Công dụng và phân loại hệ thống vận chuyển và kho chứa

Câu 1: Nêu công dụng và phân loại hệ thống vận chuyển và kho chứa. Các thiết bị chính trong hệ thống vận chuyển, kho chứa? 3 đ Công dụng và phân loại Một hệ thống sx chỉ có thể hoạt động hiệu quả khi có sự phối hợp đồng bộ giữa các thiết bị sx chính (máy CNC, CMM,…) và các thiết bị phụ trợ (các thiết bị vận chuyển, kho chứa vật liệu, thiết bị thu gom phế liệu, các hệ thống đảm bảo dụng cụ, …) Trong quá trình gia công, vật liệu tồn tại ở các trạng thái khác nhau: Được gia công trên các thiết bị công nghệ Được kiểm tra Được lưu trữ ở các kho Được mang trên các thiết bị vận chuyển Chờ gia công Trừ khi đang được gia công hoặc kiểm tra, vật liệu được chứa hoặc được vận chuyển nhờ hệ thống vận chuyển vật liệu. Việc tổ chức hợp lý hệ thống vận chuyển, kho chứa để giảm thời gian chờ đợi có ý nghĩa lớn, cho phép giảm chu kỳ sx, tăng năng suất gia công và giảm các chi phí liên quan (chi phí nhà xưởng, bảo quản, …) Trong hệ thống sx, hệ thống vận chuyển, kho chứa là phương tiện liên kết giữa các nguyên công. Là phương tiện vật chất giúp cho dòng lưu chuyển vật liệu được thông suốt, nhịp nhàng, đồng bộ. Việc tổ chức hệ thống vận chuyển, kho chứa luôn luôn được thực hiện đồng thời với việc sắp xếp các thiết bị công nghệ. Khi tự động hóa các thiết bị sx phải áp dụng đồng bộ các thiết bị công nghệ tự động và hệ thống vận chuyển, kho chứa tự động 2 đ Các thiết bị chính trong hệ thống vận chuyển, kho chứa: Kho chứa Thiết bị sắp xếp và cấp phôi Xe tự hành, Tay máy, Băng tải Các thiết bị xếp dỡ Hệ thống máy tính và phần mềm tương ứng 1 đ Câu 2: Nêu các chức năng, kết cấu chung của xe tự hành (AGV), ưu điểm của xe tự hành so với các thiết bị vận chuyển khác? 3 đ Các AGV thực hiện các chức năng như: Vận chuyển chi tiết, dụng cụ, đồ gá tới (hoặc từ) các trạm gia công, các kho chứa và các khu đợi. Phân phối vật liệu tới các trạm gia công. Vận chuyển chi tiết thành phẩm từ hệ thống tới các trạm lắp ráp. Phân phối chi tiết, dụng cụ, đồ gá tới (hoặc từ) các kho chứa tự động. Vận chuyển phế thải. 1 đ Do kết cấu gọn nhẹ, được điều khiển và làm việc độc lập, các AGV có ưu thế so với các phương tiện vận chuyển khác: Tính linh hoạt (dễ thay đổi đường đi, dễ thay đổi nhiệm vụ, ...) Tăng tính điều khiển dòng vật liệu và sự vận chuyển. Giảm hư hỏng sản phẩm và ít tiếng ồn. Có khả năng làm việc trong môi trường nguy hiểm, độc hại. Có khả năng giao tiếp với các hệ thống thiết bị khác như máy công cụ, robot, băng tải. Được thiết kế theo mô đun vì vậy dễ dàng trong chuẩn đoán hỏng hóc và bảo dưỡng. Có khả năng xác định vị trí và định vị chính xác. Giúp giảm giá thành sản phẩm qua việc giảm diện tích xưởng, giảm lao động trực tiếp. 1 đ Kết cấu chung của các AGV hay các robot tự hành thường có 4 phần: Phần di động (bánh xe, chân, xích, …) đảm bảo AGV có thể di chuyển trên địa hình xác định trước hoặc không xác định trước Phần công tác (tay máy, dụng cụ tháo lắp, …) giúp AGV hoàn thành chức năng của mình Hệ thống quan trắc và dẫn đường giúp AGV nhận biết mục tiêu, quan sát đường đi và vật cản Hệ thống điều khiển giúp các AGV có thể nhận lệnh từ trung tâm, nhận tín hiệu từ các sensor, phân tích đường đi, điều khiển cơ cấu công tác và thực hiện nhiều chức năng khác 1 đ Câu 3: Nêu ưu, nhược điểm của băng tải trong hệ thống FMS, các loại băng tải? 3 đ Băng tải có những nhược điểm như: cồng kềnh, chiếm dụng nhiều diện tích sản xuất nhưng chúng vẫn đang thịnh hành vì có những ưu điểm riêng, như năng suất vận chuyển cao, dễ kiểm soát Khi được tích hợp với các hệ thống giám sát và điều khiển tự động, băng tải trở thành phương tiện vận chuyển hiệu quả trong sản xuất linh hoạt. 1 đ Dựa trên kết cấu và công dụng, người ta phân biệt các loại băng tải: Dạng băng Dạng máng Dạng con lăn Dạng xích Theo phương pháp lắp đặt có: Băng tải đặt trên nền Băng tải treo Loại băng tải đặt trên nền dễ chuyển làn đối tượng từ đường này sang đường khác. Loại treo rẻ tiền, chiếm ít diện tích nhưng phải dùng các hộp, móc treo cố định nên khó chuyển làn Cả 2 loại băng tải đều có thể được dẫn động bằng động cơ hoặc không. Khi dùng loại băng tải dẫn động có thể chủ động điều khiển tốc độ của chúng, do đó chủ động được nhịp sản xuất. Khi không dùng động cơ dẫn động thì chi tiết tự di chuyển nhờ trọng lượng hoặc do công nhân đẩy, kéo. 2 đ Câu 4: Nêu và phân tích các phương pháp nhận dạng đối tượng sản xuất? 3 đ Có thể nhận dạng trực tiếp hoặc gián tiếp Nhận dạng trực tiếp đối tượng thực hiện bằng cách quan sát trực tiếp đối tượng hoặc gắn lên đối tượng một mã thẻ. Phương pháp quan sát trực tiếp thường chỉ phân loại được đối tượng theo lô chứ không quản lý được thông tin về từng đối tượng riêng biệt Phương pháp dùng mã thẻ có thể quản lý được nhiều thông tin về sản phẩm Mã thẻ được dùng có thể dưới dạng ký tự (dễ dàng cho người dùng nhận dạng trực tiếp) hoặc mã vạch (dễ dàng cho nhận dạng tự động). Thẻ mã phải được gắn tại một vị trí nhất định, nằm trong trường làm việc của thiết bị đọc. 1.5 đ Phương pháp nhận dạng gián tiếp, thay vì gán trực tiếp mã thẻ lên đối tượng, người ta gắn vật chứa mã lên thiết bị mang (khay, giá treo,…;). Vì vật mang có hình dạng, kích thước không đổi nên dễ dàng định vị chúng trong quá trình đọc. Khi một đối tượng được đặt lên vật mang thì một mã được hình thành và được gán cho đối tượng. Tương tự như khi nhận dạng trực tiếp, vật chứa mã có thể là thẻ từ, thẻ mã vạch,… 1.5 đ Câu 5: Thế nào là tế bào sản xuất linh hoạt (FMC), hệ thống sản xuất linh hoạt (FMS)? 3 đ Hệ thống SXLH được hình thành từ các tế bào sản xuất linh hoạt (Flexible Manufacturing Cell - FMC) FMC là đơn vị tổ chức sản xuất cơ sở, là tổ hợp của một hoặc một số thiết bị công nghệ cùng với các thiết phụ trợ cần thiết khác (robot, băng tải, thiết bị kiểm tra, giám sát,...), có nhiệm vụ sản xuất tự động một nhóm các sản phẩm tương tự nhau. FMC phải có khả năng tự thích ứng với sự thay đổi của đối tượng sản xuất 1.5 đ Hệ thống SXLH (FMS) được hình thành bằng cách ghép các FMC để sản xuất các nhóm sản phẩm hoàn chỉnh hơn. Các tế bào và các thiết bị sản xuất được sắp xếp theo dây chuyền sản xuất, thực hiện sản xuất theo nhịp. Các đối tượng trong nhóm có thể được đưa vào dây chuyền một cách ngẫu nhiên. 1.5 đ Câu 6: Thế nào là hệ thống lắp ráp linh hoạt, nêu các hệ thống lắp ráp linh hoạt? 3 đ Về nguyên tắc thì hệ thống lắp ráp linh hoạt có kết cấu tổ chức như FMS gia công, trong đó: Các thiết bị lắp ráp thay cho vị trí các trung tâm gia công. Các robot thường được dùng làm nhiệm vụ lắp ráp. 0.75 đ Các hệ thống lắp ráp linh hoạt: - Trạm lắp ráp (AST) MAST AAST FAST - Thợ lắp ráp - Tính linh hoạt tùy ý Máy lắp ráp tự động Không có khả năng lập trình Robot lắp ráp Có khả năng lập trình MAST: trạm lắp ráp bằng tay AAST: trạm lắp ráp tự động FAST: trạm lắp ráp linh hoạt ACT: trung tâm lắp ráp 0.75 đ Tế bào lắp ráp (AC) Máy tính trung tâm, PLC Các trung tâm lắp ráp (gồm 1 – 5 robot lắp ráp) Có thể bao gồm: MAST, AAST tích hợp với dòng thông tin và vật liệu Tích hợp với hệ thống cấp phôi và dao tự động được quản lý và điều khiển bằng máy tính 0.75 đ Hệ thống lắp ráp (AS) Máy tính trung tâm lập kế hoạch và điều khiển ở mọi cấp độ Máy tính trung tâm điều khiển các máy tính của các trạm lắp ráp đơn lẻ và điều độ công việc AS bao gồm AAST, MAST, FAST, ACT và AC 0.75 đ Câu 7: Thế nào là thiết kế theo tham số, thiết kế hướng đối tượng, thiết kế thích nghi? 3 đ Thiết kế theo tham số Với công nghệ này, thay vì phải vẽ chính xác ngay từ đầu, chúng ta bắt đầu bằng phác thảo, sau đó mới chính xác hoá bằng cách gán kích thước và các liên kết hình học cho đối tượng. Chúng ta cũng có thể gán mối quan hệ giữa các kích thước (ví dụ sự phụ thuộc của đường kính lỗ vào chiều dày moay ơ) để mỗi khi thay đổi chiều dày moay ơ thì đường kính tự động thay đổi theo. 1 đ Thiết kế hướng đối tượng Thay vì làm việc với các đối tượng đơn giản, như đường thẳng, cung tròn, kích thước,... rời rạc, người dùng làm việc trực tiếp với các bề mặt (trụ, ren, rãnh then), với các chi tiết và cụm lắp ráp. Nhờ vậy có thể tạo các mối ghép, các khớp, cặp truyền động như trong thế giới thực. Nhờ các đối tượng được quản lý chặt chẽ theo tên gọi và số lượng, việc tạo ra cơ sở dữ liệu và xuất bảng danh mục sản phẩm trong bản vẽ lắp được thuận tiện và dễ dàng, chính xác. Đối tượng cơ sở dùng trong CAD hiện đại là các Feature. Từ các Feature mới hình thành các chi tiết máy, các cụm lắp và các sản phẩm lắp ráp hoàn chỉnh. 1 đ Thiết kế thích nghi Nó cho phép tạo ra các mô hình "thông minh", tự thay đổi kích thước để lắp vừa với chi tiết đối ứng. Công nghệ thích nghi giúp cho quá trình thiết kế được mềm dẻo và năng suất hơn. 1 đ Câu 8: Nêu khái niệm về công nghệ tái tạo (reverse engineering)? Các phương pháp lấy mẫu đối tượng trong công nghệ tái tạo? 3 đ Công nghệ thiết kế, chế tạo dùng thiết bị số hoá để copy mẫu vật lý ngày nay được gọi là công nghệ tái tạo (Reverse Engineering - RE). 1 đ Lấy mẫu có tiếp xúc và lấy mẫu không tiếp xúc. Phương pháp tiếp xúc thường dùng một đầu dò, cho trượt trên bề mặt theo lưới định trước và liên tục ghi lại các toạ độ nhận được. Đầu dò có thể được gắn lên và được điều khiển bởi máy đo toạ độ 3 chiều (Coordinate Measuring Machine - CMM), máy CNC hoặc tay cơ khí (người trực tiếp di chuyển). Đây là phương pháp nguyên thuỷ, có ưu điểm về độ tin cậy, chính xác cao. Độ phân giải cuả phần lớn các CMM là 0,5 mm, loại chính xác hơn, đạt 0,1 mm. Nhược điểm chính của phương pháp này là do đầu dò cơ khí gây nên, như không thể dò các khe, góc hẹp và có thể gây biến dạng chi tiết nếu chi tiết mềm. 1 đ Các phương pháp không tiếp xúc dùng tia laser hoặc các dụng cụ quang học khác để dò hoặc chụp ảnh bề mặt vật cần đo (quét), sau đó nhờ phần mềm xử lý ảnh, chuyển thành dữ liệu của CAD. Độ chính xác của phương pháp này tuỳ thuộc thiết bị chụp ảnh và thiết bị xử lý ảnh, có thể đạt đến ±50 mm. 1 đ Câu 9: Khái niệm về công nghệ tạo mẫu nhanh (rapid prototyping - RP). Ưu, nhược điểm của công nghệ tạo mẫu nhanh? 3 đ Công nghệ tạo mẫu nhanh (Rapid Prototyping - RP) là tập hợp các công nghệ sản xuất các mô hình vật lý bằng phương pháp đắp vật liệu, được điều khiển bằng dữ liệu của CAD 1 đ Ưu điểm của RP Tạo ra mẫu nhanh hơn so với các phương pháp truyền thống. Ngoài các ưu điểm chính của RP là nhanh, rẻ, RP còn có các ưu điểm khác, như tạo được các mẫu, khuôn, chi tiết phức tạp, kể cả chi tiết có vùng rỗng kín. Một số thiết bị có thể tạo mẫu nhiều màu, dùng trong chế tạo sản phẩm dùng ngay hoặc tạo mẫu thử, trưng bày và chào hàng. 1 đ Nhược điểm của RP Phải dùng các vật liệu đặc biệt, có cơ lý tính khác hẳn so với vật liệu dùng cho sản phẩm thực, thường có cơ tính, khả năng chịu nhiệt,... kém. Một số loại vật liệu rất đắt tiền. Độ chính xác và chất lượng bề mặt của mẫu thường kém. Mẫu sau khi định hình xong trên thiết bị tạo mẫu nhanh thường phải được gia công bổ sung (làm sạch bề mặt, hoá cứng vật liệu, đánh bóng, sơn, tẩm,...). Quá trình này được gọi chung là hậu xử lý (Post-processing). 1 đ Câu 10: Nêu và giải thích các công nghệ tạo mẫu nhanh theo dạng vật liệu sử dụng? 3 đ Làm đông cứng chất lỏng cảm quang theo từng lớp bằng laser. 0.75 đ Trải vật liệu bột theo lớp, sau đó liên kết bột bằng keo hoặc nhiệt (hàn, thiêu kết). Một số phương pháp được biết đến, như dùng tia laser để thiêu kết vật liệu bột (Selective Laser Sintering - SLS), dùng tia laser để nung chảy bột (Selective Laser Melting - SLM), dùng keo để liên kết vật liệu bột (3D Printing). 0.75 đ Phun vật liệu lỏng hoặc vật liệu ở trạng thái nóng chảy theo lớp và để cho cứng tự nhiên. Thuộc nhóm này có phun vật liệu lỏng qua nhiều đầu phun (Multi-jet Modeling - MJM), phun polymer lỏng (Polyjet), phun vật liệu nung chảy (Fused Deposition Modeling - EDM),... 0.75 đ Cắt, dán vật liệu tấm theo từng lớp. Các phương pháp thuộc nhóm này được gọi là LOM (Laminated Object Manufacturing) Vật liệu tấm có bề dày tương ứng với bề dày của lớp cắt trong mô hình CAD, được cắt theo đường bao của mỗi lớp. Các lớp được dán với nhau bằng keo, bằng nhiệt,... để tạo thành khối. Ưu điểm của LOM là rẻ, nhanh. Nhược điểm của nó là độ chính xác và độ bóng của mẫu không cao, cơ tính thường không tốt. Mẫu sau khi tạo bằng LOM thường phải được gia công, xử lý tiếp. 0.75 đ Câu 11: Khái niệm, nội dung của chuẩn bị công nghệ sản xuất? các tri thức cần thiết để chuẩn bị công nghệ? 3 đ Chuẩn bị công nghệ là biến các dữ liệu thiết kế sản phẩm thành hướng dẫn công nghệ để làm ra sản phẩm thực, đạt các chỉ tiêu chất lượng, số lượng và kinh tế mong muốn. Trong công nghệ truyền thống chúng ta quen gọi đó là thiết kế quy trình công nghệ, và sản phẩm của nó gọi là quy trình công nghệ. Thuật ngữ chuẩn bị công nghệ hàm nghĩa rộng hơn, bao gồm cả thiết kế quy trình công nghệ và thiết kế trang bị công nghệ, thậm chí cả tổ chức sản xuất. Các dữ liệu thiết kế thường nằm trong các tài liệu thiết kế, gồm các bản vẽ kỹ thuật, thuyết minh, danh mục chi tiết (Bill of Materials-BOM). 1.5 đ Tùy theo yêu cầu mà quy trình công nghệ có thể đơn giản hay phức tạp, nhưng chuẩn bị công nghệ phải dựa vào các kiến thức sau: Kiến thức về sản phẩm, chứa trong các tài liệu thiết kế Kiến thức về vật liệu để chế tạo ra sản phẩm Kiến thức về các lĩnh vực công nghệ liên quan Kiến thức về thiết bị công nghệ (trong sổ tay, catalog) Kiến thức về dụng cụ (khả năng cắt, tuổi bền,…) và đồ gá Kiến thức về nguồn lực của cơ sở sản xuất (thiết bị, lao động…) Kiến thức về định mức thời gian và chi phí. 1.5 đ Câu 12: Các phương pháp chuẩn bị công nghệ? 3 đ Phương pháp kế thừa Phương pháp này dựa vào các quy trình chuẩn, được tạo ra từ trước cho từng nhóm chi tiết. Khi có chi tiết mới, người ta căn cứ vào đặc điểm kết cấu mà gán nó vào một nhóm nhất định, sau đó lấy quy trình chuẩn tương ứng, hiệu chỉnh các thông số cho phù hợp. Vì phải dựa vào phân nhóm và mã hóa chi tiết, phương pháp kế thừa gắn liền với công nghệ nhóm (Group Technology) Các bước áp dụng phương pháp kế thừa: Xây dựng hệ thống mã hóa chi tiết Thiết lập nhóm chi tiết (Part Family) Xây dựng quy trình công nghệ chuẩn cho nhóm Truy cập và biến đổi quy trình công nghệ chuẩn theo yêu cầu của chi tiết mới. 1.5 đ Phương pháp sản sinh Theo phương pháp này người ta tạo mới các quy trình công nghệ trên cơ sở các module (gồm các nguyên công hay tập hợp các nguyên công) chuẩn, được xây dựng cho từng loại bề mặt Các bước thiết lập quy trình công nghệ theo phương pháp sản sinh: Từ bản vẽ chi tiết chọn các bề mặt cần gia công Với từng bề mặt gia công, chọn nguyên công thích hợp Thực hiện các công việc theo thủ tục thông thường: chọn máy, gá đặt, dụng cụ, chế độ công nghệ, … Xuất tài liệu công nghệ. 1.5 đ Câu 13: Thế nào là chi tiết tổng hợp trong công nghệ nhóm? 3 đ Công việc quan trọng bậc nhất khi ứng dụng CNN là phân nhóm chi tiết gia công. Đó là gộp các chi tiết tương tự nhau về kết cấu và công nghệ vào một nhóm. Mỗi nhóm được đại diện bằng một chi tiết tổng hợp. Đó là chi tiết thực hoặc giả định. Trong thiết kế, chi tiết tổng hợp phải có tất cả các bề mặt mà các chi tiết trong nhóm có. Bản thiết kế của chi tiết tổng hợp được coi là thiết kế chuẩn. Khi thiết kế một chi tiết cụ thể trong nhóm, chỉ cần lấy và sửa đổi bản thiết kế chuẩn này. 1 đ Theo quan điểm công nghệ thì chi tiết tổng hợp phải trải qua tất cả các khâu công nghệ mà các chi tiết trong nhóm trải qua. Trong chuẩn bị công nghệ, quy trình gia công chi tiết tổng hợp được coi là quy trình chuẩn. Quy trình của một chi tiết trong nhóm nhận được bằng cách bỏ bớt các khâu không có và chỉnh sửa các thông số, nếu cần. Như vậy, thay vì phải thực hiện tỉ mỉ mọi công việc thiết kế, chuẩn bị công nghệ, quản lý sản xuất,... cho tất cả các chi tiết, thì CNN chỉ đòi hỏi thực hiện các công việc trên cho chi tiết tổng hợp. 2 đ Câu 14: Các kiểu cấu trúc của mã chi tiết. Ví dụ một hệ mã? 3 đ Mã chi tiết là một chuỗi các ký tự (chữ cái hoặc chữ số), được sắp xếp theo quy tắc nhất định để thể hiện những đặc điểm kết cấu và công nghệ của chi tiết. Cấu trúc của mã quy định số lượng và thứ tự của các ký tự trong đó. Có 3 kiểu cấu trúc cơ bản của mã: Cấu trúc kiểu chuỗi (Chain-type Structure) Cấu trúc mã kiểu thứ bậc (Hierarchical Structure) Cấu trúc lai (Hybrid Structure) 2 đ Ví dụ một hệ mã 1 đ Câu 15: Thế nào là chuẩn bị công nghệ có trợ giúp của máy tính (CAPP)? Phân tích các lợi ích khi ứng dụng CAPP? 3 đ CAPP là lĩnh vực khoa học, nghiên cứu và triển khai việc ứng dụng máy tính để trợ giúp cho quá trình chuẩn bị công nghệ. Mức độ thấp của CAPP là dùng máy tính để trợ giúp các công việc đơn lẻ, như lưu trữ và tra thông số công nghệ, xuất tài liệu công nghệ,... Chức năng đầy đủ của CAPP là giao diện tự động giữa CAD và CAM, đảm bảo sự tích hợp trong toàn bộ quá trình sản xuất tự động hoá. 1 đ Các lợi ích khi ứng dụng CAPP Giảm thời gian tiêu tốn cho chuẩn bị công nghệ. Giảm chi phí và sử dụng hợp lý hơn năng lực sản xuất. Giảm đòi hỏi về tay nghề, kinh nghiệm của nhà công nghệ. Hạn chế tính chủ quan, sự phụ thuộc vào cá nhân, đảm bảo tính khoa học thực sự cho quy trình công nghệ được tạo ra. Tăng khả năng tương tác và tích hợp với hệ thống sản xuất TĐH. 1 đ Những ứng dụng của CAPP ở mức độ thấp là tạo lập và sử dụng các cơ sở dữ liệu công nghệ (máy, dao, vật liệu, chế độ cắt) thay cho hệ thống sổ tay và công thức tính truyền thống, cho phép tra cứu nhanh và chính xác các thông số. Nhờ biện pháp này, thời gian chuẩn bị công nghệ giảm đáng kể, nhưng quy trình vẫn phụ thuộc cách suy lý và kinh nghiệm chủ quan của nhà công nghệ. Máy tính cũng dễ dàng giúp "cơ giới hoá" xuất các tài liệu công nghệ. Mức độ cao hơn của CAPP là ứng dụng trí tuệ nhân tạo, như hệ thống tri thức (Knowledge-Based System), hệ chuyên gia (Expert System), lý thuyết tập mờ (Fuzzy Set Theory) để thay hệ thống suy lý của con người. Trình độ mô hình hoá hình học cao của các hệ CAD hiện đại cũng mở đường cho CAPP phát triển. Từ mô hình của CAD, có thể lấy các thông số hình học, phục vụ nhận dạng và phân loại đối tượng hoặc tính toán các thông số công nghệ. Có thể liên kết các dữ liệu phi hình học, như vật liệu, thuộc tính bề mặt, phương pháp gia công,... vào dữ liệu hình học của CAD, phục vụ đắc lực cho CAPP. Hầu hết các hệ CAD hiện đại còn hỗ trợ tạo và truy cập nhóm chi tiết (Part Family), đáp ứng nhu cầu của CNN. 1 đ