TRƯỜNG ĐẠI HỌC xxxx

xxx

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
NGHIÊN CỨU VÀ HOÀN THIỆN MƠ HÌNH
KHO HÀNG TỰ ĐỘNG
xxx

ID: xxx

Ngành xx
Chun ngành xxx

Giảng viên hướng dẫn:

PGS. TS. xxx

Bộ môn:

xxx

Chữ ký của GVHD


Hồ Chí Minh, 06 / 2021

LỜI NĨI ĐẦU
Ngày nay, xã hội ngày càng phát triển mọi công ty, tổ chức đều cố gắng tối
ưu hóa dây chuyền sản xuất cũng như chuỗi cung ứng của mình. Kho có một vai trị
vơ cùng quan trọng trong chuỗi cung ứng đó. Là một phần cốt lõi của quản lý hậu

cần, kho của bạn không chỉ là một hoạt động phụ trợ lưu trữ hàng hóa, vật liệu hoặc
tài sản. Đó cịn là một liên kết quan trọng cơ bản cho sự thành cơng của chuỗi cung
ứng lớn hơn mà nó được kết nối. Các vấn đề hoặc sự chậm trễ trong hoạt động kho
có thể chảy xi dịng để tác động đến việc lập hóa đơn, dịng tiền và sự hài lịng
của khách hàng.
Hệ thống nhà kho cũ truyền thống chủ yếu phụ thuộc vào sức người là chính
đã khơng cịn phù hợp với thị trường hiện nay. Để thay thế cho những kho truyền
thống như vậy thì hệ thống kho tự động được ra đời giúp giải quyết các hoạt động
xuất nhập hàng một cách nhanh chóng và chính xác, quản lí hàng hóa dễ dàng hơn,
tối ưu được khơng gian kho bãi và rất nhiều những tiện ích khác nữa.
Trải qua thời gian học tập tại trường, được sự chỉ bảo hướng dẫn nhiệt tình
của thầy cơ giáo trong bộ mơn Tự động hóa, em đã tích luỹ được vốn kiến thức nhất
định. Được sự đồng ý của nhà trường và thầy cô giáo trong Viện em được giao đề
tài tốt nghiệp: “Nghiên cứu và hồn thiện mơ hình Kho hàng tự động”.
Đồ án tốt nghiệp của em gồm bốn chương:
Chương 1: Tổng quan về Kho hàng tự động.
Chương 2: Tính tốn thiết kế cơ khí kho tự động.
Chương 3: Tính tốn thiết kế bộ điều khiển kho hàng tự động.
Chương 4: Lập trình điều khiển và hồn thiện mơ hình.
Bằng sự cố gắng nỗ lực của bản thân và đặc biệt là sự giúp đỡ tận tình, chu
đáo của thầy XXXg và các thầy cô giáo bộ môn trong trường, em đã hoàn thành đồ
án đúng thời hạn. Nhưng do thời gian làm đồ án có hạn và trình độ cịn nhiều hạn
chế nên khơng thể tránh khỏi những thiếu sót. Em rất mong nhận được ý kiến đóng
góp của các thầy cơ để đồ án này được hồn thiện hơn nữa.
Em xin chân thành cảm ơn thầy XXXg và các thầy cô giáo trong bộ môn đã
tạo điều kiện giúp đỡ em trong thời gian qua.
Hồ Chí Minh, ngày 10 tháng 06 năm 2021
Sinh viên thực hiện:




MỤC LỤC

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ KHO HÀNG TỰ ĐỘNG

1

1.1. Giới thiệu chung về kho hàng tự động

1

1.1.1. Tìm hiểu chung về hệ thống lưu trữ hàng hóa

1

1.1.2. Tìm hiểu về hệ thống lấy cất hàng hóa tự động (ASRS)

2

1.2. Cấu trúc cơ bản của một hệ thống kho tự động

3

1.2.1. Hệ thống vận chuyển
4
1.2.2. Hệ thống xuất nhập

5

1.2.3. Hệ thống lưu trữ


7

CHƯƠNG 2: TÍNH TỐN THIẾT KẾ CƠ KHÍ KHO TỰ ĐỘNG

9

2.1. Lựa chọn phương án thiết kế kho hàng tự động

9

2.1.1. Phương án thiết kế khung
2.1.2. Phương án thiết kế cánh tay cơ khí

9

Sinh viên thực hiện
Ký và ghi rõ họ tên

13

2.2. Tính tốn thiết kế khung vỏ

14

2.2.1. Lựa chọn vật liệu làm khung

14

2.2.2. Thiết kế khung kho hàng


17

2.3. Tính tốn thiết kế hệ truyền động

21

2.3.1. Cơ cấu vít me- đai ốc trượt

21

2.3.2. Cơ cấu vít me bi

22

2.3.3. Cơ cấu truyền động đai

23

2.3.4. Mơ hình cánh tay cơ khí

27

CHƯƠNG 3: TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN KHO
HÀNG TỰ ĐỘNG
3.1. Tính tốn lựa chọn động cơ và driver
3.1.1. Động cơ một chiều
3.1.2. Động cơ servo
3.1.3. Động cơ bước
3.1.4. Lựa chon động cơ


29
29
29
32
35
38


3.1.5. Lựa chon driver điều khiển
3.2. Lựa chọn bộ điều khiển

39
42

3.2.1. Bộ điều khiển logic khả trình(PLC)

42

3.2.2. Vi điều khiển

45

3.2.3 Sơ đồ kết nối các khối trong bộ điều khiển
CHƯƠNG 4 : LẬP TRÌNH ĐIỀU KHIỂN VÀ HỒN THIỆN
MƠ HÌNH KHO HÀNG TỰ ĐỘNG

48

4.1. Arduino


53

53

4.1.1. Giới thiệu về Arduino

53

4.1.2. Arduino nano

56

4.2. Lập trình điều khiển

60

4.2.1. phần mềm lập trình
4.2.2. Lưu đồ, thuật tốn điều khiển
4.3. Hồn thiện mơ hình kho hàng tự động

60
65
67

KẾT LUẬN

68

TÀI LIỆU THAM KHẢO

PHỤ LỤC

69
70


DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1.1 Các thiết bị bốc dỡ cơ bản hiện nay
Hình 1.2 Kho ASRS có tốc độ xuất nhập hàng rất nhanh
Hình 1.3 Hệ thống quản lí của kho ASRS
Hình 1.4 Băng tải trong kho tự động
Hình 1.5 Robot hoạt động trong các kho
Hình 1.6 Ví dụ mã vạch của 1 hàng hóa
Hình 2.1 Hệ thống kệ selective
Hình 2.2 Hệ thống kệ di động
Hình 2.3 Kệ double deep
Hình 2.4 Hệ thống kệ driver in
Hình 2.5 Thép hộp
Hình 2.6 Khung sắt đa năng
Hình 2.7 Nhơm định hình
Hình 2.8 Chọn vật liệu
Hình 2.9 Gắn cứng
Hình 2.10 Đặt lực
Hình 2.11 Chạy mơ phỏng
Hình 2.12 Ứng suất sau khi mơ phỏng
Hình 2.13 Hệ số an tồn
Hình 2.14 Hệ số an tồn của thanh đứng
Hình 2.15 Mối ghép
Hình 2.16 Cơ cấu vít me đai ốc
Hình 2.17 Cơ cấu vít me đai ốc bi

Hình 2.18 Cấu tạo cơ cấu vít me đai ốc bi
Hình 2.19 Mơ hình truyền động đai
Hình 2.20 Đai dẹt
Hình 2.20 Đai hình thang
Hình 2.22 Dây đai răng
Hình 2.23 Lắp ráp mơ hình
Hình 2.24 Cánh tay cơ khí
Hình 2. Mơ hình kho hàng tự động
Hình 3.1 cấu tạo động cơ một chiều
Hình 3.2 pha1

2
2
3
4
5
6
10
11
12
12
15
16
17
18
18
18
19
19
19

20
20
21
22
23
24
25
26
26
27
27
28
29
30


Hình 3.3 pha 2
Hình 3.4 pha 3
Hình 3.5 cấu tạo động cơ servo
Hình 3.6 Phân loại động cơ servo
Hình 3.7 Cấu tạo động cơ bước
Hình 3.8 Động cơ bước size 42-1.8step
Hình 3.9 Thơng số kích thước động cơ
Hình 3.10 DRV8825
Hình 3.11 TCM2208
Hình 3.12 TB6560
Hình 3.13 các bộ PLC
Hình 3.14 vi điều khiển AVR
Hình 3.15 Cấu trúc mạch vi điều khiển
Hình 3.16 Sơ đồ kết nối khối nguồn

Hình 3.17 Sơ đồ kết nối các driver với động cơ
Hình 3.18 Sơ đồ kết nối LCD
Hình 3.19 Sơ đồ các nút bấm
Hình 3.20 Vị trí kết nối với các cảm biến tọa độ
Hình 3.21 Vị trí kết nối với cảm biến khoảng cách
Hình 3.22 Sơ đồ nối chân của arduino
Hình 3.23 Mạch nguyên lý của bộ điều khiển
Hình 3.24 Mạch PCB của bộ điều khiển
Hình 4.1 Vi điều khiển Atmega328P
Hình 4.2 Arduino UNO
Hình 4.3 Arduino nano và cáp nối
Hình 4.1 Sơ đồ các chân của arduino nano
Hình 4.4 Giao diện Arduino IDE
Hình 4.5 mục file
Hình 4.6 Mục edit
Hình 4.7 Mục Sketch
Hình 4.8 Mục Tools
Hình 4.9 Mục help
Hình 4.10 output panel
Hình 4.11 Lưu đồ thuật tốn cất và trả hàng 1
Hình 4.12 Lưu đồ thuật tốn cất và trả hàng 1
Hình 4.13 Mạt sau mạch bộ điều khiển
Hình 4.14 Mặt trước bộ điều khiển

31
31
33
33
36
38

39
40
41
42
43
46
47
49
49
50
50
51
51
52
52
53
54
55
58
59
61
62
62
63
63
64
64
65
66
67

67


Hình 4.15 Mơ hình hồn thiện

68


TÓM TẮT ĐỒ ÁN
Ngày nay, các dịch vụ giao hàng và vận chuyển hàng hóa đóng vai trị vơ cùng
quan trọng trong chuỗi cung ứng và hoạt động của các doanh nghiệp. Các hệ thống
kho cũ lỗi thời đã không thể đáp ứng hồn tồn được từ đó địi hỏi phải có những hệ
thống kho tiên tiến hơn để cho q trình ln chuyển hàng hóa nhanh chóng và dễ
dàng hơn. Trên cơ sở đó em đã nghiên cứu thiết kế và hồn thiện một mơ hình nhà
kho tự động để hiểu rõ hơn về quá trình vận hành hoạt động cũng như các ưu điểm
mà kho hàng tự động đem lại. Hệ thống kho hàng tự động phần cơ khí gồm có kệ
cất trữ hàng cùng cánh tay cơ khí được điều khiển bởi bộ điều khiển sử dụng
arduino. Arduino có chức năng nhận tín hiệu cũng như điều khiển cánh tay robot lấy
hàng vào kho cũng như trả hàng. Hệ thống hoạt động một cách chính xác và ổn định
đối với các hàng hóa mẫu.


CHƯƠNG 1.
TỔNG QUAN VỀ KHO HÀNG TỰ ĐỘNG
1.1 Giới thiệu chung
1.1.1 Tìm hiểu chung về hệ thống lưu trữ hàng hóa
Nền cơng nghiệp nước ta nói riêng và thế giới nói chung đang ngày
cảng phát triển. Các kho hàng lớn trên thế giới ngày nay xuất hiện ngày
càng nhiều, càng địi hỏi cơng nghệ mới dước áp dụng để quản lí và xuất
nhập hàng một cách dễ dàng. Trước đây, hàng hóa thường được nhập xuất

vào kho chủ yếu bằng sức người nhưng hiện nay để tối ưu không gian của
kho hàng cũng như tiết kiệm thời gian hơn, quản lí hàng hóa dễ dàng hơn
thì việc nâng cấp, cải tiến các kho hàng trở nên hiện đại là vô cùng cần
thiết
Hiện tại, trên thế giới có nhiều hệ thống lưu trữ hàng hóa, các hệ
thống này rất đa dạng, phong phú về thiết bị cũng như cách thức thực
hiện. Nhưng trong đó chủ yếu là sử dụng nhân cơng để bốc dỡ hàng hóa,
các thiết bị bốc dỡ hàng là các máy nâng sử dụng người lái để sắp xếp
hàng hóa vào kho.
Nhìn chung, các nhà kho hiện nay có các nhược điểm sau:
- Sử dụng nhiều diện tích để chứa hàng hóa.
- Khơng phân loại được các hàng hóa khác nhau (các hàng hóa thường
để chung với nhau trong 1 kho).
- Khơng bảo quản tốt hàng hóa khi số lượng nhiều (Chất hàng chồng
lên nhau).
- Rất khó kiểm sốt số lượng hàng hóa ra vào trong kho.
Với sự ra đời của các hệ thống xếp hàng hóa tự động, người ta có thể
quản lý tốt hàng hóa cũng như nhanh chóng trong việc lưu trữ và xuất
hàng hóa ra khỏi kho, các hệ thống kho tự động được sử dụng robot để
vận chuyển hàng hóa, điều này đồng nghĩa với việc đầu tư trang thiết bị
hiện đại cho hệ thống kho tốn khá nhiều chi phí cho việc vận chuyển hàng
hóa nhưng bù lại là hàng hóa được bảo quản tốt, thuận tiện cho việc quản
lý và kiểm sốt, tiết kiệm được nhân cơng …
Dưới đây là một số thiết bị bốc dỡ thường được sử dụng:

1


Hình 1.1 Các thiết bị bốc dỡ cơ bản hiện nay


1.1.2 Tìm hiểu về hệ thống lấy cất hàng hóa tự động(ASRS)
ASRS – Automated Storage & Retrieval System – hệ thống lấy cất
hàng hóa tự động là cơng nghệ hiện đại nhất được sử dụng trong các nhà kho
hoàn toàn tự động. Hệ thống gồm có 2 phần chính: phần mềm và phần cứng.
Phần mềm gồm có phần mềm quản lí các con rơbốt lấy cất hàng –
crane control software và phần mềm quản lí hàng hóa – warehouse
management software.
Phần cứng bao gồm các hệ thống giá kệ cố định – static racking, các
rôbốt lấy cất hàng – warehouse cranes, hệ thống các băng tải vận chuyển
hàng – conveyors và hệ thống các cửa tự động xuất nhập hàng – automated
doors
Tại các nước phát triển chẳng hạn như Anh, Pháp, Mỹ, Đức, … nhà
kho tự động đã xuất hiện từ lâu nên rất phổ biến trong các nhà máy, kho
xưởng ở đây. Loại kho này ra đời nhằm đáp ứng nhu cầu cao về tốc độ xuất
nhập, quản lý chuyên nghiệp trong môi trường làm việc khắc nghiệt.
Giải pháp này được đánh giá là tối ưu cho các kho hàng đông lạnh do
những ưu điểm và mức đầu tư hợp lý mà giải pháp này mang lại như:
-

Mật độ lưu trữ cao: do giải pháp này tận dụng được chiều cao
và đường chạy của rơbốt nhỏ nên diện tích sử dụng sẽ ít hơn
những giải pháp khác, so sánh trên cùng khả năng lưu trữ giúp
tiết kiệm chi phí đầu tư cho diện tích sử dụng, xây dựng và hệ
thống lạnh.

-

Tốc độ xuất nhập cao trung bình 1 tấn hàng/phút/rơbốt.

2



Hình 1.2 Kho ASRS có tốc độ xuất nhập hàng rất nhanh

-

Công nghệ chuyển đường cho phép chỉ cần một con rôbốt cho
một nhà kho giúp tiết kiệm đáng kể chi phí đầu tư.

-

Khơng cần hệ thống chiếu sáng, tiết kiệm chi phí đầu tư hệ
thống chiếu sáng, chi phí bảo trì, chi phí vận hành.

-

Thất thốt nhiệt thấp: thất thoát nhiệt xuống đất, qua các cửa ra
vào, bù nhiệt cho hệ thống chiếu sáng là những nguồn thất
thoát nhiệt chính trong các kho lạnh. Sử dụng diện tích nhỏ hơn
các giải pháp khác nên thất thoát nhiệt xuống đất sẽ thấp hơn,
hơn nữa do không cần sử dụng hệ thống chiếu sáng nên phần
thất thoát nhiệt này bị loại trừ, ngoài ra với hệ thống cửa ra vào
tự động và có phịng cách ly nên thất thốt nhiệt sẽ là rất thấp,
giảm điện năng và thời gian xả đá của hệ thống lạnh.

-

Không sử dụng lao động trong kho: tiết kiệm chi phí nhân
cơng, quản lí, bảo hiểm và thiết bị hỗ trợ.


-

Quản lí chuyên nghiệp và hiệu quả nhờ phần mềm quản lí kho
kết hợp với cơng nghệ mã vạch (barcode) hay thẻ từ
(transponder) giúp giảm chi phí quản lí và nhân cơng, đồng
thời cũng dễ dàng đạt được các tiêu chuẩn ISO để tạo lợi thế
cạnh tranh.

3


Hình 1.3 Hệ thống quản lí của kho ASRS

1.2 Cấu trúc cơ bản của một hệ thống kho hàng tự động
Cấu trúc cơ bản của một nhà kho tự động bao gồm nhiều hành lang, dọc theo
mỗi hành lang có một hay nhiều máy xếp, dỡ tự động. Hai bên hành lang là các
khoang chứa hàng. Đầu mỗi hàng lang là trạm xếp dỡ. Các trạm xếp dỡ liên hệ với
nhau theo hệ thống băng chuyền.
Nhìn chung kho tự động được cấu thành từ 3 phần:
-

Hệ thống vận chuyển.

-

Hệ thống xuất nhập.

-

Hệ thống lưu giữ.


1.2.1

Hệ thống vận chuyển

Hệ thống vận chuyển hàng vào kho rất đa dạng tùy theo hình thức, thiết
kế và yêu cầu xuất nhập của kho mà ta có thể sử dụng những phương thức
khác nhau. Hiên nay, các kho tự động chủ yếu sử dụng các hình thức vận
chuyển như: Băng tải, robot, xe tự hành, máy nâng …
+ Hệ thống băng tải : hệ thống băng tải gâng như có thể mang theo mọi thứ
xếp trên chúng và được sử dụng để giúp đỡ nhiều chức năng của kho hàng.
Băng tải có rất nhiều loại và mỗi loại được sử dụng để vận chuyển các loại
hàng hóa khác nhau. Băng tải dây đai và dây chuyền linh hoạt giúp xử lí các
vật phẩm có hình dạng nhỏ hoặc không đều hoặc khi cần thay đổi độ cao.
Băng tải con lăn rất hữu ích khi các mặt hàng lớn hơn.

4


Hình 1.4 Băng tải trong kho tự động

+ Robot và xe tự hành đóng vai trị vơ cùng quan trọng trong hệ thống vận
chuyển bởi tính linh hoạt cũng như tự động của chúng giúp cho năng suất lao
động được nâng cao cũng như tiết kiệm được thời gian quản lí. Bên cạnh đó
các robot làm việc cũng vơ cùng chính xác, các robot và xe tự hành thường
làm việc theo 3 trục và các hành lang của nhà kho, chúng lấy hàng ở cổng
nhập và phân loại đưa đến những ơ trống trên giá của nhà kho.

Hình 1.5 Robot hoạt động trong các kho


1.2.2

Hệ thống xuất nhập

Hệ thống xuất nhập của kho tự động có thể áp dụng nhiều
phương thức khác nhau có thể kể đến như dung nhân cơng, thẻ từ, tích
kê, mã vạch, máy tính, camera. Em xin lấy một ví dụ về phương pháp quản
lí hệ thống sử dụng mã vạch để minh họa chi tiết cho việc xuất nhập của hệ
thống kho.
Mã vạch (Barcode) là hình gồm nhiều sọc đứng,rộng và hẹp được in
5


để đại diện cho các mã số dưới dạng máy có thể đọc được.
Mã vạch là sự thể hiện thơng tin trong các dạng nhìn thấy trên các bề
mặt của sản phẩm, hàng hóa mà máy móc có thể đọc được. Nguyên thủy thì
mã vạch lưu trữ dữ liệu theo bề rộng của các vạch được in song song cũng
như của khoảng trống giữa chúng, nhưng ngày nay chúng còn được in theo
các mẫu của các điểm, theo các vòng trịn đồng tâm hay chúng ẩn trong các
hình ảnh. Mã vạch có thể được đọc bởi các thiết bị quét quang học gọi là máy
đọc mã vạch hay được quét từ hình ảnh bằng các phần mềm chuyên biệt. Nội
dung của mã vạch là thông tin về sản phẩm như: Nước đăng ký mã vạch, tên
doanh nghiệp, lô, tiêu chuẩn chất lượng đăng ký, thơng tin về kích thước sản
phẩm, nơi kiểm tra...
Các nghiên cứu cho thấy con người thường gây ra ít nhất một lỗi trong
khoảng 200 lần nhập số liệu vào máy. Khi sử dụng mã vạch và máy đọc mã
vạch, khả năng sai sót chỉ cịn 1 phần 6 triệu. Độ chính xác của việc dùng mã
vạch còn cao hơn nữa khi số liệu của mã vạch được tạo ra và kiểm sốt tự
động bởi chương trình khơng có sự can thiệp của con người..
Ví dụ mã vạch của 1 hàng hóa:


Hình 1.6 ví dụ mã vạch của 1 hàng hóa

Mã vạch là một phát minh của thế kỷ 20 và nó càng ngày trở nên quan
trọng trong cuộc sống bởi tính hiệu quả mà nó mang lại,mà quản lý xuất nhập
trong kho tự động là 1 trong những tính năng của nó.
Ngun tắc đọc mã vạch máy quét: máy quét sẽ phảt ra 1 chùm laser
công suất thấp, chùm sáng gặp mã vạch sẽ phản xạ lại một giàn cảm biến
quang.
Mã vạch là sự thể hiện thơng tin trong các dạng nhìn thấy trên các bề mặt
của sản phẩm, hàng hóa mà máy móc có thể đọc được. Nguyên thủy thì mã
vạch lưu trữ dữ liệu theo bề rộng của các vạch được in song song cũng như của
khoảng trống giữa chúng, nhưng ngày nay chúng còn được in theo các mẫu của
các điểm, theo các vịng trịn đồng tâm hay chúng ẩn trong các hình ảnh. Mã
6


vạch có thể được đọc bởi các thiết bị quét quang học gọi là máy đọc mã vạch
hay được quét từ hình ảnh bằng các phần mềm chuyên biệt. Nội dung của mã
vạch là thông tin về sản phẩm như: Nước đăng ký mã vạch, tên doanh nghiệp,
lô, tiêu chuẩn chất lượng đăng ký, thơng tin về kích thước sản phẩm, nơi kiểm
tra...
Vi điều khiển sẽ phân tích vùng phản xạ của ánh sáng và tính tốn
khoảng cách của các vạch sáng và tối rồi giải mã ra một loại ký tự tương
ứng với tập hợp vạch nào đó và theo tiêu chuẩn mã vạch nào đó.Sau khi
giải mã thành các ký tự sẽ đưa lên host hoặc lưu vào bộ nhớ đệm của thiết
bị đọc và đợi lệnh truyền.Khi có lệnh truyền tương ứng với chuẩn truyền
thong nào đó RS232,IR, wireless,… sẽ gửi dữ liệu vừa giải mã được yêu cầu
tới nơi nhận.
Công nghệ mã vạch ứng dụng trong nhà kho tự động: Mỗi đơn vị hàng

khi nhập vào kho sẽ được dán nhãn mã vạch,tương ứng với 1 ơ trong kho.Mã
vạch đó sẽ lưu và được máy tính xử lí,truyền qua PLC để đưa hàng đến đúng
vị trí của nó. Q trình xuất hồn tồn ngược lại.
Ưu điểm hệ thống quản lý kho hàng bằng mã
vạch:
- Phiếu nhập, xuất mã sinh tự
động
- Giá bán, giá nhập sinh tự động theo quy định và có thể sửa đổi.
- Ghi nhận nhân viên xuất hàng và khách hàng.
- Theo dõi tồn kho, kiểm kê hàng hóa, dự báo hàng hết hạn.
- Quản lý hàng hóa bảo hành, bảo trì.

1.2.3

Hệ thống lưu trữ

Hệ thống lưu trữ trong kho hàng tự động khơng chỉ giúp ta cất giữ hàng hóa
mà cịn kiểm soát chũng một cách dễ dạng. Chúng ta cùng xét một ví dụ về
hệ thống quản lí kho lạnh.
*) Phần mềm quản lý kho lạnh –DMS_COLD STRORAGE:
Chương trình được thiết kế theo quy trình kinh doanh dịch vụ kho lạnh
cho doanh nghiệp, các chức năng cơ bản: lưu giữ thông tin, khóa sổ, phân
quyền người sử dụng, ghi nhận tất cả các sự kiện phát sinh trong quá trình

7


hoạt động, in báo cáo, trích xuất số liệu ra bảng tính Excel, Backup dữ
liệu…
* Hệ thống danh mục dùng chung khai báo ban đầu:

Danh mục kho hàng, loại vật tư hàng hóa mã chi tiết vật tư hàng hóa,
danh mục khách hàng, danh mục người sử dụng…
* Báo cáo nhanh, chi tiết:
- Các báo cáo nội bộ đa dạng và chi tiết nhất, theo đặc thù của doanh
nghiệp.
- Khả năng cung cấp thông tin tức thời.
* Thông tin chi tiết về tình hình xuất-nhập-tồn hàng hóa:
- Quản lý danh sách hàng hóa, loại hàng hóa, quy cách hàng, quy cách đóng
gói.
- Quản lý danh mục, danh mục pallet.
- Quản lý nhập kho theo phiếu nhập kho và theo dõi nhập từng vị trí, chọn
nhập hàng hóa trên sơ đồ kho theo đúng thực tế. Hỗ trợ in phiếu, in danh
sách vị trí nhập kho…
* Quản lý xuất kho và xuất kho theo điều kiện:
- Xuất kho theo khách hàng.
- Xuất kho theo phiếu nhập.
- Xuất kho theo ngày.
- Xuất kho theo từng pallet….
* Thiết lập sơ đồ kho theo đúng thực tế.
* Hỗ trợ chọn nhập, xuất trên sơ đồ.
* Hỗ trợ theo dõi hàng hóa trực quan trên sơ đồ kho.
* Hỗ trợ theo dõi dồn hàng ,dời hàng trực tiếp trên sơ đồ kho:
-Hiển thị màu báo hiệu các vị trí cịn trống hàng trên bản đồ vị trí.
-Theo dõi và đánh giá tình hình tồn kho trong ngày.
-Theo dõi hàng tồn kho theo từng mặt hàng.
-Tính các loại phí: lưu kho, sang cơng, cắm cơng, thay bao bì.
Vì thế sử dụng phần mềm quản lý kho có những ưu điểm như sau:
* Quản lý hàng hóa toàn diện:
Phần mềm quản lý được thiết kế để hỗ trợ người quản lý kiểm soát mọi
hoạt động liên quan đến kho. Nhờ nắm vững hàng trong kho và số lượng,

8


khả năng hàng hóa bị loại bỏ do quá hạn hoặc lưu trữ quá số lượng cần thiết
sẽ được giảm tối đa.
* Tối ưu hóa việc lưu kho:
Các q trình nhập và xuất hàng được kiểm soát liên tục nhờ phần mềm
quản lý kho dựa trên các điều kiện tối ưu do người sử dụng đặt ra. Vì vậy,
hàng hóa sẽ luôn được lưu trữ ở số lượng vừa đủ làm giảm việc tồn đọng
vốn.
* Tự động hóa q trình nhập / xuất hàng:
Thời gian công sức (kể cả giấy tờ quản lý) được giảm thiểu khi giao nhận
hàng, vì thế người sử dụng sẽ không bao giờ cần phải tự đi tìm trong kho vị
trí cất hàng thích hợp hay món hàng đúng theo yêu cầu.
* Tận dụng tối đa khơng gian lưu trữ hàng trong kho:
Các vị trí cất hàng trong kho được phân loại để cất giữ mặt hàng thích
hợp (ví dụ theo trọng lượng hay chủng loại) và khi cần việc phân loại này
có thể được linh động thay đổi thông qua phần mềm quản lý kho. Mọi lãng
phí về khơng gian lưu trữ trong kho nhờ vậy sẽ bị hoàn toàn loại trừ.
*) An toàn phịng chống cháy nổ cho nhà kho:
Trong khơng gian kho chứa phải đặt hệ thống báo động với những
detector khói, và nhiệt. Nếu có hỏa hoạn, thì hệ thống này sẽ kích hoạt cái
cịi (90 dB) trong hành lang chung. Nên làm giếng trời, với coupole tự mở
khi có lửa hay khói vì phần lớn nạn nhân tử vong vì khói độc hơn là vì
nhiệt.
Nên lắp các vịi nước sẵn, với ổng dẫn phi 70mm tối thiểu.
Lắp đặt hệ thống dập lửa tự động: cái này tùy hàng hóa ta chất, thí dụ có
hệ thống phun nước (sprinklage), hệ thống phun bọt xà phồng (dùng cho
lư"a điện), hệ thống phun gaz inergen (hỗn hợp giữa Azote tức khí đam,
Argon và CO²) .

*) Sử dụng thiết bị đo nhiệt độ, độ ẩm và điểm sương sử dụng cơng nghệ
Psoc:
Việc kiểm sốt nhiệt độ, độ ẩm khi bảo quản, lưu trữ các sản phẩm côngnông nghiệp trong các kho chứa hàng là rất quan trọng. Thơng thường với
các loại hàng hố được lưu trữ, nhiệt độ, độ ẩm trong phòng lưu trữ phải
ln duy trì ở 1 mức nhất định.

9


Dựa trên cơ sở tìm hiểu các hệ thống lưu trữ tự động trên, đề tài Thiết Kế
Hệ Thống Kho Tự Động được thực hiện dựa trên ý tưởng cá nhân cùng sự
mô phỏng hệ thống nhà kho trên thế giới

CHƯƠNG 2
TÍNH TỐN THIẾT KẾ CƠ KHÍ KHO HÀNG TỰ ĐỘNG
2.1 Lựa chọn phương án thiết kế kho hàng tự động
Kho hàng tự động chính là đỉnh cao của tự động hóa kho và nhà kho thơng
minh được kích hoạt cùng với một số công nghệ tự động và kết nối với nhau. Để
việc kết hợp với công nghệ cao diễn ra một cách dễ dàng và ổn định ta cần xây
dựng một hệ thống kho hàng tối ưu nhất về công nghệ cũng như giá thành và không
gian sử dụng.
2.1.1 Phương án thiết kế khung kho hàng
Hiện nay có rất nhiều kiểu dáng cũng như mẫu khác nhau về khung kệ
của một kho hàng nhưng tựu chung lại khung kho hàng cần đảm bảo được
các yếu tố sau:
-

-

Khung phải có tính thẩm mĩ: Kệ kho hàng cũng góp phần tạo

nên diện mạo của nhà kho, vì thế bạn nên lựa chọn những kệ
cho thiết kế thông minh, màu sắc hài hịa và màu sơn của
xưởng. Khơng nên chọn những kệ nhiều màu vì dễ gây rối mắt.
Khả năng chịu tải của kệ: tùy vào trọng lượng và đặc điểm của
hàng hóa mà lựa chọn kết cấu, vật liệu làm khung cho phù hợp.
Khung kho hàng phải phù hợp với diện tích sử dụng của kho
cũng như khơng gian hoạt động của robot chuyển hàng.

Các loại giá, kệ kho hàng phổ biến hiện nay:
-

Kệ selective:
Đây là loại kệ tải trọng nặng, được thiết kế để lưu trữ hàng hóa
trên pallet, có sự hỗ trợ bốc xếp của các loại xe nâng. Kệ chứa
hàng với tải trọng khoảng: 500~2500kg/pallet; nguyên tắc
xuất/ nhập hàng: Chọn lọc, FIFO, LIFO.

10


Hình 2.1 Hệ thống kệ selective

Kệ Selective được ứng dụng trong nhiều ngành công nghiệp
khác nhau như: Thực phẩm, cơ khí, hàng tiêu dùng, linh kiện
sản xuất,… có thể chịu được điều kiện bảo quản khắc nghiệt
như kho lạnh với nhiệt độ -600C.
 Tối đa diện tích sử dụng kho
 Xuất – nhập hàng hóa dễ dàng
 An tồn cho hàng hóa và con người
 Kiểm sốt tồn kho tốt, định vị được hàng hóa qua hệ thống

-

mã vạch tích hợp trong phần mềm.
Kệ pallet di động (mobile rack)
Kệ pallet di động mở lối đi cho xe nâng hàng, giúp kiểm sốt
vị trí và thuận lợi cho hoạt động vào/ra của xe nâng. Hệ
thống kệ để pallet này giúp giảm 50% diện tích nhà kho.

Hình 2.2 Hệ thống kệ di động

11


-

Với chuyển động bánh xe nhịp nhàng, giao diện thân thiện với
người dùng, kèm tích hợp cảm biến an tồn, kệ Pallet di động
mang lại nhiều lợi ích:
 Lưu trữ các tài liệu, chứng từ quan trọng.
 Các vật tư, công cụ dụng cụ đắt tiền, …
 Sử dụng linh hoạt, đạt độ an toàn cao, nhất là trong quản lý.
Kệ double deep:
Đây cũng là một dạng kệ chứa hàng lựa chọn (selective), được
tạo nên bởi 2 dãy kệ đôi giáp lưng vào nhau giúp giảm diện
tích lối đi và tăng diện tích sử dụng sàn.
 Các pallet ở phía sâu bên trong được đưa vào lấy ra
bằng loại xe nâng.
 Khả năng chứa lượng hàng hóa nhiều hơn so với kệ
Selective.
 Diện tích kho được tận dụng tối ưu.

 Pallet để vào sau lấy ra trước theo nguyên lý “Vào sau –
Ra trước – (LIFO)”.

Hình 2.3 Kệ double deep

-

Kệ driver in:
Là loại kệ để hàng trong kho đồng nhất sản phẩm, có khả năng
lưu trữ mật độ hàng hóa lớn, hiệu quả đầu tư cao, loại bỏ diện
tích kho dành cho lối đi.
 Tối đa diện tích sử dụng trong kho.
 Hàng hóa sâu bên trong vẫn có thể lấy ra dễ dàng nhờ hệ
thống xe nâng.
 Phù hợp thiết kế với giải pháp “FILO” hoặc “FIFO”.

12


 Phù hợp chứa thực phẩm trong các ngành thủy sản, kho
lạnh,…
 Giảm diện tích dành cho lối đi xe nâng hàng.
 Kệ Drive in đạt độ an toàn cao trong sử dụng.

Hình 2.4 Hệ thống kệ driver in

Dựa trên các tiêu chí đánh giá và các ưu, nhược điểm của các hệ thống kệ
trên em chọn khung kho hàng theo kiểu kệ selective nhưng đơn giản hơn để
phù hợp với đồ án của mình cũng như dễ dàng trong quá trình lắp đặt và sử
dụng.


2.1.2 Phương án thiết kế cánh tay cơ khí
Vai trị của cánh tay robot: cánh tay robot là một phần không thể thiếu
trong hệ thống kho hàng tự động. Nó đóng vai trị vận chuyển hàng hóa ra
vào kho. Kích cỡ của cánh tay robot phụ thuộc nhiều vào kích cỡ của kho
hàng. Tùy thuộc vào hình dáng kho hàng cũng có những u cầu cụ thể mà
cánh tay robot có thể có số lượng bậc tự do khác nhau. Đối với các mơ hình
kho chứa nhỏ cánh tay robot thường có ít nhất từ 3 đến 4 trục chuyển động.
Trong trường hợp đồ án này bao gồm ba chuyển động tịnh tiến theo hệ trục
tọa độ Oxyz.
Hầu hết các robot đều sử dụng một trong ba loại truyền động: Khí
nén, thủy lực, điện.
Truyền động khí nén sử dụng sức mạnh của khí nén. Những động cơ
này vốn đã đáng tin cậy do có ít bộ phận chuyển động, giá rẻ và phản ứng
nhanh, nhưng kém hơn về độ chính xác của tốc độ và kiểm sốt vị trí.
Trong ngành cơng nghiệp robot, các cơ chế chủ yếu được sử dụng trong các
ứng dụng bật - tắt hoặc gắp và thả.
Ổ đĩa thủy lực là mối quan tâm của bạn nếu robot của bạn lớn hoặc có
nhiệm vụ xử lý tải trọng lớn. Chúng hoạt động dựa trên việc chuyển đổi năng
13


lượng từ chất lỏng thành hoạt động cơ học bằng cách bơm. Mặc dù các cơ
chế thủy lực đảm bảo điều phối vận tốc, chuyển động chính xác và có tỷ lệ
công suất trên trọng lượng phù hợp, chúng vẫn tạo ra tiếng ồn và cồng kềnh.
Cũng có những rủi ro liên quan đến rò rỉ hoặc với chất lỏng dịch vụ thay đổi
tính chất của nó ở các biến đổi nhiệt độ.
Động cơ điện là thiết bị cơ điện tạo ra chuyển động bằng cách biến năng
lượng điện thành cơ khí. Các bộ truyền động này là tùy chọn ưa thích
trong chế tạo robot bởi một số lý do sau:

o Điện là một nguồn cung cấp rộng rãi.
o Các cơ chế này phù hợp cho tất cả các kích cỡ robot.
o Chúng nhỏ gọn và nhẹ nhưng có tỷ lệ chuyển đổi năng lượng lớn, độ
chính xác và độ lặp lại tuyệt vời.
o Ơ nhiễm trong mơi trường làm việc là bằng không.
o Hệ thống truyền động điện mạnh mẽ và dễ bảo trì.
Bên cạnh đó động cơ điện cũng có một số nhược điểm như khi tải
trọng lớn, sẽ cần sử dụng động cơ có cơng suất lớn dẫn đến giá thành cao;
kích thước, trọng lượng của động cơ càng lớn càng ảnh hưởng đến thiết kế
cơ khí. Vậy nên khi ứng dựng vào thực tế cần cân nhắc tải trọng của hàng
hóa để quyết định đến hình thức dẫn động cho cánh tay robot.
=>Trong đồ án kho hàng tự động lần này em sử dụng phương án dẫn động
bằng động cơ điện do động cơ được sử dụng phổ biến, nhỏ gọn, nhiều mức
công suất và nhiều chủng loạiđộng cơ để lựa chọn; động cơ truyền được
nhiều dạng chuyển động khi kết hợp với các cơ cấu truyền động khác nhau;
động cơ đem lại tính linh hoạt cao khi điều khiển được vị trí và tốc độ.
Phần khung của cánh tay robot, thực hiện các thao tác nâng hạ, vận
chuyển chính trong q trình xuất nhập hàng hóa trong kho hàng. Để thiết kế
được khung cánh tay robot cũng cần phụ thuộc vào khung kho hàng cùng
như diện tích kho hàng.
Vị trí tương quan giữa phần khung và phần cánh tay cơ khí:
- Thiết kế cánh tay cơ khí khơng gắn cứng vào phần khung kho
hàng:
Ưu điểm của phương án này đó là phần khung và cánh
tay tách rời giúp dễ di chuyển và dễ tháo dời để sửa
chữa.
Bên cạnh những ưu điểm, phương án thiết kế này cũng
tồn tại những nhược điểm như: bài toán định hướng di
chuyển trở nên phức tạp. Khung và cnahs tay robot dễ bị
xê dịch, khơng chắc chắn. Độ chính xác khơng cao trong

q trình hoạt động.
- Thiết kế cánh tay cơ khí có phần đế gắn cứng vào khung kho
hàng
Phương án này cũng có các ưu điểm sau: khoảng cách
giữa phần khung và cánh tya robot ln cố định. Việc
tính toán dẫn hướng cho cơ cấu chuyển động trở nên dễ

14


dàng. Chuyển động ít xuất hiện sai lệch đảm bảo sự
chính xác nhất định.
Nhưng phương án này cũng tồn tại những nhược điểm
nhất định đó là: Phần khung và cánh tay robot gắn liền
với nhau dẫn đến việc công kềnh khi muốn di chuyển
hay tháo lắp sửa chữa. Chi phí chế tạo tốn kém hơn so
với cánh tay robot không lắp cứng.
=> trong đồ án này em sử dụng phần cánh tay robot gắn liền với phần
khung nhằm giảm thiểu sai lệch khí chuyển động cũng như tạo sự
chắc chắn cho cơ cấu.
2.2 Tính tốn khung vỏ
2.2.1 Lựa chọn vật liệu làm khung
Tùy thuộc vào trọng lượng của hàng hóa cũng như mục đích sử dụng
mà ta có thể sử dụng các vật liệu khác nhau để làm thành khung của khó
như: gỗ, sắt, nhơm, thép, …
Thép hộp:
- ưu điểm:
 Chi phí sản xuất thấp: Nguyên vật liệu để làm nên sản phẩm
thép hộp thường là những nguyên liệu dễ tìm kiếm, đơn giản
và giá thành rẻ. Bởi vậy nên sản phẩm thép hộp thường có chi

phí rẻ hơn so với các loại thép khác. Sử dụng thép hộp sẽ giúp
tiết kiệm được chi phí xây dựng cơng trình cho quý khách
hàng.
 Tuổi thọ cao: Tuy được cấu thành từ những nguyên liệu giá rẻ
nhưng ngược lại thép hộp lại có tuổi thọ rất cao. Đặc biệt đối
với dịng sản phẩm thép hộp mạ kẽm thì độ bền cịn được nhân
lên rất nhiều lần. Với khả năng chống bào mòn, không bị gỉ sét
nên tuổi thọ của các sản phẩm thường là từ 60 đến 70 năm tùy
từng khu vực xây dựng.
 Dễ kiểm tra: Quý khách hàng rất đơn giản để nhìn thấy được
những mối bằng mắt thường ở trên thân của thép ống, bởi vậy
nếu xảy ra các vẫn đề ở các mối thì các kỹ sư cũng đơn giản
hơn trong việc khắc phục và sử chữa.
- Nhược điểm: phương pháp để ghép nối thường là hàn nên thẩm mĩ
kém.

15


Hình 2.5 thép hộp

Khung sắt đa năng:
-ưu điểm:
 Tiện lợi dễ lắp ráp, có thể mua ngun khung thay vì lắp ghép.
Chúng có thể tìm mua ở bất cứ đâu như các cửa hàng bán giá
kệ hay của hàng sắt
 Tuổi thọ cao: được sản xuất từ sắt một nguyên liệu có giá thành
rẻ nhưng lại có tuổi thọ rất cao. Đặc biệt là đối với các loại sắt
đã được sơn mạ một lớp chống han gỉ.
 Chịu lực tốt: được cấu thành từ sắt cứng nên khả năng chịu lực

là rất tốt.
- Nhược điểm:
 Gía thành cao
 Trọng lượng khung nặng
 Tính thẩm mĩ kém

16