Khoa học công nghệ ngành Công Thương

Thứ năm, 29/09/2022 | 17:48

Thứ năm, 29/09/2022 | 17:48

Năng suất chất lượng

Cập nhật lúc 20:23 ngày 17/10/2021

Ứng dụng công nghệ 4.0 nâng cao năng suất ngành dệt may

Module điều khiển tự động dựa trên nền tảng công nghệ số FPGA do các nhà khoa học Trường Cao đẳng Huế phát triển đã giúp nâng cao năng suất lao động, giảm chi phí cho doanh nghiệp, đồng thời bảo vệ sức khỏe của công nhân.
Tại nước ta, các nhà máy may công nghiệp đang sử dụng phổ biến dòng máy may theo số hiệu NTD67 Kingtex với  những ưu việt về kỹ thuật và giá thành. Mặc dù vậy, khi vận hành bàn máy may loại này, công nhân may phải thực hiện nhiều thao tác thủ công với sự phối hợp của tay và chân cùng lúc để gia công các chi tiết vải.
Để đẩy nhanh thời gian gia công các chi tiết vải, cần có các bàn may tự động, tuy nhiên chi phí đầu tư cho các hệ máy tự động hiện đại là khá cao. Ngoài ra, bộ điều khiển của các dòng máy may này khi hư hỏng thường phải nhập khẩu từ nước ngoài để thay thế, gây tốn kém chi phí cho doanh nghiệp. 
Dòng máy may NTD67 được sử dụng nhiều tại các nhà máy may công nghiệp.
Xuất phát từ thực trạng đó, thông qua thực hiện đề tài cấp Bộ Công Thương “Nghiên cứu thiết kế và chế tạo bộ điều khiển cho dòng máy may NT67 trên nền tảng công nghệ FPGA”, TS. Nguyễn Khánh Quang cùng các cộng sự của Trường Cao đẳng Công nghiệp Huế đã nghiên cứu và chế tạo bộ điều khiển tự động có thể lắp ghép vào các dòng máy may NTD67 nhằm giúp tăng năng suất, giảm chi phí đầu tư mua mới các bàn máy tự động, giảm chi phí sửa chửa thay thế cho doanh nghiệp.
“Bộ điều khiển tự động khi ghép với máy may dòng NTD67 sẽ giúp giảm đáng kể các thao tác của công nhân may khi gia công các chi tiết vải, do đó sẽ giúp đẩy nhanh tốc độ gia công một sản phẩm. Mặt khác, từ việc giảm các thao tác sử dụng tay, chân tác động lên các cơ cấu điều khiển như bàn đạp của máy may sẽ giúp giảm tổn thương cơ xương cho công nhân vận hành máy may khi làm việc trong một thời gian dài”, TS. Nguyễn Khánh Quang – Chủ nhiệm đề tài chia sẻ.
Ứng dụng công nghệ số vào module điều khiển tự động
FPGA (Field Programmable Gate Array) là một loại chip trắng cho phép người dùng có thể tái cấu hình lại kiến trúc theo ý người dùng để thực thi một chức năng cụ thể. Công nghệ FPGA cho phép xử lý lượng dữ liệu lớn ở tốc độ cao nên được ứng dụng rộng rãi trong các hệ thống điều khiển động cơ, cánh tay rô-bốt. TS. Nguyễn Khánh Quang đã ứng dụng công nghệ này để phát triển module tự động cho bộ điều khiển của dòng máy may NTD67 với mục tiêu nâng cấp một số tính năng tự động hóa của máy. 

 Vị trí gắn cảm biến quang điện PK3-DU30N
Triển khai thực hiện đề tài, TS. Quang cùng các cộng sự đã tìm hiểu quy trình thao tác may của công nhân may khi sử dụng máy may NTD67 tại Công ty TNHH HanesBrands Việt Nam Huế (HBI Huế). Qua tìm hiểu, nhóm nghiên cứu nhận thấy, ngoài việc thao tác đúng kỹ thuật, các công nhân may phải đảm bảo tốc độ may đạt 5 – 7 thành phẩm mỗi phút tùy mã hàng. Sản phẩm đầu ra không bị lỗi như xì, kẹp, đồng thời kích thước viền và chỉ dư ở trước và sau mảnh ghép không quá 1 inch.
Sau đó, nhóm nghiên cứu đưa ra quy trình vận hành máy may NTD67 khi sử dụng module điều khiển tự động thỏa mãn các yêu cầu kĩ thuật trên, từ đó xây dựng lưu đồ thuật toán điều khiển lập trình cho module điều khiển. 
 
Hộp điều khiển được gắn dưới bàn máy may NTD67
Module điều khiển gồm hai bộ phận chính là cảm biến quang điện PK3-DU30N và hộp điều khiển. Cảm biến quang điện PK3-DU30N được sử dụng với mục đích nhận biết có vải hay không có vải đưa vào máy may. Trong khi đó, hộp điều khiển được gắn dưới bàn máy may NTD67, bao gồm mạch cách ly quang, mạch relay công suất được đặt trong hộp kín và board mạch điều khiển FPGA do nhóm nghiên cứu thiết kế và phát triển.
Chương trình điều khiển được lập trình bằng ngôn ngữ mô tả phần cứng VHDL (VHSIC Hardware Description Language) trên phần mềm Quartus II. Sau đó, chạy kiểm tra bộ điều khiển trên phần mềm mô phỏng Modelsim trước khi tải xuống chip FPGA.
Công nhân may thao tác trên máy may NTD67 có gắn module điều khiển tự động do đề tài chế tạo.
Nâng cao năng suất lao động
Module điều khiển tự động cho dòng máy may NTD67 do nhóm nghiên cứu sản xuất đã được áp dụng ở xưởng dạy may Trường Cao đẳng Công Nghiệp Huế và áp dụng thử nghiệm tại nhà máy của Công ty HBI Huế. Sau 1 tháng thử nghiệm, việc sử dụng module điều khiển tự động đem lại kết quả rất tốt. Nhiều thao tác trong quá trình vận hành máy may đã được giảm tải như nhấn bàn đạp lui để nhấc chân vịt lên cao, trả vị trí cũ để hạ chân vịt kẹp vải, nhấn bàn đạp tới để may, nhả chân vịt để dừng, gạt chân sang phải để chém chỉ (2 lần). Với việc sử dụng module điều khiển tự động, công nhân may chỉ còn đưa vải vào may và lấy sản phẩm ra đồng thời không phải canh để chém viền và chỉ dư, nhờ đó mà sản lượng thành phẩm đã tăng lên gấp 2 – 3 lần (tùy mã hàng) so với trước đó.
Theo đánh giá của các chuyên gia, việc sử dụng công nghệ FPGA để phát triển module tự động cho bộ điều khiển của dòng máy may NTD67 nhằm nâng cấp một số tính năng tự động hóa của máy là tính mới của đề tài  nghiên cứu. Sản phẩm module điều khiển tự động của TS. Nguyễn Khánh Quang ​và các cộng sự phát triển có thể được sử dụng làm mô hình giảng dạy cho các học phần của ngành tự động hóa tại các cơ sở giáo dục đồng thời sản phẩm có tiềm năng thương mại hóa trên thị trường.
“Áp dụng module điều khiển tự động hóa còn giúp giảm thời gian và sai sót lỗi trong khi may, từ đó cải thiện được năng suất lao động và chất lượng sản phẩm, nâng cao hiệu quả kinh tế cho doanh nghiệp, nâng cao thu nhập cho người lao động”, TS. Quang nhấn mạnh.
Số lượng các máy may dòng NTD67 có trong các nhà máy may công nghiệp hiện nay là rất lớn. Việc cải tiến và nâng cao mức độ tự động hóa cúa máy không chỉ giúp nhà máy nâng cao được mức độ tự động hóa mà còn làm tăng sản lượng và chất lượng sản phẩm.
Hà Nguyễn
lên đầu trang