Luận văn thạc sĩ nghiên cứu thiết kế chế tạo hoàn thiện mô hình hệ thống điều khiển mini CIM

....

GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO
TRƯỜNG ðẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI
----------------------------

HÀ THANH SƠN

NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ CHẾ TẠO HOÀN THIỆN MƠ
HÌNH HỆ THỐNG ðIỀU KHIỂN MINI-CIM

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Chun ngành: ðIỆN KHÍ HĨA NƠNG NGHIỆP VÀ NƠNG THƠN
Mã số

: 60.52.54

Người hướng dẫn khoa học

: PGS. TS. Trần Mạnh Hùng

HÀ NỘI - 2010


LỜI CÁM ƠN
Trong quá trình học tập và nghiên cứu tại lớp học Cao học Cơ ðiện
Khóa 17 chuyên ngành ðiện khí hóa Nơng nghiệp và Nơng thơn tại trường
ðại học Nơng Nghiệp Hà Nội, tơi đã nhận được sự giúp đỡ giảng dạy nhiệt
tình của các thầy cơ giáo trong và ngồi trường. Nhân dịp này tơi xin chân
thành cám ơn tới các Giáo sư, Tiến sĩ và các thầy cô giáo Khoa Sau ðại

Học, Khoa Cơ ðiện Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội.
Tôi xin chân thành cám ơn trường ðại học Phương ðơng; Phịng
Thí nghiệm Cơ ðiện Vilas 019, Viện Cơ ðiện Nông Nghiệp và Công Nghệ
Sau Thu Hoạch đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ tơi hồn thành đề tài
nghiên cứu này.
Với lịng biết ơn sâu sắc nhất, tôi xin chân thành cám ơn PGS.TS
Trần Mạnh Hùng đã tận tình hướng dẫn tơi hồn thành luận văn cao học
này.
Tôi cũng xin chân thành cám ơn các bạn bè đồng nghiệp và gia đình
đã động viên và giúp đỡ tơi trong q trình học cao học và làm luận văn
thạc sỹ.
Do trình độ và thời gian thực hiện đề tài có hạn, khơng tránh khỏi
những thiếu sót, rất mong tiếp nhận được sự đóng góp ý kiến của các thầy
cơ giáo và các bạn đồng nghiệp để đề tài được hồn thiện
Tơi xin chân thành cám ơn!
Hà nội, ngày 10 tháng 10 năm 2010
Học viên

Hà Thanh Sơn

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học ........... i


LỜI CAM ðOAN
Tơi xin cam đoan các thiết kế tơi làm chưa từng được ai cơng bố
trong bất kỳ cơng trình nào khác.
Tơi hồn tồn chịu trách nhiệm về các kết quả nghiên cứu trình bày
trong luận văn.

Hà Nội, ngày 10 tháng 10 năm 2010

Tác giả

Hà Thanh Sơn

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học ........... ii


MỤC LỤC
Trang
MỤC LỤC ....................................................................................................................... iii
DANH MỤC HÌNH ......................................................................................................... vi
DANH MỤC BẢNG...................................................................................................... viii
MỞ ðẦU .......................................................................................................................... 1
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN TÀI LIỆU............................................................................. 3
1.1. TỔNG QUAN VỀ CIM.......................................................................................... 3
1.1.1. Khái quát chung............................................................................................... 3
1.1.2. Cấu trúc điển hình của CIM ............................................................................. 3
1.2. ỨNG DỤNG VÀ HIỆU QUẢ CỦA CIM ............................................................... 7
1.2.1. Ứng dụng của CIM .......................................................................................... 7
1.2.2. Hiệu quả của CIM............................................................................................ 8
1.3. Sự phát triển của CIM trên thế giới ......................................................................... 9
1.4. Hướng phát triển của CIM .................................................................................... 11
1.5. Sự phát triển của CIM ở Việt Nam........................................................................ 14
1.6. ðịnh hướng xây dựng mơ hình MiniCIM Trường đại học Phương ðơng .............. 15
1.7. Hiện trạng mơ hình MiniCIM của trường ðại học Phương ðơng .......................... 18
1.7.1. Hiện trạng hệ thống điều khiển tồn bộ mơ hình ............................................ 18
1.7.2. Hiện trạng cánh tay robot............................................................................... 19
1.8. Nhiệm vụ của ñề tài:............................................................................................. 20
1.9. Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của ñề tài................................................... 21
CHƯƠNG 2: ðỐI TƯỢNG, PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ PHƯƠNG TIỆN

NGHIÊN CỨU ............................................................................................................... 22
2.1 ðối tượng nghiên cứu: ........................................................................................... 22
2.2. Phương pháp nghiên cứu ...................................................................................... 22
2.2.1. Nghiên cứu lý thuyết kết hợp với thực nghiệm. .............................................. 22
2.2.2. Sử dụng các phần mềm hỗ trợ thiết kế và mô phỏng....................................... 22
2.2.3. Tiến hành thực nghiệm và ñánh giá kết quả thực nghiệm ............................... 22
2.3. Phương tiện nghiên cứu ........................................................................................ 22
2.3.1. Phần Mềm ..................................................................................................... 22
2.3.1.1. ORCAD .................................................................................................. 23
2.3.1.2. PROTEUS .............................................................................................. 23

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học ........... iii


2.3.1.3. CodeVisionAVR..................................................................................... 24
2.3.1.4. SolidWork............................................................................................... 24
2.3.2. Dụng cụ ......................................................................................................... 24
2.3.2.1 Máy tính .................................................................................................. 24
2.3.2.2. ðồng hồ vạn năng .................................................................................. 24
CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ CHẾ TẠO CÁC MODULE ðIỀU KHIỂN VÀ HỆ THỐNG
ðIỀU KHIỂN CÁNH TAY ROBOT............................................................................... 25
3.1. Phân tích các phần tử của mơ hình MiniCIM của trường ðại Học Phương ðông .. 25
3.2. Thiết kế chế tạo các module.................................................................................. 26
3.2.1. Thiết kế Module phần cứng ........................................................................... 26
3.2.1.1. Thiết kế Module ñiều khiển ñộng cơ DC ................................................. 26
3.2.1.2. Thiết kế Module ñiều khiển ñộng cơ bước............................................... 32
3.2.1.3. Thiết kế Module ñiều khiển xilanh khí nén.............................................. 35
3.2.1.4. Thiết kế Module xử lý trung tâm. ............................................................ 37
a. Thiết kế Module nhận tín hiệu vào ............................................................... 40
b. Thiết kế Module đưa tín hiệu ra ................................................................... 41

c. Thiết kế Module nhân tín hiệu với tần số cao ............................................... 42
d. Thiết kế Module truyền thông RS485........................................................... 43
e. Thiết kế Module truyền thông SPI................................................................ 44
g. Thiết kế Module truyền thơng PS2 ............................................................... 45
h. Hình ảnh của module ñiều khiển .................................................................. 46
3.2.1.5. Module xử lý tín hiệu nút bấm ................................................................ 48
3.2.2. Lập trình Module phần mềm .......................................................................... 49
3.2.2.1. Thiết kế cấu trúc chương trình................................................................. 49
3.2.2.2. Lập trình Module ñiều khiển ñộng cơ bước theo tọa ñộ ........................... 53
3.2.2.3. Lập trình Module điều khiển động cơ secvo theo tọa ñộ .......................... 56
3.2.2.4. Lập trình Module tiếp nhận sử lý tín hiệu và chống nhiễu tại các cơng tắc
hành trình ............................................................................................................ 59
3.2.2.5. Thiết kế Module tiếp nhận truyền thông từ bàn phím............................... 59
3.2.3. Nhận xét về các module: ................................................................................ 61
3.3. Thiết kế chế tạo cánh tay robot ............................................................................. 61
3.3.1. Phân tích kết cấu cánh tay robot..................................................................... 61
3.3.2. Yêu cầu tính năng của cánh tay robot............................................................. 63

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học ........... iv


3.3.3. Xây dựng giao diện bảng ñiều khiển cánh tay Robot ...................................... 64
3.3.4. Tính tốn và chọn phần cứng ......................................................................... 65
3.3.5. Xây dựng phần mềm ñiều khiển robot............................................................ 66
3.3.5.1. Cấu trúc xây dựng giao diện phần mềm ñiều khiển:................................. 66
3.3.5.2. Xây dựng giao diện phần mềm ñiều khiển bằng tay cho robot ................. 68
3.3.5.3. Xây dựng giao diện phần mềm ñiều khiển tự ñộng cho robot .................. 70
3.3.5.4. Xây dựng giao diện phần mềm cài ñặt hệ thống ñiều khiển robot ............ 73
3.3.6. Kết quả chế tạo cánh tay robot. ...................................................................... 78
3.3.7 Thử nghiệm cánh tay robot. ............................................................................ 79

3.3.8. Nhận xét về cánh tay robot mới...................................................................... 84
CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ ðỀ NGHỊ........................................................................ 85
4.1. Kết luận................................................................................................................ 85
4.2. ðề nghị................................................................................................................. 86
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................... 87
PHỤ LỤC ....................................................................................................................... 88
6.1. Giới thiệu vi ñiều khiển AVR [12]....................................................................... 88
6.2. Giới thiệu về ñộng cơ 1 chiều [6]......................................................................... 90
6.3. Thơng số điện dung và ñiện cảm của tran trường IRF250P (8) ............................. 91
6.4. Thống số cơ bản của tran C945 (8) ...................................................................... 91
6.5. Thống số cơ bản của tran A1015: (8) ................................................................... 92
6.6. Giới thiệu ñộng cơ bước (6)................................................................................. 92
6.7. Giới thiệu về IC L297 và L298 (7)....................................................................... 95
6.8. Thông số cơ bản của MMBT2222A: (8) .............................................................. 96
6.9. Thơng số thời gian đáp ứng của TLP621 (8) ........................................................ 96
6.10.Thơng số đặc trưng của K1254 (8)....................................................................... 97
6.11.Giới thiệu về giao tiếp SPI (11): .......................................................................... 97
6.12.Lập trình điều khiển robot.................................................................................. 100

Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học ........... v


DANH MỤC HÌNH
Trang
Hình 1.1: Mơ hình CIM tích hợp hệ thống phụ trợ............................................................. 4
Hình 1.2: Sơ đồ thiết kế MiniCIM của trường ðH phương ðơng..................................... 16
Hình 1.3: Ảnh chụp tàn bộ hệ thống trước khi sửa chữa .................................................. 18
Hình 1.4: Cánh tay robot trước khi sửa chữa ................................................................... 19
Hình 3.1: Sơ ñồ khối module ñiều khiển ñộng cơ DC ...................................................... 27
Hình 3.2: Ngun lý cầu H.............................................................................................. 27

Hình 3.3: Sơ đồ ngun lý điều khiển động cơ DC[10].................................................... 28
Hình 3.4: Ngun lý điều khiển tran trường chất lượng cao............................................. 30
Hình 3.5: Tranzitor điều khiển relay ................................................................................ 31
Hình 3.6: Module điều khiển ñộng cơ DC ....................................................................... 32
Hình 3.7: Sơ ñồ khối module ñiều khiển ñộng cơ bước.................................................... 33
Hình 3.8: Sơ ñồ nguyên lý động cơ bước......................................................................... 34
Hình 3.9: Module điều khiển động cơ bước..................................................................... 35
Hình 3.10: Ngun lý điều khiển van khí nén .................................................................. 37
Hình 3.11: Phần nguồn module điều khiển ...................................................................... 40
Hình 3.12: Sơ đồ ngun lý của khối nhận tín hiệu vào ................................................... 41
Hình 3.13: Sơ đồ ngun lý đầu ra tín hiệu điều khiển..................................................... 42
Hình 3.14: Sơ đồ ngun lý tiếp nhận tần số cao ............................................................. 43
Hình 3.15: Sơ ñồ nguyên lý giao tiếp RS485 ................................................................... 44
Hình 3.16: Nguyên lý đệm giao tiếp SPI.......................................................................... 45
Hình 3.17: Module giao tiếp PS2..................................................................................... 46
Hình 3.18: Lớp 2 ngun lý module điều khiển ............................................................... 46
Hình 3.19: Lớp 1 ngun lý module điều khiển ............................................................... 46
Hình 3.20: Module điều khiển trung tâm khơng có vỏ ..................................................... 47
Hình 3.21: Module điều khiển trung tâm ......................................................................... 47
Hình 3.22: Module điều khiển trung tâm có đóng vỏ ....................................................... 47
Hình 3.23: Sơ đồ ngun lý của module nút bấm............................................................. 48
Hình 3.24: Module nút bấm............................................................................................. 49
Hình 3.25: Sơ đồ cấu trúc chung của chương trình theo trình tự chíp............................... 50
Hình 3.26: Sơ đồ cấu trúc chung của chương trình .......................................................... 51
Hình 3.27: Cấu trúc cơ bản của một module:................................................................... 53

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học ........... vi


Hình 3.28: Sơ đồ khối module lập trình động cơ bước..................................................... 54

Hình 3.29: Lưu đồ thuật tốn điều khiển tọa ñộ và tốc ñộ ñộng cơ bước. ......................... 55
Hình 3.30: Giải thuật nhận biết tọa độ ............................................................................. 58
Hình 3.31: Lưu ñồ thuật toán ñiều khiển ñộng cơ DC_Secvol theo tọa độ ....................... 58
Hình 3.32: tồn bộ cánh tay robot.................................................................................... 62
Hình 3.33: Giao diện điều khiển...................................................................................... 65
Hình 3.35: Lưu đồ thuật tốn thực hiện lệnh của robot .................................................... 71
Hình 3.36: Bản điều khiển cánh tay robot........................................................................ 78
Hình 3.37: Ảnh tồn bộ cánh tay robot ............................................................................ 79

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học ........... vii


DANH MỤC BẢNG
Trang
Bảng 3.1: Trạng thái ñộng cơ DC .................................................................................... 29
Bảng 3.2. Các thông số cơ bản của IRFP250 ................................................................... 30
Bảng 3.3. trạng thái tín hiệu ở 2 kênh A,B....................................................................... 57
Bảng 3.4. Kết quả thử nghiệm ño tọa ñộ ñiểm ñến thực của encoder ............................... 81
Bảng 3.5. Kết quả thí nghiệm ðộ dài dây cung và góc quay của Robot............................ 83
Bảng 3.6. So sánh tính năng robot mới với robot cũ ....................................................... 84

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học ........... viii


MỞ ðẦU
Với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học & công nghệ, cùng với những
diễn biến phức tạp của cuộc cạnh tranh thị trường hàng hóa thế giới, CIM
đóng vai trị rất quan trọng đối với sự phát triển nền kinh tế của xã hội. CIM
ñược hiểu là một khái niệm dùng ñể chỉ phương thức sản xuất tiên tiến dựa
trên những thành tựu của công nghệ thông tin.

Hệ thống CIM, có khả năng trợ giúp bằng máy tính cho tất cả các khâu
sản xuất và thương mại của một chu trình sản xuất hàng hóa. CIM tiếp nhận
đơn ñặt hàng, thiết kế và sản xuất, lập kế hoạch sản xuất, xây dựng quy trình
cơng nghệ, quản lý thơng tin dữ liệu (bao gồm thu thập, lưu trữ và truy xuất
dữ liệu), điều khiển robot, kiểm sốt chất lượng sản phẩm, cho ñến khâu cung
cấp, phân phối sản phẩm của một nhà máy. Như vậy CIM cho phép thiết lập
nên một hệ thống sản xuất tồn cầu có khả năng ñáp ứng nhanh nhất nhu cầu
của thị trường, ñạt ñược hiệu quả kinh tế cao, ứng dụng nhanh chóng các sáng
kiến và các công nghệ mới vào sản xuất.
Hiện nay, việc ứng dụng hệ thống CIM ñã mang lại nguồn lợi khổng lồ
cho các tập đồn sản xuất lớn trên thế giới như MICROSOFT, SAMSUNG,
HP, TOSHIBA, …
Nhiều nhà chiến lược kinh tế thế giới ñã nhận ñịnh rằng CIM chính là
hướng phát triển tất yếu của sản xuất hiện nay. Tuy nhiên ñể áp dụng CIM
vào sản xuất cũng gặp rất nhiều khó khăn, đặc biệt là đối với nền sản xuất còn
yếu như Việt Nam. ðể áp dụng ñược CIM vào sản xuất phụ thuộc vào rất
nhiều yếu tố, đó là khả năng tài chính của nhà sản xuất, năng lực của người
lao ñộng, năng lực quản lý, khả năng tiếp cận với công nghệ mới... tựu chung
là 2 yếu tố chính: Tài chính và con người có tri thức cao.
Ở Việt Nam, hiện nay CIM còn là khái niệm khá mới mẻ. Hầu như
chưa thấy ứng dụng của hệ thống CIM trong sản xuất. Tuy nhiên trước trào
lưu phát triển mạnh mẽ của kinh tế thế giới. Hơn thế nữa là thời hạn gia nhập

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học ........... 1


WTO ngày càng đến gần thì u cầu đào tạo nguồn nhân lực có tri thức cao
có thể thích ứng ñược với nền sản xuất công nghiệp hiện ñại càng trở lên cấp
bách.
Cơng tác đào tạo nguồn nhân lực cao trong các trường đại học và cao

đẳng khơng chỉ chú trọng kiến thức lý thuyết mà phải ñặc biệt chú trọng ñến
thực hành. Các bài giảng cần ñựơc thể hiện bằng mơ hình thực tế, bằng trực
quan sinh động. Tạo ñiều kiện cho sinh viên dễ dàng hơn trong việc tiếp cận
với nền sản xuất tiên tiến. Giúp cho họ có thể nắm bắt kịp thời với nền khoa
học kỹ thuật hiện ñại của các nước trong khu vực cũng như trên thế giới.
Tuy nhiên, trong ñiều kiện kinh tế của nước ta hiện nay cịn nhiều khó
khăn, nhập thiết bị - học cụ của nước ngoài phải chịu giá rất cao, cho nên việc
trang bị hàng loạt các máy móc cơng cụ hiện đại phục vụ tất cả các trường ñại
học, cao ñẳng và dạy nghề trong cả nước thì khơng phải dễ dàng.
ðể giải quyết bất cập trên, năm 2008 tại trường ðại học Phương ðơng
đã bắt đầu tiếp cận hệ thống CIM, xây dựng mơ hình hệ thống MINI CIM
phục vụ cho đào tạo. Tuy nhiên mơ hình con nhiều thiều sót như độ chính xác
thấp, dễ hỏng hóc khi vận hành, ít chức năng. Do vậy tiến hành đề tài
“NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ CHẾ TẠO HỒN THIỆN MƠ HÌNH HỆ THỐNG
ðIỀU KHIỂN MINI – CIM” đã có của trường ðại học Phương ðơng, nhằm
góp phần phục vụ hiệu quả cho công tác giảng dạy của trường và ñáp ứng nhu
cầu chung cho các trường kỹ thuật chuyên ngành liên quan trong cả nước. Là
việc làm có ý nghĩa khoa học và thực tiễn

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học ........... 2


CHƯƠNG I: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. TỔNG QUAN VỀ CIM
1.1.1. Khái quát chung
CIM (Computerize Integrate Manufacturing) là hệ thống sản xuất tích
hợp có sự trợ giúp của máy tính. Hiện nay có rất nhiều quan niệm khác nhau
về CIM tùy vào mục đích sử dụng.
Cơng ty Các hệ thống tự ñộng và máy tính CASA (The Computer and
Automated Systems Association) định nghĩa: CIM là một hệ thống tích hợp

có khả năng cung cấp sự trợ giúp của máy tính cho tất cả các chức năng
thương mại, bao gồm các hoạt ñộng từ khâu tiếp nhận ñơn ñặt hàng cho ñến
cung cấp sản phẩm của một nhà máy sản xuất.
Công ty máy tính của MỸ IBM cho rằng: CIM là một ứng dụng, có khả
năng cung cấp cơ sở nhận thức cho việc tích hợp dịng thơng tin của thiết kế
sản phẩm, của kế hoạch sản xuất, của việc thiết lập và điều khiển các ngun
cơng.
Hãng SIEMENS của ðức lại cho rằng: CIM khơng phải là một sản
phẩm hồn thiện mà là một chiến lược và là một khái niệm ñể ñạt các mục
ñích thị trường của một nhà máy.
Từ ñiển của cơng nghệ tiên tiến AMT định nghĩa: CIM là một nhà máy
tự động hóa tồn phần, nơi mà tất cả các q trình sản xuất được tích hợp và
được điều khiển của máy tính.
1.1.2. Cấu trúc điển hình của CIM
CIM là một cơng nghệ tiên tiến để quản lý cơng ty sản xuất thơng qua
dịng thơng tin. Cơng nghệ thơng tin là một cơng cụ tích hợp rất mạnh và là
cơ sở hạ tầng để đạt mục đích trong một xí nghiệp tích hợp. Trong thế giới
hiện nay, cơng nghệ thơng tin đóng vai trị quyết định trong quản lý xí nghiệp.
ðồng thời sự phát triển của các tiêu chuẩn liên kết đã có ảnh hưởng lớn đến
CIM và đã mở đường cho việc tích hợp hóa .

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học ........... 3


Các cơng nghệ tích hợp trong CIM rất đa dạng và bao gồm nhiều lĩnh
vực công nghệ phức tạp khác nhau. Tuy nhiên ở ñây chỉ ñề cập ñến một số
cơng nghệ tiên tiến của CIM [1].

Hình 1.1: Mơ hình CIM tích hợp hệ thống phụ trợ

Tự động hóa văn phịng: ðó là việc tự động hóa các q trình của văn
phịng bằng các cơng nghệ thích hợp. Nó có thể được xem như một máy tính
mà từ đó hầu hết các tài liệu văn phịng được truyền đi các mạng ñể nối kết tất
cả các thiết bị sản xuất và các cơng nghệ của một cơng ty nào đó bằng các hệ
thống thơng tin quản lý. Tự động hóa văn phịng cho phép: Tạo ra nhiều
thơng tin thương mại; Quay vòng nhanh các tư liệu thương mại; Giảm sai số
trong quản lý; Giảm mặt bằng làm việc; Phục vụ khách hàng tốt hơn; Khả
năng ra quyết ñịnh tốt hơn; Giảm số nhân viên văn phịng; Nâng cao trình độ
của nhân viên văn phịng.
Thiết kế có sự trợ giúp của máy tính CAD: Rất quan trong trong CIM
có rất nhiều lợi ích đi liền với CAD như: Nâng cao năng suất và giảm thời
gian thiết kế sản phẩm; Giảm thời gian thiết kế dụng cụ và ñồ gá ñược 12 ÷

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học ........... 4


25%; Nâng cao chất lượng thiết kế, do đó nâng cao ñược chất lượng sản
phẩm; Tạo ra ñược tài liệu có chất lượng cao; Loại trừ được các cơng việc lặp
lại; Tiết kiệm thời gian và giảm giá thành khi chế tạo sản phẩm mới; Tiêu
chuẩn hóa tốt hơn; Hồn thiện giao diện giữa thiết kế và sản xuất; Giảm thời
gian trả lời kết quả ñấu thầu [1].
Máy ñiều khiển số CNC: cho phép gia công chi tiết theo một chương
trình lập sẵn cho mọi kích thước mong muốn và theo một quy trình cơng nghệ
đã lập sẵn. Các máy CNC cho phép loại trừ ảnh hưởng của công nhân và nâng
cao chất lượng sản phẩm. Các máy CNC ñược sử dụng cho nhiều mục đích
khác nhau như: Gia cơng, làm sạch, đánh bóng, kiểm tra, nén ép, rèn hoặc dập
.

Sản xuất có sự trợ giúp của máy tính CAM: Cho phép thiết kế và lập

quy trình gia cơng trên máy tính. Kết hợp với CAM cũng như các phần tử
CNC và cơ sở dữ liệu giúp cho việc lập chương trình gia cơng và thay đổi
chương trình gia cơng trở lên nhanh chóng. Ưu điểm của hệ thống CAM là
:Tăng năng suất lao ñộng; Nâng cao chất lượng sản phẩm; Giảm diện tích sản
xuất; ðáp ứng nhu cầu của khách hàng nhanh hơn; Cải thiện ñiều kiện làm
việc của cơng nhân và loại trừ những điều kiện làm việc nguy hiểm.
Kiểm tra chất lượng có sự trợ giúp của máy tính: Bao gồm q trình
giám sát và q trình ño kiểm tra sản phẩm. Hệ thống kiểm tra chất lượng có
sự trợ giúp của máy tính CAQC (Computer Aided Quality Control) cho phép:
Giảm thời gian giám sát quá trình sản xuất; Giảm chi phí gián tiếp cho các
giám sát viên; Giảm chi phí tương đối để đạt chất lượng sản phẩm xuống 50 ÷
90%; Nâng cao chất lượng sản phẩm; Giảm cơng việc lặp lại trong q trình
kiểm tra chất lượng sản phẩm; Cải thiện ñiều kiện làm việc.[1]
Hệ thống bảo quản và tìm kiếm tự động: Là hệ thống xử lý vật liệu ñể
cấp phát chi tiết cho các khu vực và tìm kiểm chi tiết từ các khu vực. Hệ
thống bảo quản và tìm kiếm tự động cho phép; Kiểm tra vật liệu bằng máy
tính, xác định trạng thái và vị trí của vật liệu. Thơng qua mạng để điều khiển

Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học ........... 5


các hệ thống phụ trợ và CIM; Giảm phế phẩm gia cơng; Loại trừ q trình xử
lý lặp lại đối với vật liệu; Tăng năng suất lao ñộng; Giảm thời gian lắp ráp
(khoảng 25%).
Cơng nghệ nhóm: Là cách thức sản xuất theo nhóm tùy thuộc vào đặc
tính của quy trình cơng nghệ. Việc ghép các nhóm làm việc với nhau theo quy
trình cơng nghệ sẽ đem lại những kết quả khả quan: Hồn thiện khâu thiết kế
và tăng tính tiêu chuẩn hóa của thiết kế. Giảm khối lượng cơng việc trong
khâu xử lý vật liệu. Giảm 20% ÷ 80% thời gian sản xuất. Giảm 15% ÷ 20%
khối lượng lao động. Giảm 20% ÷ 30% chi phí dụng cụ cắt. Giảm 20% ÷ 60%

thời gian chuẩn bị sản xuất. Giảm 15% ÷ 30% thời gian ñặt hàng và cấp hàng.
ðơn giản hóa việc lập quy trình sản xuất và rút ngắn chu kỳ sản xuất. Hồn
thiện q trình kiểm tra chất lượng sản phẩm. Khả năng thích ứng nhanh với
thị trường, do đó giảm được thời gian đặt hàng và thời gian cấp hàng. Tăng
cường sự hợp tác giữa các tổ chức của cơng ty. Nâng cao năng suất lao động.
Giảm 15% ÷ 70% phế liệu sản xuất.
Lập quy trình cơng nghệ có sự trợ giúp của máy tính: CAPP
(Computer Aided Process Planning) là xác định thứ tự ngun cơng với nhiều
thơng số cơng nghệ để chế tạo hoặc để lắp ráp. CAPP cho phép lập được quy
trình mới để gia cơng chi tiết, thay đổi quy trình đang được ứng dụng để có
quy trình mới tiên tiến hơn hoặc để thực hiện các cơng việc lập chương trình
nào đó một cách nhanh chóng và thuận tiện. CAPP cho phép: Giảm thời gian
thiết kế sản phẩm mới; Giảm chi phí cho việc tiếp nhận chi tiết mới; Giảm
thời gian thiết kế dụng cụ cắt; Tăng khả năng khai thác hệ thống CIM; Giảm
thời gian lập quy trình cơng nghệ; Giảm số lượng dụng cụ cắt bị hỏng. [1]
Tế bào gia công: CM (Cellular Manufacturing) là thiết bị sản xuất
thường dùng ñể chế tạo các chủng loại chi tiết khác nhau. Công nghệ nhóm
trong quy trình sản xuất đã tạo ra CM. Hệ thống sản xuất của một cơng ty
được tổ chức thành các tế bào gia công. Các tế bào gia công bao gồm: Máy

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học ........... 6


gia cơng và các quy trình để chế tạo một loại chi tiết nào đó. Tế bào gia cơng
cho phép: Giảm đáng kể thời gian gia cơng chi tiết; Giảm 20 ÷ 30% khối
lượng lao động; Giảm 15 ÷ 30% chi phí cho thiết kế xỹ thuật; Giảm thời gian
chuẩn bị sản xuất; ðạt hiệu quả cao trong xử lý vật liệu; Nâng cao chất lượng
sản phẩm; ðơn giản hóa việc lập quy trình cơng nghệ chế tạo và quy trình
kiểm tra.
Robot: Các lợi ích mà robot đem lại: Tăng năng suất lao ñộng; Nâng

cao chất lượng sản phẩm; Giảm phế liệu và chi phí cho những cơng việc lặp
lại; Giảm chi phí cho ngun cơng kiểm tra chất lượng sản phẩm; Giảm chi
phí lao động trực tiếp; Có khả năng thực hiện nhiều nguyên công khác nhau.
Hệ thống FMS: FMS ñược coi là phiên bản ñầu tiên của CIM, ứng
dụng hệ thống FMS cho phép: Tăng tính linh hoạt khi gia công các loại chi
tiết khác nhau; Xử lý nhiều loại vật liệu khác nhau; Hệ thống sản xuất tiếp tục
hoạt động khi có một máy ngưng hoạt động; Hồn thiện sức lao động của con
người; Hồn thiện q trình kiểm tra chất lượng sản phẩm; Giảm 50% giá
thành sản xuất; Giảm 30% chi phí cho dụng cụ cắt; Giảm 50 ÷ 90% khối
lượng lao động; Tăng hệ số sử dụng máy; Nâng cao chất lượng sản phẩm;
Giảm phế liệu; Giảm 42% diện tích mặt bằng sản xuất; Nâng cao năng suất
lao động tới 200 ÷ 350%.
1.2. ỨNG DỤNG VÀ HIỆU QUẢ CỦA CIM
1.2.1. Ứng dụng của CIM
Thiết lập một hệ thống sản xuất tích hợp có sự trợ giúp của máy tính
CIM là một vấn đề khơng đơn giản nó khơng chỉ phụ thuộc vào khả năng tài
chính của cơng ty mà cịn phụ thuộc vào đội ngũ nhân lực của cơng ty đó việc
ứng dụng một hệ thống CIM vào sản xuất của một công ty phải ñược xem xét
một cách kỹ lưỡng. Thực tế khi mà sản xuất phát triển, nhu cầu của khách
hàng thay ñổi thường xuyên và không ngừng nâng cao, sự cạnh tranh mạnh
mẽ của nhiều cơng ty trên phạm vi tồn cầu thì u cầu ứng dụng một hệ

Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học ........... 7


thống CIM cho sản xuất là rất cần thiết. Trong hệ thống CIM chức năng thiết
kế và chế tạo ñược gắn kết với nhau cho phép khép kín chu trình chế tạo sản
phẩm và tạo ra sản phẩm một cách nhanh chóng bằng các quy trình sản xuất
linh hoạt và hiệu quả. Với hệ thống CIM, nó có khả năng cung cấp sự trợ giúp
máy tính cho tất cả các chức năng thương mại gồm các hoạt ñộng từ khâu tiếp

nhận ñơn ñặt hàng cho ñến cung cấp, phân phối sản phẩm của một nhà máy.
CIM tham gia vào môi trường sản xuất cơng nghiệp: điều khiển robot,
lắp ráp, gia cơng, sơn phủ đánh bóng, gia cơng hàn, kiểm sốt chất lượng sản
phẩm, đóng gói, vận chuyển và phân phát hàng hố.
CIM tham gia vào các q trình cơng nghệ: thiết kế và sản xuất có trợ
giúp máy tính (CAD/CAM). Lập kế hoạch sản xuất và quy trình cơng nhgệ có
trợ giúp của máy tính (Computer Aided Process Planning/Computer Aided
Engineering) (CAPP/ CAE).
CIM bao gồm mạng và các hệ thống: các phần cứng và phần mềm
truyền thông trong nhà máy, quản lý thông tin dữ liệu bao gồm cả việc thu
thập, lưu trữ và truy xuất dữ liệu.
CIM tham gia vào việc cải thiện khơng ngừng các q trình sản xuất:
lập kế hoạch và kiểm sốt ngun liệu đầu vào, các hệ thống theo dõi và kiểm
soát chất lượng, các kỹ thuật và phương pháp thanh tra giám sát như lập kế
hoạch và quản lý nguồn lực sản xuất, lập kế hoạch và quản lý của công ty,
kiểm tra chất lượng tồn bộ và phương thức sản xuất đáp ứng kịp thời sự thay
đổi nhanh chóng của các chủng loại sản phẩm.
1.2.2. Hiệu quả của CIM
Hệ thống CIM có thể tạo ra lợi nhuận vững chắc cho người sử dụng
hơn là các hệ thống sản xuất thông thường khác. CIM cho phép một nhà máy
sản xuất thích ứng nhanh chóng với sự thay ñổi của thị trường và cung cấp
các hướng phát triển cơ bản của sản phẩm trong tương lai. Với sự trợ giúp của
các máy tính trong CIM, các hoạt động phân đoạn của q trình sản xuất được

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học ........... 8


tích hợp thành một hệ thống sản xuất thống nhất, hoạt động trơi chảy với sự
giảm thiểu thời gian và chi phí sản xuất đồng thời nâng cao chất lượng sản
phẩm. Trong hệ thống CIM cho phép sử dụng tối ưu các thiết bị, nâng cao

năng suất lao động, ln ứng dụng các công nghệ tiên tiến và giảm thiểu sai
số gây ra bởi con người, kinh nghiệm sử dụng CIM cho thấy những lợi ích
điển hình sau đây: Nhanh chóng cho ra đời sản phẩm mới kể từ lúc nhận ñơn
ñặt hang; Giảm 15- 30% giá thành thiết kế; Giảm 30- 60% thời gian chế tạo
chi tiết; Tăng năng suất lao ñộng lên tới 40- 70%; Nâng cao chất lượng sản
phẩm, giảm ñược 20- 50% phế phẩm; Quản lý vật tư hàng hoá sát thực tế
hơn; Tăng khả năng cạnh tranh của sản phẩm và ñáp ứng nhu cầu thị trường;
Hồn thiện được phương pháp thiết kế sản phẩm, ví dụ: sử dụng phương pháp
phần tử hữu hạn cùng với máy tính cho phép thực hiện phép tính nhanh hơn
30 lần so với các phương pháp thông thường khác cho nhiều phương án thiết
kế khác nhau.
1.3. Sự phát triển của CIM trên thế giới
Vào năm 1954, NC ñã ñược ñưa vào sản suất và sau ñó, vào năm 1955
sự phát triển của cơng cụ xử lý lập trình tự ñộng ñã mở ñầu cho sự xuất hiện
của CAM. CAD bắt đầu xuất hiện vào khoảng năm 1960 với cơng nghệ thiết
kế cao nhờ có sự trợ giúp của máy tính. Với sự xuất hiện của vi mạch vào
đầu những năm 1970, máy tính được ứng dụng trong tất cả các lĩnh vực của
sản suất [1].
tiến sĩ Jonseph Harrington ñã ñưa ra Khái niệm về CIM vào những năm
1973. Mặc dù khái niệm về CIM của ơng chưa được hồn chỉnh, ngày nay
danh từ CIM ñã trở nên rất quen thuộc trong cách nói về sản xuất. CIM đã trở
thành chiến lược nền tảng của tích hợp các thiết bị và hệ thống sản xuất thơng
qua các máy tính hoặc các bộ xử lý tự động.[1]
Mục đích hiện thực lâu dài của CIM có thể đạt được thơng qua việc lập
kế hoạch phát triển ở tầm vĩ mô của công ty. Sự tích hợp có hiệu quả địi hỏi

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học ........... 9


kiến thức chuyên sâu về tất cả các quá trình công nghệ và hiệu biết sâu sắc về

tất cả các thiết bị sản xuất của công ty. ðể cho việc ứng dụng CIM có hiệu
quả thì việc tích hợp các cơng nghệ tiên tiến AMT phải được thực hịên thơng
qua các máy tính. Máy tính chỉ hoạt động như các toạ độ phụ cho cơng nghệ.
Tuy nhiên, khơng có máy tính thì việc tích hợp sẽ khơng có hiệu quả .
Năm 1975 Bộ quốc phịng Hoa Kỳ bắt đầu lập chương trình sản xuất có
sự trợ giúp của máy tính của lực lượng khơng qn AFCAM. Chương trình
này cho phép tiếp cận tốt hơn đối với cơng nghệ sản xuất. Nhờ kết quả đó mà
sản xuất có sự trợ giúp của máy tính tích hợp ICAM đã được xây dựng vào
năm 1976 tại phịng thí nghiệm vật liệu của khơng quân Hoa Kỳ dưới sự chỉ
ñạo của Uỷ ban kỹ thuật và Viện hàn lâm Quốc gia NAEC về sản xuất có sự
trợ giúp của máy tính CAM. Sau khi bỏ chương trình ICAM vào năm 1985,
khơng qn Hoa Kỳ bắt đầu xây dựng chương trình CIM.
Cơng ty các hệ thống tự động và máy tính CASA của hội những nhà
sản xuất SME ñã ñược thành lập vào năm 1975 ñể tập chung kiến thức trong
lĩnh vực máy tính và tự động hố cho sự phát triển của sản xuất. Là một hội
khoa học và ñào tạo, CASA/SME ñã truyền bá khái niệm về CIM tới đơng
đảo quần chúng và ñã xây dựng vòng tròn CIM nhằm cung cấp cho cơng
nghiệp sản xuất một cái nhìn đúng đắn về CIM. Hội ñồng kỹ thuật của
CASA/SME ñã thống nhất 5 vấn ñề cơ bản của vòng tròn CIM như sau: Quản
lý sản xuất và nguồn nhân lực, sản xuất và quá trình, lập kế hoạch sản xuất và
kiểm tra, nhà máy tự động hố và quản lý nguồn thơng tin. Vịng trịn CIM
mơ tả khía cạnh tích hợp của CIM đối với quan điểm về quản lý sản xuất.
CIM có những ưu điểm sau đây:
- Tính linh hoạt của sản phẩm, sản lượng và vật liệu.
- Nâng cao năng suất và chất lượng của gia cơng.
- Hồn thiện giao diện giữa thiết kế và sản xuất.
- Giảm lao ñộng trực tiếp và gián tiếp.

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học ........... 10

- Thiết kế có năng suất và độ chính xác cao.
- Tiêu chuẩn hoá cao và sử dụng vật liệu hợp lý.
- Tiết kiệm thời gian và mặt bằng sản xuất.
- Tạo cơ sở dữ liệu chung ñể loại trừ các bộ phận chứa dữ liệu ñộc
lập.
- Loại trừ các công việc lặp lại không cần thiết.
- Giảm thời gian giám sát sản xuất và số cán bộ thực hiện cơng việc
này.
- Có ưu điểm cạnh tranh với các đối thủ cạnh tranh.
Khái niệm về CIM ñược ñưa ra trong thời gian đầu có vẻ khơng đạt
được ý tưởng thực tế, tuy nhiên với cơng nghệ ngày nay thì CIM đạt được
mục đích khơng mấy khó khăn. Tương lai của kỹ thuật là ứng dụng CIM với
táo động của trí tuệ. Sản xuất trí tuệ là con đường của tương lai. Vì vậy, cơng
nghệ sản xuất các hệ thống CIM sẽ bao gồm trí tuệ để giúp đỡ các nhà máy
chế tạo ra các sản phẩm có chất lượng cao, giá thành hạ .
1.4. Hướng phát triển của CIM
CIM ảo: Sản xuất ảo là khi các ñơn vị sản xuất ñược liên kết với nhau
trên phạm vi toàn cầu ñể giải quyết tất cả các vấn ñề từ sản xuất ñến phân
phối sản phẩm [1].
Ngày nay ñã có nhiều sự liên kết tồn cầu trong rất nhiều lĩnh vực cơng
nghiệp. Do dó, nhà máy ảo đã được định nghĩa như một mạng liên kết tồn
cầu và chỉ có nhà máy ảo mới ñảm bảo ñược sự cạnh tranh và thị trường toàn
cầu. Từ khái niệm nhà máy ảo người ta ñưa ra khái niệm về CIM ảo. Nghiên
cứu về CIM ảo và ứng dụng nó trên phạm vi tồn cầu ñã trở nên bức thiết.
Ứng dụng CIM ảo là một bước tiến quan trọng trong sản xuất tương lai ñã
ñược Lin (năm 1977) khởi xướng. Tuy nhiên, vào thời ñiểm dó cũng rất nhiều
cơng trình về nhà máy ảo của Makatsoris và Besant được cơng bố. CIM ảo có
thể thích ứng với sản xuất và phân bố toàn cầu.[1]

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học ........... 11


Trung tâm nghiên cứu công nghệ sản xuất tiên tiến của trường ðại học
tổng hợp nam Australia ñã ñưa ra khái niệm về vòng tròn CIM ảo. Vòng tròn
CIM ảo này mơ tả các điều kiện thị trường tồn cầu.
Khái niệm về vòng tròn CIM ảo cũng như vòng tròn CIM ñã ñược các
nhà sản xuất SME (Society of Manufacturing Engineers) phát triển và nó đã
được giải thích như sau (Giải thích bắt đầu từ vịng trịn ngồi cùng).
Vịng trịn ngồi mơ tả tình trạng thế giới hiện tại, đó là cạnh tranh tồn
cầu, sự quan tâm mơi trường, hàng hoá thoả mãn nhu cầu của khách hàng,
chu kỳ chế tạo sản phẩm ngắn, yêu cầu sáng tạo sản phẩm và trả lời nhanh.
Vịng thứ hai mơ tả các hệ thống tồn cầu, đó là các nhà máy ảo, các hệ
thống sản xuất tồn cầu và những hoạch định sản xuất mang tính chiến lược
Vịng thứ ba giải thích cách thức thực hiện, đó là sự liên kết tồn cầu về
sản xuất, sự lên kết của các công nghệ tiên tiến, sự chun mơn hóa và phân
phối riêng biệt nhưng được quản lý chung.
Vịng thứ tư mơ tả sự cần thiết của thơng tin và liên kết tồn cầu, đồng
thời sự cần thiết phải phân chia dữ liệu giữa các hệ thống.
Vịng trịn trung tâm mơ tả kết quả của CIM như một nhà máy tích hợp
tồn cầu thơng qua cấu trúc tích hợp.
ðể tạo điều kiện thuận lợi cho việc đầu tư vào CIM và để giúp nền
cơng nghiệp sản xuất, nhiều nhà nghiên cứu đã tìm ra những giải pháp ñể ứng
dụng CIM. ðây là một số hướng nghiên cứu về CIM :Hợp lý hoá CIM và
chiến lược quản lý CIM; Nhà máy tích hợp cho CIM và danh giới địa lý;
Mạng liên kết của CIM; Cơng cụ và công nghệ tiên tiến cho việc ứng dụng
CIM; Mô hình hệ thống sản xuất; Ứng dụng trí tuệ nhân tạo AI (Artifical
Intelligence) như Fuzzy logic, mạng notron để tích hợp trí tuệ tồn phần các
hệ thống sản xuất .

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học ........... 12


Chỉ tiêu “hợp lý hoá và chiến lược quả lý CIM” ñược nghiên cứu theo
chiều hướng: các nghiên cứu ñều tập chung và việc ñảm bảo cho nhà quản lý
các nguyên tắc ứng dụng CIM trong môi trường sản xuất của mình .
Chỉ tiêu “nhà máy tích hợp cho CIM với danh giới ñịa lý” ñược nghiên
cứu theo cáu trúc và mơ hình hố của nhà máy tích hợp, theo hợp tác
CAD/CAM tồn cầu thơng qua các hệ thống phụ trợ của CIM.
Chỉ tiêu “mạng liên kết của CIM” bao gồm ứng dụng mạng trên phạm
vi rộng và Internet cho CIM, tăng cường thơng tin bằng dữ liệu tích hợp mối
quan hệ giữa khách hàng và nhà sản xuất, các dữ liệu quản lý trong các hệ
thống CIM .
Chỉ tiêu “công cụ và công nghệ tiên tiến cho việc ứng dụng CIM” được
nghiên cứu vể robot, tự động hố và sản xuất trí tuệ .
Chỉ tiêu “mơ hình hệ thống sản xuất” được nghiên cứu về tích hợp các
mơ hình thơng tin với các mơ hình chức năng của CIM, mơ hình mơ phỏng
tích hợp của CIM và các hệ thống thiết kế của CIM .
Chỉ tiêu “ứng dụng trí tuệ nhân tạo” bao gồm các hướng nghiên cứu về
ứng dụng các mạng notron trong tự động hố sản xuất, hệ thống hoạch định
trí tuệ và các mơ hình thích nghi của CIM.
Các hướng nghiên cứu ñể phát triển CIM:
Trong phạm vi nghiên cứu về hợp lý hoá CIM và chiến lược quản lý
CIM, sự phát triển của hệ thống thơng tin quản lý đã thúc đẩy việc ứng dụng
hệ thống trợ giúp ra quyểt định DSS trong mơi trường ra quyết định theo
nhóm. Hơn nữa, sư thay đổi nhanh chóng của cơng nghệ và tri thức đã tác
động đến các mơ hình tĩnh và lạc hậu của xí nghiệp. Vì vậy, để hợp lý hố và
tối ưu hố đầu tư cho nhà máy ảo cần có hệ thống trợ giúp ra quyết định theo
nhóm GDSS (Group Decision Support Systems) [1].

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học ........... 13


Hệ thống GDSS cho phép tính hiệu quả các cơng nghệ tiên tiến AMT
trong cơ cấu tổ chức toàn cầu. ðồng thời hệ thống GDSS giúp các nhà ra
quyết ñịnh phân tích hiệu quả đầu tư của một cơng ty hay xí nghiệp nào đó.
Sự phát triển nhanh chóng của cơng nghệ cho phép tạo ra nền sản xuất
tồn cầu với nhiều nhà máy, xí nghiệp được phân bố trên các vùng lãnh thổ
khác nhau.
Gần ñây người ta ñã thực hiện nhiều đề tài nghiên cứu khác nhau nhằm
mục đích phát triển CIM. Các hướng nghiên cứu đó là: Nghiên cứu về nhà
máy tích hợp của CIM; Nghiên cứu về mạng liên kết và Internet của CIM;
Nghiên cứu về robot và tự động hố để ứng dụng vào CIM; Nghiên cứu về
hợp lý hố và tối ưu hóa CIM; Nghiên cứu khả năng ứng dụng của CIM ảo và
sản xuất trí tuệ.
1.5. Sự phát triển của CIM ở Việt Nam
Nhịp độ phát triển của sản xuất tự động hố tồn phần FMS(Flesible
Manufacturing Systemp) & CIM phụ thuộc vào nhiều yếu tố, trong đó hai yếu
tố: Lực lượng lao động có trình độ chun mơn cao và nguồn tài chính đóng
vai trò quan trọng nhất. FMS & CIM là những hệ thống sản xuất có mứu độ
tự động hố cao, chúng ñã và ñang ñược ứng dụng rộng rãi ở các nước công
nghiệp phát triển. Tuy ở Việt Nam sản xuất tự động hố mới chỉ ở giai đoạn
đầu của sự phát triển, nhưng để hồn thành q trình cơng nghiệp hố và hiện
đại hố đất nước thì việc nghiên cứu, phát triển và ứng dụng các hệ thống
FMS & CIM ñã và ñang ñược quan tâm ñặc biệt.
Hiện nay CIM cịn khá mới mẻ đối với các nhà máy tại Việt Nam. Hầu
như chưa thấy sự ứng dụng của hệ thống CIM trong sản xuất mà chỉ có rất ít
các hệ thống Mini CIM ñược sử dụng ñào tạo tại một số trường ðại học về kỹ
thuật. Tiêu biểu là hệ thống Mini CIM của trường ðại học Bách Khoa Hà nội.
Tuy nhiên với làn sóng đầu tư rất mạnh ñang tràn vào Việt Nam sau khi

gia nhập WTO, các hệ thống sản xuất tự động tồn phần đang phát triển

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học ........... 14


nhanh chóng và trong tương lai CIM sẽ được ứng dụng vào sản xuất. ðể bắt
kịp với sự phát triển nhanh chóng của nền cơng nghiệp thế giới, việc đào tạo
ra một ñội ngũ cán bộ vận hành và quản lý có kiến thức về CIM là rất quan
trọng. Vì vậy việc giảng dạy về FMS & CIM ñang ñược ñặc biệt chú trọng tại
các trường ñại học kỹ thuật của Việt Nam.
1.6. ðịnh hướng xây dựng mơ hình MiniCIM Trường đại học Phương
ðơng
Các cơng nghệ tích hợp trong CIM rất ña dạng và chúng bao gồm nhiều
lĩnh vực khác nhau. Nhưng trong giới hạn mơ hình học cụ của nhà trường
chưa ñủ ñiều kiện xây dựng ñược một cách toàn diện và chưa thể hiện hết lý
tưởng của CIM. Tuy nhiên mơ hình ban đầu của trường đại học Phương ðơng
đã giới thiệu được tổng qt hình ảnh thu nhỏ của hệ thống CIM, giúp cho
sinh viên có được nhận thức ban ñầu về hệ thống sản xuất hiện đại. Mơ hình
này cịn rất nhiều thiếu sót cần được cải tiến.
ðể có cái nhìn tồn diện về q trình thiết kế mơ hình MINI CIM phục
vụ cho đào tạo ñề tài ñã ñề xuất sơ ñồ thiết kế MINI CIM tại trường ðại học
Phương ðơng như hình 1.2.ðể phát triển mơ hình MiniCIM này cần phải có
hiểu biết tốt và đầu tư rất nhiều thời gian, cơng sức, kinh phí…
Sơ đồ phát triển MINI CIM cũng cho thấy mơ hình có hai phần chính là:
(1) Hệ thống phần mềm hỗ trợ ñiều hành: Bao gồm các phần mềm về
CAD, CAM. Các phần mềm về quản lý thống kê. Các phần mềm về giám sát,
kiểm tra, cảnh báo.
(2) Hệ thống máy mơ hình bao gồm 4 phần tử máy: CNC, cánh tay
Robot, băng tải vận chuyển và phân loại, lắp ráp xếp và quản lý kho.

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học ........... 15


Hình 1.2: Sơ đồ thiết kế MiniCIM của trường ðH phương ðơng

Trong khn khổ của luận văn cao học thì phần Hệ thống phần mềm hỗ
trợ và ñiều hành, chọn giải pháp chọn sử dụng các phần mềm chuyên ngành
có trên thị trường, trên cơ sở phát triển ứng dụng hệ thống.
Như vậy trong nội dung luận văn cao học, tôi chỉ tập trung vào phần (2)
là thiết kế nâng cấp hệ thống ñiều khiển của các phần tử máy mơ hình.
Trình tự thiết kế mơ hình MiniCIM như sau:
Giai ñoạn 1: Xây dựng phần cứng là các phần tử máy của mơ hình
MINI CIM
Như sơ đồ của mơ hình cho thấy các phần tử máy của mơ hình MINI
CIM bao gồm:
• Phần tử CNC: Phần tử máy gia cơng theo sự điều khiển của máy tính
• Phần tử Robot: Là phần tử hỗ trợ các máy CNC trong việc lấy và cấp
phơi cho máy và có thể thực hiện ñược các công ñoạn lắp ráp…

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học ........... 16