Nghiên cứu, thiết kế và điều khiển hoạt động hệ thống AGV trong kho lạnh

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA CƠ KHÍ – BỘ MƠN CƠ ĐIỆN TỬ

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ VÀ ĐIỀU KHIỂN
HOẠT ĐỘNG HỆ THỐNG AGV TRONG KHO LẠNH
GVHD: PGS. TS. Nguyễn Duy Anh

TPHCM, 2020


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ VÀ ĐIỀU KHIỂN
HOẠT ĐỘNG HỆ THỐNG AGV TRONG KHO LẠNH
GVHD: PGS. TS. Nguyễn Duy Anh


LỜI CẢM ƠN

Để có được kết quả như ngày hơm nay, đầu tiên, em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc
nhất đến thầy Nguyễn Duy Anh – là người hướng dẫn em thực hiện đề tài này. Thầy
đã tận tình giúp đỡ, hướng dẫn, góp ý và quan trọng hơn cả là những lời động viên để
em có thể hồn thành đề tài.
Em xin gửi lời cảm ơn đến anh Lê Anh Tuấn – giám đốc Công ty TNHH Dịch

vụ Kỹ thuật Thương mại Nhất Tinh, đã hỗ trợ nơi học tập, nghiên cứu để em thực
hiện đề tài. Bên cạnh đó, em xin gửi lời cảm ơn đến các anh, chị trong cơng ty đã nhiệt
tình giúp đỡ, hướng dẫn em.

Em xin gửi lời cảm ơn đến anh Lê Ngọc Bảo Long đã tận tình giúp đỡ, chỉ dẫn
em thực hiện đề tài này.
Và lời cảm ơn đến tất cả các anh, chị, bạn bè và người thân đã giúp đỡ, động viên
để em có động lực hồn thành đề tài như ngày hôm nay.
Một lần nữa, em xin chân thành cảm ơn!
Sinh viên thực hiện

i


TÓM TẮT LUẬN VĂN

Ngày này với sự phát triển của khoa học, công nghệ, không thể không kể đến
các thiết bị phục vụ trong lĩnh vực tự động hóa. Ra đời cách gần 70 năm, ngày nay, xe
tự hành – Automated Guided Vehicle (AGV) đã có mặt trong nhiều ngành cơng nghiệp
như tự động hóa các dây chuyền sản xuất, vận chuyển hàng hóa trong kho vận,… Thấy
được sự xuất hiện ngày càng phổ biến và ngày càng quan trọng như vậy, luận văn này
nghiên cứu hướng ứng dụng của xe tự hành trong lĩnh vực kho vận - đề tài thực hiện
“Nghiên cứu, thiết kế và điều khiển hoạt động hệ thống AGV trong kho lạnh”. Qua
luận văn thực hiện nghiên cứu tổng quan về nội dung hệ thống AGV, thiết kế cơ khí
cũng như hệ thống điện của xe AGV dạng Reach Truck. Tác giả đã tìm hiểu quá trình
thiết kế một hệ thống AGV ứng dụng trong nhà kho. Qua đó, tác giả trình bày kết quả
q trình thiết kế hệ thống AGV ứng dụng trong kho lạnh với cơng suất lưu trữ 4000 vị
trí lưu trữ dạng pallet.

i


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN................................................................................................................ i
TÓM TẮT LUẬN VĂN................................................................................................. i
DANH SÁCH HÌNH ẢNH............................................................................................ v
DANH SÁCH BẢNG BIỂU....................................................................................... vii
PHẦN LIỆT KÊ CÁC TỪ VIẾT TẮT....................................................................... viii
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN......................................................................................... 1
1.1. Tổng quan về hệ thống kho lạnh...................................................................... 1
1.1.1.

Khái niệm về kho và kho lạnh................................................................ 1

1.1.2.

Thành phần của hệ thống lạnh................................................................ 1

1.1.3.

Tổng quan về nguyên lý hoạt động của kho........................................... 4

1.2. Tổng quan về hệ thống AGV............................................................................ 5
1.2.1.

Thiết kế layout khu vực hoạt động......................................................... 7

1.2.2.

Thiết kế layout đường đi nhà kho........................................................... 9

1.2.3.

Xác định số lượng xe............................................................................ 11

1.2.4.

Nguyên tắc phân phối xe thực hiện đơn hàng....................................... 12

1.2.5.

Xác định tuyến đường cho xe............................................................... 15

1.2.6.

Điều khiển giao thông của hệ thống [8]................................................ 15

1.3. Tổng quan về AGV........................................................................................ 16
1.3.1.

Một số loại AGV.................................................................................. 16

1.3.2.

Hệ thống cảm biến an toàn trên AGV................................................... 18

1.3.3.

Các phương pháp định vị trên AGV..................................................... 18

1.3.4.

Kết cấu tổng thể của AGV dạng Forklift.............................................. 19

1.3.5.

Hệ thống thủy lực................................................................................. 22
ii


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
1.4. Nội dung thực hiện và phạm vi đề tài............................................................. 25
1.4.1.

Nội dung thực hiện............................................................................... 25

1.4.2.

Phạm vi đề tài....................................................................................... 25

CHƯƠNG 2: LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN.................................................................. 26
2.1. Lựa chọn phương án cơ khí............................................................................ 26
2.1.1.

Phương án kết cấu AGV....................................................................... 26

2.1.2.

Lựa chọn bơm cho cơ cấu nâng hạ....................................................... 26

2.1.3.

Lựa chọn loại động cơ dẫn động.......................................................... 27

2.2. Lựa chọn phương án điện............................................................................... 28
2.2.1.

Lựa chọn thiết bị điều khiển................................................................. 28

2.2.2.

Lựa chọn phương pháp định vị............................................................. 29

2.2.3.

Lựa chọn cảm biến phát hiện vật cản................................................... 31

2.2.4.

Công nghệ pin...................................................................................... 32

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ CƠ CẤU NÂNG HẠ CHO AGV....................................... 35
3.1. Tiêu chí và thơng số thiết kế cơ khí................................................................ 35
3.2. Tính tốn cơ cấu nâng bàn trượt..................................................................... 35
3.3. Tính tốn lực nâng cần thiết........................................................................... 35
3.4. Tính chọn xilanh piston thủy lực nâng bàn trượt............................................ 39
3.5. Tính chọn xích nâng và puly xích................................................................... 40
3.5.1.

Tính chọn xích nâng............................................................................. 40

3.5.2.

Tính chọn puly xích.............................................................................. 42

3.6. Tính tốn lựa chọn bơm thủy lực.................................................................... 42
CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ ĐIỆN................................................................................... 45
4.1. Tiêu chí thiết kế điện...................................................................................... 45
4.2. Sơ đồ khối hệ thống điện của AGV................................................................ 45

iii


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
4.3. Công nghệ định vị RFID................................................................................ 45
4.4. Tính tốn lựa chọn nguồn pin......................................................................... 45
CHƯƠNG 5: THIẾT KẾ GIẢI THUẬT QUẢN LÝ NHÀ KHO................................ 46
5.1. Tiêu chí thiết kế.............................................................................................. 46
5.2. Tính tốn thiết kế layout kho.......................................................................... 46
5.2.1.

Lựa chọn hệ thống kệ lưu trữ............................................................... 46

5.2.2.

Thiết kế layout khu vực lưu trữ............................................................ 47

5.2.3.

Phân tích, lựa chọn số lượng AGV....................................................... 50

5.3. Thiết kế giải thuật chương trình chính............................................................ 51

5.4. Thiết kế giải thuật lựa chọn vị trí lưu trữ........................................................ 51
5.5. Thiết kế giải thuật lựa chọn vị trí xuất hàng................................................... 53
5.6. Thiết kế giải thuật giao nhiệm vụ cho AGV................................................... 54
5.7. Thiết kế giải thuật tìm đường đi..................................................................... 55
5.8. Thiết kế giải thuật hạn chế va chạm............................................................... 57
CHƯƠNG 6: MÔ PHỎNG GIẢI THUẬT THỰC HIỆN............................................ 59
CHƯƠNG 7: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ............................................................... 62
TÀI LIỆU THAM KHẢO........................................................................................... 63

iv


DANH SÁCH HÌNH ẢNH

Hình 1.1- Quy trình hoạt động của nhà kho [nguồn internet]........................................ 4
Hình 1.2- Một số dạng phân bố khu vực lưu trữ phổ biến............................................. 7
Hình 1.3- Thơng số kích thước pallet theo chuẩn ISO................................................... 8
Hình 1.4 Kích thước pallet với tải trọng điển hình......................................................... 8
Hình 1.5- Ví dụ về hệ thống đường đi tiếp đôi (Tandem guide-pathsystem) [3]..........10
Hình 1.6- Một số dạng va chạm................................................................................... 16
Hình 1.7 - Sơ đồ động cơ cấu nâng bàn trượt.............................................................. 22
Hình 1.8 – Sơ đồ thủy lực hệ thống nâng hạ................................................................ 22
Hình 2.1 - Xe AGV dạng Forklift (www.rocla-agv.com)............................................. 26
Hình 2.2 - Sơ đồ khối Kit STM32F407VG DISCOVERY..........................................29
Hình 2.3 - Cấu trúc thẻ RFID....................................................................................... 30
Hình 2.4 - Sơ đồ truyền thơng của hệ thống RFID...................................................... 31
Hình 3.1 - Sơ đồ xác định lực cản nâng....................................................................... 36
Hình 4.1 - Sơ đồ khối hệ thống điện AGV................................................................... 45
Hình 5.1 – Kệ dạng Selective và kích thước đối với pallet 48x40 inches....................46
Hình 5.2 - Dạng phân bố khu vực nhà kho.................................................................. 48

Hình 2.4- Mơ hình 3D layout khu vực lưu trữ............................................................. 49
Hình 5.3 - Mơ hình 2D layout khu vực nhà kho.......................................................... 49
Hình 5.4 – Biểu đồ cột khoảng cách từ các vị trí đến cửa kho.....................................50
Hình 5.5 Sơ đồ giải thuật chương trình chính.............................................................. 51
Hình 5.6 Kết quả trải ngang layout kho....................................................................... 52
Hình 5.7 Kết quả tính tốn trọng số tại một số vị trí (được khoanh vùng)...................52
Hình 5.8 Giải thuật lựa chọn vị trí lưu trữ.................................................................... 53


Hình 5.9 Giải thuật lựa chọn vị trí xuất hàng FIFO..................................................... 54
Hình 5.10 - Giải thuật giao nhiệm vụ cho AGV.......................................................... 55
Hình 5.11 – Đường đi trong kho.................................................................................. 56
Hình 5.12 – Sơ đồ giải thuật thuật tốn A*.................................................................. 57
Hình 5.13 Giải thuật phát hiện và ngăn chặn va chạm................................................. 58
Hình 6.1 - Giao diện chương trình chính.................................................................... 59
Hình 6.2 - Giao diện tra cứu thơng tin......................................................................... 59
Hình 6.3 - Trạng thái kho trước khi lưu trữ - trạng thái ban đầu.................................. 60
Hình 6.4 - Trạng thái kho sau khi thực hiện đơn hàng 200 hàng F..............................60
Hình 6.3 - Kết quả thực hiện tìm đường từ vị trí cửa đến vị trí điểm 124...................61


DANH SÁCH BẢNG BIỂU
Bảng 1.1- Một số hệ thống kệ Pallet được sử dụng phổ biến......................................... 2
Bảng 1.2- Một số nguyên tắc lưu trữ hàng trong kho..................................................... 4
Bảng 1.3- Một số nguyên tắc quản lý hàng trong kho.................................................... 4
Bảng 1.4- Nhóm các thơng số thiết kế hệ thống AGV................................................... 5
Bảng 1.5- Ưu nhược điểm các dạng hệ thống đường đi [4]......................................... 10
Bảng 1.6- Một số nguyên tắc phân phối xe cho đơn hàng [nguồn internet].................12
Bảng 1.7: Một số loại AGV phổ biến.......................................................................... 16
Bảng 2.1: Các loại bơm thủy lực phổ biến và ưu, nhược điểm....................................26

Bảng 2.2: Một số loại cảm biến phát hiện vật cản....................................................... 32
Bảng 2.2: Một số công nghệ pin và so sánh................................................................. 33
Bảng 3.1. Thông số kỹ thuật xích con lăn.................................................................... 42
Bảng 3… thơng số bơm thủy lực................................................................................. 44
Bảng 3….. thông số động cơ điện................................................................................ 44
Bảng 5.1 – Tính tốn cơng suất nhà kho...................................................................... 48


PHẦN LIỆT KÊ CÁC TỪ VIẾT TẮT

AGV

Autonomous Guied Vehicle

COL

Closest Open Location

FIFO

First In First Out

FEFO

First Expired First Out

NV

Nearest vehicle

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1.

Tổng quan về hệ thống kho lạnh

1.1.1. Khái niệm về kho và kho lạnh
Kho, nhà kho hay kho bãi: là một tòa nhà được xây dựng trên một địa điểm đạt
các điều kiện nhất định để sử dụng cho việc chứa và lưu trữ hàng hoá. Kho được sử
dụng bởi các nhà sản xuất, nhập khẩu, xuất khẩu, buôn bán, vận chuyển, phân phối,
các doanh nghiệp, hải quan, các cơ quan nhà nước cho đến các cá nhân, … Hàng hóa
lưu trữ có thể bao gồm bất kỳ nguyên liệu, vật liệu đóng gói, linh kiện, hoặc hàng hóa
thành phẩm liên quan đến nơng nghiệp, sản xuất, hoặc thương mại
Kho lạnh là kho có cấu tạo và kiến trúc đặc biệt dùng để bảo quản các sản phẩm
và hàng hóa khác nhau ở điều kiện độ lạnh và điều kiện khơng khí thích hợp.
Dựa theo nhiệt độ bảo quản có thể phân biệt kho lạnh như sau:
Kho bảo quản lạnh: Nhiệt độ bảo quản nằm trong khoảng -2oC đến 5oC. Các mặt
hàng chủ yếu là rau quả và các mặt hàng nông sản.
Kho bảo quản đông: Nhiệt độ tối thiểu phải đạt được -18 oC, dùng để bảo quản các
sản phẩm đã qua cấp đông.
Kho đa năng: Nhiệt độ bảo quản là -12 oC, có thể tăng giảm nhiệt độ phụ thuộc và
nhu cầu.
Kho cấp đông: Nhiệt độ bảo quản -50 oC.
Kho bảo quản nước đá: Tối thiểu nhiệt độ -40 oC.
1.1.2. Thành phần của hệ thống lạnh


Hệ thống làm lạnh: đảm bảo điều kiện lưu trữ của hệ thống



Kệ chứa hàng: Là vật dụng đỡ hàng hóa. Kệ chứa có nhiều loại phụ

thuộc vào tải trọng, kiểu dáng, thiết bị bốc đỡ,…

1


Bảng 1.1- Một số hệ thống kệ Pallet được sử dụng phổ biến
STT

Tên

Seclective

Mô tả

Yêu cầu đường đi 3 – 3.4m với
forklift và 3.5 – 4.5 m cho
couterbalance.

1

Phù hợp nguyên tắc First in First
Out (FIFO)
Là một dạng kệ pallet phổ biến
Hiệu suất lưu trữ: 90%

Push Back Racking

2

trên 1 đơn vị lưu trữ
Có thể lấy 1 pallet
bất kì ở một thời
điểm bất kì
Khi muốn lấy pallet
ở một mức độ thấp
hơn
Khi số lượng nhiều

Hỗ trợ nguyên tắc Last In First Out

pallet trên một đơn

(LIFO).

vị lưu trữ và muốn

Là dạng hệ thống kệ phổ biến.

thu được mật dộ

Pallet nằm trên các bệ đỡ trượt,

hàng hóa cao hơn.

pallet sau đẩy pallet trước vào trong

Khi chọn đơn hàng

Có thể sâu 3 đến 4 lớp pallet nhưng

khơng yêu cầu các

thường là 2 lớp.

pallet cụ thể.

Phải cần thận trong q trình nâng,

Khơng phù hợp cho

hạ hàng hóa

các hàng hóa dễ vỡ,

Hiệu suất lưu trữ: 85-90%

hư hổng do va chạm.

Hỗ trợ nguyên tắc FIFO trên mỗi làn
3

Số lượng pallet nhỏ

Đường đi 3 – 3.4m.

Đường đi 3 – 3.4m.

Pallet Live Storage

Ứng dụng

kê.
Pallets được đặt trên các rãnh lăn và
di chuyển từ lối vào đến lối ra nhờ
tác dụng của trọng lực
Tận dụng khơng gian thể tích kho

Khi cần hệ thống
FIFO và hàng hóa di
chuyển với tốc độ
nhanh.
Khi có số lượng
pallet lớn/SKU
Cần hiệu suất không
gian sử dụng lớn.


Lối đi vào và ra khác nhau
Hiệu suất: 85-90%
Đường đi 3 – 3.4m.
Phát triển dựa trên selective pallet
Mobile Racking
4

racking
Có hệ thống điều khiển và các bánh

Khi công suất lưu

xe bên dưới hỗ trợ di chuyển.

trữ yêu cầu lớn, sử

Chỉ có một đường di chuyển trong

dụng tối đa không

cùng một thời gian.

gian lưu trữ

Thường sử dụng cho hệ thống kho
lạnh
Hiệu suất lưu trữ: 90%
Khi diện tích kho bị
High Rise Racking
(Automated Storage
and Retrieval
Systems)
5

hạn chế hay các hệ
Đường đi khoảng 1.8 – 2m
Hệ thống công suất lưu trữ cao với
các trục nâng tự động. Có thể là 1
hoặc nhiều lớp pallet, khơng gian kin
hoặc mở

Hiệu suất lưu trữ: 90 to 95%

thống kho yêu cầu
công suất lưu trữ
lớn.
Số lượng pallet trên
mỗi đơn vị lưu trữ
không ảnh hưởng do
hệ thống làm việc tự
động và các pallet
có thể được kết nối.



Xe/thiết bị bốc đỡ hàng hóa: Trong kho lạnh, tùy theo khoảng cách,

chiều cao và khối lượng hàng hóa mà ta có một số phương tiện vận chuyển và sắp xếp
hàng hóa như xe nâng bằng tay, xe tự hành, thang nâng tự động, …


Pallet: Là một cấu trúc phẳng dùng để cố định hàng hóa khi hàng được

nâng lên bởi thiết bị bốc đỡ. Pallet có cấu tạo cơ bản của một đơn vị lượng tải cho
phép di chuyển và xếp vào kho một cách hiệu quả.


1.1.3. Tổng quan về nguyên lý hoạt động của kho
Mặc dù, các nhà kho khác nhau về kích thước, loại, chức năng, …nhưng các nhà
kho vẫn cơ bản có quy trình thực hiện giống nhau. Quy trình này bao gồm các hoạt
động chính: nhận hàng(receiving), đặt hàng (put-away), lưu trữ (storage), chọn

(picking) và gửi hàng (shipping).

Hình 1.1- Quy trình hoạt động của nhà kho [nguồn internet]
 Một số nguyên tắc hoạt động của nhà kho:
Bảng 1.2- Một số nguyên tắc lưu trữ hàng trong kho
STT

Ngun tắc

1

Random Storage

2

3

4

5

Mơ tả
-

Vị trí lưu trữ ngẫu nhiên

-

Phù hợp cho môi trường điều khiển bằng máy tính

Closest open

-

Lựa chọn vị trí trống gần của nhất

location storage

-

Khu vực gần của sẽ ln trong vị trí đầy

-

Vị trí lưu trữ cố định

-

Vị trí sẽ để trống nếu khơng có hàng => hiệu suất

Dedicated
Storage

khơng cao

Full turnover
Storage

-

Những hàng hóa có tốc độ luân chuyển cao sẽ đặt gần
cửa

-

Thường kết hợp với Dedicated Storage

Class based

-

Lưu trữ dựa trên phân loại hang hóa

Storage

-

Thường sử dụng quy tắc ABC

Bảng 1.3- Một số nguyên tắc quản lý hàng trong kho
STT

Tên

Đặc điểm


1
2
3

4
5
6
7

Sequence In Random Order

Sản phẩm được chọn ngẫu nhiên để xuất

(SIRO)

hàng

First In First Out (FIFO)

Sản phẩm nhập hàng trước sẽ được chọn
để xuất hàng trước

Last In First Out (LIFO)

Sản phẩm nhập hàng sau sẽ được chọn để
xuất hàng trước

First Expiry First Out (FEFO)

Sản phẩm có ngày hết hạn trước sẽ được
xuất kho trước

Lowest Quality First Out

Sản phẩm có chất lượng thấp hơn sẽ được

(LEFO)

chọn để xuất kho trước

Latest Expiry First Out

Sản phẩm có hạn sử dụng lâu nhất sẽ được

(LEFO)

chọn để xuất kho trước

Highest Quality First Out

Sản phẩm có chất lượng cao nhất sẽ được

(HQFO)

chọn để xuất kho trước

Các nguyên tắc này được chia thành 2 nhóm chính: FIFO và LIFO
-

FIFO được sử dụng với những hàng hóa có tốc độ xoay vịng cao hay những hàng
hóa có ngày hết hạn,… Một số loại kệ pallet có thể sử dụng cho FIFO như
selective, drive-though, carton flow, and pallet flow.

-

LIFO được sử dụng với những loại hàng hóa có thể sử dụng dài hạn hay càng
để lâu chất lượng càng cao như rượu,… Một số loại kệ có thể được sử dụng như
double-deep selective, drive-in, and push back.

1.2.

Tổng quan về hệ thống AGV
Để có thể thiết kế được hệ thống AGV trong nhà kho, có rất nhiều vấn đề cần

được quan tâm và xem xét một cách khái quát nhất có thể để đưa ra được mơ hình thiết
kế nhà kho đạt yêu cầu. Dưới đây là một số các thông số được nêu ra trong nghiên cứu
của Dick và Susan Ann, để có thể dễ dàng trong việc tìm hiểu, em chia các thơng số
này thành 4 nhóm.
Bảng 1.4- Nhóm các thông số thiết kế hệ thống AGV


Layout
+ Thiết kế đường đi

AGV
+ Số lượng AGV

+ Lựa chọn thiết kế đường 1 chiều hoặc 2 chiều + Vận tốc
+ Vị trí đỗ xe

+ Gia tốc/Giảm tốc

+ Vị trí nâng/hạ hàng hóa

+ Cách thức nạp ngun liệu

+ Kích thước các đoạn đường điều khiển

+ Số lượng hàng trên 1 lần tải

+ Khoảng cách di chuyển

+ Nguyên lí dẫn hướng

+ Thiết kế các đoạn giao nhau

+ Thời gian nâng/hạ tải

Các quy luật
+ Điều khiển các va chạm/xung đột ở nút giao

Yêu cầu
+ Lượng hàng di chuyển/giờ

+ Nguyên tắc chọn hàng
+ Nguyên tắc sắp xếp nhiệm vụ
+ Nguyên tắc sắp xếp cho xe trống
+ Lên danh mục hàng hóa
+ Xác định đường di chuyển
Ta tiến hành tìm hiểu một số các thơng số quan trọng cũng như có ảnh hưởng
lớn đối với quá trình thiết kế cũng như hiệu suất của hệ thống trong quá trình hoạt
động.

1.2.1. Thiết kế layout khu vực hoạt động

Hình 1.2- Một số dạng phân bố khu vực lưu trữ phổ biến
-

Tính tốn cơng suất lưu trữ của một số dạng nhà kho phổ biến

-

Xét với cùng kích thước dài x rộng x cao : 100m x 50m x 10m

 Một số thơng số xem xét khi thiết kế layout

 Kích thước nhà kho
-

Với các cách phân bố khác nhau, kích thước nhà kho cũng ảnh hưởng rất lớn
trong quá trình thiết kế.

-

Khơng chỉ kích thước nhà kho, mà vị trí cũng như hình dạng mặt bằng của nhà
kho cũng là 1 yếu tố được xem xét trong quá trình thiết kể nhà kho

-

Như thơng thường, ta qua tâm đến các kích thước: dài, rộng, cao của nhà kho

 Kích thước pallet

-

Để dễ dàng và đồng bộ trong việc thiết kế cũng như xem xét các mối quan tâm
khác.

-

Kích thước của pallet đã được tiêu chuẩn hóa, cũng như mục đích lưu trữ hàng
hóa mà lựa chọn pallet phù hợp.

-

Kích thước tiêu chuẩn của pallet:

Hình 1.3- Thơng số kích thước pallet theo chuẩn ISO
Một trong những kích thước pallet được sử dụng phổ bố nhất là 48 x 40 inches.
Bên cạnh các kích thước theo tiêu chuẩn ISO, tại một số quốc gia, khu vực cịn sử
dụng phổ biến các kích thước khác.

Hình 1.4 Kích thước pallet với tải trọng điển hình


 Kích thước đường đi
-

Lựa chọn kích thước đường đi phụ thuộc vào loại AGV và có thể cịn phụ thuộc
vào kích thước pallet được lựa chọn.

-

Một số kích thước có thể tham khảo [9]:
+ Sit-down counterbalanced forklift: Cần ít nhất 12 feet (3658mm) để vận
chuyển pallet 48 inches
+ Stand-up deep-reach forklift: khoảng 9 – 11 feet ( 2743 – 3353 mm)
+ Stand-up single-reach forklift: khoảng 8 feet (2439mm)
+ Turret or swing-mast narrow aisle forklift: 4.6 – 5.6 feet (1402 – 1707 mm)
+ Narrow aisle orderpicker: 4 – 5 feet (1220 – 1524 mm)

-

Trên chỉ là kích thước yêu cầu của AGV, để được kích thước đường đi, ta cịn
quan tâm đến một số yếu tố khác:
+ Outside dimension: AGV có 3 kích thước dài, rộng, cao. Trong đó, chiều
rộng được quan tâm hơn cả, bề rộng đường phải đảm bảo AGV có thể đi qua.
+ Turning radius (Bán kính xoay)
+ Head and load length
+ Right angle stack
+ Clearance

1.2.2. Thiết kế layout đường đi nhà kho
Đường đi có thể được chia thành nhiều dạng như:
-

Thơng thường:
+ Một chiều
+ Hai chiều

-

Vịng lặp đơn

-

Đường tiếp đơi

Bảng 1.5 trình bày ưu nhược điểm của các dạng đường đi


Hình 1.5- Ví dụ về hệ thống đường đi tiếp đôi (Tandem guide-pathsystem) [3]
Bảng 1.5- Ưu nhược điểm các dạng hệ thống đường đi [4]
Hệ thống

Ưu điểm

đường

Nhược điểm

Linh hoạt trong việc định tuyến

Điều khiển phức tạp

Đạt hiệu suất cao khi có thể sửa

Có thể tắc nghẽn, chịu tác động của

Thơng thường

dụng các đường thay thế, đường

các yếu tố trong hệ thống

(Conventional)

tắt

Khó có thể mở rộng

Khoảng cách di chuyển ngắn hơn
Có thể vẫn hoạt động khi có lỗi

Vịng lặp đơn
(Single loop)

Điều khiển đơn giản

Giảm sự linh hoạt trong việc định

Các tắc nghẽn, bị tác động khi xảy

tuyến

ra vấn đề trong hệ thống thấp hơn

Giảm khả năng chịu lỗi của hệ thống

so với hệ thống thơng thường

Qng đường di chuyển dài hơn

Khó mở rộng hệ thống

Khơng có tắc nghẽn và sự tác động Yêu cầu thêm các di chuyển đệm

Tiếp đôi
(Tandem)

giữa các xe

Giới hạn chỉ một xe trong một khu

Điều khiển đơn giản

vực.

Có thể mở rộng hệ thống

Giảm khả năng chịu lỗi của hệ thống.

Đạt hiệu suất cao khi sử dụng

Một số hàng hóa yêu cầu nhiều hơn

đường hai chiều.

một xe.
Tóm thời gian cho các di chuyển đệm


1.2.3. Xác định số lượng xe

Việc xác định số lượng AGV là một trong những bước quan trọng đầu tiên ảnh hưởng
khơng chỉ đến chi phí đầu tư mà cả hiệu suất làm việc của hệ thống. Việc tính tốn số
lượng AGV phải được xem xét kỹ lưỡng. Nếu số lượng AGV ít sẽ khơng đáp ứng
được nhu cầu làm việc của nhà kho. Nếu số lượng AGV nhiều sẽ dễ dẫn đến các va
chạm, tắc nghẽn giao thông trong nhà kho.
Để chọn số lượng AGV phù hợp, ta có thể chia thành 2 loại: AGV có cơng suất
một tải và AGV có cơng suất nhiều tải.
 Xe có cơng suất một tải
Hệ thống AGV thường rất đắt, vì vậy việc xác định loại xe và ước lượng số xe cần
thiết rất quan trọng. Trong hệ thống đường đi tiếp đôi, số xe yêu cầu bằng với số khu
vực, nhưng với các hệ thống đường đi khác, thì số lượng xe cần được ước lượng. Theo
Egbelu (1987), có 3 yếu tố chính ảnh hưởng đến số lượng AGV cần thiết:
(1) Phân bố đường đi
(2) Vị trí nơi di chuyển hàng hóa
(3) Chiến lược sắp xếp AGV
Theo đó, Egbelu (1987) đề xuất 4 mơ hình để tính tốn số lượng AGV dựa trên
các thông tin cho trước như lượng hàng, số trạm làm việc, …Những mơ hình này dựa
trên các ma trận khoảng cách cho tất cả các vị trí trong hệ thống và dòng nguyên vật
liệu làm dữ liệu đầu vào. Mơ hình bài tốn thứ tư của Egbelu (1987) ước lượng số
AGV dựa trên công thức:


n

n


  n n 
Dij / V     fij  x  tu 
t1   

 i1 j 1   i1 j 1 
N

60T  t

Trong đó:
n: số trạm làm việc (workstation)

(1.1)


fij: số chuyến di chuyển giữa trạm làm việc i và j trong suốt mỗi ca làm việc
Dij: ước lượng khoảng cách di chuyển trống và di chuyển có tải giữa trạm i và
j


T: Thời gian ca làm việc mà fij diễn ra
V: Vận tốc di chuyển trung bình của xe
t1: thời gian để tải hàng của xe
tu: thời gian để hạ hàng của xe
t: dự đoán thời gian tổn thất của mỗi xe trong thời gian T để thay pin
 Xe có cơng suất nhiều tải
Xe có nhiều tải sẽ giúp giảm số xe cần thiết hay sẽ tăng lượng hàng hóa lưu thơng
của hệ thống. Xe có nhiều tải có thể nâng thêm hàng hóa trong q trình di chuyển
hàng hóa trước đó. Vì vậy có thể giảm thời gian di chuyển xe trống, cũng như tổng
khoảng cách sẽ giảm. Nhược điểm của nó là việc sắp xếp di chuyển xe yêu cầu mức độ
phức tạp hơn rất nhiều.
Xác định số lượng AGV dựa trên việc sử dụng các mơ hình mơ phỏng thì số lượng
AGV ước tính có thể khác so với yêu cầu thực tế do một số giả định trong phân tích
các mơ hình. Hơn nữa, số lượng xe còn bị ảnh hưởng bởi các quy luật điều phối, kiểm

sốt giao thơng và tắc nghẽn. Do đó, số AGV ước lượng cần được đánh giá lại thông
qua mô phỏng với các điều kiện hoạt động cụ thể.
1.2.4. Nguyên tắc phân phối xe thực hiện đơn hàng
Bảng 1.6- Một số nguyên tắc phân phối xe cho đơn hàng [nguồn internet]


Xem xét một số nguyên tắc phân phối xe cho đơn hàng đối với các xe đang rãnh.

 Random work center (RW) rule
Trong nguyên tắc này, danh sách các trạm làm việc với các yêu cầu được nhận. Từ
đó, lựa chọn ngẫu nhiên và giao việc ngẫu nhiên.

 Shortest travel time/distance (STT/D) rule
Nguyên tắc này cơ bản giảm tỉ lệ phần trăm thời gian di chuyển trống của xe. Sẽ
giao việc cho trạm nào mà điểm lấy hàng gần AGV nhất. . Khoảng cách từ AGV i đến
vị trí hàng hóa x có thể được tính bằng cơng thức:

 di x   d  nk 1; nk

j

(1.2)

k 1

Trong đó, j là số nút/điểm trên quãng đường ngắn nhất từ AGVi đến hàng hóa x.
d

 nk 1 ; nk  là khoảng cách giữa hai điểm nối tiếp nk 1 và nk .

Dựa trên khoảng cách ngắn nhất, quyết định phân phối AGV đến vị trí hàng x, theo
cơng thức:

d 

i x

 min

 d  ,  d 
i 1

i 2



,...,  di  y ,

1x

(1.3)

y

Với y là tổng vị trí hàng cần lấy.

 Longest travel time/distance (STT/D) rule
Trong nguyên tắc này, khoảng cách các đơn hàng cần di chuyển được tính tốn, và
hàng có qng đường lớn nhất sẽ được sắp xếp cho AGV. Khoảng cách từ AGVi đến
vị trí hàng hóa x có thể được tính bằng cơng thức:

 di x   d  nk 1; nk

j

(1.4)

k 1

Trong đó, j là số nút/điểm trên quãng đường ngắn nhất từ AGVi đến hàng hóa x.