FMS & CIM
TS. NGUYỄN VĂN TÌNH Email: tinh.nguyenvan@hust.edu.vn
Bộ môn Công nghệ Chế tạo máy
Địa chỉ: C5-112
Thiết kế mặt bằng sản xuất, công nghệ nhóm
4.1 Thiết kế mặt bằng sản xuất 4.1.1 Khái niệm
Khái niệm: bố trí các hệ thống như các thiết bị,
phân xưởng, trung tâm gia công, khu vực văn
phòng… trong nhà máy sao cho phù hợp với dòng
lưu chuyển của sản phẩm
Bố trí máy: Thiết kế mặt bằng bố trí các thiết bị,
máy trong phân xưởng
Bố trí khu sản xuất: Thiết kế mặt bằng các phân
xưởng, khu vực văn phòng…trong nhà máy
4.1.2 Mục đích
Tối thiểu chi phí vận chuyển vật liệu
Tận dụng không gian một cách hiệu quả
Tận dụng nguồn lao động một cách hiệu quả
Hạn chế những khâu nút thắt trong SX
Thuận lợi trong giao tiếp và can thiệp
4.1.2 Mục đích
Giảm thời gian của chu kỳ sản xuất
Hạn chế những di chuyển thừa và lãng phí
Tăng sức sản xuất
Thúc đẩy chất lượng sản phẩm và dịch vụ
Khuyến khích hoạt động bảo trì một cách hiệu quả
Tạo khả năng linh hoạt trong việc thích ứng với sự thay
đổi của môi trường
4.1.3 Cách bố trí
Fixed product layout - Cách bố trí theo sản
phẩm cố định
Product layout - Cách bố trí theo hướng sản
phẩm
Functional layout - Cách bố trí theo chức
năng
Group layout - Cách bố trí theo nhóm
Cách bố trí theo sản phẩm cố định
Liên quan đến các hoạt động sản xuất và phi sản
xuất ra các sản phẩm kồng kềnh và dễ vỡ
(thuyền, máy bay…)
Chi tiết hầu như chỉ cố dịnh ở một vị trí trong
toàn bộ quá trình sản xuất
Các máy và công nhân phải di chuyển xung
quanh
-> Tính lưu động nhanh của thiết bị
Cách bố trí theo sản phẩm cố định
Ưu điểm:
Giảm sự lưu chuyển của chi tiết
Hạn chế những thiệt hại hay giá thành của vận chuyển
Tạo một dòng chảy công việc liên tục
Nhược điểm:
Yêu cầu người vận hành có kỹ năng cao với nhiều loại công
việc
Tốn kém cho việc lưu chuyển của người và thiết bị tới và đi
quanh chi tiết
Khả năng tận dụng thiết bị thấp
Cách bố trí theo hướng sản phẩm
Áp dụng cho cả hoạt động sản xuất và phi
sản xuất
Hầu hết các dòng lưu chuyển đều nằm giữa
hai máy hoặc phân xưởng tiếp giáp nhau
Bố trí theo một quy trình vận chuyển của
một chi tiết chuẩn
Cách bố trí theo hướng sản phẩm
Ưu điểm:
Tạo dòng luân chuyển êm, nhanh và hiệu quả
cao
Giảm được chi phí vận chuyển
Đơn giản cho hệ thống điều khiển và quản lý
sản xuất
Thích ứng với khối lượng nhỏ công việc
Cách bố trí theo hướng sản phẩm
Nhược điểm:
Thiếu tính linh hoạt trong quy trình
Thiếu tính linh hoạt trong thời gian
Chi phí đầu tư lớn
Tính phụ thuộc lớn (sự làm việc tốt hay
không của thiết bị hay người vận hành)
Cách bố trí theo hướng sản phẩm
Cách bố trí theo chức năng
Áp dụng cho cả hoạt động sản xuất và phi
sản xuất
Ghép các máy hay công nhân có những nhiệm vụ hay chức năng tương tự nhau thành một nhóm
Có thể áp dụng cho các quy trình sản xuất
khác nhau
Cách bố trí theo chức năng
Tính linh hoạt: thiết bị và nhân lực có thể được sử
dụng khi cần thiết
Đầu tư nhỏ về trang thiết bị
Những người giám sát mỗi khu vực sẽ là một
chuyên gia với kỹ năng cao cho một lĩnh vực nhất
định
Ưu điểm:
Cách bố trí theo chức năng
Thiếu tính hiệu quả của quy trình: Chu trình vận
chuyển dài có thể xảy ra
Thiếu tính hiệu quả trong thời gian: Tăng thời gian
chờ đợi của công nhân hay máy giữa các công việc
Phức tạp trong quản lý và lập kế hoạch sản xuất
Công nhân có kỹ năng cao nên đòi hỏi chi phí lớn
hơn về lương
Năng suất thấp: Mỗi công việc khác nhau yêu cầu sự
khác nhau về lắp đặt và đào tạo
Nhược điểm:
Cách bố trí theo chức năng
Cách bố trí theo nhóm
Có rất ít sự lưu chuyển giữa các nhóm
trong quá trình sản xuất
Dòng vận chuyển của sản phẩm chỉ
trong một nhóm
Cách bố trí theo nhóm
Ưu điểm:
Tăng khả năng tận dụng thiết bị so với cách bố trí theo sản
phẩm
Có xu hướng tổ chức công nhân theo nhóm và mở rộng
phạm vi công việc
Là sự kết hợp của cách bố trí theo sản phẩm (production
layout) và theo quá trình (process layout)
Được trang bị nhiều thiết bị vạn năng thích hợp với gia
công nhiều chủng loại chi tiết
Rút ngắn thời gian vận chuyển và tạo ra một dòng vận
chuyển êm hơn cách bố trí theo quá trình (process layout)
Cách bố trí theo nhóm
Nếu có sự thay đổi trong họ chi tiết đã ghép nhóm thì
mặt bằng thiết kế cũng thay đổi theo
Yêu cầu người vận hành máy phải có kỹ năng cao hơn
Dòng vận chuyển của tế bào gia công phải được thiết
kế theo quy trình của chi tiết phức tạp nhất
Vấn đề dưới tải và quá tải của một máy nào đó có thể
xảy ra
Nhược điểm:
Cách bố trí theo nhóm
4.2 Công nghệ nhóm 4.2.1 Khái niệm
Khái niệm
Công nghệ nhóm (GT) là một ý tưởng trong sản
xuất để tăng năng suất bằng cách ghép nhóm các chi
tiết/ sản phẩm có các đặc tính giống nhau vào cùng
một họ và hình thành các tế bào sản xuất với một
nhóm các máy và các quá trình không tương tự
nhau
4.2.2 Nguyên tắc
Các chi tiết tương tự nhau được ghép thành
một họ chi tiết
Mỗi họ chi tiết sẽ có đặc tính về kết cấu và
công nghệ tương tự nhau
1. Đặc tính kết cấu: Hình dáng, kích thước
Các thiết bị sản xuất được sắp xếp thành một
nhóm các máy hay tế bào gia công
2. Đặc tính công nghệ: Quy trình sản xuất
4.2.3 Ưu thế chung
Tạo ra sự tích hợp giữa hoạt động thiết kế và sản
xuất
Giúp cho việc cải thiện năng suất trong công nghiệp
sản xuất hàng loạt
Cho phép sản xuất loạt nhỏ tạo ra những lợi thế về
kinh tế như sản xuất hàng khối bởi tính linh hoạt
trong sản xuất
4.2.3 Ưu thế chung
Thiết kế cơ khí:
Giảm công việc thiết kế các sản phẩm mới
Giảm số lượng các bản vẽ qua việc tiêu chuẩn hoá
Giảm nỗ lực phác thảo trong các bản vẽ mới nhà
xưởng
Giảm số lượng các chi tiết tương tự nhau, dễ dàng
tạo lại được các chi tiết có chức năng tương tự nhau
và xác định được chi tiết thay thế
4.2.3 Ưu thế chung
Thiết kế xưởng:
Giảm không gian yêu cầu cho mặt bằng sản xuất
Giảm những chi phí và năng lực cho công tác vận
chuyển
Thiết bị, dụng cụ, đồ gá:
Tiêu chuẩn hoá được thiết bị
Giảm khối lượng các dụng cụ, cơ cấu vận chuyển, đồ
gá, kẹp
Giảm đáng kể giá thành xuất xưởng một sản phẩm mới
4.2.3 Ưu thế chung
Sản xuất:
Giảm thời gian lắp đặt và sản xuất
Nâng cao khả năng tải của máy và rút ngắn chu
kỳ sản xuất
Giảm khối lượng vận hành máy và thời gian lập
trình NC
4.2.3 Ưu thế chung
Quản lý sản xuất:
Giảm khối lượng công việc
Dễ dàng nhận ra những nút thắt của dây chuyền
sản xuất
Nâng cao dòng chảy vật liệu và giảm chi phí nhà
xưởng
Đáp ứng nhanh hơn với việc thay đổi kế hoạch
4.2.3 Ưu thế chung
Quản lý chất lượng:
Giảm đòi hỏi cho việc giám sát
Nâng cao chất lượng đầu ra
Giảm lượng phế liệu
4.2.3 Ưu thế chung
Thu mua:
Mã hoá các chi tiết cần thu mua sẽ tạo ra một tiêu
chuẩn hoá việc thu mua
Giảm khối lượng vật liệu thô
Tính kinh tế trong thu mua vì có sự hiểu biết cẩn
thận về vật liệu thô yêu cầu
Sự thoả mãn của khác hàng:
Dự báo chính xác và nhanh chóng về giá cả
Dịch vụ khách hàng tốt hơn
4.2.5 Các phương pháp áp dụng cho GT
Visual Inspection Method (Phương pháp quan sát bằng
mắt):
1.
Ít phức tạp và tốn kém nhất
2. Độ chính xác không cao
3. Tính phức tạp tăng lên khi số chi tiết lên đến 100
Classification and Coding by Examination of Design
and Production Data (Phân loại và mã hoá sản phẩm
dựa trên kiểm tra dữ liệu thiết kế và sản xuất)
Cluster Analysis (Phân tích theo nhóm)
4.2.6 Phân loại sản phẩm Khái niệm:
Sản phẩm được phân chia thành các nhóm khác nhau
trên cơ sở có hay không có một số đặc tính nào đó
Tạo khả năng gia công/ lắp ráp chúng theo một trình tự
công nghệ tổng quát và hợp lý
Tạo tiền đề để tiêu chuẩn hoá toàn bộ các yếu tố cơ bản
của QTSX
Cần xác định các đặc điểm phân loại để đảm bảo nhận
dạng đối tượng nhanh
4.2.6 Phân loại sản phẩm
Hệ thống phân loại theo các quan điểm sau:
Phân loại theo đặc điểm kết cấu
Phân loại theo đặc điểm công nghệ
Phân loại theo đặc điểm kết cấu và công nghệ
4.2.6 Phân loại sản phẩm
4.2.6 Phân loại sản phẩm
Dạng: dạng tròn và không tròn
Loại: Các chi tiết giống nhau về hình thể chung/ đặc
điểm công nghệ quan trọng nhất, chủ yếu là giống nhau
về chức năng làm việc, điều kiện kỹ thuật
Kiểu: Thuộc cùng một loại nhưng có chung một trình
tự và nội dung công nghệ, phần lớn các nguyên công
ứng với các chi tiết thuộc cùng một kiểu là giống nhau
Mức phân cấp:
4.2.6 Phân loại sản phẩm
Mức phân cấp:
Cỡ chi tiết
Dạng bề mặt
Các đặc trưng bề mặt (độ chính xác, độ nhám, vật
liệu, độ cứng)
4.2.7 Mã hoá sản phẩm
Khái niệm: là một quá trình tạo lập các ký hiệu đặc trưng cho đặc tính về kết cấu/ công nghệ của sản phẩm
Chứa thông tin về sản phẩm hay chi tiết đó. Tuỳ theo hệ mã
hoá nó có thể xác định được loại vật liệu, kích cỡ, hình
dáng cơ bản, chức năng, công nghệ…
Các chi tiết có những đặc tính cơ lý (có dữ liệu mã hoá)
tương tự nhau sẽ có quy trình chế tạo tương tự nhau.
Cho phép tiêu chuẩn hoá quá trình và nhóm các chi tiết với
nhau thành một nhóm
4.2.7 Mã hoá sản phẩm
Monocode (Hierarchical structure):
Mỗi mã ký tự đứng sau làm rõ hơn kí tự mã
hoá đứng trước
Có thể thể hiện được một lượng lớn thông
tin với một số ít vị trí mã hoá
Phức tạp, khó phát triển và mở rộng vì tất cả
các nhánh đều cần được định nghĩa
Monocode (Hierarchical structure)
Polycode (Chain structure)
Mọi ký tự mã hoá đều thể hiện một lượng
thông tin khác nhau không liên quan đến ký
tự mã hoá ở trước
Kết cấu chặt chẽ, dễ xây dựng và sử dụng
Không thể hiện được chi
tiết như loại
monocode với cùng một ký tự mã hoá
Polycode (Chain structure)
Hybridcode (Hybrid structure)
Là sự kết hợp của hai dạng mã hoá trên
Mang được ưu điểm của cả hai dạng mã hoá
4.2.8 Hệ thống mã hoá Opitz
Dạng mã hoá tổng hợp (hybrid code), tuy nhiên ngoại
trừ số đầu tiên, còn nó tương đối giống dạng chuỗi
(chaincode).
Chứa cả thông tin kết cấu và công nghệ
Mã Opitz bao gồm một mã chính và một mã bổ sung.
Mã chính gồm 5 con số và mã phụ gồm 4 số
4.2.8 Hệ thống mã hoá Opitz
Mã chính: thông tin về tỉ lệ kích thước, hình dáng mặt
trong/ngoài, bề mặt gia công, các lỗ phụ, răng, tạo
hình
Mã bổ sung: thông tin về kích thước, vật liệu, dạng
thô của phôi, độ chính xác
4.2.9 Hệ thống mã hoá KK-3
Sử dụng 21 ký tự mã hoá
Chứa nhiều thông tin hơn
4.2.10 Phân tích theo nhóm
Khái niệm: Cluster analysis (CA) hay Product Flow Analysis (PFA) là phương pháp nhóm các chi tiết thành nhóm đồng nhất dựa trên cơ sở đặc tính của chi tiết
Sử dụng một ma trận bao gồm số chi tiết và số máy để
gộp thành nhóm.
Trong ma trận đó, các cột biểu diễn máy và các hàng
biểu diễn chi tiết
Một quy tắc hay thuật toán nào đó phải được áp dụng để phân nhóm sản phẩm, phép toán đó phải đáp ứng yêu cầu của nhóm cần ghép
4.2.10 Phân tích theo nhóm
4.2.10 Phân tích theo nhóm
Xác định và phân loại tất cả các nguồn lực sản xuất
như nguyên vật liệu, máy và thiết bị
Theo dõi lộ trình của tất cả sản phẩm hay chi tiết mà
công ty, phân xưởng hay nhóm đó sản xuất
Phân tích mạng lưới sản xuất thông qua dòng luân
chuyển chính được hình thành bởi phần lớn các chi tiết
4.2.10 Phân tích theo nhóm
Nghiên cứu các lộ trình và nhóm các máy phù hợp với
chi tiết nhằm đơn giản hoá hệ thống lưu chuyển vật liệu
Nghiên cứu sâu hơn về các chi tiết không phù hợp với
một nhóm gia công nào (bottleneck parts)
Đánh giá dòng lưu chuyển vật liệu mới và bổ sung vào
hệ thống lịch trình làm việc dựa trên các dòng vận
chuyển đơn lẻ
4.2.10 Phân tích theo nhóm
Ma trận quan hệ máy-chi tiết
Ma trận quan hệ [aij]
Giá trị 1 xác định rằng máy i được sử dụng để gia công
chi tiết j
Giá trị 0 xác định rằng máy i không được sử dụng để gia
công chi tiết j
Chi tiết nút
Chi tiết nằm ngoài nhóm
Giải pháp:
Chi tiết đó có thể được gia công trong một tế bào gia công
này sau đó chuyển sang tế bào gia công khác bằng hệ thống
vận chuyển
Chi tiết đó có thể được gia công nhờ các thiết bị vạn năng
Chi tiết đó có thể được giao cho một phân xưởng hay bộ
phận bên ngoài.
Máy nút
1 máy yêu cầu nằm ở nhiều nhóm khác nhau
Giải pháp: Thêm một máy vào để đảm bảo cả hai tế
bào gia công đều có
Phương pháp hệ số tương quan
Tính hệ số tương quan của các cặp trong ma trận
Các thành phần có hệ số giống nhau cao sẽ được
phân vào một nhóm
