Bài giảng Hệ thống sản xuất linh hoạt: Chương 1 - TS. Trần Đức Tăng

Chia sẻ: Manh Manh | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:27

Thêm vào BST

Báo xấu

141
lượt xem 29
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng Hệ thống sản xuất linh hoạt: Chương 1 các khái niệm cơ bản về FMS có kết cấu nội dung trình bày một số khái niệm cơ bản về quản trị sản xuất, lịch sử phát triển của hợp tác sản xuất, vai trò của máy tính trong sản xuất, mô hình cấu trúc của hợp tác sản xuất,... Mời các bạn cùng tham khảo.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Hệ thống sản xuất linh hoạt: Chương 1 - TS. Trần Đức Tăng

H C VI N K THU T QUÂN S KHOA HÀNG KHÔNG VŨ TR BÀI Gi NG MÔN H C H TH NG S N XU T LINH HO T TS. Tr n ð c Tăng B môn CNTB & HKVT ði n tho i: 0973 991486 Email: tranductang@yahoo.com Chương 1: Các khái ni m cơ b n v FMS 1. Khái ni m cơ b n v QTSX 2. L ch s phát tri n c a các HTSX 3. Vai trò c a máy tính trong SX N i dung 4. Mô hình, c u trúc c a HTSX 5. Xu hư ng linh ho t hóa QTSX 6. H th ng s n xu t linh ho t FMS 7. H th ng s n xu t tích h p CIM TS. Tr n ð c Tăng – Khoa HKVT 1
1. Khái ni m cơ b n v quá trình SX Quá trình sx là quá trình mà con ngư i, b ng trí l c và v t l c c a mình, thông qua các công c sx, tác ñ ng lên ñ i tư ng sx, thay ñ i các thu c tính c a nó ñ bi n nó thành s n ph m, th a mãn yêu c u tiêu dùng c a xã h i. - Ho t ñ ng s n xu t ch duy nh t có con ngư i. - Trong ho t ñ ng sx, con ngư i ph i v n d ng trí l c và v t l c - Công c sx là khâu trung gian truy n tác ñ ng c a con ngư i lên ñ i tư ng. Trình ñ c a công c sx ph n ánh trình ñ c a sx: lao ñ ng th công, cơ gi i hóa hay t ñ ng hóa. TS. Tr n ð c Tăng – Khoa HKVT - Hi u qu c a sx ñư c g i là cao n u như v i m t chi phí nh t ñ nh cho sx mà nh n ñư c s n ph m có giá tr cao, hay nh n ñư c s n ph m có giá tr nh t ñ nh v i chi phí sx th p. Vai trò c a công c s n xu t, trình ñ và tính ch t c a công c s n xu t quy t ñ nh trình ñ và tính ch t c a quá trình s n xu t, căn c vào ñó ngư i ta phân bi t các d ng s n xu t. D ng s n xu t tiên ti n hi n nay: FMS (Flexible Manufacturing Systems), CIM (Computer Integrated Manufacturing) TS. Tr n ð c Tăng – Khoa HKVT 2
2. L ch s phát tri n c a các HTSX SX công nghi p ñã tr i qua các giai ño n: - SX th công - Cơ khí hóa - T ñ ng hóa - và ti p theo là giai ño n c a s tích h p các quá trình sx t ñ ng. S tích h p c a công ngh t ñ ng ñư c bi t ñ n v i tên g i SX tích h p máy tính (Computer Integrated Manufacturing-CIM). S tích h p cho phép t ch c dòng thông tin và v t li u t t hơn. M c ñích chính là ñ lo i b bottle-necks, b ng vi c khai thác t t hơn kh năng c a nhà máy. M t ph n c a khái ni m CIM là ng d ng c a công ngh s n xu t linh ho t FMS. Khái ni m v FMS ñư c ñưa ra b i Williamson t i London năm 1960s. H th ng này lúc ñ u ñư c g i là H th ng 24, vì nó ñư c l p ñ ho t ñ ng 24h/ngày dư i s ñi u khi n c a máy tính. TS. Tr n ð c Tăng – Khoa HKVT L ch s phát tri n c a các HTSX SX th công 1700s Cơ khí hóa 1800s 1900s T ñ ng hóa Transistor, M ch tích h p, Máy tính s , Máy vi tính Các t bào SX Các máy CNC, robot, máy tính ñ c l p Networks S tích h p c a các phân xư ng 2000s TS. Tr n ð c Tăng – Khoa HKVT 3
S phát tri n c a công ngh sx SX toàn c u trên cơ s CIM liên k t toàn c u 1997 Khái ni m v CIM liên k t toàn c u 1990 Các h th ng CIM tiên ti n: CAD, CAPP, FMS, . . . 1980 Phát tri n CAD, CAM, khái ni m v CIM 1970 B t ñ u phát tri n CAD trong NC như: CNC, DNC 1955 B t ñ u phát tri n NC (Numerical Control) ñ t ñ ng hóa 1950 S n xu t hàng kh i (s lư ng l n) 1930 S n xu t hàng kh i (s lư ng trung bình) 1900 Cơ khí hóa các nhà máy ñ u tiên 1750 Ngh th công 1600 S c lao ñ ng c a con ngư i và ñ ng v t TS. Tr n ð c Tăng – Khoa HKVT 3. Vai trò c a máy tính trong s n xu t Máy tính có nh hư ng r t l n ñ n t t c các ho t ñ ng c a m t nhà máy. Trong m t nhà máy hi n ñ i, m i quá trình, m i b ph n ñư c tích h p thành m t h th ng dư i s ñi u khi n c a máy tính (CIM). So v i công ngh truy n th ng CIM có th : - Gi m 15-30% giá thành thi t k - Gi m 30-60% th i gian ch t o chi ti t - Tăng năng xu t 40-70% - Nâng cao ch t lư ng s n ph m, gi m ph li u 20-25% - Nâng cao ch t lư ng thi t k Cùng d a vào s tích h p máy tính vào HTSX, quan ni m v CIM và quan ñi m ng d ng CIM các nư c có s khác nhau: TS. Tr n ð c Tăng – Khoa HKVT 4
- Các nư c châu Âu có kinh nghi m v công ngh truy n th ng và SXLH, có ñ i ngũ k thu t ñư c ñào t o t t,…Do v y, các nư c châu Âu nh n m nh vai trò c a các h th ng SXLH, tích h p kinh nghi m qu n lý, k thu t, th lành ngh vào CIM - Các công ty Nh t nh n m nh s n lư ng, quan tâm nhi u ñ sx s n lư ng s n ph m l n trong th i gian ng n. Vì v y ưu tiên s d ng các thi t b kh trình, các trung tâm gia công linh ho t,… - Các c.ty M quan tâm nhi u ñ n tính n ñ nh c a sx, quan tâm ñ n v n c a các c.ty ñ ñ u tư vào thi t b , h n ch s d ng lao ñ ng r ti n. Chính sách c a M là cung c p thi t b và d ng c thay cho con ngư i trong h th ng CIM TS. Tr n ð c Tăng – Khoa HKVT 4. Mô hình, c u trúc c a HTSX 4.1 Mô hình s n xu t hi n ñ i - ð c trưng cơ b n c a m t nhà máy hi n ñ i là s d ng máy tính trong m i ho t ñ ng k thu t, sx và kinh doanh: thi t k , l p k ho ch, ñi u hành, giám sát, ñi u khi n thi t b ,… TS. Tr n ð c Tăng – Khoa HKVT 5
H th ng trên g m: - 3 thi t b gia công, 1 Robot l p ráp, 1 tr m ki m tra - ð u vào có m t kho v t li u - ð u ra có kho thành ph m - M t xe t hành (AGV) làm nhi m v v n chuy n v t li u và bán thành ph m - H ñư c tích h p v i m t h th ng máy tính ñư c n i m ng, giúp các công vi c t k thu t, k ho ch, ñi u ñ , giám sát ñ n tr c ti p ñi u khi n các thi t b . - Ph n m m g m có m t h th ng CSDL (d li u v phương pháp, ch ñ CN, ngu n l c cho sx, yêu c u v ch t lư ng và s lư ng s n ph m…) TS. Tr n ð c Tăng – Khoa HKVT Các ch c năng chính c a HTSX TS. Tr n ð c Tăng – Khoa HKVT 6
Ho t ñ ng c a m i ô ch c năng như sau: - Thông tin vào ñư c ch a trong b ñ m (buffer) - Khi có tín hi u vào h th ng g i l nh start ñ n ñi m quy t ñ nh 1 ñ kích ho t h th ng, ñ ng th i g i tín hi u ph n h i v trung tâm báo thi t b ñã sãn sàng - Khi th c hi n xong, thông tin ñư c g i ñ n ñi m quy t ñ nh 2 ñ kích ho t ch c năng ti p theo - Thông tin ñã ñư c x lý ñư c ch a trong b ñ m ra - Quá trình x lý v t li u cũng x y ra theo cách tương t TS. Tr n ð c Tăng – Khoa HKVT Ví d : - Gi s m t quy trình gia công ti n và v t li u thô ñã ñư c ñưa ñ n ñ u vào buffer. - H th ng g i m t tín hi u start t i ñi m quy t ñ nh 1 - M t tín hi u ph n h i t máy công c báo máy ñã s n sàng cho gia công - Phôi ñư c g i sang máy ñ gia công - Khi gia công hoàn t t, m t tín hi u ñư c t o ñi m quy t ñ nh 2 ñ báo cho h th ng là chi ti t ñã ñư c gia công xong. - Thông tin này ñư c s d ng ñ chuy n chi ti t ra buffer ñ u ra. TS. Tr n ð c Tăng – Khoa HKVT 7
4.2 Các thành ph n c a CIM CAD: s d ng máy tính tr giúp công vi c thi t k , tính toán k thu t CAPP: s d ng máy tính trong vi c thi t k quá trình công ngh ch t o s n ph m (chu n b công ngh ) CAM: s d ng máy tr giúp trong quá trình sx: t o chương trình gia công, ñi u khi n h th ng sx, h th ng ñ m b o v t tư thi t b … PP&C: bao g m khía c nh t ch c c a CAQ: s d ng máy tính trong CIM, như k ho ch hóa ngu nl c công tác ñ m b o, qu n lý ch t (MRPI), k ho ch hóa cung ng v t tư lư ng s n ph m (MRPII), k ho ch ti n ñ , x lý ñơn hàng, ñi u hành sx. TS. Tr n ð c Tăng – Khoa HKVT 4.3 C u trúc theo ch c năng c a HTSX Xét theo ch c năng, các thành ph n c a m t HTSX có th ñư c chia thành 2 nhóm: - Nhóm t ch c s n xu t, g m các ch c năng: Nh n, l p k ho ch th c hi n và ñi u khi n sx theo ñơn hàng. M t CSDL trung tâm ch a d li u v s lý ñơn hàng, các know-how công ngh - Nhóm k thu t và s n xu t, có các ch c năng: phát tri n s n ph m, thi t k , công ngh , v.v… - Hai nhóm này có liên h m t thi t v i nhau ñ ñ m b o các ch tiêu kinh t , k thu t c a c quá trình. - Vùng logistics bi u di n hư ng d ch chuy n c a lu ng thông tin và v t li u trong sx theo khía c nh kinh t -t ch c sx (theo phương ngang) và k thu t-sx (theo phương d c) - Vùng ki m soát ch t lư ng bi u di n ch c năng ki m soát ch t lư ng trong quá trình thi t k và sx. TS. Tr n ð c Tăng – Khoa HKVT 8
C u trúc theo ch c năng c a HTSX TS. Tr n ð c Tăng – Khoa HKVT 4.4 C u trúc theo th b c c a HTSX HTSX, kinh doanh cu doanh nghi p ñư c b trí theo th b c. Cao nh t là xí nghi p. Ti p theo là các c p: sx, phân xư ng, thi t b . M i c p có h th ng máy tính riêng và gi a các c p là h th ng m ng truy n thông TS. Tr n ð c Tăng – Khoa HKVT 9
C u trúc theo th b c c a HTSX C p xí nghi p: t p trung các ch c năng - Phát tri n s n ph m (thi t k , chu n b công ngh , l p k ho ch ch t lư ng s n ph m) - K ho ch sx (l p danh m c s n ph m, k ho ch cung ng,….) - Kinh doanh (h ch toán, tiêu th s n ph m,…) - c p này máy tính s lý lư ng thông tin l n trong các CSDL trung tâm. M ng máy tính ñư c t ch c theo di n r ng (Wide Area Network-WAN). C p s n xu t: th c hi n m i công vi c tr c ti p t o ra s n ph m. - Các nhu c u v thi t b chính (máy công c , t bào sx,…); thi t b v n chuy n và d ng c ñư c xác ñ nh và giám sát TS. Tr n ð c Tăng – Khoa HKVT - Các máy tính ñ m b o ch c năng qu n lý khu v c và ñi u khi n toàn b các h th ng thi t b sx và là máy ch trong các m ng c c b c a các phân xư ng. - QTSX ñư c chia nh , th c hi n n i ti p ho c song song và phân ph i cho các phân xư ng. C p phân xư ng: - ð m b o giám sát và ñi u khi n sx trong các phân xư ng riêng bi t. - Thông tin c p này ñư c x lý theo th i gian th c. C p ñi u khi n thi t b : - Có ch c năng giám sát và ñi u khi n các thi t b riêng l - Các máy tính là các microcomputer, cung c p chương trình ho c các thông s công ngh TS. Tr n ð c Tăng – Khoa HKVT 10
5. Xu hư ng linh ho t hóa QTSX 5.1 Các d ng t ch c SX Các HTSX hi n ñ i có th ñư c phân thành 5 d ng, tùy theo tính linh ho t c a chúng TS. Tr n ð c Tăng – Khoa HKVT Máy CNC: - Là thi t b linh ho t nh t. Khi c n thay ñ i s n ph m ch c n ñ t các tham s c a phôi, thay dao và n p chương trình m i. - V i các ti n ích l p trình ngày càng phong phú, các công c tr giúp l p trình CAD/CAM,… t o cho máy CNC có kh năng thích ng r t linh ho t v i s thay ñ i s n ph m. T bào sx - Là m t nhóm thi t b , g m vài máy CNC ho c m t vài trung tâm gia công CNC, có nhi m v gia công m t nhóm s n ph m nh t ñ nh. - Các trung tâm gia công thư ng có nhi u tr c, có các h th ng c p phôi và thay dao t ñ ng nên có th gia công các chi ti t ph c t p, năng su t cao, ít ñòi h i s can thi p c a con ngư i. TS. Tr n ð c Tăng – Khoa HKVT 11
Ví d : trung tâm gia công CNC 5-tr c TS. Tr n ð c Tăng – Khoa HKVT H th ng s n xu t linh ho t - G m có m t s máy CNC ñư c b trí theo trình t công ngh và liên k t v i nhau b ng các thi t b v n chuy n. - Ngoài các thi t b gi ng như t bào sx, trong FMS còn có máy tính trung tâm ñ ñi u ph i ho t ñ ng c a toàn h th ng. - N u m t FMS có kh năng ñ ng th i gia công m t nhóm (batch) s n ph m thì nó còn ñư c g i là dây chuy n nhóm. Dây chuy n sx - Là d ng t ch c sx c ng nh t. - G m các thi t b (ch y u là chuyên dùng), ñư c b trí ch t ch theo ti n trình công ngh , liên k t v i nhau b ng 1 h th ng thi t b v n chuy n liên hoàn. TS. Tr n ð c Tăng – Khoa HKVT 12
- Các nguyên công công ngh ñư c thi t k ch t ch không ch theo n i dung mà c theo th i gian, ñ m b o nh p sx. - Dây chuy n sx cho năng xu t cao, ch t lư ng s n ph m n ñ nh - Tuy nhiên nó không có kh năng thích ng v i s thay ñ i c a s n ph m. Khi thay ñ i s n ph m thì ph i thi t k , l p ñ t l i dây chuy n TS. Tr n ð c Tăng – Khoa HKVT 5.2 Nhu c u áp d ng SXLH - Dây chuy n c ng tuy ñ m b o ch t lư ng t t và giá thành th p nhưng không ñáp ng ñư c nhu c u c a th trư ng. Do th hi u c a ngư i tiêu dùng thay ñ i nhanh, khi n cho chu kỳ t n t i c a s n ph m ng n ñi. Nghĩa là s lo i s n ph m tăng và s lư ng m i lo i gi m. - Do v y, nhu c u v d ng s n xu t linh ho t ngày càng tăng. Tính kinh t - Gi m th i gian chu n b m i khi chuy n sang lo i s n ph m m i - Năng su t gia công cao nh gi m thi u th i gian máy - Gi m chi phí lương công nhân do không ñòi h i tay ngh cao. Ch t lư ng s n ph m ñư c ñ m b o b i - Công ngh n ñ nh - T ñ ng hóa gia công và l p ráp TS. Tr n ð c Tăng – Khoa HKVT 13
- T ñ ng hóa v n chuy n và cung c p v t li u - T ñ ng hóa ki m tra ch t lư ng gi a các giai ño n - S d ng các d ng c , ñ gá tiêu chu n - H n ch các công vi c ñòi h i s can thi p tr c ti p c a con ngư i Tính linh ho t - H th ng có th ñáp ng các ñơn hàng nhanh v i s lư ng khác nhau. - H th ng d dàng thích ng v i s thay ñ i phương án s n ph m và nh ng yêu c u c a khách hàng mà ñòi h i ít s thay ñ i ñ gá, d ng c , chương trình - H th ng d dàng nâng c p ñáp ng s tăng s n ph m ho c thay ñ i công ngh . TS. Tr n ð c Tăng – Khoa HKVT 6. HTSX linh ho t (FMS) 6.1 Mô t và ñ nh nghĩa v FMS ð nh nghĩa v FMS tương ñ i phong phú và trong nhi u khía c nh nó ph thu c vào quan ñi m c a ngư i s d ng, như: FMS bao g m cái gì và nó s ñư c s d ng như th nào? - FMS g m m t lo t các máy công c t ñ ng hay các thi t b sx k t n i cùng nhau cùng v i m t h th ng v n chuy n v t li u, h th ng máy tính ñi u khi n - FMS g m m t nhóm máy NC có th s n xu t m t nhóm s n ph m, có h th ng c p v t li u t ñ ng và máy tính ñi u khi n trung tâm cân b ng vi c khai thác ngu n l c, giúp h th ng có th thích nghi t ñ ng v i s thay ñ i các chi ti t sx và kh i lư ng s n ph m TS. Tr n ð c Tăng – Khoa HKVT 14
- FMS là m t h th ng t ñ ng d a trên công ngh nhóm, liên k t v i ñi u khi n tích h p máy tính và m t nhóm máy ñ sx và v n chuy n các chi ti t t ñ ng cho vi c gia công liên hoàn. - M t công ngh giúp các nhà máy ñ t ñư c th i gian yêu c u c a khách hàng t t hơn, giá thành s n ph m th p hơn, và ch t lư ng cao hơn do s phát tri n qu n lý và ñi u khi n ngu n l c - Theo quan ñi m t ñ ng hóa: M t h th ng sx linh ho t là m t d ng c a t ñ ng hóa linh ho t trong ñó m t s máy công c ñư c liên k t cùng nhau b i h th ng v n chuy n v t li u, và t t c các b ph n c a h th ng ñư c ñi u khi n b i m t máy tính trung tâm TS. Tr n ð c Tăng – Khoa HKVT - D a trên quan ñi m v máy công c : m t nhóm t bào sx liên k t b i m t h th ng v n chuy n v t li u và m t máy tính trung tâm ñư c g i là m t h th ng sx linh ho t. Vi c k t h p và ñi u khi n máy tính làm cho các s n ph m ñư c sx v i giá thành c khi ch sx v i kh i lư ng nh M t h th ng FMS th t s có kh năng x lý v i nhi u ch ng lo i s n ph m khác nhau, khi c n thi t có th s n xu t b t kỳ m t s n ph m nào ñó trong s chúng, không theo th t . TS. Tr n ð c Tăng – Khoa HKVT 15
ð ñáp ng yêu c u trên, FMS c n có m t s ki u linh ho t: Nó c n linh ho t ñ ñáp ng s thay ñ i v kh i lư ng sx và s thay ñ i s n ph m, nh n các s n phâm m i, và thích ng v i s thay ñ i v công ngh và thi t k . FMS cũng ñòi h i s linh ho t trong vi c x lý các tình hu ng không ñư c d báo trư c như v n ñ th i gian h ng máy, thay ñ i k ho ch ñ t xu t, kh năng phát tri n khi m r ng h th ng. TS. Tr n ð c Tăng – Khoa HKVT TS. Tr n ð c Tăng – Khoa HKVT 16
TS. Tr n ð c Tăng – Khoa HKVT TS. Tr n ð c Tăng – Khoa HKVT 17
6.2 C u trúc c a FMS V cơ b n, FMS ñư c t o b i các ph n t ph n c ng và ph n m m - Các ph n t ph n c ng là xác th c và có th nhìn th y ñư c, như các máy CNC, thi t b v n chuy n v t li u (robot hay xe t hành), h th ng dao c , máy ño t a ñ , tr m làm s ch chi ti t, thi t b ph n c ng máy tính…. - Các ph n t ph n m m không hi n h u và s ñư c, như các chương trình NC, ph n m m qu n lý v s lưu thông, thông tin v dao, file th t làm vi c c a máy CMM,… Theo c u trúc thì FMS là m t t h p c a t bào gia công t ñ ng và t bào ki m tra t ñ ng, ñư c liên k t v i nhau thành m t h th ng nh t, theo dòng v t li u v i s tr giúp c a h th ng v n chuy n phôi t ñ ng và ñi u khi n nh m ng máy tính TS. Tr n ð c Tăng – Khoa HKVT 6.3 Phân lo i FMS D a vào kinh nghi m ng d ng FMS các nư c ngư i ta phân FMS ra 3 lo i: Lo i 1: không ph thu c vào dòng v t li u c a t bào gia công t ñ ng (ñ ng nghĩa v i mô ñun t ñ ng) - Lo i này ñư c c u t o t các máy v n năng v i ñi u khi n theo chương trình s , cho phép liên k t v i máy tính ñ ñi u khi n. - FMS lo i 1 ñư c s d ng trong nh ng trư ng h p mà chi ti t có th i gian gia công l n (quá trình gia công ñư c t p trung trên m t máy) TS. Tr n ð c Tăng – Khoa HKVT 18
Lo i 2: G m các t bào gia công t ñ ng v n năng ñư c ñi u khi n t m ng máy tính và h th ng v n chuy n phôi t ñ ng. - Trong FMS lo i 2 các chi ti t cùng lo i có th ñư c gia công theo nhi u ti n trình công ngh khác nhau trên m t t bào gia công t ñ ng (mô ñun sx t ñ ng). - FMS lo i 2 ñư c s d ng r ng rãi trong nh ng trư ng h p khi chi ti t có th i gian gia công không l n Lo i 3: là dây chuy n t ñ ng linh ho t. Trong FMS lo i này m i nguyên công ñư c th c hi n ch trên m t máy - H th ng v n chuy n phôi ñ m b o ti n trình c ng cho m i chi ti t và thông thương nó ñư c th c hi n dư i d ng băng t i hay máy qua vòng. TS. Tr n ð c Tăng – Khoa HKVT Ngoài ra ngư i ta còn phân ki u FMS ra: - FMS tu n t : sx t ng lo t chi ti t sau ñó l p k ho ch và chu n b cho sx lo t ti p theo (gi ng như dây chuy n sx linh ho t lo t nh ) - FMS ng u nhiên: SX b t kỳ m t chi ti t nào m t th i gian. - FMS mô ñun: cho phép ngư i s d ng m r ng ra các lo i trên. TS. Tr n ð c Tăng – Khoa HKVT 19
6.4 S c n thi t c a FMS M c tiêu chính trong sx là máy nh n ñư c v t li u ho c chi ti t ñúng th i gian. Quá nhi u ho c quá s m t o s ñ ng. Quá ít ho c quá ch m gây ra s ch m tr ti n ñ và máy không ho t ñ ng. K t qu trong nhi u trư ng h p là s d ng không h t kh năng khai thác c a thi t b . TS. Tr n ð c Tăng – Khoa HKVT TS. Tr n ð c Tăng – Khoa HKVT 20