CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN ĐỀ TÀI 1. Nền công nghiệp của nước ta nói riêng và của các nước trên thế giới nói chung đang phát triển mạnh mẽ. Trước đây, các sản phẩm được tạo ra thủ công nên việc ra vào kho chủ yếu bằng sức người nên chưa tận dụng được hết không gian, sức chứa của kho. Cho nên việc quản lý kho hàng kém hiệu quả cũng như chiếm nhiều diện tích đất để chứa hàng hóa.
Trong thời đại công nghiệp hoá, hiện đại hoá hiện nay, sản xuất ngày càng tăng, hàng hoá ngày càng được sản xuất ra nhiều hơn để đáp ứng nhu cầu tiêu dùng của xã hội. Từ đó nảy sinh nhu cầu về nhà kho hiện đại để đáp ứng yêu cầu sản xuất và khắc phục những hạn chế của nhà kho cũ. Trên thế giới có nhiều hệ thống bảo quản hàng hóa, các hệ thống này rất đa dạng và phong phú về trang thiết bị, phương pháp thực hiện. Nhưng trong đó chủ yếu sử dụng sức người để bốc xếp hàng hóa, thiết bị bốc xếp là máy nâng sử dụng người điều khiển để sắp xếp hàng hóa trong kho.
Hình 1 – Kho hàng lưu trữ phổ biến hiện nay. 15 Downloaded by ANH LE (bachvan14@gmail.com) lOMoARcPSD|39108650 Khóa luận tốt nghiệp ThS. Nguyễn Tấn Ken Nhìn chung, các nhà kho hiện nay có các nhược điểm sau: Sử dụng nhiều diện tích để chứa hàng hóa. Không phân loại được các hàng hóa khác nhau (các hàng hóa thường để chung với nhau trong 1 kho).
Không bảo quản tốt hàng hóa khi số lượng nhiều (chất hàng chồng lên nhau). Rất khó kiểm soát số lượng hàng hóa ra vào trong kho. Hình 2 – Các thiết bị bốc dỡ hàng hóa cơ bản hiện nay. Ngày nay, thay vì cách lưu trữ hàng hóa thủ công, tốn nhiều diện tích và nhân công, nhiều công ty trên thế giới đã trang bị hệ thống lưu trữ tự động cho văn phòng, nhà xưởng của mình.
Với việc ứng dụng công nghệ cao vào lưu trữ hàng hóa, các sản phẩm của chúng tôi có thể tiếp tục một cách khoa học, có hệ thống và có tính linh hoạt cao. Nhờ đó nâng cao hiệu quả hoạt động và giảm chi phí hoạt động. Mang lại lợi ích vô cùng to lớn cho các công ty, do hệ thống tự động hóa rất tiên tiến. Đặc biệt là trong các dây chuyền sản xuất hàng hóa, cần liên tục nhập xuất mặt hàng nguyên liệu và sản phẩm với số lượng lớn.
Việc áp dụng hệ thống quản lý kho tự động là rất cần thiết. Hệ thống phân loại và bảo quản sản phẩm tự động là một đề tài hay nhưng chưa được sử dụng rộng rãi. Cho nên nhóm sinh viên chúng em đã quyết định chọn đề tài này để nghiên cứu tìm hiểu thêm về ứng dụng thực tế, ngoài ra hệ thống còn là sự kết hợp hoàn hảo của các cơ chế, cơ khí và dây chuyền tự động. Hệ thống được điều khiển và vận hành theo cơ chế chuyên ngành Tự động hóa.
Vì vậy, chúng em có thể vận dụng những kiến thức trong quá trình học tập ở trường để nghiên cứu. 16 Downloaded by ANH LE (bachvan14@gmail.com) lOMoARcPSD|39108650 Khóa luận tốt nghiệp ThS. Nguyễn Tấn Ken Cho nên chúng em đã lựa chọn nghiên cứu đề tài “Hệ thống phân loại và lưu kho tự động điều khiển giám sát qua scada”. TÌM HIỂU HỆ THỐNG LẤY CẤT HÀNG HÓA TỰ ĐỘNG ASRS (AUTOMATED STORAGE & RETRIEVAL SYSTEM).
Giới thiệu sản phẩm Hệ thống nhập xuất kho hàng lưu trữ tự động. Hệ thống nhập xuất kho hàng lưu trữ tự động có thể tận dụng tối đa không gian, diện tích lưu trữ sẵn có và là một loại hệ thống lưu trữ tốc độ cao, tự động và được thông tin hóa mới. Theo kích thước của chất tải, nó có thể được chia thành hệ thống nhập xuất kho hàng tự động hạng nặng và hệ thống nhập xuất kho hàng tự động hạng nhẹ. ASRS là một hệ thống nhập xuất hàng hóa tự động với công nghệ hiện đại, được sử dụng trong các nhà kho hoàn toàn tự động.
Hệ thống gồm có 2 phần chính: phần mềm và phần cứng. Phần mềm: gồm có phần mềm quản lý các Robot nhập xuất hàng (Crane Control Software) và phần mềm quản lý phân loại hàng hóa (Warehouse Management Software). Phần cứng: gồm các hệ thống giá kệ cố định (Static Racking), các robot lấy cất hàng (Crane Control Software) và hệ thống các băng tải vận chuyển hàng (Conveyors). Giải pháp ASRS được coi là tối ưu cho các kho lưu trữ tiên tiến, các kho đang được hình thành bởi những ưu điểm và mức đầu tư hợp lý mà giải pháp này mang lại như: Tiêu hao ít hơn so với các giải pháp khác so với cùng dung tích kho, giúp tiết kiệm chi phí đầu tư.
Tốc độ nhập xuất hàng cao: bình quân 1 tấn hàng / phút / Robot. Công nghệ cho phép sử dụng một Robot duy nhất cho mỗi kho hàng, chuyển giao sang các kho hàng khác tương tự, giúp tiết kiệm được thời gian chi phí đầu tư và hiệu quả. Hạn chế làm trong kho: tiết kiệm chi phí nhân công, quản lý, bảo hiểm và thiết bị hỗ trợ. Quản lý chuyên nghiệp, hiệu quả nhờ phần mềm quản lý kho kết hợp công nghệ mã vạch (Barcode) giúp giảm chi phí quản lý và nhân công, đồng thời dễ dàng đạt được tiêu chuẩn ISO tạo lợi thế cạnh tranh.
Sản phẩm từ công đoạn đóng gói (chia theo hệ thống thành các thành phần lớn đối với sản phẩm nhỏ, nếu sản phẩm lớn được bảo quản trực tiếp) được đưa đến công trường thông qua các băng chuyền. Tại vị trí lưu trữ, hệ thống cơ khí lấy các gói hoặc sản phẩm này. Lần lượt sắp xếp các thứ này vào các vị trí thích hợp trong kho và lưu dữ liệu của hàng vừa lưu vào máy tính, việc xuất cũng rất giống nhưng ngược lại. 17 Downloaded by ANH LE (bachvan14@gmail.com) lOMoARcPSD|39108650 Khóa luận tốt nghiệp ThS.
Nguyễn Tấn Ken Hệ thống cơ khí cơ bản của một hệ thống lưu kho tự động là một Robot hoạt động theo ba trục X, Y, Z và di chuyển theo đường ray để mang hàng sắp xếp vào kho hàng và hệ thống băng tải để phân phối sản phẩm nhập xuất. Hình 3 – Chi tiết về hệ thống kệ ASRS. Ưu điểm của hệ thống ASRS. ❖ Hiệu quả: Hệ thống lưu trữ ASRS mang các mặt hàng được yêu cầu trực tiếp đến người vận hành thông qua độ cao thuận tiện và tuyến đường ngắn nhất có thể.
Điều này cắt giảm thời gian mà người vận hành đã mất cho các hoạt động đi bộ, tìm kiếm, nâng và uốn cong, đồng thời giảm sự mệt mỏi của người vận hành và các chấn thương liên quan đến công việc. ❖ Cải thiện độ chính xác khi chọn: Hệ thống truy xuất kho lưu trữ tự động ASRS sử dụng công nghệ chọn sáng để hướng người vận hành đến vị trí chính xác của vật phẩm được lưu trữ, đạt tỷ lệ lấy chính xác 99,9%. ❖ Tăng khả năng thông lượng và tiết kiệm không gian: 18 Downloaded by ANH LE (bachvan14@gmail.com) lOMoARcPSD|39108650 Khóa luận tốt nghiệp ThS. Nguyễn Tấn Ken Tối đa hóa việc sử dụng không gian sàn và chiều cao trần bên trong các tòa nhà hiện có, đồng thời sử dụng không gian hiệu quả hơn, điều này đặc biệt quan trọng đối với các cơ sở kinh doanh không còn chỗ để mở rộng diện tích hoặc ở những vị trí có giá đất cao.
❖ Chi phí thấp: Hệ thống chọn kho tự động yêu cầu ít hơn 2/3 lao động để vận hành khi so sánh với giá đỡ thủ công, giúp giảm chi phí lao động và vận hành khác; giảm hoặc tránh chi vốn cho việc mở rộng xây dựng hoặc xây dựng mới. ❖ Dễ dàng bảo trì ❖ Kiểm soát khoảng không quảng cáo lớn hơn: Hệ thống kệ Pallet tự động quản lý hàng tồn kho để bạn luôn biết mình có những gì và quan trọng hơn – nó ở đâu. Ứng dụng của hệ thống ASRS. • Kho lưu trữ phụ tùng ô tô và điện tử.
• Bảo quản hóa chất và dược phẩm. • Bảo quản các thực phẩm đóng gói, chai tiêu dùng. Hình 4 – Các ngăn chứa hàng của hệ thống ASRS. 19 Downloaded by ANH LE (bachvan14@gmail.com) lOMoARcPSD|39108650 Khóa luận tốt nghiệp ThS.
Nguyễn Tấn Ken 1. PHÂN TÍCH ĐỀ TÀI, ĐƯA RA BÀI TOÁN GIẢI QUYẾT. Cấu trúc cơ bản của một kho hàng tự động bao gồm nhiều dãy hàng, dọc theo mỗi dãy hàng có một hay nhiều máy xếp, dỡ tự động. Hai bên dãy hàng là các khoang chứa hàng.
Đầu mỗi dãy hàng là trạm xếp dỡ. Các trạm xếp dỡ liên hệ với nhau theo hệ thống băng tải. Nhìn chung hệ thống lưu kho tự động được cấu thành từ 4 phần: • Hệ thống vận chuyển (robot vận chuyển hàng). • Hệ thống phân loại (phân loại bằng mã vạch).
• Hệ thống xuất nhập (băng tải xuất nhập hàng). • Hệ thống lưu giữ (kho, giá đặt hàng). Hình 5 – Hệ thống kho hàng tự động. Để giải quyết vấn đề điều khiển hệ thống lưu kho hàng tự động này thì nhóm chia ra 2 bài toán nhỏ là bài toán vận chuyển hàng và bài toán phân loại hàng: • Đối với bài toán vận chuyển hàng: thì cần điều khiển tự động được robot vận chuyển hàng vào kho, điều khiển băng tải cấp hàng và băng tải xuất hàng ra.
• Đối với bài toán phân loại hàng: thì cần phân loại được hàng trên băng tải theo mã vạch để đưa vào đúng kho quy định theo loại sản phẩm. 20 Downloaded by ANH LE (bachvan14@gmail.com) lOMoARcPSD|39108650 Khóa luận tốt nghiệp ThS. Nguyễn Tấn Ken 1. MỤC TIÊU VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI.
Mục tiêu: • Lên ý tưởng cho từng công đoạn. • Tính toán thiết kế phần cơ khí cho hệ thống kho hàng thật. • Lên được sơ đồ giải thuật cho chu trình kho hàng. • Chọn PLC để lập trình xây dựng chương trình điều khiển cho mô hình thu nhỏ.
• Sử dụng phần mềm phân loại sản phẩm sử dụng máy quét mã vạch. • Thiết kế sơ đồ mạch điện, sơ đồ kết nối các thiết bị. • Lắp ráp, xây dựng mô hình thu nhỏ của hệ thống kho hàng. Phạm vi nghiên cứu: Trong đề tài đồ án này, nhóm em sẽ tìm hiểu, tính toán cũng như thiết kế cho hệ thống kho hàng ngoài thực tế.
Sau khi có được thiết kế rồi thì chọn tỷ lệ thu nhỏ để thực hiện chế tạo mô hình lưu kho thu nhỏ và tiến hành lập trình điều khiển cho mô hình thu nhỏ này. Hệ thống lưu kho tự động thu nhỏ cũng sẽ bao gồm những thành phần chính như hệ thống thật như là: băng tải, Robot vận chuyển hàng, kho hàng, máy quét mã vạch phân loại sản phẩm đặt trên pallet mô hình.