Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Trong bối cảnh công nghiệp hóa hiện nay, phần lớn các doanh nghiệp vừa và nhỏ tại Việt Nam khi vận hành thường tập trung chủ yếu vào mục tiêu tối đa hóa lợi nhuận mà chưa chú trọng đúng mức đến việc xây dựng môi trường làm việc thân thiện, an toàn và đảm bảo sức khỏe cho người lao động. Thực tế sản xuất cho thấy, điều kiện làm việc khoa học, gọn gàng và an toàn là tiền đề trực tiếp giúp người lao động duy trì thể trạng tốt, phát huy năng suất tối đa, từ đó tạo nền tảng vững chắc để doanh nghiệp chuẩn hóa quy trình, giảm thiểu lãng phí và kiểm soát chất lượng sản phẩm.

Công ty TNHH Kỹ Nghệ Trí Việt là doanh nghiệp chuyên gia công cơ khí chính xác, sản xuất các sản phẩm sắt mỹ thuật, hoa văn trang trí, vách ngăn và chi tiết máy bằng hệ thống máy cắt CNC Laser và CNC Plasma-Oxy Gas. Đặc thù công nghệ cắt nhiệt kim loại làm phát sinh lượng lớn bụi kim loại, xỉ hàn và khói bụi trong quá trình vận hành. Tại phân xưởng chi nhánh mới thành lập (Quận Bình Tân, TP. Hồ Chí Minh), việc bố trí không gian mặt bằng chưa được quy hoạch khoa học; phế phẩm, vật liệu tận dụng và dụng cụ để bừa bộn lấn chiếm lối đi; quy trình thao tác và luồng di chuyển của công nhân chưa được tối ưu hóa. Đồng thời, tỷ lệ sản phẩm gia công bị lỗi kỹ thuật phát sinh thường xuyên, dẫn đến việc phải gia công lại, gây lãng phí vật tư, làm tăng chi phí và chậm trễ tiến độ giao hàng cho khách hàng. Nhằm khắc phục tình trạng trên, đề tài nghiên cứu đã được triển khai với sự phối hợp giữa doanh nghiệp, giảng viên hướng dẫn và chuyên gia tư vấn từ Bộ Công Thương.

Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu của đồ án bao gồm:

  1. Cải thiện môi trường làm việc và tổ chức sắp xếp, bố trí lại từng khu vực trong nhà xưởng một cách hệ thống nhằm giảm thiểu thời gian, quãng đường di chuyển và tìm kiếm dụng cụ, vật tư, thành phẩm.
  2. Thiết lập quy trình thao tác chuẩn, giảm thiểu các lãng phí phát sinh (lãng phí chờ đợi, lãng phí vận chuyển, lãng phí thao tác) và chuẩn hóa luồng di chuyển của nhân viên.
  3. Xác định nguyên nhân gốc rễ và đề xuất các biện pháp kỹ thuật ngăn chặn việc tạo ra sản phẩm lỗi trong quá trình gia công cắt CNC Laser, hạn chế chi phí sản xuất lại và nâng cao năng suất tổng thể.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

  • Đối tượng nghiên cứu: Quy trình vận hành, hiện trạng bố trí mặt bằng phân xưởng, các thao tác lao động và tỷ lệ sai lỗi trong quá trình gia công cắt kim loại tại doanh nghiệp.
  • Phạm vi không gian: Phân xưởng sản xuất tại Chi nhánh Công ty TNHH Kỹ Nghệ Trí Việt (Địa chỉ: 1029 Hương Lộ 2, Phường Bình Trị Đông A, Quận Bình Tân, TP. Hồ Chí Minh).
  • Phạm vi thời gian và số liệu: Dữ liệu ban đầu về thống kê sản phẩm cắt bị lỗi và hiện trạng vận hành được thu thập từ tháng 7 đến tháng 8 năm 2022; đề tài hoàn thành vào tháng 7 năm 2023.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khung lý thuyết và các công cụ quản lý chất lượng được tác giả sử dụng bao gồm:

  • Phương pháp Quản lý trực quan (Visual Management): Sử dụng các tín hiệu trực quan gồm hiển thị trực quan (bảng thông tin, nhãn dán, dấu hiệu nhận biết), cảnh báo trực quan (màu sắc, hình ảnh cảnh báo an toàn) và chỉ dẫn trực quan (đường kẻ line phân định khu vực, mũi tên điều hướng, ô định vị vị trí vật tư, thành phẩm, máy móc theo nguyên tắc nhập trước – xuất trước FIFO).
  • Hệ thống 7 loại lãng phí (Muda trong Toyota Production System): Nhận diện và phân tích 7 nguồn lãng phí phi giá trị gia tăng gồm Vận chuyển (Transportation), Tồn kho (Inventory), Thao tác (Motion), Chờ đợi (Waiting), Gia công thừa (Over Processing), Sản xuất thừa (Over Production) và Khuyết tật/Sai lỗi (Defect).
  • Công cụ 5S: Hệ thống cải tiến nền tảng gồm 5 bước tuần tự: Sàng lọc (Seiri - loại bỏ vật dụng không cần thiết), Sắp xếp (Seiton - đặt mọi thứ đúng vị trí theo tiêu chí dễ thấy, dễ lấy, dễ trả lại), Sạch sẽ (Seiso - vệ sinh định kỳ máy móc và nơi làm việc), Săn sóc (Seiketsu - chuẩn hóa và duy trì 3S đầu) và Sẵn sàng (Shitsuke - rèn luyện ý thức tự giác tuân thủ quy chuẩn).
  • Phương pháp Kaizen và chu trình PDCA: Triết lý cải tiến liên tục thông qua 8 bước tiêu chuẩn hóa gắn liền với chu trình Plan - Do - Check - Act (Lập kế hoạch - Thực hiện - Kiểm tra - Điều chỉnh).
  • Biểu đồ nhân quả (Biểu đồ xương cá / Ishikawa): Phân tích nguyên nhân gốc rễ dựa trên mô hình 5M&1E (Manpower - Con người, Machinery - Máy móc thiết bị, Material - Nguyên vật liệu, Method - Phương pháp, Measurement - Đo lường, Environment - Môi trường), kết hợp kỹ thuật Động não (Brainstorming) và nguyên tắc 5-Why.
  • Biểu đồ Pareto: Ứng dụng quy luật 80/20 nhằm phân loại và xác định nhóm nguyên nhân trọng yếu gây ra phần lớn khuyết tật trên sản phẩm.
  • Nguyên tắc "Tam hiện" (Genba - Genbutsu - Genjitsu): Phương pháp đánh giá thực chứng gồm Hiện trường (nơi xảy ra sự việc), Hiện vật (thiết bị, vật liệu gây lỗi) và Hiện thực (quan sát thực tế diễn biến sự việc) để tránh các kết luận chủ quan dựa thuần túy trên số liệu báo cáo.

Phương pháp nghiên cứu thực tế:

  • Phương pháp thu thập dữ liệu: Quan sát trực tiếp tại hiện trường phân xưởng; phỏng vấn, trao đổi trực tiếp với nhân viên vận hành máy và cán bộ quản lý các phòng ban; ghi nhận số liệu qua phiếu theo dõi dừng máy và bảng thống kê phế phẩm; tham khảo tài liệu chuyên ngành, giáo trình quản lý sản xuất và hướng dẫn từ chuyên gia tư vấn.
  • Phương pháp phân tích và xử lý số liệu: Kiểm tra tính xác thực của dữ liệu; phân loại các nhóm lỗi theo tần suất xuất hiện bằng biểu đồ Pareto; xây dựng biểu đồ xương cá để phân rã nguyên nhân kỹ thuật và thao tác; đo đếm thời gian chu kỳ di chuyển và vận chuyển vật tư trước và sau khi cải tiến.

Nguồn dữ liệu tham khảo: Đồ án kế thừa và tổng hợp các nghiên cứu tiền đề về ứng dụng 5S và Kaizen trong việc tối ưu hóa diện tích kho, rút ngắn thời gian tìm kiếm và nâng cao hiệu suất quy trình (tiêu biểu như công trình của Mihail Aurel Titu, Constantin Oprean, Daniel Grecu năm 2010 và Shaman Gupta, Sanjiv Kumar Jain năm 2014).


Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Tổng quan

Chương 1 trình bày lý do hình thành đề tài xuất phát từ thực trạng quản lý mặt bằng và môi trường sản xuất tại các doanh nghiệp vừa và nhỏ ở Việt Nam, đặc biệt là các cơ sở gia công cơ khí CNC có nồng độ bụi cao. Tác giả xác định rõ mục tiêu nghiên cứu là cải thiện điều kiện làm việc, sắp xếp lại không gian nhà xưởng để rút ngắn thời gian vận chuyển, đồng thời loại trừ các nguyên nhân gây ra lỗi gia công cắt. Chương này cũng phác thảo phạm vi khảo sát, quy trình thu thập và xử lý số liệu bằng các công cụ quản lý chất lượng (Pareto, Ishikawa, 5-Why) và kết cấu 5 chương của đồ án.

Chương 2: Cơ sở lý thuyết

Chương 2 cung cấp hệ thống lý thuyết về phương pháp quản lý trực quan, cấu trúc 7 loại lãng phí trong sản xuất công nghiệp, quy trình xây dựng biểu đồ nhân quả 5M&1E, nguyên lý và 9 bước lập biểu đồ Pareto, phương pháp động não (Brainstorming). Tác giả phân tích chi tiết nội dung 5 bước của công cụ 5S, quy trình 6 bước triển khai 5S trong doanh nghiệp, cùng tiến trình 8 bước của phương pháp cải tiến Kaizen theo chu trình PDCA. Cuối chương, tác giả tổng hợp bảng so sánh các kết quả đạt được từ các nghiên cứu quốc tế liên quan để làm cơ sở định chuẩn cho đề tài.

Chương 3: Giới thiệu về Công ty TNHH Kỹ Nghệ Trí Việt

Chương 3 giới thiệu tổng quan về Công ty TNHH Kỹ Nghệ Trí Việt (thành lập ngày 05/05/2018), trụ sở chính tại Quận Tân Phú và chi nhánh nhà xưởng tại Quận Bình Tân, TP. Hồ Chí Minh. Doanh nghiệp hoạt động trong lĩnh vực gia công sắt mỹ thuật, hoa văn trang trí, vách ngăn CNC, cửa sắt CNC, chi tiết máy và cung cấp thiết bị phụ kiện máy CNC.

Tác giả áp dụng nguyên tắc Tam hiện (Hiện trường – Hiện vật – Hiện thực) để đánh giá chi tiết hiện trạng trước cải tiến tại 7 khu vực trọng yếu:

  1. Khu vực xưởng sản xuất: Phế liệu, bao bì và bình khí nén không có vị trí cố định; quạt hút và sàn nhà bám nhiều bụi bẩn; hệ thống dây điện giăng mắc lộn xộn; xỉ kim loại và phế liệu sau cắt để bừa bãi; dụng cụ cơ khí không được quản lý; khay đựng vật tư tận dụng đặt sát máy gây cản trở; vật liệu chờ cắt và phế liệu để lẫn lộn lấn chiếm lối đi.
  2. Khu vực nhà xe nhân viên: Chưa được quy hoạch, bị chiếm dụng làm nơi chứa đồ cũ, xe máy để lộn xộn.
  3. Khu vực kho thành phẩm: Hàng hóa thành phẩm để lẫn lộn với phế liệu, không phân loại theo kích thước hoặc thời hạn giao hàng của khách hàng.
  4. Khu vực phế phẩm: Phế liệu kim loại chất cao tràn ra lối đi chung, tiềm ẩn nguy cơ mất an toàn lao động.
  5. Khu vực hàn: Bố trí ngay cửa chính vào xưởng, vật tư và thiết bị hàn cản trở luồng xe vận chuyển nguyên vật liệu.
  6. Khu vực xe nâng: Không có ô đỗ cố định sau ca làm việc, chiếm dụng không gian vận hành.
  7. Khu vực nhà ăn: Bừa bộn, tồn đọng nhiều rác thải, hộp giấy, tài liệu cũ, kệ để đồ ăn và chén đĩa chưa hợp vệ sinh.

Chương 4: Áp dụng 5S – Kaizen cải thiện điều kiện làm việc và nâng cao năng suất

Chương 4 trình bày quá trình triển khai thực tế các giải pháp cải tiến theo 4 bước điều hành: Tổ chức cuộc họp triển khai, phân công nhiệm vụ, toàn thể công ty thực hiện và hoàn thành đánh giá.

Các hành động cải tiến cụ thể được thực hiện gồm:

  • Thiết lập quy định 5S, kẻ vạch phân làn (line) giao thông nội bộ, quy hoạch lại vị trí đặt bình khí nén, thùng gom xỉ và giá treo dụng cụ làm việc.
  • Ban hành phiếu chấm điểm 5S định kỳ và tổ chức khen thưởng cá nhân, bộ phận thực hiện tốt.
  • Bố trí lại vị trí đỗ xe nâng, dọn dẹp và cải tạo khu vực nhà ăn, di dời khu vực hàn sang vị trí mới để giải phóng lối vào xưởng.
  • Giải quyết lãng phí vận chuyển vật tư tận dụng: Chế tạo xe chuyên dụng chứa vật tư tận dụng và xe đẩy chuyển hàng về kho thay cho việc công nhân phải khuân vác thủ công; di dời vị trí xe chứa vật tư tận dụng đến gần các máy cắt CNC.
  • Tiêu chuẩn hóa quy trình phân loại vật tư kim loại tái sử dụng theo kích thước (chiều dài, chiều rộng, độ dày) giúp giảm thời gian đo đạc tìm kiếm.
  • Cải tiến quy trình lấy phế phẩm trên bàn cắt: Thay đổi thao tác và trang bị dụng cụ lấy phế phù hợp.
  • Phân tích và xử lý nguyên nhân gây dừng máy và sản phẩm lỗi: Ứng dụng biểu đồ xương cá phân tích sự cố dừng máy cắt; sử dụng biểu đồ Pareto xác định các dạng sai lỗi chính gồm sai dạng cắt và mặt cắt xấu; chuẩn hóa việc phân loại bép cắt và kiểm tra độ đồng tâm của tia cắt trước khi vận hành.

Chương 5: Đánh giá và kết luận

Chương 5 tổng kết mức độ hoàn thiện các mục tiêu đề ra của đồ án, chỉ ra những chuyển biến về diện mạo nhà xưởng và năng suất lao động. Tác giả cũng thẳng thắn nêu lên các mặt hạn chế còn tồn tại trong quá trình triển khai và đề xuất phương hướng phát triển hệ thống quản lý sản xuất cho doanh nghiệp trong các giai đoạn tiếp theo.


Kết quả và đóng góp

Nghiên cứu mang lại các kết quả định lượng và định tính cụ thể được ghi nhận trực tiếp tại nhà xưởng Công ty TNHH Kỹ Nghệ Trí Việt:

Hạng mục cải tiến Hiện trạng trước cải tiến Kết quả sau khi áp dụng 5S - Kaizen Mức độ cải thiện
Vận chuyển vật tư tận dụng đến Máy 1 Thời gian vận chuyển kéo dài do quãng đường xa Tối ưu hóa vị trí xe chứa vật tư Giảm 22,4% thời gian
Vận chuyển vật tư tận dụng đến Máy 2 Thao tác tìm kiếm và di chuyển phức tạp Tối ưu hóa vị trí xe chứa vật tư Giảm 48,0% thời gian
Vận chuyển vật tư tận dụng đến Máy 3 Đường di chuyển bị cản trở bởi phế phẩm Định vị lại xe vật tư tận dụng Giảm 60,5% thời gian
Vận chuyển vật tư tận dụng đến Máy 4 Quãng đường xa nhất trong xưởng Định vị lại xe vật tư tận dụng Giảm 68,5% thời gian
Thao tác lấy phế phẩm trên bàn cắt Phế phẩm rơi vãi, thao tác thủ công gây chậm Chuẩn hóa quy trình và dụng cụ thu gom Giảm 100% thời gian chờ lấy phế
Vận chuyển thành phẩm về kho Công nhân phải khiêng vác bằng tay nặng nhọc Trang bị xe đẩy hàng chuyên dụng Giảm lãng phí sức lao động, tăng an toàn
Tìm kiếm vật tư tái sử dụng Vật tư để lẫn lộn, công nhân mất công đo tìm Phân loại và định danh theo kích thước Rút ngắn thời gian tìm kiếm
Chất lượng đường cắt CNC Laser Thường xuyên bị sai dạng cắt và mặt cắt xấu Phân loại bép cắt, kiểm tra độ đồng tâm Giảm tỷ lệ sản phẩm hỏng, giảm phàn nàn
Mặt bằng và lối đi xưởng Bị lấn chiếm bởi khu vực hàn và phế phẩm Kẻ line phân vùng, dời khu vực hàn Thông thoáng lối đi cho xe nhập hàng

Đóng góp của đề tài:

  • Xây dựng thành công mô hình cải tiến hiện trường kết hợp giữa 5S, Kaizen và Quản lý trực quan phù hợp với điều kiện thực tế của một xưởng gia công cơ khí vừa và nhỏ.
  • Đưa ra giải pháp tổ chức mặt bằng và chế tạo phương tiện hỗ trợ nội bộ (xe chứa vật tư, xe đẩy hàng) với chi phí thấp nhưng mang lại hiệu quả rõ rệt trong việc cắt giảm lãng phí vận chuyển và thao tác.
  • Thiết lập hệ thống công cụ quản trị duy trì gồm bảng quy định 5S tại từng khu vực, phiếu chấm điểm đánh giá định kỳ và cơ chế khen thưởng tạo động lực cho người lao động.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế của đề tài:

  • Phạm vi triển khai mới chỉ tập trung tại phân xưởng sản xuất chi nhánh (Quận Bình Tân) trong giai đoạn nghiên cứu ban đầu, chưa mở rộng đồng bộ sang toàn bộ các chi nhánh và bộ phận văn phòng của doanh nghiệp.
  • Hoạt động cải tiến chủ yếu giải quyết các vấn đề cấp bách về mặt bằng, thao tác, lãng phí vận chuyển và các dạng lỗi cắt phổ biến; việc duy trì ý thức tự giác (S5 - Shitsuke) của công nhân vẫn cần sự giám sát thường xuyên do thói quen làm việc cũ chưa được xóa bỏ hoàn toàn.
  • Tập dữ liệu thống kê lỗi chi tiết phục vụ phân tích Pareto được thu thập chủ yếu trong giai đoạn tháng 7 đến tháng 8 năm 2022.

Hướng nghiên cứu và phát triển tiếp theo:

  • Tiếp tục duy trì việc đánh giá 5S nội bộ theo chu kỳ định kỳ (nửa tháng hoặc một tháng một lần), cập nhật tiêu chí chấm điểm và duy trì công tác khen thưởng để chuẩn hóa văn hóa cải tiến liên tục.
  • Mở rộng nghiên cứu áp dụng các công cụ Lean chuyên sâu khác trong sản xuất cơ khí như: Duy trì hiệu suất thiết bị tổng thể (TPM) để giảm thiểu tối đa các sự cố dừng máy đột xuất, phương pháp chuyển đổi nhanh (SMED) cho các máy cắt CNC, và cân bằng chuyền sản xuất giữa các công đoạn cắt - hàn - hoàn thiện.

Giá trị tham khảo

Đồ án là tài liệu tham khảo thực tiễn hữu ích cho sinh viên, học viên chuyên ngành Kỹ thuật Công nghiệp, Quản trị Sản xuất, Quản lý Công nghiệp và Cơ khí Chế tạo máy khi thực hiện đồ án tốt nghiệp hoặc các dự án cải tiến năng suất chất lượng.

Nội dung đặc biệt có giá trị ứng dụng bao gồm:

  • Phương pháp luận khảo sát hiện trạng dựa trên nguyên tắc Tam hiện (Hiện trường – Hiện thực – Hiện vật), cung cấp góc nhìn thực tế về cách nhận diện 7 loại lãng phí tại xưởng gia công cơ khí.
  • Cách thức kết hợp có hệ thống giữa các công cụ phân tích chất lượng truyền thống (Pareto, biểu đồ xương cá 5M&1E, 5-Why) để truy tìm nguyên nhân cốt lõi gây lỗi gia công cắt laser CNC.
  • Biểu mẫu đánh giá, tiêu chí chấm điểm 5S và các giải pháp quản lý trực quan (kẻ line, dán nhãn kích thước, bố trí xe chứa) có thể áp dụng trực tiếp cho các doanh nghiệp cơ khí quy mô vừa và nhỏ tại Việt Nam.

Câu hỏi thường gặp

1. Vì sao Công ty TNHH Kỹ Nghệ Trí Việt gặp nhiều khó khăn về môi trường làm việc trước khi thực hiện đề tài?
Do công ty chuyên gia công sắt, thép, inox bằng công nghệ cắt Laser CNC nên lượng khói bụi kim loại và xỉ thải phát sinh trong quá trình sản xuất rất lớn. Đồng thời, nhà xưởng tại chi nhánh Quận Bình Tân mới thành lập chưa lâu nên hệ thống mặt bằng chưa được quy hoạch bài bản, rác thải, phế liệu và thiết bị để bừa bãi lấn chiếm lối đi.

2. Nguyên tắc "Tam hiện" được tác giả vận dụng như thế nào khi khảo sát hiện trạng nhà xưởng?
Tác giả đã trực tiếp đến "Hiện trường" (từng khu vực máy cắt, kho, nhà xe, nhà ăn), xem xét "Hiện vật" (máy móc CNC, bép cắt, bình khí nén, phế phẩm, khay chứa vật tư) và quan sát "Hiện thực" (thao tác khuân vác, cách di chuyển, quá trình gom xỉ của công nhân) thay vì chỉ dựa vào số liệu báo cáo, từ đó xác định chính xác các điểm nghẽn và lãng phí thực tế.

3. Đề tài đã giải quyết vấn đề lãng phí vận chuyển vật tư tận dụng bằng những biện pháp nào?
Tác giả đã thiết kế bổ sung xe chuyên dụng để chứa vật tư tận dụng, định vị lại vị trí xe đặt gần các máy cắt CNC và phân loại vật tư theo kích thước (chiều dài, chiều rộng, độ dày). Nhờ đó, thời gian vận chuyển vật tư tận dụng đến các máy cắt giảm từ 22,4% đến 68,5%.

4. Hai dạng lỗi cắt laser phổ biến nhất được xác định qua phân tích là gì và hướng xử lý ra sao?
Qua phân tích bằng biểu đồ Pareto và biểu đồ xương cá, hai dạng lỗi chính được xác định là "sai dạng cắt" và "mặt cắt xấu". Biện pháp xử lý được tác giả áp dụng là tiêu chuẩn hóa việc kiểm tra, phân loại bép cắt và kiểm tra độ đồng tâm của tia cắt trước khi tiến hành gia công.

5. Những khu vực phụ trợ nào của công ty đã được cải tạo lại trong chương trình 5S?
Bên cạnh khu vực xưởng sản xuất chính, đề tài đã cải tạo và chuẩn hóa 4 khu vực phụ trợ: quy hoạch lại nhà xe cho nhân viên; dọn dẹp và sắp xếp lại kho thành phẩm theo kích thước và hạn giao hàng; di dời khu vực hàn để thông thoáng lối vào xưởng; bố trí ô đỗ cố định cho xe nâng; dọn dẹp vệ sinh và sắp xếp lại kệ đựng đồ tại khu vực nhà ăn.


Kết luận

Đồ án tốt nghiệp của tác giả Nguyễn Phúc Lộc đã giải quyết thành công bài toán cải thiện môi trường làm việc và nâng cao năng suất gia công tại Công ty TNHH Kỹ Nghệ Trí Việt thông qua việc tích hợp các công cụ 5S, Kaizen và Quản lý trực quan. Các giải pháp tái bố trí mặt bằng, thiết kế xe vận chuyển chuyên dụng và chuẩn hóa thao tác kỹ thuật đã mang lại kết quả rõ rệt, tiêu biểu là việc cắt giảm từ 22,4% đến 68,5% thời gian vận chuyển vật tư và giảm 100% thời gian lấy phế trên bàn cắt. Nghiên cứu là minh chứng điển hình cho tính khả thi và hiệu quả kinh tế của các phương pháp cải tiến tinh gọn (Lean) khi được áp dụng đúng đắn vào các doanh nghiệp cơ khí vừa và nhỏ tại Việt Nam.