Luận văn thạc sĩ: Nghiên cứu tinh gọn bộ phận bảo trì trong sản xuất tấm pin năng lượng mặt trời

Chuyên đề tinh gọn bảo trì nhà máy sản xuất tấm pin năng lượng mặt trời, tiếp cận liên ngành, kết quả nghiên cứu có giá trị ứng dụng cao trong chuyên

• Tác giả: Nguyễn Anh Kiệt
• Người hướng dẫn: PGS.TS Đỗ Ngọc Hiền
• Trường học: Đại học Quốc gia TP. HCM
• Chuyên ngành: Kỹ thuật công nghiệp
• Đề tài: Nghiên cứu tinh gọn bộ phận bảo trì nhà máy sản xuất tấm pin năng lượng mặt trời
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2023
• Địa điểm: TP. Hồ Chí Minh

Tóm tắt

I. Giới thiệu

Trong bối cảnh cạnh tranh ngày càng khốc liệt trong ngành sản xuất tấm pin năng lượng mặt trời, việc áp dụng tinh gọn sản xuất và bảo trì nhà máy trở thành một yếu tố then chốt để nâng cao hiệu quả hoạt động. Mục tiêu của nghiên cứu này là cải tiến bộ phận bảo trì tại nhà máy sản xuất tấm pin năng lượng mặt trời thông qua việc áp dụng các công cụ Lean Manufacturing. Việc này không chỉ giúp giảm thiểu lãng phí mà còn nâng cao chỉ số OEE (Overall Equipment Effectiveness) lên ít nhất 75%. Nghiên cứu sẽ phân tích các tổn thất chính ảnh hưởng đến chỉ số OEE và đề xuất giải pháp cải tiến quy trình bảo trì nhằm tối ưu hóa hiệu suất sản xuất.

1.1 Mục tiêu nghiên cứu

Mục tiêu nghiên cứu tập trung vào việc xác định các tổn thất chính trong quy trình bảo trì và áp dụng lý thuyết Lean để cải thiện hiệu suất. Điều này bao gồm việc phân tích nguyên nhân cốt lõi của các vấn đề hiện tại và đề xuất các giải pháp cụ thể nhằm giảm thiểu lãng phí. Việc áp dụng công nghệ sản xuất và quản lý nhà máy hiệu quả sẽ giúp nâng cao năng suất lao động và giảm thiểu chi phí bảo trì.

1.2 Lý do thực hiện đề tài

Sự phát triển nhanh chóng của ngành công nghiệp năng lượng mặt trời đã tạo ra áp lực lớn lên các nhà sản xuất. Việc cải thiện hiệu suất bộ phận bảo trì không chỉ giúp tăng cường sản lượng mà còn góp phần vào việc bảo vệ môi trường thông qua việc tối ưu hóa quy trình sản xuất. Đề tài này nhằm cung cấp các giải pháp thực tiễn cho các nhà máy sản xuất tấm pin năng lượng mặt trời trong việc nâng cao hiệu quả hoạt động và giảm thiểu chi phí.

II. Cơ sở lý thuyết và phương pháp luận

Nghiên cứu dựa trên các lý thuyết về hiệu suất tổng thể thiết bị (OEE) và các công cụ Lean Manufacturing. OEE là một chỉ số quan trọng để đánh giá hiệu quả của thiết bị, bao gồm ba yếu tố: thời gian, chất lượng, và tốc độ vận hành. Việc áp dụng các công cụ Lean như 5S và chuẩn hóa quy trình sẽ giúp giảm thiểu các tổn thất không cần thiết và cải thiện hiệu suất tổng thể. Phương pháp nghiên cứu sẽ bao gồm việc thu thập dữ liệu từ thực tế hoạt động của bộ phận bảo trì, phân tích các tổn thất và đề xuất các giải pháp cải tiến cụ thể.

2.1 Các công cụ Lean được ứng dụng

Trong nghiên cứu này, một số công cụ Lean như 5S, kaizen, và value stream mapping sẽ được áp dụng để phân tích và cải tiến quy trình bảo trì. Các công cụ này giúp xác định rõ ràng các bước trong quy trình và phát hiện những điểm nghẽn trong hoạt động. Việc áp dụng các công cụ này không chỉ giúp tối ưu hóa quy trình mà còn nâng cao năng lực quản lý và giảm thiểu thời gian dừng máy không cần thiết.

2.2 Phân tích các tổn thất chính

Các tổn thất chính trong quy trình bảo trì được xác định dựa trên lý thuyết 6 tổn thất trong OEE. Những tổn thất này bao gồm thời gian dừng máy không kế hoạch, tốc độ thiết bị thấp và lỗi chất lượng sản phẩm. Việc phân tích các tổn thất này sẽ giúp xác định nguyên nhân gốc rễ và từ đó đề xuất các giải pháp cải tiến phù hợp nhằm tối ưu hóa hiệu suất của bộ phận bảo trì.

III. Phân tích đối tượng nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu là bộ phận bảo trì tại nhà máy sản xuất tấm pin năng lượng mặt trời Sun. Phân tích sẽ tập trung vào quy trình sản xuất chung, sơ đồ tổ chức của bộ phận bảo trì và các hoạt động chính. Từ đó, xác định các vấn đề cần giải quyết trong quy trình bảo trì hiện tại. Việc phân tích này sẽ cung cấp cái nhìn tổng quan về tình trạng hiện tại của bộ phận bảo trì và giúp phát hiện các điểm yếu trong quy trình.

3.1 Sơ lược nhà máy sản xuất

Nhà máy sản xuất tấm pin năng lượng mặt trời Sun hoạt động với quy mô lớn và sử dụng nhiều công nghệ hiện đại. Tuy nhiên, bộ phận bảo trì hiện tại vẫn còn nhiều vấn đề cần cải thiện, đặc biệt là trong việc quản lý thời gian dừng máy và hiệu suất làm việc của nhân viên. Việc phân tích sơ đồ tổ chức và quy trình sản xuất sẽ giúp xác định rõ ràng hơn về các hoạt động và trách nhiệm của từng cá nhân trong bộ phận bảo trì.

3.2 Phân tích hiện trạng

Phân tích hiện trạng bộ phận bảo trì sẽ được thực hiện thông qua việc thu thập dữ liệu về thời gian dừng máy, hiệu suất làm việc và các lỗi phát sinh trong quá trình sản xuất. Chỉ số OEE sẽ được sử dụng để đo lường hiệu quả hoạt động của thiết bị và xác định các tổn thất chính. Kết quả phân tích sẽ giúp đưa ra những nhận định chính xác về tình trạng hiện tại của bộ phận bảo trì và đề xuất các biện pháp cải tiến.

IV. Giải pháp tinh gọn bộ phận bảo trì

Giải pháp tinh gọn bộ phận bảo trì sẽ bao gồm nhiều khía cạnh khác nhau như cải tiến về vật tư, nhân lực và phương pháp thực hiện. Việc áp dụng các công cụ Lean sẽ giúp tối ưu hóa quy trình làm việc và giảm thiểu thời gian dừng máy. Đặc biệt, việc thiết lập các quy trình chuẩn hóa và đào tạo nhân viên sẽ là những yếu tố quan trọng để nâng cao năng lực làm việc của bộ phận bảo trì.

4.1 Cải tiến về vật tư linh kiện

Một trong những giải pháp quan trọng là cải tiến quy trình quản lý vật tư và linh kiện. Việc thiết lập tủ linh kiện chuyển đổi nhanh sẽ giúp tiết kiệm thời gian tìm kiếm và giảm thiểu thời gian dừng máy do thiếu linh kiện. Đào tạo nhân viên về cách tìm mã linh kiện và quản lý vật tư cũng sẽ góp phần nâng cao hiệu suất làm việc của bộ phận bảo trì.

4.2 Cải tiến về nhân lực

Cải tiến về nhân lực sẽ bao gồm việc chuẩn hóa công việc bảo trì và đào tạo nhân viên về các quy trình mới. Việc này không chỉ giúp nâng cao năng lực làm việc mà còn tạo ra một môi trường làm việc hiệu quả hơn. Đặc biệt, việc áp dụng các phương pháp đánh giá và phản hồi sẽ giúp nhân viên nhận biết được hiệu suất làm việc của mình và từ đó có những điều chỉnh cần thiết.

V. Kết quả và kiến nghị

Kết quả nghiên cứu sẽ được trình bày thông qua việc so sánh thời gian dừng máy trước và sau khi cải tiến. Chỉ số OEE cũng sẽ được sử dụng để đánh giá hiệu quả của các giải pháp đã được áp dụng. Những kết quả này sẽ giúp nhà máy có cái nhìn rõ ràng hơn về hiệu suất của bộ phận bảo trì và từ đó đưa ra những kiến nghị cho các bước tiếp theo trong quá trình cải tiến.

5.1 Kết quả đạt được

Sau khi áp dụng các giải pháp cải tiến, thời gian dừng máy đã giảm đáng kể và chỉ số OEE đã đạt được mục tiêu đề ra. Điều này chứng tỏ rằng việc áp dụng lý thuyết Lean vào bộ phận bảo trì đã đem lại hiệu quả rõ rệt. Các số liệu cụ thể sẽ được trình bày trong phần kết quả để minh chứng cho sự cải thiện này.

5.2 Kiến nghị

Dựa trên kết quả đạt được, kiến nghị sẽ được đưa ra nhằm duy trì và tiếp tục cải tiến bộ phận bảo trì. Việc duy trì các quy trình đã được chuẩn hóa và tiếp tục đào tạo nhân viên sẽ là những yếu tố quan trọng để đảm bảo hiệu suất làm việc bền vững trong tương lai. Ngoài ra, việc theo dõi và đánh giá định kỳ sẽ giúp phát hiện kịp thời các vấn đề phát sinh và đưa ra các biện pháp xử lý phù hợp.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1: Giới thiệu. o Giới thiệu cơ sở, lý do hình thành đề tài, mục tiêu o Trình bày nội dung, phạm vi và giới hạn của đề tài, bố cục luận văn. - Chương 2: Cơ sở lý thuyết và phương pháp luận. o Trình bày các cơ sở lý thuyết o Trình bày quy trình và nội dung các bước thực hiện công việc sẽ được ứng dụng trong quá trình thực hiện đề tài.

o Trình bày các nghiên cứu liên quan đã được thực hiện. - Chương 3: Phân tích đối tượng nghiên cứu. o Giới thiệu chung về công ty sản xuất tấm pin năng lượng mặt trời Sun và bộ phận bảo trì. o Phân tích hoạt động của bộ phận bảo trì từ đó tìm ra vấn đề cần giải quyết của công ty.

- Chương 4: Giải pháp tinh gọn bộ phận bảo trì. o Đề xuất giải pháp o Thực hiện cải tiến. - Chương 5: Kết quả, kết luận và kiến nghị. o Thu thập, đánh giá kết quả sau khi thực hiện cải tiến.

o Dựa vào kết quả thu được, kết luận và kiến nghị một số vấn đề mà đề tài luận văn chưa giải quyết được. Giới hạn và phạm vi nghiên cứu - Phạm vi: o Tập trung nghiên cứu bộ phận bảo trì tại nhà máy sản xuất sản xuất tấm pin năng lượng mặt trời. First Solar Proprietary & Confidential - General 4 - Giới hạn: o Đề tài chỉ nghiên cứu các hoạt động thuộc bộ phận bảo trì mà không tiến hành phân tích về chi phí. o Trong thời gian nghiên cứu, số lượng nhân viên bảo trì không bị biến động.

o Kết quả phân tích dựa trên dữ liệu được thu thập từ tháng 5/2022 đến tháng 8/2022. First Solar Proprietary & Confidential - General 5 Các cơ sở lý thuyết 2. Hiệu suất tổng thể thiết bị là một thông số tiêu biểu trong bảo trì năng suất toàn diện. Ngoài ra, dựa vào chỉ số OEE còn là một phương pháp phân tích, đánh giá hiệu suất cho các doanh nghiệp [1].

Mỗi doanh nghiệp đều có thước đo tiêu chuẩn riêng biệt về chỉ số OEE nhằm mục đích đánh giá hệ thống sản xuất, nâng cao năng suất của doanh nghiệp. Việc cải tiến hệ thống sản xuất có thể được xác định và cải thiện bằng cách sử dụng các thước đo này [2]. Hiệu quả của một thiết bị được đánh giá một cách tổng thể thông qua cả 3 yếu tố : thời gian, chất lượng, và tốc độ vận hành. Hiệu suất tổng thể thiết bị là một số liệu được sử dụng để đo lường phần trăm hiệu quả sản xuất kể từ thời gian sản xuất dự kiến của một nhà máy hoặc quy trình sản xuất, khi tỷ lệ phần trăm càng gần 100% thì quy trình càng năng suất cao [3].

Hiệu suất tổng thể thiết bị được tính theo công thức sau [4]: OEE = Availability × Performance × Quality Availability: tỷ lệ vận hành theo thời gian được tính bằng hiệu của thời gian vận hành dự kiến và thời gian dừng máy ngoài kế hoạch. Performance: giá trị hiệu suất tốc độ thiết bị được tính bằng tỉ lệ giảm hiệu suất giữa tốc độ thiết bị sản xuất thực tế và tốc độ thiết bị lý tưởng. Quality: tỷ lệ chất lượng dùng để xét đến yếu tố chất lượng sản phẩm không đảm bảo, không đáp ứng các tiêu chuẩn chất lượng, bao gồm cả các sản phẩm được làm lại. Tỷ lệ chất lượng được tính bằng tỉ lệ của tổng sản phẩm đạt chất lượng và tổng số sản phẩm đã sản xuất.

Như vậy, chỉ số OEE cho phép doanh nghiệp hình dung hiệu suất sản xuất một cách dễ dàng thông qua việc xác định các tổn thất về thời gian, tốc độ, chất lượng. First Solar Proprietary & Confidential - General 6 2. 6 tổn thất chính. Tổn thất hiệu suất tổng thể thiết bị OEE thường được xác định bằng lý thuyết 6 tổn thất chính.

Các dạng tổn thất và lý do tổn thất được mô tả như bảng 2. Sáu tổn thất chính trong OEE Loại tổn thất Lý do tổn thất Mô tả Tổn thất về Dừng máy có Thiết lập, điều chỉnh máy khi chuyển từ sản thời gian kế hoạch xuất một loại sản phẩm này sang loại sản phẩm dừng thiết bị khác hoặc bảo dưỡng thiết bị định kỳ theo kế hoạch. Dừng máy Tổn thất thời gian mà mà theo kế hoạch là thời không có kế gian sản xuất nhưng lại không thể hoạt động vì hoạch sự cố, hỏng hóc, thiếu nguyên vật liệu đầu vào Tổn thất về Dừng máy Tổn thất nhỏ tương đối thường xuyên (1-2 phút tốc độ thiết ngắn hoặc hoặc ít hơn 5 phút) trong quá trình sản xuất và bị dừng vặt trong được giải quyết bởi chính nhân viên vận hành khi vận hành mà không cần kỹ thuật viên bảo trì can thiệp Tốc độ thiết bị Xảy ra khi thiết bị được chạy ở tốc độ thấp hơn thấp tốc độ thiết kế của thiết bị. Tổn thất về Sai lỗi khi khởi Lỗi phát sinh trong quá trình sản xuất sớm, từ chất lượng động khi khởi động máy đến trạng thái ổn định.

[5] Sai lỗi trong Các sản phẩm bị khuyết tật, không đạt chất sản xuất lượng do trục trặc máy móc, thiết bị. SIPOC (Supplier – Input – Process – Output – Customer) là một sơ đồ được sử dụng để thể hiện mối quan hệ giữa đầu vào, đầu ra, quy trình, nhà cung cấp, khách hàng được định nghĩa như bảng 2. Sơ đồ SIPOC Nhà cung cấp Đầu vào Quy trình Đầu ra Khách hàng Hệ thống, con Nguyên Một tập hợp Sản phẩm hoặc Sản phẩm hoặc người, tổ chức liệu, thông các hành động dịch vụ được dịch vụ được hoặc các nguồn tin và các biến đổi dữ tạo ra trong tạo ra trong cung cấp khác. nguồn bổ liệu đầu vào quá trình và quá trình và sung khác.

thành đầu ra. được khách được khách hàng sử dụng. hàng sử dụng. First Solar Proprietary & Confidential - General 7 Ngoài ra, phương pháp SIPOC còn mô tả một hoặc nhiều các quy trình liên quan để xác định và đánh giá các quá trình từ đó có thể phân tích trên nhiều khía cạnh nên dễ dàng cải thiện các vấn đề trong quy trình đó [6].

Phương pháp này thuận tiện cho việc đánh giá giải pháp tăng hiệu quả các quy trình sản xuất. Sơ đồ xương cá Ishikawa là một công cụ được sử dụng để xác định các nguyên nhân gốc rễ gây lãng phí của một vấn đề cụ thể. Biểu đồ Ishikawa tạo nên một sự tách biệt giữa nguyên nhân và hệ quả. Ở phía bên phải của biểu đồ Ishikawa là các vấn đề được mô tả cần giải quyết và ở bên trái là các nguyên nhân sâu xa được chỉ ra.

Những nguyên nhân gốc rễ (hay nguyên nhân sơ cấp) này thường được chia thành 6 loại (5M&1E). Sau đó, mỗi loại được phân nhánh thành các nguyên nhân thứ cấp. Sáu nhóm nguyên nhân sơ cấp chính là: con người, phương pháp, đo lường, nguyên vật liệu, thiết bị và môi trường. 5S là nền tảng cơ bản để thực hiện hệ thống đảm bảo chất lượng.

Xuất phát từ quan điểm, nếu làm việc trong một môi trường lành mạnh, sạch đẹp, thoáng đãng, tiện lợi thì tinh thần sẽ thoải mái hơn, năng suất lao động sẽ cao hơn. 5S giải quyết vấn đề tâm lý, cải thiện điều kiện lao động và không khí làm việc trong tập thể, hoàn thiện môi trường làm việc. 5S là một phương pháp cải tiến đơn giản, dễ hiểu, thực hiện dễ dàng và chi phí thực hiện ít tốn kém, nhưng rất hiệu quả trong việc huy động nhân lực là nâng cao năng suất, chất lượng, hiệu quả và làm giảm lãng phí. Phương pháp 5S là một trong những phương pháp cải tiến mang lại hiệu quả cao dựa trên phân tích các quy trình sản xuất được thực hiện tại khu vực làm việc.

5S là phương pháp thực hiện và duy trì một môi trường lành mạnh, sạch đẹp, thoáng đãng, tiện lợi dẫn đến tinh thần sẽ thoải mái hơn, năng suất lao động sẽ cao hơn. Ngoài ra việc thực hiện phương pháp 5S còn giúp giảm tổn thất về lỗi và hỏng hóc thiết bị, cải thiện chất lượng và nâng cao an toàn lao động. Lý thuyết Lean 5S được bắt nguồn từ Nhật Bản do đó tên viết tắt của 5S [7] là: Seiri (sàng lọc), Seiton (sắp xếp), Seiso (sạch sẽ), Seiketsu (săn sóc), Shitsuke (sẵn sàng). First Solar Proprietary & Confidential - General 8 2.

Re-layout bằng giải thuật xây dựng CORELAP. Giải thuật xây dựng CORELAP (Computerized Relationship Layout Planning) là phương pháp thiết kế mặt bằng dựa trên chỉ số mức độ gần kề bằng cách sử dụng giá trị định lượng A, E, I, O, X được xây dựng dựa trên giản đồ mối quan hệ (ARC- Activity Relationship Chart). Phương pháp sử dụng tổng độ gần kề (TCR – Total Closeness Rating) để chọn bộ phận đặt vào mặt bằng. TCR cho một bộ phận là tổng số học của các mối quan hệ giữa bộ phận đó với tất cả các bộ phận khác được tính dựa trên công thức: TCR =∑𝑚 𝑖=1 𝑤𝑖 𝑋𝑖 Trong đó: - m là tổng số bộ phận, khu vực trong mặt bằng - wi là trọng số mối quan hệ khu vực thứ i - Xi là số lượng loại trọng số khu vực thứ i Cách chọn bố trí mặt bằng được thực hiện theo các bước sau - Bước 1: Bộ phận được bố trí đầu tiên vào mặt bằng là bộ phận có giá trị TCR lớn nhất.

Nếu có nhiều chọn lựa, chọn bộ phận nào có nhiều A, kế tiếp E,…hơn. - Bước 2 : Nếu một bộ phận có mối quan hệ X với bộ phận đầu tiên, nó được bố trí sau cùng. Nếu có nhiều hơn 2 bộ phận, chọn cái có TCR nhỏ nhất. - Bước 3 : Bộ phận thứ hai được chọn là bộ phận có mối quan hệ A với bộ phận đầu tiên, nếu không thì xét E, I.Nếu nhiều hơn 1 chọn lựa, chọn bộ phận có TCR lớn nhất.

Tương tự, nếu có một bộ phận có quan hệ X với bộ phận thứ 2, nó sẽ được bố trí kế cái sau cùng. Nếu có nhiều chọn lựa, chọn cái có TCR nhỏ nhất - Bước 4 : Bộ phận thứ 3 là cái có mối quan hệ A (nếu không E, I…) với các bộ phận đã bố trí. Nếu có nhiều chọn lựa, chọn bộ phận với TCR lớn nhất. - Bước 5 : Giải thuật sẽ được lặp lại cho tới khi tất cả các bộ phận được bố trí.

First Solar Proprietary & Confidential - General 9 Phương pháp luận Phương pháp luận thể hiện một quá trình cải tiến dựa trên dữ liệu được sử dụng để cải thiện, tối ưu hóa và ổn định các qui trình. Nội dung và các bước thực hiện trong từng giai đoạn của phương pháp luận được thể hiện như bảng 2.