CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀi 1.1 Vai trò của tự động hóa trong công nghiệp Một trong những yếu tố quan trọng, quyết định đến việc tăng năng suất lao động, chất lượng sản phẩm là áp dụng tự động hóa trong công nghiệp. Có rất nhiều sự thay đổi tích cực khi các công ty áp dụng tự động hóa vào trong hoạt động sản xuất của mình, lợi ích của tự động hóa bao gồm: • Tăng năng suất lao động: các dây chuyền tự động hóa có thể hoạt động liên tục 24/24 mà không cần đến sự can thiệp của con người. chính vì vậy lượng sản phẩm được sản xuất ra sẽ nhiều hơn so với việc không áp dụng tự động hóa công nghiệp. • Tăng chất lượng sản phẩm: việc các ứng dụng tự động hóa được lập trình chính xác, sẽ giảm đáng kể về sai số của sản phẩm so với thao tác thủ công của công nhân.
Ngoài ra, tự động hóa còn giúp tăng khả năng cạnh tranh của doanh nghiệp, tăng tính linh hoạt, cắt giảm chi phí nhân công và nhiều chi phí khác. 1Dây chuyền tự động hóa trong nhà máy thực tế ❖ Ưu điểm của tự động hóa công nghiệp ➢ Chi phí vận hành thấp hơn Trên tất cả, mặc dù phải thừa nhận chi phí đầu tư cho tự động hóa ban đầu cao nhưng tính trong suốt quá trình sản xuất, nó lại giúp tiết kiệm tiền lương hàng tháng của công nhân, dẫn đến tiết kiệm đáng kể chi phí cho công ty. Với dây chuyền nhà máy, chi phí bảo trì liên quan đến máy móc được sử dụng cho tự động hóa công nghiệp là ít hơn vì nó không thường xuyên hỏng hóc. Nếu nó 15 không hoạt động tốt hoặc gặp sự cố, chỉ có các kỹ sư tự động, bảo trì được yêu cầu sửa chữa nó.
Đầu tư kế hoạch cẩn thận vào tự động hóa cũng có thể có ý nghĩa tài chính tốt. Hoàn vốn 2 hoặc 3 năm cho chi phí lao động giảm tương đương với lợi tức đầu tư 30% -50%. ➢ Năng suất cao hơn Mặc dù nhiều công ty thuê hàng trăm công nhân tham gia sản xuất với 3 ca làm việc để vận hành nhà máy trong số giờ tối đa, nhà máy vẫn cần phải đóng cửa để bảo trì và nghỉ lễ. Tự động hóa công nghiệp hoàn thành mục tiêu của công ty bằng cách cho phép vận hành một nhà máy sản xuất trong 24 giờ một ngày, 7 ngày trong một tuần và 365 ngày một năm.
Điều này dẫn đến một sự cải thiện đáng kể trong năng suất của công ty. Nhưng chúng ta không cần nhìn quá xa tới vậy, với máy móc tự động, năng suất và sản lượng sản phẩm trong 1 giờ, thậm chí 1 phút có thể gấp 3, 4, 5 lần kiểu truyền thống. ➢ Chất lượng cao hơn Tự động hóa làm giảm bớt lỗi liên quan đến sự thiếu chính xác của con người. Hơn nữa, không giống như con người, robot không liên quan đến bất kỳ sự mệt mỏi, thái độ làm việc hay sự mất tập trung nào.
Điều này dẫn đến các sản phẩm sản xuất hàng loạt có chất lượng đồng đều dù được sản xuất tại các thời điểm khác nhau. ➢ Độ linh hoạt cao Thêm một nhiệm vụ mới trong dây chuyền lắp ráp tức là đòi hỏi quy trình đó phải được đào tạo với người vận hành trực tiếp. Tuy nhiên, robot có thể được lập trình để thực hiện bất kỳ nhiệm vụ nào. Điều này làm cho quá trình sản xuất linh hoạt hơn.
➢ Độ chính xác thông tin cao Thêm khả năng thu thập dữ liệu tự động, có thể cho phép thu thập các thông tin sản xuất chính, cải thiện độ chính xác của dữ liệu và giảm chi phí thu thập dữ liệu của hệ thống quản lý sản xuất cung cấp các thông tin trung thực để đưa ra quyết định đúng đắn khi tính đến việc giảm lãng phí và cải thiện quy trình của mình. ➢ An toàn cao Việc sử dụng dây chuyền sản xuất tự động giải phóng con người khỏi sự vất vả của các nhiệm vụ lặp đi lặp lại – thay thế lao động của con người trong các nhiệm vụ 16 được thực hiện trong môi trường nguy hiểm và vượt quá khả năng, trọng lượng, tốc độ và sức chịu đựng của con người. Nhìn vào những lợi ích được đề cập ở trên, không ít người cảm thấy có một động lực đáng để đầu tư vào tự động hóa. Với sự phát triển của IoT và Cách Mạng Công Nghiệp 4.0, ngành tự động hóa công nghiệp đang đứng trước một bước ngoặt lịch sử.
Đi cùng với những cơ hội kinh doanh mới cũng là những thách thức mới, trong đó, đề tài an ninh mạng và dữ liệu đang và sẽ còn là vấn đề lớn cần được đáp ứng một cách triệt để trong thời gian tới.2 Vấn đề thực tiễn Nền công nghiệp nước ta nói riêng và các nước trên thế giới nói chung đang phát triển mạnh mẽ. Ngày trước, sản phẩm được tạo ra một cách thủ công nên việc mang sản phẩm ra vào kho chủ yếu được thực hiện bằng sức người, do đó không tận dụng hết được các khoảng không gian, sức chứa của kho hàng, việc quản lý hàng hoá kém hiệu quả cũng như tốn nhiều diện tích đất làm nhà kho chứa hàng. Trong thời kỳ công nghiệp hoá, hiện đại hoá ngày nay sản xuất ngày càng phát triển, hàng hóa làm ra càng nhiều đáp ứng nhu cầu tiêu dùng cho xã hội. Từ đó đã nảy sinh cần có những kho hàng hiện đại đáp ứng yêu cầu của sản xuất và khắc phục được những hạn chế của các kho hàng cũ.
Hiện tại, trên thế giới có nhiều hệ thống lưu trữ hàng hóa, các hệ thống này rất đa dạng, phong phú về thiết bị cũng như cách thức thực hiện. Nhưng trong đó chủ yếu là sử dụng nhân công để bốc dỡ hàng hóa, các thiết bị bốc dỡ hàng là các máy nâng sử dụng người lái để sắp xếp hàng hóa vào kho. 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. Với sự ra đời của các hệ thống xếp hàng hóa tự động, người ta có thể quản lý tốt hàng hóa cũng như nhanh chóng trong việc lưu trữ và xuất hàng hóa ra khỏi kho, các hệ thống kho tự động được sử dụng robot để vận chuyển hàng hóa, điều này đồng nghĩa với việc đầu tư trang thiết bị hiện đại cho hệ thống kho tốn khá nhiều chi 17 phí cho việc vận chuyển hàng hóa nhưng bù lại là hàng hóa được bảo quản tốt, thuận tiện cho việc quản lý và kiểm soát, tiết kiệm được nhân công … Nhằm đáp ứng nhu cầu sắp xếp sản phẩm, hàng hóa một cách tự động giúp tiết kiệm thời gian và chi phí chúng em quyết định lựa chọn đề tài “Thiết kế, chế tạo hệ thống phân loại sản phẩm theo màu sắc và lưu kho tự động”.3 Tìm hiểu các loại kho hàng tự động hiện nay Kệ chứa hàng là hệ thống khung giàn (rack) dùng để chứa hàng hóa. Có nhiều loại kệ chứa hàng được phân loại theo công năng và cách bố trí, vận hành của nó.
Hiện này để vừa tiết kiệm diện tích, vừa tăng tốc độ vận hành thì có các hình thức chứa hàng phổ biến như: kệ chứa hàng Pallet Flow, kệ chứa hàng Shuttle Rack, kệ chứa hàng AS- RS… Sau đây nhóm sẽ giới thiệu sơ qua các loại kệ chứa hàng.1 Kệ chứa hàng Pallet Flow Kệ chứa hàng Pallet Flow bao gồm 1 hệ thống khung giàn (racking) đặt sát nhau (không có lối vào cho xe nâng). Thông thường, kệ chứa hàng Pallet Flow có từ 4-5 tầng. Mỗi tầng, người ta sẽ đặt thêm 1 hệ thống băng tải con lăn tự do với 1 góc nghiêng phù hợp. ❖ Nguyên tắc hoạt động của Pallet Flow Nguyên tắc hoạt động của Pallet Plow là pallet hàng sẽ trôi từ đầu cao xuống đầu thấp.
Xe nâng khi chất hàng lên hoặc lấy hàng ra chỉ cần đứng bên ngoài hệ thống chứ không cần chạy vào khu vực khung kệ. Trên mỗi băng tải con lăn sẽ có thêm một bộ phận hãm trượt nhằm đảm bảo khi pallet (có trọng lượng lên đến vài tấn) sẽ trượt với một tốc độ cố định. 2 Kệ chứa hàng Pallet Flow - Interroll ❖ Cách thức vận hành Cùng 1 hệ thống, ta có thể vận hành theo 02 phương án: LIFO hoặc FIFO - Last In – First Out (LIFO). 3 Mô phỏng quá trình cất lấy hàng của LIFO Nguyên lý của cách vận hành này là hàng hóa bỏ vào sau, sẽ được lấy ra trước.
Nguyên lý LIFO: Theo phương án này, khi chất hàng lên kệ và khi dỡ hàng từ kệ ra, người vận hành đều thao tác ở đầu thấp. Khi chất hàng lên, người lái xe nâng sẽ 19 thao thác ở đầu thấp, đẩy các pallet ngược lên dốc để đặt pallet mới vào. Khi lấy hàng ra, người lái xe lấy pallet ở đầu thấp, rút ra. Các pallet còn lại sẽ trôi xuống đầu thấp.
- 1First In – First Out (FIFO). 4 Mô phỏng quá trình cất lấy hàng của LIFO Nguyên lý của cách vận hành này là hàng hóa bỏ vào trước, sẽ được lấy ra trước. Nguyên lý FIFO: Theo phương án này, khi chất hàng lên kệ, người vận hành thao tác ở đầu cao hơn. Pallet hàng hóa sẽ tự trôi về phía thấp.
Khi lấy hàng ra, người lái xe lấy pallet ở đầu thấp, rút ra. Các pallet còn lại sẽ trôi xuống đầu thấp. Đầu vào và đầu ra của kho có thể tùy từng trường hợp cụ thể mà người ta kết hợp sử dụng các hệ thống băng tải tự động hoặc các cần crane nhằm giảm bớt hoạt động của xe nâng. ❖ Ưu nhược điểm của kệ chứa hàng Pallet Flow Kệ chứa hàng Pallet Flow là một phương án rất hiện đại, cao cấp, được nhiều nhà máy lớn trên thế giới áp dụng.
Khác với các hình thức kho tự động khác như AS- RS hay Shuttle Rack, kho Pallet Flow hoạt động bằng cơ, nên bảo hành, bảo trì rất nhẹ nhàng. Hình thức kệ này thường được áp dụng trong các kho chứa hàng của các nhà sản xuất thực phẩm, thủy hải sản, bia, nước giải khát, kho lạnh, kho đông, xe máy, xe đạp… • Ưu điểm - Phương án này tiết kiệm được 60% diện tích sử dụng so với kệ thông thường. - Ít bảo trì, bảo hành. - Không sử dụng điện.
20 - Tuổi thọ dài. - Thu hồi vốn trong 02 năm - Giảm lượng lao động.