Chương 1: Tổng quan Trình bày vấn đề và lí do chọn đề tài, mục tiêu và bố cục của đề tài. Chương 2: Cơ sở lý thuyết Phân tích ưu nhược điểm của một số hệ thống lưu kho nổi bật trong thực tế. Trình bày một số lý thuyết liên quan trong quá trình thực hiện đề tài. Chương 3: Thiết kế, xây dựng hệ thống và chọn thiết bị Trình bày nguyên lí hoạt động, lưu đồ và phân tích các giải pháp và lí do lựa chọn các thiết bị phù hợp với hệ thống.
Chương 4: Thi công hệ thống Trình bày quá trình thực hiện và các bước để có thể hoàn thành hệ thống lưu kho tự động. Chương 5: Kết quả so sánh, thực nghiệm, phân tích, tổng hợp Trình bày những kết quả đạt được từ thực nghiệm. Phân tích, đánh giá và so sánh với mục tiêu ban đầu đặt ra. Chương 6: Kết luận và hướng phát triển Trình bày ưu điểm và nhược điểm của hệ thống và đưa ra các giải pháp phát triển cho đề tài trong tương lai.
2 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2. Nguyên lý làm việc và cấu trúc hệ thống 2. Nguyên lý làm việc 2. Khái niệm về hệ thống lưu kho Hệ thống nhà kho thông minh lưu trữ hàng hóa tự động AS/RS (Automated Storage and Retrieval System) là hệ thống quản lý xuất nhập hàng hóa tự động với sự phối hợp các kỹ thuật cao về cơ khí, tự động hóa và công nghệ thông tin.
Hệ thống bao gồm 2 phần chính là phần mềm và phần cứng. Trong phần mềm sẽ có phần mềm quản lý các robot gắp hàng và phần mềm quản lý hàng hóa. Còn trong phần cứng có hệ thống giá kệ cố định, các robot sẽ gắp hàng, hệ thống các băng tải vận chuyển hàng. Nguyên lý làm việc AS/RS hoàn toàn không cần thao tác trong kho của con người nếu được thiết kế thêm hệ thống băng tải vận chuyển tự động.
Phần mềm điều khiển tự động thực hiện toàn bộ quá trình xuất nhập khẩu hàng. Hệ thống có mật độ hàng lưu trữ cao nhờ vào chiều cao cũng như quãng di chuyển của Robot. So với kho hàng truyền thống, kho tự động có diện tích sử dụng ít hơn, tiết kiệm tới 85% sàn nhà, tốc độ vận chuyển thì cực kì nhanh. Các hệ thống nhà kho hiện nay thường hoạt động theo kiểu tự động hoặc bán tự động.
Khi nhập hàng, hàng hóa sẽ được đưa vào khu vực chờ của hệ thống vận chuyển. Khi hàng hóa đến vị trí xác định, hệ thống tay gắp (Robot) sẽ lấy hàng và di chuyển đến vị trí trống trong khu lưu trữ. Đối với quá trình xuất hàng cũng thực hiện tương tự ngược lại. [1] Lợi ích của hệ thống lưu kho AS/RS: • Tiết kiệm chi phí • Thất thoát nhiệt thấp • Đơn giản hóa việc vận hành và bảo trì 3 2.
Cấu trúc hệ thống Hệ thống lưu kho tự động tùy theo yêu cầu công nghệ của mỗi nhà kho nên sẽ có cấu trúc khác nhau, các kiểu nhà kho hiện nay gồm: 2. Hệ thống lưu kho tự động có người vận hành (Man – on – board AS/RS) Là hệ thống kho bán tự động, tức là có sự tham gia trực tiếp của người vận hành ở một công đoạn nào đó, ví dụ có người đứng trên thang máy để xếp, đặt hàng như hình. Hệ thống này thích hợp với mặt hàng dạng các chi tiết máy để rời. Hệ thống có sức chứa, kích thước và tải trọng nhỏ.
Nhưng có thể thích hợp với các xí nghiệp vừa và nhỏ.1 Hệ thống lưu kho có người vận hành 2. Hệ thống lưu trữ tàu con thoi 3 chiều “D3” Shuttle Rack D3 là một nhà kho tự động đạt được mật độ lưu trữ siêu cao cho các đơn vị pallet. Hệ thống bao gồm băng tải nhận / dỡ hàng, máy nâng thẳng đứng, một cặp xe trên mỗi lớp và các làn lưu trữ có thể chứa một lô trên mỗi làn. Hệ thống sử dụng mạng LAN không dây chuyên dụng để giao tiếp với PC điều khiển.2 Làn đường lưu trữ Các biến thể về bố cục: Trạm kho / dỡ hàng có thể được bố trí linh hoạt tùy theo hình dạng của nhà kho và dây chuyền sản xuất.
Ngoài ra, tùy theo khối lượng lưu trữ và khả năng xử lý, có thể xây dựng hệ thống giá đỡ cao hơn hoặc có giá đỡ ở hai bên làn đường đi lại. Mô hình First In Last Out (FILO): FILO một bên: Bố cục cơ bản trong đó làn lưu trữ được đặt ở một bên của làn di chuyển bằng tàu con thoi.3 FILO một bên FILO hai bên: Một cấu hình trong đó tàu con thoi có thể đi vào cả làn đường chứa bên trái và bên phải.4 FILO hai bên 2. Các thành phần cơ bản của hệ thống lưu kho Cấu trúc cơ bản của một nhà kho tự động bao gồm nhiều hành lang, dọc theo mỗi hành lang có một robot vận chuyển tự động. Hai bên hành lang có các khoang chứa hàng, đầu mỗi hành lang có một trạm xuất/nhập hàng hóa.
Các trạm này liên hệ với nhau theo hệ thống băng chuyền.5 Thành phần cơ bản trong hệ thống 2. Hệ thống vận chuyển Hệ thống vận chuyển khá đa dạng, tùy theo yêu cầu công nghệ, hình thức lưu kho mà có những phương thức vận chuyển hàng phù hợp như: băng tải, Robot, xe tự hành, máy nâng, máy xếp đỡ,. Hệ thống thường sử dụng băng tải là một biện pháp tối ưu cho phương pháp tự động. Băng tải có nhiệm vụ vận chuyển hàng hóa từ kho đến nơi giao nhận hàng.6 Các dạng băng tải trong công nghiệp 2.
Hệ thống điều khiển Hệ thống điều khiển bao gồm: • Bộ điều khiển trung tâm (PLC). • Các loại cảm biến (Cảm biến tiệm cận, cảm biến nhiệt,…). • Relay trung gian, công tắc hành trình… • Cơ cấu chấp hành bao gồm các động cơ và các cơ cấu cơ khí có vai trò biến đổi, truyền động, vận chuyển các loại hàng hóa. Hệ thống điều khiển có vai trò nhận tín hiệu và điều khiển các hoạt động của cơ cấu chấp hành, giúp vận hành kho hàng một cách tự động và chính xác.
Hệ thống kệ, giá đỡ (Pallet) Kệ kho chứa hàng di động Mobile rack: Là hệ thống kệ có gắn bánh xe ở dưới và có thể di chuyển qua lại theo chiều ngang. Khi cần lấy hàng ở một vị trí pallet nào đó, toàn bộ dãy kệ sẽ di chuyển sang hai bên, chừa lại một không gian đủ rộng để xe nâng có thể đi vào và lấy hàng.7 Mô phỏng nguyên lý hoạt động kệ Mobile Rack Ưu điểm: • Tăng công suất chứa hàng lên gấp đôi so với kệ truyền thống. • Có khả năng tích hợp với các hệ thống phần mềm quản lý kho. • Suất đầu tư không quá cao như các hình thức kho tự động khác.
Nhược điểm: • Công suất xuất nhập hàng ở mức thấp, trung bình. • Kết cấu kho phải cứng, vững hơn so với kệ truyền thống. • Suất đầu tư cao hơn nhiều so với kệ truyền thống. • Tốn điện, khả năng xảy ra sự cố khi vận hành cao hơn.
• Tốn chi phí sửa chữa nhiều khi xảy ra va chạm giữa xe nâng và kệ. Kệ Narrow Aisle (Very Narrow Aisle Racking) hay kệ VNA: Là loại kệ kho có nguyên lý tương tự như kệ Selective, tuy nhiên các dãy kệ được đặt sát tối đa (khoảng cách lối đi giữa dãy kệ từ 1750 – 2000 mm), giúp tận dụng được không gian chứa hàng tốt hơn.8 Kệ VNA trong kho hàng Các Pallet có thể được chứa ở những vị trí rất cao trong không gian của kho chứa hàng. Ứng dụng phù hợp với những khoang chứa hàng cao. Kệ VNA có cấu tạo gần giống như kệ Selective thông thường và có thể bổ sung thêm một số phụ kiện phục vụ cho việc lưu trữ được tối ưu.
Ưu điểm: • Tối ưu hóa không gian kho. • Tăng hiệu quả và năng suất bốc dỡ hàng hóa. • Độ an toàn hàng hóa cao. Nhược điểm: • Chi phí đầu tư xe nâng cao.
• Dành cho những kho hàng lợi thế về chiều cao. • Bị hạn chế bởi nguyên lý nhập hàng trước thì xuất trước. Kệ kho chứa hàng AS-RS: Bao gồm 1 hệ thống khung giàn (racking) kết hợp với 1 hệ thống crane tự động để nhập xuất hàng. Điểm đặc biệt của AS-RS là hệ thống được thiết kế rất cao, tận dụng tối đa chiều cao kho.
Qua đó, người ta thay thế xe nâng hoạt động bằng thủ công bằng hệ thống crane tự động. AS-RS vẫn phải có không gian lối ra vào cho crane giống như cho xe nâng như diện tích chiếm chỗ nhỏ hơn nhiều. Bên cạnh đó, xuất nhập hàng do crane thực hiện nên chiều cao kệ có thể nâng lên tối đa.9 Mô phỏng kệ kho chứa hàng AS-RS Kho AS-RS hoàn toàn không cần có con người thao tác trong kho khi có thêm hệ thống băng tải. Toàn bộ khâu xuất nhập hàng đều do phần mềm điều khiển.
Phù hợp cho những kho lạnh, kho đông nhiệt độ thấp. 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 (mã CODE). Khi xuất kho, hệ thống cũng tự định vị pallet hàng đó thông qua mã này. Ngoài việc quản lí vị trí, hệ thống còn có thể quản lí hạn sử dụng, hoặc kế hoạch xuất hàng.
Ưu điểm: • Phương án này tiết kiệm diện tích sử dụng so với kệ thông thường, chiều cao gấp đôi, gấp ba các hệ thống kệ vận hành bằng xe nâng. • Tuổi thọ dài. • Giảm lượng lao động, giảm hoạt động của xe nâng trong nhà kho. • An toàn hơn cho người vận hành.
• Đặc biệt phù hợp cho những loại kho lạnh, kho đông. • Phù hợp với những kho có nhiều loại hàng hóa khác nhau. Nhược điểm: • Giá thành cao, đầu tư lớn. • Không áp dụng được cho dạng hàng hóa cồng kềnh (phải chất được trên pallet).
• Vận hành tự động, nên bảo trì, bảo dưỡng nhiều. Hình thức quản lý kho trong doanh nghiệp 2.10 Máy quét mã vạch Barcode hay còn được biết đến tên gọi mã vạch, là một phương thức biểu thị dữ liệu, thông tin dưới dạng hình ảnh. Barcode là công cụ để các nhà sản xuất có thể biểu đạt thông tin về sản phẩm như tên thương hiệu, nguồn gốc xuất xứ, thông tin kiểm định chất lượng…một cách đầy đủ mà không cần sử dụng đến quá nhiều nội dung chữ hay không gian mô tả trên mỗi sản phẩm [3]. Một số loại mã vạch 1D trên thị trường hiện nay: EAN8, EAN13, Code128,… 2.11 Mã QR điển hình Cùng là mã vạch nhưng QR code lại là phiên bản cải tiến của mã vạch truyền thống.
