].
Từ nhận thc ban đầu hệ thống kho hàng tự đng chỉ là kết hơp cơ gii hóa và điều
khiển tự đng  mt số công đoạn ca quy trình nhập/ lu/ xuất kho, ngày nay hệ thống
kho hàng tự đng là sản phẩm ca cơ điện tử (mechatronics)  mc đ tự đng hóa cao,
giữ vai trò  cha đệm và phân phối hệ thống sản xuất thông minh. Sự phát triển ca kho
2

hàng tự đng là những bc tiến quan trng trên con đng tiến ti hệ thống sản xuất
“Just in time” đáp ng kp thi nhu cầu biến đng nhanh ca th trng quốc tế.

Hình 1.1: Cung cấp và trộn hàn hóa [26]
1.1.2 Các b phn cu thƠnh h thng kho hƠng tự đng
Mt hệ thống kho hàng tự đng (hình 1.2) thng gm: Dưy khung kệ cha
hàng, robot tự đng chạy trên đng ray theo phơng ngang và phơng thẳng đng
để vận chuyển hàng, các mô đun lu trữ, băng chuyền vận chuyển hàng hóa …

Hình 1.2: Hệ thống AS/RS đơn giản [20]

3

1.1.3 Các loi h thng lu/xut kho tự đng
Hệ thống lu/xuất kho tự đng có thể phân loại theo đặc điểm cấu trúc,
phơng thc hoạt đng, đặc tính kỹ thuật, hoặc phân loại theo lĩnh vực ng dụng.
- Hệ thống lu/xuất kho tự đng cho các kiện hàng đng hạng: loại kho này
thiết kế cho các kiện hàng cùng hàng tải trng (unit load), hoặc cùng hạng kích c,
ví dụ đựng trong các thùng hàng chuẩn hóa, hoặc cùng kiểu bốc xếp. Trong trng
hp thao tác vi các kiện hàng đng hạng b phận công gắp ca Robot S/R có thể
thiết kế chuyên dụng, ví dụ cùng cơ cấu kẹp vơ khí hoặc bàn kẹp chân không, bàn
kẹp từ tính,… Đng thi kết cấu cũng đc tính toán cho mt hạng mc trng tải
hoặc kích c….Hệ thống lu/xuất kho tự đng này thng đc thiết kế đi kèm vi
mt hệ thống băng chuyền và thng đc sử dụng trong kho hàng các xí nghiệp,
trong các kho cha ôtô…

Hình 1.3: Unit load AS/RS [19]
- Hệ thống lu/xuất kho tự đng dành cho tải nhỏ: Hệ thống Mini Load
AS/RS thiết kế cho trng hp các kiện hàng trng tải nhỏ. Hệ thống kho AS/RS
này thích hp vi cơ s không có mặt bằng rng, các sản phẩm thng là các chi
tiết máy, các dụng cụ… và thng đc đựng trong các thùng cha, các ngăn kéo.
Các xí nghiệp, các cơ s dch vụ la hay sử dụng các loại hệ thống kho này.
4


Hình 1.4: Hệ thống AS/RS tải nhỏ Mini Load AS/RS [25]
- Hệ thống lu/xuất kho tự đng có ngi vận hành ( Man-on-boaed
AS/RS): ợây là hệ thống kho bán tự đng, tc là có sự tham gia trực tiếp ca ngi
vận hành  mt công đoạn nào đó, ví dụ có ngi đng trên thang máy để xếp, nhặt
hàng nh trên hình 1.5. Hệ thống này thích hp vi những loại mặt hàng dạng các
chi tiết máy để ri. Hệ thống có sc cha, kích thc và tải trng nhỏ. Nhng có thể

thích hp vi các xí nghiệp vừa và nhỏ.

Hình 1.5: Kho bán tự động (xếp nhặt hàng bằng tay)

Hình 1.6: Kho bán tự động (xuất nhập vào kho bằng tay)
5


Hình 1.7: Kho bán tự động (xuất nhập qua băng chuyền)

Hình 1.8: Điều khiển bán tự động trên bàn phím để xuất nhập hàng

Hình 1.9: Điều khiển tự động trực tuyến (Automatic on line controls)
- Kho chiều sâu (Deep-Lane AS/RS): Hệ thống tự đng AS/RS tuyến sâu
(deep-lane) chỉ có đặc điểm khác là chiều sâu ca kho tơng đối ln nên cất giữ
đc nhiều khoang hàng hơn.
6


Hình 1.10: Kho AS/RS tuyến sâu
1.2 Tình hình nghiên cu ng dng h thng kho hƠng tự đng trên th gii.
Hệ thống tự đng hóa lu/xuất kho trong công nghiệp đư đc nhiều Nhóm
thiết kế, công ty thiết kế, chế tạo sản xuất linh hoạt khẳng đnh từ hơn 20 năm qua.
Theo khảo sát đc thực hiện năm 2008 ca đại hc RSM Eramus University
[2] và các nghiên cu về hng phát triển tự đng hóa ca các t chc hiệp hi chế
tạo máy, trng, viện  các nc tiên tiến đều nhấn mạnh tầm quan trng hàng đầu,
ngày càng tăng ca hệ thống tự đng hóa lu và xuất kho (Automatic Storage and
Retrieval System – AS/RS) trong thiết kế dây chuyền lắp ráp thiết b công nghiệp
hiện đại. Tầm quan trng th hai ca việc sử dụng hệ thống AS/RS là tăng tính cạnh
tranh ca dch vụ cung ng khách hàng trong nhiều lĩnh vực kinh tế quan trng.

Tóm lại, hệ thống AS/RS là thành phần không thể thiếu trong các hệ thống sản xuất
tự đng hiện đại [2].
Hệ thống kho hàng tự đng đc nhiều ngành, lĩnh vực kinh tế khác đặt hàng
trang b để nâng cao năng suất phục vụ, giảm giá thành, giảm diện tích lu kho và
đ chính xác cho việc giao nhận sản phẩm, nh các ngành: siêu th; bốc sếp hàng
hóa; container tại các kho cảng; chuyển phát nhanh bu kiện; các nhà máy sản xuất
dc phẩm; hóa chất tinh vi; phc hp…
Gần đây các th viện ln, th viện điện tử hiện đại tại các trng đại hc, viện
nghiên cu, văn phòng quốc hi, các b chuyên ngành đư bắt đầu lắp đặt hệ thống
lu/xuất kho tự đng để xuất, nhập t liệu, sách báo phục vụ số lng đối tng sử
7

dụng ln, vi tốc đ nhanh chóng, chính xác (mt số th viện đư dùng hệ thống
lu/xuất kho tự đng vi cánh tay robot và mư nhận dạng RFID).
Hệ thống tự đng hóa lu kho và xuất kho bắt đầu đc gii thiệu từ cuối
những năm 1960 và ph biến rng hơn vào thập niên 1970 và 1980. Công năng đầu
tiên ca hệ thống chỉ là kiểm tra và bốc xếp các ballet hay khay cha kiện hàng, linh
kiện. Mục đích là giảm thiểu h hại sản phẩm, sử dụng tiết kiệm diện tích sàn kho
cha, kiểm tra và theo dõi hàng hóa không b đánh cắp hay thay đi không đc
phép, nhất là giảm công sc lao đng bốc xếp hàng hóa.
Để đáp ng nhu cấu rng rưi ca nhiều dạng Hệ thống tự đng hóa lu kho và
xuất kho, trên thế gii đư có các công ty nghiên cu chế tạo các hệ thống tự đng
hóa lu kho và xuất kho cho các kho hàng, kho cha bu phẩm nh Daifuku (Nhật);
Dematic Corp, FKI Logistex, Diomand Phoenix Westfalia Technologies, Bastian-
BMH (Mỹ); UnionRack, Manufacturing Co., Najing Zhongyang Racking (Trung
Quốc), [14 – 19]
Trong báo cáo tng quan ca Roodbergen, K.J và Vis. I.F.A [11], hiện nay có
khoảng hơn 500 bài báo cáo khoa hc chuyên sâu về hệ thống tự đng hóa lu/xuất
kho đc công bố.
1.3 Tình hình nghiên cu ng dng h thng kho hƠng tự đng ti Vit Nam.

Tại Việt Nam từ vài năm nay do nhu cầu hiện đại hóa các lĩnh vực sản xuất,
phục vụ thơng mại [2], đư xuất hiện các đơn đặt hàng nghiên cu chế tạo Hệ thống
tự đng hóa lu/xuất kho  mc đ cha hoàn chỉnh toàn b hệ thống, ch yếu đáp
ng yêu cầu cơ gii hóa.
Đề tài nghiên cu khoa hc cấp B về “hệ thống tự đng hóa lu kho và cấp
phát vật t dạng linh kiện, chi tiết máy hoặc cụm thiết b nhỏ phục vụ dây chuyền
lắp ráp thiết b công nghiệp [3]” do Trung tâm nghiên cu triển khai khu công nghệ
cao Thành phố H Chí Minh nghiên cu - chế tạo từ tháng 1/2009 đến tháng
12/2010 và đc lắp đặt tại kho vật t ca nhà máy Vikyno.
Tình hình nghiên cu về hệ thống kho hàng tự đng cũng đư có các công trình
ph biến kiến thc về Hệ thống tự đng hóa lu kho nh: GS.TS. Trần Văn Đch đề
8

cập trong hệ thống sản xuất linh hoạt FMS và hệ thống sản xuất linh hoạt CIM. ợây
là giáo trình giảng dạy cao hc ngành Chế tạo máy  trng Đại hc Bách khoa Hà
Ni. Trong giáo trình tự đng hóa sản xuất do ThS. Lê Trung Thực biên soạn cũng
đề cập đến hệ thống lu kho tự đng và cũng đc đa vào giảng dạy đại hc tại
trng Đại hc Bách khoa – Đại hc Quốc gia TP.HCM. Mt số giáo trình về công
nghệ tự đng hóa sản xuất trong các năm 2009-2010 đều có phần gii thiệu Hệ
thống lu kho tự đng.
Mt số doanh nghiệp 100% vốn nc ngoài  Việt Nam đư ng dụng mô hình
này và cho kết quả khá tốt, điển hình nh Công ty KUMHO - Hàn Quốc.
1.4 Kh năng ng dng các kt qu nghiên cu vƠo sn xut kinh doanh
Việc nghiên cu thiết kế thành công hệ thống kho hàng tự đng giúp hoàn
thiện hơn hệ thống tự đng hóa công nghiệp vi thiết kế trung bình sẽ m ra mt
kênh phục vụ các nhà sản xuất tại các khu công nghiệp  nc ta. Giá thành ca hệ
thống kho hàng tự đng rẻ hơn ngoại nhập rất nhiều.Vi mẫu kho hàng tự đng có
mc đ tự đng hóa cao và n đnh chắc chắn sẽ gây uy tín cho ngi sử dụng.
1.5 Tên ca đ tƠi
Để thích nghi vi nhu cầu toàn cầu hóa, các doanh nghiệp Việt Nam đư bắt

đầu chú ý đến mô hình tự đng hóa. Trong đó, công tác tự đng hóa nhà máy triển
khai lần lt từ khâu sản xuất đến khâu xuất hàng. Đây là sự lựa chn chiến lc
đi mi công nghệ có hiệu quả đầu t cao. Và khâu đc chú ý đầu tiên là kho hàng
vật t, linh kiện, phụ tùng, đầu vào cho dây chuyền lắp ráp công nghiệp.Tiếp theo,
hiệu quả đầu t đi mi công nghệ cũng đạt cao khi khâu lu kho và xuất kho thành
phẩm cũng đc trang b kho tự đng lu/xuất sản phẩm.
Hệ thống tự đng hóa lu và xuất kho phục vụ cho ngành cảng vụ, kho cha
hàng (siêu th), kho lu trữ t liệu (th viện, trung tâm t liệu đa chính, ngân hàng),
chuyển phát nhanh, các nhà máy sản phẩm thực phẩm, công nghiệp nhẹ, bưi đỗ ô tô
ngầm di đất,…hiện nay đc nhiều doanh nghiệp trong nc quan tâm tìm hiểu
đầu t. Nhng vi chi phí mua sắm các hệ thống cng kềnh này từ nc ngoài quá
9

cao dẫn đến hiệu quả đầu t sẽ không đạt, nên hệ thống cha ph biến nhiều  nc
ta, cha đáp ng kp thi cho phát triển các ngành công nghiệp, dch vụ.
Chính vì những lý do trên, tôi đư chn luận văn ca mình theo hng thiết kế
hệ thống tự đng hóa lu và xuất kho trong công nghiệp vi tên ca luận văn là
:
“Nghiên cu thiết kế và mô phỏng hệ thống tự đng lu và xuất kho thành phẩm
tại công ty SVEAM”.
1.6 Mc tiêu nghiên cu
Mục tiêu ca đề tài là nắm vững phơng pháp thiết kế hiện đại để có thể tính
toán thiết kế hệ thống tự đng lu kho và xuất kho phục vụ cho đối tng ng dụng
là kho thành phẩm công nghiệp.
1.7 Nhim v vƠ gii hn ca đ tƠi
1.7.1 Nhim v ca đ tƠi
- Nghiên cu thiết kế hệ thống kho hàng tự đng có các chc năng hoạt đng
ca hệ thống tự đng lu kho và xuất kho bằng robot nhập/ xuất và cha đc
khoảng 96 đến 384 sản phẩm (khối lng 40 ÷ 300 Kg/sản phẩm):
- Mô phỏng 3D hoạt đng ca kho hàng.

1.7.2 Gii hn ca đ tƠi
- Thiết kế cơ khí thân robot S/R và tính toán các b truyền cho robot S/R.
- Thiêt kế cơ khí khung kệ cha có 48 ô cha.
- Thiết kế hệ thống điều khiển và lập giải thuật điều khiển xuất/ nhập cho hệ
thống AS/RS
- Thiết kế hệ thống nhận dạng mư vạch.
- Sử dụng phần mềm mô phỏng 3D hoạt đng ca robot S/R.
1.8 Dự kin kt qu đt đc ca đ tƠi
Qua quá trình thực hiện nghiên cu về đề tài này, Tôi dự kiến những kết quả
có thể đạt đc nh sau:
- Lựa chn đc phơng án phù hp.
10

- Thiết kế đc hệ thống tự đng hóa lu và xuất kho phù hp vi điều kiện
thực tế (hệ thống cha đc khoảng 96 - 384 pallet lu trữ, khối lng từ 40 kg ÷
300 kg/đng cơ).
- Sử dụng phần mềm mô phỏng 3D hoạt đng ca hệ thống AS/RS.
1.9 Phng pháp nghiên cu
Trong luận văn này Tôi sử dụng phơng pháp nghiên cu là tham khảo tài liệu
và khảo sát thực tiễn, quá trình thực hiện đc chia làm các bc sau:
- Tham khảo tài liệu có liên quan để phục vụ cho đề tài.
- Khảo sát thực tiễn.
- Đa ra các yêu cầu, nhiệm vụ cẩn phải giải quyết và đạt đc trong luận văn.
- Thiết kế sơ b hệ thống (phần cơ khí, phần điều khiển…)
- Sử dụng các công cụ hô tr là các phần mềm mạnh hiện nay nh: AutoCad,
Pro-E, Inventor.
11

Chng 2
C S Lụ THUYT

2.1 Khái nim v h thng tự đng hóa lu kho
Hệ thống kho hàng tự đng (Automated Storage and Retrieval System –
AS/RS) là hệ thống quản lý xuất nhập hàng hoá tự đng vi sự phối hp các kỹ
thuật cao về cơ khí, tự đng hoá và công nghệ thông tin. Hệ thống này đc sử
dụng ph biến trong các kho hàng và trung tâm phân phối có mật đ lu chuyển ln
vi nhiều ràng buc về quản lý hàng.
Nh vậy, từ nhận thc hệ thống tự đng hóa lu kho chỉ là kết hp cơ gii hóa
và điều khiển tự đng  mt số công đoạn ca quy trình nhập/xuất hàng, hệ thống tự
đng hóa lu kho hiện nay đc thiết kế theo quan niệm hiện đại ca tự đng hóa
sản xuất thì hệ thống tự đng hóa lu kho là mt trang thiết b tự đng hóa cao đ
giữ vai trò  cha đệm và phân phối dòng sản xuất mt cách thông minh nhằm đng
b hóa cao nhất các bc trong hệ thống sản xuất linh hoạt.


Hình 2.1: Hệ thống Kho hàng tự động điển hình [21]
12


2.2 Hin trng kho thƠnh phẩm ti nhƠ máy Vikyno

Hình 2.2: Kiện hàng được lưu/xuất kho tại nhà máy Vikyno
Hình 2.2 cho thấy xe nâng đang xúc các kiện hàng để xuất kho, các kiện
hàng đc để chng chất lên nhau, vi hiện trạng trên sẽ rất khó kiểm soát khi
xuất/nhập hàng hóa và hàng tn kho.
2.3 Các ch tiêu v h thng lu/xut kho tự đng
- Lựa chn dạng kệ cha: Theo yêu cầu đề ra thuyết minh đề tài, hệ thống lu/xuất
kho tự đng đc chn thích hp gm 2 dưy kệ, đây là loại kệ thng dùng trong hệ
thống lu/xuất kho tự đng. Loại kệ này có thể lựa chn ngẫu nhiên bất kỳ v trí cha
nào trong dưy kệ (tên là Selective Pallet Rack). Để xác đnh đc kích thc ca hệ

thống, thì kệ cha đặc biệt cần cân nhắc số lng và kích thc sản phẩm.
Ví dụ: Công ty Vikyno hiện đang sản xuất khoảng hơn 35 loại đng cơ xăng
và diesel, có kích thc từ 376 x 324 x 335 đến 1028 x 492 x 762 và nặng khoảng
13

16 kg đến 300 kg. Kho hàng đc xác đnh dùng lắp đặt tại kho thành phẩm ca
nhà máy, kích thc kệ đc chn có chiều cao nhỏ hơn 6m vì trần kho thành phẩm
chỉ khoảng 7 m.
- Pallet cha: Sản phẩm thng có kích thc trung bình nên chúng sẽ đc đặt
trên các ballet bằng nhựa hoặc gỗ. Vì vậy mỗi v trí cha có 02 đến 04 ballet.
- Lựa chn robot S/R: Robot có thể di chuyển theo 2 phơng (dc và cao), dừng
chính xác tại mt v trí nào đó trong dưy kệ, ngoài ra robot còn có hệ thống m rng
hoặc thu hẹp cơ cấu xúc ca robot lấy pallet ra hoặc đa pallet vào kệ. Tốc đ thiết
kế di chuyển theo các phơng trung bình 60 m/phút. Tải trng nâng tối đa 400 kg.
- Hệ thống nhận dạng và phân loại nhập/xuất: Hiện nay, có 2 công nghệ đc sử
dụng ph biến trên thế gii:
+ Quản mư vạch (barcode): đư dùng rng rưi  nc ta trong thơng nghiệp,
mt số nhà quản lý vật t theo ERP, công nghệ này cần có ngi nhập liệu, dán
nhưn, kiểm tra, tốc đ vận hành tự đng có gii hạn.
+ Công nghệ RFID : đư sử dụng thử nghiệm  mt số dây chuyền công
nghiệp, th viện, siêu th, trạm thu phí,… Mc đ tự đng hóa cao. Hạn chế ca
công nghệ này là cha hoàn thiện, giá thành cao và hiện tng nhiễu sóng có thể
gây sai sót khi vận hành.
Nhằm nâng cao đ chính xác cho nhận dạng, tại các trạm này sử dụng phơng
pháp nhận dạng mư vạch, tơng thích vi hệ thống quản lý hàng hóa tại nc ta.
Mỗi sản phẩm sẽ đc dán mư vạch xác đnh, khi sản phẩm này đc đa ti trạm
nhập/xuất, các đơn v thành phần ca hệ thống sẽ tự đng nhận ra mư ca chúng qua
b phận đầu đc mư vạch và xếp vào các khay cha có mư số v trí xác đnh. Kế
tiếp, trạm nhập/xuất sẽ điều khiển robot S/R đa vào ô kệ cha xác đnh sẵn.
2.4 B trí nhƠ kho vƠ lựa chn k cha hƠng

2.4.1 Cách b trí nhƠ kho
Cách bố trí và thiết kế nhà kho cần tuân th các nguyên tắc sau:
- Di chuyển hàng hóa trong kho theo đng thẳng.
- Sử dụng thiết b bốc xếp phù hp.
14

- Tối thiểu hóa đng đi trong kho

Hình 2.3: Di chuyển hàng hóa theo đường thẳng

Hình 2.4: Tối thiểu hóa đường đi trong kho
2.4.2 Lựa chon thit k k cha hƠng
B phận lu trữ thng là các dưy kệ cha. Tùy theo hình dạng, kích thc,
và trng lng các loại hàng hóa đc đặt trên kệ cha mà ta có thể phân loại thành
loại kệ dùng pallet và loại không dùng pallet. Ngoài ra, có thể phân loại theo tính
chất các loại kệ cha nh tính tự đng, tính di đng… Thông thng, các loại kệ
cha sử dụng cho các kho hàng đc phân loại nh sau:
+ Kệ chn hàng (Selective)
15

+ Kệ kết hp xe nâng hàng thao tác (Drive – in)
+ Kệ dòng kiện hàng (Flowrack)
+ Kệ đẩy hàng (Push Back)
+ Kệ tay đ (Cantilever)
+ Kệ tự đng
+ Kệ di đng
a) Kệ chọn hàng (Selective)
Kệ chn hàng Selective là loại kệ đơn giản nhất trong hệ thống kệ lu trữ, truy
xuất trực tiếp đến mi pallet và tiết kiệm nhất chi phi vốn đầu t. Hệ thống kệ này
lắp đặt nhanh chóng và dễ dàng điều chỉnh khoảng cách giữa các tầng cha hàng.

- u điểm: dễ kiểm soát hàng hóa; xuất nhập nhanh chóng; phù hp vi
nhiều quy cách, chng loại hàng hóa và tải trng pallet; chi phí đầu t thấp.
- Khuyết điểm: Khả năng lu trữ hàng hóa thấp, diện tích dành cho phần
đng đi trong các dưy kệ chiếm nhiều diện tích.

Hình 2.5: Kệ chọn hàng (Selective) [22]
b) Kệ kết hợp xe nâng hàng thao tác( Drive – in)
Kệ Drive-in là mt khối kệ mà chiều sâu và chiều cao ca nó có thể đạt 10m
và không có các trục đng đi xuất nhập hàng. Xe nâng hàng có thể chui vào bên
trong hệ thống kệ để xuất nhập pallet. Điều này đòi hỏi việc thiết kế hệ thống kệ
không có các thanh đ pallet. Thay vào đó, các pallet đc lu trữ trên các thanh
ray dẫn chạy từ mặt trc ra phía sau.