CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN Chương 2: Cơ sở lý thuyết Chương này trình bày, giới thiệu tổng quan, nguyên lý hoạt động của hệ thống, hệ thống lưu kho AS/RS. Sơ lược về PLC S7-200, quản lý dữ liệu SQL, và giao diện thiết kế Webserver,… Chương 3: Tính toán thiết kế Chương này trình bày những tính toán thiết kế (về phần cơ và điện) để đáp ứng yêu cầu của hệ thống, dựa vào đó để lựa chọn thiết bị phù hợp, vẽ sơ đồ đấu nối điện và giải thuật điều khiển hệ thống,… Chương 4: Thi công hệ thống Chương này trình bày công đoạn thi công lắp ráp phần cứng (cơ khí và điện) dựa trên thiết kế trước đó, cài đặt thiết bị Chương 5: Kết quả thực hiện Chương này trình bày kết quả mô phỏng và thực tế đạt được của hệ thống khi thực hiện đề tài. Chương 6: Kết luận và hướng phát triển Chương này trình bày các kết luận rút ra được từ đề tài, các nhược điểm và hướng phát triển của đề tài trong tương lai.
GIỚI HẠN Trong quá trình thực hiện đề tài sẽ có những giới hạn nhất định mà nhóm chưa thể thực hiện được cụ thể như sau: - Đề tài mới dùng ở mức lần lượt phân loại và lưu kho 2 sản phẩm khác nhau trong cùng một thời điểm. - Mô hình là bản thu nhỏ so với mô hình hệ thống thực tế. - Vẫn còn sai sót trong quá trình thực hiện đề tài. BỘ MÔN TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN 3 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT CHƯƠNG 2.
CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG LƯU KHO 2. GIỚI THIỆU VỀ HỆ THỐNG LƯU KHO Hệ thống lưu kho là một phần quan trọng trong quản lý chuỗi cung ứng và logistics. Nó bao gồm việc lưu trữ hàng hóa, nguyên liệu và sản phẩm ở một địa điểm cụ thể cho đến khi chúng được phân phối hoặc sử dụng.
Khi công nghệ chưa được áp dụng mạnh mẽ trong các dây chuyền, hệ thống lưu kho truyền thống là hệ thống chính được sử dụng để quản lý kho hàng. Các kho này thường có cấu trúc vật lý như nhà kho và giá kệ, được trang bị các phương tiện hỗ trợ như xe nâng hàng và xe đẩy tay để di chuyển và sắp xếp hàng hóa. Hệ thống này chủ yếu dựa vào lao động thủ công để thực hiện các nhiệm vụ như nhận hàng, lưu trữ hàng, xuất hàng và vận chuyển hàng hóa và cần phải kiểm kê định kỳ bằng tay để theo dõi số lượng và chất lượng hàng hóa. Hệ thống này có lợi thế là đơn giản, dễ hiểu, và có chi phí đầu tư thấp, đồng thời cho phép sự linh hoạt trong việc điều chỉnh quy mô và bố trí kho theo nhu cầu.
Tuy nhiên, nó cũng có nhiều hạn chế như hiệu quả thấp, rủi ro sai sót cao do quy trình thủ công, và khó khăn trong việc quản lý thông tin và theo dõi tình trạng hàng tồn kho khi số lượng hàng hóa lớn và thường áp dụng trong các doanh nghiệp có quy mô nhỏ, độ an toàn lao động thấp,… Hình 2. 1 Kho lưu trữ truyền thống Với sự bùng nổ về nhu cầu về lưu trữ hàng hóa trong thương mại điện tử ngày càng tăng cao trong thế giới hiện nay. Việc đáp ứng nhu cầu người dùng ngày càng gặp trở ngại nếu không có sự cải tiến trong việc xuất nhập, lưu trữ hàng hóa. BỘ MÔN TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN 4 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT Chính vì vậy, hệ thống lưu kho tự động ngày càng trở nên quan trọng trong bối cảnh công nghiệp 4.0 và sự cạnh tranh gay gắt trên thị trường.
Các hệ thống này sử dụng công nghệ hiện đại như robot, cảm biến, và phần mềm quản lý thông minh, mang lại nhiều lợi ích vượt trội so với phương pháp lưu kho truyền thống như tăng được hiệu quả và tốc độ xếp dỡ hàng hóa, giảm sai sót và tổn thất, tối ưu hóa được không gian lưu trữ, tăng cường an toàn và bảo mật,…Có thể thấy, việc ứng dụng tự động hoá vào mô hình này là cần thiết và giảm thiểu những rủi ro xảy đến với các doanh nghiệp. Thị trường kho hàng tự động toàn cầu được dự báo sẽ tiếp tục tăng trưởng mạnh mẽ trong những năm tới. Theo báo cáo của Grand View Research, quy mô thị trường hệ thống kho hàng tự động toàn cầu đã đạt giá trị 5.71 tỷ USD vào năm 2022 và quy mô thị trường dự kiến sẽ tăng trưởng với tốc độ CAGR (Compound Annual Growth Rate) khoảng 7.8% giai đoạn 2023-2030, và ước tính sẽ là 10.31 tỷ USD trong năm 2030. [2] Ở Việt Nam, mô hình này không kém phần phát triển nhanh chóng để theo kịp xu hướng toàn cầu.
Một số công ty nổi bật trong lĩnh vực kho hàng tự động tại Việt Nam bao gồm Yusen Logistics, Vinatech Group,.Thị trường kho hàng tự động tại Việt Nam được dự đoán sẽ tăng trưởng với tốc độ kép hàng năm (CAGR) khoảng 11% từ năm 2024 đến năm 2032. M ỘT SỐ HỆ THỐNG LƯU KHO TỰ ĐỘNG Hiện nay trên thế giới có rất nhiều các loại hệ thống lưu trữ tự động thông minh. sử dụng công nghệ hiện đại để tối ưu hóa việc quản lý và vận hành kho bãi. Dưới đây là một số hệ thống lưu trữ tự động thông minh phổ biến: - Hệ thống kệ di động (Mobile Racking Systems): Hệ thống kệ có thể di chuyển giúp tối ưu hóa không gian lưu trữ bằng cách loại bỏ lối đi cố định.
Kệ di động thường được sử dụng trong kho có không gian hạn chế. - Hệ thống kệ định vị tự động (ASRS - Automated Storage and Retrieval System): Đây là hệ thống bao gồm các thiết bị cơ khí và điều khiển tự động để lưu trữ và lấy hàng. AS/RS thường gồm có hệ thống kệ cao, máy chuyển hàng (crane), và hệ thống băng chuyền. BỘ MÔN TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN 5 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT - Hệ thống Robot di động tự động (Autonomous Mobile Robots - AMRs): Hệ thống này sử dụng cảm biến và trí tuệ nhân tạo để điều khiển robot di động di chuyển và thực hiện các nhiệm vụ trong kho mà không cần sự can thiệp của con người.
AMRs thường được sử dụng để chuyển hàng giữa các khu vực trong kho. - Hệ thống quản lý kho hàng (Warehouse Management System - WMS): Đây không phải là một hệ thống lưu kho cụ thể, hệ thống này là phần mềm quản lý kho hàng giúp quản lý và điều phối các hoạt động trong kho một cách hiệu quả. WMS cung cấp thông tin về vị trí lưu trữ, số lượng hàng tồn, và tình trạng kho hàng. - Hệ thống Pick-to-Light và Put-to-Light: Hệ thống này sử dụng đèn LED được đặt ở mỗi vị trí lưu trữ để hướng dẫn nhân viên trong việc lấy và đặt hàng hóa.
Khi một đơn đặt hàng được tạo, hệ thống sẽ kích hoạt các đèn tương ứng trên các vị trí hàng hóa cần được lấy hoặc đặt. - Hệ thống pallet tự động (Automated Pallet Systems): Hệ thống này sử dụng các robot hoặc máy tự động để xử lý pallet, từ việc xếp hàng lên pallet đến vận chuyển pallet trong kho. - Hệ thống xe tự hành (Automated Guided Vehicles - AGV): Hệ thống này sử dụng các công nghệ dẫn đường như băng từ, dây cảm ứng, laser, và hình ảnh để tự định hướng robot và di chuyển. Các loại AGV phổ biến bao gồm xe nâng, xe kéo, xe chở hàng, và xe robot.
2 Hệ thống kệ tự động BỘ MÔN TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN 6 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT Hình 2. 3 Hệ thống Robot di chuyển tự động 2. HỆ THỐNG LƯU KHO VÀ TRUY XUẤT TỰ ĐỘNG (AS/RS) Khái niệm: Kho tự động AS/RS (Automated Storage & Retrieval System), hay còn gọi là “Hệ thống lưu trữ và truy hồi tự động”, là sự kết hợp của kho tự động pallet và hệ thống lưu trữ tự động. Hệ thống AS/RS được sử dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp quy mô lớn như: sản xuất đồ uống, thực phẩm đông lạnh, cơ khí, điện tử, logistic,…vì khả năng tối ưu hóa không gian lưu trữ và nâng cao hiệu suất quản lý hàng hóa của hệ thống này.
Các bộ phận cấu thành hệ thống AS/RS gồm: - Kệ lưu trữ (Storage Racks): Hệ thống kệ cao, gồm nhiều tầng để tối ưu hóa không gian. - Robot vận chuyển hàng (Crane/Shuttle): Đây là thiết bị tự động di chuyển theo chiều dọc và ngang giữa các kệ để lấy hàng từ băng tải và cất hàng vào kho. - Hệ thống băng chuyền (Conveyor Systerms): Các băng tả tự động di chuyển hàng hóa, liên kết hệ thống AS/RS với các khu vực khác trong kho hoặc nhà máy. - Phần mềm điều khiển (Control Software): Hệ thống phần mềm quản lý toàn bộ hoạt động của AS/RS từ việc lưu trữ, truy xuất đến quản lý hàng tồn kho, thường sẽ có tích hợp cả hệ thống WMS (quản lý kho hàng) Quy trình hoạt động của hệ thống lưu kho tự động AS/RS - Nhập hàng (Inbound Process) + Nhập hàng vào hệ thống: Hàng hóa được đưa vào hệ thống qua khu vực nhập hàng.
BỘ MÔN TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN 7 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT + Quét mã vạch/RFID: Hàng hóa được quét mã vạch hoặc sử dụng RFID để nhận diện và ghi nhận vào hệ thống. + Phân phối vào kệ lưu trữ: Phần mềm điều khiển xác định vị trí lưu trữ tối ưu và gửi lệnh cho Crane để chuyển hàng vào vị trí đó. - Truy xuất hàng hóa (Outbound Process) + Yêu cầu lấy hàng: Khi có yêu cầu lấy hàng, phần mềm điều khiển xác định vị trí hàng cần truy xuất. + Di chuyển hàng hóa: Crane nhận lệnh và di chuyển đến vị trí lưu trữ để lấy hàng.
+ Chuyển đến khu vực xuất hàng: Hàng hóa sau khi được lấy ra sẽ di chuyển qua hệ thống băng chuyền đến khu vực xuất hàng, nơi nó được chuẩn bị để giao đi. Ưu điểm của hệ thống: - Nâng cao hiệu suất và năng suất, tăng tốc độ xử lý hàng hòa, giảm thiểu thời gian và tối ưu hóa quy trình làm việc, xử lý công việc hiệu quả hơn - Hệ thống kệ cao và tối ưu hóa không gian lưu trữ giúp tận dụng tối đa diện tích kho bãi. - Giảm bớt nhu cầu về nhân công, từ đó giảm chi phí và tăng tính ổn định của quy trình. - Tăng độ chính xác và an toàn tự động giúp giảm thiểu sai sót trong quá trình lưu trữ và truy xuất, đồng thời giảm nguy cơ tai nạn lao động.
- Quản lý hàng tồn kho hiệu quả hơn: Phần mềm quản lý giúp theo dõi và kiểm soát hàng tồn kho một cách chính xác, cung cấp thông tin real- time về tình trạng kho hàng. GIỚI THIỆU VỀ PLC S7-1200 2.