CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG LƯU KHO TỰ ĐỘNG 1. Lịch sử nghiên cứu Hệ thống tự động hóa lưu kho và xuất kho bắt đầu được giới thiệu từ cuối những năm 1960 và phổ biến rộng hơn vào thập niên 1970 và 1980. Công năng đầu tiên của hệ thống chỉ là kiểm tra và bốc xếp các pallet hai khay chứa kiện hàng linh kiện.
Mục đích là giảm thiểu hư hại sản phẩm, sử dụng tiết kiệm diện tích kho chứa ra kiểm tra và theo dõi hàng hóa không bị đánh cắp hay thay đổi không được phép nhất là giảm công suất lao động bốc xếp hàng hóa. Vào thời kỳ sơ Khai (1960-1980) ”Hệ thống tự động hóa lưu kho là sự gắn kết hoạt động các trang bị và bộ phận kiểm soát dùng cho bốc xếp, lưu trữ và xuất kho so với độ chính xác vận hành, tốc độ xử lý cao trong giới hạn của cấp độ tự động hóa được áp dụng ảnh”. Từ sau 1980 đến nay, thời kỳ phát triển mạnh mẽ của tự động hóa. Hệ thống tự động hóa lưu kho là một trang thiết bị (device) tự động nhận dòng chuyển đến với kích cỡ thường là đồng nhất không cao, phân loại lại, lưu trữ tạm thời, sau đó đó Theo các điều kiện và lệnh tương ứng cho ra các điểm tập kết để được chuyển đến vị trí yêu cầu.
Tất cả các công đoạn được thực hiện với mức độ tự động hóa cao, loại bỏ việc cần nhân lực điều khiển các công đoạn này hay không. Từ nhận thức ban đầu hệ thống kho hàng tự động chỉ là kết hợp cơ giới hóa và điều khiển tự động với một số công đoạn của quy trình nhập/lưu/xuất kho. Ngày nay hệ thống kho hàng tự động là sản phẩm của cơ điện tử (mechatronics). Ở mức độ tự động hóa cao, sao phân phối hệ thống sản xuất thông minh.
Sự phát triển của kho hàng tự động là những bước tiến quan trọng trên con đường tiến tới hệ thống sản xuất “Just in time”. Đáp ứng kịp thời nhu cầu biến động nhanh của thị trường quốc tế. “Just in time” là một hệ thống điều hành sản xuất mà trong đó các luồng nguyên nhiên vật liệu, hàng hóa và sản phẩm lưu hành trong quá trình sản xuất và phân phối được lập kế hoạch chi tiết nhất trong từng bước, sao cho qui trình tiếp theo có thể thực hiện ngay khi qui trình hiện thời chấm dứt. 8 download by : skknchat@gmail.com Để đáp ứng nhu cầu rộng rãi của nhiều dạng hệ thống tự động hóa lưu kho và xuất kho, trên thế giới đã có các công ty nghiên cứu chế tạo các hệ thống tự động hóa lưu kho và xuất kho cho các kho hàng, kho chứa bưu phẩm như Daifuku(Nhật), Dematic Corp, FKI logistex, Phoenix Wesifalia, Technologies, Bastian-BMH (Mỹ), Union Rack,Manufacturing Co…Najing Zhongyang Racking (Trung Quốc),… Trong báo cáo tổng quan của Roodbergen, KJ và Vis.A, hiện nay có khoảng hơn 500 bài báo cáo khoa học chuyên sâu về hệ thống tự động hóa lưu/xuất kho được công bố.
Hệ thống kho hàng tự động được ứng dụng và qua nhiều năm ứng dụng hệ thống này đã trở thành một bộ phận quan trọng trong tổ chức sản xuất với quy mô lớn nhỏ khác nhau ở nhiều lĩnh vực khác nhau. - Ở các khu vực bốc xếp hàng hóa như các kho cảng, sân bay. - Ở các siêu thị lớn, bưu điện chuyển phát nhanh, ngân hàng, thư viện lớn, các bãi đỗ xe,… Hình 1. Giới thiệu chung về hệ thống lưu kho 1.
Nguyên lý hoạt động cơ bản của hệ thống lưu kho Khái niệm hệ thống lưu kho Hệ thống lưu kho tự động là hệ thống nhà kho thông minh, nơi lưu trữ hàng hóa tự động hay còn gọi là hệ thống AS/RS (Automated Storage and Retrieval System) 9 download by : skknchat@gmail.com 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 này được sử dụng phổ biến trong các kho hàng hóa và trung tâm phân phối có mật độ lưu chuyển lớn với nhiều ràng buộc về quản lý hàng. Nguyên lý làm việc của hệ thống lưu kho Các hệ thống nhà kho hiện nay thường hoạt động theo 2 kiểu là tự động hoặc bán tự động, nhưng nhìn chung thì đều có nguyên lý hoạt động giống nhau. - Khi nhập hàng: hàng hóa sẽ được đưa vào khu vực nhập hàng nhờ hệ thống vận chuyển.
Khi hàng hóa đến vị trí nhập hàng, hệ thống Robot sẽ lấy hàng rồi vận chuyển vào vị trí trống trong khu lưu trữ. - Khi xuất hàng: hàng hóa sẽ được hệ thống Robot đưa ra từ khu vực lưu trữ đến khu xuất hàng, sau đó hàng hóa sẽ được vận chuyển ra ngoài nhờ hệ thống vận chuyển. Phân loại các hệ thống lưu kho 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 có thể kể đến như: Hệ thống lưu kho tự động cho các kiện hàng đồng hạng (Unit load AS/RS): Loại kho này thiết kế cho các kiện hàng cùng hàng tải trọng (Unit load), hoặc cùng hạng kích cỡ, ví dụ hàng hóa được đựng trong các thùng hàng chuẩn hóa, hoặc cùng kiểu bốc xếp.
Trong trường hợp thao tác với các kiện hàng đồng hạng bộ phận gắp của Robot S/R có thể thiết kế chuyên dụng, ví dụ cùng cơ cấu kẹp cơ khí hoặc bàn kẹp chân không, bàn kẹp từ tính. Đồng thời kết cấu cũng được tính toán cho một hạng mức trọng tải hoặc kích cỡ. Hệ thống lưu kho tự động này thường được thiết kế đi kèm với một hệ thống băng chuyền và thường được sử dụng trong kho hàng hóa các xí nghiệp, trong các kho chứa ô tô. 10 download by : skknchat@gmail.2 Hệ thống AS/RS tải đồng hạng (Unit load AS/RS) [7] Hệ thống lưu kho tự động dành cho tải nhỏ (Mini load AS/RS): Là hệ thống Mini Load AS/RS thiết kế cho trường hợp các kiện hàng trọng tải nhỏ.
Hệ thống kho AS/RS này thích hợp với cơ sở không có mặt bằng rộng, các sản phẩm thường là các chi tiết máy, các dụng cụ,…và thường được đựng trong các thùng chứa, các ngăn kéo. Các xí nghiệp, các cơ sở dịch vụ lại hay sử dụng các loại hệ thống lưu kho này.3 Hệ thống AS/RS tải nhỏ (Mini load AS/RS) [8] Hệ thống lưu/xuất kho tự động có người vận hành (Man on boaded 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 hàng, nhặt hàng như hình (1. Hệ thống này thích hợp với những loại mặt hàng dạng các 11 download by : skknchat@gmail.com chi tiết máy 12 download by : skknchat@gmail. Hệ thống có sức chứa, kích thước và tải trọng nhỏ.
Nhưng có thể thích hợp với các xí nghiệp vừa và nhỏ.4 Kho bán tự động (xếp/nhặt hàng bằng tay) [9] Kho chiều sâu (Deep lane AS/RS): Là hệ thống tự động AS/RS tuyến sâu (deep lane) chỉ có đặc điểm khác là chiều sâu của kho tương đối lớn nên cất trữ được nhiều khoang hàng hơn.5 Kho chiều sâu (Deep lane AS/RS) [9] 13 download by : skknchat@gmail. 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 là các khoang chứa hàng. Đầu mỗi hành lang là trạm nhập/xuất hàng hóa.
Các trạm này liên hệ với nhau theo hệ thống băng chuyền. Các pallet hoặc kiện Trạm nhập/xuất Robot Hình 1.6 Cấu trúc cơ bản của hệ thống lưu kho [10] Hệ thống vận chuyển Hệ thống vận chuyển trong kho rất đa dạng, tùy theo yêu cầu công nghệ, về hàng hóa, hình thức xuất nhập khẩu mà có những phương thức vận chuyển hàng trong kho tương ứng. Hiện nay, hệ thống vận chuyển trong kho tự động ở các nước đã áp dụng như: Băng tải, robot, xe tự hành, máy nâng, máy xếp dỡ,… Hệ thống băng tải được sử dụng như một giải pháp tối ưu cho kho tự động của các siêu thị, các công ty dược,…Băng tải ở những môi trường này có nhiệm vụ vận chuyển hàng hóa từ kho đến nơi giao cho khách hàng. Băng tải có rất nhiều loại, mỗi loại được dùng để vận chuyển một loại vật liệu khác nhau.
14 download by : skknchat@gmail.7 Hệ thống băng chuyền [11] Hệ thống nhập/xuất Hệ thống nhập/xuất của kho tự động có thể áp dụng nhiều phương thức khác nhau có thể kể đến như dùng nhân công, thẻ từ, mã vạch, máy tính, camera,… Hệ thống lưu trữ Hệ thống lưu trữ là phần không thể thiếu trong kho hàng tự động. Đây là nơi thực hiện nhiệm vụ lưu trữ và quản lý trong kho hàng. Có nhiều hình thức xây dựng nên một hệ thống lưu trữ qua các phần mềm quản lý khác nhau. Các phần mềm quản lý kho được dùng phổ biến hiện nay như phần mềm quản lý kho Dms cold storage, Smartlog,… Hình 1.8 Giao diện phần mềm Smartlog [12] 15 download by : skknchat@gmail.com Hệ thống điện điều khiển Hệ thống điện điều khiển bao gồm bộ điều khiển trung tâm, các loại cảm biến, các rơle trung gian.
Hệ thống điện điều khiển có vai trò nhận tín hiệu điều khiển và điều khiển hoạt động của các cơ cấu chấp hành giúp vận hành kho hàng một cách tự động và chính xác. Hệ thống chấp hành Hệ thống chấp hành bao gồm các động cơ và các cơ cấu cơ khí có vai trò biến đổi, truyền chuyển động, trực tiếp vận chuyển nhập/xuất hàng hóa trong kho. Nội dung nghiên cứu Nội dung nghiên cứu đồ án tốt nghiệp - Chương 1: Giới thiệu chung về hệ thống lưu kho tự động. - Chương 2: Cơ sở lý thuyết của hệ thống lưu kho.
- Chương 3: Tính toán thiết kế hệ thống. Nội dung nghiên cứu đề tài này sẽ giúp chúng ta có cái nhìn tổng quan nhất về mô hình lưu kho tự động trên thực tế có cấu tạo và hoạt động như thế nào, cũng như vai trò và ứng dụng trong ngành công nghiệp hiện nay. Trên cơ sở đó có thể tính toán và thiết kế được mô hình hệ thống tự động lưu và xuất kho cho đề tài, ứng dụng vào thực tế là ứng dụng cho đối tượng kho thành phẩm công nghiệp. Phương pháp thực hiện 1.1 Phương pháp nghiên cứu lý thuyết - Tìm hiểu qua sách vở, tài liệu trên các diễn đàn.
- Tìm hiểu về các bài toán, mô hình hóa giúp cho việc tính toán và chọn các trang thiết bị điện và cơ khí.