Bài giảng tự động hóa quá trình sản xuất FMS CIM chương 3 ths phạm thế minh

BỘ MÔN KỸ THUẬT MÁY
Trường ĐH Giao thông Vận tải
Th.s Phạm Thế Minh

Tự động hóa quá trình sản xuất FMS & CIM

Chương 3 Cung cấp vật liệu tự động
linh hoạt
3.1 Thiết bị hỗ trợ và cung cấp phôi liệu
3.2 Hệ thống dòng vật liệu
3.3 Thành phần dòng vật liệu và các hệ thống
dòng vật liệu

Chương 3 Cung cấp vật liệu tự động linh hoạt


Tiến trình biến đổi của dòng nguyên liệu

BỘ MÔN KỸ THUẬT MÁY
Trường ĐH Giao thông Vận tải
Th.s Phạm Thế Minh

Tự động hóa quá trình sản xuất FMS & CIM

Thiết bị cung cấp nguyên liệu, thiết bị
cung cấp thông tin, thiết bị sản xuất, cơ
sở hạ tầng, con người, năng lượng

Đối tượng 1

Hàng

hóa,
năng
lượng, thông tin, con
người.
(Đối tượng sinh học)

Quá trình biến đổi

Đối tượng 2

Sự thay đổi về thời gian,
địa điểm, khối lượng, chất
lượng trong hệ thống vận
tải, cung cấp nguyên liệu.

Hàng
hóa,
năng
lượng, thông tin, con
người.
(Đối tượng sinh học)

Chương 3 Cung cấp vật liệu tự động linh hoạt


Phân loại phôi liệu và kho chứa phôi liệu

BỘ MÔN KỸ THUẬT MÁY
Trường ĐH Giao thông Vận tải
Th.s Phạm Thế Minh

Phôi liệu

Dạng chiếc

Tự động hóa quá trình sản xuất FMS & CIM

Cỡ to

Cỡ nhỏ

Kích thước hình
học xác định

Kích thước hình
học không xác định

Bằng nhau

Không bằng
nhau

Chịu được
áp lực

Không chịu
được áp lực

Giá chứa

Dạng đống
Đóng gói

Để tự do

Khay chứa

Dạng lỏng
Đóng gói

Để tự do

Thùng kín chứa

Chương 3 Cung cấp vật liệu tự động linh hoạt


Tự động hóa quá trình sản xuất FMS & CIM

Ví dụ về thiết bị hỗ trợ chứa phôi liệu

Thiết bị hỗ trợ mang
phôi liệu dạng bàn đỡ

Thiết bị hỗ trợ mang phôi liệu
dạng khay chứa

BỘ MÔN KỸ THUẬT MÁY
Trường ĐH Giao thông Vận tải
Th.s Phạm Thế Minh

Thiết bị hỗ trợ mang phôi liệu
dạng thùng lưới bao kín

Container lớn dạng đóng kín
Chương 3 Cung cấp vật liệu tự động linh hoạt


BỘ MÔN KỸ THUẬT MÁY
Trường ĐH Giao thông Vận tải
Th.s Phạm Thế Minh

Tiêu chuẩn
Tính linh hoạt theo loại phôi
khác nhau

Chi phí cải tạo, phù hợp theo kích thước và
trọng lượng phôi

Linh hoạt trong một loại phôi

Chi phí trang bị, phù hợp theo kích thước và
trọng lượng phôi

Linh hoạt trong mức độ xử lý
Khả năng sắp xếp

Tự động hóa quá trình sản xuất FMS & CIM

Đánh giá

Khả năng lấy bằng tay

Tính phù hợp với sự thay đổi kích thước
Tận dụng kết cấu
Trong các trạm xử lý gia công không tự động,
hoặc với mục đích đảm bảo chất lượng

Độ tin cậy

Vị trí chính xác, an toàn, chống mài mòn…

Bảo vệ phôi

Bảo vệ bề mặt phôi, tránh hư hỏng do tác động
từ ảnh hưởng bên ngoài

Tương thích với hệ thống vận
tải bên ngoài

Khả năng phối hợp với các thiết bị chứa khác
bên ngoài lớn hơn

Làm kho chứa

Có thể làm kho chứa

Làm thiết bị xử lý

Khả năng sử dụng ví dụ như làm sạch

Tiêu chuẩn
đánh giá
khả năng
lựa chọn
thiết bị lưu
chứa phôi
liệu.

Chương 3 Cung cấp vật liệu tự động linh hoạt


BỘ MÔN KỸ THUẬT MÁY
Trường ĐH Giao thông Vận tải
Th.s Phạm Thế Minh

Cấp liên tục
Cấp không liên tục

Tự động hóa quá trình sản xuất FMS & CIM

Đường ray
con lăn
Bộ chứa rung
Bộ trượt
Bộ chứa dạng
xích tải
Bộ chứa dạng
băng tải

>>1000 kg

>500 tới 1000kg

Tới 500kg

25 tới 50kg

Tới 25kg

Dễ uốn

ngang dọc

Trọng lượng

Đặc tính

Cứng uốn

Kho
chứa

Kho chứa

Phôi
liệu

Kho chứa có
chân

Kho chứa có nền
phẳng
Kho chứa có nền
phân luồng

Dạng nền

Khả năng cấp
chứa khác
nhau theo yêu
cầu

Giá đỡ
Bộ chất xếp

Hợp lý

Ray điện mang

Trung bình

Ray điện treo

Không hợp lý

Cần trục

Không thể
Chương 3 Cung cấp vật liệu tự động linh hoạt

BỘ MÔN KỸ THUẬT MÁY

Ví dụ về cung cấp liên tục

Trường ĐH Giao thông Vận tải
Th.s Phạm Thế Minh

Cung cấp dạng băng tải mắt xích
-Hệ thống băng chuyền dạng mắt xích theo cơ
chế đoàn tàu
-Thích hợp với quá trình vận chuyển thẳng
hoặc đường cong vật phẳng, nhẹ

Tự động hóa quá trình sản xuất FMS & CIM

Dạng ống con lăn
-Các con lăn nối tiếp quay tự do và được gắn
chặt bởi hai giá
-Thích hợp với việc vận chuyển phôi
Bộ cung cấp dạng quay
-Cung cấp liên tục bằng dao động quay
-Động cơ mất cân bằng hoặc bộ tạo rung bằng điện
từ gây dao động dạng xung
-Thích hợp với chi tiết nhỏ hoặc phôi liệu dạng đống
Chương 3 Cung cấp vật liệu tự động linh hoạt


BỘ MÔN KỸ THUẬT MÁY

Ví dụ về cung cấp không liên tục

Trường ĐH Giao thông Vận tải
Th.s Phạm Thế Minh

Hệ thống giá đỡ
-Dùng lưu chứa phôi liệu
-Có thể di chuyển trên ray

Tự động hóa quá trình sản xuất FMS & CIM

Dạng ống lăn
-Di chuyển trên hệ thống mạng lưới thanh ray
-Được phối hợp với các hệ thống cung cấp và
lưu hàng hóa treo
Cần trục
-Di chuyển phôi liệu theo 3 trục
-Được dùng trong xưởng gia công, lắp ráp
hay xếp dỡ toa hàng hay xe tải

Chương 3 Cung cấp vật liệu tự động linh hoạt


Một số cách thức công nghệ chuẩn bị
chi tiết nhỏ cho việc gia công, lắp ráp
và kiểm tra

BỘ MÔN KỸ THUẬT MÁY
Trường ĐH Giao thông Vận tải
Th.s Phạm Thế Minh

Chuẩn bị chi tiết

Tự động hóa quá trình sản xuất FMS & CIM

Dạng ổ tích
đơn

Chuẩn bị
Phân phối

Chi tiết
dạng đống

Sắp xếp
Lưu chứa

Dạng ổ tích
xếp chồng

Dạng cuộn

Tích hợp làm
sẵn

Chuẩn bị
Dỡ theo lớp

Chuẩn bị
Phân phối

Sản xuất
Phân phối

Chương 3 Cung cấp vật liệu tự động linh hoạt


Cung cấp chi tiết nhỏ (1)

BỘ MÔN KỸ THUẬT MÁY
Trường ĐH Giao thông Vận tải
Th.s Phạm Thế Minh

Tự động hóa quá trình sản xuất FMS & CIM

Sắp xếp theo cùng hướng

Sắp xếp theo lựa chọn
1. Phôi
2. Giá rung
3. Bộ rung
4. Chi tiết sắp xếp
Chương 3 Cung cấp vật liệu tự động linh hoạt


Cung cấp chi tiết nhỏ (2)

BỘ MÔN KỸ THUẬT MÁY
Trường ĐH Giao thông Vận tải
Th.s Phạm Thế Minh

Chuẩn bị sắp xếp những chi tiết nhỏ nhiều loại

1. Tháp rung
Tự động hóa quá trình sản xuất FMS & CIM

2. Bộ rung
3. Đường dẫn
4. Băng tải dẫn
5. Thiết bị phân
loại, kiểm tra
6. Miệng thổi
7. Máng trượt
Phân loại và lưu

Phân loại nhờ bộ phận rung

Chương 3 Cung cấp vật liệu tự động linh hoạt


BỘ MÔN KỸ THUẬT MÁY

Cung cấp chi tiết nhỏ (3 )

Trường ĐH Giao thông Vận tải
Th.s Phạm Thế Minh

Tự động hóa quá trình sản xuất FMS & CIM

Bộ cấp rung

1. Camera

5. Dẫn động băng tải

2. Băng dẫn

6. Bộ rung

3. Miệng thổi

7. Dẫn động khí nén 3
cấp

4. Ray trượt

8. Dẫn động băng
tải cho ổ tích
9. Cần gạt
10. Ổ tích

11. Động cơ điều
chỉnh tự động chiều
rộng ổ tích
12. Đỡ giá

Chương 3 Cung cấp vật liệu tự động linh hoạt


Quản lý nhiệm vụ của thiết bị hỗ trợ

BỘ MÔN KỸ THUẬT MÁY
Trường ĐH Giao thông Vận tải
Th.s Phạm Thế Minh

Bước thiết lập tầng sơ khai
Phản hồi tầng tiếp
theo

Nhiệm vụ thiết lập
tầng tiếp theo
Máy móc/Máy tính

Tự động hóa quá trình sản xuất FMS & CIM

Quản lý nhiệm vụ
Sắp xếp
thiết bị
hỗ trợ
cung cấp

Vào

ra

Quản lý thiết bị hỗ trợ ở
mỗi điểm
Đăng ký
Đăng ký
tự do

trước

Lập kế hoạch
Tiếp nhận nhiệm vụ
Nhiệm vụ thiết lập
tầng tiếp theo

Phản hồi tầng tiếp theo

Bước thiết lập tầng tiếp theo

Chương 3 Cung cấp vật liệu tự động linh hoạt


BỘ MÔN KỸ THUẬT MÁY

Bước thiết lập tầng sơ khai
Quản lý nhiệm vụ
Vào

Ra

Bảng
đường đi

Tự động hóa quá trình sản xuất FMS & CIM

Mục đích, quá trình, điểu khiển
dụng cụ cung cấp bằng máy chủ
Bước ở

công cụ hỗ
trợ/ thiết bị
mặt đất

Nghiên cứu nhiệm vụ

Điều khiển công cụ hỗ trợ

Bước ở
công cụ hỗ
trợ/ thiết bị
mặt đất

Di
chuyển

Phân loại

Xếp/dỡ

Điều khiển bộ dẫn động
ĐK dẫn
hướng

ĐK dẫn
động

Nhận/dỡ
tải

Trường ĐH Giao thông Vận tải
Th.s Phạm Thế Minh

Quản lý công
cụ hỗ trợ
Đăng ký tự do

Đăng ký trước

Quản lý công cụ hỗ trợ
Quản lý bước đường
đi thiết bị
Đăng ký tự do

Hệ thống dẫn
trình tự hệ
thống cung
cấp phôi liệu

Đăng ký trước

Định vị trí thiết bị tương đối để lập các
điểm cố định trong quá trình cung cấp
Quản lý công cụ hỗ trợ
Quản lý bước đường
đi thiết bị
Đăng ký tự do

Đăng ký trước

Quản lý công cụ hỗ trợ
Quản lý bước đường
đi thiết bị
Đăng ký tự do

Đăng ký trước

Bước vận hành đường dẫn động

Chương 3 Cung cấp vật liệu tự động linh hoạt


BỘ MÔN KỸ THUẬT MÁY
Trường ĐH Giao thông Vận tải
Th.s Phạm Thế Minh

Tự động hóa quá trình sản xuất FMS & CIM

Chương 3 Cung cấp vật liệu tự động
linh hoạt
3.1 Thiết bị hỗ trợ và cung cấp phôi liệu
3.2 Hệ thống dòng vật liệu
3.3 Thành phần dòng vật liệu và các hệ thống
dòng vật liệu

Chương 3 Cung cấp vật liệu tự động linh hoạt


Hệ thống dòng vật liệu

BỘ MÔN KỸ THUẬT MÁY
Trường ĐH Giao thông Vận tải

Biểu tượng diễn tả dòng vật liệu

Th.s Phạm Thế Minh

Vận tải
Trạm/Ga
Xử lý
Bắt đầu
công đoạn

Tự động hóa quá trình sản xuất FMS & CIM

Điểm I – Nhận dạng

Kết thúc
công đoạn

Điểm K– Nhận dạng
và kiểm soát

Triển khai nhiệm vụ

Nơi xử lý có trạm
vào và ra
Kho chứa
Kho chứa

Điểm C - Clearing
Chương 3 Cung cấp vật liệu tự động linh hoạt


BỘ MÔN KỸ THUẬT MÁY

Hệ thống dòng vật liệu

Trường ĐH Giao thông Vận tải
Th.s Phạm Thế Minh

Hàng vào

Kiểm duyệt

Tiếp nhận hàng hóa

Tự động hóa quá trình sản xuất FMS & CIM

Trạm
vào

Nhận
dạng

Tháo
dỡ

Trạm

Kiểm tra

Đóng lại

Cung cấp
vật liệu và
công cụ

Tới kho
và gia
công

Trả lại nhà cung cấp hàng không
đúng chất lượng

Chương 3 Cung cấp vật liệu tự động linh hoạt


BỘ MÔN KỸ THUẬT MÁY

Hệ thống dòng vật liệu

Trường ĐH Giao thông Vận tải
Th.s Phạm Thế Minh

Kho chứa
1. Hệ thống kho chứa với việc phân cấp nhiệm vụ tĩnh

Tự động hóa quá trình sản xuất FMS & CIM

Trạm
đến

Nhận
dạng

Nhiệm vụ hóa
Kho chứa

Kiểm soát

Trả lại
2. Hệ thống kho chứa với việc phân cấp nhiệm vụ động
Trạm Nhận
Kiểm soát
đến
dạng
Kho chứa

C
Trạm trung
chuyển

I
Trả lại

Phân cấp
nhiệm vụ

Chương 3 Cung cấp vật liệu tự động linh hoạt

BỘ MÔN KỸ THUẬT MÁY

Hệ thống dòng vật liệu

Trường ĐH Giao thông Vận tải

Gia công từng phần/ Phân cấp xếp chuỗi các trạm xử lý

Th.s Phạm Thế Minh

Chuỗi cố định
•Trình tự các vị trí là cố định
•Không có trạm lưu
Chuỗi tách rời

Tự động hóa quá trình sản xuất FMS & CIM

•Trình tự các vị trí là cố định
•Có trạm lưu
Chuỗi mã hóa mục đích
•Trình tự các vị trí không cố định
•Có thể nhảy qua lại các vị trí
Chuỗi linh hoạt
•Trình tự các vị trí không phụ
thuộc vào nhau
•Chi phí điều khiển lớn
Chương 3 Cung cấp vật liệu tự động linh hoạt

BỘ MÔN KỸ THUẬT MÁY

Hệ thống dòng vật liệu

Trường ĐH Giao thông Vận tải
Th.s Phạm Thế Minh

Gia công từng phần/ Gia công liên tục
Tuyến sản xuất 1
Trạm vào

Vị trí làm việc 1

Vị trí làm việc 2

Vị trí làm việc 3

Trạm ra

Sản phẩm 1
Tự động hóa quá trình sản xuất FMS & CIM

Chuỗi cố định

Chuỗi tách rời

Tuyến sản xuất 2
Kết thúc
Trạm ra

công đoạn

Bắt đầu
Trạm vào công đoạn

Sản phẩm 2
Chuỗi cố định

Chuỗi tách rời

Chương 3 Cung cấp vật liệu tự động linh hoạt


BỘ MÔN KỸ THUẬT MÁY

Hệ thống dòng vật liệu
Gia công từng phần
Gia công xưởng

Trường ĐH Giao thông Vận tải
Th.s Phạm Thế Minh

Trạm chuẩn bị
Trạm ra
VD Khu vực tiện VD Khu vực phay

Đặc điểm nhận dạng
•Cấu trúc máy:
Tổng hợp từ máy đến
công nghệ (tiện, phay…)

Tự động hóa quá trình sản xuất FMS & CIM

• Nhiều phần khác nhau
Sản xuất linh hoạt
Đặc điểm nhận dạng
•Cấu trúc máy:
Kết hợp linh hoạt
• Có các phần tương
tự

Trạm trung chuyển

Kết thúc
công đoạn

Trạm vào
Vị trí làm
việc 1

Vị trí làm
việc 2

Vị trí làm
việc n-1

Vị trí làm
việc n

Hệ thống vận
tải chung

Trạm trung chuyển
Chương 3 Cung cấp vật liệu tự động linh hoạt


BỘ MÔN KỸ THUẬT MÁY

Hệ thống dòng vật liệu

Trường ĐH Giao thông Vận tải
Th.s Phạm Thế Minh

Lắp ráp
Trạm vào

Lắp ráp liên tục
Đặc điểm nhận dạng

Công đoạn
kết thúc

Công đoạn
Chi tiết cơ bản đầu

•Trạm lắp ráp: chuỗi
cố định hay tách rời

Trạm ra

Chi tiết cơ bản

Tuyến phụ 1…n

Chi tiết ghép

•Có chi tiết giống nhau
Tự động hóa quá trình sản xuất FMS & CIM

Tuyến chính

Chi tiết ghép

Lắp ráp xưởng
Đặc điểm nhận dạng
•Trạm lắp ráp :

Trạm
vào
Vị trí làm
việc 1

Tổng hợp từ vị trí lắp
ráp đến công nghệ
(cuốn, hàn…)
• Nhiều phần khác
nhau

Vị trí làm
việc 2

Trạm ra

Trạm trung chuyển

Chương 3 Cung cấp vật liệu tự động linh hoạt


BỘ MÔN KỸ THUẬT MÁY

Hệ thống dòng vật liệu

Trường ĐH Giao thông Vận tải
Th.s Phạm Thế Minh

Lắp ráp
Chi tiết ghép A

Lắp ráp
linh hoạt

Trạm
vào

Trạm chuẩn bị
đặt gần máy

Chi tiết ghép B

Tự động hóa quá trình sản xuất FMS & CIM

Công đoạn

đầu

Công đoạn
cuối

Chi tiết cơ
bản

Trạm ra
Hệ thống vận
tải chung

Trạm trung
chuyển

Lắp ráp
cố định
Nhận dạng
• Nơi lắp ráp cố
định

Trạm
vào

Chi tiết ghép
Chi tiết cơ bản
Vị trí làm
việc 1

Vị trí làm

việc 2

Vị trí làm
việc n

• Sản phẩm lớn
cồng kềnh
Chương 3 Cung cấp vật liệu tự động linh hoạt


BỘ MÔN KỸ THUẬT MÁY

Hệ thống dòng vật liệu

Trường ĐH Giao thông Vận tải
Th.s Phạm Thế Minh

Kiểm tra, đóng gói và gửi đi

Kiểm tra

Trạm vào

Tự động hóa quá trình sản xuất FMS & CIM

Phế phẩm

Đóng gói
Cụm tổng thành hoặc
sản phẩm từ kho cũng

như nơi gia công

Gửi hàng
Sản phẩm từ kho, nơi
gia công cũng như
đóng gói
Tới kho

Kẹp

Kiểm tra

Tháo

Trạm vào

Xử lý lại

Đóng gói
Tới bộ
phận gửi
hàng

Trạm vào

Trạm vào

Tháo

Nhận

dạng

Trả về kho lưu những
lượng không cần thiết

Triển khai
nhiệm vụ
chuyển hàng và
đóng kiện

Kho

Tới
khách
hàng

Chương 3 Cung cấp vật liệu tự động linh hoạt


BỘ MÔN KỸ THUẬT MÁY
Trường ĐH Giao thông Vận tải

Tự động hóa quá trình sản xuất FMS & CIM

Mặt bằng vận chuyển
Ngoài công ty
Vận tải giữa các công ty, VD
Nhà cung cấp, sản xuất khác
Trong công ty
Vận tải giữa các phân xưởng,

công ty con của công ty
Trong phân xưởng
Vận tải giữa các đơn vị như kho,
đơn vị sản xuất, đơn vị tháo lắp
Trong đơn vị
Vận tải giữa các tế bào trong
một đơn vị

Phương tiện vận chuyển

Th.s Phạm Thế Minh

Xe tải, tàu hỏa, tàu
thủy…
Xe tải, tàu hỏa, tàu
thủy…

Ray treo, xe nâng, hệ
thống vận chuyển linh
hoạt…
Robot cần trục, ray ống
con lăn, hệ thống vận
chuyển linh hoạt…
Trong tế bào
Robot, ray ống con lăn,
Kết nối giữa các máy, trung tâm Robot cần trục, hệ thống
gia công trong phạm vi tế bào
vận chuyển linh hoạt…
Trong máy
Bàn xoay, giá phôi,

Di chuyển trong phạm vi
cấp phôi liệu
máy gia công

Hệ thống
dòng vật liệu
Vận chuyển

Chương 3 Cung cấp vật liệu tự động linh hoạt