Điều khiển hệ thống lưu kho kết hợp xe AGV vận chuyển hàng hóa

Đồ án điều khiển hệ thống lưu kho kết hợp xe AGV vận chuyển hàng hóa - ĐH SPKT TP.HCM

• Tác giả: Phạm Nhật Nam
• Người hướng dẫn: ThS. Nguyễn Trần Minh Nguyệt
• Trường học: Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Công nghệ Kỹ thuật Điều khiển và Tự động hóa
• Đề tài: Điều khiển hệ thống lưu kho kết hợp xe AGV vận chuyển hàng hóa
• Loại tài liệu: Đồ án tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2025
• Địa điểm: Thành phố Hồ Chí Minh

Tóm tắt

I. Tổng quan hệ thống lưu kho kết hợp xe AGV tại ĐH SPKT TP

Xu hướng tự động hóa đang định hình lại ngành kho vận hiện đại. Kho truyền thống bộc lộ nhiều điểm nghẽn về năng suất và độ chính xác. Nhân lực thủ công tốn kém chi phí. Rủi ro va chạm hàng hóa luôn tiềm ẩn. Đề tài tại Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM phát triển mô hình tích hợp hiện đại. Hệ thống kết hợp giàn kho tự động và xe tự hành AGV. Cấu trúc này tối ưu dòng dịch chuyển vật tư trong nhà máy. Mô hình nghiên cứu hướng tới việc xây dựng dây chuyền logistics khép kín. Hàng hóa được phân loại và lưu trữ tự động trên các ô kệ. Xe AGV chịu trách nhiệm nhận lệnh và trung chuyển giữa các trạm. Bộ điều khiển trung tâm lập lịch trình di chuyển thông minh. Quá trình bốc xếp diễn ra liên tục, nhịp nhàng và chính xác. Giải pháp này giúp loại bỏ hoàn toàn các thao tác thủ công nặng nhọc. Doanh nghiệp dễ dàng kiểm soát tồn kho tức thời. Năng lực lưu chuyển hàng hóa tăng vọt nhờ tính đồng bộ kỹ thuật cao.

1.1. Khái niệm và vai trò của hệ thống lưu kho tự động AS RS

Hệ thống lưu kho tự động AS/RS là giải pháp quản trị kho tiên tiến. Cơ cấu bao gồm khung giàn lưu trữ nhiều tầng, tay gắp chuyên dụng và hệ thống băng tải cấp phát. Công nghệ này thay thế hoàn toàn sức nâng hạ của con người. AS/RS tối ưu hóa mật độ diện tích mặt sàn nhà xưởng. Chiều cao không gian được khai thác triệt để. Tốc độ xuất nhập hàng hóa được đẩy lên mức tối đa. Sai sót trong việc kiểm đếm và thất thoát vật tư giảm thiểu đáng kể. Hệ thống đảm bảo tính an toàn cho kiện hàng giá trị cao. Dữ liệu vị trí kiện hàng cập nhật tự động lên cơ sở dữ liệu số.

1.2. Chức năng vận chuyển hàng của xe tự hành AGV trong công nghiệp

Xe tự hành AGV đóng vai trò mắt xích giao thông nội bộ linh hoạt. Robot vận chuyển di chuyển theo tuyến đường vạch sẵn hoặc định vị dẫn đường từ tính. Cảm biến tích hợp giúp AGV nhận diện vật cản và dừng lại tức thì. Xe đảm nhận nhiệm vụ chuyển kiện hàng từ dây chuyền sản xuất về trạm kho. Thiết bị hoạt động bền bỉ, liên tục không ngừng nghỉ suốt ngày đêm. Năng suất vận chuyển duy trì ổn định, loại bỏ rủi ro do lỗi người vận hành. Cơ chế giao tiếp vô tuyến giúp xe nhận lệnh điều phối nhanh chóng. Sự kết hợp giữa AGV và AS/RS tạo thành mạng lưới logistics hiện đại và tự chủ hoàn toàn.

II. Phân tích thách thức vận hành kho và xe AGV tại ĐH SPKT TP

Hiện nay khoảng 60% kho hàng vẫn sử dụng phương thức vận hành thủ công. Tình trạng này dẫn đến chi phí nhân công tăng cao qua từng năm. Tốc độ xử lý đơn hàng thường xuyên bị chậm trễ trong giờ cao điểm. Sai sót trong định vị hàng hóa gây lãng phí diện tích và thời gian tìm kiếm. Hơn nữa, việc tích hợp xe tự hành vào kho thông minh đối mặt nhiều rào cản kỹ thuật. Vấn đề giao tiếp tín hiệu giữa xe AGV và giàn nâng kho đòi hỏi độ trễ cực thấp. Sai lệch nhỏ trong định vị khiến tay robot không gắp trúng kiện hàng. Cơ cấu cơ khí cần đảm bảo độ cứng vững khi tải nặng. Quá trình chuyển giao hàng giữa xe AGV và giá đỡ dễ xảy ra rung lắc. Thuật toán điều khiển phải xử lý đồng thời nhiều biến số vị trí. Nghiên cứu tại ĐH SPKT TP.HCM tập trung phân tích chính xác các thông số động học. Mục tiêu nhằm khắc phục triệt để hiện tượng trượt bánh, sai lệch quỹ đạo và va chạm cơ khí.

2.1. Hạn chế của hệ thống kho bán tự động và kho truyền thống

Kho bán tự động vẫn phụ thuộc nặng nề vào con người. Nhân viên vẫn phải trực tiếp vận hành xe nâng và đối chiếu mã đơn. Năng suất lao động biến động lớn theo thể trạng và sự tập trung của công nhân. Sai số phát sinh gây hư hại hàng hóa và gián đoạn vận hành chuỗi cung ứng. Ngoài ra, chi phí nhân sự dài hạn chiếm tỷ trọng rất lớn. Môi trường kho khắc nghiệt tiềm ẩn nhiều nguy cơ mất an toàn lao động. Diện tích kho truyền thống không được tận dụng theo phương thẳng đứng. Do đó, việc cải tiến và chuyển dịch sang mô hình tự động hóa toàn phần trở thành nhu cầu cấp bách.

2.2. Khó khăn khi đồng bộ tín hiệu điều khiển giữa kho và xe AGV

Đồng bộ hóa tín hiệu giữa kho và xe AGV đòi hỏi tính thời gian thực cao. Khoảng cách truyền thông không dây thường bị nhiễu bởi kết cấu khung kim loại trong kho bãi. Gói tin trễ khiến robot AGV phản hồi chậm nhịp với giàn nâng kho. Tình huống xung đột lệnh điều khiển có thể làm kẹt vật tư tại vị trí bốc dỡ. Ngoài ra, sự sai lệch tích lũy của bánh xe khi di chuyển ảnh hưởng trực tiếp đến góc tiếp cận kệ. Nếu hệ thống điều khiển không có cơ chế bù sai lệch, trạm bốc dỡ sẽ gặp lỗi định vị nghiêm trọng. Do đó, việc xây dựng giải pháp truyền thông ổn định và thuật toán giám sát chặt chẽ là yếu tố sống còn.

III. Giải pháp điều khiển hệ thống lưu kho và xe AGV tại ĐH SPKT TP

Nhóm nghiên cứu tại ĐH SPKT TP.HCM đưa ra giải pháp điều khiển đồng bộ hoàn chỉnh. Mô hình cơ khí của giàn kho và xe AGV được thiết kế chi tiết trên phần mềm Solidworks. Cấu trúc mô phỏng bảo đảm tỷ lệ kích thước và phân bố trọng tải chuẩn xác. Về điều khiển, hệ thống ứng dụng bộ điều khiển logic khả trình PLC làm bộ não xử lý trung tâm. PLC quản lý toàn bộ chu trình nhập hàng, xuất kho và giám sát an toàn. Hệ thống kết hợp thuật toán điều khiển quỹ đạo chính xác cho xe tự hành AGV. Bánh xe dẫn hướng tích hợp cảm biến mã hóa vòng quay encoder. Bộ điều khiển bám vết xử lý liên tục tín hiệu sai số đường đi. Nhờ đó xe di chuyển mượt mà, định vị trạm dừng với độ lệch dưới vài milimét. Giao diện điều khiển và thu thập dữ liệu SCADA được thiết lập trực quan. Mọi trạng thái vận hành, vị trí kho và mức năng lượng pin đều hiển thị rõ ràng trên màn hình trung tâm.

3.1. Thiết kế cơ khí Solidworks và thuật toán điều khiển xe AGV

Phần mềm Solidworks đóng vai trò then chốt trong thiết kế cơ cấu robot và xe AGV. Từng bộ phận giá đỡ, cụm bánh xe và trục nâng được kiểm nghiệm ứng suất cẩn thận. Bản vẽ cơ khí tối ưu hóa độ chịu tải và giảm khối lượng bản thân xe. Về phương diện điều khiển, thuật toán bám line quang học kết hợp bộ điều hòa PID được áp dụng. Tín hiệu từ dàn cảm biến từ tính liên tục phản hồi về bộ xử lý vi điều khiển. Hệ thống tính toán vận tốc hai bánh dẫn động độc lập để xe bám cua nhịp nhàng. Khi gặp vật cản, cảm biến siêu âm lập tức kích hoạt phanh điện từ, bảo đảm an toàn tuyệt đối.

3.2. Ứng dụng lập trình PLC và giám sát hệ thống lưu kho

Bộ điều khiển PLC công nghiệp giữ vai trò trung tâm điều phối toàn giàn kho. Ngôn ngữ lập trình Ladder Diagram được lựa chọn để thiết lập logic tuần tự. PLC tiếp nhận tín hiệu từ các cảm biến hành trình, nút nhấn điều khiển và cơ cấu nâng. Thiết bị xử lý các thuật toán định vị tọa độ ba trục X-Y-Z cho tay gắp kiện hàng. Quá trình xuất nhập sản phẩm diễn ra tự động với độ lặp lại ổn định cao. Bên cạnh đó, hệ thống truyền thông mạng công nghiệp kết nối PLC với phần mềm SCADA giám sát. Người vận hành dễ dàng theo dõi số lượng tồn kho theo thời gian thực và xử lý sự cố nhanh chóng.

IV. Đánh giá ứng dụng hệ thống lưu kho kết hợp xe AGV ĐH SPKT TP

Đồ án tốt nghiệp tại ĐH SPKT TP.HCM khẳng định tính ứng dụng vượt trội của mô hình kho thông minh. Kết quả chạy thử nghiệm chứng minh sự đồng bộ giữa hệ thống lưu kho AS/RS và xe AGV. Sai số trung chuyển hàng hóa nằm trong giới hạn cho phép. Thời gian luân chuyển một kiện hàng giảm rõ rệt so với phương pháp thủ công trước đây. Hệ thống loại bỏ nguy cơ va quẹt và hư hại vật phẩm lưu kho. Mô hình mở ra hướng đi bền vững cho các trung tâm phân phối và nhà máy công nghiệp. Doanh nghiệp vừa và nhỏ có thể tận dụng kiến trúc mô-đun này để từng bước chuyển đổi số. Chi phí vận hành lâu dài được cắt giảm tối đa. Đồng thời, nghiên cứu tạo nền tảng học thuật vững chắc cho sinh viên ngành Điều khiển và Tự động hóa. Các cải tiến tương lai có thể tích hợp thêm trí tuệ nhân tạo nhận diện hình ảnh và điện toán đám mây. Điều này giúp nâng cấp kho bãi thành một trung tâm logistics số hóa toàn diện.

4.1. Hiệu quả vận hành và tối ưu hóa chi phí sản xuất công nghiệp

Hệ thống kho tự động kết hợp xe AGV mang lại lợi ích tài chính rõ rệt cho doanh nghiệp. Khả năng làm việc 24/7 giúp tăng hiệu suất chu chuyển hàng hóa lên nhiều lần. Tỷ lệ hư hại sản phẩm do lỗi thủ công giảm xuống gần bằng không. Thời gian hoàn vốn đầu tư được rút ngắn nhờ tiết giảm chi phí quản lý và nhân sự vận hành. Ngoài ra, việc tận dụng tối đa chiều cao nhà xưởng giúp doanh nghiệp tiết kiệm diện tích kho bãi quý giá. Năng suất lao động tổng thể được tối ưu hóa vượt bậc. Hệ thống đáp ứng xuất sắc các tiêu chuẩn sản xuất hiện đại và quy chuẩn kho bãi quốc tế.

4.2. Tiềm năng mở rộng và định hướng phát triển kho thông minh

Mô hình nghiên cứu sở hữu tính linh hoạt cao trong việc mở rộng quy mô. Hệ thống cho phép bổ sung thêm nhiều xe tự hành AGV mà không làm gián đoạn vận hành kho. Cấu trúc phần mềm điều khiển dễ dàng tích hợp với các hệ thống ERP và WMS của doanh nghiệp. Trong tương lai, thuật toán học máy có thể được bổ sung để dự đoán nhu cầu nhập xuất vật tư. Các cánh tay robot bốc dỡ linh hoạt có thể thay thế cụm tay gắp cố định. Mô hình lưu kho tại ĐH SPKT TP.HCM chứng minh tiềm năng ứng dụng to lớn trong kỷ nguyên sản xuất thông minh 4.0.

Nội dung chính

Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Trong xu thế của cuộc Cách mạng Công nghiệp 4.0, các quy trình quản lý kho bãi đóng vai trò mắt xích trọng yếu trong chuỗi cung ứng công nghiệp và logistics. Tại các kho hàng truyền thống, hoạt động phân loại, lưu trữ, bốc dỡ và điều phối vật tư chủ yếu phụ thuộc vào nhân công thủ công. Phương thức này bộc lộ nhiều điểm nghẽn như chi phí vận hành nhân lực cao, tốc độ xử lý đơn hàng bị giới hạn và tỷ lệ phát sinh sai sót trong quá trình kiểm kê lớn. Thực tế đó thúc đẩy việc chuyển đổi sang các giải pháp tự động hóa kho hàng thông minh, ứng dụng kết hợp giữa robot lưu trữ và các phương tiện tự hành không người lái (AGV - Automated Guided Vehicle).

Tại Việt Nam, việc ứng dụng xe tự hành AGV và hệ thống kho tự động đang bắt đầu được nghiên cứu và triển khai tại một số doanh nghiệp công nghệ và sản xuất lớn (tiêu biểu như robot giao hàng NextAMR của FPT Software hay robot AMR300 của công ty IROCO). Nhằm tiếp cận và làm chủ công nghệ điều khiển tích hợp trong lĩnh vực tự động hóa kho vận, đồ án tốt nghiệp ngành Công nghệ Kỹ thuật Điều khiển và Tự động hóa tại Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh đã lựa chọn đề tài: "Điều khiển hệ thống lưu kho kết hợp xe AGV vận chuyển hàng hóa".

Mục tiêu nghiên cứu của đồ án được xác định cụ thể thông qua việc thiết kế, chế tạo và điều khiển mô hình thực nghiệm với 5 nhiệm vụ chính:

1. Thực hiện chức năng nhập kho tự động thông qua cơ cấu robot định vị và quét mã nhận diện hàng hóa.
2. Thực hiện chức năng xuất kho theo đúng đơn hàng và vị trí lưu trữ đã ghi nhận.
3. Điều khiển xe AGV vận chuyển hàng hóa tự động theo đường dẫn (line) đến các trạm đích quy định trong mặt bằng nhà xưởng.
4. Xây dựng giao diện điều khiển và giám sát thao tác nhập/xuất trực tiếp cho người vận hành thông qua màn hình HMI.
5. Thiết lập hệ thống lưu trữ dữ liệu thời gian thực và theo dõi lịch sử xuất/nhập kho qua nền tảng Webserver.

Về phạm vi và giới hạn nghiên cứu:

• Không gian và quy mô: Đề tài xây dựng mô hình thực nghiệm tỷ lệ thu nhỏ so với hệ thống công nghiệp thực tế. Kết cấu kho lưu trữ gồm 18 ô hàng bố trí theo dạng ma trận.
• Đối tượng thử nghiệm: Hàng hóa mô phỏng là các kiện hàng kích thước nhỏ, trọng lượng nhẹ (thử nghiệm thực tế với sản phẩm lon nước giải khát PEPSI) do hệ thống băng tải và kết cấu cơ khí mô hình được thiết kế có giới hạn tải trọng.
• Xe tự hành AGV: Giới hạn tải trọng vận chuyển tối đa 5 kg, hoạt động trên bề mặt sàn bằng phẳng và có độ nhám tiêu chuẩn. Cảm biến dò đường quang học sử dụng trên xe có độ nhạy cảm cao với cường độ ánh sáng môi trường và mức độ phản xạ bề mặt sàn.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Đồ án tổng quan các mô hình kho bãi hiện nay (kho thủ công, kho bán tự động và kho tự động) cùng các công nghệ lưu trữ tiên tiến như hệ thống kệ Pallet Flow (hoạt động theo nguyên lý FIFO hoặc LIFO), hệ thống Robot Shuttle và hệ thống lưu trữ/truy xuất tự động AS/RS (Automated Storage and Retrieval System). Nhóm tác giả lựa chọn cấu trúc AS/RS làm nền tảng lý thuyết kết hợp với cơ cấu robot tọa độ Descartes (XYZ) và xe tự hành AGV nhằm đáp ứng đầy đủ 3 khối chức năng: hệ thống vận chuyển, hệ thống xuất nhập và hệ thống lưu trữ.

Các nền tảng lý thuyết, công nghệ và tiêu chuẩn kỹ thuật được sử dụng trong đồ án bao gồm:

• Mô hình điều khiển chuyển động: Sử dụng nguyên lý phát xung PTO (Pulse Train Output) thông qua các khối chức năng Technology Objects để điều khiển vị trí và vận tốc động cơ bước 3 trục XYZ; điều khiển bám đường xe AGV dựa trên thuật toán xử lý tín hiệu cảm biến hồng ngoại 8 kênh analog.
• Mô hình mạng truyền thông công nghiệp: Áp dụng kiến trúc bộ giao thức TCP/IP 4 tầng (Tầng vật lý, Tầng mạng IP, Tầng giao vận TCP/UDP, Tầng ứng dụng) để truyền nhận dữ liệu giữa máy trạm và các thiết bị điều khiển; các giao thức truyền thông nối tiếp cấp thấp như UART và SPI dùng để liên kết dữ liệu giữa vi điều khiển và mô-đun chức năng.
• Nền tảng quản trị dữ liệu và giám sát: Hệ quản trị cơ sở dữ liệu quan hệ Microsoft SQL Server kết hợp chuẩn kết nối ODBC (Open Database Connectivity); ngôn ngữ kịch bản VBScripts tích hợp trong phần mềm giám sát HMI WinCC; ngôn ngữ lập trình Python phục vụ việc xử lý giao tiếp, dữ liệu và thị giác máy tính; môi trường máy chủ Webserver xây dựng trên nền tảng Node.js.
• Phương pháp nghiên cứu: Kết hợp phương pháp nghiên cứu lý thuyết (tính toán động học robot, phân tích lực truyền động, lựa chọn công suất động cơ, khảo sát cấu trúc mạng truyền thông) và phương pháp thực nghiệm kỹ thuật (thiết kế cơ khí 3D trên SolidWorks, gia công chế tạo khung vỏ, đấu nối tủ điện điều khiển, lập trình PLC/vi điều khiển và đo đạc thông số vận hành thực tế).

Thiết kế và triển khai

Hệ thống được thiết kế theo cấu trúc điều khiển phân tán gồm hai phân hệ chính: Trạm lưu kho tự động AS/RS và Trạm xe tự hành AGV, được đồng bộ dữ liệu thông qua cơ sở dữ liệu trung gian và mạng không dây.

Phân hệ	Thành phần kỹ thuật	Chủng loại thiết bị / Công nghệ	Vai trò chức năng
Hệ thống kho AS/RS	Bộ điều khiển khả trình trung tâm	Siemens S7-1200 CPU 1214C DC/DC/DC	Điều khiển băng tải, phát xung PTO điều khiển 3 trục robot XYZ, xử lý logic cảm biến và an toàn
	Động cơ và điều khiển động cơ	Động cơ bước NEMA 23, NEMA 17, Driver TB6600	Dẫn động các trục di chuyển X, Y, Z lấy và cất pallet hàng vào 18 ô lưu trữ
	Cảm biến nhận diện	Cảm biến quang điện E3F-DS10P1, Rơ le trung gian 24VDC	Định vị vị trí vật phẩm trên băng tải xuất/nhập tại các vị trí cảm biến S1, S2, S3
	Nhận diện mã hàng	Webcam Dahua Z2 Plus độ phân giải 1080P	Quét mã Barcode trên kiện hàng để định danh loại sản phẩm
	Nguồn cấp	Bộ nguồn tổ ong 24VDC	Chuyển đổi nguồn lưới cấp điện cho PLC, driver và cảm biến công nghiệp
Hệ thống xe AGV	Vi điều khiển điều phối cấp thấp	Arduino Mega 2560 Pro	Đọc cảm biến dò line, điều khiển mạch cầu H lái động cơ và giải thuật di chuyển
	Mô-đun giao tiếp mạng	ESP32-WROOM-32U	Kết nối mạng Wi-Fi, gửi request HTTP GET tới Webserver Node.js, truyền dữ liệu sang Arduino qua UART
	Cơ cấu chuyển động	Động cơ giảm tốc 555, Bánh xe Mecanum nhựa, Driver BTS7960	Dẫn động 4 bánh xe di chuyển đa hướng, kiểm soát vận tốc và hướng quay
	Cảm biến định vị và trạm dừng	Cảm biến dò line 8 kênh analog, Mô-đun RFID RC522 và thẻ RFID	Dò bám vạch kẻ sàn theo trạng thái mã nhị phân; đọc mã thẻ định danh trạm dừng (Home, trạm hàng)
	Cảm biến an toàn	Cảm biến khoảng cách siêu âm HC-SR04	Phát hiện chướng ngại vật phía trước để tự động dừng xe khẩn cấp
	Nguồn di động	Pin LiPo 3S điện áp 11.1V (2200mAh), mạch hạ áp LM2596	Cung cấp nguồn độc lập cho động cơ và vi điều khiển trên xe
Phần mềm & Giám sát	Phần mềm điều khiển PLC & HMI	Siemens TIA Portal V16, WinCC Runtime	Lập trình Ladder Diagram, thiết kế giao diện HMI (Home, Storage, Retrieval, Test Jog, Alert)
	Cơ sở dữ liệu & Kết nối	Microsoft SQL Server (SSMS), giao thức ODBC, VBScripts	Lưu trữ trạng thái 18 ô kho, lịch sử nhập/xuất; đồng bộ dữ liệu giữa PLC và phần mềm
	Giao diện giám sát Web	Webserver nền tảng Node.js, Template Engine	Hiển thị bảng trạng thái hàng hóa trực quan trên trình duyệt máy tính theo thời gian thực

Kiến trúc truyền thông và xử lý luồng công việc:

1. Quy trình nhập kho: Kiện hàng đặt lên băng tải di chuyển tới cảm biến S1 -> Webcam Dahua quét mã Barcode định danh sản phẩm -> Cảm biến S2 xác nhận hàng vào vị trí lấy -> PLC kích hoạt cơ cấu XYZ di chuyển đến kẹp hàng, đưa vào ngăn trống tương ứng trong hệ thống 18 ô kệ -> Dữ liệu cập nhật lên SQL Server thông qua VBScripts/ODBC và hiển thị lên giao diện Webserver.
2. Quy trình xuất kho: Người vận hành phát lệnh xuất từ màn hình HMI (chế độ Tự động hoặc Thủ công) -> PLC điều khiển robot XYZ lấy kiện hàng đưa ra băng tải trả hàng -> Cảm biến S3 xác nhận hàng đã xuất -> PLC đồng bộ trạng thái đơn hàng sang SQL Server -> ESP32 trên xe AGV gửi lệnh HTTP GET truy vấn dữ liệu từ Node.js Server -> Khi nhận diện đơn hàng xuất (ví dụ đơn hàng PEPSI), ESP32 truyền lệnh qua cổng UART tới Arduino Mega -> Arduino Mega kích hoạt động cơ bám vạch line di chuyển đến trạm đích PEPSI dựa vào phản hồi từ cảm biến RFID RC522 -> Sau khi hoàn tất dỡ hàng, xe AGV tự hành quay trở về vị trí trạm Home chờ lệnh mới.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Tổng quan

Chương 1 giới thiệu khái quát bối cảnh công nghiệp 4.0 và tầm quan trọng của việc tối ưu hóa quy trình kho vận logistics. Tác giả phân tích các hạn chế của mô hình kho thủ công truyền thống và làm rõ sự cần thiết của việc tích hợp xe tự hành AGV với hệ thống lưu trữ tự động. Chương này điểm qua các mô hình thực tế đã triển khai tại Việt Nam như robot NextAMR của FPT Software và AMR300 của IROCO; đồng thời xác định cụ thể 5 mục tiêu nghiên cứu, phạm vi giới hạn kỹ thuật của đề tài (mô hình thu nhỏ, tải trọng xe dưới 5 kg, kệ 18 ô), phương pháp nghiên cứu kết hợp lý thuyết - thực nghiệm cùng bố cục 6 chương của báo cáo.

Chương 2: Cơ sở lý thuyết

Nội dung chương 2 tập trung phân loại và so sánh ưu nhược điểm của các dạng kho bãi: kho thủ công, kho bán tự động và kho tự động (bao gồm kho Pallet Flow FIFO/LIFO, Robot Shuttle và hệ thống AS/RS). Phân tích tổng quan xe tự hành AGV với các phương thức dẫn đường (dây điện ngầm, băng từ, laser phản xạ, quán tính) và phân loại theo hình thức vận chuyển (xe kéo, xe chở Unit Load, xe đẩy, xe nâng). Tác giả thiết lập cơ sở lý thuyết cho 3 phân hệ cốt lõi: vận chuyển, xuất nhập và lưu trữ. Tiếp theo, chương báo cáo trình bày chi tiết về giao thức mạng TCP/IP 4 tầng, ngôn ngữ lập trình Python trong điều phối và xử lý ảnh, cấu tạo và vai trò của bộ lập trình PLC Siemens S7-1200 CPU 1214C, hệ quản trị cơ sở dữ liệu SQL Server, vi điều khiển ESP32 và Arduino Mega 2560 Pro, đặc tính động cơ bước Hybrid so với động cơ DC, công nghệ nhận dạng tần số vô tuyến RFID và các giao thức truyền thông UART, SPI.

Chương 3: Thi công phần cứng

Chương 3 trình bày toàn bộ quy trình thiết kế kỹ thuật, sơ đồ khối chức năng và sơ đồ đấu nối chi tiết của hệ thống kho AS/RS và xe AGV. Tác giả trình bày bản vẽ cơ khí 3D khung kệ 18 ô và cụm tay máy tọa độ XYZ thiết kế trên phần mềm SolidWorks; thực hiện tính toán động lực học, tính ma sát lăn và lựa chọn công suất động cơ dẫn động các trục. Danh mục thông số kỹ thuật của toàn bộ linh kiện phần cứng được thống kê cụ thể: PLC S7-1200 1214C, động cơ bước NEMA 23/NEMA 17, Driver TB6600, cảm biến quang điện E3F-DS10P1, Webcam Dahua Z2 Plus 1080P, rơ le trung gian, nguồn tổ ong 24VDC, vi điều khiển Arduino Mega 2560 Pro, ESP32-WROOM-32U, cảm biến đọc thẻ RFID RC522, mạch cầu H BTS7960, thanh cảm biến 8 line analog, cảm biến siêu âm HC-SR04, động cơ DC 555 và cơ cấu 4 bánh xe Mecanum.

Chương 4: Thiết kế phần mềm

Chương 4 mô tả cấu trúc phần mềm điều khiển và truyền thông của hệ thống. Tác giả trình bày các giải thuật điều khiển: chế độ nhập kho tự động (Storage Auto), nhập kho thủ công (Storage Manual), xuất kho tự động (Retrieval Auto), xuất kho thủ công (Retrieval Manual), chế độ chạy nhích từng bước (Test Jog) và giải thuật xử lý mã lỗi hệ thống. Trong TIA Portal, tác giả cấu hình phát xung PTO thông qua Technology Objects cho 3 trục X, Y, Z. Trên xe AGV, chương trình Arduino Mega xử lý giải thuật bám đường dựa trên bảng trạng thái nhị phân của cảm biến 8 line và định vị trạm dừng bằng RFID. Chương này cũng trình bày chi tiết việc cấu hình đoạn mã VBScripts trên WinCC kết nối cơ sở dữ liệu SQL Server qua ODBC, thiết lập Webserver Node.js truy vấn dữ liệu SQL và lập trình kết nối không dây cho ESP32 gửi yêu cầu HTTP GET để đồng bộ trạng thái đơn hàng.

Chương 5: Kết quả thực nghiệm

Chương 5 ghi lại quá trình vận hành mô hình thực tế sau khi thi công và tích hợp hoàn chỉnh. Tác giả kiểm chứng các chuỗi quy trình: đưa hàng vào băng tải, cảm biến S1 kích hoạt camera nhận diện mã vạch, cơ cấu robot XYZ gắp đặt sản phẩm vào kho hàng 18 ô thành công, dữ liệu đơn hàng cập nhật chính xác lên SQL Server và Webserver. Đối với chu trình xuất kho, thử nghiệm thực tế với mặt hàng "PEPSI" cho thấy robot XYZ lấy hàng chính xác trả ra trạm xuất, cảm biến S3 nhận tín hiệu, PLC truyền dữ liệu sang cơ sở dữ liệu; xe AGV nhận lệnh qua Wi-Fi/ESP32, tự hành bám đường đến đúng trạm dừng PEPSI dựa trên thẻ RFID và quay về trạm Home an toàn. Các bảng tổng hợp kết quả đánh giá vận hành hệ thống kho và xe AGV được tác giả ghi nhận cụ thể.

Chương 6: Hướng phát triển

Chương 6 tổng kết các kết quả kỹ thuật đạt được của đề tài về mặt cơ khí, mạch điều khiển, lập trình PLC, điều khiển xe tự hành và giao diện giám sát cơ sở dữ liệu; đồng thời chỉ ra các hạn chế tồn đọng và đề xuất các định hướng nâng cấp, mở rộng hệ thống cho các nghiên cứu tiếp theo.

Kết quả và đóng góp

• Kết quả kỹ thuật đạt được:

  • Chế tạo và vận hành thành công mô hình hệ thống lưu kho tự động AS/RS quy mô 18 ô kệ kết hợp robot tọa độ 3 trục XYZ sử dụng động cơ bước NEMA 23, NEMA 17 điều khiển bởi PLC Siemens S7-1200 CPU 1214C qua ngõ ra phát xung PTO.
  • Xây dựng hoàn chỉnh chu trình xử lý xuất/nhập hàng tự động bằng mã vạch sử dụng Webcam Dahua Z2 Plus 1080P kết hợp cảm biến quang E3F-DS10P1.
  • Tích hợp thành công xe tự hành AGV 4 bánh Mecanum dẫn động bởi động cơ DC 555 và mạch điều khiển BTS7960, bám vạch dẫn đường ổn định bằng cảm biến 8 kênh analog và định vị chính xác trạm dừng trả hàng bằng thẻ từ RFID RC522.
  • Thiết lập thành công luồng truyền thông công nghiệp đa tầng: PLC kết nối HMI WinCC; WinCC chạy VBScripts đẩy dữ liệu qua ODBC vào Microsoft SQL Server; Node.js Webserver truy xuất cơ sở dữ liệu để hiển thị bảng trạng thái kho thời gian thực; ESP32 truy vấn dữ liệu đơn hàng qua Wi-Fi (HTTP GET) và truyền nối tiếp UART tới Arduino Mega 2560 Pro để điều phối xe AGV.
  • Vận hành thử nghiệm thành công toàn bộ chu trình với kiện hàng thực tế nhãn hiệu PEPSI ở các chế độ tự động và thủ công.

• Đóng góp so với các nghiên cứu trước (theo công bố của tác giả):

  • Tích hợp liên hoàn và đồng bộ giữa khâu lưu kho tự động dạng giàn kệ AS/RS với khâu trung chuyển ngoại vi bằng xe tự hành AGV, giải quyết bài toán khép kín từ lưu trữ đến giao nhận tại trạm phân phối.
  • Xây dựng giải pháp giám sát kết hợp song song giữa màn hình điều khiển công nghiệp tại chỗ (HMI) và cổng giám sát từ xa qua trình duyệt Web (Node.js/SQL Server), nâng cao tính trực quan và khả năng truy cập dữ liệu chuỗi cung ứng trong mô hình tự động hóa xưởng sản xuất.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế của đề tài (được nhóm tác giả nêu rõ trong báo cáo):

• Mô hình cơ khí được chế tạo ở tỷ lệ thu nhỏ; băng tải và kết cấu giá đỡ có độ cứng vững giới hạn nên chỉ thử nghiệm được các kiện hàng nhỏ nhẹ, chưa chịu được tải trọng công nghiệp lớn.
• Thời gian lưu trữ, xuất hàng và giải thuật điều phối di chuyển của cơ cấu 3 trục XYZ chưa được tối ưu hóa về mặt thời gian chu kỳ (cycle time).
• Dung lượng lưu trữ của mô hình kho chỉ dừng lại ở quy mô 18 ô hàng.
• Xe tự hành AGV giới hạn tải trọng dưới 5 kg, chỉ hoạt động ổn định trên mặt sàn có độ phẳng cao và bề mặt nhám.
• Cảm biến dò line hồng ngoại 8 kênh analog dễ bị ảnh hưởng và gây sai số khi cường độ ánh sáng môi trường thay đổi hoặc bề mặt sàn có độ phản xạ không đồng đều.

Hướng nghiên cứu và phát triển tiếp theo:

• Cải tiến cơ khí, nâng cấp khung giàn chịu tải và hệ thống băng tải công nghiệp để có khả năng vận chuyển hàng hóa khối lượng lớn hơn.
• Nghiên cứu và ứng dụng các thuật toán tối ưu hóa vị trí sắp xếp kho hàng thông minh (như giải thuật di truyền, tối ưu hóa đường đi ngắn nhất) nhằm rút ngắn thời gian xuất/nhập.
• Nâng cấp hệ thống dẫn đường của xe AGV bằng các công nghệ định vị tiên tiến hơn như dẫn đường bằng băng từ chuyên dụng hoặc giải pháp SLAM (Simultaneous Localization and Mapping) bằng cảm biến LiDAR để loại bỏ sự phụ thuộc vào vạch kẻ sàn và ánh sáng môi trường.
• Mở rộng kiến trúc điều khiển mạng để quản lý và điều phối đồng thời đội nhiều xe AGV (Multi-AGV Fleet Management) hoạt động cùng lúc mà không xảy ra xung đột lộ trình.

Giá trị tham khảo

Đồ án là tài liệu kỹ thuật có giá trị tham khảo thiết thực cho sinh viên và học viên chuyên ngành Công nghệ Kỹ thuật Điều khiển và Tự động hóa, Cơ điện tử, Kỹ thuật Robot và Logistics công nghiệp khi thực hiện các đồ án chuyên ngành hoặc đồ án tốt nghiệp liên quan.

Các phần nội dung có giá trị ứng dụng cao bao gồm:

• Quy trình cấu hình khối chức năng phát xung PTO (Pulse Train Output) và đối tượng công nghệ (Technology Objects) trên phần mềm Siemens TIA Portal để điều khiển động cơ bước nhiều trục.
• Phương pháp kết nối và đồng bộ dữ liệu giữa phần mềm SCADA/HMI WinCC với cơ sở dữ liệu quan hệ Microsoft SQL Server thông qua VBScripts và ODBC.
• Mô hình kiến trúc giao tiếp hỗn hợp giữa hệ thống điều khiển công nghiệp (PLC) với các bo mạch nhúng mã nguồn mở (ESP32, Arduino Mega 2560 Pro) thông qua máy chủ Node.js và mạng Wi-Fi cục bộ.
• Thiết kế mạch phần cứng và giải thuật điều khiển xe tự hành AGV sử dụng bánh xe Mecanum kết hợp cảm biến dò vạch 8 kênh và cảm biến định vị trạm dừng RFID RC522.

Câu hỏi thường gặp

1. Hệ thống kho tự động trong đồ án sử dụng kiến trúc lưu trữ nào và có quy mô lưu trữ bao nhiêu vị trí?
Hệ thống được thiết kế theo mô hình kho lưu trữ và truy xuất tự động AS/RS (Automated Storage and Retrieval System), sử dụng cơ cấu robot tọa độ Descartes di chuyển 3 trục XYZ để đưa và lấy hàng. Dung lượng thiết kế của giàn kệ kho mô hình gồm 18 ô chứa hàng.

2. Xe tự hành AGV sử dụng phương pháp nào để dẫn đường và xác định các trạm dừng trả hàng?
Xe AGV di chuyển tự động bám theo đường line dán trên sàn nhờ thanh cảm biến quang hồng ngoại 8 kênh analog. Để nhận diện chính xác các vị trí dừng (trạm Home hoặc trạm trả hàng cho từng loại sản phẩm), xe sử dụng đầu đọc RFID RC522 gắn dưới gầm xe để đọc các thẻ từ RFID tương ứng gắn cố định tại từng trạm.

3. Cơ chế giao tiếp và truyền lệnh điều phối giữa hệ thống kho và xe AGV được thực hiện như thế nào?
Khi hoàn tất quá trình đưa hàng ra trạm xuất, PLC S7-1200 cập nhật dữ liệu xuất kho vào cơ sở dữ liệu SQL Server. Mô-đun ESP32 trên xe AGV kết nối vào mạng Wi-Fi nội bộ, định kỳ gửi yêu cầu HTTP GET tới máy chủ Web Node.js để truy vấn thông tin xuất kho. Khi có lệnh xuất hàng, ESP32 nhận dữ liệu và truyền qua giao thức nối tiếp UART tới vi điều khiển Arduino Mega 2560 Pro để kích hoạt xe AGV chạy đến trạm đích.

4. Dữ liệu mã hàng và trạng thái ô kho được quản lý bằng những phần mềm và giao thức nào?
Hàng hóa được nhận diện mã Barcode thông qua Webcam Dahua Z2 Plus 1080P. Trạng thái ô kho và thông tin đơn hàng được PLC quản lý qua các khối dữ liệu (DB), sau đó được giao diện WinCC ghi vào hệ quản trị cơ sở dữ liệu Microsoft SQL Server thông qua mã kịch bản VBScripts và cổng kết nối ODBC. Người vận hành có thể theo dõi dữ liệu kho thời gian thực qua giao diện Webserver xây dựng bằng Node.js.

5. Những thông số giới hạn chính của mô hình thực nghiệm là gì?
Mô hình có tải trọng vận chuyển của xe AGV giới hạn dưới 5 kg; xe chỉ chạy được trên bề mặt phẳng và có độ nhám; hệ thống lưu kho thử nghiệm có sức chứa 18 ô hàng và chỉ thực nghiệm với các kiện hàng trọng lượng nhẹ (lon nước PEPSI) do hạn chế về độ cứng vững của cơ cấu băng tải mô hình.

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp "Điều khiển hệ thống lưu kho kết hợp xe AGV vận chuyển hàng hóa" đã nghiên cứu, chế tạo và tích hợp thành công mô hình tự động hóa kho vận thu nhỏ kết hợp giữa giàn lưu trữ AS/RS 18 ô và xe tự hành AGV đa hướng. Hệ thống ứng dụng đồng bộ bộ điều khiển lập trình PLC Siemens S7-1200, vi điều khiển Arduino Mega/ESP32, nhận diện mã vạch bằng camera và quản lý cơ sở dữ liệu tập trung qua SQL Server cùng Webserver giám sát. Kết quả vận hành thực nghiệm đã chứng minh khả năng hoạt động ổn định, chính xác của quy trình xuất/nhập kho và vận chuyển hàng hóa tự động, cung cấp tư liệu tham khảo kỹ thuật hữu ích cho việc triển khai các hệ thống kho thông minh trong công nghiệp.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu chung Trong bối cảnh nền công nghiệp 4.0 đang diễn ra mạnh mẽ trên toàn thế giới, xu hướng tự động hóa và tối ưu hóa quy trình sản xuất – logistics ngày càng trở thành yếu tố then chốt giúp doanh nghiệp nâng cao hiệu quả hoạt động và khả năng cạnh tranh. Một trong những khâu quan trọng trong chuỗi cung ứng chính là quản lý kho hàng, nơi đóng vai trò trung gian trong việc lưu trữ, phân phối và điều phối hàng hóa đến đúng nơi, đúng thời điểm [1]. Trong các mô hình kho truyền thống, việc nhập – xuất và vận chuyển hàng hóa bên trong kho phần lớn dựa vào lao động con người, điều này không chỉ làm tăng chi phí nhân công mà còn tiềm ẩn rủi ro sai sót và giới hạn tốc độ xử lý hàng hóa. Thực tế này đặt ra nhu cầu cấp thiết phải chuyển đổi sang mô hình kho thông minh, tự động hóa cao.

1 thể hiện mô hình lưu kho tự động để xếp thùng trong nhà máy bằng cơ cấu XYZ. 1 Mô hình lưu kho tự động sử dụng Robot XYZ Trong những năm gần đây, xe tự hành không người lái - xe AGV (Automated Guided Vehicle) đã dần trở thành một trong những công nghệ cốt lõi của các hệ thống kho tự động. Xe tự hành có thể tự động di chuyển, định vị và vận chuyển hàng hóa giữa các khu vực lưu trữ, đóng gói và xuất hàng mà không cần sự can thiệp của con người. 1 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Hình 1.

2 là hình ảnh xe AGV vận chuyển thùng hàng đến vị trí trạm cần đền theo đường line. Tại Việt Nam, tuy công nghệ AGV và kho tự động vẫn còn tương đối mới mẻ, nhưng nhiều doanh nghiệp lớn trong các lĩnh vực như điện tử, logistics, dược phẩm, và thương mại điện tử đã bắt đầu triển khai thử nghiệm và ứng dụng thực tế. Điều này cho thấy nhu cầu phát triển hệ thống kho tự động là xu thế tất yếu trong tương lai gần [2]. 2 Xe AGV vận chuyển hàng hóa theo đường line Tại Việt Nam, nghiên cứu về xe AGV và các hệ thống tự động hóa cũng đã thu hút được sự quan tâm đáng kể.

Nhiều đề tài nghiên cứu đã được thực hiện tại các trường đại học và các công ty về công nghệ, robot, trí tuệ nhân tạo. Mobile Robot giao hàng tự động: FPT Software đã giới thiệu robot tự động giao hàng có tên là "NextAMR" - là robot tự hành sử dụng trong sản xuất công nghiệp đầu tiên do người Việt chế tạo như Hình 1. Ở môi trường nhà máy, NextAMR có thể tự động định vị, tìm đường di chuyển linh hoạt, mà không cần đường ray chuyên dụng, chủ động tránh người & vật cản, cập nhật bản đồ thích ứng với những thay đổi [3]. 3 Robot NextARM 2 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Robot công nghiệp: Trong ngành công nghiệp, Mobile Robot cũng được các nhà máy sản xuất ngày càng cập nhật khả năng tự động hóa.

Ví dụ, công ty Inteligent Robotics Company (IROCO) đã phát triển robot phục vụ đẩy xe và phân phối các bộ phận trong nhà máy như Hình 1. 4 Robot AMR300 do Công ty IROCO phát triển Hình 1. 5 Tổng quan về lưu kho tự động kết hợp xe AGV Việc tích hợp mô hình xe AGV với hệ thống lưu kho tự động không chỉ đánh dấu một bước tiến quan trọng trong quá trình tự động hóa dây chuyền vận hành kho hàng, mà còn mở ra tiềm năng xây dựng những nhà kho thông minh, không cần con người can thiệp trực tiếp. Trong hệ thống này, xe AGV đóng vai trò là phương tiện vận chuyển 3 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP chính, đảm nhiệm việc di chuyển hàng hóa từ khu vực tiếp nhận, lưu trữ đến khu vực xuất hàng theo lệnh từ hệ thống trung tâm.

Trong khi đó, hệ thống lưu kho tự động với cơ cấu cơ khí sẽ hỗ trợ lấy và trả hàng vào đúng vị trí xác định trên giá kệ, đảm bảo độ chính xác cao và tiết kiệm không gian tối đa. 5 là sự kết hợp giữa hệ thống lưu kho và xe AGV vận chuyển trong nhà máy. Tổng thể, sự tích hợp giữa xe AGV và hệ thống lưu kho tự động không chỉ nâng cao hiệu suất xử lý, mà còn giúp giảm chi phí nhân công, tăng tính linh hoạt trong vận hành và hướng tới mô hình “nhà kho không người” – một xu hướng tất yếu trong thời đại chuyển đổi số và công nghiệp 4. Xuất phát từ những yêu cầu thực tiễn nêu trên, nhóm sinh viên đã lựa chọn thực hiện đề tài “Điều khiển hệ thống lưu kho tự động kết hợp xe AGV” cho đồ án tốt nghiệp.

Đề tài hướng đến việc thiết kế và mô phỏng một mô hình lưu kho thông minh, tích hợp chức năng vận chuyển hàng hóa tự động bằng AGV, qua đó nghiên cứu những cơ hội, lợi ích cũng như thách thức trong việc triển khai thực tế hệ thống này tại Việt Nam.2 Mục tiêu đề tài Mục tiêu là thi công, điều khiển mô hình có khả năng nhập xuất và vận chuyển hàng hóa gồm các chức năng chính như: - Nhập kho - Xuất kho - Vận chuyển hàng hóa bằng xe AGV theo đúng những trạm quy định - Thao tác xuất/nhập hàng hóa trên màn hình HMI - Theo dõi dữ liệu thời gian xuất/ nhập kho trên Webserver 1.3 Giới hạn đề tài Trong đề tài này, nhóm tập trung xây dựng mô hình có tỷ lệ thu nhỏ so với hệ thống thật nhưng vẫn đảm bảo được sự chắc chắn, an toàn và vận hành tương đối ổn định. Cơ cấu XYZ có khả năng chịu được tải nặng nhưng do không gian làm việc có hạn và băng tải không được chắc chắn nên nhóm chỉ làm hàng hóa nhỏ nhẹ để có thể thể hiện 4 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP quá trình nhập/ xuất kho. Thời gian lưu trữ và xuất hàng không được tối ưu và lưu lượng hàng hóa không nhiều. Về phần xe AGV, đây là phần nâng cấp thêm cho đồ án “Lưu kho tự động” nên nhóm chỉ tập trung vào phần thi công, điều khiển xe AGV vận chuyển hàng.

Xe chạy chủ yếu trên địa hình bằng phẳng và bề mặt nhám. Tải trọng giới hạn trong 5 kg. Cảm biến hồng ngoại nhạy cảm với ánh sáng môi trường và dễ bị ảnh hưởng bởi sự phản xạ từ các bề mặt khác trên đường.4 Nội dung nghiên cứu Trong quá trình thực hiện đề tài, nhóm tiến hành tìm kiếm và nghiên cứu các tài liệu liên quan đến thiết bị, phương thức truyền nhận dữ liệu giữa PLC và máy tính, cùng các thuật toán điều khiển xe AGV ổn định. Hệ thống lưu kho và xe AGV được vẽ cơ khí trên phần mềm SolidWorks trước khi lựa chọn thiết bị như động cơ, driver phù hợp và tiến hành lắp ráp thực tế.

Nhóm lập trình PLC để điều khiển quá trình lưu kho và xây dựng giao diện điều khiển trên máy tính giúp giám sát toàn hệ thống. Dữ liệu xuất/nhập kho được truyền từ PLC đến cơ sở dữ liệu để phục vụ cho việc quản lý hàng hóa theo thời gian thực. Bên cạnh đó, các giao thức truyền thông cũng được triển khai để đảm bảo sự liên kết hiệu quả giữa hệ thống kho và xe AGV, đồng thời thử nghiệm các thuật toán sắp xếp và điều chỉnh tốc độ để tối ưu hoạt động hệ thống.5 Phương pháp nghiên cứu Đề tài sử dụng tổng hợp các phương pháp nghiên cứu sau: - Phương pháp nghiên cứu lý thuyết. - Phương pháp thực nghiệm.6 Bố cục cuốn báo cáo Nội dung đề tài gồm những phần sau: Chương 1: TỔNG QUAN Chương này sẽ giới thiệu chung về đề tài luận văn, vấn đề và mục tiêu đề tài hướng tới, giới hạn đề tài, nêu ra nội dung cần nghiêm cứu và bố cục của đề tài luận văn.

Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT Chương này sẽ phác thảo các loại hình hệ thống kho tự động và xe AGV, giới thiệu các nền tảng lý thuyết và thảo luận về các công nghệ sẽ được sử dụng. 5 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chương 3: THIẾT KẾ PHẦN CỨNG Chương này tập trung vào việc thiết kế phần cứng, lựa chon thiết bị và sơ đồ kết nối cho hệ thống lưu kho tự động và xe AGV. Chương 4: THIẾT KẾ PHẦN MỀM Chương này sẽ tiến hành xây dựng cấu hình và xây dựng chương trình cho hệ thống lưu kho và xe AGV. Thiết kế màn hình HMI và Webserver để quan sát dữ liệu và mức độ hoạt động của mô hình.

Giao tiếp truyền thông truyền nhận dữ liệu từ hệ thống lưu kho qua xe AGV và ngược lại. Chương 5: KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM Chương này sẽ tiến hành đánh giá khả năng hoạt động của phần cứng và phần mềm của mô hình. Chương 6: HƯỚNG PHÁT TRIỂN Chương này bao gồm phần kết luận và hướng phát triển của đề tài. 6 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Các loại hệ thống lưu kho hiện nay 2.1 Hệ thống kho thủ công Hệ thống kho thủ công là loại hình quản lý kho mà phần lớn các hoạt động như tiếp nhận, lưu trữ, xuất hàng và vận chuyển đều do con người thực hiện thủ công.

Trong mô hình này, công nghệ chỉ được sử dụng ở mức tối thiểu hoặc gần như không có [5]. Có thể đánh giá rõ ràng những điểm mạnh và hạn chế của hệ thống kho thủ công thông qua Bảng 2. 1 phân tích sau: Bảng 2. 1 Các ưu điểm và hạn chế của hệ thống kho thủ công ƯU ĐIỂM NHƯỢC ĐIỂM – Thích hợp với các doanh nghiệp quy mô – Chi phí thuê nhân công cao nhỏ và vừa – Dễ xảy ra sai sót trong quá trình kiểm – Mức đầu tư ban đầu không lớn, dễ thu kê và quản lý hàng hồi vốn - Hiệu suất nhập/ xuất hàng thấp - Khó tận dụng tối đa không gian lưu trữ trong kho Trong bối cảnh chi phí vận hành kho ngày càng leo thang và nền kinh tế toàn cầu đang gặp nhiều khó khăn, việc tiếp tục sử dụng mô hình kho truyền thống có thể khiến doanh nghiệp mất lợi thế cạnh tranh, đặc biệt là về giá thành so với các đối thủ đã áp dụng công nghệ trong quản lý kho.2 Hệ thống kho bán tự động Hệ thống kho bán tự động là mô hình kết hợp giữa con người và thiết bị tự động, mang lại hiệu quả cao hơn so với phương thức truyền thống.

Nhờ vào sự hỗ trợ của các công nghệ như xe nâng bán tự động, hệ thống băng tải và các phần mềm quản lý kho hiện đại như WMS hoặc ERP, quá trình nhập – xuất hàng hóa trở nên mượt mà, chính xác và an toàn hơn.