## Tổng quan nghiên cứu

Trong bối cảnh xu hướng số hóa nhà máy tại Việt Nam ngày càng phát triển mạnh mẽ, đặc biệt sau đại dịch COVID-19, việc quản lý bảo trì trong các doanh nghiệp sản xuất vừa và nhỏ trở thành một thách thức lớn. Theo khảo sát tại một nhà máy sản xuất nhựa tại Long An, khối lượng công việc bảo trì lớn nhưng vẫn được xử lý thủ công qua giấy tờ, gây khó khăn trong lưu trữ, thống kê và tổng hợp. Việc bảo trì chậm trễ dẫn đến gián đoạn sản xuất, thay thế linh kiện không kịp thời gây hư hỏng bất ngờ, và quản lý kho linh kiện thiếu hiệu quả. Mục tiêu của luận văn là phát triển một hệ thống phần mềm quản lý việc bảo trì sử dụng giải thuật điều độ Tabu Search nhằm tối ưu hóa lịch trình bảo trì, giảm thiểu thời gian downtime và nâng cao hiệu quả sản xuất. Phạm vi nghiên cứu tập trung vào bộ phận bảo trì của doanh nghiệp sản xuất nhựa tại Việt Nam trong giai đoạn 2023. Hệ thống bao gồm một web-app portal và ứng dụng di động đa nền tảng (Android, iOS), giúp kỹ thuật viên và quản lý dễ dàng theo dõi, điều phối công việc bảo trì. Việc ứng dụng giải thuật Tabu Search giúp giải quyết bài toán lên lịch bảo trì phức tạp với nhiều ràng buộc thực tế như thời gian nghỉ máy, lịch làm việc nhân công và tình trạng linh kiện thay thế. Nghiên cứu góp phần thúc đẩy chuyển đổi số trong lĩnh vực sản xuất, nâng cao năng suất và giảm chi phí bảo trì cho doanh nghiệp vừa và nhỏ.

## Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

### Khung lý thuyết áp dụng

- **Tiêu chuẩn ISA 95**: Là bộ tiêu chuẩn quốc tế về tự động hóa, hướng dẫn thiết kế và triển khai hệ thống quản lý sản xuất MES, trong đó CMMS (Computerized Maintenance Management System) là một module quan trọng ở tầng quản lý bảo trì. ISA 95 định nghĩa rõ các khái niệm về bảo trì, mô hình dữ liệu, và luồng thông tin trong quản lý bảo trì.
- **Hệ thống MES (Manufacturing Execution Systems)**: Giúp giám sát, điều khiển và tối ưu hóa quá trình sản xuất theo thời gian thực, bao gồm các module quản lý bảo trì, kho, chất lượng, và lịch trình sản xuất.
- **Giải thuật Tabu Search**: Một metaheuristic tìm kiếm cục bộ, sử dụng danh sách cấm (Tabu List) để tránh lặp lại các bước đi đã thực hiện, giúp thoát khỏi cực trị địa phương và tìm kiếm lời giải tối ưu cho bài toán lên lịch bảo trì phức tạp với nhiều ràng buộc.

Các khái niệm chính bao gồm: bảo trì khắc phục, bảo trì phòng ngừa, bảo trì dự đoán; mô hình dữ liệu yêu cầu bảo trì và phản hồi bảo trì theo ISA 95; các ràng buộc cứng và mềm trong bài toán lên lịch; hàm mục tiêu tối ưu hóa tổng chi phí và thời gian downtime.

### Phương pháp nghiên cứu

- **Nguồn dữ liệu**: Thu thập dữ liệu thực tế từ nhà máy sản xuất nhựa tại Long An, bao gồm lịch làm việc máy ép, lịch làm việc kỹ thuật viên, tồn kho linh kiện, và các yêu cầu bảo trì hiện tại.
- **Phương pháp phân tích**: Phân tích thực trạng quản lý bảo trì thủ công, xây dựng mô hình dữ liệu và luồng công việc theo tiêu chuẩn ISA 95. Lập trình giải thuật Tabu Search bằng ngôn ngữ C# để hỗ trợ lên lịch bảo trì tối ưu. Phát triển hệ thống phần mềm đa nền tảng gồm web-app (ReactJS) và mobile app (Flutter).
- **Timeline nghiên cứu**: Nghiên cứu và phát triển từ tháng 02/2023 đến tháng 06/2023, bao gồm khảo sát thực tế, thiết kế hệ thống, lập trình giải thuật, kiểm thử và chạy thử nghiệm tại nhà máy.

Cỡ mẫu nghiên cứu bao gồm toàn bộ các máy ép và kỹ thuật viên bảo trì trong nhà máy, với dữ liệu đầu vào gồm danh sách công việc bảo trì, thiết bị, và nhân sự. Phương pháp chọn mẫu là toàn bộ đối tượng liên quan để đảm bảo tính toàn diện và thực tiễn của giải pháp.

## Kết quả nghiên cứu và thảo luận

### Những phát hiện chính

- **Giảm thời gian lập lịch bảo trì**: Giải thuật Tabu Search giúp rút ngắn thời gian lên lịch bảo trì từ vài giờ xuống còn khoảng vài phút, tăng hiệu quả quản lý công việc.
- **Tăng tỷ lệ hoàn thành công việc bảo trì đúng hạn**: Tỷ lệ hoàn thành các công việc bảo trì phòng ngừa và khắc phục đúng lịch tăng lên 85%, so với mức khoảng 60% khi quản lý thủ công.
- **Giảm downtime máy móc**: Thời gian ngừng hoạt động của máy ép giảm khoảng 30% nhờ lịch trình bảo trì tối ưu, góp phần nâng cao năng suất sản xuất.
- **Quản lý kho linh kiện hiệu quả hơn**: Hệ thống giúp theo dõi chính xác số lượng linh kiện thay thế, giảm thiểu tình trạng thiếu hụt hoặc tồn kho quá mức, tiết kiệm chi phí khoảng 15% cho doanh nghiệp.

### Thảo luận kết quả

Kết quả cho thấy việc ứng dụng giải thuật Tabu Search trong CMMS mang lại hiệu quả rõ rệt trong việc tối ưu lịch trình bảo trì, giảm thiểu xung đột lịch làm việc giữa máy móc và kỹ thuật viên. So với các phương pháp truyền thống, giải thuật này giúp khai thác không gian tìm kiếm lớn, tránh bị mắc kẹt ở cực trị địa phương nhờ cơ chế Tabu List. Các số liệu có thể được trình bày qua biểu đồ so sánh tỷ lệ hoàn thành công việc và thời gian downtime trước và sau khi áp dụng hệ thống. Kết quả cũng phù hợp với các nghiên cứu trong ngành về lợi ích của CMMS và giải thuật metaheuristic trong quản lý bảo trì. Tuy nhiên, việc chưa tích hợp dữ liệu IoT thời gian thực là hạn chế cần khắc phục trong tương lai để nâng cao độ chính xác và khả năng dự đoán.

## Đề xuất và khuyến nghị

- **Triển khai rộng rãi hệ thống CMMS**: Áp dụng phần mềm quản lý bảo trì đa nền tảng cho các doanh nghiệp vừa và nhỏ trong ngành sản xuất, nhằm nâng cao hiệu quả bảo trì và giảm downtime. Thời gian thực hiện: 6-12 tháng, chủ thể: phòng công nghệ thông tin và quản lý sản xuất.
- **Tích hợp dữ liệu IoT và MES**: Phát triển module kết nối dữ liệu cảm biến IoT để cập nhật trạng thái máy móc theo thời gian thực, nâng cao khả năng dự đoán và lên lịch bảo trì chính xác hơn. Thời gian thực hiện: 12-18 tháng, chủ thể: bộ phận kỹ thuật và đối tác công nghệ.
- **Đào tạo nhân sự sử dụng hệ thống**: Tổ chức các khóa đào tạo cho kỹ thuật viên và quản lý về cách sử dụng phần mềm, giải thuật và quy trình bảo trì mới để đảm bảo hiệu quả vận hành. Thời gian thực hiện: 3-6 tháng, chủ thể: phòng nhân sự và đào tạo.
- **Nâng cấp và bảo trì phần mềm định kỳ**: Thiết lập kế hoạch bảo trì, cập nhật phần mềm để khắc phục lỗi, bổ sung tính năng mới dựa trên phản hồi người dùng và tiến bộ công nghệ. Thời gian thực hiện: liên tục, chủ thể: đội ngũ phát triển phần mềm.

## Đối tượng nên tham khảo luận văn

- **Quản lý doanh nghiệp sản xuất vừa và nhỏ**: Giúp hiểu rõ lợi ích của việc số hóa quản lý bảo trì, từ đó đầu tư hợp lý vào công nghệ để nâng cao hiệu quả sản xuất.
- **Kỹ thuật viên và bộ phận bảo trì**: Nắm bắt quy trình, công cụ hỗ trợ lên lịch và quản lý công việc bảo trì hiệu quả, giảm thiểu sai sót và tăng năng suất lao động.
- **Chuyên gia công nghệ thông tin và phát triển phần mềm**: Tham khảo mô hình thiết kế hệ thống đa nền tảng, giải thuật Tabu Search ứng dụng thực tế trong quản lý bảo trì.
- **Nhà nghiên cứu và sinh viên ngành kỹ thuật điều khiển, tự động hóa**: Tìm hiểu về ứng dụng tiêu chuẩn ISA 95, MES, CMMS và các giải thuật metaheuristic trong sản xuất công nghiệp.

## Câu hỏi thường gặp

1. **CMMS là gì và tại sao cần thiết cho doanh nghiệp vừa và nhỏ?**  
CMMS là hệ thống quản lý bảo trì bằng máy tính giúp tự động hóa các công việc bảo trì, giảm thiểu downtime và chi phí. Doanh nghiệp vừa và nhỏ cần CMMS để nâng cao hiệu quả quản lý và sản xuất.

2. **Giải thuật Tabu Search hoạt động như thế nào trong việc lên lịch bảo trì?**  
Tabu Search tìm kiếm lời giải tối ưu bằng cách tránh lặp lại các bước đi đã thực hiện, giúp thoát khỏi cực trị địa phương và tối ưu lịch trình bảo trì theo nhiều ràng buộc thực tế.

3. **Hệ thống phần mềm được phát triển trên nền tảng nào?**  
Hệ thống gồm web-app sử dụng ReactJS, mobile app đa nền tảng với Flutter, và server xử lý logic bằng C#, đảm bảo đồng bộ dữ liệu và hiệu suất cao.

4. **Làm thế nào để hệ thống giúp giảm downtime máy móc?**  
Bằng cách tối ưu lịch trình bảo trì, hệ thống đảm bảo bảo trì đúng thời điểm, tránh sự cố bất ngờ và giảm thời gian ngừng hoạt động của máy móc.

5. **Có thể áp dụng hệ thống này cho các ngành sản xuất khác không?**  
Có, hệ thống và giải thuật có thể tùy chỉnh để phù hợp với các ngành sản xuất khác có quy trình bảo trì tương tự, giúp nâng cao hiệu quả quản lý bảo trì.

## Kết luận

- Đã phát triển thành công hệ thống CMMS đa nền tảng ứng dụng giải thuật Tabu Search cho doanh nghiệp sản xuất nhựa vừa và nhỏ tại Việt Nam.  
- Giải thuật Tabu Search giúp tối ưu lịch trình bảo trì, giảm thời gian lập lịch và downtime máy móc khoảng 30%.  
- Hệ thống hỗ trợ quản lý kho linh kiện hiệu quả, giảm chi phí bảo trì khoảng 15%.  
- Kết quả kiểm thử và chạy thử tại nhà máy cho thấy tính khả thi và hiệu quả ứng dụng thực tế cao.  
- Đề xuất mở rộng tích hợp IoT, đào tạo nhân sự và nâng cấp phần mềm để phát triển hệ thống toàn diện hơn trong tương lai.

Hành động tiếp theo là triển khai hệ thống rộng rãi trong các doanh nghiệp sản xuất vừa và nhỏ, đồng thời nghiên cứu tích hợp dữ liệu IoT để nâng cao khả năng dự đoán và tự động hóa bảo trì. Để biết thêm chi tiết và hỗ trợ triển khai, liên hệ ngay với nhóm nghiên cứu tại Trường Đại học Bách Khoa – Đại học Quốc gia TP.HCM.