Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Trong ngành sản xuất chất bán dẫn và vi mạch điện tử, áp lực cạnh tranh công nghệ đòi hỏi các doanh nghiệp phải không ngừng tối ưu hóa chi phí sản xuất, nâng cao chất lượng và loại bỏ lãng phí từ những công đoạn đầu vào. Theo quan điểm quản lý sản xuất hiện đại (World Class Manufacturing), quản trị chất lượng gắn liền chặt chẽ với phương thức sản xuất đúng thời điểm (Just-In-Time - JIT) và quản trị vật liệu (Material Management). Để đảm bảo sản phẩm đầu ra đạt độ tin cậy cao theo định luật Moore, quy trình kiểm soát vật liệu trực tiếp (Direct Material) phục vụ đóng gói và thử nghiệm chip bán dẫn cần được chuẩn hóa nghiêm ngặt.

Công ty TNHH Intel Products Vietnam (IPV), tọa lạc tại Khu Công nghệ cao TP.HCM, là cơ sở sản xuất có quy mô lớn trong mạng lưới lắp ráp và kiểm định (Assembly and Test Manufacturing - ATM) của Tập đoàn Intel. Tại nhà máy, việc ứng dụng các sự kiện Kaizen (Kaizen Event) hay mô hình Tinh gọn Tích hợp Nhanh (Rapid Integrated Lean - RIL) được triển khai nhằm giải quyết các điểm nghẽn và cắt giảm lãng phí vật tư trực tiếp tại các phòng sạch (Cleanroom) và phòng vật liệu (Direct Material Room - DMR).

Xuất phát từ thực tiễn vận hành tại bộ phận sản xuất MI MFG của Intel Products Vietnam, tác giả Hoàng Khánh Linh đã thực hiện khóa luận tốt nghiệp ngành Quản lý Công nghiệp với các mục tiêu nghiên cứu cụ thể:

  1. Nghiên cứu thực trạng công tác quản lý vật liệu tại Công ty TNHH Intel Products Vietnam.
  2. Nghiên cứu và phân tích việc ứng dụng Kaizen Event trong quy trình quản lý vật liệu trực tiếp (điển hình qua case study kiểm soát keo dán Epoxy tại phân xưởng Phase 2 10K).
  3. Đề xuất giải pháp ứng dụng Kaizen Event nhằm cải tiến quy trình kiểm soát vật liệu trực tiếp đối với tấm nền (Substrate).

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

  • Đối tượng nghiên cứu: Hoạt động triển khai Kaizen Event nhằm cải tiến quy trình quản lý vật liệu trực tiếp trong sản xuất bán dẫn.
  • Phạm vi không gian: Các khu vực sản xuất, phòng lưu trữ vật liệu trực tiếp (DMR) và phân xưởng lắp ráp chip tại Công ty TNHH Intel Products Vietnam.
  • Phạm vi thời gian: Dữ liệu thực nghiệm và quá trình nghiên cứu được thu thập từ tháng 3 năm 2020 đến tháng 10 năm 2020.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khóa luận thiết lập hệ thống cơ sở lý thuyết dựa trên các nguyên lý quản lý chất lượng và cải tiến quy trình trong sản xuất công nghiệp:

  • Khái niệm và Quản lý chất lượng: Tiếp cận định nghĩa chất lượng theo W. Edwards Deming ("sự phù hợp cho mục đích sử dụng" và mức độ đáp ứng kỳ vọng của khách hàng), quan điểm của Hiệp hội Chất lượng Hoa Kỳ (ASQ) và Chandrupatla. Ứng dụng 14 nguyên tắc quản lý của Deming cùng chu trình PDCA (Plan - Do - Check - Act) làm nền tảng kiểm soát cải tiến.
  • 7 công cụ chất lượng truyền thống: Lưu đồ quy trình (Process Flowchart), Biểu đồ nguyên nhân - kết quả (Cause-and-Effect / Fishbone Diagram), Phiếu kiểm tra (Check sheet), Phân tích Pareto, Biểu đồ tần suất (Histogram), Biểu đồ phân tán (Scatter diagram), và Biểu đồ kiểm soát quá trình bằng thống kê (SPC Chart).
  • Phương pháp 5S và Loại bỏ lãng phí (Muda): Thực hành 5 bước Seiri (Sàng lọc), Seiton (Sắp xếp), Seiso (Sạch sẽ), Seiketsu (Săn sóc), Shitsuke (Sẵn sàng) để loại bỏ 7 dạng lãng phí trong sản xuất.
  • Khái niệm Kaizen và Kaizen Event (RIL): Khái niệm Kaizen của Masaaki Imai (1986) về cải tiến liên tục không đòi hỏi vốn đầu tư lớn. Định nghĩa Kaizen Event theo Montabon, Vanetal, Ortiz (2009), Karen Martin và Mike Osterling (2007) – hoạt động giải quyết vấn đề tập trung, đa chức năng diễn ra từ 3 đến 5 ngày nhằm tạo ra sự cải tiến nhanh chóng tại một khu vực trọng điểm.
  • Hệ thống Kanban và Quản trị vật liệu: Cơ chế phát tín hiệu kéo (pull system) để đồng bộ hóa giao dịch nguyên vật liệu, giảm tồn kho và tối ưu hóa sử dụng nguồn lực doanh nghiệp.

Phương pháp nghiên cứu được tác giả kết hợp giữa hai nguồn dữ liệu:

  • Phương pháp thu thập dữ liệu thứ cấp: Khai thác các tài liệu nội bộ, thông số kỹ thuật phòng vật liệu (DMR specification), dữ liệu vận hành từ hệ thống SAP, hệ thống tự động bổ sung vật liệu trực tiếp (DMRA), và cổng thông tin Intel Lean Portal.
  • Phương pháp thu thập dữ liệu sơ cấp: Thực hiện quan sát trực tiếp tại hiện trường (Direct Observation / Gemba waste walk) trong ca làm việc, bấm giờ chu kỳ, đếm lượng phế liệu thực tế, kết hợp phỏng vấn sâu và thảo luận chuyên môn với kỹ thuật viên vận hành (MT), kỹ sư lắp ráp (AE), trưởng ca (Sup), chuyên viên tổ chức (OS2) và chuyên gia Lean Đai đen (Black Belt).

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Giới thiệu về Công ty TNHH Intel Products Vietnam (Introduction of Intel Products Vietnam Co.)

Chương 1 khái quát lịch sử hình thành Tập đoàn Intel (thành lập ngày 18/07/1968 bởi Robert Noyce và Gordon Moore) và quá trình phát triển của Intel Products Vietnam (hoạt động từ tháng 5/2007 tại Khu Công nghệ cao TP.HCM với số vốn đầu tư ban đầu 1 tỷ USD). Tác giả làm rõ vai trò của IPV là nhà máy mega factory đảm nhận hơn 60% sản lượng đóng gói và kiểm định (ATM) toàn cầu của tập đoàn.

Nội dung trọng tâm của chương là cấu trúc vận hành phòng vật liệu trực tiếp (DMR):

  • Phân loại vật liệu: Vật liệu trực tiếp (Direct Material - DM) tham gia trực tiếp vào cấu trúc chip gồm Substrate (tấm nền), Die, Epoxy (keo dán), Solder ball (bi hàn), Flux (chất trợ hàn), Capacitor (tụ điện); Vật liệu gián tiếp (Indirect Material - IDM) phục vụ vận chuyển và đóng gói gồm Khay (Tray), Xe đẩy (Cart), Thùng đóng gói (Packing media), Giá đỡ (Rack).
  • Quy trình DMR: Substrate được quản lý qua hệ thống SAP và DMRA, bắt đầu tại công đoạn 589 trên hệ thống theo dõi sản phẩm (WS). Các vật liệu khác như Epoxy được bảo quản lạnh sâu ở nhiệt độ khoảng -20°C trong tủ đông chuyên dụng đặt tại sàn sản xuất.

Chương 2: Cơ sở lý thuyết (Theoretical Basic)

Chương 2 hệ thống hóa các khái niệm học thuật về chất lượng từ góc nhìn của khách hàng và nhà sản xuất, hệ thống Quản lý chất lượng toàn diện (TQM), 7 công cụ kiểm soát chất lượng, phương pháp 5S và chu trình PDCA. Tác giả đi sâu vào khung lý thuyết của một sự kiện Kaizen Event:

  • Cơ cấu đội ngũ thực hiện: Gồm Người điều phối (Facilitator - Black Belt), Trưởng quy trình (Process Owner), Chuyên gia chuyên môn (Subject Matter Experts - SME) và Các thành viên trực tiếp vận hành (Team Members - MT/OS2/Sup).
  • Tiến trình 4 giai đoạn chuẩn hóa: Đánh giá tính khả thi (Evaluation: 6-8 tuần), Lập kế hoạch chuẩn bị (Planning/Preparation), Thực thi sự kiện (Event: 3-5 ngày) và Theo dõi duy trì (Follow-Up).

Chương 3: Phân tích việc ứng dụng Kaizen Event trong quản lý vật liệu trực tiếp tại Intel Products Vietnam (Analysis of The Kaizen Event Application in The Direct Material Management at Intel Products Vietnam)

Chương 3 đi sâu vào phân tích thực tế việc áp dụng mô hình Rapid Integrated Lean (RIL) tại nhà máy VNAT, thông qua case study xử lý lãng phí ống keo Epoxy (Phase 2 10K CNLUSFF syringes material saving):

  1. Khung quy trình thực hiện sự kiện RIL tại Intel: Bao gồm các bước chuẩn hóa: Khởi động với tiêu chuẩn SPARC (Safety, Purpose, Agenda, Code of conduct, Expectations, Roles and responsibilities); Duyệt điều lệ dự án (Charter review) qua báo cáo A3 và sơ đồ SIPOC; Đào tạo công cụ Lean; Đi bộ nhận diện lãng phí (Process/Waste Walk); Thiết lập Bản đồ chuỗi giá trị hiện tại (Current State VSM) và phân loại VA/NVA; Động não (Brainstorming) tìm giải pháp; Thiết lập Bản đồ chuỗi giá trị tương lai (Future State VSM); Triển khai cải tiến và lập danh mục hành động; Chuẩn hóa tài liệu và báo cáo kết quả cuối cùng.
  2. Thực trạng lãng phí keo Epoxy: Epoxy là chất kết dính dẫn điện giữa die và substrate, đóng gói 4 ống/batch, mỗi mã SLI gồm 200 ống với đơn giá 84 USD/ống. Tại quy trình Phase 2 10K CNLUSFF, mỗi chu kỳ cài đặt máy chỉ tiêu thụ 3 ống, dẫn đến việc dư thừa ống thứ 4. Do quy định nghiêm ngặt chỉ cho phép dùng 1 mã SLI trên một chuyền và không được trộn lẫn các mã SLI khác nhau trong tủ đông, ống thứ 4 bị bỏ quên, hết hạn sử dụng và bị loại bỏ (scrap) không kiểm soát. Dữ liệu từ tháng 8/2019 đến tháng 11/2019 ghi nhận 179 lần cài đặt tiêu thụ 537 ống nhưng làm lãng phí 95 ống (thiệt hại 7.980 USD), nguy cơ thất thoát lên tới 122.304 USD/năm nếu chạy tối đa công suất (full loading).
  3. Phân tích nguyên nhân và thực thi cải tiến: Đội RIL sử dụng Biểu đồ xương cá để truy tìm nguyên nhân gốc rễ và xác định 7 dạng lãng phí (thời gian chờ rã đông 2 giờ, di chuyển nhận hàng 4 giờ, thao tác thừa, phế liệu). Đội đã thiết lập Bản đồ tương lai, tích hợp bước kiểm tra tồn kho, loại bỏ công đoạn phế liệu của đội bảo trì (PM), bổ sung khu vực quản lý Kanban cho ống keo dư thừa (Remnant Kanban) và cập nhật tài liệu hướng dẫn công việc chuẩn (SWI).

Chương 4: Đề xuất ứng dụng Kaizen Event trong kiểm soát quy trình Substrate tại Intel Products Vietnam (Proposing The Application of Kaizen Event in Substrate Process Control for Direct Material Management at Intel Products Vietnam)

Dựa trên thành công của dự án Epoxy RIL, Chương 4 mở rộng phạm vi nghiên cứu sang quy trình quản lý tấm nền Substrate tại VNAT:

  • Nhận diện bất cập: Quá trình vận chuyển và lưu kho phát sinh các lỗi rách túi chống ẩm (MBB) của bó substrate, tình trạng tồn đọng các lô lẻ (small lot), nguy cơ quá hạn bảo quản và các lãng phí sắp xếp tại phòng DMR.
  • Quy trình đề xuất: Xây dựng lưu trình kiểm soát substrate mới áp dụng Kaizen Event: chuẩn hóa việc đặt hàng qua SAP/DMRA, quy định phân loại lưu trữ theo hạn sử dụng, cơ chế kiểm soát trực quan tại kệ chứa DMR, và các giải pháp đào tạo nhằm hạn chế sai sót thao tác của nhân sự.

Kết quả và đóng góp

Nghiên cứu ghi nhận kết quả định lượng cụ thể từ việc triển khai quy trình chuẩn mới trong dự án Kaizen Event tiết kiệm keo dán Epoxy tại phân xưởng Phase 2 10K (theo dõi từ Tuần 11 đến Tuần 17):

Tuần làm việc (Ww) Số lần cài đặt (lần) SL đặt tính toán (ống) Tiêu thụ tính toán (ống) Phế liệu tính toán (ống) SL đặt thực tế (ống) Tiêu thụ thực tế (ống) Tồn Remnant Kanban (ống) Phế liệu thực tế (ống)
Ww 11 9 32 25 11 24 21 3 0
Ww 12 8 32 24 8 48 24 0 0
Ww 13 N/A 0 0 0 0 0 0 0
Ww 14 12 48 36 12 48 36 1 0
Ww 15 6 24 18 6 0 18 1 0
Ww 16 16 64 48 16 48 48 1 0
Ww 17 13 56 43 17 22 37 2 0
Tổng cộng 64 256 194 70 190 184 8 0

Các kết quả và đóng góp chính gồm có:

  • Cắt giảm hoàn toàn phế liệu: Số lượng ống keo bị hủy giảm từ 70 ống (ước tính theo quy trình cũ) xuống còn 0 ống trong giai đoạn theo dõi thực tế.
  • Hiệu quả tài chính trực tiếp: Chi phí tránh lãng phí phế liệu đạt 5.880 USD (tính trên 70 ống $\times$ 84 USD/ống). Tổng mức tiết kiệm chi phí trong Quý 2/2020 đạt 9.000 USD (theo dữ liệu phân tích SDA tháng 4/2020).
  • Dự báo tỷ suất hoàn vốn (ROI): Ước tính mức tiết kiệm chi phí đạt 126.000 USD/năm cho năm 2020 khi nhà máy vận hành đầy tải.
  • Đóng góp về mặt quản lý: Thiết lập quy trình quản lý ống keo dư qua Remnant Kanban đồng bộ trên 4 ca làm việc; tích hợp quy chuẩn thao tác vào tài liệu hướng dẫn công việc chuẩn (SWI) cho cả Phase 1 và Phase 2; loại bỏ hoàn toàn bước xả bỏ phế liệu không cần thiết của đội PM.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Khóa luận ghi nhận một số giới hạn trong quá trình nghiên cứu và thực nghiệm:

  • Giới hạn quy trình vật lý: Một số thời gian chờ mang tính chất bắt buộc của công nghệ đóng gói chip không thể cắt giảm hoàn toàn thông qua Kaizen, điển hình như thời gian rã đông Epoxy 2 giờ và thời gian giao hàng 4 giờ từ kho trung tâm IW đến khu vực sản xuất.
  • Phạm vi thực nghiệm ban đầu: Dữ liệu thực chứng của Kaizen Event trong Chương 3 chủ yếu tập trung vào vật liệu Epoxy trên dòng sản phẩm CNLUSFF tại khu vực Phase 2 10K.
  • Hướng nghiên cứu tiếp theo: Nhân rộng quy trình quản lý ống keo sang toàn bộ khu vực Phase 1; hiện thực hóa và đo lường định lượng các đề xuất cải tiến quy trình kiểm soát Substrate trong phòng DMR đã xây dựng tại Chương 4.

Giá trị tham khảo

Khóa luận là tài liệu tham khảo thực tiễn đối với:

  • Sinh viên và nhà nghiên cứu: Thuộc các chuyên ngành Quản lý Công nghiệp, Quản trị Chuỗi cung ứng, Kỹ thuật Hệ thống Công nghiệp quan tâm đến phương pháp triển khai Kaizen Event/RIL trong doanh nghiệp sản xuất FDI quy mô lớn.
  • Kỹ sư và chuyên viên quản lý sản xuất: Tham khảo phương pháp xây dựng Bản đồ chuỗi giá trị (VSM), kỹ thuật gắn nhãn VA/NVA, và cách thiết lập hệ thống Remnant Kanban để kiểm soát các loại vật tư tiêu hao đắt tiền trong môi trường phòng sạch và bảo quản nhiệt độ âm.

Câu hỏi thường gặp

1. Đơn giá và quy cách đóng gói của vật liệu keo dán Epoxy (EPX) trong nghiên cứu là bao nhiêu?
Mỗi ống keo Epoxy có giá trị 84 USD (theo dữ liệu tính toán từ kho Intel Warehouse). Vật liệu được đóng gói theo quy cách 4 ống trên một mẻ (batch) và mỗi mã SLI gồm 200 ống.

2. Nguyên nhân chính dẫn đến tình trạng lãng phí ống Epoxy thứ 4 trước khi cải tiến là gì?
Quy trình máy Phase 2 10K yêu cầu sử dụng 3 ống/chu kỳ cài đặt, khiến ống thứ 4 bị thừa lại. Đồng thời, do quy định chất lượng nghiêm ngặt cấm sử dụng lẫn lộn các mã SLI khác nhau trên cùng một đợt sản xuất và thiếu quy trình kiểm soát ống thừa, ống thứ 4 bị bỏ quên trong tủ đông (-20°C) cho đến khi hết hạn sử dụng và bị đem đi tiêu hủy.

3. Tiến trình một sự kiện RIL/Kaizen Event tại Intel Products Vietnam gồm những giai đoạn nào?
Gồm 4 giai đoạn chính: Đánh giá tính khả thi (Evaluation, kéo dài 6-8 tuần); Lập kế hoạch và chuẩn bị (Planning/Preparation, chạy song song với giai đoạn đánh giá); Thực thi sự kiện tại xưởng (Event, kéo dài 3-5 ngày); và Theo dõi duy trì cải tiến (Follow-Up).

4. Giải pháp cốt lõi nào đã giúp loại bỏ hoàn toàn phế liệu Epoxy trong case study?
Đội RIL đã thiết lập quy trình quản lý ống keo dư thông qua hệ thống Remnant Kanban và Ready-to-use Kanban trên 4 ca làm việc, cập nhật quy chuẩn sử dụng vào tài liệu hướng dẫn công việc (SWI), bổ sung bước kiểm tra tồn kho (Inventory Checking) và bãi bỏ bước xả phế liệu thủ công của đội bảo trì (PM).

5. Lợi ích kinh tế thu được sau khi áp dụng quy trình Epoxy mới từ Tuần 11 đến Tuần 17 là bao nhiêu?
Nhà máy đã tránh được 70 ống phế liệu, tiết kiệm trực tiếp 5.880 USD chi phí vật tư, đạt tổng mức tiết kiệm 9.000 USD trong Quý 2/2020 và đạt mức ROI dự kiến 126.000 USD/năm khi phân xưởng hoạt động hết công suất.

Kết luận

Khóa luận của tác giả Hoàng Khánh Linh đã phân tích toàn diện việc áp dụng sự kiện Kaizen Event (mô hình RIL) trong công tác quản lý vật liệu trực tiếp tại Intel Products Vietnam. Thông qua case study thực tế về vật liệu keo Epoxy tại phân xưởng Phase 2 10K, nghiên cứu chứng minh hiệu quả của việc kết hợp các công cụ Lean, VSM và hệ thống Kanban trong việc đưa lượng phế liệu về 0 và tiết kiệm chi phí sản xuất. Các giải pháp đề xuất kiểm soát tấm nền Substrate tại Chương 4 cung cấp cơ sở thực tiễn cho việc chuẩn hóa và nhân rộng hoạt động cải tiến liên tục tại nhà máy bán dẫn.