iv

TịM TT

Hệ thống kho hàng tự đng xuất/ nhập ngày càng tr nên mt cấu thành quan
trng trong dây chuyền chế tạo máy hiện đại. Đề tài: ắNghiên cu thit k và mô
phng h thng tự đng lu vƠ xut kho ti kho thƠnh phẩm công ty SVEAM ”
nghiên cu đề xuất lắp đặt kho hàng tự đng tại kho thành phẩm ca công ty
SVEAM giúp hoàn thiện hơn dây chuyền chế tạo máy hiện đại ca công ty. Đề tài
đư khảo sát kho hàng tự đng xuất/ nhập vật t đư đc lắp đặt và đi vào hoạt đng
tại nhà máy Vikyno, kho thành phẩm và dây chuyền sản xuất hiện đại ca công ty
SVEAM. Trên cơ s đó tác giả đư nghiên cu thiết kế và mô phỏng hoạt đng ca
hệ thống AS/RS. Dựa vào kết quả đạt đc tác giả đề xuất áp dụng kho hàng tự
đng lu và xuất kho tại kho thành phẩm ca công ty SVEAM, đng thi có thể
nhân rng ng 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.
v

MC LC


2.4 Bố trí nhà kho và lựa chn kệ cha hàng 13
2.4.1 Cách bố trí nhà kho 13
2.4.2 Lựa chon thiết kế kệ cha hàng 14
2.4.3 Lựa chn thiết kế kệ cha hàng cho hệ thống AS/RS 19
2.4.4 Kho hàng thành phẩm ng dụng hệ thống AS/RS 20
2.5 Robot S/R 22
2.5.1 Tng Quan Về Các Loại Robot S/R 22
2.5.2 Tính u việt ca Robot S/R 24
2.5.3 Phân tích u nhc điểm thiết kế các b truyền đng 25
2.5.4 Phân tích nguyên lý điều khiển robot S/R 26
2.5.5 So sánh và đánh giá các ý tng cho thiết kế Robot S/R 26
2.5.6 Chn phơng án thiết kế 26
2.5.7 Thiết kế cấu trúc sơ b 27
2.6 B điều khiển liên kết nhập/ xuất 28
2.6.1 Yêu cầu điều khiển 28
2.6.2 Hệ thống truyền đng 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 ngun năng lng 32
2.6.7 Phơng án điều khiển 32
2.7 Trạm thu nhận và nhận dạng mư vạch 36
2.7.1 Thông số kỹ thuật sơ b 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
Chng 3. THIT K H THNG C KHệ 39
3.1 Cơ s thiết kế 39
3.2 Bài toán tối u hệ thống kho cha hàng: 40
3.3 Thiêt kê da

4.1.4 Lựa chn hệ thống nhận dạng mư 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 V trí lắp đặt và các yêu cầu cơ bản trạm thu nhận. 90
4.2.4 Quy trình nhập/ xuất sản phẩm . 92
Chng 5. THIT K B ĐIU KHIN LIểN KT
NHP/XUT HÀNG 94
viii

5.1 Xây dựng giải thuật điều khiển robot S/R 94
5.1.1 Sơ đ tng quát 94
5.1.2 Giải thuật điều khiển di chuyển 96
5.1.3 Giải thuật điều khiển phơng án A (Xuất hàng) 101
5.1.4 Giải thuật điều khiển phơng án B (Nhập hàng) 105
5.2 Thiết kế hệ thống điều khiển robot S/R 108
5.2.1 Thiết kế b phận thu phát RF 109
5.2.2 Thiết kế b nhận tín hiệu điều khiển 111
5.2.3 B 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 Đng cơ 3 pha 116
5.2.8 Thiết kế hệ thống báo hiệu 116
Chng 6. KT LUN 117
6.1 Kết luận 117
6.2 Kiến ngh 117
TÀI LIU THAM KHO 119
ix


Hình 1.6: Kho bán tự đng (xuất nhập vào kho bằng tay) 4
Hình 1.7: Kho bán tự đng (xuất nhập qua băng chuyền) 5
Hình 1.8: Điều khiển bán tự đng trên bàn phím để xuất nhập hàng 5
Hình 1.9: Điều khiển tự đng trực tuyến (Automatic on line controls) 5
Hình 1.10: Kho AS/RS tuyến sâu 6
Hình 2.1: Hệ thống Kho hàng tự đng điển hình 11
Hình 2.2: Kiện hàng đc lu/xuất kho tại nhà máy Vikyno 12
Hình 2.3: Di chuyển hàng hóa theo đng thẳng 14
Hình 2.4: Tối thiểu hóa đng đi trong kho 14
Hình 2.5: Kệ chn hàng (Selective) 15
Hình 2.6: Kệ Drive-in 16
Hình 2.7: Kệ Flowrack 16
Hình 2.8: Kệ trt nghiêng (Pushback) 17
Hình 2.9: Kệ tay đ 18
Hình 2.10: Kệ tự đng 18
Hình 2.11: Kệ di đng 19
Hình 2.12: V trí kho thành phẩm trong tng thể nhà máy Vikyno 20
Hình 2.13: Mặt bằng bố trí kho thành phẩm tại SVEAM 21
Hình 2.14: Sơ đ bố trí ng dụng hệ thống AS/RS vào kho thành phẩm 22
Hình 2.15: Robot thng dùng tại các cảng 23
Hình 2.16: Robot vận chuyển hàng hóa có kích thc đng đều 23
Hình 2.17: Robot vận chuyển hàng hóa có kích thc khác nhau 24
xi

Hình 2.18: Cấu trúc tng quát Robot S/R 27
Hình 2.19: Hệ thống điều khiển robot S/R 29
Hình 2.20: B điều khiển tốc đ và v trí 30
Hình 2.21: Nguyên lý truyền dẫn RF 31
Hình 2.22: Sơ đ điều khiển hệ thống an toàn 31
Hình 2.23: Sơ đ xuất/nhập hàng trong hệ thống AS/RS 32

Hình 3.22: B truyền bánh xích cụm vào/ra 67
Hình 3.23: B truyền bánh Răng côn cụm vào/ ra 69
Hình 3.24: B truyền bánh răng – thanh răng cụm vào/ra 73
Hình 3.25: B truyền vít me cụm m rng/ thu hẹp tay xúc 79
Hình 4.1: Tem dán Barcode 81
Hình 4.2: Nguyên lý hoạt đng ca phơng pháp mư vạch 82
Hình 4.3: Tem dán RFDI 83
Hình 4.4: Nguyên lý hoạt đng ca phơng pháp RFID 83
Hình 4.5: Thiết b đc mư vạch Symbol LS2208 (Motorola) 87
Hình 4.6: Thiết b in mư vạch B-SX6T 88
Hình 4.7: Hai PDS nhập/xuất bố trí riêng trạm trong hệ thống AS/RS 89
Hình 4.8: Mt PDS nhập/xuất bố trí chung trạm trong hệ thống AS/RS 90
Hình 4.9: Trạm thu/ nhận 92
Hình 4.10: Sơ đ hoạt đng PDS 92
Hình 4.11 : Sơ đ thao tác ngi công nhân tại PDS 93
Hình 5.1: Sơ đ hệ thống AS/RS 94
Hình 5.2: Giải thuật điều khiển toàn b robot S/R 95
Hình 5.3: Giải thuật điều khiển robot S/R di chuyển 96
Hình 5.4: Giải thuật chơng 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 chơng trình con điều khiển reset trục X 98
Hình 5.7: Giải thuật điều khiển reset trục Y 98
Hình 5.8: Giải thuật chơng trình con điều khiển reset trục Y 99
Hình 5.9: Giải thuật điều khiển reset trục X1 99
xiii

Hình 5.10: Giải thuật chơng 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 đ giải thuật điều khiển phơng án A 102

-  các khu vực bốc xếp hàng hóa nh các kho cảng, sân bay.
-  các siêu th ln, bu điện chuyển phát nhanh, ngân hàng, th viện ln, các
bưi đỗ xe ô tô v.v.
- Đc thay đi theo từng thi kỳ phát triển ca hệ thống tự đng hóa sản xuất.
Vào thi kỳ sơ khai (1950 – 1980) “ Hệ thống tự đng hóa lu kho là sự gắn kết
hoạt đng các trang thiết b và b phận kiểm soát dùng cho bốc xếp, lu trữ và xuất
kho vi đ chính xác vận hành, tốc đ xử lý cao trong gii hạn ca cấp đ tự đng
hóa đc áp dụng” [12].
- Từ sau 1980 đến nay, thi kỳ phát triển mạnh ca tự đng hóa: “Hệ thống tự
đng hóa lu kho là mt trang thiết b (device) tự đng nhận dòng chuyển đến vi kích
c thng là đng nhất không cao, phân loại lại, lu trữ tạm thi, sau đó theo các điều
kiện và lệnh tơng ng cho ra các điểm tập kết để đc chuyển đến v trí yêu cầu. Tất
cả các công đoạn ca trang thiết b đc thực hiện vi mc đ tự đng hóa cao, loại bỏ
việc có cần nhân lực điều khển các công đoạn này hay không” [12 -13].
Từ nhận thc ban đầu hệ thống kho hàng tự đng chỉ là kết hơp cơ gii hóa và điều
khiển tự đng  mt số công đoạn ca quy trình nhập/ lu/ xuất kho, ngày nay hệ thống
kho hàng tự đng là sản phẩm ca cơ điện tử (mechatronics)  mc đ tự đng hóa cao,
giữ vai trò  cha đệm và phân phối hệ thống sản xuất thông minh. Sự phát triển ca kho
2

hàng tự đng là những bc tiến quan trng trên con đng tiến ti hệ thống sản xuất
“Just in time” đáp ng kp thi nhu cầu biến đng nhanh ca th trng quốc tế.

Hình 1.1: Cung cấp và trộn hàn hóa [26]
1.1.2 Các b phn cu thƠnh h thng kho hƠng tự đng
Mt hệ thống kho hàng tự đng (hình 1.2) thng gm: Dưy khung kệ cha
hàng, robot tự đng chạy trên đng ray theo phơng ngang và phơng thẳng đng
để vận chuyển hàng, các mô đun lu trữ, băng chuyền vận chuyển hàng hóa …

Hình 1.2: Hệ thống AS/RS đơn giản [20]

thích hp vi 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)
5 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 đng AS/RS tuyến sâu
(deep-lane) chỉ có đặc điểm khác là chiều sâu ca kho tơng đối ln nên cất giữ
đc nhiều khoang hàng hơn.
6 Hình 1.10: Kho AS/RS tuyến sâu
1.2 Tình hình nghiên cu ng dng h thng kho hƠng tự đng trên th gii.
Hệ thống tự đng hóa lu/xuất kho trong công nghiệp đư đc nhiều Nhóm
thiết kế, công ty thiết kế, chế tạo sản xuất linh hoạt khẳng đnh từ hơn 20 năm qua.
Theo khảo sát đc thực hiện năm 2008 ca đại hc RSM Eramus University
[2] và các nghiên cu về hng phát triển tự đng hóa ca các t chc hiệp hi chế
tạo máy, trng, viện  các nc tiên tiến đều nhấn mạnh tầm quan trng hàng đầu,
ngày càng tăng ca hệ thống tự đng hóa lu và xuất kho (Automatic Storage and
Retrieval System – AS/RS) trong thiết kế dây chuyền lắp ráp thiết b công nghiệp
hiện đại. Tầm quan trng th hai ca việc sử dụng hệ thống AS/RS là tăng tính cạnh
tranh ca dch vụ cung ng khách hàng trong nhiều lĩnh vực kinh tế quan trng.

Tại Việt Nam từ vài năm nay do nhu cầu hiện đại hóa các lĩnh vực sản xuất,
phục vụ thơng mại [2], đư xuất hiện các đơn đặt hàng nghiên cu chế tạo Hệ thống
tự đng hóa lu/xuất kho  mc đ cha hoàn chỉnh toàn b hệ thống, ch yếu đáp
ng yêu cầu cơ gii hóa.
Đề tài nghiên cu khoa hc cấp B về “hệ thống tự đng hóa lu kho và cấp
phát vật t dạng linh kiện, chi tiết máy hoặc cụm thiết b nhỏ phục vụ dây chuyền
lắp ráp thiết b công nghiệp [3]” do Trung tâm nghiên cu triển khai khu công nghệ
cao Thành phố H Chí Minh nghiên cu - chế tạo từ tháng 1/2009 đến tháng
12/2010 và đc lắp đặt tại kho vật t ca nhà máy Vikyno.
Tình hình nghiên cu về hệ thống kho hàng tự đng cũng đư có các công trình
ph biến kiến thc về Hệ thống tự đng hóa lu kho nh: GS.TS. Trần Văn Đch đề
8

cập trong hệ thống sản xuất linh hoạt FMS và hệ thống sản xuất linh hoạt CIM. ợây
là giáo trình giảng dạy cao hc ngành Chế tạo máy  trng Đại hc Bách khoa Hà
Ni. Trong giáo trình tự đng hóa sản xuất do ThS. Lê Trung Thực biên soạn cũng
đề cập đến hệ thống lu kho tự đng và cũng đc đa vào giảng dạy đại hc tại
trng Đại hc Bách khoa – Đại hc Quốc gia TP.HCM. Mt số giáo trình về công
nghệ tự đng hóa sản xuất trong các năm 2009-2010 đều có phần gii thiệu Hệ
thống lu kho tự đng.
Mt số doanh nghiệp 100% vốn nc ngoài  Việt Nam đư ng dụng mô hình
này và cho kết quả khá tốt, điển hình nh Công ty KUMHO - Hàn Quốc.
1.4 Kh năng ng dng các kt qu nghiên cu vƠo sn xut kinh doanh
Việc nghiên cu thiết kế thành công hệ thống kho hàng tự đng giúp hoàn
thiện hơn hệ thống tự đng hóa công nghiệp vi thiết kế trung bình sẽ m ra mt
kênh phục vụ các nhà sản xuất tại các khu công nghiệp  nc ta. Giá thành ca hệ
thống kho hàng tự đng rẻ hơn ngoại nhập rất nhiều.Vi mẫu kho hàng tự đng có
mc đ tự đng hóa cao và n đnh chắc chắn sẽ gây uy tín cho ngi sử dụng.
1.5 Tên ca đ tƠi
Để thích nghi vi nhu cầu toàn cầu hóa, các doanh nghiệp Việt Nam đư bắt

1.7.2 Gii hn ca đ tƠi
- Thiết kế cơ khí thân robot S/R và tính toán các b truyền cho robot S/R.
- Thiêt kế cơ khí khung kệ cha có 48 ô cha.
- Thiết kế hệ thống điều khiển và lập giải thuật điều khiển xuất/ nhập cho hệ
thống AS/RS
- Thiết kế hệ thống nhận dạng mư vạch.
- Sử dụng phần mềm mô phỏng 3D hoạt đng ca robot S/R.
1.8 Dự kin kt qu đt đc ca đ tƠi
Qua quá trình thực hiện nghiên cu về đề tài này, Tôi dự kiến những kết quả
có thể đạt đc nh sau:
- Lựa chn đc phơng án phù hp.
10

- Thiết kế đc hệ thống tự đng hóa lu và xuất kho phù hp vi điều kiện
thực tế (hệ thống cha đc khoảng 96 - 384 pallet lu trữ, khối lng từ 40 kg ÷
300 kg/đng cơ).
- Sử dụng phần mềm mô phỏng 3D hoạt đng ca hệ thống AS/RS.
1.9 Phng pháp nghiên cu
Trong luận văn này Tôi sử dụng phơng pháp nghiên cu là tham khảo tài liệu
và khảo sát thực tiễn, quá trình thực hiện đc chia làm các bc sau:
- Tham khảo tài liệu có liên quan để phục vụ cho đề tài.
- Khảo sát thực tiễn.
- Đa ra các yêu cầu, nhiệm vụ cẩn phải giải quyết và đạt đc trong luận văn.
- Thiết kế sơ b hệ thống (phần cơ khí, phần điều khiển…)
- Sử dụng các công cụ hô tr là các phần mềm mạnh hiện nay nh: AutoCad,
Pro-E, Inventor.
11

Chng 2
C S Lụ THUYT

thống, thì kệ cha đặc biệt cần cân nhắc số lng và kích thc sản phẩm.
Ví dụ: Công ty Vikyno hiện đang sản xuất khoảng hơn 35 loại đng cơ xăng
và diesel, có kích thc từ 376 x 324 x 335 đến 1028 x 492 x 762 và nặng khoảng
13

16 kg đến 300 kg. Kho hàng đc xác đnh dùng lắp đặt tại kho thành phẩm ca
nhà máy, kích thc kệ đc chn có chiều cao nhỏ hơn 6m vì trần kho thành phẩm
chỉ khoảng 7 m.
- Pallet cha: Sản phẩm thng có kích thc trung bình nên chúng sẽ đc đặt
trên các ballet bằng nhựa hoặc gỗ. Vì vậy mỗi v trí cha có 02 đến 04 ballet.
- Lựa chn robot S/R: Robot có thể di chuyển theo 2 phơng (dc và cao), dừng
chính xác tại mt v trí nào đó trong dưy kệ, ngoài ra robot còn có hệ thống m rng
hoặc thu hẹp cơ cấu xúc ca robot lấy pallet ra hoặc đa pallet vào kệ. Tốc đ thiết
kế di chuyển theo các phơng trung bình 60 m/phút. Tải trng nâng tối đa 400 kg.
- Hệ thống nhận dạng và phân loại nhập/xuất: Hiện nay, có 2 công nghệ đc sử
dụng ph biến trên thế gii:
+ Quản mư vạch (barcode): đư dùng rng rưi  nc ta trong thơng nghiệp,
mt số nhà quản lý vật t theo ERP, công nghệ này cần có ngi nhập liệu, dán
nhưn, kiểm tra, tốc đ vận hành tự đng có gii hạn.
+ Công nghệ RFID : đư sử dụng thử nghiệm  mt số dây chuyền công
nghiệp, th viện, siêu th, trạm thu phí,… Mc đ tự đng hóa cao. Hạn chế ca
công nghệ này là cha hoàn thiện, giá thành cao và hiện tng nhiễu sóng có thể
gây sai sót khi vận hành.
Nhằm nâng cao đ chính xác cho nhận dạng, tại các trạm này sử dụng phơng
pháp nhận dạng mư vạch, tơng thích vi hệ thống quản lý hàng hóa tại nc ta.
Mỗi sản phẩm sẽ đc dán mư vạch xác đnh, khi sản phẩm này đc đa ti trạm
nhập/xuất, các đơn v thành phần ca hệ thống sẽ tự đng nhận ra mư ca chúng qua
b phận đầu đc mư vạch và xếp vào các khay cha có mư số v trí xác đnh. Kế
tiếp, trạm nhập/xuất sẽ điều khiển robot S/R đa vào ô kệ cha xác đnh sẵn.
2.4 B trí nhƠ kho vƠ lựa chn k cha hƠng

- u điểm: dễ kiểm soát hàng hóa; xuất nhập nhanh chóng; phù hp vi
nhiều quy cách, chng loại hàng hóa và tải trng pallet; chi phí đầu t thấp.
- Khuyết điểm: Khả năng lu trữ hàng hóa thấp, diện tích dành cho phần
đng đi trong các dưy kệ chiếm nhiều diện tích.

Hình 2.5: Kệ chọn hàng (Selective) [22]
b) Kệ kết hợp xe nâng hàng thao tác( Drive – in)
Kệ Drive-in là mt khối kệ mà chiều sâu và chiều cao ca nó có thể đạt 10m
và không có các trục đng đi xuất nhập hàng. Xe nâng hàng có thể chui vào bên
trong hệ thống kệ để xuất nhập pallet. Điều này đòi hỏi việc thiết kế hệ thống kệ
không có các thanh đ pallet. Thay vào đó, các pallet đc lu trữ trên các thanh
ray dẫn chạy từ mặt trc ra phía sau.

Trích đoạn Barcode và Radio Frequency Identification T ng quan chung về lĩnh vực nghiên cu

---