I. Tổng Quan Nghiên Cứu Tối Ưu Cân Bằng Dây Chuyền May
Trong bối cảnh ngành dệt may Việt Nam đang trên đà phát triển, việc nâng cao năng suất dây chuyền may trở thành yếu tố then chốt để tăng cường khả năng cạnh tranh. Các giải pháp như ứng dụng công nghệ tiên tiến, nâng cao quản lý sản xuất, đào tạo tay nghề và tối ưu hóa cân bằng dây chuyền đóng vai trò quan trọng. Cân bằng dây chuyền là kỹ thuật phân chia công việc đồng đều cho công nhân, loại bỏ tình trạng quá tải hoặc non tải, giảm thiểu bán thành phẩm tồn đọng và tăng năng suất. Tuy nhiên, nhiều doanh nghiệp vẫn thực hiện thủ công, thiếu căn cứ khoa học và tốn nhiều thời gian. Đề tài "Nghiên cứu tối ưu cân bằng dây chuyền công nghiệp may sản phẩm dệt kim" ra đời nhằm giải quyết những vấn đề này, đáp ứng nhu cầu thực tế của ngành.
1.1. Khái niệm và đặc điểm dây chuyền may công nghiệp
Dây chuyền may công nghiệp là hệ thống sản xuất sản phẩm may theo quy trình công nghệ đã được thiết lập, với số lượng công nhân xác định và điều kiện kỹ thuật nhất định. Sản xuất theo dây chuyền giúp chuyên môn hóa công việc, tăng năng suất và hiệu quả. Theo Henry Ford, dây chuyền sản xuất giúp cải thiện các yếu tố trong sản xuất, tăng năng suất và đạt hiệu quả cao. Công nhân chỉ cần thực hiện một số nguyên công nhất định, không cần đào tạo toàn bộ quy trình. Dây chuyền may có đặc điểm là quy trình công nghệ được chia thành các nguyên công, công nhân chuyên môn hóa, máy móc thiết bị được sắp xếp theo trình tự và bán thành phẩm được vận chuyển giữa các vị trí làm việc.
1.2. Tầm quan trọng của cân bằng chuyền may trong sản xuất
Cân bằng dây chuyền sản xuất là kỹ thuật tính toán, phân chia khối lượng công việc của quy trình công nghệ may sản phẩm cho công nhân làm việc trên dây chuyền một cách đồng đều, đồng thời đảm bảo một số nguyên tắc nhất định tùy theo điều kiện thực tế của dây chuyền. Dây chuyền cân bằng về phụ tải sẽ loại bỏ được các nguyên công bị quá tải dẫn đến công việc bị đình trệ, ùn tắc cũng như các nguyên công non tải gây lãng phí thời gian do phải dừng chờ việc trên dây chuyền, giảm thiểu tối đa bán thành phẩm tồn trên dây truyền, chuyên môn hóa công việc của công nhân, tăng năng suất lao động, kiểm soát được quá trình sản xuất.
II. Thách Thức Trong Cân Bằng Dây Chuyền May Dệt Kim
Mặc dù có nhiều lợi ích, việc cân bằng chuyền may vẫn đối mặt với nhiều thách thức. Các sản phẩm may thường xuyên thay đổi kiểu dáng, quy trình công nghệ, đòi hỏi việc cân bằng phải được thực hiện kịp thời. Các doanh nghiệp Việt Nam chủ yếu sử dụng phương pháp thủ công, dựa trên kinh nghiệm, thiếu tính khoa học và tốn thời gian. Các phần mềm hỗ trợ còn hạn chế, chi phí đầu tư cao và chưa thực sự phù hợp với điều kiện sản xuất trong nước. Các nghiên cứu trước đây thường xây dựng bài toán với các điều kiện lý thuyết chưa sát với thực tế, bỏ qua các ràng buộc quan trọng như phối hợp thiết bị và sự khác biệt về mục tiêu.
2.1. Hạn chế của phương pháp cân bằng chuyền may thủ công
Các doanh nghiệp sản xuất sản phẩm may Việt Nam chủ yếu thực hiện cân bằng dây chuyền may một cách thủ công với công cụ Excel, bằng kinh nghiệm sản xuất của đơn hàng trước đó. Một số ít doanh nghiệp sử dụng một số phần mềm quản lý sản xuất hiển thị năng suất của các vị trí làm việc, người sử dụng sẽ phải chủ động phối hợp các nguyên công, các phương pháp này chưa có căn cứ khoa học và mất rất nhiều thời gian và công sức thực hiện.
2.2. Sự cần thiết của thuật toán tối ưu trong cân bằng chuyền
Khi công nghệ thông tin phát triển, với sự hỗ trợ của máy tính có thể thực hiện hàng tỉ phép tính chỉ trong vài giây thì nhiều thuật toán và phương pháp được phát triển để giải bài toán cân bằng dây chuyền may như phương pháp mô phỏng, nhóm thuật toán chính xác, nhóm thuật toán gần đúng, thuật toán heuristic/metaheuristic được quan tâm nghiên cứu. Bài toán cân bằng dây chuyền may là bài toán toán lớn, phức tạp đòi hỏi phải có thuật toán phù hợp để đạt được hiệu quả tối ưu trong điều kiện thực tế sản xuất sản phẩm may thường xuyên thay đổi mặt hàng.
2.3. Đặc thù sản xuất sản phẩm dệt kim và ảnh hưởng đến cân bằng
Ngành công nghiệp may sản xuất ra một số lượng lớn và đa dạng các sản phẩm may từ nhiều loại vật liệu khác nhau: Vải dệt thoi, vải dệt kim, vải không dệt, da lông nhân tạo,.trong đó nhu cầu tiêu dùng các sản phẩm may từ vải dệt kim rất lớn, quy mô sản xuất của các doanh nghiệp may tại Việt Nam không ngừng tăng.
III. Phương Pháp Tối Ưu Cân Bằng Dây Chuyền May Dệt Kim
Để giải quyết các thách thức trên, cần có phương pháp tối ưu hóa dây chuyền sản xuất may phù hợp. Các thuật toán và phương pháp như mô phỏng, thuật toán chính xác, thuật toán gần đúng, heuristic/metaheuristic được quan tâm nghiên cứu. Bài toán cân bằng chuyền may là bài toán lớn, phức tạp, đòi hỏi thuật toán phù hợp để đạt hiệu quả tối ưu trong điều kiện sản xuất thường xuyên thay đổi. Luận án này tập trung vào việc nghiên cứu và đề xuất các thuật toán tối ưu, xây dựng chương trình phần mềm và phương pháp cân bằng dây chuyền may sản phẩm dệt kim.
3.1. Ứng dụng thuật toán Luyện kim và Tham lam trong tối ưu
Đề xuất được ba thuật toán kết hợp thực hiện tối ưu cân bằng dây chuyền may sản phẩm dệt kim nhằm khai thác tính ưu việt của từng thuật toán: Thuật toán cân bằng dây chuyền may khi cho trước công suất trên cơ sở ứng dụng thuật toán kết hợp Luyện kim-Tham lam với mục tiêu tối thiểu hóa số công nhân, tối đa hóa hiệu suất cân bằng chuyền. Thuật toán cân bằng dây chuyền may khi cho trước số công nhân trên cơ sở ứng dụng thuật toán kết hợp Luyện kim-Tham lam với mục tiêu tối thiểu hóa nhịp dây chuyền, tối đa hiệu suất cân bằng chuyền.
3.2. Xây dựng phần mềm hỗ trợ cân bằng chuyền may ALBS V1.0
Đã thiết lập chương trình phần mềm cân bằng dây chuyền may cho kết quả đảm bảo tính chính xác, khoa học, tin cậy, ổn định, xử lý khối lượng dữ liệu lớn trong thời gian hợp lý. Phần mềm đáp ứng yêu cầu nghiên cứu thực nghiệm trong luận án, có khả năng ứng dụng vào thực tế để cân bằng dây chuyền may các loại sản phẩm khác nhau có điều kiện tổ chức sản xuất tương tự trong nghiên cứu của luận án.
3.3. Xác định điều kiện tối ưu tổ chức cân bằng dây chuyền may
Xác định được các điều kiện tối ưu tổ chức cân bằng dây chuyền may và đề xuất phương pháp cân bằng dây chuyền may sản phẩm dệt kim trên cơ sở thuật toán và phần mềm thiết lập.
IV. Ứng Dụng Thực Tiễn và Kết Quả Nghiên Cứu Cân Bằng
Luận án đã xây dựng chương trình phần mềm tối ưu cân bằng dây chuyền may ALBS V1.0, thân thiện với người dùng, cho kết quả chính xác, tin cậy và ổn định. Phần mềm có khả năng ứng dụng vào thực tế để cân bằng dây chuyền may các loại sản phẩm khác nhau. Kết quả nghiên cứu cũng đề xuất phương pháp cân bằng dây chuyền may sản phẩm dệt kim, góp phần nâng cao hiệu quả tổ chức sản xuất trong các doanh nghiệp may Việt Nam. Các thuật toán kết hợp tối ưu cân bằng dây chuyền may sản phẩm dệt kim góp phần giải quyết vấn đề nâng cao năng suất lao động theo đúng xu hướng phát triển hiện nay nhằm ứng dụng công nghệ 4.0 trong ngành công nghiệp May và Thời trang.
4.1. Ứng dụng phần mềm ALBS V1.0 trong thực tế sản xuất
Chương trình phần mềm tối ưu cân bằng dây chuyền may ALBS V1.0 thân thiện với người sử dụng, cho kết quả đảm bảo tính chính xác, tin cậy, ổn định, xử lý khối lượng dữ liệu lớn trong thời gian hợp lý. Phần mềm có khả năng ứng dụng vào thực tế để cân bằng dây chuyền may các loại sản phẩm khác nhau có điều kiện tổ chức sản xuất tương tự như trong nghiên cứu của luận án.
4.2. Triển khai thực nghiệm phương pháp cân bằng chuyền may
Kết quả xây dựng phương pháp cân bằng dây chuyền may sản phẩm dệt kim là tài liệu tham khảo quan trọng góp phần nâng cao hiệu quả tổ chức sản xuất trong các doanh nghiệp May và Thời trang Việt Nam.
V. Kết Luận và Hướng Phát Triển Nghiên Cứu Cân Bằng May
Nghiên cứu này đã đạt được những kết quả quan trọng trong việc tối ưu hóa cân bằng dây chuyền may sản phẩm dệt kim. Các thuật toán và phần mềm được phát triển có tiềm năng ứng dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp may Việt Nam, giúp nâng cao năng suất, giảm chi phí và tăng cường khả năng cạnh tranh. Tuy nhiên, vẫn còn nhiều hướng phát triển cần được tiếp tục nghiên cứu, như mở rộng phạm vi ứng dụng cho các loại sản phẩm khác, tích hợp các yếu tố ergonomics và tự động hóa vào quy trình cân bằng.
5.1. Đóng góp mới của luận án về kỹ thuật cân bằng chuyền
Luận án là một công trình nghiên cứu khoa học liên ngành công nghệ Dệt May và Khoa học máy tính góp phần thúc đẩy ứng dụng công nghệ 4.0 trong ngành công nghiệp May và Thời trang Việt Nam. Nội dung nghiên cứu của luận án có tính khoa học, sáng tạo, có đóng góp mới về mặt lý luận và thực tiễn về kỹ thuật cân bằng dây chuyền may.
5.2. Hướng nghiên cứu tiếp theo về tự động hóa và ergonomics
Cần tiếp tục nghiên cứu, như mở rộng phạm vi ứng dụng cho các loại sản phẩm khác, tích hợp các yếu tố ergonomics và tự động hóa vào quy trình cân bằng.
