›
›

Bài giảng Thiết kế hệ thống sản xuất - Chương 5: Hệ thống vận chuyển vật liệu: nguyên lý và mô tả thiết bị

pdf 42 trang phuongnguyen 7200
Download
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Bài giảng Thiết kế hệ thống sản xuất - Chương 5: Hệ thống vận chuyển vật liệu: nguyên lý và mô tả thiết bị", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

  • pdfbai_giang_thiet_ke_he_thong_san_xuat_chuong_5_he_thong_van_c.pdf

Nội dung text: Bài giảng Thiết kế hệ thống sản xuất - Chương 5: Hệ thống vận chuyển vật liệu: nguyên lý và mô tả thiết bị

  1. Chương 5 HỆ THỐNG VẬN CHUYỂN VẬT LIỆU: NGUYÊN LÝ VÀ MÔ TẢ THIẾT BỊ ột trong những khía cạnh quan chuyển vật liệu đáng kể. Ví dụ, trong M trọng nhất khi thiết kế nhà máy một dây chuyền lắp ráp, thiết kế hợp lý mới hoặc hiệu chỉnh một nhà máy sẵn có là tạo khoảng trống sản xuất dọc theo là phân tích xuyên suốt hệ thống vận dây chuyền lắp ráp, đưa vật liệu với tốc chuyển vật liệu. Vận chuyển vật liệu có độ ổn định đến công nhân và gửi chi thể chiếm từ 30 – 75 phần trăm tổng chi tiết hoặc cụm chi tiết lắp ráp đến trạm phí, và một hệ thống hoạt động hiệu quả sản xuất kế tiếp khi công nhân hoàn có thể giúp giảm chi phí vận hành của nhà thành công việc của mình. máy từ 15 – 30 phần trăm. Cách thức vận Trong chương này chúng ta sẽ giới chuyển vật liệu có thể quyết định đến yêu thiệu về hệ thống vận chuyển vật liệu. cầu xây dựng nhà máy, yêu cầu sắp xếp bố Mục đích của chương này là: giúp trí các phân xưởng, và thời gian cần thiết người học hiểu mối quan hệ giữa vận để sản xuất một sản phẩm. Khi công nhân chuyển vật liệu và bố trí mặt bằng thiết vận chuyển vật liệu, anh ta không làm bị cũng như hiểu sự phức tạp trong việc tăng giá trị sản phẩm nhưng làm tăng chi thiết kế hệ thống này, mô tả những thiết phí sản xuất. Lập kế hoạch xử lý, lưu kho, bị vận chuyển vật liệu thông dụng nhất và vận chuyển vật liệu có liên kết với quá trình sản xuất sẽ làm giảm chi phí vận hiện nay.
  2. 5.1 ĐỊNH NGHĨA HỆ THỐNG VẬN CHUYỂN VẬT LIỆU Có nhiều định nghĩa về hệ thống vận chuyển vật liệu. Định nghĩa dễ hiểu nhất được cung cấp bởi Học Viện Material Handling Institute (MHI): “Hệ thống vận chuyển vật liệu bao gồm tất cả các nguyên công cơ bản liên quan đến vận chuyển các sản phẩm rời rạc, các kiện sản phẩm, các khối lớn sản phẩm ở trạng thái rắn hoặc bán rắn bằng các phương tiện cơ khí, và nằm trong giới hạn của nơi sản xuất kinh doanh”. Định nghĩa này cho thấy vận chuyển vật liệu liên quan đến nhiều công việc hơn là chỉ di chuyển vật liệu bằng cách sử dụng máy móc. Thứ nhất, vận chuyển vật liệu liên quan đến di chuyển vật liệu theo chiều ngang (di dời) và chiều thẳng đứng (nâng), cũng như chất và dỡ hàng hóa. Thứ hai, “trong giới hạn của nơi sản xuất kinh doanh” ngụ ý rằng sự vận chuyển này bao gồm cả vận chuyển vật liệu thô đến trạm sản xuất, vận chuyển bán thành phẩm giữa các trạm sản xuất và vận chuyển sản phẩm hoàn chỉnh khỏi kho chứa. Định nghĩa này còn phân biệt giữa vận chuyển vật liệu với vận tải; vận tải là chuyển vật liệu từ nhà cung cấp đến nơi sản xuất kinh doanh hoặc từ nơi sản xuất kinh doanh đến khách hàng. Thứ ba, lựa chọn trang thiết bị cũng là một phần công việc của thiết kế hệ thống vận chuyển vật liệu. Thứ tư, khái niệm “khối lớn” ngụ ý rằng vật liệu được vận chuyển với khối lượng lớn, không đóng kiện như cát, mùn cưa, hay than đá. Và cuối cùng, sử dụng phương tiện cơ khí để vận chuyển vật liệu là lựa chọn được ưa thích hơn mặc dù chi phí đầu tư có thể cao hơn. Sử dụng nhân công vào những hoạt động vận chuyển vật liệu liên tục là không hiệu quả và có thể tốn kém; phương tiện cơ khí sẽ sớm thể hiện tính hiệu quả của nó, đặc biệt trong các xã hội có chi phí nhân công cao. 5.2 CÁC MỤC TIÊU CỦA HỆ THỐNG VẬN CHUYỂN VẬT LIỆU Hệ thống vận chuyển vật liệu (MHS) cần phải được nghiên cứu và lập kế hoạch tỉ mỉ bởi hai yếu tố. Thứ nhất, chi phí cho việc vận chuyển vật liệu chiếm một phần lớn trong chi phí sản xuất, như đã đề cập trước đó. Thứ hai, việc vận chuyển vật liệu sẽ ảnh hưởng đến quá trình sản xuất và
  3. 3 Chương 5 HỆ THỐNG VẬN CHUYỂN VẬT LIỆU đến thiết kế của các trang thiết bị liên quan. Những điều đó dẫn chúng ta đến những mục tiêu chính của thiết kế hệ thống MHS, đó là giảm chi phí sản xuất thông qua xử lý vận chuyển vật liệu hiệu quả, hay chi tiết hơn là: Làm tăng năng suất bằng cách đảm bảo vật liệu luôn sẵn sàng vào đúng thời điểm và tại đúng nơi cần thiết. Làm giảm chi phí vận chuyển vật liệu Cải thiện việc sử dụng trang thiết bị Cải thiện độ an toàn và điều kiện làm việc Làm đơn giản quá trình sản xuất Làm tăng năng suất Chương này sẽ làm rõ những mục tiêu trên có thể đạt được bằng cách nào. 5.3 CÁC THIẾT BỊ SỬ DỤNG TRONG VẬN CHUYỂN VẬT LIỆU Xương sống của hệ thống MHS là trang thiết bị máy móc. Có nhiều loại thiết bị, mỗi loại có những tính năng riêng và có giá thành khác nhau. Tuy nhiên chúng ta có thể chia tất cả thiết bị ra làm ba loại: băng chuyền, cầu trục, và xe nâng. Mỗi loại có ưu nhược điểm riêng. Một vài thiết bị sẽ thích hợp cho một số nhiệm vụ nào đó hơn những thiết bị còn lại. Điều này phụ thuộc vào tính chất của vật liệu, đặc tính tự nhiên của nơi làm việc, và tính chất của quá trình xử lý có sử dụng thiết bị vận chuyển. Phần này sẽ mô tả ngắn gọn ba loại thiết bị vận chuyển chính. Phần mô tả chi tiết ở phía cuối chương. 5.3.1. BĂNG CHUYỀN Băng chuyền được sử dụng để di chuyển vật liệu liên tục trên một đường dẫn cố định. Có nhiều loại băng chuyền khác nhau như băng chuyền con lăn, băng chuyền chuyền đai, và băng chuyền máng. Ưu Điểm của Băng Chuyền Năng suất cao của băng chuyền cho phép di chuyển một số lượng lớn vật liệu.
  4. Tốc độ băng chuyền có thể điều chỉnh được. Có thể kết hợp đồng thời với những hoạt động khác như gia công xử lý và kiểm tra sản phẩm. Băng chuyền có tính đa năng và có thể đặt dưới đất hoặc trên cao. Có thể đóng vai trò như một nơi lưu trữ tạm sản phẩm giữa các trạm sản xuất. Vận hành tự động và không đòi hỏi sự hỗ trợ của nhiều người. Băng chuyền không yêu cầu có đường dẫn thẳng. Dễ dàng tận dụng không gian của nơi làm việc bằng cách sử dụng băng chuyền trên cao. Nhược Điểm của Băng Chuyền Băng chuyền phải theo một đường dẫn cố định, và do vậy nó chỉ phục vụ cho một khu vực giới hạn. Các nút thắt cổ chai có thể xuất hiện trong hệ thống. Một bộ phận bất kỳ của dây chuyền bị trục trặc sẽ kéo theo toàn bộ hệ thống ngừng hoạt động. Vì các băng chuyền được đặt cố định, chúng cản trở chuyển động của các thiết bị lưu động dưới đất. 5.3.2. CẦU TRỤC VÀ TỜI Cầu trục và tời là những thiết bị trên cao dùng để di chuyển một cách không liên tục các vật nặng trong một khu vực giới hạn. Chúng ta có các loại thiết bị cơ bản như cầu trục dạng cầu, cần trục tay quay, cần trục một ray và tời. Ưu Điểm của Cầu Trục và Tời Có khả năng nâng và di chuyển vật liệu. Ít gây cản trở cho các công việc dưới đất. Có khả năng vận chuyển các vật rất nặng. Có thể sử dụng để chất hàng hoặc dỡ hàng. Nhược Điểm của Cầu Trục và Tời Chi phí đầu tư cao (đặc biệt là cầu trục dạng cầu). Chỉ phục vụ trong một khu vực giới hạn.
  5. 5 Chương 5 HỆ THỐNG VẬN CHUYỂN VẬT LIỆU Một số cầu trục chỉ di chuyển theo đường thẳng và như vậy không thể đổi hướng (ví dụ rẽ ngoặt). Hệ số khai thác có thể không cao như mong muốn vì cầu trục chỉ được sử dụng trong một khoảng thời gian ngắn trong ngày. Một số loại cầu trục, chẳng hạn cầu trục dạng cầu, yêu cầu phải có người điều khiển. Chúng ta thấy cầu trục được sử dụng nhiều ở những nơi như nhà máy đóng tàu, hoặc các nhà máy sản xuất công nghiệp nặng. 5.3.3. XE NÂNG Chúng ta có các loại như xe nâng, xe đẩy, xe kéo, và thiết bị dẫn hướng tự động. Ưu Điểm của Xe Nâng Chúng có thể được sử dụng bất cứ đâu trên nền nhà xưởng nơi không gian cho phép. Có thể chất hàng, dỡ hàng, nâng và chuyển vật liệu. Hệ số sử dụng cao. Nhược Điểm của Xe Nâng Chúng không thể nâng những vật quá nặng. Giới hạn sức chứa cho mỗi chuyến hàng. Yêu cầu phải có hành lang, lối đi; nếu không xe nâng sẽ gây trở ngại cho công việc trên nền nhà xưởng. Hầu hết xe nâng phải có người vận hành. Xe nâng không cho phép kết hợp song song với các hoạt động xử lý gia công hay kiểm tra sản phẩm. 5.4 CÁC MỨC ĐỘ CƠ KHÍ HÓA Vận chuyển vật liệu có thể được thực hiện hoàn toàn thủ công hay hoàn toàn tự động hóa. Chúng ta có các mức độ cơ khí hóa khác nhau tồn tại giữa hai loại hình trên. Sự phân loại mức độ cơ khí hóa của hệ thống vận chuyển vật liệu được căn cứ vào nguồn phát lực vận chuyển và mức độ liên
  6. quan của con người và máy tính trong vận hành thiết bị. Các mức độ cơ khí hóa có thể phân loại như sau: 1. Thủ công và phụ thuộc vào nỗ lực cơ bắp: Mức độ này gồm các thiết bị vận hành thủ công như xe đẩy. 2. Cơ khí hóa: Thay vì dùng cơ bắp, lực (máy) được sử dụng để điều khiển thiết bị. Một số xe nâng, băng chuyền, và cầu trục thuộc loại này. Nhân công được sử dụng để vận hành thiết bị chứ không phải để cung cấp lực vận chuyển. 3. Cơ khí hóa có tích hợp máy tính: (mở rộng của chức năng số hai). Chức năng của máy tính là ghi lại những dữ kiện về di chuyển và vận hành. 4. Tự động hóa: Giảm thiểu sự can thiệp của con người vào điều khiển và vận hành thiết bị, và hầu hết các chức năng được thực hiện bởi máy tính. Chúng ta có các ví dụ như băng chuyền, thiết bị dẫn hướng tự động, và AS/RS (automated storage/retrieval system). Thiết bị sẽ nhận được các lệnh hướng dẫn từ bàn phím, nút bấm, băng hay máy đọc thẻ. 5. Tự động hóa hoàn toàn: Mức độ này cũng tương tự như mức độ bốn, nhưng máy tính thực hiện việc điều khiển trực tuyến, như vậy loại bỏ nhu cầu can thiệp của con người. Chi phí và độ phức tạp của thiết kế hệ thống vận chuyển sẽ tăng khi mức độ cơ khí hóa tăng. Tuy nhiên, chúng ta có thể đạt được hiệu quả vận hành cao đồng thời tiết kiệm chi phí nhân công. Ưu điểm của việc cơ khí hóa còn là sự gia tăng tốc độ vận chuyển vật liệu, từ đó giảm được thời gian sản xuất nói chung; giảm sự mệt nhọc công việc và cải thiện an toàn sản xuất; kiểm soát tốt hơn dòng luân chuyển vật liệu, giảm chi phí nhân công; và theo dõi tốt hơn tình trạng tồn kho của vật liệu. Cũng có một số nhược điểm khi chúng ta tăng mức độ cơ khí hóa. Ví dụ, cơ khí hóa đòi hỏi chi phí đầu tư cao, phải huấn luyện nhân viên vận hành và nhân viên bảo trì bảo dưỡng, và làm giảm độ linh hoạt sản xuất do các thiết bị là thiết bị chuyên dùng. Như vậy chúng ta cần xem xét cẩn thận ưu nhược điểm của từng hệ thống trước khi lựa chọn. Việc chuyển đổi loại hình vận hành sẽ rất tốn kém và mất nhiều thời gian.
  7. 7 Chương 5 HỆ THỐNG VẬN CHUYỂN VẬT LIỆU Khái niệm “đơn vị vận chuyển” được sử dụng trong nhà máy đóng vai trò quan trọng trong việc định nghĩa vật cần vận chuyển. Mức độ cơ khí hóa sẽ ảnh hưởng đơn vị vận chuyển; ngược lại, đơn vị vận chuyển đã được định nghĩa sẽ tác động đến mức độ cơ khí hóa có thể đạt được. 5.5 KHÁI NIỆM ĐƠN VỊ VẬN CHUYỂN Khái niệm đơn vị vận chuyển phụ thuộc vào thực tế rằng việc vận chuyển chi tiết và vật liệu theo các nhóm sẽ kinh tế hơn là vận chuyển riêng lẻ. Đơn vị vận chuyển được định nghĩa là một số lượng chi tiết được sắp xếp theo hình thức nào đó để chúng có thể được vận chuyển như một đối tượng riêng lẻ. Điều này có thể đạt được bằng cách pa-lết hóa, khối hóa và container hóa việc vận chuyển hàng hóa. Pa-lết hóa là việc sắp xếp và cố định các chi tiết riêng lẻ lên một khay (tấm) và vận chuyển bằng xe nâng hay cầu trục. Khối hóa cũng là sắp xếp hàng hóa, nhưng dưới dạng một khối. Không giống như pa-lết hóa, chúng ta cần dùng thêm vật liệu bổ sung để đóng gói, bao bọc các chi tiết lại thành một khối (đơn vị) hoàn chỉnh. Đơn vị vận chuyển sau đó có thể được xử lý bởi xe nâng, băng chuyền, hay cầu trục phụ thuộc vào kích cỡ và trọng lượng. Container hóa là sắp xếp các chi tiết vào một thùng hay một hộp. Nó rất phù hợp cho việc vận chuyển bằng băng chuyền, đặc biệt cho các chi tiết nhỏ. Mỗi loại đơn vị vận chuyển sẽ thích hợp nhất trong một số trường hợp nhất định. Ví dụ, pa-lết thích hợp nhất cho việc sắp xếp các chi tiết giống nhau và có hình dạng đều đặn. Các chi tiết với kích cỡ và hình dạng khác nhau có thể được nhóm lại trong một container. Một cách tổng quan, những yếu tố ảnh hưởng đến việc lựa chọn loại đơn vị vận chuyển là trọng lượng, kích thước, và hình dạng của vật liệu; tính tương thích với thiết bị vận chuyển vật liệu; chi phí mua sắm (pa-lết, conainer); và các tính năng bổ sung cung cấp bởi loại đơn vị vận chuyển chẳng hạn như đóng gói và bảo vệ vật liệu bên trong. Sử dụng đơn vị vận chuyển có ưu và nhược điểm. Ưu điểm đó là sử dụng đơn vị vận chuyển cho phép di chuyển một số lượng lớn vật liệu, và như vậy giảm tần số vận chuyển và giảm chi phí. Tốc độ xếp hàng và bốc
  8. dỡ hàng cũng tăng lên, và tương ứng là giảm thời gian xử lý. Cung cấp tính năng bảo vệ chống lại hư hỏng vật liệu. Nhược điểm là chi phí có thể cao nếu yêu cầu một số lượng lớn đơn vị vận chuyển, đặc biệt nếu các container không thể tái sử dụng nhiều lần. Các thiết bị bốc dỡ hàng hóa có thể khác loại với những thiết bị có sẵn trên thị trường. Khi được sử dụng để vận chuyển hàng hóa đến khách hàng, chúng ta sẽ gặp vấn đề ở việc vận chuyển trở lại các pa-lết và container trống nếu chúng được tái sử dụng. 5.6 CÁC NGUYÊN LÝ VẬN CHUYỂN VẬT LIỆU Thiết kế và vận hành một hệ thống vận chuyển vật liệu là một nhiệm vụ phức tạp bởi vì có rất nhiều vấn đề liên quan. Không có những quy tắc rõ ràng có thể tuân theo để đạt được một hệ thống vận chuyển hiệu quả. Tuy nhiên, có một vài hướng dẫn giúp giảm chi phí và cải thiện năng suất của hệ thống. Những hướng dẫn này được biết như là những nguyên lý của vận chuyển vật liệu. Hai mươi nguyên lý vận chuyển vật liệu được liệt kê trong Bảng 5.1. Chúng thể hiện kinh nghiệm của những người làm việc trong lĩnh vực thiết kế và vận hành những hệ thống này. Nguyên lý Mô Tả 1. Lập kế hoạch Lập kế hoạch tất cả các hoạt động lưu kho và vận chuyển vật liệu để đạt được hiệu quả vận hành cao nhất 2. Dòng hệ thống Tích hợp càng nhiều hoạt động vận chuyển có thể được vào hệ thống vận hành bao gồm cung cấp, nhận, lưu kho, sản xuất, kiểm tra, đóng gói, vận chuyển, và khách hàng. 3. Dòng vật liệu Cung cấp một trình tự vận hành và bố trí mặt bằng thiết bị tối ưu hóa dòng vật liệu. 4. Sự đơn giản Đơn giản hóa quá trình vận chuyển bằng cách giảm thiểu, loại bỏ, hay kết hợp những di chuyển và/hoặc thiết bị không cần thiết. 5. Trọng lực Sử dụng trọng lực để di chuyển vật liệu bất cứ khi nào có thể.
  9. 9 Chương 5 HỆ THỐNG VẬN CHUYỂN VẬT LIỆU 6. Tận dụng Tối ưu hóa sử dụng không gian nhà xưởng. không gian 7. Kích thước đơn Tăng số lượng, kích thước, hay khối lượng của đơn vị vận chuyển vị vận chuyển hay nhịp vận chuyển. 8. Cơ khí hóa Cơ khí hóa hoạt động vận chuyển vật liệu. 9. Tự động hóa Tự động hóa các chức năng sản xuất, xử lý, và lưu kho. 10. Lựa chọn thiết Trong lựa chọn thiết bị, cân nhắc tất cả các khía cạnh về vật liệu cần bị vận chuyển, vấn đề di chuyển, và phương pháp được sử dụng. 11. Tiêu chuẩn Tiêu chuẩn hóa phương pháp vận chuyển cũng như kích cỡ và loại hóa thiết bị vận chuyển. 12. Thích ứng Sử dụng các phương pháp và thiết bị có thể hoàn thành nhiều loại nhiệm vụ và ứng dụng. 13. Trọng lượng Giảm tỉ lệ giữa trọng lượng chế tạo của thiết bị vận chuyển di động chế tạo và tải trọng hàng hóa. 14. Tận dụng Lập kế hoạch tối ưu hóa sử dụng trang thiết bị và nguồn lực 15. Bảo trì Lập kế hoạch bảo trì phòng ngừa và sửa chữa tất cả thiết bị vận chuyển. 16. Lạc hậu Thay thế tất cả các phương pháp và trang thiết bị lạc hậu. 17. Kiểm soát Sử dụng các hoạt động vận chuyển vật liệu để cải thiện việc kiểm soát sản xuất, tồn kho, và đặt hàng. 18. Năng suất Sử dụng thiết bị vận chuyển giúp đặt được năng suất sản xuất như mong muốn. 19. Hiệu quả Tính toán hiệu quả của thiết bị vận chuyển dựa trên chi phí cho một đơn vị vận chuyển 20. An toàn Cung cấp những phương pháp và phương tiện thích hợp cho làm việc an toàn
  10. Những nguyên tắc này cũng có thể được diễn giải theo một cách khác để mô tả cách chúng ta đạt được mục tiêu. Ví dụ, để giảm chi phí vận chuyển, chúng ta nên cắt giảm những hoạt động vận chuyển không cần thiết bằng cách việc lập kế hoạch vận chuyển vật liệu; bằng cách vận chuyển chúng đến nơi yêu cầu mà không bị dừng giữa chừng; bằng cách sử dụng các thiết bị vận chuyển thích hợp như xe nâng, pa-lết, hộp, và băng chuyền; bằng cách thay thế các thiết bị lạc hậu bằng thiết bị mới năng suất cao hơn; bằng cách giảm tỉ lệ giữa trọng lượng chế tạo (pa-lết, hộp) và tải trọng. Chúng ta cũng có thể sử dụng các đơn vị vận chuyển và di chuyển càng nhiều chi tiết trong một lần càng tốt. Chúng ta có thể tăng năng suất bằng cách giảm thời gian chờ của người vận hành thiết bị; bằng cách chỉ vận chuyển vật liệu thô và cụm lắp rắp khi nào cần; và bằng cách duy trì nhịp vận chuyển vật liệu ở mức hợp lý phù hợp với nhịp xử lý công việc của người vận hành. Chúng ta có thể tăng hiệu suất làm việc của công nhân bằng cách loại bỏ những hoạt động không sinh lợi; bằng cách loại những chi tiết hư hỏng trước khi chúng đến trạm làm việc; bằng cách không sử dụng các thiết bị không đạt tiêu chuẩn và lạ thường; và bằng cách liên kết vận chuyển vật liệu xuyên suốt toàn nhà máy. Chúng ta có thể tăng diện tích sử dụng của nhà xưởng bằng cách sử dụng các thiết bị vận chuyển vật liệu và lên kế hoạch sản xuất sao cho lượng hàng tồn kho đặt trên sàn là tối thiểu; bằng cách lưu trữ vật liệu tại những nơi không cản trở sản xuất (ví dụ, vật liệu không nên được chất đống gần máy móc vì nó gây cản trở quá trình làm việc của công nhân); và bằng cách bố trí mặt bằng sản xuất cho phép vật liệu lưu chuyển nhịp nhàng giữa các trạm sản xuất. Tai nạn lao động có thể được giảm bằng cách sử dụng thiết bị vận chuyển có tính năng an toàn cho việc nâng và di chuyển vật liệu nặng, và bằng cách sử dụng trọng lực để di chuyển vật liệu bất cứ khi nào có thể. Chúng ta áp dụng những nguyên lý này như thế nào? Có một số ứng dụng dễ nhận biết. Ví dụ, để áp dụng nguyên lý trọng lực, chúng ta sử dụng cầu trượt. Để áp dụng nguyên lý an toàn, chúng ta giảm thiểu hoặc loại bỏ việc vận chuyển vật liệu bằng thủ công có thể gây thương tích. Đối với nguyên lý tận dụng không gian nhà xưởng, chúng ta có thể đóng thùng các
  11. 11 Chương 5 HỆ THỐNG VẬN CHUYỂN VẬT LIỆU chi tiết lại và sử dụng thiết bị nâng trên cao. Với nguyên lý kích thước vận chuyển, sử dụng container hay pa-lết để di chuyển cụm chi tiết. Để áp dụng nguyên lý tận dụng, lựa chọn thiết bị có khả năng hoàn thành nhiều nhiệm vụ tại nhiều khu vực khác nhau, như vậy sẽ trách được tình trạng để không thiết bị. 5.6.1. TÍNH TƯƠNG THÍCH CỦA CÁC NGUYÊN LÝ Các nguyên lý vận chuyển vật liệu có tính tương thích với nhau và với những mục tiêu của vận chuyển vật liệu. Mục vài nguyên lý nếu đạt được sẽ giúp đạt được những nguyên lý còn lại. Chẳng hạn, chúng ta nghiên cứu ví dụ sau. Nếu được áp dụng đúng cách, nguyên lý lựa chọn thiết bị và nguyên lý thích ứng sẽ giúp đạt được nguyên lý tận dụng, bởi vì trong trường hợp này chỉ những thiết bị cần thiết mới được lựa chọn, và như vậy hiếm khi chúng ở tình trạng để không. Nguyên lý cơ khí hóa sẽ làm giảm các công việc thủ công, và như vậy giảm các nguy cơ thương tích và giúp đạt được nguyên lý an toàn. Nguyên lý kích thước đơn vị vận chuyển và lựa chọn thiết bị sẽ giúp đạt được nguyên lý tận dụng. Sử dụng đơn vị vận chuyển sẽ cho phép đóng gói chi tiết và như vậy sẽ giúp giảm không gian chiếm dụng. Việc lựa chọn thiết bị vận chuyển trên cao sẽ tiết kiệm không gian nhà xưởng cho những mục đích khác. 5.6.2. NHỮNG KHÓ KHĂN TRONG ỨNG DỤNG NGUYÊN LÝ Những người thiết kế hệ thống MHS thường được khuyên phải đi theo những nguyên lý trên. Tuy nhiên, trong một số trường hợp họ không có khả năng ứng dụng chúng một cách triệt để bởi vì một số nguyên nhân, chẳng hạn như giới hạn về kinh phí đầu tư, về thông số vật lý của nhà xưởng, và về công suất của thiết bị. Sự giới hạn về mặt kinh tế có thể cản trở người kỹ sư thiết kế một hệ thống có mức độ cơ khí hóa cao hay việc áp dụng vào các nguyên lý bảo dưỡng. Thông số vật lý của nhà xưởng chẳng hạn như chiều cao trần nhà, vị trí các cột, số lượng và chiều rộng các lối đi có thể ảnh hưởng đến nguyên lý trọng lực, tận dụng không gian cũng như dòng vật liệu. Công suất và
  12. kiểu loại thiết bị có thể ảnh hưởng đến nguyên lý tận dụng không gian, kích thước đơn vị vận chuyển, và tận dụng. 5.7 CHI PHÍ CHO HỆ THỐNG VẬN CHUYỂN VẬT LIỆU Những chi phí chính liên quan đến thiết kế và vận hành hệ thống vận chuyển vật liệu là: Chi phí thiết bị, bao gồm chi phí mua sắm và lắp đặt máy móc và các trang thiết bị phụ trợ. Chi phí vận hành, bao gồm chi phí bảo trì, nhiên liệu, và chi phí nhân công (gồm tiền lương và tiền bồi thường tai nạn). Chi phí mua sắm đơn vị vận chuyển, là chi phí liên quan đến việc mua sắm container, pa-lết. Chi phí phát sinh cho đóng gói vật liệu và vật liệu bị hư hỏng. Giảm các loại chi phí trên là một trong những mục tiêu chính của hệ thống vận chuyển. Có một số cách để đạt mục tiêu này. Ví dụ, chúng ta có thể giảm thời gian để không của thiết bị. Việc tận dụng tốt thiết bị sẽ giúp loại bỏ nhu cầu mua sắm thêm các đơn vị vận chuyển. Chúng ta có thể giảm tối thiểu việc xử lý lập lại một vật liệu và nhầm lẫn, như vậy giảm chi phí vận hành. Chúng ta có thể bố trí các phân xưởng liên quan với nhau gần nhau để rút ngắn khoảng cách vận chuyển. Chúng ta có thể giảm số lần phải sửa chữa thiết bị bằng cách lập kế hoạch bảo trì trước. Chúng ta nên sử dụng các thiết bị thích hợp để giảm thiểu hư hỏng vật liệu và sử dụng đơn vị vận chuyển bất cứ khi nào có thể. Nguyên lý trọng lực nên được sử dụng bất cứ khi nào có thể, bởi vì nó có thể làm giảm chi phí vận hành. Chúng ta nên loại bỏ những thói quen không an toàn của công nhân như nâng các vật nặng; như vậy sẽ giảm nguy cơ chấn thương và giảm được chi phí đền bù tai nạn. Chúng ta có thể giảm sự thay đổi quá nhiều trong kiểu loại thiết bị, như vậy sẽ giúp loại bỏ nhu cầu về kho chứa phụ tùng thay thế và các chi phí liên quan. Chúng ta có thể thay thế các thiết bị lỗi thời bằng cái mới khi các khoản tiết kiệm nếu sử dụng máy mới là hợp lý.
  13. 13 Chương 5 HỆ THỐNG VẬN CHUYỂN VẬT LIỆU 5.8 MỐI QUAN HỆ GIỮA VẬN CHUYỂN VẬT LIỆU VÀ BỐ TRÍ MẶT BẰNG Trong một hệ thống sản xuất, không có hai yếu tố nào ảnh hưởng mạnh lẫn nhau giống như bố trí mặt bằng thiết bị và vận chuyển vật liệu. Mối quan hệ giữa chúng gồm có các dữ liệu đòi hỏi cho việc thiết kế, những mục tiêu chung, hiệu quả sử dụng không gian nhà xưởng, và dòng luân chuyển. Những vấn đề về bố trí mặt bằng thiết bị đòi hỏi các kiến thức về chi phí vận hành máy móc, từ đó bố trí các phân xưởng theo hình thức nào đó để giảm chi phí vận chuyển vật liệu. Trong thiết kế hệ thống vận chuyển, chúng ta cần biết trước bố trí mặt bằng thiết bị để có các thông số về chiều dài vận chuyển, thời gian vận chuyển, và điểm bắt đầu – kết thúc của việc vận chuyển. Bởi vì tính phụ thuộc này của hai vấn đề, nhiều kỹ sư thiết kế rất căng thẳng khi cố gắng giải quyết chúng cùng lúc. Tuy nhiên, cách tốt nhất là bắt đầu với một vấn đề, sử dụng giải pháp tìm ra được để giải quyết vấn đề còn lại, sau đó trở lại và hiệu chỉnh vấn đề đầu tiên dựa trên thông tin mới đạt được từ cái thứ hai, và cứ tiếp tục như vậy cho đến khi đạt được một thiết kế hoàn thiện. Bố trí mặt bằng và vận chuyển vật liệu có chung mục tiêu là tối thiểu hóa chi phí. Chi phí vận chuyển vật liệu có thể được giảm bằng cách sắp xếp các phân xưởng liên quan gần nhau để giảm khoảng cách vận chuyển. Tính toán dòng vận chuyển là một vấn đề chung cho cả hai và sẽ được thảo luận ở trang tiếp theo. Thêm vào đó, vận chuyển vật liệu và bố trí mặt bằng ảnh hưởng lẫn nhau ở các khía cạnh tận dụng và đòi hỏi không gian. Các xe nâng có kích thước gọn và có khả năng tải hàng ở bên hông sẽ không yêu cầu những lối đi rộng. Thiết bị nâng trên cao sẽ không chiếm diện tích sàn nhà xưởng. Xếp chồng các chi tiết càng cao càng tốt bằng cách sử dụng đơn vị vận chuyển thích hợp sẽ giúp tận dụng không gian. Các xe nâng có khả nâng di chuyển chi tiết lên đến độ cao hợp lý sẽ giúp tận dụng không gian. Việc này cũng có thể đạt được bằng cách sử dụng các sàn lửng, nhà kho cao tầng để lưu trữ vật liệu.
  14. Cuối cùng, tính chất vật lý của nhà xưởng, chẳng hạn chiều rộng lối đi, chiều cao trần, và chiều cao cột sẽ ảnh hưởng đến lựa chọn thiết bị và đoạn đường di chuyển của chúng. 5.9 THIẾT KẾ HỆ THỐNG VẬN CHUYỂN VẬT LIỆU Thiết kế MHS là một trong những nhiệm vụ quan trọng và khó khăn nhất mà một kỹ sư phải đương đầu bởi vì MHS có tác động lớn đến chi phí và hiệu quả sản xuất. Không có những bước đi tiêu chuẩn nào trong thiết kế MHS, mặc dầu vậy chúng ta có những quy trình tổng quát có thể được làm theo. Quy trình này là một vòng lặp; người thiết kế phải nghiên cứu tới lui giữa những bước thiết kế cho tới khi đạt được một thiết kế hoàn chỉnh và có thể tích hợp được. Trong quá trình này, kinh nghiệm và tranh luận là hai việc cần thiết và không thể thiếu. Công việc thiết kế một hệ thống vận chuyển vật liệu gồm có lựa chọn trang thiết bị, lựa chọn đơn vị vận chuyển, phân bổ thiết bị cho việc vận chuyển, và tính toán quãng đường di chuyển của chúng. Có ba thành phần của thiết kế được thể hiện trong phương trình được biết đến như là phương trình vận chuyển vật liệu. Phương trình này không có quan hệ về đơn vị giữa các thành phần và được thể hiện như sau: Vật liệu + Vận chuyển = Phương pháp Những vấn đề liên quan đến vật liệu gồm có loại vật liệu, kích thước, hình dáng, số lượng, và trọng lượng. Về vận chuyển, vấn đề liên quan đến nơi xuất phát và nơi đến, chiều dài, tần số, và thời gian vận chuyển. Quyết định phương pháp vận chuyển vật liệu – đó là, lựa chọn thiết bị và đơn vị vận chuyển – phụ thuộc vào thông tin đạt được từ việc nghiên cứu vật liệu và vận chuyển. Lựa chọn thiết bị thông thường là nhiệm vụ quan trọng và khó khăn nhất trong thiết kế MHS bởi vì chi phí đầu tư mua sắm thiết bị rất lớn và chúng ta không thể thay đổi đảo ngược tình hình một khi quyết định đã được ban hành và thực thi.
  15. 15 Chương 5 HỆ THỐNG VẬN CHUYỂN VẬT LIỆU 5.10 NHỮNG KHÓ KHĂN TRONG THIẾT KẾ MHS Những khó khăn trong việc thiết kế hệ thống vận chuyển vật liệu, đặc biệt trong lựa chọn thiết bị, là rất nhiều và có thể được quy về một số yếu tố. Những yếu tố quan trọng nhất đó là: 1. Mối tương quan giữa vận chuyển vật liệu và bố trí mặt bằng thiết bị, như đã giải thích ở phần trước, là rất quan trọng. 2. Sự hiện diện nhiều thiết bị với công suất và giá thành khác nhau khiến việc đánh giá và so sánh chúng trở thành nhiệm vụ rất khó khăn. Chắc chắn điều này sẽ dẫn đến việc chúng ta bỏ sót một vài lựa chọn tốt. 3. Một vài đặc tính của thiết bị rất khó để đánh giá, khó về so sánh giữa những loại thiết bị khác nhau hay khi đưa vào mô phỏng phân tích. Ví dụ về những đặc tính khó đánh giá đó là tính linh hoạt của thiết bị, tính tiện dụng và lực đòi hỏi để di chuyển vật liệu. 4. Mặc dù mục tiêu chung nhất của việc thiết kế là đảm bảo một hệ thống với chi phí nhỏ nhất, những mục tiêu khác cũng cần phải cân nhắc. Đáng kể nhất trong đó là tận dụng tối đa thiết bị, giảm thiểu sự khác nhau giữa các loại thiết bị, và an toàn lao động. 5. Việc áp dụng mô phỏng phân tích để xử lý các vấn đề trong thiết kế có thể đòi hỏi một lượng rất lớn các tính toán mà không có gì đảm bảo cho một hệ thống tối ưu hóa. Ví dụ, trong lựa chọn thiết bị, khi tiến hành phân tích, sẽ dẫn tới kết quả là có tối đa pq kết hợp để đánh giá, trong đó p là số lượng chủng loại thiết bị và q là vận chuyển. Nếu chúng ta phải xem xét nhiều vận chuyển và/hoặc nhiều chủng loại thiết bị thì pq có thể khá lớn. 6. Một vài dữ liệu cho thiết kế hệ thống, chẳng hạn như thời gian di chuyển và chi phí vận hành thiết bị, không thể biết chính xác trừ khi hệ thống đã đi vào hoạt động. Như vậy các dữ liệu đó phải được ước lượng, đây không phải là nhiệm vụ dễ dàng, và ước lượng quá xa thực tế có thể dẫn đến kết quả là có nhiều hiệu chỉnh sau khi hệ thống đã được lắp đặt và vận hành.
  16. 5.11 CÁC BƯỚC THIẾT KẾ HỆ THỐNG MHS Nói một cách tổng quan, các bước cần tuân theo khi thiết kế một hệ thống vận chuyển vật liệu như sau, giả thiết rằng bản vẽ bố trí mặt bằng thiết bí đã hoàn thành. 1. Trình bày chức năng mong đợi của hệ thống vận chuyển – cho dù đó là hệ thống vận chuyển vật liệu cho một nhà kho với các chức năng lưu trữ, đóng gói, kiểm tra, và vận chuyển đến khách hàng hay là hệ thống vận chuyển cho một hệ thống sản xuất với các chức năng vận chuyển chi tiết hay các cụm chi tiết từ trạm sản xuất này đến trạm sản xuất khác. Sẽ rất hữu ích nếu chúng ta biết được loại hệ thống sản xuất ở đây (sản xuất, xử lý, nhóm công nghệ, hoặc bất kỳ loại nào khác). 2. Thu thập những thông tin cần thiết về vật liệu, chẳng hạn đặc tính của nó và số lượng liên quan. Dữ liệu về số lượng có thể được tổng hợp dưới dạng biểu đồ. 3. Xác định các yếu tố vận chuyển, nơi xuất phát và đích đến, quảng đường đi, và chiều dài vận chuyển. 4. Quyết định hệ thống vận chuyển vật liệu cơ bản sẽ sử dụng và mức độ tự động hóa mong muốn. Ở đây, ý tưởng là thiết lập một hệ thống vận chuyển, có thể là băng chuyền, xe nâng, hay cầu trục phù hợp nhất cho hoàn cảnh. 5. Tiến hành sàng lọc bước đầu một số trang thiết bị thích hợp và lựa chọn một số thiết bị tiêu biểu trong đó. Đánh giá các thiết bị dựa trên tiêu chi giá thành và khả năng sử dụng. Luôn luôn chọn thiết bị phù hợp với đặc tính vật liệu. 6. Lựa chọn một số đơn vị vận chuyển phù hợp và phải đảm bảo chúng phù hợp với đặc tính của vật liệu và thiết bị. Các bước trên trình bày thì dễ nhưng làm theo thì rất khó. Chúng ta cần lặp lại các bước trên nhiều lần cho đến khi tính tương thích giữa các thành phần của phương trình vận chuyển vật liệu được đảm bảo. Có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến người thiết kế trong việc ra quyết định tại mỗi bước. Những yếu tố quan trọng được trình bày ngắn gọn ở đây. Chi phí mua sắm trang thiết bị và đơn vị vận chuyển cũng như lượng tiền mặt có sẵn của công ty. Yếu tố này ảnh hưởng đến mức độ cơ khí hóa đạt được trong thiết kế.
  17. 17 Chương 5 HỆ THỐNG VẬN CHUYỂN VẬT LIỆU Tính chất vật lý của nhà xưởng và không gian có thể sử dụng được. Chiều rộng lối đi và số lượng lối đi sẽ bị ảnh hưởng bởi không gian có thể sử dụng được, và từ đó sẽ ảnh hưởng đến những quyết định liên quan đến thiết bị lưu động. Thiết bị trên cao có thể được xem xét hoặc không, phụ thuộc vào chiều cao trần nhà xưởng. Quan điểm của ban lãnh đạo về an toàn lao động và sức khỏe công nhân sẽ ảnh hưởng đến mức độ liên quan của công nhân vận chuyển vật liệu đến công việc. Mức độ liên hệ giữa vận chuyển và xử lý vật liệu. Trong suốt quá trình thiết kế, những mục tiêu và nguyên lý của vận chuyển vật liệu phải luôn được ghi nhớ. Càng đạt được nhiều mục tiêu và nguyên lý sẽ càng làm thiết kế trở nên hoàn thiện. Trong khi không có một tiêu chuẩn nào đo lường chất lượng thiết kế, một thiết kế hệ thống vận chuyển vật liệu tốt phải có hầu như toàn bộ hoặc toàn bộ các đặc tính sau: Tổ chức tốt. Vận chuyển kết hợp với xử lý vật liệu bất cứ khi nào có thể. Cơ khí hóa bất cứ khi nào có thể. Giảm thiểu vận chuyển vật liệu thủ công. Giảm thiểu việc công nhân sản xuất phải vận chuyển vật liệu. An toàn. Bảo vệ vật liệu vận chuyển. Giảm thiểu sự thay đổi trong chủng loại thiết bị. Tận dụng thiết bị tối đa. Giảm thiểu sự lần tìm ngược, vận chuyển, di dời. Giảm thiểu sự tắc nghẽn hay trì hoãn. Tính kinh tế.
  18. 5.12 PHÂN TÍCH MỘT HỆ THỐNG MHS HIỆN HỮU Phân tích một hệ thống vận chuyển vật liệu hiện hữu nghĩa là xem xét liệu hệ thống đang hoạt động hiệu quả không tạo ra bất kỳ điểm thắt cổ chai hay nhiều hàng tồn kho và đang vận chuyển vật liệu đúng thời điểm và đúng nơi. Những vấn đề trong một hệ thống vận chuyển hiện hữu sẽ rất rõ rết nếu chúng ta quan sát thấy một hay nhiều hiện tượng liệt kê dưới đây: Lần tìm ngược trong dòng vật liệu. Cản trở dòng vật liệu. Lối đi bừa bộn. Ga bốc dỡ hàng hóa lộn xộn. Kho hàng không có tổ chức. Phế liệu vượt mức cho phép. Vận chuyển quá nhiều chi tiết riêng lẻ. Nhiều hoạt động vận chuyển thủ công. Nhiều sự đi lại. Không thể sử dụng nguyên lý trọng lực. Nhiều nguyên công rời rạc. Chi phí nhân công gián tiếp cao. Nhiều máy móc để không, không dùng đến. Sử dụng công nhân lành nghề không hiệu quả. Thiếu thể tích kho chứa Thiếu phụ tùng cung cấp Vật liệu chất đống trên sàn Không có sự tiêu chuẩn hóa Có quá nhiều người tại một nơi Quản lý kém Kiểm soát vật tư tồn kho kém Sản phẩm bị hư hỏng Vận chuyển lòng vòng Khu vực phục vụ ở vị trí không tiện lợi Xe nâng bị trì hoãn Nhiều công việc vận chuyển có hai người tham gia Một ý tưởng hay là kiểm tra toàn bộ hệ thống vận chuyển vật liệu trong nhà máy với một bảng liệt kê danh mục cần kiểm tra tương tự như Bảng 5.2
  19. 19 Chương 5 HỆ THỐNG VẬN CHUYỂN VẬT LIỆU và tìm ra vấn đề. Bảng liệt kê được phát triển bởi MHI; tuy nhiên, chúng ta có thể phát triển một bảng liệt kê chi tiết hơn cho nhà máy cụ thể của mình. Một khi khu vực có vấn đề đã được khoanh vùng, chúng cần phải được kiểm tra lại lần nữa để tìm các yếu tố có thể cải thiện được. Để hoàn thành việc này, một số câu hỏi cơ bản cần phải được đặt ra, chẳng hạn Why? What? Where? When? How? Who? Sơ đồ công nghệ, đã được trình bày trong chương , sẽ giúp ích cho quá trình phân tích này. Bảng 5.2 Bảng liệt kê danh mục cần kiểm tra - Thiết bị vận chuyển vật liệu đã trên mười năm sử dụng? - Nhà máy đang sử dụng nhiều chủng loại thiết bị đòi hỏi một lượng lớn chi tiết dự trữ? - Thiết bị thường hư hỏng do hoạt động bảo trì ngăn ngừa quá kém? - Xe nâng có phải di chuyển quá xa để đến khu vực cần vận chuyển? - Có nhiều tai nạn lao động do vận chuyển vật liệu thủ công gây nên? - Vật liệu vận chuyển thủ công có trọng lượng vượt quá 23kg (50 pounds) không? - Có nhiều công việc vận chuyển cần hai hay nhiều công nhân? - Công nhân có tay nghề cao bị lãng phí thời gian cho công việc vận chuyển vật liệu? - Vật liệu có bị đông nghịt tắc nghẽn tại bất cứ điểm nào không? - Công việc sản xuất có bị trì hoãn do di dời vật liệu không? - Không gian lưu trữ vật liệu có bị lãng phí? - Có phát sinh chi phí bốc dỡ chậm hay không? - Vật liệu có bị hư hỏng trong quá trình vận chuyển không? - Hơn 20 phần trăm thời gian xe nâng vận hành mà không chuyên chở vật liệu? - Nhà xưởng có quá nhiều điểm vận chuyển vật liệu không? - Vận chuyển vật liệu bằng máy móc có thể được thay thế bằng trọng lực không? - Có quá nhiều hoạt động vận chuyển không thực sự cần thiết? - Vận chuyển riêng lẽ nhiều chi tiết trong khi có thể ứng dụng đơn vị vận chuyển? - Nền nhà xưởng quá bẩn hoặc cần được sửa chữa không? - Thiết bị vận chuyển vật liệu bị quá tải không? - Có sự di chuyển không cần thiết vật liệu từ container này qua container khác? - Khu vực nhà kho bố trí bất hợp lý làm cản trở việc lên một kế hoạch vận chuyển vật liệu hiệu quả? - Việc phân tích hệ thống rất khó khăn vì không có sơ đồ quy trình sản xuất chi tiết? - Chi phí nhân công gián tiếp quá cao?
  20. Câu hỏi Why đặt vấn đề tại sao lại có hoạt động vận chuyển này? Ví dụ, một hoạt động di chuyển chi tiết từ nơi nhận đến nơi kiểm tra và trở lại nơi nhận ban đầu. Hoạt động này có thể cắt giảm nếu khâu kiểm tra chất lượng sản phẩm cuối cùng được bố trí tại nhà cung cấp và chúng ta có thể tin tưởng dữ liệu của nhà cung cấp. Câu hỏi What liên quan đến sự hiểu biết loại vật liệu được vận chuyển. Loại vật liệu và tần suất di chuyển có thể giúp xác định loại thiết bị và phụ kiện được sử dụng. Ví dụ, những vật liệu nhỏ, rời rạc có thể được vận chuyển trên băng chuyền hoặc vận chuyển bằng xe nâng kết hợp với đơn vị vận chuyển. Trong khi những chi tiết cỡ lớn như thùng áp suất có thể phải cần cầu trục. Ở đây, nguồn thông tin hữu ích cho chúng ta là các danh sách liệt kê chi tiết và vật liệu cũng như kế hoạch sản xuất. Where mô tả dữ liệu liên quan đến việc vận chuyển. Đoạn đường vận chuyển, khoảng cách vận chuyển, và bất cứ giới hạn vật lý nào phải được ghi chú lại. Biểu đồ tiến trình sản xuất, mô hình thu nhỏ của nhà máy là một số nguồn để chúng ta thu thập dữ liệu. When chỉ ra thời gian mà vật liệu được vận chuyển và trong khoảng thời gian nào việc vận chuyển phải thực hiện. Các câu trả lời sẽ cung cấp thông tin về tốc độ và tần số mà hệ thống vận chuyển vật liệu phải vận hành. How ngụ ý về phương pháp vận chuyển. Bằng cách phân tích phương pháp vận chuyển, những mặt tốn kém và không hiểu quả của phương pháp sẽ bị bộc lộ. Biểu đồ nguyên công và dữ liệu thời gian sản xuất sẽ rất hữu ích trong phân tích này. Who là người chịu trách nhiệm cho công việc vận chuyển cũng như nhân lực cần thiết cho những nhiệm vụ như vậy. Nhân lực đầy đủ là cần thiết để làm việc hiệu quả; và mặc dầu mức độ cơ khí hóa quyết định đến nhân lực cần thiết, những công nhân vận chuyển vật liệu nên nhận thức rõ trách nhiệm và tầm quan trọng của họ đối với hoạt động chung của nhà máy. Đặt ra những câu hỏi về hệ thống vận chuyển vật liệu, đặc biệt tập trung vào những khu vực có vấn đề, sẽ tiết lộ ra những khó khăn chung tự nhiên của sản xuất. Trong hầu hết trường hợp câu trả lời sẽ gợi ý cho chúng ta cách thức cải thiện vấn đề và/hoặc đưa những hướng dẫn về việc chúng ta nên tiến hành những phân tích sâu hơn ở tại khu vực nào trong hệ thống.
  21. 21 Chương 5 HỆ THỐNG VẬN CHUYỂN VẬT LIỆU 5.13 CÁC HỆ SỐ NĂNG SUẤT Mỗi hệ thống trong một nhà máy sản xuất phải hoạt động hiệu quả để giảm chi phí sản xuất và có tính cạnh tranh. Có nhiều hệ số năng suất được sử dụng để chỉ ra hiệu quả hoạt động của một hệ thống. Một vài hệ số được liệt kê ở bên dưới; tuy nhiện, danh sách này vẫn không phải là hoàn hảo; và một công ty thông thường sẽ phát triển cho riêng mình một hệ số. Hệ số này có thể định nghĩa rõ ràng hơn những khía cạnh mà công ty quan tâm. Những hệ số này phải được theo dõi định kỳ để đảm bảo rằng giá trị của chúng nằm trong khoảng dung sai chấp nhận được. Bất kỳ sự dao động lộn xộn trong một khoảng thời gian đều là những tín hiệu rõ ràng rằng hệ thống đang làm việc không trôi chảy và cần theo dõi hoặc kiểm soát thêm. Mặc dầu một vài hệ số không chỉ ra một cách cụ thể mối liên hệ giữa năng suất và vận chuyển vật liệu, chúng vẫn được trình bày ở đây để đảm bảo tính chất trọn vẹn của chương. Hầu hết các yếu tố được liệt kê bên dưới đã được MHI định nghĩa và chúng đòi hỏi rất ít hoặc không cần giải thích thêm. Hệ Số Material – Handling – Labor (MHL) ố ô â â ổ ậ ể ậ ệ MHL = ổ ố ô â ậ à Số công nhân phân bổ cho công việc vận chuyển vật liệu có thể được đo lường bằng số lượng công nhân làm việc toàn thời gian hoặc phí tổn. Nếu một người không xử lý vận chuyển vật liệu toàn thời gian, tỉ lệ phần trăm công việc liên quan đến vận chuyển vật liệu phải được ước lượng và sử dụng trong công thức. Hệ số MHL phải nhỏ hơn 1, và giá trị hợp lý là phải nhỏ hơn 0.3 trong một nhà máy, trong khi trong nhà kho thì hệ số này sẽ cao hơn. Hệ Số Handling Equipment Utilization (HEU) ố ượ ế ( ặ ố ượ ậ ả ) ậ ể ỗ ờ HEU = ô ấ ý ế
  22. Lý tưởng nhất là hệ số HEU xấp xỉ bằng 1; tuy nhiên, thiết bị hư hỏng, lập kế hoạch kém, quản lý kém, và thông số vật lý nhà xưởng sẽ làm giảm năng suất nói chung. Hệ Số Storage Space Utilization (SSU) ô à đã ử ụ SSU = ổ ô ẵ ó Nếu khu vực cất trữ, chẳng hạn các thùng chứa hay ngăn chứa, vẫn còn chỗ trống, thì chúng ta phải ước lượng phần trăm đã sử dụng và đưa vào công thức. Hệ Số Aisle Space Percentage (ASP) ô ị ế ở á ố đ ASP = ổ ô Giá trị của ASP nên nằm giữa 0.10 và 0.15. Hệ Số Movement / Operation (MO) ố ượ ể ậ ệ MO = ố ượ á ạ độ ả ấ Hệ số cho chúng ta biết được khối lượng vận chuyển vật liệu được thực hiện. Di chuyển vật liệu có thể gồm hoạt động vận chuyển vật liệu từ nơi nhận hàng, từ nhà kho đến khu vực sản xuất và sau đó vận chuyển trở lại nhà kho, và cứ thế tiếp tục. Giá trị MO cao gợi ý cho chúng ta phải cải thiện hoạt động nhà máy. Hệ Số Manufacturing Cycle Efficiency (MCE) ờ ô ự ờ á MCE = ờ ạ â ưở ả ấ Thời gian không dùng cho sản xuất có thể có các nguyên nhân như trì hoãn vận chuyển vật liệu, lập kế hoạch kém, máy móc hư hỏng, và diện tích nhà
  23. 23 Chương 5 HỆ THỐNG VẬN CHUYỂN VẬT LIỆU kho bị giới hạn. Để tăng hiệu suất sử dụng máy, chúng ta phải loại bỏ hoặc giảm thiểu sự trì hoãn vận chuyển vật liệu. Hệ số MCE phải được quan sát trong một khoảng thời gian nhất định để đảm bảo tính nhất quán. Hệ Số Damaged Loads (DL) ố ượ à ó ê ở ị ư ỏ DL = ổ ố ượ à ó ê ở Hệ số DL đo lường hiệu quả công việc của nhân viên làm nhiệm vụ vận chuyển vật liệu. Hư hỏng hàng hóa trong quá trình nhận hàng, xử lý, và giao hàng phải được giảm tối thiểu. Hệ Số Enery Ratio (ER) ổ ê ụ ọ à ER = ô à Hệ số năng lượng đo lường hiệu quả vận hành của các thiết bị làm lạnh, làm nóng. Một vài cách để tiết kiệm năng lượng là giảm phần làm lạnh hoặc làm nóng tại các khu vực nhà kho không có người, tắt đèn nếu không cần thiết, và sử dụng đèn trên các phương tiện vận chuyển hơn là ánh sáng cố định. 5.14 TRANG THIẾT BỊ SỬ DỤNG CHO VẬN CHUYỂN VẬT LIỆU Có rất nhiều trang thiết bị vận chuyển vật liệu trên thị trường. Lựa chọn sử dụng trang thiết bị nào trong những điều kiện nào phụ thuộc vào đánh giá cá nhân, kiến thức về máy móc thiết bị và chi phí liên quan đến nhiệm vụ di chuyển vật liệu. 5.14.1. LOẠI THIẾT BỊ Thiết bị có thể được mô tả theo lĩnh vực phục vụ mà nó hướng đến: 1. Giữa những điểm cố định trên một đường dẫn cố định a. Băng chuyền đai b. Băng chuyền con lăn
  24. c. Băng chuyền máng d. Băng chuyền tấm e. Băng chuyền guồng xoắn f. Băng chuyền xích g. Băng chuyền một ray trên cao h. Băng chuyền xe đẩy i. Băng chuyền bánh xe j. Băng chuyền kéo k. Băng chuyền gầu l. Băng chuyền cart-on-track m. Hệ thống ống khí nén 2. Trên những khu vực giới hạn a. Tời b. Cầu trục trên cao c. Thiết bị nâng cắt kéo thủy lực 3. Trên những khu vực rộng a. Xe đẩy tay/ xe nâng b. Xe nâng kiểu sàn c. Thiết bị nâng bằng tay/ giá pallet d. Xe nâng dẫn động bằng máy e. Xe nâng kiểu sàn dẫn động bằng máy f. Xe tải có chạc nâng hàng g. Xe nâng cho lối đi hẹp h. Đoàn xe kéo i. Máy nhấc vật liệu j. Xe nâng kiểu tang trống k. Thiết bị nâng kiểu tang trống l. Dolly m. Thiết bị dẫn hướng tự động
  25. 25 Chương 5 HỆ THỐNG VẬN CHUYỂN VẬT LIỆU 5.14.2. MÔ TẢ THIẾT BỊ Mỗi loại thiết bị trong danh sách sẽ được giới thiệu chi tiết trong phần này. Một bản mô tả ngắn gọn sẽ được cung cấp, theo sau bởi một danh sách về đặc tính thiết bị và/hoặc ứng dụng. Băng Chuyền Đai: Băng chuyền đai là một đai liên tục, được dẫn động bằng con lăn hay tang trống tại một hay hai đầu và được đỡ bằng băng máy phẳng hay các con lăn. Những con lăn này sẽ tạo thành loại băng chuyền đai thẳng hay băng chuyền lõm. Đai có thể được chế tạo từ nhựa, vải lưới dệt, kim loại, hay lưới, phụ thuộc vào tải trọng làm việc. Trong một vài trường hợp đặc biệt, để vận chuyển kim loại đen hay để tách kim loại đen ra khỏi những kim loại khác, đai chuyền có thể có một băng máy từ tính. Đai có thể rung để cung cấp các chi tiết lắp ráp, để định vị chi tiết, và để chuyển một số lượng ít các vật liệu rời rạc. Đặc điểm/ ứng dụng Đai có thể vận hành trên chiều ngang hay chiều dốc đến 30 độ. Đai chuyền loại băng máy thẳng có thể được sử dụng để vận chuyển những chi tiết nhỏ trong dây chuyền lắp ráp. Đai chuyền con lăn có thể được sử dụng để vận chuyển các hộp lớn, túi, hay những thùng chứa khác trong hoạt động lưu trữ, lưu kho. Con lăn lõm có thể được sử dụng để vận chuyển vật liệu rời như than đá và vật liệu thô. Tốc độ băng chuyền có thể được điều chỉnh từ 2 đến 300 feet một phút. Chiều rộng đai có thể từ 12 inches đến 36 inches với tải trọng 300- 1500 pounds mỗi foot dài.
  26. Băng Chuyền Con Lăn: Băng chuyền con lăn là tập hợp nhiều con lăn được gắn vào một bên đường ray, và được hỗ trợ bởi khung thép. Tải trọng được đặt lên các con lăn, mỗi con lăn quay tròn trên một trục đối xứng cố định. Loại con lăn (thép, nhựa, hay gỗ), hình dáng con lăn (hình trụ hay bánh xe, bánh xe thỉnh thoảng được gọi là băng chuyền bánh xe) và khoảng cách giữa các con lăn phụ thuộc vào tải trọng làm việc. Băng chuyền có thể là loại vận hành bằng trọng lực hay bằng máy. Loại vận hành bằng trọng lực sẽ hơi nghiêng xuống một chút để cho phép vật liệu trượt xuống theo trọng lực. Loại vận hành bằng máy thì các con lăn được truyền động bằng xích hay đai. Đặc điểm/ ứng dụng Vật liệu được di chuyển giữa các trạm làm việc. Chiều cao có thể được điểu chỉnh đến chiều cao khu vực làm việc. Vật liệu phải có đế rắn chắc, bằng phẳng Vật liệu không bằng phẳng, dễ vỡ có thể được đóng vào hộp, container, hay pa-lết và đặt lên băng chuyền. Chiều rộng từ 7 đến 15 inches, khả năng chịu tải 460-25,000 pound mỗi foot dài.
  27. 27 Chương 5 HỆ THỐNG VẬN CHUYỂN VẬT LIỆU Băng Chuyền Máng: Băng chuyền máng có máng trượt, thường được làm bằng kim loại, dẫn hướng vật liệu từ trạm làm việc trên cao xuống dưới nơi thấp hơn. Hình dạng của máng trượt có thể là thẳng hay xoắn ốc để tiết kiệm không gian. Đặc điểm/ ứng dụng Vật liệu (hộp, đóng gói) di chuyển theo trọng lực một quãng đường ngắn. Máng trượt có thể có một cửa để kiểm soát dòng sản phẩm (thông thường là theo lô). Loại băng chuyền này rất kinh tế và là cách kết nối các băng chuyền ở các độ cao khác nhau hiệu quả. Băng chuyền thỉnh thoảng có thể bị kẹt nếu thiết kế không đáp ứng được kích thước và hình dạng của chi tiết vận chuyển. Đường kính vòng xoắn ốc có thể giữa 18 inches và 48 inches, và chiều dài có thể chế tạo theo yêu cầu. Băng Chuyền Tấm: Băng chuyền tấm là một bề mặt di động được cấu thành bởi nhiều tấm gắn với xích truyền động. Các tấm này di chuyển trên các con lăn tại mỗi đầu của băng chuyền để tạo thành một vòng lặp khép kín. Đặc điểm/ ứng dụng Những vật nặng, không đồng dạng có thể được đặt trực tiếp lên các tấm. Có thể vận hành theo chiều ngang hoặc nghiêng một góc tối đa 40 độ. Băng chuyền tấm có thể được sử dụng như một chuỗi các chiếu nghỉ (sàn) trong dây chuyền lắp ráp. Vệ sinh tốt hơn các băng chuyền khác. Kích thước của tấm có thể từ 3 ⁄ inches đến 7 ⁄ inches đối với tấm nhựa và 3 ⁄ inches đến 12 inches đối với tấm thép, các tấm được bố trí cách nhau ⁄ inches đến 3 ⁄ inches.
  28. Băng Chuyền Guồng Xoắn: Băng chuyền guồng xoắn là một trục xoắn ốc hoặc trục vít lớn nằm trong một đường ống hay một máng. Chuyển động quay của trục vít đẩy vật liệu dọc theo đường ống. Đặc điểm/ ứng dụng Có thể vận hành theo chiều ngang hoặc nghiêng. Bởi vì thể tích nhỏ, băng chuyền có thể được sử dụng trong không gian chật hẹp Băng Chuyền Xích: Băng chuyền xích là một chuỗi xích vô tận trực tiếp vận chuyển vật liệu, đôi khi xích được đặt bên dưới một cái máng. Đặc điểm/ ứng dụng Hữu ích khi di chuyển những hộc (gàu) đựng hàng và pa-lết Băng chuyền xích có thể kéo vật liệu dọc theo máng. Tổng quát, quãng đường vận chuyển có thể giữa 10 feet và 100 feet với tải trọng từ 300 đến 3000 pounds mỗi foot thẳng.
  29. 29 Chương 5 HỆ THỐNG VẬN CHUYỂN VẬT LIỆU Băng Chuyền Một Ray Trên Cao: Băng chuyền một ray trên cao là một đường ray để dẫn hướng cho các thiết bị vận chuyển khác như xe đẩy hay móc. Đường dẫn có thể tạo thành một vòng khép kín, và mỗi xe đẩy có thể được vận hành bằng tay hay bằng máy. Đặc điểm/ ứng dụng Xe đẩy có thể được vận hành độc lập và điều khiển bằng thiết bị cầm tay. Đường ray có thể được thiết kế chịu tải trọng cao. Đường ray thường được sử dụng trong vận chuyển sản phẩm từ một buồng phun sơn hay lò nước bánh. Các nơi làm việc này cần một nhịp vận chuyển cố định và toàn bộ sản phẩm được treo trên không khí. Băng chuyền thường đặt ở độ cao 8 feet đến 9 feet từ mặt đất. Băng Chuyền Xe Đẩy: Băng chuyền bánh xe là một đường ray khép kín, đặt trên cao kết hợp với dây xích vô tận vận chuyển các xe đẩy đựng hàng Đặc điểm/ ứng dụng Có thể vận chuyển theo chiều ngang hoặc dốc so với mặt đất. Loại băng chuyền này có thể sử dụng để lưu trữ hàng trên cao, do đó tiết kiệm không gian nhà xưởng. Sử dụng nhiều trong các khu vực tẩy rửa dầu mỡ, sơn xịt, lắp ráp, và đóng gói. Băng chuyền có thể có một đường ray trống để các xe đẩy luân phiên nhau khi cần thiết.
  30. Chiều cao băng chuyền thông thường từ 8 feet đến 9 feet kể từ sàn nhà và có thể hoạt động theo chiều ngang, chiều đứng, hay dốc. Băng Chuyền Bánh Xe: Băng chuyền bánh xe có chức năng tương tự như băng chuyền con lăn; nhưng thay vì các con lăn dài, bánh xe được gắn cố định vào một trục. Đặc điểm/ ứng dụng Khoảng cách giữa các bánh xe phụ thuộc vào tải trọng vận chuyển. Băng chuyền bánh xe kinh tế hơn băng chuyền con lăn. Loại băng chuyền này được sử dụng cho tải trọng nhẹ Băng Chuyền Kéo: Băng chuyền kéo là một dây chuyền kéo kéo theo các xe đẩy, xe nâng theo một đường dẫn cố định. Đặc điểm/ ứng dụng Dây chuyền kéo có thể trên cao hoặc dưới đất Dây chuyền có thể được lắp đặt sao cho việc chuyển đổi giữa các dây chuyền là hoàn toàn tự động. Loại băng chuyền này thường được sử dụng trong những chuyến vận chuyển thường xuyên và khoảng cách dài.
  31. 31 Chương 5 HỆ THỐNG VẬN CHUYỂN VẬT LIỆU Băng Chuyền Gầu: Trong một băng chuyền gầu, gầu được bố trí trên một dây xích di chuyển giữa các độ cao khác nhau. Gầu sẽ tự động lật nghiêng tại đỉnh hay tại đáy của băng chuyền để vận chuyển vật liệu. Đặc điểm/ ứng dụng Loại băng chuyền này có thể được sử dụng để vận chuyển vật liệu thô. Dây xích có thể nằm ngang hoặc nằm nghiêng Băng Chuyền Cart-on-Track: Trong băng chuyền cart-on-track, một xe đẩy (cart) được đặt dọc theo đường ray, một ống tuýp đặt dưới xe để di chuyển xe bằng cách quay tròn. Ống tuýp được dẫn động bằng một bánh xe quay. Đặc điểm/ ứng dụng Xe đẩy (cart) có thể được chồng lên khi cần thiết. Mỗi xe đẩy có thể được điều khiển độc lập Hệ Thống Ống Khí Nén: Hệ thống ống khí nén gồm một xylanh trong đó thư tín hoặc các vật thể nhỏ được vận chuyển theo một đường dẫn xác định trước bằng khí nén hay chân không Đặc điểm/ ứng dụng Loại hệ thống này được thiết kế để vận chuyển một cách nhanh chóng các vật thể nhẹ (dụng cụ cắt nhỏ, khuôn, dụng cụ, tiền, thư tín) giữa các trạm làm việc trong một phòng dụng cụ, ngân hàng, văn phòng, nhà kho
  32. Do yêu cầu phải có môi trường áp suất hoặc chân không liên tục, hệ thống này có chi phí vận hành và bảo dưỡng cao, kết cấu phức tạp với nhiều nhánh và trạm. Tời: Tời là một thiết bị nâng được gắn trên đường ray đơn, cầu trục, hay một điểm cố định. Tời có thể được vận hành bằng tay, động cơ điện, hay khí nén. Nói một cách chặt chẽ, tời là một thiết bị nâng tự hành; tuy nhiên, trong quá trình sử dụng rộng rãi nó dần được đặt tên theo loại cầu trục mà nó được gắn vào. Có ba loại chính. 1. Tời xích: Tời xích làm công việc vận chuyển cho một điểm cố định ở bên dưới tời. Tời xích tay có công suất từ 250 pounds đến 30 tấn với chiều cao nâng tiêu chuẩn từ 7 feet đến 10 feet. Tời xích điện có công suất từ 500 pounds đến 50 tấn với chiều cao nâng từ 10 feet đến 35 feet. 2. Tời một ray: Tời di chuyển tự do dọc theo đường ray trên cao và vận chuyển vật liệu đến bất cứ điểm nào dưới đường ray. 3. Tời có cần quay: Tời vận chuyển vật liệu đến bất cứ khu vực nào trong tầm hoạt động của cần quay. Chiều cao có thể điều chỉnh từ 4 feet đến 30 feet. Đặc điểm/ ứng dụng Tời chủ yếu được sử dụng để vận chuyển các vật có trọng lượng trung bình trên một quảng đường ngắn. Tời có thể được dùng để treo các chi tiết lên cao trong khi các nguyên công khác đang được tiến hành.
  33. 33 Chương 5 HỆ THỐNG VẬN CHUYỂN VẬT LIỆU Cầu Trục Trên Cao/ Cầu Trục Dạng Cầu: Đây là thiết bị vận chuyển trên cao có hình dạng giống một cây cầu và được gắn vào hai đường ray, di chuyển dọc theo ray. Ở giữa cầu là một tời và dây cáp, chúng có thể di chuyển đến mọi vị trí dọc theo cầu. Đặc điểm/ ứng dụng Loại cầu trục này có diện tích làm việc bao phủ bên trong hình chữ nhật mà nó di chuyển. Khả năng di chuyển ba chiều: lên và xuống, di chuyển theo chiều dọc đường ray, và theo chiều dài. Với nhiều phụ kiện đi kèm như gầu, tấm điện từ trường, và xích, nó có thể vận chuyển hầu như mọi vật liệu từ nhẹ đến nặng, và các tấm thép phẳng. Công suất từ ⁄ tấn đến 50 tấn và chiều cao nâng từ 10 feet đến 30 feet. Có nhiều loại cầu trục dạng cầu như sau: 1. Cầu trục xếp: Thay vì tời, loại cầu trục này sử dụng những tấm thép với cây sắt chĩa ra. Được sử dụng chủ yếu trong lưu kho và lấy ra các đơn vị vận chuyển (vật liệu pa-lết hóa, hộp, container). 2. Cầu trục tháp: Được sử dụng chủ yếu trong các công trường xây dựng lớn. Nó gồm một tời di chuyển trên một dầm ngang, dầm này
  34. được cố định vào một đầu của trụ đứng. Dầm ngang có thể quay 360 độ xung quanh trụ. 3. Cần trục cầu di động: Loại cần trục này chạy dọc theo hai đường ray song song. Được sử dụng chủ yếu trong hoạt động vận chuyển nặng ngoài trời như bốc xếp hàng hóa tại bên cảng. 4. Cầu trục quay: Một cầu trục di chuyển trên một dầm ngang, dầm được cố định trên một cột. Cột này có thể được gắn cố định vào nền nhà hoặc trần nhà, hoặc dầm ngang được gắn trực tiếp vào dầm tường hoặc được ray trên tường. Cầu trục quay có thể quay 360 độ, rất kinh tế và đa năng. Thiết Bị Nâng Cắt Kéo Thủy Lực: Thiết bị gồm các chân cắt kéo và xylanh thủy lực với một tấm đế đặt tại đỉnh. Thiết bị di chuyển theo chiều thẳng đứng từ mặt đất lên tới độ cao 10 feet. Đặc điểm/ ứng dụng Thiết bị được sử dụng để nâng, hạ các vật nặng trong quá trình bốc xếp. Thiết bị hầu hết được cố định vĩnh viễn nhưng cũng có thể di chuyển một đoạn đường ngắn. Thiết bị được thiết kế để di chuyển các xe nâng, xe đẩy hoặc các máy phát điện, hoặc đóng vai trò như thiết bị định vị trong công nghiệp nặng. Thiết bị cũng có thể được sử dụng như một sàn công tác điều chỉnh. Xe Đẩy Tay/ Xe nâng: Xe đẩy tay hay xe nâng tay gồm khung (bệ đỡ) được gắn vào bánh xe với tay cầm để đẩy hoặc kéo vật liệu một cách thủ công.
  35. 35 Chương 5 HỆ THỐNG VẬN CHUYỂN VẬT LIỆU Đặc điểm/ ứng dụng Đây là một trong những phương tiện vận chuyển đơn giản và rẻ tiền nhất. Xe được sử dụng để di chuyển vật liệu một quảng đường ngắn với nhiều lần ngừng lại để bốc dỡ. Xe có thể được sử dụng để cất trữ vật liệu giữa các nguyên công. Yêu cầu bề mặt sàn nhà phải bằng phẳng và rắn. Khung (bệ đỡ) có thể chịu được tải trọng từ 200 đến 10,000 pounds. Xe Nâng Kiểu Sàn: Xe nâng kiểu sàn là một loại xe nâng đẩy tay được gắn thêm nhiều sàn chất hàng. Đặc điểm/ ứng dụng Xe được sử dụng để vận chuyển các chi tiết nhẹ hoặc vật liệu với số lượng nhiều. Những sàn gắn thêm làm gia tăng khả năng chuyên chở và cất trữ của xe. Có thể gắn thêm từ một đến năm khay với tải trọng từ 150 đến 1800 pounds. Thiết Bị Nâng Bằng Tay/ Giá Pa-lết: Đây là loại xe nâng tay có khả năng nâng vật liệu bằng phương pháp thủy lực hoặc cơ khí để giải phóng mặt sàn trước khi vận chuyển chúng đến nơi khác. Đặc điểm/ ứng dụng Người điều khiển có thể di chuyển những vật nặng dễ dàng hơn so với xe nâng tay. Có ứng dụng tương tự như xe nâng tay và xe nâng kiểu sàn. Được sử dụng chủ yếu để di chuyển vật liệu vào/ ra khu vực nhà kho trên những pa-lết hoặc các bệ. Tải trọng có thể từ 500 đến 1000 pounds.
  36. Xe Nâng Dẫn Động Bằng Máy: Tương tự như loại xe nâng tay, nhưng xe nâng dẫn động bằng máy vận hành bằng động cơ điện chạy pin. Đặc điểm/ ứng dụng Có thể được sử dụng khi khoảng cách di chuyển tương đối xa, khoảng 150 feet đến 300 feet. Có thể được sử dụng trên sàn nhà có độ dốc nhỏ. Năng suất cao hơn xe nâng tay. Người vận hành sẽ đi sau xe nâng. Tải trọng từ 500 đến 6000 pounds, chiều cao nâng từ 0 inches đến 54 inches và tốc độ từ 4-6 dặm/ giờ. Có thể vận hành với pin 12V hoặc 24V. Xe Nâng Kiểu Sàn Dẫn Động Bằng Máy: Thiết bị này có kích thước lớn hơn nhiều so với xe nâng kiểu sàn đẩy tay. Nó chuyên chở cả người và hàng hóa. Xe sử dụng động cơ diesel, xăng hoặc động cơ điện. Đặc điểm/ ứng dụng Xe có thể chuyên chở rất nhiều hàng hóa trên một quãng đường dài; thông thường từ 400 feet đến 500 feet. Xe thường được sử dụng trong công tác bảo trì và trong các kho chứa hàng hóa nặng. Tải trọng từ 200 đến 2000 pounds. Xe Nâng Có Chạc Nâng Hàng: Đây là loại xe nâng có người điều khiển ngồi trên, dẫn động bằng máy và có chạc nâng hàng ở phía trước để nâng và vận chuyển hàng hóa trên pa-lết hay bộ bốc dỡ.
  37. 37 Chương 5 HỆ THỐNG VẬN CHUYỂN VẬT LIỆU Đặc điểm/ ứng dụng Xe có tải trọng lên tới hàng nghìn pounds; tải trọng 100,000 pounds cũng không phải là hiếm. Xe có độ cao nâng có thể tới 25 feet khi sử dụng bộ bốc dỡ. Xe có thể được sử dụng để chất và dỡ hàng hóa cho xe nâng hoặc toa chở hàng tàu hỏa. Được sử dụng rộng rãi trong nhà kho, lưu trữ. Xe thường cần lối đi có chiều rộng từ 10 đến 12 feet. Tải trọng từ 1000 đến 100,000 pounds. Xe có thể vận hành bằng gas hoặc điện. Xe Nâng Cho Lối Đi Hẹp: Đây là biến thể của xe nâng công nghiệp được thiết kế đặc biệt cho các lối đi nhỏ hẹp, lối đi này xe nâng thông thường không thể đi vào được vì quá to. Đặc điểm/ ứng dụng Cần ít không gian lối đi hơn (5 feet hoặc 6 feet). Loại xe nâng này cơ động hơn xe nâng công nghiệp thông thường. Chạy bằng năng lượng điện hoặc ga. Tải trọng từ 1000 đến 100,000 pounds, với chiều cao nâng đến 30 feet.
  38. Có nhiều loại biến thể của xe nâng lối đi hẹp, đó là: 1. Side-loader truck: Chạc nâng của xe nằm ở bên hông thay vì ở trước như xe thông thường. 2. Straddle truck: Loại xe nâng này có các bánh được bố trí rộng ra ngoài để cân bằng với tải trọng hàng hóa. 3. Reach truck: Xe nâng có các chạc nâng hàng hóa lồng vào nhau để có thể vươn tới hàng hóa được đặt ở xa. 4. Turret truck: Xe nâng có chạc nâng có thể quay trái hoặc phải để lấy hàng hóa. Xe nâng không cần rẽ ngoặt tại lối đi. Đoàn Xe Kéo: Đoàn xe kéo là một chuỗi các xe hàng được kéo bởi một đầu kéo tự hành. Đặc điểm/ ứng dụng Loại xe này được sử dụng cho di chuyển đoạn đường xa. Xe cho phép kết hợp nhiều cơ cấu đựng hàng khác như tấm, thùng, giá. Một đầu kéo có thể được dùng kéo nhiều xe hàng. Đầu kéo có thể tháo rời ra và sử dụng để kéo đoàn xe khác trong khi đoàn đầu tiên đang được bốc xếp vật liệu. Xe có thể vận chuyển vật liệu khá nặng. Xe chủ yếu được sử dụng cho hoạt động stop-and-go, lấy vật liệu từ nhiều điểm khác nhau và vận chuyển đến nhiều điểm đến khác nhau. Xe thường được sử dụng khi khoảng cách vận chuyển từ 200 đến 300 feet.
  39. 39 Chương 5 HỆ THỐNG VẬN CHUYỂN VẬT LIỆU Máy Nhấc Vật Liệu: Là loại xe nâng tay có kèm theo cơ cấu nâng thủy lực hoặc tời với tải trọng tương đối nhỏ Đặc điểm/ ứng dụng Xe chuyển động thủ công. Chi phí thấp Xe vận hành bởi một người dễ dàng Ổn định, vững chãi. Có các loại máy hai bánh và bốn bánh với tải trọng từ 500 đến 14,000 pounds. Khung đỡ có trọng lượng từ 6 đến 127 pounds và có thể được chế tạo từ nhôm, plastic, hoặc thép. Hệ Thống Thiết Bị Dẫn Hướng Tự Động: Việc sử dụng máy tính điều khiển đã được áp dụng vào vận chuyển vật liệu. Một người vận hành hệ thống tại một trạm có thể điều khiển các thiết bị di chuyển theo một đường dẫn xác định trước và hoàn thành một nhiệm vụ nào đó. Loại cài đặt như vậy được biết đến với tên gọi hệ thống thiết bị dẫn hướng tự động (Automated Guided Vehicle - AGV). Thiết bị dẫn hướng có thể là một thiết bị bất kỳ trong nhiều loại thiết bị như xe nâng pa-lết, xe nâng tự động, cánh tay robot. Các máy móc này có thể tự chất hàng, di chuyển đến điểm đến, dỡ hàng, và trở lại điểm xuất phát ban đầu hoặc bất cứ vị trí nào. Ví dụ, thiết bị nâng pa-lết có thể được lập trình để lấy pa-lết trong kho, mang đến điểm chất hàng, và trở về điểm ban đầu. Sự tương tác với con người được giữ ở mức tối thiểu để giảm chi phí nhân công, sai sót con người, và xác suất bị tai nạn. Ray Kulwiec (1984) liệt kê các ưu điểm nổi bật của hệ thống AGV 1. Kiểm soát vật liệu: Việc sử dụng và vận chuyển vật liệu được tính toán chính xác hơn, từ đó giảm nhu cầu tồn kho. 2. Sử dụng nhân công hiệu quả hơn: Hệ thống không cần nhiều công nhân vận hành xe nâng, như vậy giảm số lượng nhân công đảm nhiệm công việc vận chuyển vật liệu và giảm nhu cầu tương tác giữa họ. 3. Môi trường làm việc hiệu quả: AGVs cho phép việc bốc xếp hàng hóa tại mỗi trạm một cách độc lập, như vậy cho phép mỗi công nhân làm việc theo nhịp độ riêng của mình. Nhiều AGVs có sàn
  40. công tác dịch chuyển được cho phép công việc tiến hành tại các cao độ mong muốn. 4. Tính linh hoạt: Quãng đường di chuyển có thể được thay đổi. 5. Tận dụng tốt hơn diện tích sàn nhà xưởng 6. Tính tương thích với tự động hóa: AGVs có thể vận hành hiệu quả với những hệ thống điều khiển vi tính - tự động khác, chẳng hạn robots, hệ thống tích trữ và thu hồi hàng hóa tự động, băng chuyền, thang máy, cửa, máy đóng gói bao bì, và các thiết bị sản xuất tự động. 7. Tích hợp với nhà máy: AGVs có thể cung cấp một sự kết nối cho các ô làm việc tự động hóa khác nhau trong nhà máy, nhu vậy tích hợp với toàn bộ công việc sản xuất. 8. Tính tương thích với nhà xưởng hiện hữu: Một hệ thống AGV mới có thể được lắp đặt bên trong một nhà xưởng hiện hữu với rất ít sự thay đổi về mặt kết cấu.
  41. 41 Chương 5 HỆ THỐNG VẬN CHUYỂN VẬT LIỆU Tổng kết Chương này trình bày các nguyên lý cơ bản để thiết kế một hệ thống vận chuyển vật liệu vận hành tốt. Các mục tiêu ở đây là tăng hiệu quả của dòng luân chuyển vật liệu, giảm chi phí vận chuyển vật liệu, và làm cho toàn bộ hệ thống hiệu quả hơn, an toàn hơn. Thiết bị phục vụ cho vận chuyển vật liệu có thể được phân vào ba loại chính: băng chuyền, cầu trục, và xe nâng. Băng chuyền được dùng nhiều khi vật liệu tương đối nhẹ và di chuyển trên một đường dẫn cố định. Cầu trục cũng di chuyển trên đường dẫn cố định nhưng khả năng tải lớn hơn. Xe nâng, ngược lại, có thể tùy ý di chuyển nhưng có các ưu và nhược điểm riêng. Mức độ cơ khí hóa có thể ảnh hưởng đến chi phí vận chuyển vật liệu. Mức độ phức tạp có thể biến thiên từ một hệ thống vận chuyển thủ công đến một hệ thống hoàn toàn tự động. Chi phí đầu tư ban đầu và chi phí vận hành trong mỗi trường hợp dĩ nhiên hòa toàn khác nhau. Vận chuyển vật liệu trong các đơn vị vận chuyển là một cách để giảm tần suất di chuyển, và như vậy lựa chọn một đơn vị vận chuyển tốt là một khía cạnh quan trọng trong lập kế hoạch tổng quát. Chúng ta có hai mươi nguyên lý cơ bản đóng vai trò hướng dẫn trong thiết kế và vận hành một hệ thống vận chuyển vật liệu. Chương này liệt kê toàn bộ các nguyên lý và đề xuất cách áp dụng chúng. Rất nhiều nguyên lý có tính tương thích với nhau, việc áp dụng một nguyên lý có thể giúp hoàn thiện một nguyên lý khác. Xác định một hệ thống vận chuyển vật liệu cho một nhà máy mới và phát triển bản vẽ thiết kế mặt bằng có một quan hệ nội tại thú vị với nhau. Nếu chúng ta biết trước bản vẽ mặt bằng thì điểm xuất phát và kết thúc của quãng đường di chuyển vật liệu sẽ được xác định; như vậy, chúng ta có thể thiết kế một hệ thống vận chuyển vật liệu phù hợp với mặt bằng. Tuy nhiên, cũng có thể xây dựng bản vẽ thiết kế mặt bằng xung quanh một hệ thống vận chuyển vật liệu đã xác định trước. Để đạt được hiệu quả vận hành tối ưu, cả bố trí mặt bằng thiết bị và hệ thống vận chuyển vật liệu phải được xem xét đồng thời. Quá trình này đòi hỏi việc hiệu chỉnh, thiết kế lại hai yếu tố trên nhiều lần. Một hệ thống vận chuyển vật liệu hiện hữu nên được kiểm tra phân tích thường xuyên để đảm bảo rằng nó đang hoạt động hiệu quả. Chương này
  42. liệt kê các dấu hiệu nhận biết một hệ thống vận chuyển vật liệu kém hiệu quả và cung cấp một danh sách các đề xuất cải thiện.