Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Trong bối cảnh cạnh tranh sản xuất toàn cầu, năng lực đáp ứng danh mục sản phẩm đa dạng với chất lượng cao và giá thành hợp lý là thách thức hàng đầu đối với các doanh nghiệp chế tạo. Dẫn lời Henry Ford (1926), việc rút ngắn thời gian chu kỳ sản xuất để giảm giá thành là một thành tựu then chốt; quy trình sản xuất càng kéo dài với nhiều thao tác phụ trợ (như cài đặt máy và vận chuyển) thì chi phí cận biên càng tăng cao. Trong các hệ thống sản xuất khối lượng lớn hoặc chuyển đổi nhiều chủng loại, thời gian cài đặt máy (setup time) chiếm tỷ trọng đáng kể trong tổng thời gian sản xuất (lead time), khiến việc cắt giảm thời gian chuyển đổi trở thành mục tiêu bắt buộc để loại bỏ lãng phí.

Công ty TNHH II-VI Việt Nam (trực thuộc Tập đoàn II-VI Incorporated, Hoa Kỳ) đặt tại Khu công nghiệp VSIP 1, tỉnh Bình Dương, chuyên sản xuất các sản phẩm nhiệt điện tinh vi (Thermal-electric Cooler - TEC ứng dụng cho điều hòa ghế xe hơi, làm mát cá nhân, phát điện nhiệt điện, và chu trình nhiệt PCR dùng nhân bản DNA trong y tế) cùng các linh kiện quang học hồng ngoại. Tại nhà máy System (System Factory) của II-VI Việt Nam, sự đa dạng của các module sản phẩm đi kèm các đơn hàng quy mô nhỏ dẫn đến tần suất thay đổi mã hàng (change-over) diễn ra liên tục. Quá trình chuyển đổi giữa các module khác nhau chưa đạt hiệu quả tối ưu; thời gian cài đặt có xu hướng kéo dài, thao tác phức tạp, thiếu cân bằng giữa các công đoạn và làm đình trệ dây chuyền sản xuất, gây lãng phí năng lực sản xuất và gia tăng chi phí vận hành.

Trước thực trạng đó, đề tài tốt nghiệp "Applying DMAIC Method to Reduce Setup Time of M8326 Product in Medical Line at II-VI Vietnam Co., Ltd" của tác giả Nguyễn Thị Kim Phụng (ngành Quản lý Công nghiệp, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. Hồ Chí Minh) đã được thực hiện nhằm giải quyết lãng phí thời gian chuyển đổi trên chuyền sản xuất y tế (Medical line).

Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu cụ thể được tác giả xác định theo thứ tự văn bản bao gồm:

  1. Ứng dụng phương pháp luận DMAIC để giảm thời gian cài đặt cho sản phẩm M8326 trên chuyền Medical tại nhà máy System, Công ty TNHH II-VI Việt Nam.
  2. Thu thập dữ liệu thời gian cài đặt và thời gian chuyển đổi cho các sản phẩm trên chuyền Medical đang sản xuất tại nhà máy System từ ngày 07/10/2019 đến ngày 03/12/2019, với mục tiêu đạt 100% dữ liệu thời gian cài đặt phát sinh trong thời gian này.
  3. Xác định mã sản phẩm M8326 có tổng thời gian cài đặt dự báo cao nhất trong 6 tháng tiếp theo (tháng 06/2020 – 12/2020) để tiến hành cải tiến tập trung.
  4. Đo lường thời gian cài đặt và xác định các công đoạn, yếu tố chiếm tỷ trọng cao nhất trong cơ cấu thời gian cài đặt sản phẩm M8326.
  5. Phân tích các nguyên nhân gây kéo dài thời gian cài đặt và xác định các nguyên nhân gốc rễ (root causes).
  6. Đề xuất các giải pháp và kế hoạch hành động cụ thể nhằm cắt giảm thời gian cài đặt cho sản phẩm M8326.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

  • Đối tượng nghiên cứu: Thời gian cài đặt và chuyển đổi sản xuất (Setup time / Change-over time) của sản phẩm M8326.
  • Phạm vi không gian: Chuyền Medical (chuyên sản xuất module nhiệt ứng dụng trong y tế) tại nhà máy System, Công ty TNHH II-VI Việt Nam (Số 36, Đường số 4, KCN Việt Nam - Singapore 1, Phường Bình Hòa, TP. Thuận An, Tỉnh Bình Dương).
  • Phạm vi thời gian: Toàn bộ dự án kéo dài từ ngày 07/10/2019 đến ngày 09/06/2020. Trong đó, giai đoạn thu thập dữ liệu cơ sở diễn ra từ ngày 16/10/2019 đến ngày 03/12/2019; giai đoạn triển khai cải tiến theo DMAIC diễn ra từ ngày 01/03/2020 đến ngày 09/06/2020; phạm vi dữ liệu dự báo sản xuất áp dụng từ tháng 06/2020 đến tháng 12/2020.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khóa luận thiết lập hệ thống lý luận dựa trên các khái niệm và mô hình chuẩn mực về sản xuất tinh gọn (Lean Manufacturing) và phương pháp giải quyết vấn đề bằng Six Sigma:

  • Khái niệm thời gian cài đặt (Set-up time): Trích dẫn theo định nghĩa của Holweg, là khoảng thời gian cần thiết để chuẩn bị quy trình và hệ thống sản xuất sẵn sàng cho việc chế tạo sản phẩm, bao gồm các hoạt động chuẩn bị (preparation), thay thế (replacement), định vị (location) và hiệu chỉnh (adjustment).
  • Khái niệm thời gian chuyển đổi (Change-over time): Khoảng thời gian tính từ khi hoàn thành sản phẩm đạt chuẩn cuối cùng của lô sản xuất trước cho đến khi tạo ra sản phẩm đạt chuẩn đầu tiên của lô sản xuất tiếp theo (bao gồm Preparation và Replacement).
  • Kỹ thuật chuyển đổi nhanh SMED (Single-Minute Exchange of Die): Áp dụng lý thuyết SMED của Shigeo Shingo (1985) và tài liệu đào tạo nội bộ về Quick Change-over của TS. Bùi Nguyên Hùng. Nguyên lý cốt lõi là phân tách các thao tác cài đặt thành hai nhóm: Thao tác bên trong (Internal setup - các thao tác chỉ thực hiện được khi máy hoặc chuyền dừng hoạt động) và Thao tác bên ngoài (External setup - các thao tác chuẩn bị có thể tiến hành khi dây chuyền vẫn đang vận hành bình thường). Tiến trình tinh gọn gồm 4 bước: (1) Phân loại thao tác bên trong và bên ngoài; (2) Chuyển đổi tối đa các thao tác bên trong thành thao tác bên ngoài; (3) Cắt giảm thời gian cho các thao tác bên trong còn lại; (4) Giảm thiểu các thao tác hiệu chỉnh thông qua kiểm soát quy trình.
  • Phương pháp 5S: Sử dụng các công cụ Sàng lọc (Sorting) và Sắp xếp (Straightening) nhằm giảm thời gian tìm kiếm dụng cụ, di chuyển và chờ đợi; Tiêu chuẩn hóa (Standardization) để loại bỏ các trường hợp ngoại lệ làm tăng độ phức tạp của quy trình.
  • Phương pháp luận DMAIC: Quy trình 5 giai đoạn có cấu trúc: Define (Xác định) - Measure (Đo lường) - Analyze (Phân tích) - Improve (Cải tiến) - Control (Kiểm soát).

Các công cụ phân tích và đo lường được sử dụng trong đề tài được tổng hợp theo bảng sau:

Giai đoạn DMAIC Công cụ / Kỹ thuật tác giả sử dụng Mục đích áp dụng cụ thể trong khóa luận
D - Define Voice of Customer (VOC) & Critical to Quality (CTQ) Chuyển đổi yêu cầu giảm thời gian gián đoạn chuyền của khách hàng nội bộ thành chỉ tiêu kỹ thuật đo lường được.
Ma trận Is & Is not Khoanh vùng phạm vi vấn đề: xác định rõ những gì thuộc và không thuộc phạm vi xử lý của đề tài.
Đồ thị chuỗi thời gian (Time Series Plot) Phân tích xu hướng thời gian cài đặt trên từng đơn hàng (Work Order - WO) từ tháng 10 đến tháng 12/2019.
Project Charter Văn bản hóa mục tiêu, phạm vi, kế hoạch thời gian và thành viên đội ngũ dự án.
Biểu đồ Pareto (80/20) Xác định sản phẩm và yếu tố chiếm tỷ trọng thời gian cài đặt cao nhất để ưu tiên nguồn lực.
M - Measure Sơ đồ dòng chảy quy trình (Process Mapping) Mô tả trực quan từng bước cài đặt tại các công đoạn: Preparation, Assembly, Test, Final Inspection để phân biệt hoạt động tạo giá trị và lãng phí.
Tiêu chí phân tầng (Stratification Criteria) Phân loại dữ liệu thời gian theo 2 tiêu chí: Loại cài đặt (Type of Setup) và Công đoạn cài đặt (Setup at Stage).
Phân tích phương sai một yếu tố (One-Way ANOVA) Kiểm định sự khác biệt có ý nghĩa thống kê về thời gian cài đặt giữa các loại cài đặt và giữa các công đoạn.
Biểu đồ kiểm soát I-MR (Individual - Moving Range Chart) Đánh giá tính ổn định của quy trình cài đặt tổng thể và từng công đoạn.
Phân tích năng lực quy trình (Process Capability: Cp, Cpk) Đánh giá mức độ đáp ứng giới hạn kiểm soát thời gian cài đặt trước và sau cải tiến.
Cây mục tiêu (Tree Diagram) & Mô hình 5W1H Phân rã mục tiêu tổng thành các phát biểu vấn đề trọng tâm (Focused Problem Statements - FPS 1, 2, 3).
A - Analyze Biểu đồ xương cá (Fishbone Diagram) theo 5M1E Liệt kê nguyên nhân tiềm năng theo 6 yếu tố: Con người (Man), Máy móc (Machine), Nguyên liệu (Materials), Phương pháp (Method), Đo lường (Measure), Môi trường (Environment).
Động não (Brainstorming) & Sơ đồ tương đồng (Affinity Diagram) Tập hợp và phân nhóm các ý tưởng nguyên nhân từ nhóm dự án.
Ma trận ưu tiên (Prioritization Matrix) Đánh giá mức độ tác động (Impact) và khả năng kiểm soát (Control) để sàng lọc nguyên nhân.
Kỹ thuật 5 Whys (5 Tại sao) Đào sâu tại hiện trường sản xuất (Gemba) để xác định nguyên nhân gốc rễ cho từng vấn đề ưu tiên.
I - Improve Ma trận Tác động - Nỗ lực (Impact - Effort Matrix) Xếp hạng và lựa chọn các giải pháp tối ưu dựa trên tương quan giữa hiệu quả mang lại và nguồn lực cần bỏ ra.
Kế hoạch hành động (Action Plan) Quy định chi tiết nội dung công việc, thời gian thực hiện, cá nhân phụ trách và liên kết với nguyên nhân gốc rễ.
Cải tiến phương tiện vật lý & số hóa quét mã Thiết kế xe đẩy (trolley) mới vận chuyển heatsink; bố trí lại vật liệu; cải tiến thẻ mã vạch (Bar code card).
C - Control Tiêu chuẩn hóa (SOP, OPL, Poka Yoke) Ban hành quy trình thao tác chuẩn mới, hướng dẫn công việc một điểm và cơ chế phòng ngừa sai lỗi.
Phiếu kiểm tra dữ liệu ngoại lai (Check sheet for outliers) Theo dõi và ghi nhận các điểm thời gian vượt ngoài ngưỡng kiểm soát sau cải tiến.
Kế hoạch đào tạo (Training Plan) Đào tạo công nhân, line lead và kỹ thuật viên về phương pháp thao tác mới.

Nguồn dữ liệu của nghiên cứu:

  • Dữ liệu sơ cấp: Thu thập bằng phiếu ghi nhận thời gian cài đặt (Collection data form) do trực tiếp các công nhân (operators) tại chuyền Medical ghi chép trong từng lần chuyển đổi mã hàng từ ngày 16/10/2019 đến ngày 03/12/2019 (được kỹ sư sản xuất và line lead đối soát); trích xuất hình ảnh từ camera giám sát tại xưởng khi cần kiểm chứng độ tin cậy của dữ liệu thao tác; dữ liệu khảo sát và phỏng vấn tại hiện trường (Gemba) với kỹ sư quy trình, kỹ sư sản xuất và công nhân vận hành.
  • Dữ liệu thứ cấp: Dữ liệu đơn hàng sản xuất (Work Order - WO), quy trình công nghệ (Traveler), bảng định mức nguyên vật liệu (BOM report), dữ liệu mã lỗi sự kiện từ hệ thống thông tin quản lý nội bộ; số liệu dự báo kế hoạch sản xuất trong 6 tháng (tháng 06/2020 – 12/2020) của nhà máy System; tài liệu đào tạo nội bộ về Lean, Six Sigma và SMED của II-VI Việt Nam.

Nội dung chính theo từng chương

Chapter 1: Introduction of II-VI Incorporated

Chương này giới thiệu lịch sử, năng lực công nghệ và cơ cấu tổ chức của Tập đoàn II-VI Incorporated và chi nhánh Công ty TNHH II-VI Việt Nam:

  • Tập đoàn II-VI Incorporated: Thành lập năm 1971 bởi TS. Carl J. Johnson tại Saxonburg, Pennsylvania, Hoa Kỳ; tên gọi "II-VI" xuất phát từ Nhóm II và Nhóm VI trong Bảng tuần hoàn hóa học, đại diện cho các hợp chất quang học tinh thể như cadmium telluride (CdTe), kẽm selenide (ZnSe), kẽm sulfide (ZnS). Doanh thu pro forma của tập đoàn đạt 2,6 tỷ USD, sở hữu 69 cơ sở hoạt động trên toàn cầu với hơn 24.000 nhân viên.
  • Công ty TNHH II-VI Việt Nam: Doanh nghiệp 100% vốn Hoa Kỳ, thành lập ngày 25/03/2005 theo Giấy phép đầu tư số 135/GP-KCN-VS tại KCN Việt Nam - Singapore 1 (VSIP 1), Thuận An, Bình Dương. Vốn điều lệ đạt 15 triệu USD (tương đương khoảng 330 tỷ đồng), diện tích nhà xưởng 5.000 m², quy mô nhân sự khoảng 500 lao động. Cơ cấu sản phẩm chính gồm các thiết bị nhiệt điện (TEC/TEM thuộc chi nhánh Marlow Industries) và thấu kính quang học hồng ngoại (từ chi nhánh VLOC và Photop).
  • Hệ thống tổ chức và Quy trình sản xuất: Mô tả chi tiết sơ đồ tổ chức công ty và bộ máy vận hành của nhà máy System (gồm Trưởng bộ phận, Kỹ sư quy trình, Kỹ sư sản xuất, Trưởng chuyền, Kỹ thuật viên và Công nhân). Quy trình sản xuất tổng thể tại công ty đi từ công đoạn Ceramic (tấm gốm sứ), Element (linh kiện bán dẫn), Assembly (lắp ráp bộ làm mát cơ bản - Cooler), phòng sạch Micro Cooler (SMT) đến nhà máy System.
  • Quy trình chuyền Medical (Medical line): Trình bày chi tiết bản quy trình công nghệ (Traveler) gồm các bước tuần tự: Kitting (tiếp nhận vật tư từ kho) $\rightarrow$ Transportation (chuyển sang khu chuẩn bị) $\rightarrow$ Preparing (thực hiện 4 công việc phụ trợ: đóng đinh vào retainer, chờ keo epoxy khô trên well block, gia công cụm bán thành phẩm) $\rightarrow$ Pass box in (đưa vật tư vào phòng sạch qua hộp trung chuyển) $\rightarrow$ Assembly (lắp ráp TEC và Well Block vào Retainer, hàn solder, kiểm tra trong quá trình in-process inspection, lắp ráp cụm tản nhiệt heatsink) $\rightarrow$ Assemble board (lắp ráp bán thành phẩm với bo mạch điện tử) $\rightarrow$ Test (vượt qua 3 bài kiểm tra áp suất và vận hành bên trong) $\rightarrow$ Final inspection (kiểm tra ngoại quan theo tiêu chuẩn) $\rightarrow$ Pass box out $\rightarrow$ Packing (xác nhận mã lần cuối, đóng gói và xuất xưởng). Tác giả cũng lập bảng so sánh quy trình chuyền Medical với các chuyền sản xuất khác (Other lines) trong nhà máy System.

Chapter 2: Theory Background

Chương 2 tổng hợp cơ sở lý luận chuyên sâu phục vụ trực tiếp cho việc triển khai dự án cải tiến:

  • Lý thuyết về cài đặt và chuyển đổi: Phân tích bản chất của thời gian cài đặt (Set-up time) và thời gian chuyển đổi (Change-over time), bao gồm hai giai đoạn chính là Chuẩn bị (Preparation/Setup) và Thay thế (Replacement: dọn dẹp, tháo lắp đồ gá, điều chỉnh). Trình bày phương pháp 4 bước của SMED nhằm chuyển đổi các thao tác bên trong thành thao tác bên ngoài, đồng thời ứng dụng nguyên lý 5S (Sàng lọc, Sắp xếp, Tiêu chuẩn hóa) để giảm thiểu thao tác di chuyển và thời gian chờ đợi.
  • Phương pháp luận DMAIC 5 giai đoạn: Trình bày nguyên tắc cốt lõi của DMAIC (tư duy logic, quản lý dự án dựa trên dữ liệu thực tế và phối hợp làm việc nhóm). Chi tiết hóa mục tiêu và các bước thực hiện cụ thể từ Giai đoạn D (xác định phạm vi, liên kết mục tiêu với chiến lược kinh doanh qua VOC và CTQ), Giai đoạn M (vẽ sơ đồ quy trình, phân tầng dữ liệu, đánh giá độ ổn định và năng lực quy trình), Giai đoạn A (sử dụng 5M1E, ma trận ưu tiên và 5 Whys để xác định nguyên nhân gốc rễ), Giai đoạn I (phát triển giải pháp qua ma trận Impact - Effort, lập kế hoạch hành động và kiểm chứng kết quả) đến Giai đoạn C (tiêu chuẩn hóa bằng SOP, OPL, Poka Yoke, đào tạo nhân sự và giám sát định kỳ).
  • Hệ thống công cụ thống kê và quản lý chất lượng: Trình bày chi tiết nguyên lý xây dựng và cách thức diễn giải của biểu đồ Pareto (nguyên tắc 80/20), biểu đồ Histogram (phân phối tần suất, độ biến thiên và các giá trị ngoại lai), ma trận VOC & cây CTQ, ma trận Is & Is not, kỹ thuật 5W1H, sơ đồ quy trình (Process mapping) và biểu đồ kiểm soát.

Chapter 3: Defining, Measuring and Analysing

Đây là chương trọng tâm thực hiện 3 giai đoạn đầu của mô hình DMAIC nhằm bóc tách hiện trạng và tìm nguyên nhân gốc rễ:

  • Giai đoạn Xác định (Define): Dựa trên dữ liệu theo dõi chuyền Medical, tác giả lập đồ thị thời gian cài đặt trên từng đơn vị sản phẩm theo từng module (Figure 20). Kết hợp số liệu dự báo kế hoạch sản xuất 6 tháng cuối năm 2020 (tháng 06 – 12/2020), sản phẩm M8326 được xác định là mã hàng có sản lượng lớn nhất và chiếm tổng thời gian cài đặt cao nhất trên toàn chuyền Medical. Biểu đồ chuỗi thời gian các Work Order từ tháng 10 đến tháng 12/2019 (Figure 23) phản ánh thời gian cài đặt dao động lớn. Nhóm dự án xây dựng ma trận VOC - CTQ, hoàn thiện ma trận Is & Is not, thiết lập mục tiêu cắt giảm thời gian cài đặt, ước tính lợi ích tài chính và ban hành Project Charter chính thức (tiến độ từ 01/03/2020 đến 09/06/2020).
  • Giai đoạn Đo lường (Measure): Nhóm dự án lập sơ đồ dòng chảy quy trình cài đặt chi tiết (Detailed Process Mapping) cho sản phẩm M8326 qua từng trạm: Preparation (Retainer 1, Retainer well block, Retainer 2), Assembly (Hàn và làm sạch, In-Inspection, Lắp heatsink, Lắp board), Test và Final Inspection. Xác định 2 tiêu chí phân tầng dữ liệu: Tiêu chí 1 theo Loại cài đặt (Type of Setup) và Tiêu chí 2 theo Công đoạn cài đặt (Setup at Stage). Sử dụng phân tích phương sai One-Way ANOVA để kiểm định: kết quả chỉ ra sự khác biệt về thời gian cài đặt giữa các công đoạn là có ý nghĩa thống kê rõ rệt, trong khi loại cài đặt không tạo ra sự khác biệt mang tính quyết định. Đánh giá tính ổn định bằng biểu đồ I-MR và năng lực quy trình (Process Capability) tại từng công đoạn cho thấy quá trình chưa ổn định và biến thiên cao. Xây dựng cây mục tiêu (Tree diagram) và phân rã thành 3 phát biểu vấn đề trọng tâm (Focused Problem Statements - FPS) bằng cấu trúc 5W1H:
    • FPS 1: Thời gian cài đặt kéo dài tại công đoạn Lắp ráp (Assembly stage).
    • FPS 2: Thời gian cài đặt kéo dài tại công đoạn Kiểm tra (Inspection stage).
    • FPS 3: Thời gian cài đặt kéo dài tại công đoạn Chuẩn bị (Preparation stage).
  • Giai đoạn Phân tích (Analyze): Với từng FPS, nhóm dự án tiến hành động não (Brainstorming) và lập biểu đồ xương cá 5M1E để nhận diện toàn bộ các nguyên nhân tiềm năng. Sử dụng Ma trận ưu tiên (Prioritization Matrix - Impact vs Control) để chọn lọc các yếu tố có tác động lớn nhất. Sau đó, tác giả cùng nhóm trực tiếp xuống hiện trường (Gemba) áp dụng kỹ thuật 5 Whys để xác định 7 nguyên nhân gốc rễ cụ thể:
    1. Thời gian chuẩn bị dụng cụ làm sạch kéo dài (do chưa chuẩn bị sẵn công cụ ngoại vi trước khi dừng chuyền).
    2. Thời gian hiệu chuẩn (calibration) máy móc thiết bị tại khâu kiểm tra kéo dài và không đồng bộ.
    3. Thao tác bóc bao gói nguyên vật liệu chiếm nhiều thời gian nội bộ.
    4. Việc vận chuyển nguyên vật liệu từ hộp trung chuyển (pass box) đến các vị trí làm việc tại khâu chuẩn bị tốn nhiều lượt đi lại.
    5. Thời gian mở và tra cứu báo cáo định mức vật liệu (BOM report) trên hệ thống phần mềm chậm chạp.
    6. Khó khăn và mất thời gian trong việc tìm kiếm mã sự kiện/thao tác (code of events) trên hệ thống máy tính.
    7. Mất thời gian tìm kiếm dụng cụ cầm tay (hand tools) tại bàn thao tác do chưa sắp xếp vị trí cố định.

Chapter 4: Improving and Controlling Suggestions

Chương 4 hoàn tất 2 giai đoạn cuối cùng của DMAIC với các hành động can thiệp cụ thể và kế hoạch duy trì:

  • Giai đoạn Cải tiến (Improve): Nhóm dự án tổng hợp các ý tưởng cải tiến (Table 10), sử dụng Ma trận Tác động - Nỗ lực (Impact - Effort Matrix, Figure 62) để phân loại và ưu tiên giải pháp, sau đó xây dựng Kế hoạch hành động chi tiết (Action Plan, Table 12). Các cải tiến thực tế đã được triển khai bao gồm:
    • Cải tiến phương tiện vận chuyển Heatsink tại công đoạn Assembly: Thay thế xe đẩy cũ bằng thiết kế xe đẩy (trolley) mới chuyên dụng (Figure 64 & 65), cho phép xếp chứa số lượng lớn hơn, có khay định hình chống trầy xước, giảm mạnh thời gian và số lần di chuyển heatsink từ khu vực tiếp nhận vào dây chuyền (Figure 63).
    • Tối ưu hóa vận chuyển nguyên vật liệu tại công đoạn Preparation: Thiết kế lại khay chứa và tối ưu hóa luồng đi lại từ pass box đến vị trí thao tác, giảm rõ rệt thời gian mang vác vật tư trên từng đơn vị sản phẩm (Figure 66).
    • Tiêu chuẩn hóa quy trình hiệu chuẩn (Calibration) tại công đoạn Inspection: Chuyển đổi các bước kiểm tra thông số thiết bị sang thực hiện bên ngoài (External setup), rút ngắn thời gian chờ đợi hiệu chuẩn (Figure 67).
    • Cải tiến thẻ mã vạch (Bar code card): Chuyển đổi phương thức tra cứu mã sự kiện và mã định mức BOM thủ công bằng cách thiết kế lại thẻ mã vạch tổng hợp (Figure 68 & 69). Công nhân chỉ cần quét mã trực tiếp để ghi nhận thời gian lao động trên hệ thống (scan labor time per unit), giúp thời gian ghi nhận dữ liệu giảm mạnh và đồng đều (Figure 70).
    • Xác nhận kết quả cải tiến (Verify Target Achievement): Thu thập dữ liệu thực nghiệm sau cải tiến, chạy lại biểu đồ kiểm soát I-MR và báo cáo năng lực quy trình (Process Capability) tại từng công đoạn (Preparation, Assembly, Inspection) cũng như toàn bộ quy trình tổng thể (Overall process), khẳng định các chỉ số biến thiên đã thu hẹp đáng kể và đạt mục tiêu đề ra trong Project Charter.
  • Giai đoạn Kiểm soát (Control): Đề xuất giải pháp chuẩn hóa nhằm duy trì kết quả ổn định:
    • Ban hành và cập nhật các Quy trình thao tác chuẩn (SOP), Hướng dẫn công việc một điểm (OPL) và áp dụng cơ chế chống lỗi Poka Yoke cho các thao tác chuẩn bị.
    • Thiết kế Phiếu kiểm tra dữ liệu ngoại lai (Check sheet for outliers of setup M8326, Figure 71) để công nhân và line lead ghi nhận ngay lập tức các trường hợp thời gian cài đặt vượt ngưỡng kiểm soát, xác định nguyên nhân bất thường để xử lý kịp thời.
    • Lập kế hoạch đào tạo (Training plan) cho toàn bộ công nhân, trưởng chuyền và kỹ thuật viên liên quan; chuyển giao kiến thức và tài liệu hóa quy trình để mở rộng áp dụng cho các mã hàng y tế khác trong nhà máy.

Kết quả và đóng góp

Khóa luận đã ghi nhận các kết quả thực nghiệm và số liệu cải tiến cụ thể được thể hiện qua bảng so sánh trước và sau khi triển khai các hành động cải tiến:

Hạng mục / Công đoạn cải tiến Tình trạng trước cải tiến (Before) Giải pháp cải tiến đã thực hiện Kết quả ghi nhận sau cải tiến (After)
Vận chuyển heatsink tại công đoạn Assembly Sử dụng xe đẩy cũ, tải trọng thấp, phải di chuyển nhiều lần; thời gian vận chuyển heatsink trên đơn vị sản phẩm cao và biến động lớn. Thay thế bằng xe đẩy (trolley) chuyên dụng mới có khay chứa định hình, tăng sức chứa trên một lần đẩy, hạn chế rung lắc. Thời gian vận chuyển heatsink trên từng đơn vị sản phẩm giảm rõ rệt, đường biểu diễn thời gian vận chuyển ổn định hơn hẳn (Figure 63 & 65).
Vận chuyển vật tư tại công đoạn Preparation Công nhân di chuyển nhiều lượt từ pass box đến bàn thao tác; bao gói vật tư bóc thủ công tại chỗ làm việc làm dừng thao tác chính. Bố trí lại trạm làm việc, phân loại thao tác bóc bao gói thành thao tác bên ngoài, sử dụng khay chia vật tư chuyên biệt. Thời gian mang vác nguyên vật liệu trên đơn vị sản phẩm tại khâu chuẩn bị giảm sâu, loại bỏ thời gian thừa (Figure 66).
Hiệu chuẩn (Calibration) tại công đoạn Inspection Hiệu chuẩn tiến hành trực tiếp khi chuyền đã dừng để chuyển đổi; quy trình không đồng bộ gây lãng phí thời gian chờ đợi. Tiêu chuẩn hóa trình tự hiệu chuẩn, chuẩn bị sẵn sàng thiết bị đo lường trước khi chuyển mã hàng (chuyển sang thao tác External). Biểu đồ chuỗi thời gian hiệu chuẩn (Calibration time series plot) cho thấy thời gian thao tác được rút ngắn và kiểm soát ổn định (Figure 67).
Ghi nhận mã sự kiện & thời gian lao động (Scan labor time) Công nhân phải mở báo cáo BOM trên máy tính, tra cứu mã sự kiện (code of events) thủ công rồi mới nhập liệu vào hệ thống. Thiết kế lại Thẻ mã vạch (Bar code card) tích hợp đầy đủ mã quét trực tiếp cho từng sự kiện và từng công đoạn. Thời gian quét mã ghi nhận lao động trên đơn vị sản phẩm (scan labor time per unit) giảm mạnh, triệt tiêu thời gian tìm kiếm (Figure 70).
Năng lực quy trình cài đặt (Process Capability) Biểu đồ I-MR xuất hiện nhiều điểm ngoài kiểm soát; chỉ số năng lực quy trình (Cp, Cpk) tổng thể và tại các công đoạn ở mức thấp. Triển khai đồng bộ các giải pháp tại FPS 1 (Assembly), FPS 2 (Inspection) và FPS 3 (Preparation). Các điểm dữ liệu cài đặt quay về nằm trong giới hạn kiểm soát mới; đường phân phối chuẩn co cụm quanh giá trị trung bình mục tiêu (Appendix 1 - 8).

Các giải pháp và kiến nghị chính do tác giả đề xuất:

  1. Nhóm giải pháp cơ khí và phương tiện: Đưa vào sử dụng xe đẩy (trolley) vận chuyển linh kiện heatsink cải tiến và khay chứa chuyên dụng cho khâu chuẩn bị nguyên vật liệu phòng sạch.
  2. Nhóm giải pháp tối ưu hóa thao tác SMED: Chuyển đổi triệt để các thao tác chuẩn bị dụng cụ làm sạch, bóc bao gói linh kiện và kiểm tra thiết bị đo lường từ thao tác nội bộ (Internal) sang thao tác ngoại vi (External).
  3. Nhóm giải pháp số hóa và nhận diện trực quan: Thay thế việc tra cứu văn bản và thao tác phần mềm bằng Thẻ mã vạch (Bar code card) cải tiến, cho phép quét nhanh mã sự kiện vào hệ thống quản lý.
  4. Nhóm giải pháp kiểm soát và duy trì: Xây dựng biểu mẫu kiểm soát ngoại lai (Check sheet for outliers), ban hành SOP/OPL cập nhật và tổ chức các khóa huấn luyện định kỳ cho đội ngũ vận hành.

Đóng góp của khóa luận:

  • Cung cấp một nghiên cứu tình huống (case study) thực nghiệm chi tiết về việc ứng dụng phương pháp DMAIC kết hợp nguyên lý SMED trong môi trường sản xuất thiết bị y tế đòi hỏi tiêu chuẩn phòng sạch khắt khe tại một doanh nghiệp FDI.
  • Chứng minh tính hiệu quả của việc kết hợp các công cụ phân tích thống kê định lượng (One-Way ANOVA, I-MR Control Chart, Process Capability) với các công cụ quản lý chất lượng trực quan (Process Mapping, 5M1E, 5 Whys, Prioritization Matrix) để giải quyết các lãng phí thời gian chuyển đổi mã hàng mà không làm phát sinh chi phí đầu tư lớn.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế của nghiên cứu:

  • Phạm vi nghiên cứu thực nghiệm chỉ giới hạn trên một mã sản phẩm đơn lẻ (M8326) tại một dây chuyền cụ thể (chuyền Medical) thuộc nhà máy System của Công ty TNHH II-VI Việt Nam.
  • Dữ liệu thu thập cơ sở diễn ra trong khoảng thời gian từ ngày 16/10/2019 đến ngày 03/12/2019 và việc triển khai cải tiến diễn ra trong giai đoạn ngắn (tháng 03/2020 – 06/2020), do đó việc kiểm chứng tính ổn định lâu dài cần thêm thời gian theo dõi thực tế.
  • Các thiết kế phần cứng cải tiến (như xe đẩy trolley và thẻ mã vạch) được may đo riêng cho đặc thù kích thước của cụm heatsink và mã quy trình của sản phẩm M8326, chưa được chuẩn hóa cho toàn bộ các chủng loại module khác nhau trong nhà máy.

Hướng nghiên cứu và phát triển tiếp theo:

  • Tiếp tục theo dõi các chỉ số CTQ và duy trì biểu đồ kiểm soát năng lực quy trình trong thời gian 1 năm sau dự án (như kế hoạch giám sát CTQ được nêu trong giai đoạn Control) nhằm đối soát lợi ích tài chính thực tế so với giai đoạn Define.
  • Mở rộng áp dụng phương pháp luận DMAIC và nguyên lý chuyển đổi nhanh SMED cho các mã sản phẩm còn lại trên chuyền Medical, cũng như triển khai sang các chuyền sản xuất khác (Other lines) trong nhà máy System.
  • Ứng dụng mô hình phân tích ma trận SWOT (Điểm mạnh, Điểm yếu, Cơ hội, Thách thức) để đánh giá toàn diện các yếu tố nội lực và ngoại lực của nhà máy khi mở rộng quy mô tinh gọn sang toàn bộ các phân xưởng của II-VI Việt Nam.

Giá trị tham khảo

Tài liệu này có giá trị tham khảo thiết thực đối với:

  • Sinh viên và học viên cao học: Thuộc các chuyên ngành Quản lý Công nghiệp (Industrial Management), Kỹ thuật Hệ thống Công nghiệp (Industrial Systems Engineering), Quản trị Vận hành (Operations Management) và Quản trị Chuỗi cung ứng (Supply Chain Management). Đồ án là mẫu hình điển hình về cách thức cấu trúc một đề tài tốt nghiệp kỹ thuật ứng dụng, từ việc lập đề cương dự án (Project Charter), xây dựng ma trận VOC-CTQ cho đến cách trình bày các báo cáo thống kê từ phần mềm Minitab.
  • Kỹ sư Cải tiến liên tục (CI Engineer), Kỹ sư Sản xuất (Production Engineer) và Kỹ sư Chất lượng (QE/QA): Đang làm việc tại các nhà máy sản xuất điện tử, bán dẫn, lắp ráp thiết bị quang học và y tế. Tài liệu cung cấp hướng dẫn từng bước về cách đo lường thời gian cài đặt máy, phân tầng dữ liệu bằng phân tích phương sai ANOVA, và phương pháp điều tra hiện trường (Gemba) bằng 5 Whys để tìm nguyên nhân gốc rễ.
  • Các phần nội dung đáng tham khảo nhất trong đồ án:
    • Quy trình phân tầng dữ liệu (Stratification Criteria) và ứng dụng kiểm định One-Way ANOVA ở Chương 3 để chứng minh sự khác biệt có ý nghĩa thống kê giữa các công đoạn sản xuất.
    • Phương pháp phân rã mục tiêu dự án thành 3 phát biểu vấn đề trọng tâm (FPS) bằng mô hình 5W1H và cây mục tiêu (Tree Diagram).
    • Kỹ thuật kết hợp biểu đồ xương cá 5M1E với ma trận ưu tiên (Prioritization Matrix) và 5 Whys để xác định nguyên nhân gốc rễ.
    • Các giải pháp chuyển đổi thao tác nội bộ sang ngoại vi mang tính thực tiễn cao như thiết kế xe đẩy Heatsink (Figure 64 & 65) và cải tiến Thẻ mã vạch (Figure 68 & 69).

Câu hỏi thường gặp

1. Tại sao sản phẩm M8326 lại được lựa chọn làm đối tượng cải tiến trọng tâm thay vì các mã sản phẩm khác?

Dựa trên phân tích dữ liệu lịch sử các đơn hàng (WO) từ tháng 10 đến tháng 12/2019 và số liệu dự báo kế hoạch sản xuất 6 tháng cuối năm 2020 (từ tháng 06/2020 đến tháng 12/2020, Figure 21 & 22), sản phẩm M8326 được dự báo sẽ có sản lượng lớn nhất trên chuyền Medical và chiếm tổng thời gian cài đặt cao nhất trong toàn bộ các module sản phẩm. Do đó, việc tập trung cải tiến mã hàng này sẽ mang lại giá trị giảm thiểu thời gian ngừng chuyền và tiết kiệm chi phí cao nhất cho nhà máy System.

2. Ba phát biểu vấn đề trọng tâm (Focused Problem Statements - FPS) được xác định tại những công đoạn nào?

Sau khi vẽ sơ đồ quy trình chi tiết (Process Mapping), phân tầng dữ liệu và phân tích phương sai (ANOVA), tác giả xác định 3 công đoạn có mức độ biến động và thời gian cài đặt kéo dài nhất để thiết lập 3 phát biểu vấn đề trọng tâm theo khung 5W1H (Table 4, 5, 6):

  • FPS 1: Thời gian cài đặt kéo dài tại công đoạn Lắp ráp (Assembly stage).
  • FPS 2: Thời gian cài đặt kéo dài tại công đoạn Kiểm tra (Inspection stage).
  • FPS 3: Thời gian cài đặt kéo dài tại công đoạn Chuẩn bị (Preparation stage).

3. Kỹ thuật thống kê nào được tác giả sử dụng để chứng minh sự chênh lệch thời gian cài đặt giữa các công đoạn?

Tác giả đã sử dụng kỹ thuật Phân tích phương sai một yếu tố (One-Way ANOVA) kèm theo Báo cáo chẩn đoán (Diagnostic Report) và Báo cáo tóm tắt (Summary Report) trên phần mềm thống kê (Figure 44 & 45). Kết quả ANOVA khẳng định sự khác biệt về thời gian cài đặt giữa các công đoạn sản xuất (Preparation, Assembly, Test, Final Inspection) có ý nghĩa thống kê rõ rệt, làm căn cứ định lượng để nhóm dự án tập trung vào 3 công đoạn trọng điểm.

4. Những nguyên nhân gốc rễ chính (root causes) nào đã được phát hiện thông qua kỹ thuật 5 Whys tại hiện trường?

Qua việc phân tích 5 Whys tại thực địa (Gemba) đối với các nguyên nhân ưu tiên từ biểu đồ xương cá 5M1E, nhóm nghiên cứu đã xác định được 7 nguyên nhân gốc rễ cụ thể:

  1. Dụng cụ làm sạch chưa được chuẩn bị sẵn sàng trước khi dừng máy.
  2. Quy trình và thiết bị hiệu chuẩn (calibration) tại khâu kiểm tra chưa được tối ưu hóa và chuẩn bị từ trước.
  3. Việc bóc bao gói bảo vệ của nguyên vật liệu được thực hiện thủ công ngay trong thời gian dừng chuyền.
  4. Quá trình vận chuyển vật tư từ pass box đến bàn làm việc tốn nhiều lượt đi lại do thiếu khay chứa chuyên dụng.
  5. Việc mở và xem báo cáo định mức vật liệu (BOM report) trên máy tính mất nhiều thời gian do hệ thống phản hồi chậm.
  6. Thao tác tìm kiếm mã sự kiện/thao tác (code of events) trên máy tính diễn ra thủ công và dễ nhầm lẫn.
  7. Dụng cụ cầm tay (hand tools) tại bàn thao tác bị phân tán, mất thời gian tìm kiếm khi bắt đầu ca làm việc.

5. Thẻ mã vạch (Bar code card) được cải tiến như thế nào để cắt giảm thời gian cài đặt?

Trước cải tiến, công nhân phải mở báo cáo BOM và tra cứu mã sự kiện (code of events) trên phần mềm máy tính rồi gõ nhập liệu thủ công để ghi nhận thời gian lao động, dẫn đến thời gian thao tác kéo dài và dễ phát sinh sai sót. Nhóm dự án đã thiết kế lại Thẻ mã vạch mới (Figure 68 & 69), in sẵn toàn bộ các mã vạch tương ứng với các sự kiện và thao tác chuẩn; công nhân chỉ cần dùng máy quét mã trực tiếp để ghi nhận thời gian (scan labor time), qua đó triệt tiêu hoàn toàn thời gian tra cứu và nhập liệu thủ công.

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp của tác giả Nguyễn Thị Kim Phụng đã ứng dụng thành công phương pháp luận DMAIC và nguyên lý chuyển đổi nhanh SMED để giải quyết bài toán lãng phí thời gian cài đặt cho sản phẩm M8326 trên chuyền sản xuất thiết bị y tế tại Công ty TNHH II-VI Việt Nam. Thông qua việc phân tầng dữ liệu, kiểm định thống kê ANOVA, phân tích năng lực quy trình I-MR và truy tìm nguyên nhân gốc rễ bằng 5 Whys, nghiên cứu đã xác định chính xác các điểm nghẽn tại ba công đoạn Chuẩn bị, Lắp ráp và Kiểm tra. Các giải pháp cải tiến thực tế như thay thế xe đẩy Heatsink chuyên dụng, tối ưu hóa luồng vật tư, chuẩn hóa khâu hiệu chuẩn và số hóa thao tác nhập liệu qua Thẻ mã vạch đã mang lại hiệu quả rõ rệt trong việc rút ngắn thời gian chuyển đổi mã hàng, đồng thời thiết lập hệ thống tiêu chuẩn hóa và kiểm soát ngoại lai vững chắc cho nhà máy.