Giới thiệu dự án

Ngành da giày là một trong những ngành công nghiệp xuất khẩu mũi nhọn của Việt Nam, liên tục duy trì vị thế top 3 quốc gia sản xuất và xuất khẩu giày dép lớn nhất thế giới, đóng góp trên 10% tổng kim ngạch xuất khẩu cả nước. Tuy nhiên, theo thống kê của Hiệp hội Da - Giày - Túi xách Việt Nam (LEFASO), hơn 70% doanh nghiệp sản xuất trong ngành vẫn chịu áp lực nặng nề về chi phí vận hành do biến động đơn hàng theo mùa, thời gian chuyển đổi mã hàng (changeover time) kéo dài và tỷ lệ lãng phí nguyên phụ liệu còn cao.

Tại Công ty Cổ phần Đầu tư Thái Bình (TBS Group) – một trong những tập đoàn sản xuất giày quy mô lớn với công suất từ 2,0 đến 2,8 triệu đôi/tháng cho các thương hiệu toàn cầu như Decathlon, Skechers, Wolverine – việc kiểm soát và điều độ chuỗi sản xuất đa nhà máy là bài toán sống còn. Đồ án tốt nghiệp chuyên ngành Quản lý Công nghiệp với đề tài "Hoàn thiện công tác lập kế hoạch sản xuất tại Công ty Cổ phần Đầu tư Thái Bình" tập trung giải quyết các điểm nghẽn trong công tác điều độ chuyền may - gò, cân bằng chuyền và tối ưu hóa chuỗi cung ứng nội bộ.

Mục tiêu dự án

  1. Chuẩn hóa quy trình lập kế hoạch sản xuất: Xây dựng mô hình toán học tính toán năng lực sản xuất thực tế dựa trên phương pháp năng suất trung bình tiên tiến ($N_{bq1}, N_{bq2}$).
  2. Đồng bộ hóa tiến độ sản xuất ngắn hạn và dài hạn: Thiết lập hệ thống cân đối kế hoạch tổng thể (MPS - Master Production Schedule) và kế hoạch nhu cầu nguyên vật liệu (MRP - Material Requirements Planning) cho 4 khu vực nhà máy.
  3. Giảm thiểu thời gian trễ đơn hàng (Lead Time variance): Rút ngắn chu kỳ sản xuất từ khâu Chặt - May - Ép đế đến Gò ráp hoàn thiện cho các đơn hàng xuất khẩu Skechers và Decathlon.
  4. Số hóa công cụ điều độ: Chuyển đổi từ quản lý kế hoạch thủ công sang tích hợp dữ liệu tập trung tương thích hệ thống ERP SAP ECC 6.0.

Giải pháp và Phạm vi

  • Cách tiếp cận: Ứng dụng kỹ thuật Định mức Lao động (IE), thuật toán cân bằng chuyền sản xuất, sơ đồ Gantt động và mô hình điều độ tiến độ ngược (Backward Scheduling) kết hợp tiến độ xuôi (Forward Scheduling).
  • Kết quả kỳ vọng định lượng: Giảm 25% lượng hàng dở dang (WIP) tại công đoạn đệm giữa May và Gò; nâng cao tỷ lệ giao hàng đúng hạn (OTIF - On-Time In-Full) từ 88.5% lên trên 96%; tối ưu hóa công suất vận hành dây chuyền thêm 15.2%.
  • Phạm vi & Giới hạn: Nghiên cứu tập trung tại các xưởng sản xuất thuộc Khu vực 1 (Nhà máy 1, Nhà máy 2 tại Dĩ An, Bình Dương) và Khu vực 3 (Đà Nẵng, Hội An), phân tích trên dòng sản phẩm chủ lực giày thể thao dán đáy (Cement Construction) và giày vải lưu hóa giai đoạn 2013–2016.

Phân tích và thiết kế giải pháp

Phân tích hiện trạng

Tại TBS Group, quy trình lập kế hoạch phải đối mặt với tính chất chu kỳ mùa vụ khắt khe từ đối tác:

  • Decathlon: Mùa 1 (Tháng 4 – Tháng 9), Mùa 2 (Tháng 10 – Tháng 3 năm sau).
  • Skechers: Mùa 1 (Tháng 4 – Tháng 7), Mùa 2 (Tháng 9 – Tháng 1 năm sau).
  • Wolverine: Mùa 1 (Tháng 3 – Tháng 8), Mùa 2 (Tháng 11 – Tháng 1 năm sau).
Tiêu chí phân tích Phương pháp truyền thống (Excel rời rạc) Hệ thống MRP tiêu chuẩn Giải pháp hoàn thiện đề xuất
Tính toán năng lực Dựa trên ước lượng cảm tính ($N_{tb}$) Dựa trên công suất thiết kế lý thuyết Dựa trên năng lực bình quân tiên tiến ($N_{bq2}$)
Cân bằng May - Gò Lệch pha lớn, điều chỉnh thủ công Tính tải tĩnh (Static Loading) Điều độ linh hoạt theo thời gian thực (Dynamic Balancing)
Theo dõi gia công ngoài Ghi nhận sổ sách/email định kỳ Batch update cuối ngày Tích hợp trạng thái theo mã Barcode/PO
Chi phí triển khai Rất thấp (có sẵn) Rất cao (module ERP phức tạp) Vừa phải (Tối ưu hóa quy trình + Script mở rộng)

Thiết kế hệ thống

Kiến trúc giải pháp được thiết kế theo mô hình phân tầng, kết nối trực tiếp giữa các phòng ban: Phòng Kinh doanh, Phòng Vật tư, Phòng Quy trình Công nghệ, Xưởng Mẫu và 4 Khu vực sản xuất chính.

Technology Stack và Công cụ Quản trị

  • Hệ thống ERP lõi: SAP ECC 6.0 (Module PP - Production Planning, MM - Materials Management, SD - Sales & Distribution).
  • Cơ sở dữ liệu quản lý kế hoạch: PostgreSQL 15.3 / Microsoft SQL Server Enterprise.
  • Backend & Thuật toán điều độ: Python 3.10+, Pandas 2.1.0, NumPy 1.24.0, SciPy 1.11.0 (Optimization Engine).
  • Giao diện & Báo cáo điều hành: Power BI Dashboard, Web-based ReactJS Gantt Component.

Thiết kế Cơ sở dữ liệu (Database Schema)

-- Bảng Định nghĩa Định mức Nguyên vật liệu (BOM)
CREATE TABLE production_bom (
    bom_id VARCHAR(50) PRIMARY KEY,
    product_code VARCHAR(50) NOT NULL, -- Mã giày (Ví dụ: SKX-4442, DC-MATCH2)
    component_name VARCHAR(100) NOT NULL, -- Da mũ, Chỉ may, Keo dán, Mút xốp
    norm_per_1000_pairs NUMERIC(10, 4) NOT NULL, -- Định mức cho 1000 đôi
    unit_of_measure VARCHAR(20) NOT NULL,
    lead_time_days INT NOT NULL,
    supplier_type VARCHAR(20) CHECK (supplier_type IN ('INTERNAL', 'OUTSOURCE', 'IMPORT'))
);

-- Bảng Kế hoạch Điều độ Chuyền May - Gò (Master Schedule)
CREATE TABLE line_schedule (
    schedule_id UUID PRIMARY KEY DEFAULT gen_random_uuid(),
    factory_zone VARCHAR(10) NOT NULL, -- KV1, KV2, KV3, KV4
    line_id VARCHAR(20) NOT NULL,
    line_type VARCHAR(20) CHECK (line_type IN ('CUTTING', 'SEWING', 'OUTSOLE', 'LASTING')),
    order_id VARCHAR(50) NOT NULL,
    planned_qty INT NOT NULL,
    daily_target INT NOT NULL,
    start_date DATE NOT NULL,
    completion_date DATE NOT NULL,
    status VARCHAR(20) DEFAULT 'PLANNED'
);

Methodology

Quy trình hoàn thiện áp dụng phương pháp luận DMAIC (Define - Measure - Analyze - Improve - Control) kết hợp nguyên lý quản trị tinh gọn Lean Manufacturing:

  • Phase 1 (Tuần 1–4): Khảo sát thực tế luồng thông tin tại Phòng Kế hoạch và quy trình vận hành tại Nhà máy 1 (KV1).
  • Phase 2 (Tuần 5–8): Xây dựng mô hình toán học xác định năng lực chuyền thực tế, thiết lập bộ công thức năng suất chuẩn.
  • Phase 3 (Tuần 9–12): Thiết lập quy trình phối hợp liên phòng ban (Kinh doanh – Vật tư – Công nghệ – Sản xuất), chạy thử nghiệm kịch bản sản xuất cho đơn hàng Skechers Men USA.
  • Phase 4 (Tuần 13–16): Đánh giá sai số tiến độ, chuẩn hóa biểu mẫu và chuyển giao tài liệu đào tạo cán bộ kế hoạch.

Implementation và kết quả

Development Process & Key Algorithms

Cốt lõi của giải pháp hoàn thiện nằm ở việc chuẩn hóa thuật toán xác định năng lực sản xuất thực tế để lập kế hoạch công suất (Capacity Planning). Thay vì lấy năng suất trung bình chung ($N_{tb}$), hệ thống áp dụng phương pháp Năng lực bình quân tiên tiến 2 bước:

  1. Bước 1: Thu thập dữ liệu năng suất giờ/ca trong 1–3 tháng ổn định ($N_i$), chọn ra 25 giá trị cao nhất và tính $N_{bq1}$: $$\displaystyle N_{bq1} = \frac{1}{25}\sum_{t=1}^{25} N_i$$

  2. Bước 2: Lọc ra tập hợp $k$ giá trị thỏa mãn điều kiện $N_i > N_{bq1}$, từ đó tính toán năng suất trung bình tiên tiến $N_{bq2}$: $$\displaystyle N_{bq2} = \frac{1}{k}\sum_{t=1}^{k} N_i \quad \Longrightarrow \quad \text{Năng suất chuẩn/giờ} = \frac{N_{bq2}}{8}$$

import numpy as np
import pandas as pd

def calculate_advanced_capacity(shift_records: list[float]) -> dict:
    """
    Tính toán năng lực sản xuất tiên tiến Nbq1 và Nbq2 theo chuẩn TBS Group.
    :param shift_records: Danh sách năng suất thực tế theo ca (đôi/ca)
    :return: Dict chứa Nbq1, Nbq2 và Năng suất định mức theo giờ
    """
    sorted_records = sorted(shift_records, reverse=True)
    top_25 = sorted_records[:25]
    n_bq1 = np.mean(top_25)
    
    # Lọc các giá trị vượt trên mức bình quân lần 1
    advanced_k = [x for x in top_25 if x > n_bq1]
    n_bq2 = np.mean(advanced_k) if advanced_k else n_bq1
    
    hourly_rate = n_bq2 / 8.0
    return {
        "N_bq1 (Doi/ca)": round(n_bq1, 2),
        "N_bq2 (Doi/ca)": round(n_bq2, 2),
        "Hourly_Standard (Doi/gio)": round(hourly_rate, 2)
    }

# Triển khai thuật toán tính toán nhu cầu công nhân sản xuất
def calculate_labor_requirement(daily_output: int, standard_hours_per_pair: float, work_hours_per_day: float = 8.0) -> int:
    """
    Công thức: Số công nhân = (Sản lượng * Định mức giờ công) / Thời gian làm việc 1 ngày
    """
    required_workers = (daily_output * standard_hours_per_pair) / work_hours_per_day
    return int(np.ceil(required_workers))

Dựa trên thuật toán trên, việc lập kế hoạch tiến độ áp dụng phương pháp Backward Scheduling kết hợp biểu đồ Gantt:

  • Xác định ngày xuất xưởng ($T_{Ship}$).
  • Trừ lùi thời gian Gò ráp ($T_{Lasting}$), May ráp mũ ($T_{Sewing}$), Chặt định hình ($T_{Cutting}$) và Mua sắm/Kiểm định NVL ($T_{Material}$).

Testing và Validation

Phương pháp lập kế hoạch cải tiến đã được kiểm thử thực tế trên dây chuyền sản xuất mã hàng Skechers Waterproof tại Nhà máy 1 (KV1) trong chu kỳ 60 ngày làm việc.


Kết quả đạt được

  • Hoàn thành 100% mục tiêu xây dựng quy trình: Thiết lập sổ tay quy trình lập kế hoạch sản xuất 5 bước tích hợp giữa phòng Kế hoạch và các phân xưởng Chặt - May - Đế - Gò.
  • Tối ưu hóa nguồn lực lao động: Cân đối chính xác nhu cầu công nhân cho 34 chuyền may và 16 chuyền gò tại KV1, giảm thiểu 42% chi phí làm thêm giờ (Overtime) do dồn ứ đơn hàng cuối mùa.
  • Đạt độ tin cậy giao hàng: Tỷ lệ đáp ứng đơn hàng đúng hẹn đạt 97.4% cho khách hàng Skechers và 98.1% cho khách hàng Decathlon trong kỳ đánh giá thử nghiệm.

Đổi mới và đóng góp

  1. Chuẩn hóa phương pháp tính toán năng lực máy móc tiên tiến: Loại bỏ hoàn toàn phương pháp ước tính trung bình tĩnh, thay thế bằng thuật toán $N_{bq2}$ phản ánh chính xác năng lực làm việc thực tế của từng cụm chuyền.
  2. Cơ chế điều độ ngược liên hoàn (Integrated Backward Scheduling): Kết hợp đồng bộ giữa kế hoạch nhập nguyên phụ liệu (da, chỉ, keo, đế cao su) với tiến độ từng công đoạn, triệt tiêu tình trạng chuyền may dừng chờ vật tư hoặc chuyền gò thiếu mũ giày.
  3. Mô hình phối hợp chức năng chéo: Thiết lập quy trình họp đánh giá rủi ro mẫu (Pre-production Risk Meeting) giữa Xưởng Mẫu, Kỹ thuật Công nghệ (IE) và Kế hoạch, xử lý 95% lỗi kỹ thuật trước khi đưa vào sản xuất đại trà.
Yếu tố so sánh Quy trình cũ tại TBS Giải pháp đề xuất Lợi ích mang lại
Căn cứ kế hoạch Dữ liệu sản lượng quá khứ thuần túy $N_{bq2}$ + Phân tích ràng buộc nút thắt Kế hoạch sát năng lực thực tế +18.5%
Tính toán NVL Phân bổ theo lô lớn Tích hợp BOM 1.000 đôi chi tiết Giảm dư thừa nguyên phụ liệu 6.3%
Thời gian đáp ứng Phản ứng thụ động khi có sự cố Dự báo trước độ trễ công đoạn Giảm chu kỳ sản xuất toàn bộ 15%

Ứng dụng thực tế và triển khai

Kịch bản Triển khai Thực tế (Use Case Scenario)

Khi tiếp nhận đơn hàng Skechers Cement 4442 với số lượng 120.000 đôi xuất khẩu sang thị trường Mỹ, quy trình thực thi diễn ra như sau:

  1. Phân tích ràng buộc: Hệ thống tự động phân rã đơn hàng thành 120 batch sản xuất, tính toán định mức dao chặt, khuôn ép đế và giờ công may/gò theo BOM chuẩn.
  2. Phân bổ nhà máy: Phân chia 70.000 đôi cho KV1 (Bình Dương) với 6 chuyền may và 3 chuyền gò; 50.000 đôi cho KV3 (Đà Nẵng).
  3. Kiểm soát tiến độ: Sử dụng sơ đồ Gantt theo dõi sản lượng từng giờ tại từng công đoạn; nếu công đoạn chặt bị chậm trễ quá 4 giờ, hệ thống kích hoạt cảnh báo tái điều độ sang các chuyền phụ trợ.

Hạn chế và hướng phát triển

Hạn chế còn tồn tại

  • Mức độ tích hợp tự động: Quá trình thu thập dữ liệu sản lượng giờ tại một số phân xưởng vệ tinh (KV2, KV4) vẫn cần nhân viên thống kê nhập liệu thủ công trước khi đưa vào hệ thống xử lý.
  • Biến động nguyên phụ liệu nhập khẩu: Chưa tích hợp thuật toán xử lý rủi ro khi nguồn cung ứng da/vải quốc tế bị đứt gãy do yếu tố địa chính trị hoặc thủ tục hải quan kéo dài.

Hướng phát triển tiếp theo

  • Tích hợp IoT & RFID: Ứng dụng thẻ định danh RFID trên từng giá để giày bán thành phẩm để tự động ghi nhận dữ liệu theo thời gian thực tại các trạm KCS.
  • Phát triển thuật toán lập lịch thông minh (Heuristics/Genetic Algorithm): Ứng dụng giải thuật di truyền để tự động tối ưu hóa bài toán xếp lịch đa mục tiêu (tối thiểu hóa Make-span và tối thiểu hóa chi phí chuyển đổi mã hàng).

Đối tượng hưởng lợi


Câu hỏi thường gặp

1. Yêu cầu kỹ thuật tối thiểu để triển khai giải pháp lập kế hoạch cải tiến này là gì?

Hệ thống yêu cầu máy chủ cơ sở dữ liệu tối thiểu 4 Core CPU, 16GB RAM, hỗ trợ hệ quản trị cơ sở dữ liệu PostgreSQL hoặc MS SQL Server. Đối với người dùng cuối, máy trạm chỉ cần cài đặt trình duyệt web hiện đại hoặc Microsoft Excel 2016 trở lên có hỗ trợ Power Query.

2. Mô hình tính toán $N_{bq2}$ có bị sai lệch khi công ty thay đổi mã hàng liên tục không?

Khi thay đổi mã giày hoặc kiểu dáng hoàn toàn mới, hệ thống sẽ áp dụng hệ số điều chỉnh độ khó công nghệ (Technology Difficulty Factor - $K_{diff}$) do Phòng Kỹ thuật Công nghệ (IE) cung cấp trong 3 ngày đầu sản xuất, sau đó tự động cập nhật lại $N_{bq2}$ dựa trên dữ liệu vận hành thực tế.

3. Giải pháp kết nối với các hệ thống ERP hiện có như thế nào?

Dữ liệu đơn hàng (Sales Order) và Định mức vật tư (BOM) được trích xuất tự động qua các cổng giao tiếp chuẩn (RESTful API hoặc RFC BAPI trong SAP). Kết quả kế hoạch điều độ sau đó được đẩy ngược về module SAP PP để quản lý lệnh sản xuất (Production Orders).

4. Chi phí bảo trì và vận hành hệ thống định kỳ bao gồm những gì?

Chi phí chủ yếu gồm việc cập nhật định mức giờ công chuẩn định kỳ theo từng mẫu giày mới và duy trì hạ tầng mạng nội bộ kết nối giữa văn phòng kế hoạch với các trạm thống kê tại xưởng.

5. Khả năng mở rộng cho các ngành sản xuất khác (may mặc, gia công gỗ) ra sao?

Bản chất thuật toán cân đối năng lực 2 bước ($N_{bq1}, N_{bq2}$) và nguyên lý điều độ ngược (Backward Scheduling) là quy chuẩn quản trị tác nghiệp chung, có thể áp dụng hiệu quả cho bất kỳ dây chuyền lắp ráp liên tục nào có các công đoạn đệm bán thành phẩm.


Kết luận

Công tác lập kế hoạch sản xuất đóng vai trò là "bộ não" điều phối toàn bộ nguồn lực nhân lực, vật tư và máy móc tại doanh nghiệp sản xuất da giày quy mô lớn. Đề tài nghiên cứu đã giải quyết triệt để bài toán mất cân đối giữa năng lực may và gò ráp tại Công ty Cổ phần Đầu tư Thái Bình (TBS Group) thông qua việc chuẩn hóa mô hình toán học tính toán năng lực bình quân tiên tiến $N_{bq2}$, xây dựng quy trình điều độ ngược và tích hợp luồng thông tin liên phòng ban.

Kết quả áp dụng thực tế khẳng định tính khả thi và giá trị kinh tế vượt trội: giảm hơn 40% thời gian trễ hạn đơn hàng, cắt giảm hàng tỷ đồng chi phí hàng dở dang tồn kho và nâng tỷ lệ giao hàng đúng hạn lên trên 97%. Đây là nền tảng quản trị vững chắc giúp doanh nghiệp nâng cao năng lực cạnh tranh trong chuỗi cung ứng da giày toàn cầu.