Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Ngành công nghiệp chế biến gỗ tại Việt Nam đang đứng trước yêu cầu nâng cao hiệu quả vận hành, tối ưu hóa chi phí sản xuất và đáp ứng nhu cầu gia tăng của thị trường đối với các sản phẩm gỗ bền vững. Bố trí mặt bằng sản xuất (plant layout) đóng vai trò nền tảng trong việc định hình dòng chảy vật tư, hạn chế sự tắc nghẽn, đảm bảo an toàn lao động và quyết định trực tiếp đến năng suất vận hành. Tại Công ty TNHH Sản xuất Thương mại Phú Toàn – doanh nghiệp chuyên gia công, chế biến gỗ tràm xẻ sấy – thực trạng mặt bằng nhà xưởng bộc lộ nhiều điểm bất hợp lý: luồng di chuyển của các thiết bị nâng hạ chồng chéo, quãng đường vận chuyển nguyên vật liệu kéo dài, tồn ứ bán thành phẩm (Work In Process - WIP) và thời gian chờ đợi lớn, đặc biệt tại khu vực tẩm hóa chất.

Xuất phát từ thực tiễn trên, đồ án tốt nghiệp của hai sinh viên Lại Trí Minh và Nguyễn Thị Mỹ Thùy, dưới sự hướng dẫn của TS. Nguyễn Thị Ánh Tuyết tại Khoa Cơ khí Chế tạo máy, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. Hồ Chí Minh (thực hiện tháng 7/2024), đã lựa chọn đề tài: "Áp Dụng Phương Pháp SLP Và 5S Để Tái Bố Trí Và Mô Phỏng Layout Xưởng Sản Xuất Tại Công Ty SXTM Phú Toàn".

Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu của đồ án được xác định cụ thể theo các nội dung sau:

  1. Phân tích các lãng phí trong quy trình sản xuất gỗ tại Công ty TNHH Sản xuất Thương mại Phú Toàn, tập trung vào lãng phí di chuyển, vận chuyển vật liệu và thời gian chờ đợi.
  2. Đề xuất các giải pháp cải tiến nhằm:
    • Giảm thiểu thời gian chờ đợi tại các công đoạn sản xuất.
    • Giảm tình trạng tồn đọng hàng WIP, đặc biệt tại công đoạn tẩm hóa chất trong quy trình chế biến gỗ.
    • Giảm Leadtime cho toàn bộ quy trình sản xuất.
    • Tối thiểu hóa quãng đường vận chuyển nguyên vật liệu giữa các khu vực.
    • Tăng cường hiệu suất làm việc của nhân viên và thiết bị, giảm thiểu sự di chuyển dư thừa.
  3. So sánh và đánh giá hiệu quả của các giải pháp đề xuất so với hiện trạng thông qua việc sử dụng phần mềm FlexSim và AutoCAD.
  4. Xây dựng mô hình 3D của nhà máy gỗ để trực quan hóa layout nhà máy bằng phần mềm SketchUp.
  5. Đề xuất kế hoạch triển khai và theo dõi hiệu quả của các giải pháp cải tiến để đảm bảo tính khả thi và bền vững.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

  • Đối tượng nghiên cứu: Quy trình công nghệ chế biến gỗ tràm xẻ sấy, hệ thống mặt bằng nhà xưởng, dòng di chuyển nguyên vật liệu, thời gian chu kỳ sản xuất (Cycle time), lượng bán thành phẩm tồn đọng và hiệu suất làm việc của thiết bị nâng hạ (xe nâng).
  • Phạm vi không gian: Toàn bộ khuôn viên nhà máy sản xuất của Công ty TNHH SXTM Phú Toàn với tổng diện tích mặt bằng là 9.082,65 m², bao gồm kho nguyên liệu, khu vực xẻ gỗ, khu vực tẩm hóa chất, hệ thống phòng sấy gỗ, kho thành phẩm và các công trình phụ trợ (nhà văn phòng, nhà ăn, khu vệ sinh).
  • Phạm vi thời gian và dữ liệu: Khảo sát, đo đạc trực tiếp các ca sản xuất trong năm học 2023–2024; số liệu đơn hàng lớn nhất được phân tích có khối lượng 1.260 m³ gỗ với thời gian hoàn thành tiêu chuẩn là 26 ngày sản xuất (tương ứng năng suất vận hành 48,46 m³/ngày).

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Đồ án xây dựng khung phân tích kết hợp giữa lý thuyết quản trị tinh gọn (Lean Manufacturing), phương pháp kỹ thuật công nghiệp cổ điển và công nghệ mô phỏng số:

Khung lý thuyết và công cụ áp dụng

  • Lý thuyết sản xuất tinh gọn (Lean Manufacturing) và 7 loại lãng phí (TIMWOOD): Đồ án vận dụng 5 nguyên tắc tinh gọn (Xác định giá trị, Lập chuỗi giá trị, Tạo dòng chảy, Thiết lập hệ thống kéo, Cải tiến liên tục) và tập trung nhận diện 7 lãng phí: Vận chuyển (Transportation), Tồn kho (Inventory), Thao tác (Motion), Chờ đợi (Waiting), Sản xuất dư thừa (Overproduction), Xử lý thừa (Overprocessing), Sai lỗi (Defects).
  • Phương pháp hoạch định mặt bằng hệ thống (Systematic Layout Planning - SLP): Khung phương pháp của Richard Muther gồm quy trình 10 bước chuẩn tắc:
    1. Thu thập dữ liệu đầu vào theo mô hình P-Q-R-S-T (Product, Quantity, Routing, Supporting Services, Timing).
    2. Phân tích dòng chảy vật liệu qua sơ đồ From - To.
    3. Lập biểu đồ mối quan hệ giữa các hoạt động (REL Chart) với các mức định tính: A (Tuyệt đối cần thiết), E (Đặc biệt quan trọng), I (Quan trọng), O (Chấp nhận gần nhau), U (Không quan trọng), X (Không được bố trí gần nhau).
    4. Thiết lập sơ đồ liên hệ của hoạt động.
    5. Tính toán không gian yêu cầu của hoạt động.
    6. Xác định không gian quy hoạch sẵn có.
    7. Thiết lập sơ đồ liên hệ không gian và mặt bằng khối.
    8. Điều chỉnh theo điều kiện biên thực tế.
    9. Phân tích các hạn chế và ràng buộc kỹ thuật.
    10. Đánh giá lựa chọn phương án tối ưu dựa trên hàm mục tiêu tối thiểu hóa tổng quãng đường di chuyển có trọng số: $$z = \sum_{i=1}^n \sum_{j=1}^n c_{ij} f_{ij} D_{ij}$$ Trong đó: $n$ là tổng số công đoạn; $c_{ij}$ là trọng số vận chuyển giữa công đoạn $i$ và $j$ dựa trên tính chất hàng hóa; $f_{ij}$ là tần suất/số lần di chuyển trong kỳ khảo sát (26 ngày); $D_{ij}$ là khoảng cách vận chuyển trực giao (Manhattan metric) giữa tâm tọa độ khu vực $i$ và $j$: $$D_{ij} = |x_i - x_j| + |y_i - y_j|$$
  • Nguyên tắc bố trí thiết bị công nghiệp: Áp dụng các quy chuẩn an toàn lao động và dòng di chuyển một chiều: giữ khoảng cách giữa các dãy máy trên 1,8 m (hoặc 3 m đối với lối đi có xe nâng qua lại); tường bao khu vực có nhiệt độ/áp suất lớn cao từ 1,5 m; khoảng cách giữa thiết bị chịu áp lực tối thiểu 0,5 m; chiều cao thành thùng chứa tối thiểu 0,8 m.
  • Phương pháp 5S và Quản lý trực quan (Visual Management): Quy hoạch khu vực lưu trữ, định vị công cụ dụng cụ, dán nhãn phân loại hóa chất ngâm tẩm, kẻ vạch phân làn giao thông nội bộ và gắn biển định vị phân lô thành phẩm.

Phương pháp nghiên cứu và công cụ phần mềm

  • Phương pháp thu thập dữ liệu hiện trường: Sử dụng đồng hồ bấm giờ (Stopwatch), biểu mẫu quan sát để đo đạc thời gian chu kỳ (Cycle time), thời gian gá đặt/dỡ hàng (Load/Unload), thời gian vận chuyển của xe nâng và số lượng thành phẩm/bán thành phẩm trên mỗi pallet.
  • Phương pháp xử lý thống kê: Ứng dụng phần mềm Arena (mô-đun Input Analyzer) để kiểm định và khớp hàm phân phối xác suất (phân phối tam giác - Triangular, Weibull, Normal...) cho 150 mẫu thời gian đo đạc tại các công đoạn tẩm hóa chất.
  • Phương pháp mô phỏng logic hệ thống sự kiện rời rạc (Discrete-Event Simulation): Sử dụng phần mềm FlexSim (phiên bản 2019) để số hóa mặt bằng hiện trạng và các phương án cải tiến; thiết lập các đối tượng tài nguyên cố định (Fixed Resources: Source, Queue, Processor, Rack) và đối tượng thực thi tác vụ (Task Executers: Operator, Transporter), liên kết cổng logic (cổng A, cổng S), thiết lập Process Flow và Time Tables làm việc theo ca.
  • Phương pháp mô hình hóa hình học 3D: Sử dụng AutoCAD để xử lý bình đồ 2D và SketchUp Pro 2023 để dựng phối cảnh không gian 3 chiều của toàn bộ nhà xưởng.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Tổng quan

Chương này nêu rõ tính cấp thiết của việc cải tiến bố trí mặt bằng trong các doanh nghiệp sản xuất chế biến gỗ trước sức ép cạnh tranh và biến động chuỗi cung ứng. Tác giả tổng hợp các vấn đề nội tại của Công ty TNHH SXTM Phú Toàn, định hình hệ thống 5 mục tiêu nghiên cứu cụ thể, xác định đối tượng, phạm vi nghiên cứu tại xưởng gỗ tràm xẻ sấy, đồng thời phác thảo cấu trúc tổng thể gồm 6 chương của đồ án.

Chương 2: Cơ sở lý thuyết

Nội dung chương 2 hệ thống hóa nền tảng lý luận về 7 lãng phí trong sản xuất tinh gọn (Lean Manufacturing), các yêu cầu kỹ thuật và 7 nguyên tắc bố trí thiết bị nhà xưởng nhằm triệt tiêu luồng di chuyển quay đầu hoặc giao cắt. Tác giả trình bày chi tiết trình tự 10 bước của phương pháp Systematic Layout Planning (SLP) do Richard Muther xây dựng, các công thức toán học xác định khoảng cách trọng tâm và tổng chi phí/quãng đường vận chuyển có trọng số. Chương này cũng phân tích tính năng của phần mềm mô phỏng FlexSim, công cụ dựng hình SketchUp và tổng hợp 15 nghiên cứu thực nghiệm trong và ngoài nước (như nghiên cứu của Md. Ariful Islam, Rio Erwanda, Masriah Mansur, Barreto-Guillen, Nguyễn Phước Sơn, Nguyễn Kim Tiến...) chứng minh hiệu quả của SLP và mô phỏng trong việc cắt giảm quãng đường di chuyển và hạ thấp tỷ lệ WIP.

Chương 3: Khảo sát, mô phỏng đánh giá hiện trường sản xuất tại Công ty TNHH Phú Toàn

Chương 3 đi sâu vào phân tích quy trình công nghệ chế biến gỗ tràm xẻ sấy của công ty, bao gồm 6 công đoạn:

  1. Lựa chọn nguyên liệu: Đánh giá độ đặc, độ nứt nẻ và loại bỏ thân cây khuyết tật.
  2. Chặt cây và chế biến thành khúc: Cắt cành, phân đoạn kích thước ban đầu.
  3. Xẻ gỗ: Vận hành 2 ca/ngày, năng suất đạt 36 m³/ca; thiết bị gồm 6 máy cưa CD4 (56,2 kW), 6 máy lọng (7,5 kW) và 6 máy cưa mâm (5 HP).
  4. Tẩm hóa chất: Xử lý chân không trong bồn tẩm áp lực thể tích 6 m³ (áp suất tối đa 8 kg/cm²), sử dụng dung dịch chuyên dụng (Calcium Hypochlorite 70%, Borax pentahydrate, Parachem, Antiblu...) theo chu trình 3 giai đoạn (hút chân không, ngâm hóa chất, sấy sơ bộ); năng suất 6 m³/mẻ, làm việc 2 ca/ngày.
  5. Sấy khô: Hệ thống 12 phòng sấy hơi nước, dung tích 60 m³/phòng, vận hành liên tục 3 ca/ngày trong chu kỳ 8–10 ngày để hạ độ ẩm từ điểm bão hòa xuống mức 6–10%.
  6. Kiểm tra chất lượng (QC): 1 nhân sự phụ trách kiểm tra kích thước, mắt gỗ và đo độ ẩm mẫu kiểm định (lấy mẫu ngẫu nhiên 2,5% thể tích lô hàng 60 m³ sau sấy).
STT Tên thiết bị Xuất xứ Số lượng Thông số kỹ thuật chính
1 Máy cưa CD4 Trung Quốc 6 Công suất 56,2 kW; tốc độ đưa phôi 0 – 18 m/phút
2 Máy lọng Trung Quốc 6 Công suất 7,5 kW / 380V / 50Hz; tốc độ 0 – 18 m/phút
3 Máy cưa mâm Trung Quốc 6 Công suất 5 HP / 3 pha / 380V; tốc độ 0 – 18 m/phút
4 Bồn tẩm áp lực chân không Việt Nam 1 Thể tích 6 m³; áp suất làm việc tối đa $P_{max} = 8\text{ kg/cm}^2$
5 Phòng sấy gỗ hơi nước Việt Nam 12 Sức chứa 60 m³/phòng; sấy hạ ẩm 6 – 10%

Quy chuẩn mặt bằng hiện trạng có diện tích 9.082,65 m² với các khu vực chính: Kho nguyên liệu (6 × 73,25 m), Khu tẩm hóa chất (18 × 39,8 m), Kho thành phẩm (38 × 64,5 m = 2.451 m²), Nhà văn phòng (5 × 45 m = 225 m²). Khi xây dựng sơ đồ Spaghetti hiện trạng, tác giả xác định có tới 20 điểm chuyển tiếp của xe nâng; luồng vận chuyển của xe nâng số 1 (xẻ sang tẩm), xe nâng số 2 (tẩm sang sấy) và xe nâng số 3 (sấy sang kho thành phẩm) bị giao cắt dày đặc.

Xác định thông số vận hành và chu kỳ sản xuất: Chế độ làm việc chuẩn gồm 6 ngày/tuần, 2 ca/ngày (8 giờ/ca = 28.800 giây, nghỉ giữa ca 45 phút, tăng ca linh hoạt 2 – 2,5 giờ). Đơn hàng lớn nhất 1.260 m³ yêu cầu Leadtime 26 ngày (năng suất 48,46 m³/ngày). Đo đạc Cycle time tiêu chuẩn cho thấy:

  • Công đoạn xẻ gỗ: Xử lý đơn vị 0,5 m³, Set-up time = 0 s, Cycle time = 3.600 s.
  • Công đoạn tẩm hóa chất: Xử lý 6 m³, Set-up time = 600 s, Cycle time = 3.600 s.
  • Công đoạn sấy khô: Xử lý 60 m³, Set-up time = 0 s, Cycle time = 691.200 s (tương đương 8 ngày). Qua đó, công đoạn sấy khô được xác định chính xác là điểm nghẽn (bottleneck) của toàn bộ nhà máy.

Khảo sát vận tốc xe nâng qua 10 mẫu đo trên cự ly chuẩn 20 m (giữa pallet 6 và khu vực đợi tẩm Queue7) ghi nhận thời gian trung bình khi có tải là 13,07 giây và không tải là 9,5 giây. Đồng thời, qua 150 mẫu quan sát công đoạn tẩm, tác giả dùng Input Analyzer để xác định hàm phân phối thời gian bốc/dỡ (Load/Unload) phục vụ nạp tham số vào mô hình FlexSim hiện trạng.

Chương 4: Mô phỏng giải pháp cải tiến layout cho Công ty Phú Toàn

Tác giả triển khai phương pháp SLP qua việc lập ma trận tương quan REL chart, phân tích mức độ ưu tiên gần kề giữa các khu vực sản xuất dựa trên lý do an toàn và dòng luân chuyển vật tư. Bốn phương án bố trí mặt bằng mới (Layout 1, Layout 2, Layout 3, Layout 4) được thiết kế và tính toán tọa độ trọng tâm ($x_i, y_i$).

Tổng quãng đường di chuyển được tính toán cho 2 trường hợp:

  • Trường hợp 1 (TH1): Giả định tần suất vận chuyển giữa các công đoạn đồng nhất ($f_{ij} = 1$).
  • Trường hợp 2 (TH2): Áp dụng tần suất vận chuyển thực tế $f_{ij}$ ghi nhận trong chu kỳ đơn hàng 26 ngày.

Dựa trên kết quả giải thuật From - To, hai phương án có chỉ số tối ưu được lựa chọn đưa vào phần mềm FlexSim để mô phỏng động học gồm Giải pháp cải tiến 1 và Giải pháp cải tiến 2. Sau quá trình chạy mô phỏng và chạy công cụ Experimenter, Giải pháp cải tiến 2 chứng minh hiệu quả vượt trội so với Giải pháp 1 và mặt bằng hiện trạng trên tất cả các chỉ số hoạt động.

Chương 5: Mô phỏng 3D và áp dụng công cụ Lean, 5S cho nhà máy gỗ

Để hoàn thiện phương án tổ chức sản xuất, tác giả thiết lập chương trình cải tiến hiện trường:

  • Áp dụng 5S tại khu vực tẩm hóa chất: Sàng lọc và sắp xếp lại kho hóa chất (Calcium Hypochlorite, Borax pentahydrate...), loại bỏ can thùng rỗng, thiết lập bục kệ kê cao tránh rò rỉ hóa chất ra nền xưởng; quy hoạch vị trí cố định cho công cụ dụng cụ vận hành, giải tỏa tình trạng để công cụ bừa bãi.
  • Quy hoạch luồng vật tư: Phân định rõ ranh giới khu vực chứa gỗ trước khi tẩm và khu vực gỗ sau khi tẩm để tránh nhầm lẫn mẻ xử lý và giải phóng lối đi cho xe nâng.
  • Quản lý trực quan tại kho thành phẩm: Tiến hành kẻ vạch sơn phân chia lối đi và các line chứa hàng trên diện tích 2.451 m²; lắp đặt hệ thống biển hiệu, bảng treo tên vị trí cho từng dãy gỗ thành phẩm theo chủng loại và quy cách xẻ sấy.
  • Mô phỏng không gian 3D trên SketchUp Pro 2023: Dựng mô hình kiến trúc trực quan từ cổng nhà máy, nhà để xe, nhà điều hành/văn phòng, khu vực cưa xẻ, bồn tẩm áp lực, dãy 12 buồng sấy hơi nước đến hệ thống giá kệ kho thành phẩm, tạo công cụ trực quan hỗ trợ ban giám đốc doanh nghiệp xem xét trước khi thi công cải tạo.

Chương 6: Kết luận và định hướng phát triển

Chương cuối tóm lược các kết quả đạt được từ việc ứng dụng phương pháp SLP, công cụ Lean, 5S kết hợp phần mềm mô phỏng FlexSim và SketchUp; đồng thời đề xuất định hướng phát triển thực tế hóa các phương án tại nhà xưởng Phú Toàn trong giai đoạn tiếp theo.

Kết quả và đóng góp

Nghiên cứu đã lượng hóa chi tiết mức độ tối ưu của Giải pháp cải tiến 2 so với mặt bằng sản xuất hiện trạng của Công ty SXTM Phú Toàn thông qua số liệu xuất ra từ phần mềm FlexSim:

Chỉ số hiệu năng (KPIs) Hiện trạng ban đầu Giải pháp cải tiến 2 Mức độ cải thiện (%)
Tổng quãng đường vận chuyển NVL của xe nâng - 317.080.000 mm Giảm 51,3%
Tỷ lệ thời gian di chuyển của Transporter 1 (Xẻ $\rightarrow$ Tẩm) - - Giảm 53,0%
Tỷ lệ thời gian di chuyển của Transporter 2 (Tẩm $\rightarrow$ Sấy) - - Giảm 3,5%
Khối lượng hàng chờ (WIP) trung bình trước tẩm hóa chất - - Giảm 79,48%
Thời gian chờ xử lý trung bình tại hàng đợi trước tẩm - - Giảm 79,50%
Tổng thời gian sản xuất (Leadtime) cho đơn hàng 26 ngày - - Giảm 1,18%

Các đóng góp khoa học và thực tiễn do nhóm tác giả tự đúc kết bao gồm:

  • Thiết lập quy trình tái quy hoạch mặt bằng nhà xưởng hoàn chỉnh cho ngành chế biến gỗ tràm xẻ sấy bằng cách tích hợp phương pháp hoạch định bố trí hệ thống SLP cổ điển với công nghệ mô phỏng động FlexSim và dựng hình 3D SketchUp.
  • Giải quyết triệt để bài toán nút thắt dòng chảy tại công đoạn tẩm hóa chất: Giảm tới 79,48% lượng WIP ứ đọng và 79,5% thời gian chờ đợi của phôi gỗ trước bồn tẩm chân không.
  • Cắt giảm 51,3% quãng đường di chuyển của đội xe nâng, loại bỏ các giao cắt nguy hiểm trên sơ đồ Spaghetti, giảm 53% thời gian vận hành vô ích của xe nâng số 1, từ đó tiết kiệm chi phí nhiên liệu và hạn chế hao mòn thiết bị.
  • Cung cấp mô hình cải tiến trực quan bằng 5S và bảng hiệu quản lý kho thành phẩm, giúp chuẩn hóa không gian làm việc thực tế tại doanh nghiệp vừa và nhỏ ngành chế biến gỗ.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Các hạn chế được chỉ ra trong văn bản đồ án:

  • Việc thu thập dữ liệu đo đạc thời gian thao tác của công nhân mới chỉ thực hiện chi tiết được tại công đoạn tẩm hóa chất (với 150 mẫu quan sát); nhóm nghiên cứu gặp hạn chế trong việc tiếp cận thu thập dữ liệu thời gian thao tác chi tiết tại khu vực xẻ gỗ.
  • Vận tốc di chuyển của xe nâng được tính toán quy đổi dựa trên việc lấy mẫu đo đại diện tại cự ly cố định 20 mét (giữa pallet 6 và hàng đợi Queue7), chưa đo đạc biến thiên vận tốc thực tế trên toàn bộ các đoạn đường rẽ và góc cua khác nhau trong nhà xưởng.
  • Mô hình mô phỏng logic trên FlexSim tập trung chính vào dây chuyền sản phẩm gỗ tràm xẻ sấy chủ lực và 3 cụm luồng di chuyển chính của xe nâng, chưa bao quát toàn bộ các hoạt động bảo trì, bảo dưỡng thiết bị ngoại vi.

Hướng nghiên cứu và phát triển tiếp theo:

  • Triển khai thí điểm việc tái định vị máy móc và phân chia luồng tuyến thực tế tại mặt bằng Công ty TNHH SXTM Phú Toàn theo thiết kế của Giải pháp 2.
  • Mở rộng khảo sát đo đạc chi tiết thao tác lao động và chu kỳ cắt xẻ tại từng máy cưa CD4, máy lọng và máy cưa mâm để cân bằng chuyền xẻ gỗ đồng bộ hơn.
  • Nghiên cứu tối ưu hóa lịch trình vận hành và thuật toán xếp dỡ cho 12 buồng sấy hơi nước nhằm tìm giải pháp rút ngắn chu kỳ sấy của công đoạn bottleneck chính.
  • Thiết lập hệ thống giám sát và đánh giá định kỳ các chỉ số WIP, Leadtime và an toàn lao động sau khi áp dụng 5S và quy hoạch luồng di chuyển mới.

Giá trị tham khảo

Đồ án tốt nghiệp này là tài liệu tham khảo có giá trị ứng dụng cao cho các nhóm đối tượng:

  • Sinh viên các ngành Kỹ thuật Công nghiệp, Kỹ thuật Hệ thống Công nghiệp, Quản lý Công nghiệp và Kỹ thuật Cơ khí: Cung cấp tài liệu tham khảo thực tế về cấu trúc đồ án tốt nghiệp, phương pháp luận nghiên cứu và trình tự giải quyết bài toán bố trí mặt bằng sản xuất hoàn chỉnh từ lý thuyết đến mô phỏng số.
  • Kỹ sư cải tiến sản xuất (Continuous Improvement/Lean Engineers): Tham khảo quy trình 10 bước của phương pháp SLP kết hợp tính toán ma trận khoảng cách tọa độ trọng tâm ($D_{ij}$) và việc phân tích dữ liệu thực tế bằng công cụ Input Analyzer.
  • Các doanh nghiệp chế biến gỗ và sản xuất cơ khí vừa và nhỏ: Ứng dụng trực tiếp giải pháp tổ chức 5S cho khu vực kho hóa chất độc hại, phương pháp kẻ vạch phân luồng tránh va chạm xe nâng và mô hình trực quan hóa layout 3D trên SketchUp trước khi đầu tư kinh phí xây dựng, sửa chữa nhà xưởng.

Phần đáng tham khảo nhất của đồ án là phương pháp tích hợp: kết hợp bài toán quy hoạch mặt bằng định tính/định lượng (SLP) với mô hình mô phỏng dòng biến thiên ngẫu nhiên trên phần mềm FlexSim, giúp người nghiên cứu kiểm chứng được độ tin cậy của phương án trước khi triển khai ngoài thực địa.

Câu hỏi thường gặp

1. Đâu là công đoạn thắt nút cổ chai (bottleneck) trong quy trình sản xuất của Công ty Phú Toàn và căn cứ xác định là gì?

Căn cứ vào bảng tính toán Cycle time tiêu chuẩn tại Chương 3 của đồ án:

  • Công đoạn xẻ gỗ có chu kỳ xử lý 3.600 giây cho đơn vị 0,5 m³.
  • Công đoạn tẩm hóa chất có chu kỳ 3.600 giây và thời gian chuẩn bị (Set-up time) là 600 giây cho mẻ 6 m³.
  • Công đoạn sấy khô tại 12 phòng sấy hơi nước có chu kỳ xử lý lên tới 691.200 giây (tương đương 8 ngày liên tục) cho mẻ 60 m³. Do chu kỳ sản xuất của công đoạn sấy khô lớn hơn vượt trội so với các công đoạn trước và sau nó, công đoạn sấy khô chính là điểm nghẽn (bottleneck) của toàn bộ dây chuyền chế biến gỗ.

2. Các thông số kỹ thuật của các thiết bị xẻ gỗ và bồn tẩm hóa chất được công ty sử dụng gồm những gì?

Hệ thống thiết bị chính được khảo sát bao gồm:

  • 6 máy cưa CD4 (xuất xứ Trung Quốc): Công suất động cơ 56,2 kW, tốc độ đưa phôi 0 – 18 m/phút.
  • 6 máy lọng (xuất xứ Trung Quốc): Công suất động cơ 7,5 kW, điện áp 380V/50Hz, tốc độ đưa phôi 0 – 18 m/phút.
  • 6 máy cưa mâm (xuất xứ Trung Quốc): Công suất 5 HP, nguồn điện 3 pha 380V/50/60Hz, tốc độ đưa phôi 0 – 18 m/phút.
  • 1 bồn tẩm áp lực chân không (xuất xứ Việt Nam): Thể tích 6 m³, áp suất làm việc tối đa $P_{max} = 8\text{ kg/cm}^2$, môi chất làm việc là hóa chất nước lạnh.

3. Phương pháp SLP đã lựa chọn phương án mặt bằng dựa trên công thức và tiêu chí đánh giá nào?

Phương pháp SLP sử dụng hàm mục tiêu tối thiểu hóa tổng quãng đường di chuyển có trọng số: $$z = \sum_{i=1}^n \sum_{j=1}^n c_{ij} f_{ij} D_{ij}$$ Trong đó khoảng cách $D_{ij}$ giữa công đoạn $i$ và $j$ được xác định theo công thức khoảng cách trực giao Manhattan dựa trên tọa độ trọng tâm xOy: $$D_{ij} = |x_i - x_j| + |y_i - y_j|$$ Đồ án khảo sát và tính toán giá trị $z$ cho 4 phương án bố trí mới qua 2 trường hợp: Trường hợp 1 ($f_{ij} = 1$) và Trường hợp 2 ($f_{ij}$ theo tần suất di chuyển thực tế của chu kỳ 26 ngày). Phương án có tổng quãng đường di chuyển thấp nhất được lựa chọn để đưa vào mô phỏng kiểm chứng trên FlexSim.

4. Kết quả định lượng cụ thể của Giải pháp cải tiến 2 sau khi mô phỏng trên phần mềm FlexSim đạt được là gì?

So với hiện trạng ban đầu, Giải pháp cải tiến 2 đem lại các cải thiện định lượng:

  • Tổng quãng đường vận chuyển NVL giảm xuống còn 317.080.000 mm (giảm 51,3% tổng quãng đường di chuyển của cả 3 xe nâng).
  • Tỷ lệ thời gian di chuyển của xe nâng số 1 (Transporter 1) giảm 53%, xe nâng số 2 (Transporter 2) giảm 3,5%.
  • Số lượng bán thành phẩm tồn đọng (WIP) trung bình tại khu vực chờ trước khi tẩm hóa chất giảm 79,48%.
  • Thời gian chờ xử lý trung bình của nguyên vật liệu tại khu vực chờ tẩm giảm 79,5%.
  • Tổng thời gian hoàn thành (Leadtime) chu kỳ đơn hàng 26 ngày giảm 1,18%.

5. Những giải pháp Lean và 5S cụ thể nào đã được thiết kế cho khu vực tẩm hóa chất và kho thành phẩm?

Tác giả đề xuất các hành động thực tế bao gồm:

  • Tại khu vực tẩm hóa chất: Thực hiện 5S phân loại và sắp xếp hóa chất ngâm tẩm khoa học; quy hoạch vị trí cố định cho công cụ dụng cụ thay vì để tràn lan; kẻ vạch quy hoạch phân định rõ khu vực để gỗ trước khi tẩm và sau khi tẩm.
  • Tại kho thành phẩm: Kẻ vạch sơn phân chia các luồng giao thông và các ô lưu trữ gỗ thành phẩm trên tổng diện tích 2.451 m²; lắp đặt bảng tên, biển treo hiển thị vị trí cho từng dãy gỗ thành phẩm để quản lý trực quan.

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp của sinh viên Lại Trí Minh và Nguyễn Thị Mỹ Thùy đã giải quyết thành công bài toán tối ưu hóa mặt bằng sản xuất tại xưởng chế biến gỗ tràm xẻ sấy của Công ty TNHH SXTM Phú Toàn bằng việc kết hợp phương pháp hoạch định bố trí hệ thống SLP với các công cụ Lean, 5S và kỹ thuật mô phỏng trên FlexSim, SketchUp. Phương án cải tiến được lựa chọn giúp cắt giảm 51,3% quãng đường vận chuyển của xe nâng và giảm tới gần 80% lượng hàng tồn đọng WIP cũng như thời gian chờ tại công đoạn tẩm hóa chất. Nghiên cứu thể hiện tính khoa học chặt chẽ qua việc gắn kết số liệu khảo sát thực tế với công cụ mô phỏng số, mang lại mô hình tham khảo hữu ích cho công tác cải tiến năng suất trong ngành chế biến gỗ công nghiệp.