Tài liệu Bài giảng tự động hóa quá trình sản xuất fms&cim chương 4 - ths phạm thế minh

BỘ MÔN KỸ THUẬT MÁY Trường ĐH Giao thông Vận tải Tự động hóa quá trình sản xuất FMS & CIM Th.s Phạm Thế Minh Bài giảng Tự động hóa quá trình sản xuất FMS & CIM Chương 4 Hệ thống lãnh đạo quá trình sản xuất Nội dung môn học BỘ MÔN KỸ THUẬT MÁY Trường ĐH Giao thông Vận tải Th.s Phạm Thế Minh Chương 4: Hệ thống lãnh đạo quá trình sản xuất 4.1 Cấu trúc xử lý thông tin trong công nghiệp sản xuất Tự động hóa quá trình sản xuất FMS & CIM 4.2 Thâu tóm dữ liệu vận hành (BDE) 4.3 Phương pháp điều khiển gia công 4.4 Hệ thống chỉ đạo gia công 4.5 Hệ thống điều khiển logic khả trình (PLC) 4.6 Lập trình hệ thống gia công linh hoạt Chương 4 Hệ thống lãnh đạo quá trình sản xuất Tự động hóa quá trình sản xuất FMS & CIM Giới thiệu khái niệm BỘ MÔN KỸ THUẬT MÁY Trường ĐH Giao thông Vận tải Th.s Phạm Thế Minh FMS: Flexible Manufacturing System Hệ thống sản xuất linh hoạt CIM: Computer Integrated Manufacturing Sản xuất tích hợp trợ giúp máy tính CAD: Computer Aided Design Thiết kế có trợ giúp máy tính CAM: Computer Aided Manufacturing Sản xuất có trợ giúp máy tính CAP: Computer Aided Planning Lập kế hoạch có trợ giúp máy tính CAQ: Computer Aided Quality Control Kiểm tra chất lượng có trợ giúp máy tính PP&C: Production Planning and Control Lập kế hoạch sản xuất, vật tư, thời gian và kiểm tra hệ thống sản xuất Chương 4 Hệ thống lãnh đạo quá trình sản xuất BỘ MÔN KỸ THUẬT MÁY Mặt bằng chức năng trong các công ty sản xuất công nghiệp Dịch vụ Kế hoạch sản xuất Trường ĐH Giao thông Vận tải Th.s Phạm Thế Minh Marketing Tiêu thụ Phát triển(C AE)/ Kết cấu (CA D) Tự động hóa quá trình sản xuất FMS & CIM Đảm bảo chất lượn g (CAQ) Chuẩn bị công việc Chuẩn bị gia công Kế hoạch côn g việc Kế hoạch gia công (CAP) Vật liệu t hô Chi tiết g ia công từn g phần Điều khiể Kho Kiểm tra Gia công từng phần Mua sắm n gia côn Dòng thông tin kỹ thuật liên quan đến sản phẩm Dòng thông tin kỹ thuật liên quan đến nhiệm vụ g Bảo quản Lắp ráp Gia công C Điều khiể n cô Kế hoạch ng việc và điều khiển sản xuất(CAP ) Vận tải AM Gửi đ i Kết quả Chương 4 Hệ thống lãnh đạo quá trình sản xuất Dòng thông tin (Điều khiển gia công) BỘ MÔN KỸ THUẬT MÁY Trường ĐH Giao thông Vận tải Th.s Phạm Thế Minh Những dòng thông tin chính từ/tới việc điều khiển gia công Nhiệm vụ điều khiển gia công •Quản lý nhiệm vụ gia công Kế hoạch công việc, chương trình NC •Phân chia nhiệm vụ gia công Dữ liệu sửa chữa •Giám sát xưởng (Giám sát khu vực gia công) Nhiệm vụ sản xuất, đặt trước nơi sx thay đổi nhiệm vụ Dữ liệu sản xuất, cải tiến nhiệm vụ, đăng ký khả năng, lượng và nguyên nhân phế phẩm, dao động vật liệu Thông báo chất lượng Tự động hóa quá trình sản xuất FMS & CIM Số lượng và nguyên nhân phế phẩm Dữ liệu về tình trạng, cải tiến nhiệm vụ Nhiệm vụ lưu trữ Dữ liệu về tình trạng, cải tiến nhiệm vụ thay đổi nguyên liệu, Yêu cầu công cụ, dữ liệu sửa chữa Nhiệm vụ công việc 3 4 1 Tình trạng bảo quản và sửa chữa 2 Đề nghị lịch bảo quản 5 6 8 7 Dữ liệu về tình trạng, cải tiến nhiệm vụ Nhiệm vụ vận tải Phân chia giải phóng hàng hóa, thông bảo vận tải Lĩnh vực kế toán Dữ liệu về tiền công Chương 4 Hệ thống lãnh đạo quá trình sản xuất BỘ MÔN KỸ THUẬT MÁY Thứ bậc mặt bằng lãnh đạo trong sản xuất công nghiệp Trường ĐH Giao thông Vận tải Th.s Phạm Thế Minh Kế hoạch sản xuất và điều khiển sản xuất Mặt bằng lãnh đạo chung Tự động hóa quá trình sản xuất FMS & CIM Mặt bằng chỉ đạo gia công Mặt bằng chỉ đạo quá trình Kế hoạch sản xuất Kế hoạch chương trình sx Điều khiển sx cho nhiệm vụ gia công và đặt hàng Nhiệm vụ gia công Sắp đặt nhiệm vụ Kế hoạch thời hạn và năng suất Giám sát nhiệm vụ Phản hồi Trạm chỉ đạo gia công Điều khiển quá trình Điều khiển máy Mặt bằng chỉ đạo máy gia công Kế hoạch sản lượng Quá trình xử lý gia công Điều khiển quá trình Điều khiển máy Điều khiển dòng vật liệu Trạm lưu Cổng thu thập dữ liệu vận hành Chương 4 Hệ thống lãnh đạo quá trình sản xuất Thứ bậc xử lý thông tin BỘ MÔN KỸ THUẬT MÁY Trường ĐH Giao thông Vận tải (trong việc quản lý nhiệm vụ) Th.s Phạm Thế Minh Kế hoạch sản xuất và điều khiển sản xuất Lập kế hoạch, điều khiển và giám sát quá trình sản xuất của việc xử lý tới khi xuất xưởng về sản lượng, thời hạn và năng xuất. Tự động hóa quá trình sản xuất FMS & CIM Sau khi kiểm tra liệu nguồn lực cần thiết cho quá trinh sản xuất ( vật liệu, phương tiện, nhân lực) còn để dùng hay không, rồi có thể giao nhiệm vụ cho bộ phận điều khiển gia công. Nhiệm vụ gia công Điều khiển gia công Phản hồi (Điều khiển phân xưởng, công nghệ chỉ đạo gia công) •Sự chênh lệch • Nhiệm vụ được phân công của hệ thống kế hoạch sx và điều khiển sản xuất cho các tế bào sản xuất/ tế bào lắp ráp/ hệ thống vận tải. •Hoàn thành • Điều khiển và giám sát sự phân phối này. •Tình trạng • Bù nhiễu. Điều khiển số trực tiếp Thu nhận dữ liệu vận hành Thực trạng quá trình Thông tin điều khiển Quá trình sản xuất (Gia công, lắp ráp, vận tải) Chương 4 Hệ thống lãnh đạo quá trình sản xuất BỘ MÔN KỸ THUẬT MÁY Cấu trúc „truyền thống“ của hệ thống tự động hóa Trường ĐH Giao thông Vận tải phò ng Th.s Phạm Thế Minh Máy chỉ đạo Mặt bằng chỉ đạo gia công BUS độn gh óa Mặt bằng điều khiển Tự Tự động hóa quá trình sản xuất FMS & CIM Văn Mặt bằng lãnh đạo Mặt bằng chỉ đạo quá trình và chỉ đạo máy gia công Mặt bằng cảm biến/ Chấp hành Điểm tới điểm Điều khiển lưu khả trình BUS cảm biến/ chấp hành Chương 4 Hệ thống lãnh đạo quá trình sản xuất BỘ MÔN KỸ THUẬT MÁY 4 thế hệ trong công nghệ tự động hóa Trường ĐH Giao thông Vận tải Th.s Phạm Thế Minh Thế hệ thứ 1 Thế hệ thứ 2 Máy chủ Điều khiển lưu khả trình Cảm biến chấp hành ĐK lưu khả trình ĐK lưu khả trình Cảm biến chấp hành Cảm biến chấp hành Cảm biến chấp hành Tự động hóa quá trình sản xuất FMS & CIM Máy chủ Thế hệ thứ 4 Tự động hóa thông minh phân tán (Peer to Peer) Thế hệ thứ 3 ĐK lưu khả trình Hệ thống thông tin Nhiệt độ Áp suất Hệ thống thông tin Áp suất Nhiệt độ Thấy được van van Chương 4 Hệ thống lãnh đạo quá trình sản xuất BỘ MÔN KỸ THUẬT MÁY Trường ĐH Giao thông Vận tải Th.s Phạm Thế Minh Chương 4: Hệ thống lãnh đạo quá trình sản xuất 4.1 Cấu trúc xử lý thông tin trong công nghiệp sản xuất Tự động hóa quá trình sản xuất FMS & CIM 4.2 Thâu tóm dữ liệu vận hành 4.3 Phương pháp điều khiển gia công 4.4 Hệ thống chỉ đạo gia công 4.5 Hệ thống điều khiển logic khả trình (PLC) 4.6 Lập trình hệ thống gia công linh hoạt Chương 4 Hệ thống lãnh đạo quá trình sản xuất BỘ MÔN KỸ THUẬT MÁY Thu nhận và xử lý dữ liệu vận hành Trường ĐH Giao thông Vận tải Th.s Phạm Thế Minh Xử lý dữ liệu vận hành Lao động [giờ] Quá trình vào Tình trạng kết thúc Quá trình ra Thực trạng gia công Thời gian hoàn thành Tự động hóa quá trình sản xuất FMS & CIM Tình trạng bắt đầu •Lịch hẹn Thời gian [ngày] •Khối lượng •Thời gian •Chất lượng Thu nhận dữ liệu vận hành Chất lượng gia công Thu nhận thời gian lao động Thu nhận dữ liệu máy gia công Phản hồi nhiệm vụ Chương 4 Hệ thống lãnh đạo quá trình sản xuất BỘ MÔN KỸ THUẬT MÁY Phân loại dữ liệu cho việc thu thập dữ liệu cho máy và dữ liệu vận hành Dữ liệu cho máy Dữ liệu máy Dữ liệu nhiệm vụ Thời gian chạy máy sản lượng tính theo: chiếc, thể tích, trọng lượng… Phản hồi Tự động hóa quá trình sản xuất FMS & CIM •Báo lỗi •Thời gian cho dụng cụ Nhận dạng: •Số hiệu máy, số dụng cụ… Ngoài ra: Dữ liệu máy liên quan đến nhiệm vụ: •Thời gian trang bị Th.s Phạm Thế Minh Dữ liệu vận hành Dữ liệu thời gian nhân sự Dữ liệu sản xuất •Thời gian chạy không Trường ĐH Giao thông Vận tải Tiến hành Thời gian xử lý Thời gian chờ trước khi xử lý Thời gian điều khiển Thời gian chờ sau khi xử lý Thời gian vận tải Thời gian trong xưởng Thời gian ngoài xưởng Dữ liệu hoạt động, nhân sự Dữ liệu chấm công: Loại công việc Thời điểm đến/về Dữ liệu về căng tin: •Lắp đặt Thời gian có mặt Giá •Đợi Thời gian giải lao (Bắt đầu, kết thúc) Khối lượng •Trang bị •Xử lý Dữ liệu về hoạt động không có kế hoạch trước: Dữ liệu về năng suất lao động Dữ liệu về thời gian cho: Khối lượng công việc Thời gian làm việc Đào tạo Họp Nhận dạng: Thời gian sửa chữa Mã số nhiệm vụ Thời gian bảo dưỡng •Thời gian xử lý Dữ liệu khác Dữ liệu chất lượng •Nhân sự Dữ liệu quá trình Giá trị kiểm tra, đo •Công cụ mỗi nhiệm vụ Áp lực Thông số lỗi Nhiệt độ Số lượng Tốc độ Lý do phế phẩm Dữ liệu điều khiển Dữ liệu phân tích chất lượng Dữ liệu về nhiên liệu: Lượng Giá Nhân sự … Chương 4 Hệ thống lãnh đạo quá trình sản xuất Thiết bị thu nhận thông tin BỘ MÔN KỸ THUẬT MÁY Trường ĐH Giao thông Vận tải Th.s Phạm Thế Minh Đầu đọc mã vạch di động Tự động hóa quá trình sản xuất FMS & CIM Cổng thu nhận thông tin thời gian Cổng thu nhận thông tin di động Thu nhận thông tin di động Chương 4 Hệ thống lãnh đạo quá trình sản xuất Dạng lưu giữ thông tin BỘ MÔN KỸ THUẬT MÁY Trường ĐH Giao thông Vận tải Th.s Phạm Thế Minh Tự động hóa quá trình sản xuất FMS & CIM Mác vận chuyển với hai mã vạch khác nhau Thẻ từ mã vạch Chíp cho thẻ Bút đọc mã vạch Chương 4 Hệ thống lãnh đạo quá trình sản xuất Chức năng thu nhận dữ liệu BỘ MÔN KỸ THUẬT MÁY Trường ĐH Giao thông Vận tải Th.s Phạm Thế Minh Thu nhận thông tin Tự động hóa quá trình sản xuất FMS & CIM Chức năng chung Xử lý Đặt tiêu chuẩn Kiểm tra Xử lý từng công đoạn Thu nhận Nén Chuyển Nhóm dữ liệu Nhiệm vụ Máy Công cụ Kho Loại hình thu nhận Offline Online Tự động Di động Lưu chứa dữ liệu Mã vạch Thẻ từ OCR Chip OCR: Optical Character Recognition Chương 4 Hệ thống lãnh đạo quá trình sản xuất Cảm biến trong công nghệ gia công BỘ MÔN KỸ THUẬT MÁY Trường ĐH Giao thông Vận tải Th.s Phạm Thế Minh 1. Cảm biến hình ảnh 2. Hệ thống quang học 3. Gương phản chiếu Tự động hóa quá trình sản xuất FMS & CIM 4. Cực chiếu ánh sáng đỏ 5. Mã vạch Phần trống Phần đầu Phần trống Phần dữ liệu Phần cuối Chiều dài vạch Chiều rộng Môdun Chương 4 Hệ thống lãnh đạo quá trình sản xuất BỘ MÔN KỸ THUẬT MÁY Trường ĐH Giao thông Vận tải Th.s Phạm Thế Minh Chương 4: Hệ thống lãnh đạo quá trình sản xuất 4.1 Cấu trúc xử lý thông tin trong công nghiệp sản xuất Tự động hóa quá trình sản xuất FMS & CIM 4.2 Thâu tóm dữ liệu vận hành 4.3 Phương pháp điều khiển gia công 4.4 Hệ thống chỉ đạo gia công 4.5 Hệ thống điều khiển logic khả trình (PLC) 4.6 Lập trình hệ thống gia công linh hoạt Chương 4 Hệ thống lãnh đạo quá trình sản xuất BỘ MÔN KỸ THUẬT MÁY Trường ĐH Giao thông Vận tải Các kiểu điều khiển thời gian thực hiện Tự động hóa quá trình sản xuất FMS & CIM Th.s Phạm Thế Minh Điều khiển kế hoạch mạng lưới định hướng giao dịch (Dự án phức tạp) Điều khiển gia công định hướng tải (Vd chế tạo máy) Điều khiển cổ điển gia công trong sản xuất đơn chiếc và loạt vừa Điều khiển gia công định hướng theo nhu cầu khách hàng (Gia công kl ổn định) Các phương pháp điều khiển gia công Điều khiển gia công với số tăng trưởng (Gia công hàng loạt định hướng lắp ráp) Điều khiển kỹ thuật quá trình trong sản xuất loạt vừa và loạt lớn Nguyên tắc xưởng Hệ thống chỉ đạo sản xuất và dây chuyền (công nghiệp dệt may, công nghệ pp) Nguyên tắc tuyến Nguyên tắc dchuyền Chương 4 Hệ thống lãnh đạo quá trình sản xuất BỘ MÔN KỸ THUẬT MÁY Trường ĐH Giao thông Vận tải •Phân tán thời gian hoàn thành đối với nhiệm vụ. Th.s Phạm Thế Minh •Chỉ có nhiệm vụ quan trọng mới đạt đúng thời gian theo kế hoạch; phần còn lại là nguyên nhân gây ùn tắc trong xưởng. •Phương pháp hiện hành bỏ qua thực tế rằng thời gian hoàn thành làm cơ sở cho thực hiện thống kê. Tự động hóa quá trình sản xuất FMS & CIM •Mục tiêu thời gian hoàn thành, thực trạng,việc sử dụng và sự đúng hẹn không đo được hiệu quả sử dụng và cũng bị ảnh hưởng không chọn lọc. •Không đưa ra được quy tắc đo thời gian gia công. Các vấn đề trong điều khiển gia công làm việc xác định cổ điển Yêu cầu một mô hình tính toán thực tế cho quá trình sản xuất Quá trình sản xuất thành lập phù hợp với tính tự nhiên ngẫu nhiên của nó. Mục tiêu thời gian hoàn thành, thực trạng,việc sử dụng và sự đúng hẹn phải được đề cập trong mối quan hệ lô gic. Chương 4 Hệ thống lãnh đạo quá trình sản xuất Điều khiển gia công định hướng tải Các kiểu điều khiển thời gian thực hiện Th.s Phạm Thế Minh Hệ thống lao động dạng hình phễu Điều khiển kế hoạch mạng lưới định hướng giao dịch Tự động hóa quá trình sản xuất FMS & CIM BỘ MÔN KỸ THUẬT MÁY Trường ĐH Giao thông Vận tải Hệ thống lao động (Nhân sự, vị trí làm việc, tế bào gia công,…) được mô tả dưới dạng hình phễu: Điều khiển gia công định hướng tải Điều khiển gia công định hướng theo nhu cầu khách hàng Điều khiển gia công với số tăng trưởng Hệ thống chỉ đạo sản xuất và dây chuyền Nguyên tắc xưởng Nguyên tắc tuyến Nguyên tắc dchuyền Các đại lượng xác định quan hệ: Thực trạng trung bình, công suất trung bình, năng suất và thời gian hoàn thành trung bình. Mục đích của điều khiển gia công là điều chỉnh dòng chảy của nhiệm vụ sao cho thực trạng đợi thấp và thời gian hoàn thành ngắn nhất có thể. Từ đó cải thiện đươc sự đúng hẹn. •Tải trung bình (giờ/ngày) Nhiệm vụ đang tới •Thực trạng trung bình (Thời gian đợi) (giờ) Nhiệm vụ chờ đợi •Năng suất tối đa •Công suất trung bình •Thời gian hoàn thành trung bình Nhiệm vụ (ngày) hoàn thành =Thực trạng trung bình/Công suất trung bình Chương 4 Hệ thống lãnh đạo quá trình sản xuất