SCIENCE - TECHNOLOGY Số 12.2022 ● Tập san SINH VIÊN NGHIÊN CỨU KHOA HỌC
121
GIẢI PHÁP TỐI ƯU HỆ THỐNG DÂY CHUYỀN TỰ ĐỘNG CỦA CÔNG TY CHUYỂN PHÁT NHANH
OPTIMIZED SOLUTION OF AUTOMATIC LINE SYSTEM OF EXPRESS DELIVERY COMPANY Nguyễn Mạnh Cường1,*, Hà Trọng Sơn1, Phạm Đình Chất1, Phạm Quốc Tuấn1, Thái Văn Trọng2 TÓM TẮT Hệ thống phân loại bưu kiện tự động giúp tăng chất lư
ợng dịch vụ chuyển
phát, tối ưu hoạt động vận chuyển và bảo vệ an toàn bưu kiện của khách h
àng.
Trước kia, việc phân loại chủ yếu là dựa vào sức người, công việc này đòi h
ỏi sự
tập trung cao và có tính lặp lại nên các công nhân khó đảm bảo đư
ợc sự chính xác
trong công việc. Hệ thống phân loại bưu kiện tự động là s
ự chuyển đổi khai thác
giao nhận vận chuyển bưu ph
ẩm từ thủ công sang tự động hóa. Ứng dụng băng
chuyền và các kỹ thuật để phân loại sản phẩm hoàn toàn tự động sẽ giảm chi
lao động, nâng cao năng suất và hi
ệu quả rất nhiều so với phân loại bằng thủ
công. Nhận thấy khi thay đổi về số lư
ợng nhân công, thiết kế mặt bằng hệ thống
từ 1 dây chuyền chuyển sang kết hợp 2 dây chuyền song song cùng lúc s
ẽ tiết
kiệm thời gian, làm tăng hiệu quả hoạt động sản xuất. Tuy nhiên, vi
ệc thay đổi từ
1 dây chuyền chuyển sang kết hợp 2 dây chuyền song song, trong quá trình
đưa
vào sản xuất sẽ tăng số lư
ợng sản phẩm phân loại từ đó sẽ dẫn đến đầy kho chứa,
làm hạn chế và tăng tồn kho. Từ khóa: Phân loại, dây chuyền tự động, tối ưu hệ thống. ABSTRACT
The automatic parcel sorting system helps to increase the quality of delivery
services, optimize transportation activities and protect the safety of customers'
parcels. Previously, the classificati
on was mainly based on human strength, this
job required high concentration and repetition, so it was difficult for workers to
ensure the accuracy of work. Automated parcel sorting system is the
transformation of parcel delivery operations from manual to a
utomated. The
application of conveyor belts and techniques for fully automatic product sorting
will reduce labor costs, improve productivity and efficiency greatly compared to
manual sorting. Realizing that when changing the number of employees, the
system
layout design from 1 line to a combination of 2 parallel lines at the same
time will save time and increase production efficiency. However, changing from
1 line to a combination of 2 parallel lines, in the process of putting into
production, will increase
the number of classified products, which will lead to full
warehouse, limiting and increasing inventory. Keywords: Sorting, automatic line, optimize. 1Lớp Hệ thống Công nghiệp 01- K14, Khoa Cơ khí, Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội 2Phòng Đào tạo, Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội *Email: manhcuong0.cn@gmail.com 1. GIỚI THIỆU Trong kỷ nguyên cuộc cách mạng công nghiệp 4.0 là thời điểm vàng của thương mại điện tử, số lượng khách hàng lựa chọn phương thức mua sắm trực tuyến ngày càng gia tăng. Điều này cho thấy tiềm năng của thị trường mua sắm trực tuyến tại Việt Nam là rất lớn. Công ty chiến thắng sẽ là những đơn vị mạnh dạn đầu tư công nghệ để tạo ra sự đột phá về dịch vụ, đáp ứng tốt nhất nhu cầu của khách hàng. Hệ thống phân loại bưu kiện tự động đưa vào sử dụng như một hình thức đón đầu, giúp tăng chất lượng dịch vụ chuyển phát, tối ưu hoạt động vận chuyển và bảo vệ an toàn bưu kiện của khách hàng. Hệ thống phân loại là sự chuyển đổi khai thác giao nhận vận chuyển bưu phẩm từ thủ công sang tự động hóa. Trước kia, việc phân loại chủ yếu là dựa vào sức người, công việc này đòi hỏi sự tập trung cao và có tính lặp lại nên các công nhân khó đảm bảo được sự chính xác trong công việc. Chưa kể đến có những phân loại dựa trên các chi tiết kỹ thuật rất nhỏ mà mắt thường khó có thể nhận ra. Điều đó sẽ ảnh hưởng trực tiếp tới chất lượng sản phẩm và uy tín của nhà sản xuất. Ứng dụng băng chuyền và các kỹ thuật để phân loại sản phẩm hoàn toàn tự động sẽ giảm chi phí lao động, nâng cao năng suất và hiệu quả rất nhiều so với phân loại bằng thủ công. Trong bài báo này, các tác giả trình bày về hệ thống phân loại bưu kiện tự động và đưa ra giải pháp trong quá trình phân loại. 2. HỆ THỐNG PHÂN LOẠI BƯU KIỆN SẢN PHẨM 2.1. Hệ thống điều khiển và kết nối Hệ thống DWS là một tổ hợp các thiết bị dùng để khai thác dữ liệu có sẵn trên sản phẩm bao gồm: • D - Dimension: Đo kích thước của vật thể. • W - Weigher: Đo khối lượng sản phầm. • S - Scanner: Đọc thông tin mã vạch của sản phẩm. Hệ thống đo kích thước, đo khối lượng và quét mã vạch (DWS) là một giải pháp hiệu quả cao để thống kê trọng lượng, kích thước của bưu kiện nhằm phục vụ việc khai thác được hiệu quả, đồng thời có được thông tin cần thiết cho mục đích sắp xếp, sử dụng tối ưu không gian trong phương tiện vận chuyển hoặc vị trí lưu trữ tạm thời phù hợp. Hệ thống DWS được bố trí tại phần đầu vào của của hệ thống phân loại để thu thập dữ liệu, lấy thông tin cửa chia
CÔNG NGHỆ Tập san SINH VIÊN NGHIÊN CỨU KHOA HỌC ● Số 12.2022
122
KHOA H
ỌC
của bưu phầm trước khi hệ thống phân loại ở cấp bên dưới tiến hành phân loại hàng hóa. Chức năng DWS (Dimention - Weigher- Scanner): Hệ thống phân loại ở cấp thực thi sẽ thu thập thông tin về mã vạch, kích thước, khối lượng của sản phầm sau đó sẽ gửi thông tin đó lên máy chủ dữ liệu ờ phía trên đó là hệ thống điều khiển (Máy chủ sever). Các thông tin này được máy chủ phân tích phản hồi lại hệ thống phân loại các thông tin cửa chia của sản phẩm. Thông tin về kích thước & khối lượng của sản phẩm được lưu tại Sever của khách hàng nhằm mục đích truy suất dữ liệu về sản phẩm để phục vụ các tác nghiệp khác nhau... Tùy theo từng việc lập trình chia mà sản phẩm đi đến cửa tương ứng với lượt chia đã lập trình sẵn. Việc lưu toàn bộ Data tại máy chủ sẽ giúp cho việc quản lý dữ liệu được đồng nhất và có thể truy suất bất cứ lúc nào ở nơi đâu sẽ giúp khách hàng có thể đưa ra các phân tích sau đó điều chỉnh định hướng chiến lược phát triển phù hợp với thị trường theo các giai đoạn. Hình 1. Hệ thống đo kích thước, đo khối lượng, quét mã vạch Hình 2. Phần mềm quản lý và điều khiển WCS là phần mềm kiểm soát và điều khiển hệ thống phân loại tự động trong kho hoặc trung tâm phân phối. Hệ thống này điều phối các thành phần phụ ở cấp thực thi như hệ thống băng tải, băng chuyền, trạm cân và thiết bị phân loại. Tại mỗi thời điểm quyết định, WCS xác định luồng sản phẩm hiệu quả nhất và truyền các chỉ thị đến các thành phần thực thi để đạt được kết quả tốt nhất mong muốn. 2.2. Nguyên lý hoạt động của hệ thống phân loại Hệ thống phân loại ở cấp dưới sẽ thu thập thông tin về mã vạch, kích thước, khối lượng của sản phẩm sau đó sẽ gửi thông tin đó lên máy chủ dữ liệu ở phía trên server, từ đó dữ liệu được xử lý và phản hồi lại về máy chủ điều khiển. Hình 3. Nguyên lý hoạt động của hệ thống Các thông tin này được máy chủ phân tích phản hồi lại hệ thống phân loại thông tin cửa chia của sản phẩm và ra lệnh cho các cơ cấu chấp hành. Tùy theo từng việc lập trình chia mà sản phẩm đi đến cửa tương ứng với lượt chia đã lập trình sẵn. Toàn bộ dữ liệu thông tin được lưu tại máy chủ, lưu trên Sever theo thời gian thực, giúp cho việc quản lý dữ liệu được đồng nhất cũng như đưa ra định hướng chiến lược phát triển phù hợp với xu thế thị trường. Một trung tâm khai thác, phân loại chia chọn có thể trang bị hệ thống giám sát, vận hành và điều khiển từ xa, thông qua các thiết bị kết nối, chấp hành và công nghệ loT hiện nay, tùy vào quy mô và yêu cầu của khách hàng từ đó sẽ đưa ra giải pháp cho phù hợp, tối ưu. Hệ thống Scaner có thể xử lý đọc và phân tích được loại Bacode 1D, 2D,...tùy theo cơ sở Code của khách hàng mà đưa ra cấu hình thiết bị cho phù hợp. Ngoài một hệ thống thông thường có chức thông phân loại chia chọn bưu kiện, rồi thống kê, tổng hợp và lưu trữ
SCIENCE - TECHNOLOGY Số 12.2022 ● Tập san SINH VIÊN NGHIÊN CỨU KHOA HỌC
1
23
các dữ liệu thông thường ra thì còn có các giải pháp nâng cao, đó là hệ DWS (DWS system : Dimention - Weigher - Scaner) là một hệ thống có tích hợp thiết bị đo kích thước bưu kiện, cân bưu kiện tự động và đọc mã vạch (Bacode) tự động rồi tổng hợp, so sánh và phân tích đối chiếu với các dữ liệu đầu vào (đầu nhận bưu kiện) để đưa ra các cảnh báo và sai sót của bưu kiện, ngoài ra dữ liệu còn được lưu lại trên máy chủ và trên Sever theo thời gian thực, truy xuất được khi cần thiết. 3. GIẢI PHÁP Thay đổi từ 1 dây chuyền chuyển sang kết hợp 2 dây chuyền song song, trong quá trình đưa vào sản xuất thấy tăng số lượng sản phẩm phân loại từ đó sẽ dẫn đến đầy kho chứa sẽ làm hạn chế và tăng tồn kho. Tìm hiểu nghiên cứu, áp dụng hệ thống lưu kho & truy hồi tự động (AS/RS) Cấu tạo và nguyên lý hoạt động Kết cấu chính của một kho pallet bao gồm: Hệ thống giá, kệ với kết cấu vững chắc nhiều tầng. Nơi có thể lưu trữ hàng hóa( là các sản phẩm được đóng pallet) trong từng ô nhỏ. Mỗi ô được gán một ID lưu thông tin cần thiết trên hệ thống, trạng thái có hàng hoặc trống luôn được cập nhật theo thời gian thực. Khi pallet được nhập kho, hệ thống sẽ quản lí toàn bộ thông tin liên quan đến pallet hàng đó thông qua mã định danh. Hệ thống tự động tính toán và đưa ra vị trí lưu kho vào ô có ID phù hợp cho kiện hàng, pallet dựa theo các tiêu chí về kích thước, trọng lượng, khu vực phân loại (đã được lên kịch bản từ trước). Công nghệ đang được áp dụng phổ biến hiện nay đó là theo dõi pallet trong kho sử dụng hệ thống định vị trong nhà & IoT, RTLS (Dịch vụ định vị thời gian thực). Đồng thời hệ thống quản lý kho cũng tính toán ra được đường đi gần nhất từ vị trí hàng vào tới vị trí lưu kho nhằm tiết kiệm thời gian và năng lượng. Khi xuất kho, hệ thống cũng tự định vị pallet hàng đó thông qua mã này và lấy hàng ra một cách nhanh nhất. Hình 4. Kho Pallet tự động AS/RS Kho thiết kế đặc biệt để lưu trữ và lấy sản phẩm và hàng tồn kho theo yêu cầu. Kho pallet tự động (AS/RS) đảm bảo rằng sản phẩm được lưu trữ và xử lý chính xác và có thể được tìm thấy khi cần thiết, các nhà sản xuất có thể giảm lãng phí và cải thiện hiệu suất từ ngay hoạt động kho của mình. Kho pallet tự động AS/RS-giải pháp phân loại, cất giữ, lưu kho và truy hồi hàng hóa tự động mật độ lớn, tốc độ cao và linh hoạt giúp tiết kiệm thời gian với không gian lưu trữ theo chiều đứng lên tới 40m và truy xuất hàng hóa xuất kho dễ dàng mà không cần tới sự xuất hiện của con người bên trong kho. Hình 5. Kho pallet lưu trữ tự động và hệ thống truy hồi (AS / RS) AS / RS dựa trên băng chuyền Hệ thống AS / RS dựa trên băng chuyền bao gồm các thùng sản phẩm hoặc hàng tồn kho quay liên tục dọc theo một đường. Khi người vận hành yêu cầu một mặt hàng cụ thể, hệ thống sẽ tự động xoay để tiếp cận thùng phù hợp để có thể chọn mặt hàng đó. Một đèn tích hợp sẽ cho người chọn biết băng chuyền, giá và mặt hàng cần chọn. AS / RS dựa trên băng chuyền có thể bao gồm băng chuyền ngang (thùng di chuyển theo chiều ngang, như trên đu quay) hoặc băng chuyền dọc (thùng di chuyển theo chiều dọc). Băng chuyền ngang thường được sử dụng cho các mặt hàng và bộ phận nhỏ, cũng như tài liệu hoặc nguyên liệu thô. Không chỉ đơn thuần thực hiện việc xuất, nhập hàng hóa sao cho tối ưu và tự động hóa, hệ thống kho AS/RS còn có các tính năng quản lý hạn sử dụng của sản phẩm và đưa ra các thông báo cho người quản lý, xử lý các kế hoạch xuất hàng.
CÔNG NGHỆ Tập san SINH VIÊN NGHIÊN CỨU KHOA HỌC ● Số 12.2022
124
KHOA H
ỌC
Hình 6. Hệ thống kho AS/RS Một mô hình kho pallet tự động sử dụng giá đỡ thẳng đứng, nhưng mỗi con bot di chuyển trên sàn và leo lên theo chiều dọc để lấy vật dụng của nó. Sau đó, nó đi xuống tầng và phân phối pallet đến một máy trạm từ xa một cách độc lập. Nó sẽ xếp hàng tại máy trạm cho đến khi được chọn và sau đó tự động được giao một nhiệm vụ mới và nó lặp lại quá trình này. Hình 7. Kho pallet tự động sử dụng giá đỡ thẳng đứng 4. KẾT LUẬN Qua nghiên cứu, tìm hiểu hệ thống dây chuyền trong công nghiệp, quá trình vận hành hệ thống của công ty chuyển phát nhanh đã thấy rõ được quá trình phân loại tự động các bưu kiện, hoạt động của một dây chuyền tự động, các yếu tố ảnh hưởng đến dây chuyền. Từ đó nhóm tác giả đã đưa ra một số giải pháp để nâng cao hiệu quả của hệ thống công nghiệp, góp phần nâng cao năng suất, đáp ứng các yêu cầu về vận hành trong các trường hợp khác nhau mong muốn xây dựng một mô hình hoàn chỉnh để có thể kiểm chứng một số giải pháp vận hành hệ thống, tích hợp vào hệ thống để điều khiển quá trình vận hành theo các kịch bản khác nhau; xây dựng được bộ các kịch bản để vận hành hệ thống một cách linh hoạt đáp ứng các yêu cầu khác nhau; đánh giá được tác động khi thay đổi một số thông số khi vận hành dây chuyền. Sau đó sẽ tiếp tục hoàn thiện tính toán, thiết kế và chương trình điều khiển. TÀI LIỆU THAM KHẢO [1]. Hồ Thanh Phong, Nguyễn Tuấn Anh, 2013. Kỹ thuật hệ thống. NXB Đại học Quốc gia TP. Hồ Chí Minh. [2]. Nguyễn Thị Thu Hằng, Đường Võ Hùng, 2017. Hệ thống sản xuất. NXB Đại học quốc gia TP Hồ Chí Minh. [3]. A. Ravin Ravindran, 2009. The Operations Research Application. Taylor & Francis Group, LLC. [4]. Benjamin Melamed, 2007. Simulation Modeling And Analysis with Arena, Elsevier Inc. All rights reserved. [5].Alexander Kossiakoff, William N.Sweet, Samuel.Seymour, Steven M.Biemer, 2011. Systems Engineering, Second Edition. AJohn willey & Inc. [6]. Adedeji B. Badiru, 2006. Handbook of Industrial and Systems Engineering. Second Edition. CRC Press Taylor & Francis Group. [7]. Adedeji B. Badiru, Olufemi A. Omitaomu, 2011. Handbook of industrial engineering equations, formulas, and calculations. CRC Press Taylor & Francis Group [8]. Nguyễn Như Phong, 2013. Thống kê trong công nghiệp, NXB Đại học Quốc gia TP Hồ Chí Minh.