Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Ngành công nghiệp sản xuất linh kiện điện tử giữ vai trò nền tảng đối với chuỗi cung ứng công nghệ thông tin và truyền thông tại Việt Nam. Theo số liệu của Tổng cục Hải quan được tác giả trích dẫn, chỉ số sản xuất công nghiệp của nhóm sản phẩm điện tử, máy vi tính và quang học năm 2022 tăng trưởng 25,18% so với cùng kỳ; riêng tháng 5/2022, kim ngạch xuất khẩu của khối doanh nghiệp có vốn đầu tư nước ngoài (FDI) trong lĩnh vực này đạt hơn 4,79 tỷ USD, chiếm trên 98,77% tổng kim ngạch xuất khẩu toàn ngành.

Công ty TNHH Year 2000 là doanh nghiệp có 100% vốn đầu tư nước ngoài, chuyên gia công cơ khí chính xác và sản xuất linh kiện điện tử, là nhà thầu phụ cho các tập đoàn viễn thông quốc tế như MACOM và SKYWORKS. Tại Phân xưởng 2 của công ty, quy trình sản xuất mã hàng MAFL-011052 bộc lộ nhiều điểm nghẽn kỹ thuật: dây chuyền vận hành chưa tối ưu, công tác bảo trì máy móc chậm trễ, việc bố trí trạm thao tác thiếu tính khoa học và hiện tượng ùn tắc bán thành phẩm xảy ra thường xuyên. Thêm vào đó, áp lực điều chỉnh kế hoạch sản xuất liên tục từ phía đối tác đặt ra yêu cầu cấp thiết phải chuẩn hóa và cân bằng dây chuyền nhằm giảm thiểu thời gian nhàn rỗi và chi phí vận hành.

Tác giả xác định 4 mục tiêu nghiên cứu cụ thể:

  1. Tìm hiểu tổng quan quy trình sản xuất và các công đoạn thực tế tại Công ty TNHH Year 2000.
  2. Nêu thực trạng và phân tích các yếu tố ảnh hưởng trực tiếp đến quy trình sản xuất linh kiện điện tử của doanh nghiệp.
  3. Đánh giá chung các ưu điểm và nhược điểm trong công tác lập kế hoạch sản xuất tại nhà máy.
  4. Đề xuất hệ thống giải pháp khắc phục và cải thiện nhằm nâng cao hiệu quả sản xuất, tối ưu hóa quy trình gia công linh kiện.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

  • Đối tượng nghiên cứu: Quy trình sản xuất linh kiện điện tử mã hàng MAFL-011052.
  • Phạm vi không gian: Phòng công nghệ dán bề mặt (SMT), Phân xưởng 2 và các phòng ban chức năng liên quan tại Công ty TNHH Year 2000 (địa chỉ tại 934/1 Quốc Lộ 1A, Phường Linh Trung, Thành phố Thủ Đức, TP. Hồ Chí Minh).
  • Phạm vi thời gian: Số liệu khảo sát và quan sát thực nghiệm được thu thập từ ngày 05/06/2023 đến ngày 25/08/2023.
  • Phạm vi nội dung: Các công đoạn kỹ thuật cấu thành quy trình sản xuất mã hàng MAFL-011052, phân tích dữ liệu cân bằng chuyền và xác định nguyên nhân gây suy giảm hiệu suất.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khóa luận thiết lập hệ thống cơ sở lý thuyết về tổ chức và quản trị sản xuất công nghiệp, tập trung vào mô hình sản xuất theo đơn đặt hàng (Make to Order - MTO) theo nghiên cứu của Adam Hayes (2020), phân loại quá trình gia công và lắp ráp theo Mikell P. Groover (2013), cùng các nhân tố chi phối quy trình sản xuất theo Trương Đức Lực và cộng sự (2013).

Lý thuyết trọng tâm của đề tài là bài toán cân bằng chuyền (Line Balancing) dựa trên các nguyên lý của Kumar & Mahto (2013) và Lean Math (2007). Các đại lượng định lượng được tính toán theo công thức chuẩn:

  • Nhịp sản xuất mục tiêu ($R_t$ hay Takt time): Xác định theo Linck & Cochran (1999) và Agrahari (2015), biểu thị tỷ lệ giữa thời gian khả dụng thực tế trong ca và nhu cầu sản phẩm của khách hàng ($R_t = T / Q$).
  • Số trạm làm việc tối thiểu lý thuyết ($N_{min}$): $N_{min} = \sum t / R_t$, trong đó $\sum t$ là tổng thời gian của toàn bộ các bước công việc.
  • Nhịp chuyền thực tế ($R_{tt}$): Xác định bởi trạm làm việc có chu kỳ lớn nhất sau khi bố trí ($R_{tt} = \max{R_i}$).
  • Thời gian nhàn rỗi toàn chuyền ($IT$): $IT = N \times R_{tt} - \sum_{i=1}^{n} t_i$.
  • Hiệu suất cân bằng chuyền ($H$): Tỷ số giữa tổng thời gian chu kỳ và tích số của số trạm thực tế với thời gian chu kỳ lớn nhất ($H = \frac{\sum t_i}{N \times R_{tt}} \times 100%$).
  • Phân tích nguyên nhân cốt lõi: Sử dụng biểu đồ xương cá Ishikawa theo cấu trúc 5M1E (Watson, 2004; Vũ Thị Thanh Loan, 2023) bao gồm 6 yếu tố: Con người (Man), Máy móc (Machines), Nguyên vật liệu (Materials), Phương pháp/Quy trình (Methods), Môi trường (Environment) và Đo lường (Measurement).

Phương pháp nghiên cứu kết hợp giữa định lượng và định tính:

  • Nguồn dữ liệu sơ cấp: Thu thập thông qua quan sát thực tế và thực hiện bấm giờ trực tiếp 35 lần cho từng công đoạn tại các thời điểm ngẫu nhiên trên dây chuyền sản xuất; phỏng vấn, trao đổi chuyên môn với công nhân đứng máy, kỹ thuật viên giám sát và cán bộ quản lý phân xưởng. Dữ liệu thô sau khi thu thập được xử lý thống kê bằng việc tính toán giá trị trung bình, độ lệch chuẩn ($SD$), loại bỏ các sai số bất thường ngoài giới hạn kiểm soát.
  • Nguồn dữ liệu thứ cấp: Trích xuất từ hồ sơ quản trị nội bộ, kế hoạch tác nghiệp của bộ phận PMC, báo cáo tài chính phòng Kế toán, tài liệu kỹ thuật của bộ phận Nghiên cứu & Phát triển (NC-PT), tài liệu lưu trữ của Công ty TNHH Year 2000 và các báo cáo thống kê từ Tổng cục Hải quan.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Giới thiệu về công ty TNHH Year 2000

Chương này khái quát lịch sử hình thành, cơ cấu tổ chức và năng lực sản xuất của doanh nghiệp. Thành lập năm 1997 tại Hồng Kông và chính thức xây dựng nhà máy tại Việt Nam vào tháng 11/1999, Year 2000 hoạt động theo mô hình nhà thầu phụ sản xuất thiết bị siêu cao tần (RF), bộ lọc, cuộn cảm Air Coil, Micro Inductor và gia công lắp ráp bảng mạch in (PCBA). Doanh nghiệp áp dụng các hệ thống quản lý chất lượng và môi trường đạt chứng nhận ISO 9001:2015, ISO 14001:2015 và triển khai phương pháp Sản xuất tinh gọn (LEAN) từ năm 2011.

Về tình hình kinh doanh giai đoạn 2020 - 2022, tác giả dẫn số liệu tài chính phản ánh chiều hướng suy giảm doanh thu thuần từ 186,278 tỷ đồng (năm 2020) xuống các mức thấp hơn trong hai năm tiếp theo do tác động của đại dịch Covid-19 và biến động chuỗi cung ứng; lợi nhuận thuần ghi nhận 63,108 tỷ đồng và lợi nhuận sau thuế đạt 51,683 tỷ đồng trong mốc năm 2020. Tệp khách hàng trọng điểm bao gồm MACOM, SKYWORKS, SamSung, Huawei, Cisco, Nokia, Mylan Group.

Chương 2: Cơ sở lý luận

Tác giả hệ thống hóa các định nghĩa học thuật về sản xuất, phân biệt bốn mô hình tổ chức gồm: sản xuất hàng loạt (Mass Production), sản xuất đơn chiếc (Job Production), sản xuất theo đơn đặt hàng (MTO) và sản xuất để lưu kho (Make to Stock). Chương này làm rõ bản chất của dòng chảy sản xuất bán tự động và tầm quan trọng của việc kiểm soát các nút thắt cổ chai (bottleneck) - nơi năng lực xử lý thấp hơn tải trọng luân chuyển, gây ứ đọng bán thành phẩm.

Các công thức toán học về Takt time, thời gian chu kỳ (Cycle time), thời gian nhàn rỗi (Idle time) và hiệu suất chuyền ($H$) được thiết lập tường minh, đóng vai trò là khung tham chiếu định lượng trực tiếp cho dữ liệu quan trắc tại nhà máy. Ngoài ra, cấu trúc 5M1E của biểu đồ Ishikawa được phân tích chi tiết để làm công cụ phân rã các tác nhân ảnh hưởng đến độ ổn định của chuyền.

Chương 3: Phân tích thực trạng ảnh hưởng đến quy trình sản xuất tại công ty TNHH Year 2000

Tác giả tiến hành mổ xẻ chi tiết dây chuyền sản xuất mã hàng linh kiện điện tử MAFL-011052 tại Line 2, Phân xưởng 2 đối với đơn hàng gồm 14.880 sản phẩm (thực hiện từ 01/07/2023 đến 07/07/2023, thời hạn 6 ngày làm việc). Với chế độ 1 ca/ngày (8 giờ = 28.800 giây), thời gian dừng chuyền theo kế hoạch là 10 phút (600 giây), thời gian khả dụng thực tế đạt 470 phút (28.200 giây/ca). Biên độ phế phẩm cho phép là 2% (chất lượng yêu cầu 98%), đưa tổng nhu cầu sản xuất lên 15.184 sản phẩm/tuần, tương ứng sản lượng mục tiêu $Q = 2.531$ sản phẩm/ca. Nhịp sản xuất (Takt time) được xác định là:

$$R_t = \frac{28.200\text{ giây}}{2.531\text{ sản phẩm}} \approx 11,1\text{ giây/sản phẩm}$$

Dây chuyền gồm 4 công đoạn lớn với tổng cộng 34 trạm làm việc, huy động 34 công nhân viên. Kết quả bấm giờ thực nghiệm 35 lần cho thấy tổng thời gian chu kỳ của toàn bộ 34 công đoạn là 214,6 giây.

Nhóm công đoạn Trạm số Mô tả thao tác tiêu biểu Thời gian TB (giây) Độ lệch chuẩn (giây)
1. SMT 1 - 6 Kéo chì (5,2s); Gắn linh kiện SMT (6,3s); Reflow (3,4s); Kiểm tra AOI (7,1s); Kiểm ngoại quan chì (13,4s); Rework tụ (9,2s) 3,4 - 13,4 0,0 - 6,5
2. Gắn Led & Dây 7 - 11 Gắn mắt led (5,2s); Gắn dây vào vỏ + chích keo silicon (9,1s); Chỉnh dây (6,3s); Chích keo hộp & led B2 (7,8s); Kéo lụa nắp (7,4s) 5,2 - 9,1 1,2 - 3,0
3. Lắp ráp cơ khí 12 - 30 Khuôn chích chì (4,3s); Chích chì tự động (6,8s); Reflow (4,2s); Tháo hàng (3,5s); Bẻ tụ (7,6s); Hàn tụ (8,8s); Cắt chân (3,4s); Bẻ nền (7,5s); Kiểm 1 (8,3s); Nạp phần mềm (7,1s); Bỏ hàng vào hộp (5,6s); Hàn anten (5,9s); Kiểm 2 (5,5s); Đặt nắp & ốc (7,3s); Bắn ốc (6,6s); Test (6,0s); Kiểm 3 (4,7s); Dán tem (10,1s); Gom hàng (5,6s) 3,4 - 10,1 0,0 - 3,5
4. Đóng gói 31 - 34 Gấp hộp (1,3s); In nhãn thùng (1,2s); Kiểm ngoại quan + header + đóng hộp con (12,4s); Đóng thùng carton lớn (0,54s) 0,54 - 12,4 0,0 - 2,9

Đánh giá định lượng trước cân bằng cho thấy tình trạng mất cân đối nghiêm trọng:

  • Thời gian chu kỳ lớn nhất xuất hiện tại Trạm 5 (Kiểm ngoại quan chì) với 13,4 giây, vượt ngưỡng nhịp sản xuất mục tiêu (11,1 giây). Trạm 33 (Kiểm tra ngoại quan, header và bỏ hộp) cũng vượt ngưỡng với 12,4 giây.
  • Hiệu suất cân bằng chuyền ban đầu: $$H = \frac{214,6}{34 \times 13,4} \times 100% = 47,11%$$
  • Tổng thời gian lãng phí do nhàn rỗi: $$IT = (34 \times 13,4) - 214,6 = 241\text{ giây}$$

Phân tích nguyên nhân bằng biểu đồ Ishikawa chỉ ra:

  • Máy móc: Thiết bị gắn SMT và kéo chì cũ, hoạt động thiếu ổn định dẫn đến hiệu suất thấp: máy kéo chì tự động G5 đạt 59%, máy dán chip Yamaha YG12 chỉ đạt 54%, Yamaha YS12 đạt 67%, Yamaha YSM10 đạt 68%. Hệ thống phần mềm bảo trì WinMain chưa được vận hành đầy đủ, còn tồn đọng nhiều yêu cầu bảo trì chưa giải quyết; thiếu thiết bị đo kiểm chuyên dụng (chỉ có 1 máy đo tụ dùng chung cho toàn phòng SMT).
  • Quy trình: Bố trí mặt bằng thiếu logic, chỗ ngồi của công nhân bị phân tán sang các line phụ cận, phát sinh di chuyển thừa; khối lượng công việc phân bổ chênh lệch giữa các vị trí (trạm đóng thùng chỉ mất 0,54 giây trong khi trạm kiểm chì mất 13,4 giây).
  • Môi trường: Phân xưởng 2 có nhiệt độ cao, hệ thống quạt thông gió bố trí chưa đúng vị trí thao tác, khoảng cách giữa các cụm thiết bị xa nhau.
  • Nguyên vật liệu: Khâu kiểm tra ngoại quan đầu vào kéo dài làm chậm trễ việc cấp phát vật tư cho line; tình trạng thiếu linh kiện xử lý chậm; khâu lưu kho tại line thiếu nhãn nhận diện khiến linh kiện nhỏ bị thất lạc, buộc công nhân phải tự rời vị trí để tìm kiếm.
  • Con người: Kỹ năng tay nghề công nhân không đồng đều, thiếu sự giám sát tập trung.

Chương 4: Đề xuất giải pháp nhằm nâng cao hiệu quả quy trình sản xuất tại công ty TNHH Year 2000

Dựa trên kết quả đo lường, tác giả xây dựng ba phương án tổ chức lại dây chuyền:

  • Phương án 1: Gộp trạm làm việc (kết hợp các công đoạn có thời gian chu kỳ ngắn như gấp hộp, in nhãn, đóng thùng nhằm giảm số trạm và số nhân sự dôi dư).
  • Phương án 2: Tăng cường nhân sự tại các trạm nút thắt cổ chai (bổ sung người thao tác tại khâu kiểm ngoại quan chì và khâu kiểm tra đóng gói).
  • Phương án 3: Kết hợp đồng thời gộp trạm và tăng nhân sự nhằm triệt tiêu các điểm nghẽn, đưa thời gian chu kỳ của tất cả các trạm về dưới ngưỡng nhịp sản xuất 11,1 giây và nâng cao hiệu suất cân bằng dây chuyền.

Các giải pháp bổ trợ kỹ thuật và quản trị đi kèm bao gồm:

  • Tối ưu hóa công tác bảo trì thiết bị: Chuẩn hóa quy trình tạo yêu cầu sửa chữa đột xuất trên phần mềm WinMain, thiết lập lịch bảo dưỡng định kỳ cho cụm máy SMT (đặc biệt là các máy dán chip Yamaha).
  • Quản trị nguồn nhân lực: Ban hành biểu mẫu đánh giá kết quả làm việc của công nhân viên theo chu kỳ tuần và tháng nhằm kiểm soát chất lượng thao tác.
  • Cải thiện môi trường và mặt bằng sản xuất: Sắp xếp lại quầy line theo nguyên tắc dòng chảy liên tục, lắp đặt bổ sung hệ thống làm mát cục bộ tại Phân xưởng 2.
  • Kiểm soát chuỗi cung ứng nội bộ: Thiết lập định mức thời gian giao nhận nguyên vật liệu từ kho PMC, áp dụng kiểm soát định vị nhãn mác vật tư để loại bỏ thời gian tìm kiếm linh kiện.

Kết quả và đóng góp

Nghiên cứu mang lại các kết quả định lượng cụ thể phản ánh chính xác tình trạng kỹ thuật của chuyền sản xuất mã hàng MAFL-011052:

Chỉ số kỹ thuật Giá trị trước cải tiến Đặc điểm ghi nhận từ dữ liệu thực tế
Nhịp sản xuất mục tiêu (Takt time) 11,1 giây/sản phẩm Tính từ thời gian khả dụng 28.200 giây và sản lượng ca 2.531 pcs
Tổng thời gian chu kỳ (Total Work Content) 214,6 giây Tổng cộng qua 34 công đoạn thao tác thực tế
Thời gian chu kỳ lớn nhất ($\max{R_i}$) 13,4 giây Nút thắt tại Trạm 5 (Kiểm ngoại quan chì)
Điểm nghẽn thứ cấp 12,4 giây Nút thắt tại Trạm 33 (Kiểm tra ngoại quan, header và bỏ hộp)
Hiệu suất cân bằng chuyền ($H$) 47,11% Phản ánh mức độ lãng phí công suất lao động lớn
Tổng thời gian nhàn rỗi ($IT$) 241,0 giây Do độ chênh lệch chu kỳ giữa các trạm quá cao (0,54s so với 13,4s)
Hiệu suất cụm máy SMT chính 54% - 68% Máy YG12 (54%), G5 (59%), YS12 (67%), YSM10 (68%)

Về mặt đóng góp ứng dụng, đề tài cung cấp bộ dữ liệu đo lường thời gian chuẩn xác bằng phương pháp bấm giờ thực tế cho toàn bộ 34 công đoạn chi tiết của mã hàng MAFL-011052. Tác giả đã chỉ ra đúng nguyên nhân gốc rễ dẫn đến ách tắc sản xuất thông qua mô hình 5M1E kết hợp dữ liệu vận hành từ phần mềm WinMain, làm cơ sở thực chứng để doanh nghiệp tái thiết kế mặt bằng sản xuất, cơ cấu lại số lượng lao động trên chuyền và thiết lập các quy định kiểm soát nguyên vật liệu.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Khóa luận còn tồn tại một số giới hạn xuất phát từ điều kiện thực hiện:

  • Giới hạn về phạm vi khảo sát: Dữ liệu thực nghiệm mới chỉ tập trung vào một mã hàng duy nhất (MAFL-011052) tại Line 2 thuộc Phân xưởng 2, chưa bao quát toàn bộ các dòng sản phẩm RF và cuộn cảm khác của Công ty TNHH Year 2000.
  • Giới hạn về thời gian thu thập: Dữ liệu quan trắc được ghi nhận trong khoảng thời gian từ tháng 6 đến tháng 8 năm 2023, chưa phản ánh đầy đủ các biến động năng suất theo tính chất mùa vụ của các đơn hàng công nghệ.
  • Hướng mở rộng nghiên cứu: Tác giả xác định nhu cầu mở rộng phạm vi cân bằng chuyền sang các mã hàng khác của khách hàng MACOM và SKYWORKS; thực hiện theo dõi, đo lường các thông số chu kỳ thực tế dài hạn sau khi triển khai các phương án gộp trạm và ứng dụng phần mềm bảo trì WinMain trên quy mô toàn phân xưởng.

Giá trị tham khảo

Tài liệu là nguồn tham khảo chuyên môn hữu ích cho sinh viên, học viên ngành Quản lý công nghiệp, Kỹ thuật hệ thống công nghiệp và Quản trị vận hành sản xuất.

Nội dung nghiên cứu cung cấp một trường hợp nghiên cứu điển hình (case study) về việc vận dụng bài toán cân bằng chuyền trong ngành công nghiệp chế tạo điện tử bán tự động. Các phần đáng chú ý nhất phục vụ tham khảo bao gồm: phương pháp thu thập và làm sạch dữ liệu đo thời gian thao tác (35 lần bấm giờ cho 34 công đoạn kèm độ lệch chuẩn); bảng tổng hợp đánh giá hiệu suất thiết bị SMT thực tế (Bảng 3.7); và quy trình chẩn đoán điểm nghẽn dựa trên sơ đồ Ishikawa kết hợp công cụ quản lý bảo dưỡng WinMain.

Câu hỏi thường gặp

1. Nhịp sản xuất (Takt time) của chuyền sản xuất mã hàng MAFL-011052 được xác định là bao nhiêu?
Nhịp sản xuất mục tiêu của chuyền là 11,1 giây/sản phẩm. Con số này được tính toán dựa trên thời gian làm việc thực tế trong một ca là 28.200 giây (sau khi trừ 10 phút dừng chuyền theo kế hoạch) và nhu cầu sản xuất của khách hàng là 2.531 sản phẩm/ca (đã cộng biên độ phế phẩm cho phép 2%).

2. Hiệu suất cân bằng chuyền và tổng thời gian nhàn rỗi ban đầu của dây chuyền là bao nhiêu?
Trước khi thực hiện cân bằng, hiệu suất của dây chuyền Line 2 đạt mức 47,11%. Do sự phân bổ thao tác không đều trên 34 trạm làm việc và thời gian chu kỳ tối đa lên đến 13,4 giây, tổng thời gian lãng phí do nhàn rỗi toàn chuyền được ghi nhận là 241 giây.

3. Những công đoạn nào trong quy trình là nút thắt cổ chai (bottleneck) vượt quá nhịp sản xuất?
Dây chuyền ghi nhận hai công đoạn nút thắt cổ chai có thời gian chu kỳ lớn hơn nhịp sản xuất mục tiêu (11,1 giây): Trạm 5 (Kiểm ngoại quan chì) với thời gian trung bình 13,4 giây (độ lệch chuẩn 1,9 giây) và Trạm 33 (Kiểm tra ngoại quan + header + Bỏ hàng vào hộp) với thời gian trung bình 12,4 giây (độ lệch chuẩn 2,9 giây).

4. Hiệu suất của các thiết bị dán linh kiện SMT trên dây chuyền đạt mức bao nhiêu?
Theo bảng tổng hợp số liệu của tác giả, hiệu suất các máy móc chính tại phòng SMT đạt mức thấp so với các thiết bị phụ trợ khác: máy kéo chì tự động G5 đạt 59%, máy dán chip Yamaha YG12 chỉ đạt 54%, máy dán chip Yamaha YS12 đạt 67% và máy Yamaha YSM10 đạt 68%.

5. Tác giả đã đề xuất những phương án cân bằng chuyền cụ thể nào?
Tác giả đề xuất ba phương án tái cấu trúc chuyền sản xuất: Phương án 1 thực hiện gộp các trạm có thời gian chu kỳ ngắn; Phương án 2 bổ sung nhân sự trực tiếp vào các trạm nút thắt cổ chai; Phương án 3 kết hợp gộp trạm và tăng người nhằm tối ưu hóa nhịp chuyền thực tế và cắt giảm thời gian nhàn rỗi.

Kết luận

Khóa luận tốt nghiệp của tác giả Bùi Thanh Trúc đã phản ánh chân thực thực trạng mất cân bằng chuyền sản xuất mã hàng linh kiện điện tử MAFL-011052 tại Công ty TNHH Year 2000. Dựa trên dữ liệu quan trắc bấm giờ chi tiết qua 34 công đoạn và phân tích nguyên nhân hệ thống 5M1E, công trình đã xác định chính xác các điểm nghẽn kỹ thuật tại khâu kiểm ngoại quan chì và đóng gói con, đồng thời chỉ ra sự xuống cấp của dàn máy dán bề mặt SMT. Các phương án gộp trạm, tăng cường nhân lực cục bộ và chuẩn hóa quy trình bảo dưỡng qua phần mềm WinMain là những giải pháp kỹ thuật có tính ứng dụng cao đối với hoạt động quản trị sản xuất thực tiễn của doanh nghiệp.