Chọn cấu trúc tối ưu của modul sản xuất tự động linh hoạt

Hệ thống sản xuất linh hoạt (Flexible Manufacturing System – FMS) và Modul sản xuất tự động linh hoạt (Flexible Manufacturing Modular – FMM) ra đời là một cuộc cách mạng và là một thành tựu quan trọng trong khoa học kỹ thuật. Bài báo giới thiệu một phương pháp xác định cấu trúc tối ưu của FMM áp dụng khi thiết kế, xây dựng một FMM mới hoặc tối ưu hiệu quả làm việc của một FMM có sẵn, hoạt động độc lập hoặc hoạt động trong một FMS.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Chọn cấu trúc tối ưu của modul sản xuất tự động linh hoạtNguyễn Đăng BìnhTạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ104(04): 165 - 167CHỌN CẤU TRÚC TỐI ƯU CỦA MODUL SẢN XUẤT TỰ ĐỘNG LINH HOẠTNguyễn Đăng Bình*Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp – ĐH Thái NguyênTÓM TẮTHệ thống sản xuất linh hoạt (Flexible Manufacturing System – FMS) và Modul sản xuất tự độnglinh hoạt (Flexible Manufacturing Modular – FMM) ra đời là một cuộc cách mạng và là một thànhtựu quan trọng trong khoa học kỹ thuật. Bài báo giới thiệu một phương pháp xác định cấu trúc tốiưu của FMM áp dụng khi thiết kế, xây dựng một FMM mới hoặc tối ưu hiệu quả làm việc của mộtFMM có sẵn, hoạt động độc lập hoặc hoạt động trong một FMS.Từ khóa: Hệ thống sản xuất linh hoạt, modul sản xuất tự động linh hoạtĐẶT VẤN ĐỀ*Hiệu quả hoạt động của một hệ thống sảnxuất tự động linh hoạt (FlexibleManufacturing System – FMS) nói chung vàmodul sản xuất tự động linh hoạt (FlexibleManufacturing Modul – FMM) nói riêng phụthuộc rất nhiều cấu trúc của FMM. “Cấu trúctối ưu” ở đây với nghĩa là sự thích ứng làmviệc một cách tối ưu giữa robot và các máygia công CNC. Cấu trúc của một FMM đượcthiết kế dựa trên đặc điểm của sản phẩm đượcgia công trên FMM (chi tiết gia công), loạinguyên công gia công, chủng loại và số lượngrobot, chủng loại và số lượng máy CNC. Gảibài toán tối ưu cấu trúc của một FMM là đitính toán số lượng tối ưu của robot và củamáy CNC cấu thành nên FMM. Bài toáncũng được giới hạn với FMM có 1 robot vàn máy CNC.GIAI BÀI TOÁN TỐI ƯU CẤU TRÚCCỦA FMMKhi tính toán thiết kế để có một FMM hoạtđộng hiệu quả, thường được tiến hành qua cácbước sau: Xác định sản phẩm cần được giacông trên FMM; trên cơ sở lý thuyết gia côngnhóm, lập các nhóm chi tiết gia công; xâydựng chi tiết gia công điển hình; lập quy trìnhcông nghệ gia công và chọn chế độ công nghệ(chế độ cắt, dụng cụ cắt…) gia công chi tiếtđiển hình; chọn robot và các máy CNC (Cácmáy CNC có thể giống nhau hoặc khác nhau.Bài toán cụ thể ở đây cũng được giới hạn làcác máy CNC giống nhau); xây dựng mô hình*toán tối ưu để chọn cấu trúc tối ưu cho FMM;ngoài ra, nếu FMM hoạt động trong FMS thìcó thể tính số lượng FMM cần thiết hoạt độngđể thực hiện nhiệm vụ sản xuất theo kế hoạch.Trong các nội dung trên, bài toán tập trungvào xây dựng mô hình toán tối ưu để lựa chọncấu trúc tối ưu của FMM. Cụ thể là trên cơ sởmột FMM đã được sơ bộ lựa chọn, ta chọn sốlượng máy CNC cần thiết để có hiệu quả nhấtkhi gia công các sản phẩm đã xác định; hoặclà với một FMM có sẵn hoạt động độc lập hayhoạt động trong một FMS, cần xác địnhphương thức làm việc tối ưu của FMM saocho hiệu quả hoạt động của nó cao nhất.Để xác đinh mô hình tối ưu, ta chọn hàm mụctiêu là chi phí gia công nhỏ nhất, ký hiệu là Q.Hàm mục tiêu Q được xác định như sau:Qk = (Cp +EH S Lk CulkN N+ ∑ Alk )( k + k tnpk ) (1)TFFk aklk TlkTrong đó:CP – Giá của FMM tính trênn 1 giờ gia công;(2)C p = C pp + C pM = C pp + C pM 1 ;t =1CPP – Giá của Robot tính trên 1 giờ gia công;CPM – Giá thành của máy thứ i tính trên 1 giờgia công;n – số lượng máy CNC của FMM;S – Giá mộtn FMM; S được tính như sau:(3)S = S p + S Mii =1SP – Giá Robot;SMi – Giá máy CNC thứ i;En – Hệ số sử dụng của FMM, được tínhtheo [1];∑∑Tel: 0913 286661165166Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyênhttp://www.lrc-tnu.edu.vnNguyễn Đăng BìnhTạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆTP - Thời gian kế hoạch làm việc của FMM;Tlk - Giá của dụng cụ cắt thứ l tính trên 1 giờgia công;Culk – Giá của dụng cụ cắt thứ l;Au – Mức độ (%) tham gia gia công của dụngcụ cắt thứ l khi gia công loạt chi tiết thứ k;tnpk – Thời gian trung bình mỗi lần điều chỉnhFMM;Lk – Số lượng tổng các loại dụng cụ tham giagia công loạt chi tiết thứ k;Nk – Số lượng chi tiết trong loạt chi tiết thứ k;Nk – Năng xuất của FMM khi gia công loạtchi tiết thứ k;ak – Số nhóm chi tiết trong loạt chi tiết thứ k;Từ (1), (2) và (3) ta có hàm mục tiêu sau:nnE Lk Cu  N N Qx =Cpp +∑CpMi +(Sp +∑SMi ) M +∑ lk Alk  k + k tnpk  (4)TF lk=1 Tek  Fk ak i=1i=1Tính đến các điều kiện hạn chế về kỹ thuật vàkinh tế như hệ số chất tải của robot, máyCNC và hệ số tính đến hiệu quả tối thiểu củaFMM, ta có mô hình toán tối ưu về cấu trúcFMM như sau:K nnE Lk Cu  N N Qn =∑Cpp +∑CpMi +(Sp +∑SMi ) M +∑ lk Alk  k + k tnpk →minTF lk=1 Tek  Fk ak k=1 i=1i=1(5)KMKMKHF =∑ HFK ≥ KHM k=1 KnPKPKHF =∑ HK ≤ KHP k=1 nTrong đó:MK HF - Hệ số chất tải trung bình của FMMgồm n máy CNC;MK HFK- Hệ số chất tải của máy CNC khi giacông loạt chi tiết k;PK HF - Hệ số chất tải trung bình của Robotlàm việc trong FMM với n máy CNC;PK HK- Hệ số chất tải của Robot đối với mỗimáy CNC; K HM  - Hệ số chất tải định mức (tối thiểu)của máy CNC; K HP  - Hệ số chất tải định mức (tối thiểu)của Robot;104(04): 165 - 167FHK - Năng xuất của FMM khi gia công loạtchi tiết ...