Đồ án Hệ thống giám sát năng suất sản xuất trong công nghiệp (Phần 1)

Nội dung text: Đồ án Hệ thống giám sát năng suất sản xuất trong công nghiệp (Phần 1)

1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN - TỰ ĐỘNG HÓA HỆ THỐNG GIÁM SÁT NĂNG SUẤT SẢN XUẤT TRONG CÔNG NGHIỆP GVHD: ThS. TRƯƠNG NGỌC ANH SVTH : NGUYỄN MẠNH TRƯỜNG 12151091 PHÙNG MINH THIỆN 12151078 S KL 0 0 4 5 0 7 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 07/2016
2. TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Đề tài: HỆ THỐNG GIÁM SÁT NĂNG SUẤT SẢN XUẤT TRONG CÔNG NGHIỆP SVTH : NGUYỄN MẠNH TRƯỜNG PHÙNG MINH THIỆN MSSV : 12151091 12151078 Khoá : 2012 Ngành : Công nghệ kỹ thuật điều khiển và tự động hóa GVHD: Ths. TRƯƠNG NGỌC ANH Tp. Hồ Chí Minh, tháng 7 năm 2016
3. CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự do – Hạnh phúc Tp. Hồ Chí Minh, ngày 20 tháng 7 năm 2016 NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ và tên sinh viên: NGUYỄN MẠNH TRƯỜNG MSSV: 12151091 PHÙNG MINH THIỆN 12151078 Ngành: CÔNG NGHỆ ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA Lớp: 12151CLC Giảng viên hướng dẫn: Ths.TRƯƠNG NGỌC ANH ĐT: 0902680065 Ngày nhận đề tài: 16/3/2016 Ngày nộp đề tài: 22/7/2016 1.Tên đề tài: HỆ THỐNG GIÁM SÁT NĂNG SUẤT SẢN XUẤT TRONG CÔNG NGHIỆP 2.Các số liệu, tài liệu ban đầu: Tài liệu Quản Trị công nghiệp – Lưu Văn Quang 3.Nội dung thực hiện đề tài: Thiết kế hệ thống giúp doanh nghiệp và nhà sản xuất nâng cao năng suất sản xuất. 4.Sản phẩm: Hai bảng led hiển thị năng suất sản xuất của từng line sản xuất, chương trình SCADA giám sát năng suất trên máy tính. TRƯỞNG NGÀNH GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN
4. CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự do – Hạnh Phúc PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Họ và tên Sinh viên: NGUYỄN MẠNH TRƯỜNG MSSV: 12151091 PHÙNG MINH THIỆN 12151078 Ngành: CÔNG NGHỆ ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA Tên đề tài: HỆ THỐNG GIÁM SÁT NĂNG SUẤT SẢN XUẤT TRONG CÔNG NGHIỆP Giáo viên hướng dẫn: Ths.TRƯƠNG NGỌC ANH NHẬN XÉT 1. Về nội dung đề tài & khối lượng thực hiện: Về nội dụng: Đề tài có tính thực tiễn và ứng dụng cao. Khối lượng thực hiện : hoàn thành hầu hết các công việc so với mục tiêu ban đầu. 2. Ưu điểm: Nhóm sinh viên khá năng động, chịu khó tìm tòi học hỏi. Biết lắng nghe và tiếp thu 3. Khuyết điểm: Đề tài không quá khó nhưng tiến độ thực hiện khá chậm do đó không hoàn thành được mục tiêu ban đầu. 4. Đề nghị cho bảo vệ hay không? Đề nghị cho bảo vệ 5. Đánh giá loại: Khá 6. Điểm: .(Bằng chữ: ) Tp. Hồ Chí Minh, ngày 20 tháng 7 năm 2016 Giáo viên hướng dẫn (Ký & ghi rõ họ tên)
5. CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự do – Hạnh Phúc PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN Họ và tên Sinh viên: NGUYỄN MẠNH TRƯỜNG MSSV: 12151091 PHÙNG MINH THIỆN MSSV: 12151078 Ngành: CÔNG NGHỆ ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA Tên đề tài: HỆ THỐNG GIÁM SÁT NĂNG SUẤT SẢN XUẤT TRONG CÔNG NGHIỆP Họ và tên Giáo viên phản biện: Ts.NGUYỄN VĂN THÁI NHẬN XÉT 1. Về nội dung đề tài & khối lượng thực hiện: 2. Ưu điểm: 3. Khuyết điểm: 4. Đề nghị cho bảo vệ hay không? 5. Đánh giá loại: 6. Điểm: .(Bằng chữ: ) Tp. Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 20 Giáo viên phản biện (Ký & ghi rõ họ tên)
6. Lời cảm ơn Lời cảm ơn đầu tiên, tôi xin chân thành gửi đến Trương Ngọc Anh người đã tận tình hướng dẫn và truyền đạt các kiến thức giúp tôi hoàn thành luận văn này. Điều quan trọng nhất là Trương Ngọc Anh hướng tôi tìm được con đường nghiên cứu các giải pháp về quản lý giám sát trong công nghiệp có tính ứng dụng cao ngoài thực tiễn, và rất phù hợp với sở thích và niềm đam mê của tôi. Bên cạnh đó, tôi xin chân thành gửi lời cảm ơn đến quý thầy cô trong bộ môn Điều Khiển Tự Động: thầy Lê Mỹ Hà, cô Nguyễn Trần Minh Nguyệt .đã cho tôi các kiến thức rất bổ ích và quý giá trong quá trình học tập để ứng dụng vào nghiên cứu và phát triển đề tài này cũng như ứng dụng vào công việc sau này. Tôi cũng xin chân thành gửi lời cảm ơn đến tất cả các bạn sinh viên khóa 2012 đã động viên, giúp đỡ, trao đổi kiến thức với nhau trong suốt khóa học. Cuối cùng, tôi xin chân thành cảm ơn sự quan tâm, hỗ trợ, tạo điều kiện và động viên về vật chất lẫn tinh thần của các thành viên trong gia đình trong suốt thời gian qua. Tp.HCM, ngày tháng năm 2016. Tác giả NGUYỄN MẠNH TRƯỜNG PHÙNG MINH THIỆN Page | i
7. Tóm tắt luận văn tốt nghiệp Tiếng Việt Hệ thống giám sát sản xuất là một hệ thống khá phổ biến giúp người dùng có thể giám sát và theo dõi những thông số liên quan đến quá trình vận hành của một dây chuyền sản xuất. Vì vậy, hệ thống rất thích hợp với những công ty chuyên gia công những sản phẩm như may mặc,giày da, lắp ráp sản phẩm điện tử, v.v. Hệ thống sử dụng mạng truyền thông ethernet tốc độ cao, có thể dùng có dây hoặc wifi không dây để truyền tải dữ liệu từ các bảng điện tử về điện thoại di động hay máy tính chủ để người dùng có thể theo dõi một cách tiện lợi. Các bảng điện tử sử dụng LED 7 đoạn có khả năng hiển thị trực quan để hiển thị nội dung thay đổi. Mục đích chính của hệ thống là giảm thiểu tối đa thời gian quản lý mà vẫn đảm bảo việc giám sát sản xuất trong công nghiệp. Tiếng Anh Productivity monitoring system is a widely used system, which helps users to monitor and track the parameters related to the operation of a production line. This system is well suited for companies specializing in processing products such as apparel, footwear, assembly of electronic products, etc. The system uses an ethernet network for high-speed communications, so users can use wired or wireless (e.g WiFi) to transmit data from the electronic board to the mobile phone or home computer so that users can track the productivity in a handy way. The electronic boards using 7-segment LED with the intuitive ability could display content changes. The main purpose of the system is minimized time stages while ensuring monitoring of industrial production. Page | ii
8. Khóa Luận Tốt Nghiệp HỆ THỐNG GIÁM SÁT SẢN XUẤT MỤC LỤC Chương 1: TỔNG QUAN 1 1.1. Đặt vấn đề 1 1.2. Các sản phẩm hiện có trên thị trường 1 1.3. Phạm vi nghiên cứu 7 1.4. Tóm tắt các nội dung các chương 8 1.5. Nhiệm vụ luận văn. 8 Chương 2: LÝ THUYẾT VỀ QUẢN TRỊ SẢN XUẤT TRONG CÔNG NGHIỆP 9 2.1. Sản xuất và phân loại sản xuất 9 2.1.1. Sản xuất 9 2.1.2. Phân loại sản xuất 10 2.2. Thực chất của quản trị sản xuất 22 2.2.1. Khái niệm quản trị sản xuất 22 2.2.2. Mục tiêu của quản trị sản xuất 24 2.2.3. Vai trò và mối quan hệ của quản trị sản xuất với các chức năng quản trị chính khác 25 2.3. Nội dung chủ yếu của quản trị sản xuất 27 2.3.1. Dự báo nhu cầu sản xuất sản phẩm 27 2.3.2. Thiết kế sản phẩm và quy trình công nghệ 28 2.3.3. Quản trị năng lực sản xuất của doanh nghiệp 28 2.3.4. Xác định vị trí đặt doanh nghiệp (Định vị doanh nghiệp) 29 2.3.5. Bố trí sản xuất trong doanh nghiệp (Bố trí mặt bằng sản xuất) 30 Trang | iii
9. Khóa Luận Tốt Nghiệp HỆ THỐNG GIÁM SÁT SẢN XUẤT 2.3.6. Lập kế hoạch các nguồn lực 30 2.3.7. Điều độ sản xuất 31 2.3.8. Kiểm soát hệ thống sản xuất 32 2.4. Lịch sử hình thành và xu hướng phát triển của quản trị sản xuất 33 2.4.1. Lịch sử hình thành và phát triển của quản trị sản xuất 33 2.4.2. Xu hướng phát triển của quản trị sản xuất 36 2.5. Năng suất trong quản trị sản xuất 37 2.5.1. Thực chất và tầm quan trọng của năng suất trong sản xuất 37 2.5.2. Những nhân tố tác động đến năng suất 41 2.5.3. Những biện pháp nhằm nâng cao năng suất trong quản trị sản xuất 43 Chương 3: VAI TRÒ CỦA HỆ THỐNG GIÁM SÁT NĂNG SUẤT SẢN TRONG SẢN XUẤT MAY MẶC 44 3.1. Quy trinh sản xuất may mặc 44 3.2 Vai trò của hệ thống giám sát năng xuất sản xuất 47 Chương 4: THIẾT KẾ HỆ THỐNG GIÁM SÁT 51 4.1. Thiết kế sơ đồ khối của hệ thống 51 4.2 Thiết kế khối hiển thị 52 4.3 Thu thập và xử lý tín hiệu thu thập từ các bảng điện tử . 63 4.4 Lập trình cho Vi điều khiển Cortex M4. 72 4.5 Viết chương trình ứng dụng theo dõi thông số trên máy tính 73 Chương 5: KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM 74 5.1. Mô hình thực tế 74 5.2. Ứng dụng trên máy tính 75 Trang | iv
10. Khóa Luận Tốt Nghiệp HỆ THỐNG GIÁM SÁT SẢN XUẤT 5.3. Các bảng mạch led, mạch nguồn 79 5.4. Chạy thử nghiệm chương trình 81 Chương 6: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 85 6.1. Các kết quả đã đạt được 85 6.2. Các kết quả chưa đạt được . 85 6.3. Hướng phát triển của đề tài . 85 TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC Trang | v
11. Khóa Luận Tốt Nghiệp HỆ THỐNG GIÁM SÁT SẢN XUẤT DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT LAN: Local Area Network CMT: Cut-Make-Trim OEM: Original Equipment Manufacturing FOB: Free on board ODM: Original Design Manufacturing OBM: Original Brand Manufacturing IoTs: Internet of Things Trang | vi
12. Khóa Luận Tốt Nghiệp HỆ THỐNG GIÁM SÁT SẢN XUẤT DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 2.1. Mối quan hệ giữa loại hình sản xuất và tính chất lặp lại Bảng 4.1: đăc tính Vi điều khiển TM4C123GH6PM Bảng 4.2: Tóm tắt các thông số quan trọng của RS-485 Trang | vii
13. Khóa Luận Tốt Nghiệp HỆ THỐNG GIÁM SÁT SẢN XUẤT DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH, BIỂU ĐỒ Hình 1.1: Mô hình hệ thống giám sát năng suất sản xuất ngành sản xuất gia công Hình 1.2: Hiển thị năng suất thời gian thực trên màn hình tại phòng quản lý Hình 1.3: Trang cài đặt thời gian ca làm việc trên máy tính quản lý Hình 1.4: Cài đặt các thông số sản xuất của line 1 Hình 1.5: Cài đặt các thông số sản xuất của line 2 Hình 1.6: Cài đặt các thông số sản xuất của line 3 Hình 1.7: Cài đặt các thông số sản xuất của line 4 Hình 1.8: Hệ thống quản lý sản xuất ANDON Hình 2.1: Quá trình sản xuất Hình 2.2: Hình thức tổ chức sản xuất hỗn hợp Hình 2.3: Quá trình sản xuất hội tụ Hình 2.4: Quá trình sản xuất phân kỳ Hình 2.5: Quá trình sản xuất phân kỳ có điểm hội tụ Hình 2.6: Quá trình sản xuất song song Hình 2.7: Sơ đồ hệ thống sản xuất Hình 2.8: Các nhân tố ảnh hưởng đến năng suất Hình 3.1: Quy trình sản xuất của ngành dệt may Hình 3.2: Quy trình tổng thể công ty may Hình 3.3: Hình ảnh ví dụ của một biểu đồ dạng đường cột Hình 3.4: Biểu đồ kiểm soát dạng đường Trang | viii
14. Khóa Luận Tốt Nghiệp HỆ THỐNG GIÁM SÁT SẢN XUẤT Hình 4.1: Sơ đồ mạng lưới giám sát sản xuất Hình 4.2: Hình ảnh thực tế của board Cortex M4 Hình 4.3: Sơ đồ khối của Vi điều khiển Tiva™ TM4C123GH6PM Hinh 4.4: IC dịch 74HC595 Hình 4.5: Sơ đồ chân của IC 74HC595 Hình 4.6: Sơ đồ chân và cấu tạo bên trong của ULN2803 Hình 4.7: LED 7 Đoạn Hình 4.8: Anode chung Hình 4.9: Mạch nguyên lý Hình 4.10: Mạch Layout Hình 4.11: Module MAX485 Hình 4.12: Sơ đồ kết nối chân Hình 4.13: USB to RS-485 Converter Hình 4.14: Data Framing Hình 4.15: Sơ đồ bộ kích thích (driver) và bộ thu (receiver) RS-485 Hình 4.16: Qui định trạng thái logic của tín hiệu RS-485 Hình 4.17: Định nghĩa một tải đơn vị Hình 4.18: Cấu hình mạng RS-485 hai dây Hình 4.19: Cấu hình mạng RS-485 sử dụng 4 dây Hình 5.1: Mô hình thực tế Hình 5.2: Cửa sổ đăng nhập Hình 5.3: Bảng giám sát năng suất sản xuất Hình 5.4: Đồ thị biểu diễn sản lượng của Line 1 Hình 5.5: Đồ thị biểu diễn sản lượng của Line 2 Hình 5.6: Một board mạch led 7 đoạn Hình 5.7: Mặt sau của bảng LED Hình 5.8: Thông số của Ca 3 vào ngày 20/7/2016 Hình 5.9: Biểu đồ thể hiện thông số của Ca 3 ngày 20/07/2016 Trang | ix
15. Khóa Luận Tốt Nghiệp HỆ THỐNG GIÁM SÁT SẢN XUẤT Hình 5.10: Thông số của Ca 3 vào ngày 21/07/2016 Hình 5.11: Biểu đồ thể hiện thông số của Ca 3 ngày 21/07/2016 Trang | x
16. Khóa Luận Tốt Nghiệp HỆ THỐNG GIÁM SÁT SẢN XUẤT CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1. Đặt vấn đề Sản xuất là một trong những phân hệ chính của doanh nghiệp sản xuất và cung cấp dịch vụ, thu hút 70 – 80% lực lượng lao động của doanh nghiệp. Sản xuất trực tiếp tạo ra hàng hoá và dịch vụ cung cấp cho thị trường, là nguồn gốc tạo ra giá trị gia tăng cho doanh nghiệp, tạo ra sự tăng trưởng cho nền kinh tế quốc dân và thúc đẩy xã hội phát triển. Cùng với chức năng marketing và chức năng tài chính nó tạo ra “cái kiềng doanh nghiệp”, mà mỗi chức năng đó là một cái chân. Để biết được việc sản xuất có hiệu quả và mang lại lợi ích cho doanh nghiêp hay không? Doanh nghiệp cần phải dựa vào năng xuất sản xuất của chính doanh nghiệp đó. Năng suất sản xuất là thước đo giúp doanh nghiệp nắm bắt và đánh giá chất lượng sản xuất. Trong thời đại ngày nay, Việt Nam đã và đang bắt đầu quá trình hội nhập với các nước tiên tiến trên thế giới. Chính vì thế nên năng suất sản xuất đóng vai trò hết sức quan trọng trong quá trình phát triển nền kinh tế của nước ta. Điều này cho thấy rằng đẩy mạnh việc quản lý sản xuất để nâng cao năng suất sản xuất là vấn đề cấp bách cần được triển khai. Quản lý sản xuất là tổng hợp các hoạt động xây dựng hệ thống sản xuất và quản lý quá trình biến đổi các yếu tố đầu vào để tạo ra hàng hoá, dịch vụ nhằm thoả mãn tốt nhất nhu cầu của thị trường, khai thác mọi tiềm năng của doanh nghiệp với mục đích tối đa hoá lợi nhuận. Quản trị sản xuất là một trong những nội dung chủ yếu của quản trị doanh nghiệp, ảnh hưởng trực tiếp đến kết quả hoạt động sản xuất và khả năng cạnh tranh của doanh nghiệp. Chính vì thế, việc nghiên cứu và thiết kế “Hệ thống giám sát sản xuất” sẽ giúp tối ưu hoá năng suất làm việc tới mức tốt nhất. 1.2. Các sản phẩm hiện có trên thị trường 1.2.1. Hệ thống giám sát năng suất LEAN ERP Trang | 1
17. Khóa Luận Tốt Nghiệp HỆ THỐNG GIÁM SÁT SẢN XUẤT Hình 1.1: Mô hình hệ thống giám sát năng suất sản xuất ngành sản xuất gia công – Hệ thống mạng LAN có thể là có dây hoặc wifi – Công nhân nhập liệu cho hệ thống từ nút nhấn và/hoặc barcode scanner và/hoặc RFID reader Trang | 2
18. Khóa Luận Tốt Nghiệp HỆ THỐNG GIÁM SÁT SẢN XUẤT Hình 1.2: Hiển thị năng suất thời gian thực trên màn hình tại phòng quản lý Hình 1.3: Trang cài đặt thời gian ca làm việc trên máy tính quản lý Trang | 3
19. Khóa Luận Tốt Nghiệp HỆ THỐNG GIÁM SÁT SẢN XUẤT Hình 1.4: Cài đặt các thông số sản xuất của line 1 Hình 1.5: Cài đặt các thông số sản xuất của line 2 Trang | 4
20. Khóa Luận Tốt Nghiệp HỆ THỐNG GIÁM SÁT SẢN XUẤT Hình 1.6: Cài đặt các thông số sản xuất của line 3 Hình 1.7: Cài đặt các thông số sản xuất của line 4 Trang | 5
21. Khóa Luận Tốt Nghiệp HỆ THỐNG GIÁM SÁT SẢN XUẤT 1.2.2. Hệ thống giám sát sản xuất ADSUN ANDON Hình 1.8: Hệ thống quản lý sản xuất ANDON Thành phần chính: - Bộ điều khiển trung tâm. - Bộ điều khiển hiển thị màng hình LCD & Nhận số liệu đầu cuối. - Bàn phím nhập số liệu & một số cảm biến chuyên dụng. - Hệ thống phím nhấn hoặc dây giật cho Andon. - Màn hình LCD (được gắn ngoài xưởng). - Server. - Máy tính PC. - Phần mềm chuyên dụng cho Server & Client. Trang | 6