Tự động hóa sản xuất

Giảng viên:Th.s. Nguyễn Minh Tuấn Bộ Mơn: Cơ điện tử- Khoa cơ khí Đại học bách khoa Tp.HCM Email: minhtuandavi@yahoo.com (Manufacturing Automation) Giới thiệu1 Chiến lược tự động hĩa và quá trình sản xuất tự động2 Cấu trúc của hệ thống sản xuất tự động3 Các hệ thống vận chuyển và lưu kho tự động4 5 6 7 8 Các hệ thống cấp phơi tự động Hệ thống cấp phơi rung Hệ thống cấp phơi khác Tự động hĩa quá trình lắp ráp và bao gĩi sản phẩm 9 Tự động hĩa kiểm tra, đo lường và đánh giá chất lượng Hệ thống sản xuất linh họat FMS,10 Các hệ thống sản xuất hiện đại11 Điều khiển quá trình sản xuất12 Kinh tế sản xuất13 Ơn tập14 NỘI DUNG (tt) Kiểm tra giữa kỳ:40%(15% thi giữa kỳ, 10% báo cáo thực hành, 15% bài tập lớn) Kiểm tra cuối kỳ: 60%  Tài liệu tham khảo:  ()1 ikellM rooverG utomation, roduction ystems and omputerA P S C ntergratedI anufacturing.M renticeP -all.ditions,.H E 1990  ()2 SAYGIN anufacturing utomationM A  () eoffrey3 G oothroydB ssembly utomation nd roduct esignA A A P D  ()4  ( 5) TRẦN VĂN ĐỊ CH Tự Động Hóa Sản Xuất. Đ HBK Hà Nội, 2000  ( 6) LÊ TRUNG THỰC Bài Giảng TỰ ĐỘNG HÓ A SẢN XUẤ.T NỘI DUNG (tt)  Mục tiêu của mơn học: Mơn học “Tự động hĩa sản xuất” trang bị cho người học các kiến thức cơ bản về lĩnh vực tự động hĩa và các ứng dụng của nĩ trong sản xuất cơng nghiệp.  Nội dung tĩm tắt mơn học: Nội dung môn học bao gồm những kiến thức về chế tạo, cấp phôi tự động, lắp ráp, bao gói, đánh giá, kiểm tra chất lượng sản phẩm, vận chuyển, bốc xếp, lưu kho, tính toán các quá trình sản xuất và và điều khiển các quá trình sản xuất. Phân cơng bài tập lớn stt Đề tài (chế tạo máy) Họ tên sinh viên Điể m 1 Hệ thống rửa xe tự động (xe hơi) 2 Hệ thống rửa chai bia tự động 3 Máy rửa chén 4 oR bot lau kính nhà cao tầng 5 Máy tập luyện bóng bàn 6 Máy tập luyện tennis 7 Máy kiểm tra bóng chuyền, bóng đá 8 Máy cắt cỏ 9 obotR hút bụi 10 alkingW robot ( loại 1 chân) 11 alking robotW (loại 2 chân) 12 alkingW robot ( loại 4 chân) 13 alking robot (W loại 6 chân) Phân cơng bài tập lớn stt Đề tài Họ tên sinh viên Điể m 15 obot songR song (robot star) Y 16 obot songR song (hexapod) 17 ayT máy gắp sản phẩm nhựa 18 Hệ thống máy ép 19 Hệ thống máy thổi 20 Hệ thống máy đùn 21 Hệ thống sơn tĩnh điện 22 Hệ thống mạ chân không 23 Máy dán nhãn chai 24 Máy cấp muỗng cho sữa hộp 25 Máy in lụa 26 Hệ thống gia công mạch in 27 Hệ thống sản xuất thiết bị bán dẫn hanP văn tài Hệ thống đóng nút chai tự Phân cơng bài tập lớn stt Đề tài Họ tên sinh viên Điể m 29 Hệ thống vô chai nước khoáng 30 Tự động hóa quá trình trồng rau sạch trên diện tích 500 M2 31 Tự động quá trình lắp ráp lông đền, bu lông 32 Bãi giữ xe tự động (xe hơi) 33 Thiết kế máy massage 34 Thiết kế máy chỉnh hình (máy kéo cột sống) 35 Thiết kế xe lăn tự động 36 Thiết kế máy phục hồi khớp tay, chân 37 Thiết kế máy tập luyện đi bộ cho người bệnh 38 Thiết kế máy tập luyện thể thao toàn năng Phân cơng bài tập lớn stt Đề tài Họ tên sinh viên Điể m 41 Máy làm đất liên hợp 42 Máy tạo thức ăn cho cá 43 Máy bóc vỏ tôm 44 Máy phân loại tôm 45 Máy tạo thức ăn cho cá dạng viên 46 Máy nong ống 47 Máy lắp ráp bút bi 48 Máy hút chân không 49 Máy bóc vỏ sơ dừa 50 Máy bóc vỏ hạt điều 51 Hệ thống làm rượu nho 52 Máy quấn dây hình xuyến Phân cơng bài tập lớn stt Đề tài Họ tên sinh viên Điể m 53 Máy gặt đập liên hợp 54 Hệ thống cấp phôi tự động dạng xoắn, phẳng 55 Máy vắt sữa bò 56 Máy đóng gói hạt nêm 57 Tìm hiểu dây chuyền sản xuất xi măng 58 Tự động hóa quá trình xử lý nước thải 59 Bảo dưỡng thiết bị tự động hóa tổng thể 61 Tìm hiểu máy nguyên lý máy rút tiền tự động Phạm xuân tâm 62 Máy bán báo tự động 63 Máy bán hàng tự động(nước ngọt, kẹo, khăn giấy) Phân cơng bài tập lớn ttS Đề tài Họ tên sinh viên Điể m 66 Hệ thống kiểm tra gạch lát nền 67 Hệ thống sản xuất thịt bò, heo tự động 68 Hệ thống sản xuất thịt gia cầm tự động 69 Hệ thống sản xuất dầu cá 70 Hệ thống sản xuất dầu đốt từ cậy thầu dầu 71 Hệ thống làm giấy 72 Máy chia cuộn màng PE 73 Máy cắt đuôi keo tự động cho sản phẩm korcin ml10 Lê quang thái :tMS 203 0062 74 Dây chuyền đóng gói càfê Huỳnh tấn thành :tMS 206 3278 75 obotR leo tường hanP chí thanh s:M 204T1731 Chiến lược tự động hĩa và quá trình sản xuất tự động chương 1 Phát triển cơng nghệ tự động hố Cơng nghệ tự động hĩa cĩ vai trị hết sức quan trọng trong sự nghiệp cơng nghiệp hĩa (CNH) hiện đại hĩa (HĐH) đất nước. Tự động hĩa là một trong những yếu tố quyết định việc nâng cao năng suất, chất lượng và hạ giá thành sản phẩm, gĩp phần tạo nhiều sản phẩm cĩ chất lượng cao, cĩ sức cạnh tranh trên thị trường. Ở Việt Nam cơng nghệ tự động hĩa đang ngày càng chiếm một vai trị rất quan trọng. Đội ngũ cán bộ khoa học kỹ thuật ngày càng nâng cao tay nghề, nắm vững và làm chủ nhiều cơng nghệ tự động hĩa hiện đại. Nhiều sản phẩm của Việt Nam chế tạo đã đạt được chỉ tiêu kỹ thuât tương đương với các sản phẩm của các nước tiên tiến, với giá thành thấp hơn nhiều so với nhập ngoại. Cĩ những sản phẩm đã giành được tín nhiệm của thị trường, được áp dụng rộng rãi, tiết kiệm ngoại tệ cho Nhà nước và các cơ sở sản xuất. Chẳng hạn như hệ thống đo lường điều khiển trộn bê-tơng nhựa át phan, đã đẩy lùi hồn tồn các thiết bị nhập ngoại, do giá thành chỉ bằng 20-40% mà chất lượng và tính năng khơng hề thua kém hàng của các nước tiên tiến như như Đức, Anh... Sản phẩm này hiện nay đã chiếm lĩnh 100% thị phần trong nước, đẩy lùi hồn tồn thiết bị nhập ngoại, tiết kiệm cho đất nước mỗi năm 40 triệu USD. Tự động hĩa cũng đã đem lại nhiều hiệu quả trong việc tăng năng lực sản xuất. Chẳng hạn, dây chuyền tự động hĩa sản xuất phân NPK ở nhà máy Supe phốt phát hĩa chất Lâm Thao, đã đưa năng suất lên gấp đơi, giải phĩng gần 300 lao động. Đây là dây chuyền sản xuất NPK hiện đại nhất Việt Nam, hồn tồn do chúng ta nghiên cứu thiết kế, chế tạo. Giá thành sản phẩm chỉ bằng 30% so với nhập khẩu. Hiện nay chương trình khoa học cơng nghệ tự động hĩa đang mở rộng ứng dụng rơbốt thơng qua hai đề tài nghiên cứu khoa học cấp nhà nước. Việc ứng dụng tự động hĩa của rất nhiều cơ quan nghiên cứu, các trường đại học và cơ sở sản xuất cũng đã dem lại những kết quả khả quan. Ví như hệ thống tự động sản xuất bia, sản xuất thức ăn gia súc, xử lý rác thải, các hệ giám sát mơi trường, các hệ SCADA trong ngành điện lực, dầu khí... Những kết quả này đã gĩp phần làm tăng trưởng nền kinh tế nước ta trong những năm vừa qua. Hiện nay vấn đề đào tạo đội ngũ các bộ khoa học cho tương lai về lĩnh vực tự động hĩa đang trở nên ngày càng gần gũi với mọi người-từ các nhà Tham luận nghiên cứu, các nhà giáo, nhà quản lý, nhà cơng nghiệp đến cả học sinh và sinh viên. Giải nhất cuộc thi rơbốt quốc tế tại Nhật Bản vừa qua của sinh viên thành phố Hồ Chí Minh đã chứng minh điều này. Mục tiệu của ngành khoa học tự động hố ở Việt Nam là hướng tới tập trung tự nghiên cứu và thiết kế các hệ thống tự động hố lớn thay thế cho nhập ngoại. Sẽ ứng dụng tự động hĩa vào một số ngành sản xuất quan trọng, trực tiếp liên quan đến xuất khẩu như ngành nuơi trồng và chế biến thuỷ sản, chế biến thực phẩm, các ngành cơng nghiệp nhẹ (như may mặc, giày da), ngành chế tạo máy, bảo vệ mơi trường. Xúc tiến ứng dụng tự động hĩa vào những ngành quan trọng như dầu khí, điện lực, bưu chính viễn thơng, cơ khí chế tạo... tiến tới sản xuất được một số cấu kiện điện tử quan trọng. Đây sẽ là cơ sở phục vụ cho sự phát triển tự động hĩa một cách tự chủ và bền vững. Việc tiếp cận với những cơng nghệ tiên tiến của thế giới về tự động hĩa để chuyển giao cơng nghệ và hội nhập cĩ hiệu quả như tự động hĩa tích hợp, các thế hệ rơbốt, các hệ SCADA diện rộng... cũng rất cần thiết. Đặc biệt, cần kết hợp nhuẫn nhuyễn giữa các ngành cơng nghệ cao như điện tử, tin học, tự động hĩa viễn thơng... chắc chắn Việt Nam sẽ tạo ra các sản phẩn cĩ hàm lượng chất xám cao và đa dạng trong thời gian tới. Theo báo QĐND Theo báo QĐND Rơbốt hàn Robot vạn năng cấp phơi cho máy tơi cao tầng. Theo báo QĐND Chiến lược phát triển khoa học và cơng nghệ Việt Nam đến năm 2010 Bài tham luận Theo báo QĐND 1. Lịch sử phát triển tự động hĩa (tham khảo tài liệu) 2. Khái niệm tự động hĩa và các hình thức tự động hĩa 2.1. khái niệm: Là dùng nặng lượng phi sinh( cơ, điện, điện tử…) để thực hiện 1 phần hay tồn bộ quá trình cơng nghệ mà ít nhiều khơng cần sự can thiệp của con người. 2.2. các hình thức tự động hĩa: • Tự động hĩa cứng: là một hệ thống trong đĩ một chuỗi các hoạt động xử lý (hay lắp ráp) cố định theo một cấu hình thiết bị (thường là cơ cấu cam). Ưu điểm: Tạo năng xuất cao so với máy thơng thường. Thích hợp cho sản xuất hàng khối, chuẩn loại ít. Nhược điểm: Khi chi tiết gia cơng thay đởi phải thay đởi cam điều khiển, mất nhiều thời gian thay đởi thiết kế, chế tạo cam, điều chỉnh máy… Tự động hĩa cứng Tự động hĩa lập trình được (mềm) Tự động hĩa linh hoạt Tự động hĩa lập trình được (mềm) Thiết bị sản xuất được thiết kế với khả năng cĩ thể thay đổi trình tự các nguyên cơng để thích ứng với các cấu hình sản phẩm khác nhau ( thường là thay đổi chương trình gia cơng). + Máy tiện điều khiển sớ (NC). + Máy tiện điều khiển sơ ́ hĩa (CNC) Ưu điểm: cĩ sự linh họat trong cấu hình sản phẩm, thích hợp cho sản xuất hàng loạt( sản lượng thấp và trung bình, chuẩn loại trung bình). Nhược điểm: đầu tư thiết bị cao, thời gian gia cơng dài hơn tự động hĩa cứng(). Tự động hĩa linh hoạt: là sự mở rộng của tự động hĩa lập trình được. Phát triển vào những năn 25-30 và những nguyên lý vẫn cịn đang tiếp tục phát triển. HTSXLH là hệ thống cĩ khả năng sản xuất rất nhiều sản phẩm khác nhau mà hầu như khơng mất thời gian cho việc chuyển đổi từ sản phẩm này sang sản phẩm khác. Ưu điểm: Sản xuất liên tục các loại sản phẩm khác nhau.( số lượng ít, chuẩn loại nhiều) Khả năng thay thế chương trình gia cơng mà khơng tốn thời gian sản xuất. Nhược điểm: Đầu tư thiết bị cao Tốc độ sản xuất trung bình s1 s0 s2 s3 Part-2Part-1Part-2 Part-1 Raw material (parts, manual) Transfer to AGV (manual), batch - 2 Assembly Inspection START Part Ordering Monitor Spindle Current Mang luoi He thong dieu khien cap do … Day chuyen song hanh AGV Nha may aoDieu khien HMI M iddleW are Phan mem Co so CMMSRFID Bảng tĩm tắt các dạng tự động hĩa Ba dạng tự động hĩa sản xuất như là một hàm của số lượng và chuẩn loại 3. Phân loại hệ thống sản xuất và dây chuyền sản xuất 3.1 Định nghĩa: Quá trình sản xuất là một trật tự các hoạt động làm tăng giá trị cho vật chất. Một quá trình được đặc trương bởi trình tự các nguyên cơng, bởi chế độ cơng nghệ và dịng ra của sản phẩm. Khơng liên tục Hỗn hợp Liên tục *Quá trình SX Nếu đường di vận chuyển của vật liệu là khơng đổi Nếu vật liệu chính được biến đổi một cách tuần tự và thời gian giữa hai nguyên cơng khơng ảnh hưởng đến kết quả. Thứ tự nguyên cơng là đồng bộ.(các chi tiết cơ khí ,ơtơ..) Là sự kết hợp của 2 quá trình trên. Vật liệu chính cĩ thể xảy ra sự biến đổi liên tục ở một số giai đoạn, và biến đổi tuần tự ở một số giai đoạn khác. (xi măng , đường…) 3.2 Phân loại 3. Phân loại hệ thống sản xuất và dây chuyền sản xuất (TT) Quá trình khơng liên tục cĩ 3 dạng sản xuất SX đơn chiếc Sản xuất hàng loạt Sản xuất hàng khối Sản lượng thấp Lơ hàng SX nhỏ Đáp ứng y/c khách hàng Thiết bị linh hoạt, vạn năng Trình độ chuyên mơn cơng nhân cao Máy bay, máy cơng cụ, thiết bị… Lơ hàng số lượng vừa phải Đáp ứng y/c thừơng xuyên khách hàng Thiết bị cĩ mục đích chung nhưng được thiết kế cao hơn với yêu cầu sản xuất, thường kết hợp với đồ gá định vị và kẹp chặt chuyên dùng. Trình độ chuyên mơn cơng nhân trung bình Thiết bị cơng nghiệp, đồ dùng gia đình, … Đặt rương bởi năng suất cao. Nhà máy được thiết kế cho mục đích duy nhất là sản xuất sản phẩm đặt trưng. Thiết bị chuyên dùng, vốn đầu tư cao, trình độ chuyên mơn cơng nhân thấp hơn hai loại hình trên Cao 3. Phân loại hệ thống sản xuất và dây chuyền sản xuất (TT) Sử dụng các máy đục lỗ, máy đúc, máy ép, máy tiện ren…dụng cụ khuơn dập, đúc, ép… sản phẩm ốc, vít, đinh, sản phẩm nhựa đúc, lon… Sản xuất theo số lượng Sản xuất theo dịng chảy liên tục Sản xuất hàng khối Các nhà máy lọc dầu, nhựa, quy trình hĩa học, chế biến sản phẩm… 3. Phân loại hệ thống sản xuất và dây chuyền sản xuất (TT) acC ngành công nghiệp dệt Hóa chất Cơ khí/ luyện kim Xây dựng, điện Các ngành khác Dạng sản xuất Công nghiệp cơ sở Sản xuất sợi nhân tạo, sợi bông Lọc hóa dầu, khoáng chất Luyện kim đen, luyện kim màu, đúc iX măng vật liệu xây dựng Công nghiệp sản xuất thiết bị Máy cắt kim loại, xe tải, máy kéo tàu hỏa Biến thế điện mô tơ điện Thủy tinh, dụng cụ đo, gấy, carton… Công nghiệp sản xuất hàng tiêu dùng Quần áo, chăn màn, giả da Nhựa, chất dẻo, sản phẩm bảo trì, dược Sản xuất ôtô, điện gia dụng, đồ dùng, xe máy, thiết bị gia dụng Thiết bị nghe nhìn, thiết bị điện Công nghiệp thực phẩm giầy da Công nghiệp mũi nhọn Một số nghành dệt, công nghệ sinh học Công nghệ hàng không robot Thông tin điều khiển từ xa, robotcôn g nghiệp 3.3 Chức năng của sản xuất 1. Hoạt động gia cơng Các họat động gia cơng nhằm nâng cao chất lượng sản phẩm, chia thành 4 nhĩm: • Hoạt động xử lý sơ cấp (tạo phơi), • Hoạt động xử lý thứ cấp (gia cơng trước nhiệt luyện), • Các hoạt động nâng cao đặt tính (nhiệt luyện), • Hoạt động hồn chỉnh (gia cơng tinh). 2. Hoạt động lắp ráp Đặc trưng là 2 hay nhiều bộ phận lắp ráp với nhau… 3. Vận chuyển và tích trữ phơi Trong hoạt động sản xuất vận chuyển và lưu trử phơi chi61m rất nhiều thời gian, chi phí vì thế chức năng này phải được thực hiện hiệu quả nhất cĩ thể. 4. Kiểm tra và thử Kiểm tra và thử là một phần của điều khiển chất lượng, mục đích của việc kiểm tra là để khẳng định sản phẩm cĩ đạt chất lượng hay khơng 5. Điều khiển 3.4 Tổ chức và xử lý thơng tin 5. Điều khiển 3.4 Tổ chức và xử lý thơng tin Chu trình xử lý thơng tin Gồm 4 chức năng 1. Chức năng kinh doanh 2. Chức năng thiết kế sản phẩm 3. Chức năng lập kế hoạch sản xuất 4. Chức năng điều khiển sản xuất 3.5 Bố trí mặt bằng sản xuất Bố trí tại vị trí cố định Bố trí theo nhĩm máy Bố trí theo dịng sản phẩm 3.6 Các thơng số đặc trưng của sản xuất 1. Thời trình sản xuất 2. Năng suất máy 3. các thành phần của thời gian nguyên cơng 4. khả năng sản xuất 5. hệ số sử dụng cĩ ích và độ sẵn sàng của thiết bị 6. phơi liệu trong tiến trình. 3.6 Các thơng số đặc trưng của sản xuất 1. Thời trình sản xuất Quá trình sản xuất là một chuỗi các bước đậc lập: các hoạt động gia cơng và lắp ráp. Giữa các nguyên cơng trên là vận chuyển, dự trữ vật liệu, kiểm tra chất lượng và các hoạt động phi sản xuất khác. Vì vậy chúng ta chia hoạt động sản xuất ra thành 2 nhĩm chính: các họat động sản xuất và các hoạt động phi sản xuất. Hoạt động được gọi là sản xuất khi sản phẩm hay vật liệu trong máy sản xuất. Hoạt động phi sản xuất là vận chuyển phơi, dự trữ, kiểm tra và các tác nhân trì hỗn khác. 4 Chiến lược phát triển tự động hĩa 1. Chuyên mơn hĩa các nguyên cơng 2. Phối hợp các nguyên cơng 3. Gia cơng song song 4. Gia cơng nối tiếp 5. Tăng tính linh hoạt 6. Cải tiến việc cấp phơi và bảo quản vật liệu 7. Kiểm tra trong quá trình gia cơng 8. Tối ưu hĩa` và điều khiển quá trình 9. Điều khiển hoạt động nhà máy 10. Sản xuấtn tích hợp nhờ máy tính. 4 Chiến lược phát triển tự động hĩa 5. Hiệu quả kinh tế của tự động hĩa 1. Nâng cao năng suất lao động 2. Giảm chi phí vật liệu và năng lượng 3. Đảm bảo chất lượng sản phẩm ổn định 4. Cĩ khả năng mở rộng sản xuất mà khơng cần tăng nguồn lao động 5. Sử dụng tồn bộ thời gian hoạt động của thiết bị tự động hĩa. 6. Tăng tốc độ hoạt động mà khơng bị giới hạn bởi khả năng của con người 7. Giải phĩng số lượng lớn cơng nhân phục vụ sản xuất 8. Giải phĩng con người ra khỏi lao động cơ bắp, nặng nhọc, đơn điệu độc hại và nguy hiểm. 9. Giảm thời gian làm việc của người lao động 10. Nâng cao đời sống xã hội. Sự cần thiết phải tự động hĩa: Nâng cao năng suất Chi phí nhân cơng cao Sự thiếu lao động Xu hướng dịch chuyển lao động về thành phần dịch vụ Sự an tồn Giá nguyên vật liệu cao Nâng cao chất lượng sản phẩm Rút ngắn thời gian sản xuất Giảm bớt phơi liệu sản xuất Nếu khơng tự động hĩa sẽ trả giá đắt Yù kiến ủng hộ và chống tự động hĩa sản xuất Yù kiến chống tự động hĩa •Tự động hĩa sẽ gây ra sự chinh phục con người bởi máy mĩc •Sẽ cĩ sự giảm dần lực lượng lao động mà hậu quả là sự thất nghiệp •Tự động hĩa sẽ làm giảm sức mua Yù kiến ủng hộ: •Tự động hĩa là mật nhân tố chủ yếu cho một tuần làm việc ngắn hơn •Tự động hĩa đem lại điều kiện làm việc an tồn hơn cho cơng nhân •Sản xuất tự động đem lại giá thành hàng hĩa thấp hơn và sản phẩm tốt hơn •Sự phát triển của cơng nghiệp tự động sẽ cung cấp nhiều cơ hội việc làm hơn •Tự động hĩa là một phương tiện duy nhất để nâng cao mức sống. CÁC BIỆN PHÁP ĐẢM BẢO SỰ PHÁT TRIỂN BỀN VỮNG TỰ ĐỘNG HÓA Nguyên nhân: Do các chất thải trong quá trình sản xuất, ý thức của con người đối ới mơi trường....làm ơ nhiểm nước và đất đai. Trách nhiệm: Các nhà sản xuất và mơi cơng nhân cơ khí phải co ý thức bảo vệ mơi trường 1. Ơ nhiểm mơi trường sản xuất cơ khí: 2 Các biện pháp đảm bảo sự phát triển bền vững trong tự động hóa :  Khái niệm: - Cách phát triển nhằm thoả mãn các nhu cầu hiện tại. - Khơng ảnh hưởng đến các nhu cầu của thế hệ tương lai. - Phát triển hệ thống sản xuất xanh - sạch.  Biện pháp: + Sử dụng cơng nghệ cao trong sản xuất + Xử lí chất thải trước khi đưa vào mơi trường. + Giáo dục ý thức bảo vệ mơi trường.