Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Đề tài được thực hiện trong bối cảnh nền kinh tế toàn cầu và các doanh nghiệp sản xuất đối mặt với nhiều áp lực từ đại dịch Covid-19, đòi hỏi các nhà máy phải tối ưu hóa chi phí vận hành nhằm duy trì năng lực cạnh tranh. Bên cạnh đó, cuộc chiến thương mại Mỹ - Trung (bắt đầu từ năm 2018) đã thúc đẩy làn sóng chuyển dịch cơ sở sản xuất của các tập đoàn công nghệ sang Việt Nam. Tuy nhiên, tình trạng thiếu hụt nguồn lao động kỹ thuật cao tại thị trường nội địa đặt ra yêu cầu các doanh nghiệp có vốn đầu tư trực tiếp nước ngoài (FDI) phải nâng cao biên lợi nhuận hoạt động để duy trì tính bền vững.

Công ty TNHH Intel Products Việt Nam (IPV), tọa lạc tại Khu Công nghệ cao TP. Hồ Chí Minh, là cơ sở lắp ráp và kiểm định (Assembly and Test) đơn lẻ lớn nhất trong mạng lưới toàn cầu của Tập đoàn Intel (chiếm hơn 65% sản lượng của toàn hệ thống). Trong quy trình lắp ráp vi mạch tại nhà máy, "coupon" là một loại vật liệu gián tiếp (Indirect Material - IDM) dạng mạch giả (dummy package) được tiêu thụ với khối lượng rất lớn để lấp đầy các khay chứa kim loại chưa đủ sản phẩm (partial carrier). Báo cáo tài chính năm 2019 của công ty ghi nhận chi phí chi trả cho coupon vượt mức hàng triệu USD (con số 7 chữ số USD). Theo dự báo năm 2021, dòng sản phẩm di động (Mobile) chiếm tỷ trọng tiêu thụ coupon cao nhất, lên tới hơn 60% tổng lượng tiêu thụ coupon của toàn bộ các họ sản phẩm tại nhà máy.

Nhằm giải quyết vấn đề lãng phí chi phí nói trên, tác giả đã đề ra 3 mục tiêu nghiên cứu cụ thể:

  1. Nghiên cứu bối cảnh hoạt động sản xuất kinh doanh tại nhà máy để nhận diện và làm rõ vấn đề tiêu hao vật liệu gián tiếp.
  2. Xác định nguyên nhân gốc rễ cùng các yếu tố tác động đến mức độ tiêu thụ coupon, từ đó đề xuất các giải pháp cải tiến quy trình.
  3. Triển khai thử nghiệm (pilot) giải pháp nhằm giảm 50% lượng tiêu thụ coupon trên mỗi lô sản xuất so với quy trình cũ mà không làm ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm.

Phạm vi nghiên cứu của đề tài được giới hạn như sau:

  • Không gian: Dây chuyền sản xuất thuộc phân xưởng Lắp ráp tại Công ty TNHH Intel Products Việt Nam.
  • Thời gian: Từ tháng 01 năm 2021 đến tháng 04 năm 2021.
  • Quy trình nghiên cứu: Phân đoạn quy trình lắp ráp từ mô-đun Gắn chip (Chip Attach Module - CAM) đến mô-đun Gắn bi (Ball Attach Module - BAM).
  • Đối tượng sản phẩm: Dòng sản phẩm vi xử lý di động (Mobile product family).

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khóa luận đã tổng quan và phân tích so sánh các mô hình, phương pháp cải tiến quy trình quản lý và sản xuất phổ biến trong tài liệu học thuật quốc tế:

  • Phương pháp cải tiến quy trình tích hợp dựa trên mô hình (Model-based Integrated Process Improvement - MIPI của Adesola & Baines, 2005) gồm 7 giai đoạn.
  • Phương pháp đối chuẩn (Benchmarking của Dragolea & Cotirlea, 2009) gồm 5 bước (Kế hoạch, Phân tích, Tích hợp, Hành động, Trưởng thành).
  • Ma trận RADAR trong mô hình EFQM Excellence (Kết quả, Tiếp cận, Triển khai, Đánh giá và Tinh chỉnh).
  • Chu trình PDCA (Plan - Do - Check - Act) của Shewhart và Deming.
  • Phương pháp Six Sigma theo mô hình DMAIC (Define, Measure, Analyze, Improve, Control).
  • Quản trị tinh gọn (Lean Management) theo triết lý Hệ thống sản xuất Toyota (TPS) với 5 nguyên tắc tạo dòng giá trị.
  • Tái cấu trúc quy trình kinh doanh (Business Process Re-engineering - BPR của Kettinge et al., 1997) gồm 6 giai đoạn.
  • Quản lý chất lượng toàn diện (Total Quality Management - TQM).

Để lựa chọn phương pháp tối ưu cho đề tài, tác giả đã thiết lập ma trận đánh giá dựa trên 3 tiêu chí: tính phổ biến với các công cụ quen thuộc không cần đào tạo lại đội ngũ (Novelty), mức độ tập trung vào cải tiến hiệu quả quy trình (Focus) và tính định hướng theo dự án vận hành cấp tác nghiệp (Scope).

Phương pháp Tính phổ biến và công cụ quen thuộc Tập trung vào hiệu quả quy trình Định hướng dự án tác nghiệp
MIPI X
Benchmarking X X
Ma trận RADAR X
PDCA X X X
Six Sigma X X
Lean X X
TQM X
BPR X X

Kết quả đánh giá xác định chu trình PDCA là mô hình phù hợp nhất cho dự án cải tiến vận hành tại nhà máy Intel Products Việt Nam.

Các công cụ kỹ thuật và quản trị bổ trợ được tác giả sử dụng trong từng bước của PDCA gồm:

  • Sơ đồ SIPOC (Supplier - Input - Process - Output - Customer): Nhận diện các mối liên kết chuyển giao giữa nhà cung cấp, đầu vào, quy trình, đầu ra và khách hàng nội bộ từ mô-đun CAM đến BAM.
  • Tiếng nói khách hàng (Voice of Customer - VOC): Thu thập các kỳ vọng và mối quan tâm của các bên liên quan thông qua hình thức thảo luận nhóm tập trung (Focus group discussion).
  • Công cụ kiểm soát quá trình bằng thống kê (SPC): Ứng dụng biểu đồ Pareto để xếp hạng mức độ ưu tiên của các nguyên nhân gây tiêu hao.
  • Phương pháp phân tích 5W1H và Biểu đồ nhân quả (Cause and Effect diagram): Làm rõ nguyên nhân gốc rễ liên quan đến quy mô lô (lot size) và quy trình xử lý coupon tại các máy nạp tự động.

Nguồn dữ liệu của nghiên cứu bao gồm:

  • Dữ liệu sơ cấp: Thu thập qua quan sát trực tiếp tại hiện trường sản xuất (Gemba), thảo luận nhóm, điều tra nguyên nhân kỹ thuật trên các thiết bị nạp dỡ khay tự động (APL, CTL).
  • Dữ liệu thứ cấp: Báo cáo tài chính về chi phí vật liệu gián tiếp năm 2019, số liệu thống kê sản lượng và lượng tiêu thụ coupon từ đầu năm 2021 đến ngày 26/04/2021 trích xuất từ Hệ thống Quản trị Sản xuất (MMS), tài liệu quy trình kỹ thuật ATM và thư viện trực tuyến nội bộ của công ty. Xử lý dữ liệu định lượng bằng bảng tính Microsoft Excel.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Giới thiệu chung về Công ty TNHH Intel Products Việt Nam (General Introduction about Intel Products Vietnam Co., Ltd)

Chương này khái quát quá trình hình thành, phát triển và cơ cấu tổ chức của doanh nghiệp:

  • Lịch sử nhà máy: Dự án được công bố vào tháng 11/2006 với mức đầu tư 1 tỷ USD, khởi công tháng 03/2007 trên diện tích phòng sạch 500.000 feet vuông (46.451 m²), đi vào vận hành từ tháng 06/2010. Tháng 12/2013, nhà máy chuyển dịch sang sản xuất các dòng chip System-on-a-Chip (SoC); năm 2016 đạt mốc 1 tỷ đơn vị sản phẩm (46 dòng sản phẩm); năm 2019 bắt đầu sản xuất chipset 5G; tháng 10/2020 cán mốc 2 tỷ đơn vị sản phẩm xuất xưởng (hỗ trợ 54 sản phẩm trên 13 phân khúc).
  • Định hướng chiến lược: Tầm nhìn "Tạo dựng tương lai của Intel và Việt Nam", sứ mệnh trở thành "Nhà sản xuất được lựa chọn hàng đầu cho ngành công nghiệp", duy trì Định luật Moore và xây dựng văn hóa doanh nghiệp dựa trên 5 giá trị cốt lõi: Customer Obsessed, One Intel, Fearless, Truth & Transparency, Inclusion.
  • Danh mục sản phẩm: Chipset (5G, Mobile, Desktop, Server), Bộ vi xử lý (Microprocessor), Hệ thống trên vi mạch (SoC).
  • Cơ cấu phòng Sản xuất (Manufacturing Department) và tổng quan phòng Vật liệu gián tiếp: Định nghĩa IDM là vật liệu hỗ trợ vận chuyển, đóng gói, không cấu thành sản phẩm cuối. 5 nhóm IDM được phân loại gồm: Khay vận chuyển (Carrier), Khay chứa (Tray), Băng chuyền (Magazine), Xe đẩy (Cart), Vật liệu đóng gói (Packing/Shipping Media) và các loại giá kệ khác, được kiểm soát chặt chẽ thông qua mã số linh kiện IPN (Intel Part Number).

Chương 2: Cơ sở lý thuyết (Theoretical Basic)

Chương 2 tập trung phân tích lý luận về các mô hình cải tiến quy trình và tổng quan các nghiên cứu thực nghiệm tiền nhiệm:

  • Phân tích chi tiết 7 mô hình cải tiến: MIPI, Benchmarking, RADAR Matrix, PDCA, Six Sigma, Lean, BPR và TQM; so sánh ưu nhược điểm và lựa chọn chu trình PDCA làm khung phương pháp luận chính.
  • Tổng kết các nghiên cứu ứng dụng thành công PDCA trong sản xuất: nghiên cứu của Jagusiak-Kocik (2017) trong ngành nhựa giúp giảm hơn 60% sai lệch; nghiên cứu của Jagusiak-Kocik (2018) trong ngành sản xuất điện tử giúp giảm tỷ lệ lỗi khuôn đúc sóng từ 65% đến 79%; nghiên cứu của Sunadi, Purba & Hasibuan (2020) giúp giảm độ lệch chuẩn và tăng chỉ số năng lực quy trình.
  • Trình bày cơ sở lý thuyết và hướng dẫn xây dựng các công cụ: Sơ đồ SIPOC, Tiếng nói khách hàng (VOC), Biểu đồ Pareto và ma trận phân tích 5W1H.

Chương 3: Tổng quan quy trình sản xuất và phân tích hiện trạng tiêu thụ coupon (Manufacturing Process Overview and Current State Analysis of Coupons Consumption)

Chương này làm rõ cấu trúc sản phẩm và dòng chảy quy trình lắp ráp kiểm định bán dẫn:

  • Cấu trúc vật lý của bộ vi xử lý gồm 4 thành phần chính: Chip trần (Die) chế tạo từ silicon chứa hàng triệu bóng bán dẫn và các điểm tiếp xúc (bumps); Đế bán dẫn (Substrate); Lớp keo lót (Underfill epoxy) gia cố cơ học và giảm ứng suất nhiệt; Bi hàn (Solder balls) kết nối đế chip với bo mạch chủ.
  • Lưu trình công nghệ tổng thể: Submark Module -> Chip Attach Module (CAM) -> Wash Module -> Epoxy Module -> Cure Module -> Đảo khay nhựa (Tray Flipping) -> Ball Attach Module (BAM) -> Wash/Oven -> Electrical Test -> Chipset Platform Validation (CPV - lấy mẫu 20%) -> Laser Mark -> Final Visual Inspection -> Ball Auto Inspection (BAI) -> Đóng gói và giao hàng.
  • Quy trình đoạn CAM đến BAM và hiện trạng lãng phí coupon:
    • Sản xuất vận hành theo mô hình lô cố định (batch model, ví dụ lot size 1.680 đơn vị).
    • Phôi và bán thành phẩm được chuyển đổi qua lại giữa khay nhựa (plastic tray) và khay kim loại (metal carrier) thông qua các máy tự động: máy APL (chuyển từ khay nhựa sang khay kim loại) và máy CTL (chuyển từ khay kim loại sang khay nhựa).
    • Do sự chênh lệch số lượng vị trí (pocket) giữa hai loại khay, khay kim loại cuối cùng của lô thường bị thiếu phôi (gọi là partial carrier). Máy lắp ráp yêu cầu 100% vị trí trên khay phải được lấp đầy, do đó coupon (dummy package) được đưa vào để chiếm chỗ.
    • Vấn đề tồn tại: Ở quy trình cũ, coupon được nạp vào khay tại CAM, sau khi qua mô-đun Epoxy thì máy CTL gắp bỏ và tiêu hủy (scrapped). Trước khi vào mô-đun BAM, máy APL lại nạp các coupon mới hoàn toàn vào khay, và sau khi qua BAM, các coupon này lại bị máy CTL gắp bỏ và tiêu hủy lần thứ hai, gây ra sự lãng phí vật liệu gián tiếp rất lớn.

Chương 4: Ứng dụng chu trình PDCA để giảm tiêu thụ coupon trong quy trình lắp ráp (Applying PDCA to Reduce Coupon Consumption in Assembly Process)

Chương 4 trình bày chi tiết quá trình triển khai 9 bước cải tiến theo chu trình PDCA:

  • Giai đoạn Kế hoạch (Plan):
    • Bước 1 - Khởi xướng dự án: Thu thập tiếng nói khách hàng (VOC), thiết lập kỳ vọng của các bên liên quan và xác định các chỉ số đo lường chính (KPI).
    • Bước 2 - Xác định đối tượng trọng tâm: Phân tích dữ liệu nhận diện dòng sản phẩm Mobile là đối tượng ưu tiên hàng đầu do chiếm >60% sản lượng coupon tiêu thụ.
    • Bước 3 - Thu thập và phân tích dữ liệu hiện trạng: Thống kê tỷ lệ sử dụng coupon phát sinh từ các khay chứa không đầy (partial carriers) và sản phẩm lỗi (defect units) từ đầu năm 2021 đến ngày 26/04/2021.
    • Bước 4 - Phân tích nguyên nhân gốc rễ: Sử dụng sơ đồ SIPOC, phân tích 5W1H đối với kích thước lô (lot size 1.680) và thực hành tái sử dụng coupon. Phát hiện nguyên nhân quang học: hệ thống camera nhận diện tại máy tra keo epoxy gặp xung đột khi phân biệt giữa đế substrate thật và coupon; tác giả phân tích cửa sổ chụp hình của máy và đề xuất dịch chuyển nhãn nhận diện trên coupon xuống 5 mm (5 millimeter) để tránh nhận diện sai.
    • Bước 5 - Lựa chọn và lập kế hoạch cải tiến: Xây dựng các kịch bản nhu cầu coupon khi điều chỉnh quy mô lô và đề xuất giải pháp kỹ thuật cho phép tái sử dụng coupon qua hai công đoạn CAM và BAM thay vì tiêu hủy giữa chừng.
  • Giai đoạn Thực hiện (Do):
    • Bước 6 - Triển khai giải pháp: Thực hiện thử nghiệm (pilot) quy trình tái sử dụng coupon cải tiến trên dây chuyền sản xuất thực tế.
  • Giai đoạn Kiểm tra (Check):
    • Bước 7 - Giám sát và đánh giá kết quả: Đo lường các chỉ số vận hành sau 3 tháng triển khai thực tế trên dây chuyền, đối chiếu với mục tiêu ban đầu.
  • Giai đoạn Hành động (Act):
    • Bước 8 - Chuẩn hóa quy trình: Cập nhật quy trình vận hành tiêu chuẩn mới vào hệ thống quản lý sản xuất (MMS) và các tài liệu hướng dẫn công việc.
    • Bước 9 - Đóng dự án: Tổng kết dự án và lập kế hoạch chuyển giao.

Chương 5: Kết luận và Khuyến nghị (Conclusions and Recommendations)

Tổng kết toàn bộ kết quả thực hiện dự án, đánh giá tính hiệu quả của phương pháp tiếp cận PDCA, các lợi ích kinh tế, môi trường và đề xuất định hướng nhân rộng cho doanh nghiệp.

Kết quả và đóng góp

Kết quả định lượng và giải pháp kỹ thuật

  • Dự án đã hoàn thành mục tiêu đề ra: cắt giảm thành công 50% lượng tiêu thụ coupon trên mỗi lô sản xuất (per lot) trong phân đoạn quy trình từ mô-đun CAM đến mô-đun BAM đối với dòng sản phẩm Mobile.
  • Giải pháp thiết kế lại coupon với việc dịch chuyển nhãn nhận diện xuống 5 mm giúp hệ thống camera của máy tra keo epoxy nhận diện chính xác, loại bỏ lỗi quang học, tạo điều kiện cho phép tái sử dụng coupon liên tục giữa các công đoạn CAM và BAM mà không cần thay mới và tiêu hủy lãng phí tại máy CTL.
  • Chuẩn hóa thành công quy trình mới trên hệ thống vận hành, duy trì ổn định mức tiêu hao nguyên vật liệu sau 3 tháng theo dõi đánh giá.

Đóng góp thực tiễn và quản trị

  • Hiệu quả kinh tế: Giúp Intel Products Việt Nam tiết kiệm trực tiếp chi phí vật liệu gián tiếp (vốn chiếm ngân sách hàng triệu USD/năm), gia tăng biên lợi nhuận hoạt động trong bối cảnh chịu áp lực từ đại dịch Covid-19.
  • Ý nghĩa môi trường: Giảm 50% khối lượng rác thải vật liệu dummy package thải ra môi trường từ dây chuyền lắp ráp bán dẫn, củng cố cam kết sản xuất bền vững của tập đoàn.
  • Đóng góp quản trị: Khẳng định tính hiệu quả của mô hình PDCA trong giải quyết các điểm nghẽn kỹ thuật tại nhà máy sản xuất công nghệ cao; tạo tiền đề cho việc nhân rộng (proliferate) giải pháp sang các dòng sản phẩm khác (Desktop, Server, 5G Chipset, SoC) và chuyển giao cho các nhà máy khác trong mạng lưới Nhà máy ảo (Virtual Factory - VF) toàn cầu của Intel Corporation.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

  • Hạn chế: Nghiên cứu chỉ tập trung thực nghiệm trên dòng sản phẩm di động (Mobile product family) tại phân đoạn quy trình từ mô-đun Gắn chip (CAM) đến mô-đun Gắn bi (BAM) trong khoảng thời gian từ tháng 01/2021 đến tháng 04/2021 tại duy nhất một nhà máy là Intel Products Việt Nam.
  • Hướng nghiên cứu tiếp:
    • Tiếp tục nhân rộng giải pháp kỹ thuật và quy trình tái sử dụng coupon sang các họ sản phẩm vi xử lý và chipset khác đang sản xuất tại nhà máy (Desktop, Server, 5G, SoC).
    • Nghiên cứu tối ưu hóa và giảm thiểu tiêu hao cho các nhóm vật liệu gián tiếp khác (như Carrier, Tray, Magazine, Cart).
    • Chuyển giao dữ liệu kỹ thuật và quy trình chuẩn hóa sang các cơ sở sản xuất và kiểm định vi mạch khác trong mạng lưới Virtual Factory của Tập đoàn Intel.

Giá trị tham khảo

Khóa luận có giá trị tham khảo thiết thực cho sinh viên, giảng viên và các kỹ sư thuộc các chuyên ngành Quản lý Công nghiệp, Kỹ thuật Hệ thống Công nghiệp, Quản trị Chuỗi cung ứng & Sản xuất, Kỹ thuật Điện tử - Bán dẫn:

  • Khung phương pháp luận: Minh họa chi tiết cách triển khai bài bản chu trình cải tiến PDCA 9 bước kết hợp cùng các công cụ quản lý chất lượng (SIPOC, 5W1H, Pareto, VOC) trên một bài toán thực tế tại doanh nghiệp sản xuất quy mô lớn.
  • Kiến thức kỹ thuật chuyên ngành: Cung cấp thông tin thực tế về quy trình đóng gói và kiểm định bộ vi xử lý bán dẫn (Assembly & Test Manufacturing - ATM), nguyên lý vận hành của các thiết bị nạp dỡ tự động (APL, CTL) và cơ chế kiểm soát vật liệu gián tiếp (IDM) trong nhà máy công nghệ cao.

Câu hỏi thường gặp

1. "Coupon" trong dây chuyền lắp ráp tại Intel Products Việt Nam là gì và có chức năng như thế nào?
Trả lời: Coupon là một loại vật liệu gián tiếp (IDM) dạng mạch giả (dummy package), có kích thước và độ dày tương tự như đế bán dẫn (substrate) thật nhưng làm bằng vật liệu khác. Coupon được sử dụng để nạp vào các vị trí còn trống trên khay kim loại (partial carrier), nhằm đảm bảo khay luôn đầy 100% khi đi vào các máy lắp ráp tự động theo đúng yêu cầu lập trình của thiết bị.

2. Nguyên nhân chính gây lãng phí coupon ở quy trình cũ trước khi cải tiến là gì?
Trả lời: Ở quy trình cũ, coupon được nạp vào khay tại mô-đun CAM, đi qua công đoạn tra keo và đóng rắn Epoxy, sau đó bị máy CTL gắp ra và tiêu hủy (scrapped). Ngay sau đó, trước khi vào mô-đun BAM, máy APL lại nạp một bộ coupon mới hoàn toàn vào khay, và sau khi qua BAM thì số coupon mới này lại bị máy CTL gắp ra tiêu hủy lần thứ hai. Việc tiêu hủy và thay mới coupon qua từng công đoạn đã gây lãng phí rất lớn.

3. Tại sao tác giả lại chọn phương pháp PDCA thay vì Six Sigma, Lean hay BPR?
Trả lời: Dựa trên ma trận đánh giá 3 tiêu chí của dự án (tính phổ biến với công cụ quen thuộc không cần đào tạo lại đội ngũ, tập trung vào nâng cao hiệu quả quy trình, và phù hợp với quy mô dự án tác nghiệp), PDCA là phương pháp duy nhất đáp ứng đồng thời cả 3 tiêu chí trên, trong khi các phương pháp khác thường thiếu tính quen thuộc, cần đào tạo phức tạp hoặc thiên về thay đổi cấu trúc ở cấp độ toàn tổ chức.

4. Dòng sản phẩm Mobile chiếm tỷ trọng bao nhiêu trong tổng lượng tiêu thụ coupon tại nhà máy?
Trả lời: Theo số liệu dự báo cho năm 2021 được trình bày trong đề tài, dòng sản phẩm Mobile chiếm khối lượng tiêu thụ cao nhất, chiếm hơn 60% tổng lượng tiêu thụ coupon của tất cả 4 họ sản phẩm tại Intel Products Việt Nam.

5. Kết quả định lượng cụ thể của dự án cải tiến này là gì?
Trả lời: Dự án đã triển khai giải pháp thiết kế lại coupon (dịch chuyển nhãn nhận diện 5 mm để tránh lỗi camera nhận diện) và tối ưu quy trình xử lý, giúp giảm chính xác 50% lượng tiêu thụ coupon trên mỗi lô sản xuất (per lot) cho dòng sản phẩm Mobile từ mô-đun CAM đến BAM sau 3 tháng triển khai thử nghiệm.

Kết luận

Khóa luận tốt nghiệp của sinh viên Nguyễn Kim Ngọc Trâm đã giải quyết trọn vẹn bài toán tối ưu hóa chi phí vật liệu gián tiếp tại Công ty TNHH Intel Products Việt Nam thông qua việc áp dụng bài bản chu trình cải tiến PDCA. Bằng việc phân tích sâu chuỗi công đoạn từ mô-đun Gắn chip (CAM) đến Gắn bi (BAM) và xử lý điểm nghẽn nhận diện quang học, đề tài đã giúp giảm 50% lượng tiêu thụ coupon trên mỗi lô sản xuất cho dòng sản phẩm Mobile. Kết quả nghiên cứu không chỉ mang lại giá trị kinh tế trực tiếp và ý nghĩa bảo vệ môi trường cho doanh nghiệp mà còn đóng vai trò như một tài liệu tham khảo thực tiễn điển hình cho lĩnh vực Quản lý Công nghiệp trong ngành sản xuất công nghệ cao.