Bài tập lớn CIM FMS

TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

KHOA CƠ KHÍ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI
KHOA : CƠ KHÍ.

BÀI TẬP LỚN

MÔN HỌC : FMS & CIM.
SVTH : NGUYỄN KHẮC SÁNG
Lớp : CK1 – K7
MSV : 0741010035
GVHD : NGUYỄN HOÀI SƠN.

1
GVHD : Nguyễn Hoài Sơn

SVTH : Nguyễn Khắc Sáng


TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

KHOA CƠ KHÍ

LỜI MỞ ĐẦU
Trong nền sản xuất công nghiệp hiện đại, xu thế thiết lập các hệ thống sản xuất
linh hoạt (FMS) là tất yếu.Đặc điểm nổi bật của FMS là khả năng điều chỉnh nhanh
các thiết bị trong hệ thống để chế tạo ra các sản phẩm mới, thích hợp không chỉ cho
sản xuất hàng khối, hàng loạt lớn mà còn cho sản xuất loạt vừa, loạt nhỏ, thậm chí cả
sản xuất đơn chiếc.

Trên thế giới, sản xuất linh hoạt FMS đã được nghiên cứu và phát triển ở trình
độ cao để chế tạo ô tô, tàu vũ trụ và các thiết bị công nghệ cao khác.. Môn học “Hệ
thống sản xuất linh hoạt & sản xuất tích hợp (FMS & CIM)” cung cấp các kiến
thức cơ bản về hệ thống sản xuất linh hoạt & sản xuất tích hợp (FMS & CIM), các
thành phần cũng như công dụng của chúng cho sinh viên. Sinh viên được tìm hiểu
các hệ thống sản xuất tiên tiến trên thế giới đã được ứng dụng trong sản xuất và bắt
đầu được ứng dụng ở Việt Nam. Hơn nữa, sinh viên có thể vận dụng kiến thức đã
học, tính toán và thiết kế một hệ thống sản xuất linh hoạt như việc tính toán số máy
gia công, cách bố trí các máy,… Tuy nhiên thiết bị thực tập, thực hành của môn học
này rất đắt đỏ vì chủ yếu nhập ở nước ngoài nên sinh viên còn hạn chế tron khâu thực
tiễn mà chỉ nghiên cứu sơ bộ thông qua tài liệu, giáo trình và hướng dẫn của giảng
viên.
Qua môn học này, dưới sự hướng dẫn của thầy Nguyễn Hoài Sơn, em đã được
củng cố, mở rộng các kiến thức về các hệ thống sản xuất linh hoạt và tích hợp, khả
năng ứng dụng chúng trên thế giới và Việt Nam. Tổng hợp các kiến thức đã học, em
xin trình bày trong phạm vi một tiểu luận ngắn với các yêu cầu đặt ra:
- Tổng quan về hệ thống FMS & CIM.
- Thuyết minh bài tập lớn ( tính toán 1 hệ thống FMS & CIM ).
- Vẽ sơ đồ hệ thống FMS trên cơ sở đã tính toán.
- Kết quả nhận được sau khi nghiên cứu môn học.
Cơ sở lý thuyết này được em trình bày dưới sự giúp đỡ của thầy Nguyễn Hoài
Sơn, do còn có sự hạn chế về thời gian và kinh nghiệm, nên bản viết này không tránh
khỏi những thiếu sót. Rất mong được sự góp ý, chỉ bảo của các thầy, cô trong bộ
môn này.
Xin chân thành cảm ơn !

2
GVHD : Nguyễn Hoài Sơn

SVTH : Nguyễn Khắc Sáng

TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

KHOA CƠ KHÍ

CHƯƠNG I :TỔNG QUAN VỀ FMS & CIM.
I. Lịch sử của FMS.
Khoa học máy tính ra đời từ những năm 70 của thế kỷ trước. Cùng với sự phát triển
không ngừng của nó, các hệ thống sản biến đổi ngày một hiện đại hơn. Từ sản xuất tự
động hóa từng phần, toàn phần, rồi phát triển thành các dây chuyền sản xuất tiên tiến,
thành hệ thống sản xuất linh hoạt FMS và cuối cùng là hệ thống sản xuất tích hợp có
sự trợ giúp của máy tính CIM. Những nhà máy CIM ra đời đã tạo ra năng suất, chất
lượng sản phẩm rất cao. Trong quá trình hoạt động của nhà máy, máy vi tính tham
gia vào quản lý từ khâu ban đầu là thiết kế sản phẩm cho tới gia công, kiểm tra chất
lượng và cuối cùng là tính giá thành sản phẩm, năng suất sản phẩm và phân phối sản
phẩm chất lượng ra thị trường hàng hóa một cách hiệu quả và kinh tế nhất.Trong nền
sản xuất hiện đại việc thành lập các hệ thống sản xuất linh hoạt FSM đóng 1 vai trò
hết sức quan trọng ,nó thích hợp không chỉ cho sản xuất hàng khối ,hàng loạt lớn mà
còn cho sản xuất hang loạt vừa và hang loạt nhỏ thậm chí cả sản xuất đơn chiếc .
Hiện nay ở nước ta, các khu công nghiệp có rất nhiều các hệ thống sản xuất linh hoạt
FMS của các tập đoàn kinh tế lớn trên thế giới đã được đưa vào sản xuất như: nhà
máy Honda, Toyota Việt Nam, công ty kính nổi (VGF)…
Một trong những hướng phát triển của nền công nghiệp là thiết lập các hệ thông
sản xuất, nối kết năng suất của dây chuyền sản xuất tự động hóa cứng với tính linh
hoạt mà trước đây chỉ được tạo ra bởi lao động của con người. Một trong những vấn
đề nêu trên là sản xuất đơn chiếc và sản xuất loạt nhỏ chiếm tới 80% khối lượng của
sản xuất công nghiệp. Khi nói về dự báo thì tỉ lệ này cũng được giữ nguyên trong
tương lai. Một nguyên nhân khác mà tại hội nghị quốc tế ‘’ Prolamat – 82 ‘’
(Lêningrad, Nga, tháng 5 – 1982) cũng đã thừa nhận đó là sự thuyên chuyển cán bộ

từ khu vực sản xuất công nghiệp (đặc biệt là công nghiệp sản xuất máy vạn năng)
sang khu vực dịch vụ. Tuy nhiên, nguyên nhân ‘’ linh hoạt ‘’ chủ yếu là : thiết lập hệ
thống sản xuất linh hoạt FMS (Flexible Manufacturing Systems ) để tạo ra lực lượng
sản xuất mới , có khả năng làm thay đổi bối cảnh xã hội, tạo ra 1 yếu tố chiến lược
trong cạnh tranh kinh tế và quốc phòng giữa các nước.
3
GVHD : Nguyễn Hoài Sơn

SVTH : Nguyễn Khắc Sáng


TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI
-

-

KHOA CƠ KHÍ

Năm 1970 một số cơ cấu được chế tạo và sử dụng.
Tháng 11 năm 1978 trong tạp chí ‘’ IRON AGE ‘’ đã đăng bài báo đầu tiên về
‘’tính linh hoạt sản xuất ’’, người ta mới có ý tưởng về triển vọng của gia công
cơ khí.
Sau khi công nhận kết quả nghiên cứu của hãng “Koman” (Italia) về 3 trung
tâm gia gia công được sử dụng ở nhà máy “ General Motors “ để chế tạo bánh
răng và trục oto và với hàng loạt hệ thống do các hãng của Nhật Bản chế tạo
thì hệ thống sản xuất linh hoạt FMS mới được sử dụng rộng rãi.

II.. Tổng quan về FMS & CIM.
1. Những khái niệm cơ bản.
1.1

Tự động hóa sản xuất.
Tự động hóa sản xuất là một hướng phát triển của sản xuất chế tạo máy mà trong
đó con người được giải phóng không chỉ từ lao động cơ bắp mà còn giải phóng từ
quá trình điều khiển sản xuất. Ở đây trách nhiệm của con người là theo dõi quá
trình sản xuất.

1.2

Tự động hóa từng phần.
Tự động hóa từng phần có nghĩa là tự động hóa từng nguyên công riêng biệt. Nó
kết hợp lao động cơ khí hóa với tự động hóa và nó được ứng dụng cả những nơi
mà sự tham gia trực tiếp của con người không thể thực hiện được (nguy hiểm đối
với con người)

1.3

Tự động hóa toàn phần.
Trong tự động hóa toàn phần thì công đoạn sản xuất , phân xưởng sản xuất và nhà
máy sản xuất hoạt động như một khối thông nhất. Tự động hóa toàn phần có tính
ưu việt trong điều kiện sản xuất phát triển ở trình độ cao trên cơ sở của các
phương pháp công nghệ tiên tiến và các phương pháp điều khiển có sự trợ giúp
của máy tính.

1.4

Máy tự động công nghệ.
Máy tự động công nghệ là máy mà chu trình hoạt động của nó được thực hiện
không có sự tham gia của con người, ví dụ như máy tự động dùng để thiết lập sơ
đồ tổng thể trả lương cho người lao động.

4

GVHD : Nguyễn Hoài Sơn

SVTH : Nguyễn Khắc Sáng


TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI
1.5

KHOA CƠ KHÍ

Tính linh hoạt của hệ thống sản xuất.
Tính linh hoạt của hệ thống sản xuất là mức độ và khả năng thích ứng với chế tạo
nhiều loại sản phẩm khác nhau 1 cách nối tiếp hoặc song song.
Mức độ linh hoạt ML của hệ thống được xác định theo công thức sau:
ML =
Ở đây : Ld – tính linh hoạt đạt được.
Ly – tính linh hoạt yêu cầu.
Nếu ML =1 thì yêu cầu về tính linh hoạt được hoàn toàn thỏa mãn.
Khi ML> 1 thì hệ thống sản xuất có thừa tính linh hoạt.
Nếu ML < 1 thì không phải tất cả các sản phẩm được chế tạo trong điều kiện
tối ưu là chỉ có 1 số sản phẩm được chế tạo.
Giá thành để tạo ra tính linh hoạt của hệ thống sản xuất phụ thuộc vào 2 yếu
tố là yếu tố kĩ thuật và yếu tố tổ chức.
1. Yếu tố kĩ thuật bao gồm : Công suất của hệ thống, vùng tốc độ và lượng
chạy dao, số lượng các đầu mang dụng cụ cắt và dụng cụ phụ, các cơ cấu
vận chuyển và kho chứa các thiết bị điều khiển, dung lượng của ổ tích
phôi, ổ tích dụng cụ và đồ gá , mức độ tiêu chuẩn hóa của các bề mặt và
kích thước của các thiết bị điều khiển và kỹ thuật, khả năng lập trình và

mức độ thích ứng.
2. Yếu tố tổ chức: Chu kỳ chế tạo sản phẩm, chủng loại sản phẩm, chu kì
thay đổi sản phẩm, độ ổn định của hệ thống sản xuất.

Ngoài ra còn có các tính linh hoạt khác như tính linh hoạt của máy, tính linh hoạt của
quá trình, tính linh hoạt đối với sản phẩm, tính linh hoạt theo tiến trình, tính linh hoạt
theo khối lượng sản phẩm được chế tạo, tính linh hoạt theo quy mô mở rộng sản xuất,
tính linh hoạt theo chủng loại sản phẩm.
2.6

Tự động hóa sản xuất linh hoạt.

Tự động hóa sản xuật linh hoạt được dùng trong sản xuất hàng loạt vừa và hàng loạt
nhỏ (nhiều chủng loại chi tiết ) nó dựa trên công nghệ nhốm và công nghệ điển hình
với sử dụng các máy CNC, các moodul sản xuất linh hoạt các hệ thống kho chứa và
vận chuyển tự động và các tổ hợp thiết bị được điều khiển bằng máy vi tính.
2.7

Hệ thống sản xuất linh hoạt .

Hệ thống sản xuất linh hoạt là tổ hợp bao gồm các máy CNC, các thiết bị tự động,
các moodun sản xuất linh hoạt các thiết bị công nghệ sản xuất riêng lẻ và các hệ
thống đảm bảo chức năng hoạt động với chức năng tự động trong khoảng thời gian đã
5
GVHD : Nguyễn Hoài Sơn

SVTH : Nguyễn Khắc Sáng


TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

KHOA CƠ KHÍ

định, cho phép tự động điều chỉnh để chế tạo các sản phẩm bất kì trong 1 giới hạn
nào đó.
2.8

Môdun sản xuất linh hoạt.

Môdun sản xuất linh hoạt là một đơn vị thiết bị có điều khiển theo chương trình để
chế tạo các sản phẩm bất kì trong 1 giới hạn nào đó. Thiết bị này thực hiện 1 cách tự
động tất cả các chức năng có liên qua đến chế tạo sản phẩm và nó có khả năng hoạt
động trong FMS.
2.9

Rôbôt công nghiệp

Rôbôt công nghiệp là 1 mấy tự động đứng yên hoặc di động nó gồm 1 cơ cấu chấp
hành dưới dạng tay máy có 1 số bậc tự do và 1 cơ cấu điều khiển để thực hiện các
chức năng di chuyển trong quá trình sản xuất.
2.10 Tổ

hợp Rôbôt công nghệ.

Tổ hợp Rôbôt công nghệ là toàn bộ một thiết bị công nghệ và các thiết bị khác để
thực hiện các chu kì lặp lại một cách tự động.
Các tổ hợp Rôbôt công nghệ trong FMS phải có khả ngăng điều chỉnh tự động và
khả năng thích ứng trong hệ thống FMS.
2.11 Dây

chuyền tự động linh hoạt.

Dây chuyền tự động linh hoạt là FMS mà trong đó các thiết bị công nghệ được lắp
đặt theo trình tự các nguyên công đã được xác định.
2.12 Công

đoạn tự động hóa linh hoạt.

Công đoạn tự động hóa linh hoạt là FMS hoạt động theo tiến trình công nghệ mà
trông đó có khả năng thay đổi trình tự sử dụng thiết bị công nghệ.
2.13 Phân

xưởng tự động hóa linh hoạt.

Phân xưởng tự động hóa linh hoạt là FMS bao gồm dây chuyền tự động hóa linh
hoạt, công đoạn tự động hóa linh hoạt và tổ hợp Rôbôt công nghệ được kết nối với
nhau theo phương án để chế tạo các sản phẩm của 1 chủng loại xác định.
2.14 Nhà

máy tự động hóa linh hoạt.

6
GVHD : Nguyễn Hoài Sơn

SVTH : Nguyễn Khắc Sáng


TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

KHOA CƠ KHÍ

Nhà máy tự động hóa linh hoạt là FMS bao gồm gồm dây chuyền tự động hóa linh
hoạt, tổ hợp Rôbôt công nghệ và phân xưởng tự động hóa linh hoạt được kết nối với
nhau theo phương án để chế tạo các sản phẩm của nhiều chủng loại sản phẩm.
3.

Cấu trúc của FMS.

Thành phần của FMS bao gồm :
-

Các thiết bị công nghệ và các thiết bị kiểm tra được trang bị các tay máy tự
động và các máy tính để tin toán và điều khiển
Các bộ chương trình để điều khiển FMS …
Các tế bào gia công tự động ( các modun sản xuất linh hoạt ) thông thường là
các máy CNC có mối liên kết giữa các máy tính và hệ thống vận chuyển- tích
trữ phôi tự động.
4. Sự tích hợp của FMS với hệ thống tự động hóa

Sự tích hợp của hệ thống thiết kế tự động và hệ thống chuẩn bị công nghê sản xuất
tự động với FMS là rất cần thiết bởi vì hệ thống tích hợp cho phép giải phóng con
người khỏi sự tham gia trực tiếp trong quy trình công nghệ và như vậy con người chỉ
có chức năng kiểm tra và giám sát.
• Hệ thống sản xuất: là quá trình biến đổi nguyên vật liệu thành dạng có ích,
cuối cùng là tạo ra sản phẩm.
•Tự động hóa sản xuất là 1 hướng phát triển của sản xuất chế tạo máy mà con người
được giải phóng không chỉ từ lao động cơ bắp mà còn cả quá trình điều khiển sản
xuất.
•Tính linh hoạt của 1 hệ thống sản xuất là mức độ và khả năng thích ứng với chế tạo
nhiều loại sản phảm khác nhau một cách nối tiếp hoặc song song

=> Hệ thống sản xuất tự động hóa linh hoạt FMS: (Flexible Manufacturing System)
là một hệ thống được điều khiển bằng máy tính, có khả năng thay đổi chương trình
điều khiển và sản phẩm một cách linh hoạt trong quá trình sản xuất
2.Nhu cầu và ứng dụng thực tế của FMS.
Trong nền sản xuất hiện đại dưới áp lực cạnh tranh giá thành, hiệu suất, năng suất
giữa các nhà máy với nhau. Nhu cầu cấp bách cần phải thay thế nhân công lao động ở
các môi trường làm việc khắc nghiệt như dây chuyền sơn oto, hàn oto, đánh bong
đá… và yêu cầu về độ chính xác tin cậy là một số nguyên nhân FMS ra đời và được
ứng dụng rộng rãi . Hệ thống sản xuất linh hoạt FMS còn cho phép tự động hóa ở
mức độ tự động hóa cao đối với sản xuất hàng loạt nhỏ và vừa trên cơ sở áp dụng các
máy CNC,các robot công nghiệp để điều khiển, các đồ gá và các dụng cụ, các hệ
7
GVHD : Nguyễn Hoài Sơn

SVTH : Nguyễn Khắc Sáng


TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

KHOA CƠ KHÍ

thống vận chuyển - tích trữ phôi với mục đích tối ưu hóa quá trình công nghệ và quá
trình sản xuất. Đặc điểm của hệ thống sản xuất FMS là khả năng điều chỉnh nhanh
các thiết bị để chế tạo sản phẩm mới với mọi quy mô, từ đơn chiếc đến hàng khối .
Trên thế giới và ở nước ta hiện nay, hệ thông FMS được ứng dụng rộng rãi vào các
dây chuyền phun sơn điện tử của các hãng Honda, Toyota. Các dây chuyền lắp ráp
oto, dây chuyền hàn mui xe oto, dây chuyền mài đá của các công ty gạch men, dây
chuyền sản xuất nước uống đóng chai lavia, pessi, coca-cola, các dây chuyền sản xuất
linh kiện điện tử, bảng mạch máy tính, hay dây chuyền sản xuất xúc xích, sách vở...
3. Cấu trúc của FMS.

Hệ thống FMS gồm 3 phần :
 Các thiết bị công nghệ và các thiết bị kiểm tra được trang bị các tay máy
tự động và các máy tính để tính toán và điều khiển.
 Các bộ chương trình để điều khiển FMS.
 Các tế bào gia công tự động (các mô đun sản xuất linh hoạt), thông
thường là các máy CNC có mối liên kết với các máy tính và hệ thống vận
chuyển – tích trữ phôi tự động.
Theo cấu trúc thì FMS là một tổ hợp của tế bào gia công tự động và tế bào
kiểm tra tự động được liên kết với nhau thành một hệ thống nhất theo dòng
vật liệu với sự giúp đỡ của hệ thống vận chuyển – tích trữ phôi tự động và
điều khiển nhờ mạng máy tính.
5.Nguyên tắc thiết lập FMS
Thiết lập hệ thống FMSđược bắt đầu từ việc xác định họ chi tiết được chế tạo để
xác định thiết bị công nghệ của FMS.Tiếp đó là thiết lập cấu trúc về chức băng ,công
nghệ và thông tin của FMS đồng thời thiết lập mạng máy tính nội bộ .
Sau đó ta cần thiết lập hệ thống tích hợp toàn phần .Vấn đề tiêu chuẩn hóa của
FMS phải được chú ý ngay từ đầu và phải được sử dụng rộng rãi nguyên tắc môdun
6. Phân loại FMS
Có 3 loại FMS :
-Loại 1 không phụ thuộc vào dòng vật liệu của tế bào gia công tự động
-Loại 2 gồm các tế bào gia công tự động vạn năng được điều khiển từ mạng máy
tính và hệ thống vận chuyển –tích trữ phôi tự động linh hoạt
-Loại 3 là dây truyền tự động linh hoạt
7. Ưu nhược điểm của hệ thống FMS.
• Ưu điểm: Một hệ thống sản xuất linh hoạt
 Linh hoạt trong việc xây dựng và tích hợp hệ thống sản xuất,
 Sản xuất được đồng thời nhiều sản phẩm khác nhau,
 Sử dụng thiết kế máy móc hiện đại,
8
GVHD : Nguyễn Hoài Sơn

SVTH : Nguyễn Khắc Sáng


TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

KHOA CƠ KHÍ

Giảm chi phí sản xuất cho công nhân,
Xử lí được nhiều loại nguyên liệu,
Khi một máy bị sự cố các máy khác vẫn tiếp tục làm việc.
• Nhược điểm của hệ thống sản xuất linh hoạt là giá thành đầu tư xây dựng
ban đầu là rất lớn.
• Vai trò của con người trong hệ thống:
 Sửa chữa và bảo dưỡng thiết bị,
 Lắp đặt và thay đổi dung cụ,
 Nhập thông số khởi đầu cho hệ thống,
 Vận hành hệ thống,
 Thay đổi, phát triển, nâng cấp chương trình.
III. Sản xuất tích hợp CIM.
1. Các khái niệm cơ bản về CIM
• Khái niệm: CIM(computer intergrated manufacturing) là hệ thống sản xuất
tự động hoàn chỉnh có sự trợ giúp của máy tính và các mạng liên kết để chuyển các
công nghệ riêng lẻ thành các hệ thống sản xuất tích hợp ở trình độ cao
Có nhiều định nghĩa về CIM tùy thuộc vào mục đích ứng dụng của nó :
VD như :
- Theo hiệp hội các nhà sản xuất SEM: CIM là hệ thống tích hợp có khả
năng cung cấp sự trợ giúp của máy tính cho tất cả các chức năng thương mại
của một nhà máy sản xuất, từ khâu tiếp nhận đơn đặt hàng, thiết kế, sản xuất,
cho đến khâu phân phối sản phẩm đến tay khách hàng.

-Công ty máy tính Hoa Kì IBM cho rằng CIM là 1 ứng dụng có khả năng cung cấp cơ
sở nhận thức cho việc tích hợp dòng thong tin của thiết kế sản phẩm ,của kế hoạch
sản xuất ,của việc thiết lập và điều khiển các nguyên công .
2. Lịch sử phát triển.
Tháng 10 năm 1982 tại hội nghị quốc tế về hệ thống sản xuất linh hoạt
FMS ở thành phố Braitons (Anh) người ta không chỉ đề cập đến vấn đề thiết
lập các hệ thống sản xuất linh hoạt mà còn đề cập đến sản xuất tích hợp có
trợ giúp của máy tính CIM. CIM cũng có thể gọi là hệ thống sản xuất tích
hợp CAD/CAM. Trong CIM chức năng thiết kế và chế tạo được gắn kết với
nhau, cho phép tạo ra sản phẩm nhanh chóng bằng các qui trình sản xuất
linh hoạt và hiệu quả. Các thiết bị sản xuất tự động và các máy riêng biệt
được kế nối với các thiết bị truyền tải thông tin tạo thành một hệ thống nhất,
cho phép khép kín chu trình chế tạo sản phẩm.
Hội nghị quốc tế lần thứ hai về FMS và CIM được tổ chức vào tháng
10 năm 1983 tại Luân Đôn. Tại hội nghị này đã có nhiều báo cáo về vốn




9
GVHD : Nguyễn Hoài Sơn

SVTH : Nguyễn Khắc Sáng


TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

KHOA CƠ KHÍ

đầu tư cho FMS và CIM. Đa số báo cáo đều cho rằng cần phải nhìn nhận

vốn đầu tư là một vấn đề chiến lược đối với các hãng sản xuất trong cuộc
đấu tranh giành thị trường. Các báo cáo này đều kết luận: Thiết lập một hệ
thống sản xuất linh hoạt và một hệ thống sản xuất tích hợp có trợ giúp của
máy tính là không đơn giản. Tuy nhiên, cho đến nay hệ thống sản xuất tự
động hoá linh hoạt FMS và sản xuất tích hợp có sự trợ giúp cuả máy tính đã
và đang được phát triển ở trình độ cao
3. Các phần tử của CIM.
Cấu trúc sản xuất tích hợp

Marketing

Product
design

Manufacture

Các hệ
thống sản
xuất

CIM

Planing

Purchase

Internetintranetlan

Procesplant

Một hệ thống CIM có thể được tạo thành từ các phân hệ:
 CAD, CAM, CAP, CAPP.
 Các tế bào gia công.
 Hệ thống cấp phôi liệu.
 Hệ thống lắp ráp linh hoạt.
 Hệ thống mạng LAN liên kết các thành phần trong hệ thống.
10
GVHD : Nguyễn Hoài Sơn

SVTH : Nguyễn Khắc Sáng


TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

KHOA CƠ KHÍ

Hệ thống kiểm tra và các thành phần khác.
4.Mạng liên kết và quy ước của CIM
Mạng lien kết và quy ước của CIM là các công cụ cho phép tích hợp các công cụ
cho phép tích hợp các hệ thống phụ trợ của CIM và các chức năng của xí nghiệp
nhằm mục đích đề ra
Tổ chức tiêu chuẩn quốc tế ISO đã đề xuất hệ thống kết nối mở OSI như 1 tiêu
chuẩn mạng tổng thể để thiết lập mối liên kết giữa các công ty bán sản phẩm khác
nhau
5. Nhu cầu thực tế của CIM.
Nhu cầu thị trường ngày càng lớn để cạnh tranh được các doanh nghiệp
tìm kiếm hệ thống có hiệu quả hơn hệ thống CIM đã đáp ứng được yêu cầu đó
như là:
Tham gia vào quá trình sản xuất công nghiệp: điều khiển robot, lắp ráp,
đóng gói, gia công…

 Tham gia vào quá trình công nghệ: thiết kế và sản xuất có sự trợ giúp
của máy tính (CAD/CAM), lập kế hoạch sản xuất và qui trình công nghệ
có sự trợ giúp của máy tính(CAPP/CAE).
 Tham gia vào việc cải thiện không ngừng quá trình sản xuất.
 Quản lí thông tin dữ liệu bao gồm cả việc lưu trữ, thu thập và truy xuất
dữ liệu.
 Hệ thống sản xuất sản xuất tích hợp có sự trợ giúp của máy tính CIM là
một nhu cầu rất lớn trong một nền sản xuất hiện đại
6. Ưu nhược điểm của CIM.
Các sản phẩm sản xuất bằng hệ thống CIM:
 Giảm 15-30% giá thành thiết kế.
 Giảm 30-60% thời gian chế tạo chi tiết.
 Tăng năng suất lao động 40-70%.
 Nâng cao chất lượng sản phẩm, giảm phế phẩm 20-50%.
 Quản lí vật tư hàng hoá sát thực tế.
 Tăng khả năng cạnh tranh của sản phẩm, đáp ứng nhu cầu thị trường.
Song đối với các doanh nghiệp nhỏ thì rất hạn chế do chi phí đầu tư lớn.
IV. Mỗi quan hệ giữa FMS và CIM.
1. Mối quan hệ giữa FMS và CIM theo khái niệm và lịch sử phát triển.


CIM
GVHD : Nguyễn Hoài Sơn

11
SVTH : Nguyễn Khắc Sáng


TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

KHOA CƠ KHÍ

CAE
CAD
CAM

FMS

Sơ đồ thể hiện mối quan hệ của hệ thống CIM bao gồm CAD, CAM, CAE
và hệ thống FMS. FMS là hệ thống được ra đời sớm là cơ sở phát triển hệ
thống CIM.
 CAD (Computer Aided Design): thiết kế có sự trợ giúp của máy tính.
Nhờ có máy tính các phần mềm chuyên dụng, CAD cho phép tạo ra các
sản phẩm trong không gian 3 chiều, rất thuận tiện cho việc khoả sát
đánh giá, sửa đổi nhanh chóng những thiếu sót trự tiếp trên màn hình.
 CAM (Computer Aided Manufacturing): Sản xuất có trợ giúp của máy
tính. CAM thực hiện tất cả các công đoạn của quá trình sản xuất như
thiết kế qui trình gia công, quản lí, điều hành toàn bộ qui trình chế tạo
và kiểm tra chất lượng sản phẩm.
 CAE (Computer Aided Engineering) Mô tả thiết kế với sự trợ giúp của
máy tính. CAE liên kết và đảm bảo chất lượng cho sự trợ giúp của máy
tính.
→ Dựa theo khái niệm ta có thể thấy hệ thống FMS hình thành là tập hợp
của nhiều thành phần như CAD, CAM, CAE,… bao gồm cả FMS là sản
xuất tích hợp CIM.
→ Theo mặt lịch sử ta thấy hệ thống FMS được ra đời trước là cơ sở hình
thành sản xuất tích hợp CIM.

12
GVHD : Nguyễn Hoài Sơn

SVTH : Nguyễn Khắc Sáng


TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

KHOA CƠ KHÍ

2. Đóng góp của FMS trong CIM.
Sản xuất máy tính tích hợp CIM hỗ trợ máy tính, kiểm soát và tự động hoá
tích hợp cao, ở tất cả các ngành công nghệ sản xuất, bao gồm cả hệ thống kinh
doanh xử lí dữ liệu, CAD, CAM, FMS, bằng cách liên kết các hệ thống xử lí
phân tán. Công nghệ được áp dụng trong CIM làm cho việc sử dụng chuyên sâu
của các mạng lưới phân phối máy tính, kĩ thuật xử lí dữ liệu,trí tuệ nhân toạ và
hệ thống quản lý cơ sở dữ liệu. FMS trong khía cạnh này đóng vai trò của một cơ
sở sản xuất có hiệu quả cao và sẵn sàng đáp ứng với yêu cầu ngẫu nhiên ví dụ
như: gia công, kiểm tra, lắp ráp, hàn, vv
Hệ thống CAD/CAM cho phép các công ty thiết kế và sản xuất hàng hoá
nhanh hơn, hiệu quả hơn với chi phí thấp hơn.Tự động hoá và tích hợp tất cả
các khía cạnh của hoạt động của một công ty sản xuất máy tính tích hợp (CIM )
hệ thống đã có sự tích hợp của thiết kế và sản xuất máy tính hỗ trợ một cấp độ
cao hơn và trong thực tế cuộc cách mạng hóa quá trình sản xuất . CIM hệ thống
mở rộng khả năng của CAD/CAM. Ngoài các ứng dụng thiết kế và sản xuất, họ
xử lý các chức năng như nhận đơn hàng, kiểm soát hàng tồn kho, kho bãi, và vận
chuyển. Trong các nhà máy sản xuất, hệ thống CIM kiểm soát các chức
năng của máy công nghiệp robot-máy tính điều khiển được sử dụng để thực hiện
các nhiệm vụ lặp đi lặp lại cũng khó, nguy hiểm cho người lao động của con
người để thực hiện.
Một hệ thống CIM là một yếu tố phổ biến trong hệ thống sản xuất linh hoạt
(FMS). FMS có những lợi thế to lớn trên dây chuyền sản xuất truyền thống,

trong đó máy tính được thiết lập để sản xuất có thể sản xuất nhiều sản phẩm.
CHƯƠNG II :TÍNH TOÁN SỐ LIỆU VÀ SƠ ĐỒHỆ THỐNG FMS
2.1

Số máy trong từng loại và tổng số máy trong hệ thống

T=

Q0 .k
N

Q0: Quỹ thời gian hàng năm: 2.8.240 = 3840 giờ
3 K: Hệ số sử dụng máy : K = 0,9
4 N: Sản lượng chi tiết hàng năm: N = 34.000
5
6

7
13
GVHD : Nguyễn Hoài Sơn

SVTH : Nguyễn Khắc Sáng


TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

Loại
máy
3 tọa độ
4 tọa độ

5 tọa độ

Thời gian gia công (phút)
1

2

3

4

48
50
48

47
48
44

46
44
43

45
42
30

8
9

KHOA CƠ KHÍ

* Thời gian trung bình =

Thời gian
trung bình
(phút)
46,5
46
41,25

n
ntìm
Số máy trong
FMS
7,59
8
7,52
8
6,9
7

thoigiacongmay1 + 2 + 3 + 4
4

10
11
12
13
14

15
16
17
n tính được tính bằng tỉ lệ số giữa thời gian gia công trung bình và nhịp sản xuất.
ntìm quy tròn lấy tròn theo chiều tăng.
=>Tổng số máy trong hệ thống FMS là:
nm= n1+ n2+ n3=8+8+7= 23 máy
19.1
. Xác định thành phần của thiết bị vận chuyển chi tiết
2.2.1. Xác định đặc tính của giá đỡ ( giá ổ tích)
 Số chi tiết Ko thuộc nhiều chủng loại khác nhau có thể được gia công trên hệ
thống
 Trong đó :∅t : Qũy thời gian trong tháng của máy
∅t = 2.8.20 =320 giờ .
(một năm có 12 tháng hoạt động 240 ngày => 1 tháng hoạt động 20 ngày )
nm: số máy trong hệ thống FMS .
to: thời gian trung bình 1 loại chi tiết bằng 0,95 giờ .
Nt : sản lượng chi tiết hàng tháng .
18
19

Nt== 2833 chi tiết .
 Ko = = 0,725= 1 chi tiết.
 Nhưng vậy cần chọn giá ổ tích có 2 tế bào vị trí (1+10% dự phòng) để đảm bào
hoạt động bình thường của FMS trong thời gian lâu dài. Chọn loại giá ổ tích một
hàng tế bào để thuận tiện cho việc đặt các vệ tinh vào và đưa các vệ tinh ra từ hai
14
GVHD : Nguyễn Hoài Sơn

SVTH : Nguyễn Khắc Sáng

TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

KHOA CƠ KHÍ

phía của một tế bào, đồng thời để dễ dàng tiếp cận chi tiết trong trường hợp một
cơ cấu di động ở một phía nào đó của giá ổ tích ngừng hoạt động
2.2.2. Xác định số vị trí cấp phôi và tháo phôi trên hệ thống
-Phương án 1.
- Số vị trí cấp phôi

nvc=

t. K c
φ v .60

Trong đó :
t : thời gian trung bình để thực hiện động tác cấp phôi hoặc tháo phôi.
( tc= 14 phút )
Kc : số chi tiết .
Kc = Ko .Nt .
Nt : sản lượng chi tiết hàng tháng thuộc 1 chủng loại nào đó .
Nt = = 2833 chi tiết .
 Kc = 1.2833 2833 chi tiết
∅v = 2.8.20 = 320 giờ
 Số vị trí cấp phôi
nvc = = 1.77
 Ta chọn số vị trí cấp phôi nvc = 2 vị trí
-

Số vị trí tháo phôi

nvt=

t. K c
φ v .60

Trong đó :
t : thời gian trung bình để thực hiện động tác cấp phôi hoặc tháo phôi.
( tc= 11 phút )
Kc : số chi tiết .
Kc = Ko .Nt .
Nt : sản lượng chi tiết hàng tháng thuộc 1 chủng loại nào đó .
Nt = = 2833 chi tiết .
 Kc = 1.2833 2833 chi tiết
∅v = 2.8.20 = 320 giờ
 Số vị trí cấp phôi
nvc = = 1.33
 Ta chọn số vị trí tháo phôi nvt = 2 vị trí
15
GVHD : Nguyễn Hoài Sơn

SVTH : Nguyễn Khắc Sáng


TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

KHOA CƠ KHÍ

Như vậy để đảm bảo hoạt động bình thường thì hệ thống FSM cần có 2 vị trí cấp
phôi và 2 vị trí tháo phôi (cùng hệ số sử dụng là 0,52).
Phương án 2.
 Một vị trí thực hiện hai chức năng
Nvct = =3.099
Như vậy ta chọn số vị trí thực hiện hai chức năng cấp và tháo phôi là nvct = 3 vị
trí
Để hệ thống hoạt động đảm bảo, ứng phó với tình huống một cơ cấu cấp hoặc tháo
phôi hỏng hệ thống FMS phải có hai vị trí như nhau.
Theo phương án 1, khi 2 vị trí cấp phôi bị ngưng hoạt động thì 2 vị trí tháo phôi
không thể đảm nhiệm chức năng thay cho chức năng của 2 vị trí cấp, và ngược lại. Vì
vậy, để hệ thống FMS làm việc ổn định cần có hai vị trí như nhau, thực hiện đồng
thời việc cấp phôi và tháo chi tiết ( Phương án 2 )


Sơ đồ của hệ thống FMS :
Băng tải

Trạm cấp phôi

Cơ cấu xếp

Máy 3 tọa độ

Kho chứa sản
phẩm

Băng tải

Cơ cấu phân

loại các chi tiết

Làm sạch

Băng tải

Trạm kiểm tra

Các máy 4 tọa
độ, 5 tọa độ

Đồ gá, kẹp

Xe rùa tự động

KẾT LUẬN.
CIM/FMS là một môn học, lĩnh vực còn rất nhiều hứa hẹn mà thông qua bài tập lớn
môn học, quá trình tìm hiểu, góp ý của bạn bè và chỉ bảo tận tình của Giáo viên
hướng dẫn Nguyễn Hoài sơn đã giúp em hiểu thêm về tiến bộ khoa học công nghệ mà
FMS/CIM với tính ứng dụng rộng khắp, khả năng tăng năng suất và hiệu quả lao
động và tính chính xác của của nó mang lại, bất cứ doanh nghiệp, công nhân, tổ chức
nào cũng muốn sở hữu và làm chủ để có thể tạo ra những sản phẩm chất lượng với
giá thành phải chăng. CIM/FMS mang lại và những nguồn lợi vô cùng to lớn của nó
là một cơ hội rộng mở cũng là một thách thức mà chúng em phải tìm hiểu, nghiên
cứu sâu hơn để tạo ra những sản phẩm giá trị và thiết thực cho sự nghiệp chung của
đất nước.
20

16
GVHD : Nguyễn Hoài Sơn

SVTH : Nguyễn Khắc Sáng


TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

KHOA CƠ KHÍ

17
GVHD : Nguyễn Hoài Sơn

SVTH : Nguyễn Khắc Sáng