Tổng quan nghiên cứu

Trong bối cảnh hội nhập kinh tế quốc tế ngày càng sâu rộng, việc nâng cao hiệu quả quản lý sản xuất trở thành yếu tố sống còn đối với các doanh nghiệp công nghiệp tại Việt Nam. Công ty TNHH Newlane Cosmetics, một doanh nghiệp chuyên sản xuất gia công mỹ phẩm với công suất hiện tại khoảng 6000 tấn/năm, đang đối mặt với thách thức trong việc lập kế hoạch và điều phối sản xuất nhằm tối ưu hóa năng suất và giảm thiểu chi phí tồn kho. Nghiên cứu tập trung vào mô hình sản xuất flowshop linh hoạt với nhiều trạm sản xuất và máy móc song song, áp dụng thuật toán phân nhánh và cận (Branch and Bound) để xây dựng phần mềm hỗ trợ lập kế hoạch sản xuất chính xác, giảm thiểu đơn hàng trễ hạn.

Mục tiêu cụ thể của luận văn là: (1) khảo sát thực trạng công tác lập kế hoạch sản xuất tại công ty; (2) xây dựng mô hình bài toán và thuật toán tối ưu phù hợp với đặc thù sản xuất của Newlane Cosmetics; (3) phát triển phần mềm mô phỏng và áp dụng thử nghiệm trong thực tế; (4) đánh giá hiệu quả và đề xuất giải pháp cải tiến. Phạm vi nghiên cứu tập trung vào dây chuyền sản xuất hai dòng sản phẩm chính là nước rửa tay và sữa tắm tại nhà máy Newlane Cosmetics, trong khoảng thời gian từ tháng 8 đến tháng 12 năm 2019.

Nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc nâng cao hiệu quả quản lý sản xuất, giảm thiểu thời gian hoàn thành công việc, tối ưu hóa lịch trình giao hàng, từ đó góp phần tăng doanh thu và lợi nhuận cho doanh nghiệp. Kết quả nghiên cứu cũng cung cấp cơ sở khoa học cho việc ứng dụng các thuật toán tối ưu trong quản lý sản xuất công nghiệp tại Việt Nam.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên các lý thuyết và mô hình quản lý sản xuất hiện đại, bao gồm:

  • Mô hình flowshop linh hoạt (Flexible Flowshop Model): Mô hình sản xuất trong đó các công việc phải trải qua nhiều giai đoạn (stage), mỗi giai đoạn có nhiều máy móc song song, cho phép linh hoạt trong việc phân phối công việc trên các máy. Đây là mô hình phù hợp với dây chuyền sản xuất mỹ phẩm của Newlane Cosmetics với nhiều trạm và máy song song.

  • Thuật toán phân nhánh và cận (Branch and Bound): Thuật toán tối ưu được sử dụng để giải bài toán lập lịch sản xuất, giúp tìm ra chuỗi công việc tối ưu nhằm giảm thiểu thời gian hoàn thành (makespan) và đơn hàng trễ hạn. Thuật toán này dựa trên việc phân chia không gian tìm kiếm thành các nhánh con và loại bỏ các nhánh không khả thi dựa trên các giới hạn cận.

  • Các khái niệm chính:

    • Makespan (Cmax): Thời gian hoàn thành công việc cuối cùng trong chuỗi sản xuất.
    • Lateness (Lj): Độ trễ của công việc j so với hạn giao hàng.
    • Trạng thái công việc (wj): Mức độ ưu tiên hoặc trọng số của công việc.
    • Luật phân việc (Dispatching Rules): Các quy tắc ưu tiên phân phối công việc như EDD (Earliest Due Date), SPT (Shortest Processing Time), WSPT (Weighted Shortest Processing Time).

Phương pháp nghiên cứu

  • Nguồn dữ liệu: Dữ liệu được thu thập trực tiếp từ công ty TNHH Newlane Cosmetics trong tháng 8 năm 2019, bao gồm thông tin về số lượng máy móc, thời gian xử lý từng công việc, hạn giao hàng, trạng thái công việc và năng suất máy móc.

  • Phương pháp chọn mẫu: Sử dụng toàn bộ dữ liệu sản xuất của hai dòng sản phẩm chính trong dây chuyền flowshop linh hoạt để đảm bảo tính đại diện và độ chính xác của mô hình.

  • Phương pháp phân tích:

    • Xây dựng mô hình bài toán lập lịch sản xuất flowshop linh hoạt dựa trên dữ liệu thực tế.
    • Áp dụng thuật toán phân nhánh và cận để giải bài toán tối ưu với hai mục tiêu chính: tối đa hóa năng suất và giảm thiểu đơn hàng trễ hạn.
    • Phát triển phần mềm mô phỏng bằng ngôn ngữ lập trình C# để thực hiện các tính toán và lập lịch.
    • So sánh kết quả mô phỏng với dữ liệu thực tế để đánh giá hiệu quả.

  • Timeline nghiên cứu:

    • Thu thập và phân tích dữ liệu: 08/2019
    • Xây dựng mô hình và thuật toán: 09-10/2019
    • Phát triển phần mềm và thử nghiệm: 11/2019
    • Đánh giá kết quả và hoàn thiện luận văn: 12/2019

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Hiện trạng lập kế hoạch sản xuất còn nhiều hạn chế: Công ty hiện tại chưa áp dụng hệ thống lập lịch tự động, dẫn đến việc phân bổ công việc không tối ưu, gây tồn đọng nguyên liệu và máy móc. Khoảng 15-20% đơn hàng bị trễ hạn do lịch trình sản xuất chưa hợp lý.

  2. Mô hình flowshop linh hoạt phù hợp với đặc thù sản xuất: Mô hình này phản ánh chính xác cấu trúc dây chuyền sản xuất của Newlane Cosmetics với nhiều trạm và máy song song, giúp mô phỏng được các tình huống thực tế và tối ưu hóa lịch trình.

  3. Thuật toán phân nhánh và cận hiệu quả trong tối ưu lịch trình: Kết quả mô phỏng cho thấy thuật toán giúp giảm thời gian hoàn thành công việc cuối cùng (makespan) trung bình khoảng 12% so với lịch trình hiện tại, đồng thời giảm tỷ lệ đơn hàng trễ từ 20% xuống còn khoảng 5%.

  4. Phần mềm mô phỏng hỗ trợ ra quyết định: Phần mềm phát triển trên nền tảng C# cho phép nhập dữ liệu thực tế, tính toán và đề xuất lịch trình tối ưu, giúp bộ phận quản lý sản xuất dễ dàng theo dõi và điều chỉnh kế hoạch.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính của các hạn chế trong lập kế hoạch hiện tại là do việc phân bổ công việc thủ công, thiếu công cụ hỗ trợ tối ưu. Việc áp dụng mô hình flowshop linh hoạt kết hợp thuật toán phân nhánh và cận đã khắc phục được điểm yếu này, giúp tối ưu hóa việc sử dụng máy móc và nhân lực.

So với các nghiên cứu trong ngành sản xuất công nghiệp, kết quả này tương đồng với báo cáo của ngành về hiệu quả của thuật toán Branch and Bound trong các bài toán lập lịch phức tạp. Việc giảm 12% makespan và 15% đơn hàng trễ là mức cải thiện đáng kể, góp phần nâng cao năng suất và giảm chi phí tồn kho.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ so sánh thời gian hoàn thành công việc và tỷ lệ đơn hàng trễ trước và sau khi áp dụng thuật toán, cũng như bảng tổng hợp các chỉ số hiệu quả sản xuất.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Triển khai hệ thống phần mềm lập kế hoạch sản xuất tự động: Áp dụng phần mềm mô phỏng đã phát triển vào quy trình quản lý sản xuất nhằm tối ưu hóa lịch trình, giảm thiểu sai sót và tăng tính linh hoạt. Thời gian thực hiện: 3 tháng; Chủ thể: Ban quản lý sản xuất.

  2. Đào tạo nhân sự vận hành và quản lý phần mềm: Tổ chức các khóa đào tạo cho cán bộ kỹ thuật và quản lý để nâng cao năng lực sử dụng công cụ mới, đảm bảo vận hành hiệu quả. Thời gian: 1 tháng; Chủ thể: Phòng nhân sự phối hợp phòng kỹ thuật.

  3. Cập nhật và bảo trì dữ liệu sản xuất thường xuyên: Thiết lập quy trình thu thập và cập nhật dữ liệu sản xuất chính xác, kịp thời để phần mềm có cơ sở tính toán chính xác. Thời gian: liên tục; Chủ thể: Phòng sản xuất và IT.

  4. Nghiên cứu mở rộng áp dụng mô hình cho các dây chuyền sản xuất khác: Sau khi đánh giá hiệu quả tại dây chuyền hiện tại, mở rộng áp dụng cho các dây chuyền sản xuất khác trong công ty nhằm tối ưu hóa toàn bộ hệ thống. Thời gian: 6 tháng; Chủ thể: Ban lãnh đạo công ty.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Các nhà quản lý sản xuất tại doanh nghiệp công nghiệp: Giúp hiểu rõ về mô hình flowshop linh hoạt và ứng dụng thuật toán tối ưu trong lập kế hoạch sản xuất, từ đó nâng cao hiệu quả quản lý.

  2. Chuyên gia và kỹ sư công nghệ thông tin phát triển phần mềm quản lý sản xuất: Cung cấp cơ sở lý thuyết và thuật toán để phát triển các giải pháp phần mềm hỗ trợ lập lịch sản xuất.

  3. Sinh viên và nghiên cứu sinh ngành kỹ thuật công nghiệp, quản lý sản xuất: Là tài liệu tham khảo về phương pháp nghiên cứu, xây dựng mô hình và ứng dụng thuật toán tối ưu trong thực tế.

  4. Các nhà tư vấn và chuyên gia cải tiến quy trình sản xuất: Hỗ trợ đánh giá và đề xuất các giải pháp tối ưu hóa quy trình sản xuất dựa trên mô hình và thuật toán hiện đại.

Câu hỏi thường gặp

  1. Mô hình flowshop linh hoạt là gì và tại sao phù hợp với Newlane Cosmetics?
    Mô hình flowshop linh hoạt là mô hình sản xuất có nhiều giai đoạn, mỗi giai đoạn có nhiều máy móc song song, cho phép phân phối công việc linh hoạt. Nó phù hợp với Newlane Cosmetics vì dây chuyền sản xuất có nhiều trạm và máy song song, giúp tối ưu hóa việc sử dụng tài nguyên.

  2. Thuật toán phân nhánh và cận hoạt động như thế nào trong lập lịch sản xuất?
    Thuật toán phân nhánh và cận phân chia không gian tìm kiếm thành các nhánh con, tính toán giới hạn cận để loại bỏ các nhánh không khả thi, từ đó tìm ra lịch trình tối ưu với mục tiêu giảm thời gian hoàn thành và đơn hàng trễ.

  3. Phần mềm lập kế hoạch sản xuất được phát triển dựa trên ngôn ngữ nào?
    Phần mềm được phát triển bằng ngôn ngữ lập trình C#, cho phép nhập dữ liệu thực tế, tính toán và đề xuất lịch trình tối ưu, hỗ trợ quản lý sản xuất hiệu quả.

  4. Kết quả nghiên cứu có thể áp dụng cho các ngành sản xuất khác không?
    Có, mô hình và thuật toán có thể được điều chỉnh và áp dụng cho các ngành sản xuất có đặc thù tương tự như may mặc, chế biến thực phẩm, giúp tối ưu hóa lịch trình và nâng cao hiệu quả sản xuất.

  5. Làm thế nào để đảm bảo dữ liệu đầu vào cho phần mềm luôn chính xác?
    Cần thiết lập quy trình thu thập, cập nhật dữ liệu sản xuất thường xuyên và chính xác, đồng thời đào tạo nhân sự vận hành để đảm bảo dữ liệu đầu vào phản ánh đúng thực tế sản xuất.

Kết luận

  • Nghiên cứu đã xây dựng thành công mô hình flowshop linh hoạt và áp dụng thuật toán phân nhánh và cận để tối ưu hóa lập kế hoạch sản xuất tại công ty TNHH Newlane Cosmetics.
  • Thuật toán giúp giảm thời gian hoàn thành công việc cuối cùng trung bình 12% và giảm tỷ lệ đơn hàng trễ từ 20% xuống còn 5%.
  • Phần mềm mô phỏng phát triển trên nền tảng C# hỗ trợ quản lý sản xuất hiệu quả, dễ dàng điều chỉnh lịch trình.
  • Đề xuất triển khai hệ thống phần mềm, đào tạo nhân sự và mở rộng áp dụng cho các dây chuyền sản xuất khác nhằm nâng cao hiệu quả toàn diện.
  • Các bước tiếp theo bao gồm triển khai thực tế phần mềm, thu thập phản hồi và điều chỉnh mô hình để phù hợp hơn với thực tiễn sản xuất.

Hành động ngay hôm nay: Các nhà quản lý và kỹ sư sản xuất nên xem xét áp dụng mô hình và công cụ tối ưu này để nâng cao năng lực cạnh tranh và hiệu quả sản xuất của doanh nghiệp.