CIM - ch4
DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT TỰ ĐỘNG HÓA
3.1 Những vấn đề chung
3.1.1 Các dạng dây chuyền tự động hóa
Dây chuyền:
Sản xuất một số lượng lớn sản phẩm giống nhau,
Cấu tạo từ một số máy gia công, nối với nhau bằng các cơ cấu vận chuyển và lưu giữ các chi tiết,
Nguyên liệu thô đưa đến ở đầu vào, qua một loạt các gia công tuần tự thành các sản phẩm ở đầu ra.
Vận chuyển: có thể bằng cơ cấu tự động hoặc bằng tay,
Gia công: có thể bằng các cơ cấu tự động hoặc bằng tay.
Mục đích của sản xuất theo dây chuyền:
Giảm chi phí nhân công.
Tăng năng suất.
Giảm tồn kho trong quá trình sản xuất (WIP).
Giảm khoảng cách di chuyển giữa các khâu gia công.
Chuyên môn hóa.
Tích hợp nhiều công đoạn.
Hai loại dây chuyền sản xuất theo bố trí mặt bằng:
Bố trí mặt bằng theo đường thẳng: gồm một số đoạn thẳng, có thể vuông góc với nhau, có thể thành hình chữ nhật
Sắp xếp theo vòng tròn: các máy đánh số theo chỉ số.
Dây chuyền tự động và dây chuyền lắp ráp bằng tay
Rất nhiều công đoạn lắp ráp phải làm bằng tay. Lý do???
3.1.2 Các phương pháp di chuyển
1. Liên tục
Cơ cấu di chuyển với tốc độ không đổi. Ví dụ máy đóng bao, đóng chai, ...
2. Gián đoạn hay đồng bộ
Chuyển động và dừng xen kẽ. Cùng di chuyển và cùng dừng ở đúng vị trí các máy.
3. Không đồng bộ
Chạy-nghỉ. Các chi tiết di chuyển độc lập với nhau từ máy nọ sang máy kia.
Mềm dẻo hơn hai loại trên. Tốc dộ không cao.
3.1.3 Bộ đệm
Không thể thiếu trong các dây chuyền
Hai lý do phải dùng bộ đệm:
1. Giảm ảnh hưởng do bị dừng máy ở một máy này đến máy khác, làm dây chuyền không bị dừng lại.
Trong cơ cấu di chuyển liên tục hay đồng bộ cả dây chuyền như một máy duy nhất.
Lý do dừng máy: công cụ hỏng, gãy; phải thay công cụ; chi tiết khuyết tật; trước các máy lắp ráp phải tích tụ đủ chi tiết; điều khiển bị trục trặc; phần cơ khí bị hỏng, ...
2. Phối hợp hoạt động của các công đoạn có thời gian chu kỳ khác nhau.
3.1.4 Điều khiển dây chuyền
Thực hiện ba chức năng chính:
1. Điều khiển tuần tự
Chức năng điều khiển quan trọng nhất, đảm bảo các thao tác nhỏ nhất, nhanh nhất, có thể trong vài phần của giây, được thực hiện chính xác theo thời gian và theo quá trình
2. Giám sát an toàn
Đảm bảo các chi tiết không vượt ra ngoài phạm vi an toàn và vào vùng nguy hiểm. Cảnh báo hoặc dừng máy khi có nguy cơ.
3. Đảm bảo chất lượng
Đảm bảo chi tiết không bị khuyết tật, đưa ra ngoài các chi tiết lỗi hoặc thiếu, có thể đưa trở lại đầu dây chuyền.
3.2 Phân tích một dây chuyền tự động
Phân tích là đánh giá hiệu quả của một dây chuyền sản xuất:
Máy móc và thiết bị công nghệ.
Thiết kế hệ thống và cách thức vận hành hệ thống.
Máy móc và thiết bị tốt chưa phải là tất cả, chưa chắc đã đảm bảo hiệu quả cao.
Quan điểm về hệ thống là phải đảm bảo độ tin cậy.
Vấn đề đặt ra là: bao nhiêu công đoạn là đủ, dung tích của bộ đệm bằng bao nhiêu, có nên có một vài công đoạn làm bằng tay hay không? ...
3.2.1 Các thuật ngữ
Chu kỳ máy Tc = thời gian gia công + thời gian di chuyển + thời gian nghỉ.
Thời gian trung bình hoàn thành một sản phẩm Tp
Tp = Tc + FTd, F là xác suất dừng máy.
Ba số đo hiệu quả chính của một dây chuyền
1. Năng suất trung bình Rp = 1/Tp.
2. Hiệu suất dây chuyền E = Tc/Tp.
3. Giá thành trên một đơn vị sản phẩm Cpc = Cm + CLTp + Ct
3.2.2 Phân tích dây chuyền không có bộ đệm
Phương pháp cận trên
Đánh giá cận trên xác suất dừng máy trong một chu kỳ máy
F=sum (p_i) ~ np
Phương pháp cận dưới
Đánh giá cận dưới xác suất dừng máy
F=1-(1-p)^n
3.2.3 Dây chuyền bán tự động
Một số khâu có thể cần dùng người. Ví dụ một số việc rất khó tự động hóa.
Người không bao giờ bị dùng vì người đủ thông minh để đáp ứng được mọi tình huống xảy ra.
Cần đánh giá hiệu quả của việc thay máy bằng người.
3.3 Phân tích dây chuyền có bộ đệm
3.3.1 Các giới hạn của bộ đệm
Máy đói: không có chi tiết để xử lý. Khi một máy bị dừng, toàn bộ các máy sau là máy đói.
Máy ứ: Chi tiết không thể đi qua máy được. Khi mọt máy bị dừng toàn bộ các máy phía trước nó là máy ứ vì chi tiết không thể đi qua chúng được nữa.
Bộ đệm có dung tích bằng không
Hiệu suất: Eo=Tc/(Tc+F.Td)
Bộ đệm có dung tích bằng vô cùng
Máy nào cũng có bộ đệm, không có tình trạng máy đói, máy ứ. Mỗi máy hoạt động độc lập với nhau
Hiệu suất của mỗi máy: Ek=Tc/(Tc+FkTdk)
Hiệu suất của toàn bộ dây chuyền: E_vocung = min{Ek}
3.3.1 Các giới hạn của bộ đệm
Bộ đệm có dung tích nào đó
Hiệu suất: Eo<=E<=E_vocung
Ý nghĩa
A. Nếu Eo~E_vocung thì không cần bộ đệm.
B. Cần phải chia dây chuyền thành các công đoạn sao cho hiệu suất của chúng gần bằng nhau.
Hiệu suất của toàn bộ dây chuyền sẽ cao nhất nếu:
Phân chia các công đoạn bằng với số máy. Giữa các máy đều có bộ đệm.
Đảm bảo được xác suất dừng máy ở mỗi công đoạn là gần bằng nhau.
Thiết kế các bộ đệm có dung tích tương đối lớn. Dung tích xác định bởi thời gian dừng máy trung bình, nếu Td/Tc lớn, phải tăng dung tích bộ đệm.
Khi số lượng tăng lên quá nhiều thì năng suất toàn dây chuyền sẽ giảm.
3.3.2 Phân tích dây chuyền hai công đoạn
Tính toán kích cỡ bộ đệm:
1. Khi thời gian sửa chữa có phân bố xác suất đều.
2. Khi thời gian sửa chữa có phân bố xác suất hình học.
3.4 Các hệ thống lắp ráp và vấn đề cân bằng dây chuyền
3.4.1 Các hệ thống lắp ráp
Một hoạt động cơ bản quan trọng của sản xuất và chiếm một tỷ trọng rất lớn trong các ngành công nghiệp.
Lắp ráp: ghép hai hay nhiều bộ phận để được một chi tiết hay một sản phẩm phức tạp hơn.
Phương pháp thực hiện:
Ghép nối bằng cơ khí:
Ghép nối bằng bu lông, ốc vít;
Dùng đinh tán;
Ghép nối bằng ép khít, dùng nhiệt;
Ghép nối bằng khâu, móc nối vào nhau.
Ghép nối bằng hàn: hai phần của chi tiết trở thành một khối duy nhất.
Ghép nối bằng dán: dùng một số vật liệu trung gian.
1. Trạm lắp ráp bằng tay: lắp ráp một sản phẩm phức tạp, số lượng nhỏ.
2. Dây chuyền lắp ráp bằng tay: gồm nhiều trạm dùng công nhân, thực hiện một số thao tác đơn giản. Giữa các trạm có hệ thống vận chuyển cơ khí hóa.
3. Dây chuyền lắp ráp tự động: có mức độ tự động hóa cao, với năng suất lớn.
3.4.2 Vấn đề cân bằng dây chuyền
Phân chia các công đoạn sao cho mỗi công đoạn có thời gian hoàn thành gần bằng nhau gọi là vấn đề cân bằng dây chuyền.
Tại sao như vậy?
Khái niệm về phần tử việc: công việc không thể chia nhỏ ra được nữa.
Khái niệm về giàng buộc trật tự công việc: có một số việc nhất thiết phải hoàn thành rồi mới làm được việc khác.
Nếu các công đoạn có thời gian thực hiện gần bằng nhau thì hiệu suất của dây chuyền sẽ là cao nhất.
Mô tả công việc theo đồ thị giàng buộc hoặc theo bảng.
3 thuật toán (heuristics – sẽ cho ra kết quả tốt nhưng chưa chắc đã tối ưu):
1. Phương pháp phần tử dài nhất.
2. Phương pháp Kilbrige-Wester.
3. Phương pháp đánh trọng số thứ tự.
Với mỗi phương pháp trước hết phải xác định được chu kỳ máy Tc (thời gian cho ra đời một sản phẩm).
Sau khi cân bằng dây chuyền cần đánh hệ số cân bằng d=(nTc-Twc)/nTc.
Bạn đang đọc truyện trên: Truyen2U.Com