Luận văn Nghiên cứu thiết kế và mô phỏng hệ thống tự động lưu/xuất kho tại kho thành phẩm công ty SVEAM (Phần 1)

Nội dung text: Luận văn Nghiên cứu thiết kế và mô phỏng hệ thống tự động lưu/xuất kho tại kho thành phẩm công ty SVEAM (Phần 1)

1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ THẠCH CAO MINH NAM NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ VÀ MÔ PHỎNG HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG LƯU VÀ XUẤT KHO THÀNH PHẨM TẠI CÔNG TY SVEAM S K C 0 0 3 9 5 9 NGÀNH: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY- 605204 S KC 0 0 3 9 4 3 Tp. Hồ Chí Minh, 2012
2. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUÂṆ VĂN THAC̣ SI ̃ THẠCH CAO MINH NAM NGHIÊN CỨU THIẾ T KẾ VÀ MÔ PHỎ NG HÊ ̣ THỐ NG TỰ ĐỘNG LƯU VÀ XUẤT KHO THÀNH PHẨM TẠI CÔNG TY SVEAM NGÀNH : CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY - 605204 TP. Hồ Chí Minh, tháng 04/2013
3. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ THẠCH CAO MINH NAM NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ VÀ MÔ PHỎNG HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG LƯU VÀ XUẤT KHO THÀNH PHẨM TẠI CÔNG TY SVEAM NGÀNH: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY – 605204 Hướng dẫn khoa học: PGS. TS. LÊ HIẾU GIANG ThS. LÊ VIỆT HÙNG Tp. Hồ Chí Minh, tháng 04 / 2013
4. LÝ LỊCH KHOA HỌC I. LÝ LỊCH SƠ LƢỢC Họ và tên: Thạch Cao Minh Nam Giới tính: Nam Ngày tháng năm sinh: 05/06/1984 Nơi sinh: Đồng Nai Quê quán: Đồng Nai Dân tộc: Kinh Chỗ ở riêng hoặc địa chỉ liên lạc: B10, tổ 2, Khu phố 4, P. Tân Hiệp, TP. Biên Hòa, T. Đồng Nai. Điện thoại cơ quan: Điện thoại riêng: 0909814811 Fax : E-mail: tcmn56@gmail.com II. QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO: 1. Trung học chuyên nghiệp: Hệ đào tạo : Thời gian đào tạo từ / đến / Nơi học (trường ,thành phố): Ngành học : 2. Đại học : Hệ đào tạo: chính quy Thời gian đào tạo từ 09/2004 đến 04/2009 Nơi học (trường ,thành phố): Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật .Tp HCM Ngành học: Kỹ Thuật Công Nghiệp. Môn thi tốt nghiệp: Công nghệ nhiệt luyện, Kỹ thuật đúc III. QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC CHUYÊN MÔN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC : Thời gian Nơi công tác Công việc đảm nhiệm Từ 10/2010 đến 06/2012 Trường cao đẳng nghề số 8 Giáo viên Trung tâm Ứng dụng tiến bộ Từ 07/2012 đến nay KH & CN - Sở KH & CN Chuyên viên Đồng Nai i
5. LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi, được thực hiện trên cơ sở nghiên cứu tính toán lý thuyết và kiến thức kinh điển dưới sự hướng dẫn khoa học của Thầy PGS. TS. Lê Hiếu Giang và Ths. Lê Việt Hùng. Các số liệu và kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác Tp. Hồ Chí Minh, ngày 25 tháng 03 năm 2013 Thạch Cao Minh Nam ii
6. LỜI CẢM ƠN Qua thời gian thực hiện luận văn: “Nghiên cứu thiết kế và mô phỏng hệ thống tự động lưu/xuất kho tại kho thành phẩm công ty SVEAM”, ngoài những cố gắng nỗ lực của bản thân, tôi đã nhận được sự khích lệ rất nhiều từ nhà trường, Thầy, Cô, gia đình và bạn bè. Để tỏ lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc, trước tiên tôi xin chân thành gởi lời cảm ơn đến Thầy hướng dẫn khoa học PGS. TS. Lê Hiếu Giang và ThS. Lê Việt Hùng, hai Thầy đã dành nhiều thời gian, tâm huyết, nhiệt tình hướng dẫn, định hướng, góp ý và động viên tôi trong suốt quá trình thực hiện luận văn. Cảm ơn quý Thầy, Cô trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM, đã tận tình giảng dạy, truyền đạt những kiến thức nền tảng và chuyên môn cho tôi trong thời gian qua. Cảm ơn quý Thầy, Cô trong Khoa cơ khí đã tạo điều kiện thuận lợi cho tôi trong quá trình làm đến khi hoàn thành. Cảm ơn Ban Giám Hiệu, cùng quý Thầy, Cô Trường Cao Đẳng Nghề Số 8 đã tạo điều kiện thuận lợi để tôi hoàn thành khóa học của mình. Cảm ơn Ban lãnh đạo, cùng tất cả đồng nghiệp trong sở Khoa Học và Công Nghệ Đồng Nai đã tạo điều kiện thuận lợi để tôi hoàn thành khóa học của mình. Cảm ơn gia đình, bạn bè, những người luôn bên tôi động viên và giúp đỡ tôi trong quá trình học tập và thực hiện luận văn này. Xin chân thành cảm ơn. . iii
7. TÓM TẮT Hệ thống kho hàng tự động xuất/ nhập ngày càng trở nên một cấu thành quan trọng trong dây chuyền chế tạo máy hiện đại. Đề tài: “Nghiên cứu thiết kế và mô phỏng hệ thống tự động lƣu và xuất kho tại kho thành phẩm công ty SVEAM ” nghiên cứu đề xuất lắp đặt kho hàng tự động tại kho thành phẩm của công ty SVEAM giúp hoàn thiện hơn dây chuyền chế tạo máy hiện đại của công ty. Đề tài đã khảo sát kho hàng tự động xuất/ nhập vật tư đã được lắp đặt và đi vào hoạt động tại nhà máy Vikyno, kho thành phẩm và dây chuyền sản xuất hiện đại của công ty SVEAM. Trên cơ sở đó tác giả đã nghiên cứu thiết kế và mô phỏng hoạt động của hệ thống AS/RS. Dựa vào kết quả đạt được tác giả đề xuất áp dụng kho hàng tự động lưu và xuất kho tại kho thành phẩm của công ty SVEAM, đồng thời có thể nhân rộng ứng dụng cho các dây chuyền công nghiệp, hàng hóa khác. SUMMARY Automatic Storage and Retrieval Systems - AS/RS more and more becomes an important factor in modern machine building assembly. The subject: “Research design and simulation AS/RS at finished goods warehouse of SVEAM Company’’ studied proposal of assembling AS/RS at finished goods warehouse. This has helped improve machine building assembly at SVEAM Company. The subject has surveyed AS/RS of material assembled and operated at Vikyno factory, finished goods warehouse and modern production line at SVEAM. Based on that, the author has studied design and the operation system of AS/RS simulation. Based on the results, the author proposed applying Automatic Storage and Retrieval Systems at finished goods warehouse of SVEAM Company and expand this application to industrial line, other merchandises. iv
8. MỤC LỤC Trang tựa TRANG Lý lịch cá nhân i Lời cam đoan ii Lời cảm ơn iii Lóm tắt iv Lục lục v Danh sách các bảng ix Danh sách các hình x Chƣơng 1. TỔNG QUAN 1 1.1 Tổng quan chung về lĩnh vực nghiên cứu 1 1.1.1 Giới thiệu về kho hàng tự động 1 1.1.2 Các bộ phận cấu thành hệ thống kho hàng tự động 2 1.1.3 Các loại hệ thống lưu/xuất kho tự động 3 1.2 Tình hình nghiên cứu ứng dụng hệ thống kho hàng tự động trên thế giới. 6 1.3 Tình hình nghiên cứu ứng dụng hệ thống kho hàng tự động tại Việt Nam. 7 1.4 Khả năng ứng dụng các kết quả nghiên cứu vào sản xuất kinh doanh 8 1.5 Tên của đề tài 8 1.6 Mục tiêu nghiên cứu 9 1.7 Nhiệm vụ và giới hạn của đề tài 9 1.7.1 Nhiệm vụ của đề tài 10 1.7.2 Giới hạn của đề tài 10 1.8 Dự kiến kết quả đạt được của đề tài 9 1.9 Phương pháp nghiên cứu 10 Chƣơng 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT 11 2.1 Khái niệm về hệ thống tự động hóa lưu kho 11 2.2 Hiện trạng kho thành phẩm tại nhà máy Vikyno 12 2.3 Các chỉ tiêu về hệ thống lưu/xuất kho tự động 12 v
9. 2.4 Bố trí nhà kho và lựa chọn kệ chứa hàng 13 2.4.1 Cách bố trí nhà kho 13 2.4.2 Lựa chon thiết kế kệ chứa hàng 14 2.4.3 Lựa chọn thiết kế kệ chứa hàng cho hệ thống AS/RS 19 2.4.4 Kho hàng thành phẩm ứng dụng hệ thống AS/RS 20 2.5 Robot S/R 22 2.5.1 Tổng Quan Về Các Loại Robot S/R 22 2.5.2 Tính ưu việt của Robot S/R 24 2.5.3 Phân tích ưu nhược điểm thiết kế các bộ truyền động 25 2.5.4 Phân tích nguyên lý điều khiển robot S/R 26 2.5.5 So sánh và đánh giá các ý tưởng cho thiết kế Robot S/R 26 2.5.6 Chọn phương án thiết kế 26 2.5.7 Thiết kế cấu trúc sơ bộ 27 2.6 Bộ điều khiển liên kết nhập/ xuất 28 2.6.1 Yêu cầu điều khiển 28 2.6.2 Hệ thống truyền động 29 2.6.3 Hệ thống điều khiển 29 2.6.4 Hệ thống truyền thông 30 2.6.5 Hệ thống an toàn 31 2.6.6 Hệ thống nguồn năng lượng 32 2.6.7 Phương án điều khiển 32 2.7 Trạm thu nhận và nhận dạng mã vạch 36 2.7.1 Thông số kỹ thuật sơ bộ hệ thống AS/RS 36 2.7.2 Trạm thu nhận và phân loại (Pick and Deposit station – DPS) 36 2.7.3 PDS cho hệ thống mini load AS/RS 38 Chƣơng 3. THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ KHÍ 39 3.1 Cơ sở thiết kế 39 3.2 Bài toán tối ưu hệ thống kho chứa hàng: 40 3.3 Thiết kế daỹ kê ̣chứ a 42 vi
10. 3.4 Thiết kế robot 44 3.4.1 Thiết kế, tính toán cụm truyền động nâng hạ 44 3.4.1.1 Sơ đồ động học 44 3.4.1.2 Thiết kế cơ khí cụm truyền động nâng hạ 46 3.4.1.3 Tính toán kết cấu 47 3.4.2 Thiết kế, tính toán cụm truyền động dọc 54 3.4.2.1 Yêu cầu kỹ thuật của đề tài đối với cụm truyền động dọc 54 3.4.2.2 Phân tích cấu trúc sơ bộ cụm truyền dọc của robot S/R 54 3.4.2.3 Sơ đồ động. 54 3.4.2.4 Thiết kế cơ khí cụm truyền động dọc 55 3.4.2.5 Tính toán kết cấu 57 3.4.3 Thiết kế, tính toán cụm truyền động vào/ra. 60 3.4.3.1 Thiết kế pallet lưu trữ 60 3.4.3.2 Sơ đồ động cụm truyền động vào ra. 61 3.4.3.3 Thiết kế cơ khí cụm truyền động vào/ra 62 3.4.3.4 Tính toán kết cấu 65 Chƣơng 4. THIẾT KẾ TRẠM THU NHẬN VÀ HỆ THỐNG NHẬN DẠNG MÃ VẠCH 81 4.1 Xây dựng hệ thống nhận dạng mã vạch 81 4.1.1 Hệ thống nhận dạng mã vạch nhập/xuất 81 4.1.2 Barcode và Radio Frequency Identification 81 4.1.3 So sánh, lựa chọn hệ thống tự động nhận dạng cho AS/RS 84 4.1.4 Lựa chọn hệ thống nhận dạng mã vạch 86 4.2 Thiết kế trạm thu nhận 89 4.2.1 Trạm thu nhận và phân loại (Pick and Deposit station – DPS) 89 4.2.2 PDS cho hệ thống mini load AS/RS 90 4.2.3 Vị trí lắp đặt và các yêu cầu cơ bản trạm thu nhận. 90 4.2.4 Quy trình nhập/ xuất sản phẩm . 92 Chƣơng 5. THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN LIÊN KẾT NHẬP/XUẤT HÀNG 94 vii
11. 5.1 Xây dựng giải thuật điều khiển robot S/R 94 5.1.1 Sơ đồ tổng quát 94 5.1.2 Giải thuật điều khiển di chuyển 96 5.1.3 Giải thuật điều khiển phương án A (Xuất hàng) 101 5.1.4 Giải thuật điều khiển phương án B (Nhập hàng) 105 5.2 Thiết kế hệ thống điều khiển robot S/R 108 5.2.1 Thiết kế bộ phận thu phát RF 109 5.2.2 Thiết kế bộ nhận tín hiệu điều khiển 111 5.2.3 Bộ điều khiển PLC 114 5.2.4 Encoder 114 5.2.5 Công tắc hành trình, Cảm biến tiệm cận 115 5.2.6 Biến tần (Inverter) 115 5.2.7 Động cơ 3 pha 116 5.2.8 Thiết kế hệ thống báo hiệu 116 Chƣơng 6. KẾT LUẬN 117 6.1 Kết luận 117 6.2 Kiến nghị 117 TÀI LIỆU THAM KHẢO 119 viii
12. DANH SÁCH CÁC BẢNG BẢNG TRANG Bảng 2.1: Yêu cầu kỹ thuật thiết kế robot 28 Bảng 3.1: Thông số kích thước và trọng lượng động cơ 168F-2 39 Bảng 3.2: Thông số kích thước và trọng lượng động cơ RV3200-H 40 Bảng 3.3: Chi tiết kỹ thuâṭ hê ̣thống kê ̣selective 43 Bảng 4.1: Đặc tính của AS/RS 84 Bảng 4.2: So sánh barcode và RFID ứng dụng vào hệ thống AS/RS 85 Bảng 4.3: Đặc tính kỹ thuật thiết bị đọc mã vạch 87 Bảng 4.4: Thông số kỹ thuật của máy tính kết nối 89 Bảng 5.1: Định nghĩa giao thức truyền giữa trung tâm điều khiển và robot 108 Bảng 5.2: Bảng định nghĩa mã số robot 108 ix
13. DANH SÁCH CÁC HÌNH HÌNH TRANG Hình 1.1: Cung cấp và trộn hàng hóa 1 Hình 1.2: Hệ thống AS/RS đơn giản 2 Hình 1.3: Unit load AS/RS 4 Hình 1.4: Hệ thống AS/RS tải nhỏ Mini Load AS/RS 4 Hình 1.5: Kho bán tự động (xếp nhặt hàng bằng tay) 4 Hình 1.6: Kho bán tự động (xuất nhập vào kho bằng tay) 4 Hình 1.7: Kho bán tự động (xuất nhập qua băng chuyền) 5 Hình 1.8: Điều khiển bán tự động trên bàn phím để xuất nhập hàng 5 Hình 1.9: Điều khiển tự động trực tuyến (Automatic on line controls) 5 Hình 1.10: Kho AS/RS tuyến sâu 6 Hình 2.1: Hệ thống Kho hàng tự động điển hình 11 Hình 2.2: Kiện hàng được lưu/xuất kho tại nhà máy Vikyno 12 Hình 2.3: Di chuyển hàng hóa theo đường thẳng 14 Hình 2.4: Tối thiểu hóa đường đi trong kho 14 Hình 2.5: Kệ chọn hàng (Selective) 15 Hình 2.6: Kệ Drive-in 16 Hình 2.7: Kệ Flowrack 16 Hình 2.8: Kệ trượt nghiêng (Pushback) 17 Hình 2.9: Kệ tay đỡ 18 Hình 2.10: Kệ tự động 18 Hình 2.11: Kệ di động 19 Hình 2.12: Vị trí kho thành phẩm trong tổng thể nhà máy Vikyno 20 Hình 2.13: Mặt bằng bố trí kho thành phẩm tại SVEAM 21 Hình 2.14: Sơ đồ bố trí ứng dụng hệ thống AS/RS vào kho thành phẩm 22 Hình 2.15: Robot thường dùng tại các cảng 23 Hình 2.16: Robot vận chuyển hàng hóa có kích thước đồng đều 23 Hình 2.17: Robot vận chuyển hàng hóa có kích thước khác nhau 24 x
14. Hình 2.18: Cấu trúc tổng quát Robot S/R 27 Hình 2.19: Hệ thống điều khiển robot S/R 29 Hình 2.20: Bộ điều khiển tốc độ và vị trí 30 Hình 2.21: Nguyên lý truyền dẫn RF 31 Hình 2.22: Sơ đồ điều khiển hệ thống an toàn 31 Hình 2.23: Sơ đồ xuất/nhập hàng trong hệ thống AS/RS 32 Hình 2.24: Quy trình nhập kho 34 Hình 2.25: Quy trình nhập kho 35 Hình 2.26: Mô hình hệ thống mini load AS/RS 34 Hình 2.27: Hai PDS bố trí nhập/xuất trong hệ thống AS/RS 35 Hình 2.28: Một PDS bố trí nhập/xuất trong hệ thống AS/RS 35 Hình 2.29: Tem dán Barcode 35 Hình 2.30: Tem dán RFDI 36 Hình 3.1: Động cơ xăng 168F-2 39 Hình 3.2: Động cơ diesel RV3200-H 40 Hình 3.3: Góc nhìn từ trên và từ bên hông của một kho chứa hàn 41 Hình 3.4: Bản vẽ tổng thể kệ chứa 43 Hình 3.5: Sơ đồ động học cụm nâng robot S/R 45 Hình 3.6: Cơ cấu truyền động nâng/hạ 45 Hình 3.7: Bản vẽ lắp tổng thể cụm nâng/hạ của robot S/R 46 Hình 3.8: Biểu đồ tốc độ động cơ cụm nâng hạ 47 Hình 3.9: Tính bền trụ đỡ cụm nâng hạ robot 49 Hình 3.10: Bộ truyền bánh răng - thanh răng cụm nâng hạ robot 50 Hình 3.11: Sơ đồ động cụm chạy dọc của robot S/R 54 Hình 3.12: Kết cấu cụm dẫn hướng dọc phía trên 56 Hình 3.13: Cụm truyền động dọc bên dưới 56 Hình 3.14: Biểu đồ tốc độ động cơ cụm truyền động dọc 57 Hình 3.15: Bộ truyền bánh răng – thanh răng cụm truyền động dọc 59 Hình 3.16: Pallet lưu trữ PL01 60 xi
15. Hình 3.17: Pallet lưu trữ PL02 61 Hình 3.18: Sơ đồ động cụm vào/ra của robot S/R 61 Hình 3.19: Bản vẽ thanh trượt cụm truyền động vào/ ra 63 Hình 3.20: Bản vẽ thanh trượt bi 63 Hình 3.21: Bản vẽ lắp tổng thể cụm vào/ra, cơ cấu cất lấy hàng của robot S/R 64 Hình 3.22: Bộ truyền bánh xích cụm vào/ra 67 Hình 3.23: Bộ truyền bánh Răng côn cụm vào/ ra 69 Hình 3.24: Bộ truyền bánh răng – thanh răng cụm vào/ra 73 Hình 3.25: Bộ truyền vít me cụm mở rộng/ thu hẹp tay xúc 79 Hình 4.1: Tem dán Barcode 81 Hình 4.2: Nguyên lý hoạt động của phương pháp mã vạch 82 Hình 4.3: Tem dán RFDI 83 Hình 4.4: Nguyên lý hoạt động của phương pháp RFID 83 Hình 4.5: Thiết bị đọc mã vạch Symbol LS2208 (Motorola) 87 Hình 4.6: Thiết bị in mã vạch B-SX6T 88 Hình 4.7: Hai PDS nhập/xuất bố trí riêng trạm trong hệ thống AS/RS 89 Hình 4.8: Một PDS nhập/xuất bố trí chung trạm trong hệ thống AS/RS 90 Hình 4.9: Trạm thu/ nhận 92 Hình 4.10: Sơ đồ hoạt động PDS 92 Hình 4.11 : Sơ đồ thao tác người công nhân tại PDS 93 Hình 5.1: Sơ đồ hệ thống AS/RS 94 Hình 5.2: Giải thuật điều khiển toàn bộ robot S/R 95 Hình 5.3: Giải thuật điều khiển robot S/R di chuyển 96 Hình 5.4: Giải thuật chương trình con điều khiển robot S/R di chuyển 97 Hình 5.5: Giải thuật điều khiển reset trục X 97 Hình 5.6: Giải thuật chương trình con điều khiển reset trục X 98 Hình 5.7: Giải thuật điều khiển reset trục Y 98 Hình 5.8: Giải thuật chương trình con điều khiển reset trục Y 99 Hình 5.9: Giải thuật điều khiển reset trục X1 99 xii
16. Hình 5.10: Giải thuật chương trình con điều khiển reset trục X1 100 Hình 5.11: Giải thuật điều khiển reset robot S/R 100 Hình 5.12: Giải thuật điều khiển reset Z 101 Hình 5.13: Sơ đồ giải thuật điều khiển phương án A 102 Hình 5.14: Giải thuật điều khiển robot S/R xuất hàng 103 Hình 5.15: Giải thuật chương trình con đều khiển robot S/R xuất hàng 104 Hình 5.16: Sơ đồ giải thuật điều khiển phương án B 105 Hình 5.17: Giải thuật điều khiển robot S/R nhập hàng 106 Hình 5.18: Giải thuật chương trình con điều khiển nhập hàng 107 Hình 5.19: Mã hóa dữ liệu RF 109 Hình 5.20: Điều chế AM 110 Hình 5.21: Điều chế FM 111 Hình 5.22: Bộ thu phát RF dùng vi điều khiển 111 Hình 5.23: Bộ thu phát RF dùng vi điều khiển kết hợp PC 112 Hình 5.24: Bộ điều khiển RF dùng cho robot S/R 112 Hình 5.25: Sơ đồ khối mạch thu/phát tần số vô tuyến 433 MHz 113 Hình 5.26: Sơ đồ tổng quát bộ điều khiển PLC của Mitsubishi FX1N Series 114 Hình 5.27: Tín hiệu đầu ra của Encoder 115 Hình 5.28: Một số loại công tắc hành trình 115 Hình 5.29: Biến tần FR-A700 của Mitsubishi 116 Hình 5.30: Động cơ 3 pha 116 xiii
17. Chƣơng 1 TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan chung về lĩnh vực nghiên cứu 1.1.1 Giới thiệu về kho hàng tự động Hệ thống kho hàng tự động được sử dụng từ năm 1960 và qua nhiều năm ứng dụng hệ thống này đã trở thành một bộ phận quan trọng trong tổ chức sản xuất với quy mô lớn nhỏ khác nhau ở nhiều lĩnh vực khác nhau. - Ở các nhà máy công nghiệp cần thay đổi kho hàng cho theo kịp đồng bộ với sự đổi mới có nhiều tiến bộ kỹ thuật hiện đại, nhất là lĩnh vực lưu kho và xuất hàng tự động. - Ở các khu vực bốc xếp hàng hóa như các kho cảng, sân bay. - Ở các siêu thị lớn, bưu điện chuyển phát nhanh, ngân hàng, thư viện lớn, các bãi đỗ xe ô tô v.v. - Được thay đổi theo từng thời kỳ phát triển của hệ thống tự động hóa sản xuất. Vào thời kỳ sơ khai (1950 – 1980) “ Hệ thống tự động hóa lưu kho là sự gắn kết hoạt động các trang thiết bị và bộ phận kiểm soát dùng cho bốc xếp, lưu trữ và xuất kho với độ chính xác vận hành, tốc độ xử lý cao trong giới hạn của cấp độ tự động hóa được áp dụng” [12]. - Từ sau 1980 đến nay, thời kỳ phát triển mạnh của tự động hóa: “Hệ thống tự động hóa lưu kho là một trang thiết bị (device) tự động nhận dòng chuyển đến với kích cỡ thường là đồng nhất không cao, phân loại lại, lưu trữ tạm thời, sau đó theo các điều kiện và lệnh tương ứng cho ra các điểm tập kết để được chuyển đến vị trí yêu cầu. Tất cả các công đoạn của trang thiết bị được thực hiện với mức độ tự động hóa cao, loại bỏ việc có cần nhân lực điều khển các công đoạn này hay không” [12 -13]. Từ nhận thức ban đầu hệ thống kho hàng tự động chỉ là kết hơp cơ giới hóa và điều khiển tự động ở một số công đoạn của quy trình nhập/ lưu/ xuất kho, ngày nay hệ thống kho hàng tự động là sản phẩm của cơ điện tử (mechatronics) ở mức độ tự động hóa cao, giữ vai trò ổ chứa đệm và phân phối hệ thống sản xuất thông minh. Sự phát triển của kho 1
18. hàng tự động là những bước tiến quan trọng trên con đường tiến tới hệ thống sản xuất “Just in time” đáp ứng kịp thời nhu cầu biến động nhanh của thị trường quốc tế. Hình 1.1: Cung cấp và trộn hàn hóa [26] 1.1.2 Các bộ phận cấu thành hệ thống kho hàng tự động Một hệ thống kho hàng tự động (hình 1.2) thường gồm: Dãy khung kệ chứa hàng, robot tự động chạy trên đường ray theo phương ngang và phương thẳng đứng để vận chuyển hàng, các mô đun lưu trữ, băng chuyền vận chuyển hàng hóa Hình 1.2: Hệ thống AS/RS đơn giản [20] 2
19. 1.1.3 Các loại hệ thống lƣu/xuất kho tự động Hệ thống lưu/xuất kho tự động có thể phân loại theo đặc điểm cấu trúc, phương thức hoạt động, đặc tính kỹ thuật, hoặc phân loại theo lĩnh vực ứng dụng. - Hệ thống lưu/xuất kho tự động cho các kiện hàng đồng hạng: loại kho này thiết kế cho các kiện hàng cùng hàng tải trọng (unit load), hoặc cùng hạng kích cỡ, ví dụ đựng trong các thùng hàng chuẩn hóa, hoặc cùng kiểu bốc xếp. Trong trường hợp thao tác với các kiện hàng đồng hạng bộ phận công gắp của Robot S/R có thể thiết kế chuyên dụng, ví dụ cùng cơ cấu kẹp vơ khí hoặc bàn kẹp chân không, bàn kẹp từ tính, Đồng thời kết cấu cũng được tính toán cho một hạng mức trọng tải hoặc kích cỡ .Hệ thống lưu/xuất kho tự động này thường được thiết kế đi kèm với một hệ thống băng chuyền và thường được sử dụng trong kho hàng các xí nghiệp, trong các kho chứa ôtô Hình 1.3: Unit load AS/RS [19] - Hệ thống lưu/xuất kho tự động dành cho tải nhỏ: Hệ thống Mini Load AS/RS thiết kế cho trường hợp các kiện hàng trọng tải nhỏ. Hệ thống kho AS/RS này thích hợp với cơ sở không có mặt bằng rộng, các sản phẩm thường là các chi tiết máy, các dụng cụ và thường được đựng trong các thùng chứa, các ngăn kéo. Các xí nghiệp, các cơ sở dịch vụ laị hay sử dụng các loại hệ thống kho này. 3
20. Hình 1.4: Hệ thống AS/RS tải nhỏ Mini Load AS/RS [25] - Hệ thống lưu/xuất kho tự động có người vận hành ( Man-on-boaed AS/RS): Ðây là hệ thống kho bán tự động, tức là có sự tham gia trực tiếp của người vận hành ở một công đoạn nào đó, ví dụ có người đứng trên thang máy để xếp, nhặt hàng như trên hình 1.5. Hệ thống này thích hợp với những loại mặt hàng dạng các chi tiết máy để rời. Hệ thống có sức chứa, kích thước và tải trọng nhỏ. Nhưng có thể thích hợp với các xí nghiệp vừa và nhỏ. Hình 1.5: Kho bán tự động (xếp nhặt hàng bằng tay) Hình 1.6: Kho bán tự động (xuất nhập vào kho bằng tay) 4
21. Hình 1.7: Kho bán tự động (xuất nhập qua băng chuyền) Hình 1.8: Điều khiển bán tự động trên bàn phím để xuất nhập hàng Hình 1.9: Điều khiển tự động trực tuyến (Automatic on line controls) - Kho chiều sâu (Deep-Lane AS/RS): Hệ thống tự động AS/RS tuyến sâu (deep-lane) chỉ có đặc điểm khác là chiều sâu của kho tương đối lớn nên cất giữ được nhiều khoang hàng hơn. 5