Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu
Trong chiến lược công nghiệp hóa và hiện đại hóa, ngành công nghiệp thép giữ vai trò nền tảng cung ứng vật liệu đầu vào cho cơ khí chế tạo, hạ tầng và xây dựng. Công ty TNHH SX TM Sắt Thép Ánh Hòa là doanh nghiệp hoạt động hơn 20 năm trong lĩnh vực gia công, sản xuất và phân phối thép hộp mạ kẽm, thép vuông và thép ống, vận hành hệ thống 8 chuyền sản xuất tại tỉnh Bình Dương. Trong đó, Chuyền 4 là dây chuyền có quy mô sản lượng lớn nhất toàn nhà máy nhưng đồng thời phát sinh tỷ lệ khuyết tật cao, ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng thành phẩm và chi phí sản xuất.
Thực tế kiểm soát chất lượng tại Chuyền 4 trong các tháng 3, 4, 5 và 6 năm 2023 cho thấy tổng khối lượng sản phẩm không đạt chất lượng dao động từ 93.412 kg đến 113.821 kg mỗi tháng, tương ứng tỷ lệ khuyết tật từ 1,7% đến 2,1%, vượt quá ngưỡng mục tiêu 1,5% theo yêu cầu của khách hàng và thị trường. Sự gia tăng các nhóm hàng thứ phẩm (hàng B, B1), phế phẩm và dăm bào làm gia tăng chi phí tổn thất, đồng thời dẫn đến 60 trường hợp khách hàng khiếu nại và trả hàng trong vòng 4 tháng, chủ yếu do lỗi ngoại quan bề mặt ống thép. Nhằm giải quyết triệt để vấn đề này, đề tài tập trung nghiên cứu triển khai mô hình quản trị chất lượng Six Sigma theo tiến trình DMAIC tại Chuyền 4.
Mục tiêu nghiên cứu của khóa luận được xác định cụ thể gồm 4 nhiệm vụ:
- Tìm hiểu tiến trình thực hiện công cụ DMAIC trong Six Sigma.
- Phân tích thực trạng hiện tại trong công tác kiểm soát hiệu quả sản xuất trên Chuyền 4 tại công ty.
- Tìm hiểu và xác định cụ thể nguyên nhân trong chuyền sản xuất hàng ngày mà công ty đang gặp phải và đưa ra hướng giải quyết vấn đề đó.
- Áp dụng DMAIC trong Six Sigma ở Chuyền 4 để nâng cao hiệu quả sản xuất sản phẩm ống thép tại công ty, từ đó triển khai qua các chuyền khác.
Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:
- Đối tượng nghiên cứu: Quy trình sản xuất và hoạt động kiểm soát hiệu quả sản xuất sản phẩm ống thép tại Công ty TNHH SX TM Sắt Thép Ánh Hòa.
- Phạm vi không gian: Dây chuyền sản xuất số 4 (Chuyền 4) tại nhà máy sản xuất của Công ty TNHH SX TM Sắt Thép Ánh Hòa (Lô CN14, KCN Sóng Thần 3, Thành phố Thủ Dầu Một, Tỉnh Bình Dương).
- Phạm vi thời gian: Thu thập dữ liệu và khảo sát thực nghiệm từ ngày 08/06/2023 đến ngày 25/08/2023.
Cơ sở lý thuyết và phương pháp
Khóa luận xây dựng hệ thống cơ sở lý thuyết dựa trên phương pháp luận quản lý chất lượng Six Sigma và các công cụ kỹ thuật công nghiệp hỗ trợ:
- Lý thuyết Six Sigma và chỉ số năng lực quy trình: Đo lường mức độ biến thiên của quy trình qua tỷ lệ khuyết tật trên một triệu cơ hội (DPMO) và chuyển đổi sang cấp độ Sigma theo khung lý thuyết của Montgomery (2008) và Uluskan cùng cộng sự (2022).
- Tiến trình cải tiến DMAIC: Vận dụng chu trình 5 giai đoạn gồm Define (Xác định), Measure (Đo lường), Analyse (Phân tích), Improve (Cải tiến) và Control (Kiểm soát) theo nghiên cứu của Feliciano và cộng sự (2023).
- Phương pháp phân tích phân loại ABC Pareto: Ứng dụng mô hình phân nhóm chi phí và giá trị của Gonzales và cộng sự (2021) để phân loại mức độ trọng yếu của máy móc thiết bị, tập trung kiểm soát nhóm A nhằm tối ưu chi phí bảo trì.
- Phương pháp phân tích thứ bậc AHP (Analytic Hierarchy Process): Áp dụng quy trình của Luthra và cộng sự (2016) để lượng hóa quyết định lựa chọn nhà cung cấp nguyên vật liệu cuộn phôi thép dựa trên ma trận so sánh cặp, xác định vector trọng số và kiểm định tỷ số nhất quán (Consistency Ratio - CR $\le$ 0,1).
- Các công cụ chất lượng bổ trợ: Lưu đồ quy trình (Flowchart), mô hình dòng chảy SIPOC (Supplier - Input - Process - Output - Customer), biểu đồ xương cá (Ishikawa) phân tích 4M (Man, Machine, Material, Method), biểu đồ Pareto phân tích tần số lỗi, mô hình 5W1H và bảng chỉ tiêu chất lượng trọng yếu (CTQ).
- Tiêu chuẩn kỹ thuật áp dụng: Tiêu chuẩn quản lý chất lượng ISO 9001:2015 và tiêu chuẩn kỹ thuật ống thép hợp chuẩn ASTM A500/A500M-18.
Phương pháp nghiên cứu thực tế được kết hợp đồng bộ:
- Phương pháp định tính: Phỏng vấn sâu chuyên gia quản lý gồm Trưởng phòng Kế hoạch sản xuất, Quản đốc phân xưởng và nhân viên KCS; quan sát trực tiếp thao tác công nhân tại dây chuyền.
- Phương pháp định lượng: Thu thập số liệu thống kê sản lượng, trọng lượng phế phẩm, hồ sơ bảo trì máy móc, phiếu kiểm tra KCS và biên bản ghi nhận 60 phản hồi khiếu nại từ khách hàng qua các tháng 3, 4, 5, 6 năm 2023.
- Phương pháp phân tích - tổng hợp: Xử lý số liệu thống kê mô tả, tính toán cấp độ Sigma quy trình, lập ma trận so sánh cặp AHP và xây dựng biểu đồ Pareto phân tích nguyên nhân lỗi.
Nội dung chính theo từng chương
Chương 1: Giới thiệu Công ty TNHH SX TM Sắt Thép Ánh Hòa
Chương 1 cung cấp thông tin tổng quan về lịch sử hình thành từ năm 2000, cơ cấu tổ chức và năng lực sản xuất của Công ty TNHH SX TM Sắt Thép Ánh Hòa. Doanh nghiệp hiện có quy mô gần 300 lao động, sở hữu 2 chi nhánh thương mại và 1 nhà máy sản xuất tại Bình Dương. Danh mục sản phẩm chính gồm: thép hộp mạ kẽm (chiếm sản lượng lớn nhất với gần 2.000 tấn/tháng qua 5 chuyền vận hành), thép vuông mạ kẽm (gần 1.000 tấn/tháng) và thép ống tròn mạ kẽm (các quy cách $\varnothing 27$, $\varnothing 32$, $\varnothing 41$, $\varnothing 76$).
Về kết quả hoạt động kinh doanh giai đoạn 2018–2022: doanh thu năm 2018 đạt 1.345,33 tỷ đồng; năm 2019 tăng lên 1.532,52 tỷ đồng; năm 2020 và 2021 sụt giảm lần lượt xuống 1.342,58 tỷ đồng và 1.231,57 tỷ đồng do ảnh hưởng gián đoạn chuỗi cung ứng từ đại dịch COVID-19; năm 2022 doanh thu phục hồi mạnh mẽ đạt mức 2.051,24 tỷ đồng.
Chương 2: Cơ sở lý thuyết
Chương này tổng quan các công trình nghiên cứu trong và ngoài nước liên quan đến việc ứng dụng DMAIC trong nâng cao hiệu suất máy móc ngành dệt (Phruksaphanrat & Tipmanee, 2019), giảm thời gian chu kỳ dây chuyền mỹ phẩm (Feliciano & Pereira, 2023) và giảm tỷ lệ khuyết tật trong sản xuất găng tay cao su (Jirasukprasert và cộng sự, 2014). Tác giả hệ thống hóa các định nghĩa chuẩn về Six Sigma, DPMO, 5 bước tiến trình DMAIC, thang đo đánh giá Saaty của phương pháp AHP (từ mức 1 đến 9), công thức kiểm tra chỉ số nhất quán CI và tỷ số CR, phương pháp phân nhóm ABC Pareto trong quản trị thiết bị, cùng các phương pháp đào tạo nguồn nhân lực tại chỗ.
Chương 3: Thực trạng hiệu quả sản xuất tại chuyền 4 - Công ty TNHH SX TM Sắt Thép Ánh Hòa
Tác giả phân tích chi tiết cơ cấu vận hành tại Chuyền 4 gồm: Quản đốc xưởng, Phó quản đốc xưởng, nhân viên KCS, thợ máy, thợ hàn và đội ngũ công nhân (bốc xếp, đóng đai, cẩu hàng, ghi nhãn). Dây chuyền tiếp nhận phôi thép cuộn, qua trục xả băng, lồng tích trữ, máy cán định hình, máy in phun, bàn cắt tự động, bệ con lăn và máng chứa đóng bó. Hệ thống kiểm soát chất lượng thực hiện theo bảng tiêu chuẩn cơ bản gồm 16 hạng mục kiểm tra định kỳ (lửa hàn 3 phút/lần, độ thẳng ống 5 phút/lần, vệ sinh bavia khuôn cán 15 phút/lần, chiều dài ống 30 phút/lần, kích thước mặt cắt 1 giờ/lần).
Thực trạng tỷ lệ khuyết tật và mức Sigma của Chuyền 4 trong 4 tháng khảo sát được ghi nhận chi tiết:
| Tháng |
Tổng trọng lượng sản xuất (kg) |
Trọng lượng lỗi (kg) |
Tỷ lệ lỗi (%) |
Mức Sigma |
| Tháng 3 |
5.361.000 |
113.821 |
2,1% |
3,53 |
| Tháng 4 |
5.480.000 |
93.412 |
1,7% |
3,60 |
| Tháng 5 |
5.500.000 |
104.550 |
1,9% |
3,57 |
| Tháng 6 |
5.570.000 |
105.800 |
1,9% |
3,56 |
Phân tích 60 phản hồi khiếu nại của khách hàng bằng biểu đồ Pareto cho thấy 3 dạng lỗi hàng đầu chiếm đến 73,33% tổng số lỗi:
- Trầy xước bề mặt: 20 phản hồi (33,33%).
- Sỉ kẽm đường hàn: 15 phản hồi (25,00%).
- Quy cách ngắn dài: 9 phản hồi (15,00%).
- Các lỗi còn lại: Téc mí (7 phản hồi - 11,67%), chữ in mờ (5 phản hồi - 8,33%), dính nước mưa (2 phản hồi - 3,33%), sọc đen (1 phản hồi - 1,67%) và lỗi khác (1 phản hồi - 1,67%).
Phân tích nguyên nhân gốc rễ lỗi trầy xước bằng biểu đồ xương cá 4M chỉ ra:
- Con người (Man): Nhân lực Chuyền 4 có 5 vị trí chủ chốt nhưng phụ máy và 2 công nhân bốc xếp là nhân sự mới; thao tác thiếu cẩn thận, chạy máy vội vã che giấu phế phẩm để hoàn thành định mức sản lượng.
- Máy móc (Machine): Khuôn cán sử dụng lâu ngày không được thay mới, dính ba dớ kim loại; lực lượng bảo trì mỏng (2 nhân sự) dẫn đến việc chỉ sửa chữa tạm thời; nhật ký sự cố ghi nhận máy phải dừng 15 đến 40 phút nhiều lần trong ca để chà khuôn bằng giấy nhám.
- Nguyên vật liệu (Material): Phụ thuộc vào 1 nhà cung cấp chính (Công ty CP Thép ASIA, cung cấp 350 băng cuộn/tháng), tỷ lệ phôi lỗi xước 2 mặt, dẻo kẽm, dính nhiều keo chống gỉ phải trả về là 10 cuộn/tháng, chiếm 2,85%.
- Phương pháp (Method): Thiếu quy trình chuẩn hướng dẫn căn chỉnh máy và kỹ thuật bốc xếp, xếp cây vào bó gây cọ xát cơ học tạo vết xước.
Chương 4: Áp dụng DMAIC trong Six Sigma nâng cao hiệu quả sản xuất đối với sản phẩm ống thép tại chuyền 4 - Công ty TNHH SX TM Sắt Thép Ánh Hòa
Chương 4 triển khai đầy đủ chu trình DMAIC để xử lý các nguyên nhân cốt lõi đã nhận diện:
- Xác định (Define): Thiết lập điều lệ dự án, phân công nhóm thực hiện và xác định mục tiêu hạ tỷ lệ khuyết tật Chuyền 4 xuống dưới 1,5%.
- Đo lường (Measure): Thiết lập hệ thống thu thập dữ liệu tổn thất chi phí cho từng cấp độ lỗi và đo lường baseline mức Sigma (3,53 - 3,60).
- Phân tích (Analyse): Ứng dụng phân loại ABC Pareto xác định nhóm chi phí sửa chữa máy cán ống thép tập trung tại các cụm chi tiết con lăn, trục truyền động và bộ khuôn tạo hình (nhóm A chiếm tỷ trọng chi phí cao nhất).
- Cải tiến (Improve):
- Nhóm giải pháp thiết bị: Lập kế hoạch bảo trì phòng ngừa định kỳ cho nhóm A, ban hành quy định làm sạch ba dớ khuôn cán bằng dụng cụ chuyên dụng, thay thế các khuôn cán đã biến dạng.
- Nhóm giải pháp nguyên vật liệu: Ứng dụng mô hình AHP đánh giá và lựa chọn nhà cung cấp phôi thép cuộn dựa trên 6 tiêu chí (Năng lực, Chất lượng, Vận chuyển, Dịch vụ, Uy tín, Thanh toán). Tiến hành kiểm tra độ nhất quán với tỷ số $CR \le 0,1$ và chuẩn hóa lưu đồ kiểm tra phôi nghiêm ngặt trước khi đưa vào lồng tích xả băng.
- Nhóm giải pháp nhân sự: Biên soạn tài liệu đào tạo thao tác chuẩn (SOP), tổ chức huấn luyện tại chỗ cho phụ máy và công nhân bốc xếp; thực hiện đánh giá chấm điểm tay nghề định kỳ theo tuần.
- Kiểm soát (Control): Ban hành bảng kiểm tra KCS cập nhật, theo dõi định kỳ các thông số kỹ thuật và duy trì quy trình kiểm soát chất lượng nhằm ngăn chặn tái phát lỗi.
Kết quả và đóng góp
Khóa luận đạt được các kết quả cụ thể thông qua số liệu khảo sát và tính toán thực nghiệm:
- Định lượng hóa toàn bộ thực trạng tổn thất chất lượng tại Chuyền 4 qua 4 tháng: sản lượng lỗi trung bình trên 100 tấn/tháng, tỷ lệ khuyết tật ở mức 1,7% - 2,1%, tương ứng cấp độ quy trình dao động từ 3,53 đến 3,60 Sigma.
- Phân loại rõ ràng cơ cấu nguyên nhân khuyết tật: xác định lỗi trầy xước bề mặt là lỗi nghiêm trọng nhất (chiếm 33,33% tổng số khiếu nại khách hàng); lượng hóa tỷ lệ lỗi phôi nguyên liệu đầu vào chưa đạt chuẩn ở mức 2,85%.
- Xây dựng thành công hệ thống đánh giá nhà cung cấp nguyên liệu cuộn phôi thép bằng mô hình AHP với 6 tiêu chí trọng yếu, đảm bảo tính khoa học và tính nhất quán toán học qua tỷ số kiểm định CR.
- Hoàn thiện mô hình bảo trì thiết bị dựa trên phân loại ABC Pareto, tập trung ngân sách và nguồn lực vào các cụm máy xung yếu thuộc nhóm A của máy cán thép Chuyền 4.
- Đề xuất quy trình đào tạo và kiểm tra tay nghề công nhân bốc xếp, phụ máy kèm bảng tiêu chuẩn kiểm tra chất lượng 16 bước chi tiết.
- Đóng góp tự nêu của tác giả: Đồ án không chỉ cung cấp giải pháp khắc phục khuyết tật riêng cho Chuyền 4 mà còn thiết lập mô hình cải tiến mẫu để ban lãnh đạo Công ty TNHH SX TM Sắt Thép Ánh Hòa có thể chuẩn hóa và nhân rộng áp dụng cho 7 chuyền sản xuất còn lại trong toàn nhà máy.
Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp
Khóa luận có một số giới hạn xuất phát từ phạm vi nghiên cứu thực tế:
- Giới hạn thời gian khảo sát: Toàn bộ quá trình thu thập dữ liệu và quan sát thực địa diễn ra trong khoảng thời gian 2,5 tháng (từ ngày 08/06/2023 đến ngày 25/08/2023), chưa theo dõi được biến động chất lượng mang tính chu kỳ vào các tháng cao điểm cuối năm.
- Giới hạn phạm vi đối tượng: Đề tài mới chỉ tập trung phân tích chuyên sâu tại dây chuyền số 4 và ưu tiên xử lý khuyết tật trầy xước bề mặt ống thép mạ kẽm.
- Hướng nghiên cứu tiếp:
- Tiếp tục áp dụng tiến trình DMAIC để xử lý các dạng khuyết tật có tỷ trọng cao tiếp theo trên biểu đồ Pareto gồm lỗi sỉ kẽm đường hàn (25,00%) và lỗi sai lệch quy cách chiều dài (15,00%).
- Mở rộng phạm vi đánh giá, chuẩn hóa quy trình và triển khai các nhóm giải pháp cải tiến Six Sigma cho 7 chuyền sản xuất còn lại tại nhà máy.
Giá trị tham khảo
Báo cáo khóa luận mang lại giá trị tham khảo thiết thực cho nhiều nhóm đối tượng:
- Sinh viên, giảng viên ngành Quản lý công nghiệp, Kỹ thuật hệ thống công nghiệp và Quản trị chất lượng: Là tài liệu tham khảo thực tế về cách kết hợp đồng bộ chu trình DMAIC với các công cụ định lượng như AHP (lựa chọn nhà cung cấp) và ABC Pareto (tối ưu chi phí bảo trì thiết bị).
- Đội ngũ kỹ sư quản lý sản xuất, giám sát QA/QC tại các nhà máy sản xuất thép hộp, ống thép mạ kẽm: Có thể trực tiếp kế thừa bảng tiêu chuẩn kiểm tra chất lượng 16 hạng mục, lưu đồ kiểm soát phôi thép đầu vào và bảng phân tích nguyên nhân 4M đối với lỗi trầy xước bề mặt ống kim loại.
Câu hỏi thường gặp
1. Tại sao Chuyền 4 lại được lựa chọn làm đối tượng cải tiến trọng điểm trong đề tài?
Chuyền 4 là dây chuyền có tổng sản lượng sản xuất lớn nhất trong số 8 chuyền tại nhà máy, nhưng đồng thời có tỷ lệ phế phẩm và hàng thứ phẩm cao nhất. Trong 4 tháng khảo sát (tháng 3 đến tháng 6/2023), khối lượng lỗi tại chuyền này dao động từ 93.412 kg đến 113.821 kg mỗi tháng (tỷ lệ 1,7% - 2,1%, vượt trần quy định 1,5%), phát sinh 60 trường hợp khiếu nại trả hàng từ khách hàng.
2. Dạng khuyết tật nào xuất hiện phổ biến nhất và chiếm tỷ trọng bao nhiêu trong các khiếu nại của khách hàng?
Theo bảng thống kê và biểu đồ Pareto tại Chuyền 4, lỗi trầy xước trên bề mặt ống thép là lỗi phổ biến nhất với 20 lần xuất hiện trong tổng số 60 phản hồi khiếu nại, chiếm tỷ lệ 33,33%. Hai lỗi tiếp theo là sỉ kẽm (15 lần, chiếm 25,00%) và sai lệch chiều dài ngắn dài (9 lần, chiếm 15,00%).
3. Cấp độ Sigma của Chuyền 4 đạt mức bao nhiêu trước khi thực hiện dự án cải tiến?
Trước cải tiến, cấp độ chất lượng quy đổi từ tỷ lệ khuyết tật của Chuyền 4 đạt mức trung bình: tháng 3 đạt 3,53 Sigma (tỷ lệ lỗi 2,1%); tháng 4 đạt 3,60 Sigma (tỷ lệ lỗi 1,7%); tháng 5 đạt 3,57 Sigma (tỷ lệ lỗi 1,9%); tháng 6 đạt 3,56 Sigma (tỷ lệ lỗi 1,9%). Mức mục tiêu ngành mà doanh nghiệp cần hướng tới là từ 3,75 đến 4,25 Sigma.
4. Tác giả sử dụng phương pháp nào để giải quyết vấn đề chất lượng nguyên vật liệu đầu vào và thiết bị?
Đối với nguyên vật liệu đầu vào, tác giả áp dụng phương pháp phân tích thứ bậc AHP để xây dựng ma trận so sánh cặp, xác định trọng số cho 6 tiêu chí lựa chọn nhà cung cấp cuộn phôi thép nhằm giảm tỷ lệ phôi hỏng (vốn đang ở mức 2,85%). Đối với thiết bị, tác giả sử dụng phương pháp phân tích ABC Pareto để phân loại các chi tiết hư hỏng trên máy cán thép, từ đó tập trung lập kế hoạch bảo dưỡng định kỳ cho nhóm chi tiết nhóm A.
5. Tần suất kiểm tra chất lượng tại dây chuyền sản xuất được quy định cụ thể như thế nào đối với các công đoạn hàn và khuôn cán?
Theo bản tiêu chuẩn cơ bản 16 hạng mục của công ty: kiểm tra lửa hàn, vị trí đường hàn và phun kẽm đường hàn được thực hiện 3 phút/lần; kiểm tra đường hàn và độ thẳng của ống 5 phút/lần; kiểm tra tình trạng kẽm dính khuôn và móp ống để chà khuôn bằng giấy nhám thực hiện 15 phút/lần; kiểm tra chiều dài ống thực hiện 30 phút/lần bằng thước dây 7,5m.
Kết luận
Khóa luận tốt nghiệp của tác giả Nguyễn Việt Phúc đã phản ánh chi tiết thực trạng thất thoát chất lượng sản phẩm ống thép mạ kẽm tại Chuyền 4 - Công ty TNHH SX TM Sắt Thép Ánh Hòa thông qua hệ thống dữ liệu thực tế. Bằng việc vận dụng quy trình 5 bước DMAIC của Six Sigma kết hợp các công cụ AHP, ABC Pareto và biểu đồ xương cá 4M, đề tài đã xác định chính xác nguyên nhân gốc rễ gây ra lỗi trầy xước bề mặt và tỷ lệ phế phẩm cao. Các giải pháp đề xuất tập trung đồng bộ vào cải tiến thiết bị, kiểm soát nguyên vật liệu đầu vào và đào tạo chuẩn hóa nhân lực, cung cấp cơ sở khoa học giúp doanh nghiệp nâng cao năng lực quy trình sản xuất và chất lượng thành phẩm.