Nâng cao chất lượng và năng suất trong lắp ráp pin bằng phương pháp Six Sigma

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật công nghiệp nghiên cứu ứng dụng phương pháp Six Sigma trong dây chuyền lắp ráp pin nhằm nâng cao chất lượng và năng suất.

• Tác giả: Nong Ngoc Vu
• Người hướng dẫn: Assoc. Do Ngoc Hien
• Trường học: Ho Chi Minh City University of Technology
• Chuyên ngành: Industrial Engineering
• Đề tài: Application Of Six Sigma Methodology In Battery Assembly Line To Improve Quality And Productivity
• Loại tài liệu: master thesis
• Năm xuất bản: 2023
• Địa điểm: Ho Chi Minh City

Mục lục chi tiết

• MASTER’S THESIS ASSIGNMENTS
• ACKNOWLEDGEMENT
• ABSTRACT
• TÓM TẮT LUẬN VĂN
• DECLARATION OF AUTHORSHIP
• LIST OF FIGURES
• LIST OF TABLES
• LIST OF ABBREVIATIONS
• 1. CHAPTER 1: INTRODUCTION
• 1.1. Problem statement
• 1.2. Research objectives
• 1.3. Thesis objectives
• 1.4. Thesis structure
• 2. CHAPTER 2: THEORETICAL BASIS AND LITERATURE REVIEW
• 2.1. Six Sigma
• 2.2. Benefits of Six Sigma method
• 2.3. DMAIC cycle
• 2.4. Sigma level calculation
• 2.5. Quality management tools
• 2.6. Line balancing by Takt time
• 3. CHAPTER 3: DEFINE PHASE
• 3.1. About TTI company
• 3.2. Mission, value, quality
• 3.3. Battery product and production
• 3.4. Battery assembly process
• 4. CHAPTER 4: IMPLEMENT SIX SIGMA DMAIC
• 4.1. Pack Voltage Fail
• 4.2. Gap between demand and actual output
• 4.3. Improvement deployment-Quality
• 4.4. Improvement deployment- Productivity
• 4.5. Monitor the control chart and failure
• 4.6. Solutions are documented
• 5. CHAPTER 5: CONCLUSION AND SUGGESTION
• 5.1. Conclusion and discussion

Tóm tắt

I. Giới thiệu

Trong bối cảnh cạnh tranh ngày càng gia tăng trong ngành sản xuất pin, việc nâng cao chất lượng và năng suất là một yêu cầu cấp thiết. Phương pháp Six Sigma đã được chứng minh là một công cụ hiệu quả để cải tiến quy trình sản xuất, đặc biệt là trong dây chuyền lắp ráp pin. Nghiên cứu này nhằm phân tích hiện trạng chất lượng và năng suất của dây chuyền lắp ráp pin tại công ty Techtronic Industries, từ đó đề xuất các giải pháp cải tiến thông qua chu trình DMAIC của Six Sigma.

1.1. Vấn đề nghiên cứu

Nghiên cứu chỉ ra rằng công ty Techtronic Industries đang đối mặt với tỷ lệ lỗi sản phẩm cao (0.5%) và mức sigma chỉ đạt 3.95. Điều này cho thấy cần thiết phải áp dụng phương pháp Six Sigma để cải thiện chất lượng sản phẩm và tối ưu hóa năng suất sản xuất. Việc phân tích nguyên nhân gốc rễ của các vấn đề hiện tại sẽ giúp xác định các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng và năng suất, từ đó đề xuất các biện pháp khắc phục hiệu quả.

II. Cơ sở lý thuyết về Six Sigma

Six Sigma là một phương pháp cải tiến quy trình nhằm giảm thiểu lỗi và biến động trong sản xuất. Phương pháp này sử dụng chu trình DMAIC bao gồm các bước: Định nghĩa (Define), Đo lường (Measure), Phân tích (Analyze), Cải tiến (Improve), và Kiểm soát (Control). Mỗi bước trong chu trình này đều có vai trò quan trọng trong việc xác định và khắc phục các vấn đề trong quy trình sản xuất, qua đó nâng cao chất lượng sản phẩm và năng suất sản xuất.

2.1. Lợi ích của phương pháp Six Sigma

Việc áp dụng Six Sigma không chỉ giúp giảm chi phí sản xuất mà còn nâng cao sự hài lòng của khách hàng. Cụ thể, phương pháp này giúp giảm thời gian chu kỳ sản xuất, cải thiện khả năng giao hàng đúng hạn và tối ưu hóa quy trình sản xuất. Những lợi ích này rất quan trọng trong bối cảnh cạnh tranh khốc liệt hiện nay, nơi mà quản lý chất lượng và năng suất trở thành yếu tố quyết định đến sự thành công của doanh nghiệp.

III. Phân tích hiện trạng dây chuyền lắp ráp pin

Phân tích hiện trạng dây chuyền lắp ráp pin cho thấy nhiều vấn đề tồn tại ảnh hưởng đến hiệu suất và chất lượng sản phẩm. Tỷ lệ lỗi cao và năng suất không đạt yêu cầu là những yếu tố chính cần được khắc phục. Việc sử dụng các công cụ phân tích như biểu đồ Pareto và sơ đồ xương cá sẽ giúp xác định rõ ràng nguyên nhân gốc rễ của các vấn đề này. Từ đó, có thể đưa ra các giải pháp cải tiến phù hợp nhằm nâng cao hiệu suất lắp ráp và giảm thiểu lỗi sản xuất.

3.1. Nguyên nhân gây ra vấn đề

Một số nguyên nhân chính gây ra vấn đề trong dây chuyền lắp ráp bao gồm quy trình chưa được tối ưu hóa, thiếu hụt trong quản lý chất lượng, và sự thiếu hụt trong đào tạo nhân viên. Việc áp dụng Six Sigma sẽ giúp cải tiến các quy trình này thông qua việc xác định rõ ràng các yêu cầu chất lượng và thiết lập các tiêu chuẩn kiểm soát chất lượng hiệu quả hơn.

IV. Triển khai phương pháp Six Sigma

Triển khai Six Sigma thông qua chu trình DMAIC đã mang lại những kết quả khả quan cho dây chuyền lắp ráp pin. Các bước trong chu trình này đã được thực hiện một cách hệ thống, từ việc xác định vấn đề đến việc cải tiến và kiểm soát quy trình. Kết quả đạt được bao gồm mức sigma của dây chuyền sản xuất tăng từ 3.12σ, năng suất sản xuất cải thiện từ 76 sản phẩm/giờ lên 81 sản phẩm/giờ, và tỷ lệ đáp ứng kế hoạch sản xuất tăng từ 88% lên 96%. Những kết quả này chứng tỏ tính hiệu quả của phương pháp Six Sigma trong việc nâng cao chất lượng sản phẩm và năng suất sản xuất.

4.1. Kết quả đạt được

Kết quả từ việc áp dụng Six Sigma không chỉ giúp giảm thiểu lỗi mà còn cải thiện đáng kể năng suất. Việc ghi nhận và phân tích các kết quả đạt được không chỉ là cơ sở để khẳng định hiệu quả của phương pháp mà còn là tài liệu tham khảo cho việc triển khai Six Sigma vào các dây chuyền sản xuất khác trong công ty. Đây là minh chứng cho việc cải tiến liên tục trong quản lý sản xuất.

V. Kết luận và khuyến nghị

Nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc áp dụng phương pháp Six Sigma trong dây chuyền lắp ráp pin không chỉ giúp cải thiện chất lượng và năng suất mà còn tạo ra một nền tảng vững chắc cho việc quản lý quy trình sản xuất. Các công ty nên tiếp tục đầu tư vào đào tạo nhân viên và cải tiến quy trình để duy trì và nâng cao lợi thế cạnh tranh. Khuyến nghị cho các nghiên cứu tiếp theo là mở rộng áp dụng Six Sigma vào các lĩnh vực khác trong công ty để đạt được những kết quả tương tự.

5.1. Đề xuất cho nghiên cứu tiếp theo

Để tối ưu hóa hơn nữa quy trình sản xuất, các nghiên cứu tiếp theo nên tập trung vào việc áp dụng các công nghệ mới và cải tiến quy trình sản xuất. Việc tích hợp công nghệ thông tin vào quản lý chất lượng và năng suất có thể tạo ra những bước đột phá mới trong cải tiến quy trình sản xuất. Hơn nữa, việc nghiên cứu thêm về tác động của đào tạo nhân viên đối với hiệu quả của Six Sigma cũng là một hướng đi tiềm năng.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Thị trường pin toàn cầu đang trải qua giai đoạn bùng nổ mạnh mẽ với tốc độ tăng trưởng kép hàng năm đạt 12,8%, dự kiến chạm mốc 279,7 tỷ USD vào năm 2027 so với mức 120,4 tỷ USD của năm 2020. Trong làn sóng chuyển dịch sang năng lượng tái tạo và thiết bị không dây, ngành sản xuất pin Lithium-Ion đối mặt với áp lực cạnh tranh gay gắt về chất lượng, chi phí sản xuất và thời gian giao hàng. Tại Công ty TNHH Techtronic Industries (TTI) Việt Nam – tập đoàn sản xuất thiết bị và công cụ không dây hàng đầu thành lập nhà máy tại Việt Nam từ năm 2019, dây chuyền lắp ráp pin Lithium 40V gặp phải nhiều rào cản vận hành nghiêm trọng. Cụ thể, tỷ lệ lỗi phản hồi từ khách hàng ghi nhận ở mức 0,54% (tương đương 5.487 DPPM), vượt xa ngưỡng kiểm soát tiêu chuẩn cho phép là 0,2%. Đồng thời, mức sigma của quy trình chỉ đạt 3,95σ và tỷ lệ đáp ứng kế hoạch sản xuất thực tế chỉ chạm mức 88%, buộc nhà máy phải thường xuyên bố trí các ca tăng ca vào ngày Chủ nhật để bù đắp lượng sản phẩm thiếu hụt.

Đề tài nghiên cứu hướng đến các mục tiêu trọng tâm: phân tích toàn diện hiện trạng chất lượng và năng suất của dây chuyền lắp ráp pin, xác định chính xác các nguyên nhân gốc rễ gây ra lỗi sản phẩm, từ đó ứng dụng phương pháp Six Sigma theo chu trình DMAIC (Define - Measure - Analyze - Improve - Control) nhằm tối ưu hóa dây chuyền lắp ráp. Nghiên cứu được triển khai thực nghiệm tại nhà máy TTI thuộc Khu công nghiệp VSIP II-A, tỉnh Bình Dương trong giai đoạn từ ngày 05/09/2022 đến ngày 18/12/2022. Kết quả nghiên cứu mang lại ý nghĩa thực tiễn to lớn khi giúp mức Sigma dài hạn của toàn bộ dây chuyền tăng từ 3,12σ lên 4,1σ, nâng công suất chuyền từ 76 sản phẩm/giờ lên 81 sản phẩm/giờ và đưa tỷ lệ hoàn thành kế hoạch sản xuất đạt 96%. Đề tài không chỉ giải quyết triệt để bài toán lãng phí cho doanh nghiệp mà còn đóng vai trò như một mô hình chuẩn mực để mở rộng áp dụng cho 10 dây chuyền sản xuất khác trong toàn bộ nhà máy.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu xây dựng trên nền tảng lý thuyết quản trị chất lượng hiện đại, trọng tâm là phương pháp Six Sigma do Motorola và General Electric phát triển, kết hợp cùng nguyên lý cân bằng dây chuyền sản xuất tinh gọn (Lean Line Balancing). Về bản chất, Six Sigma là phương pháp tiếp cận có cấu trúc dựa trên phân tích thống kê nhằm giảm thiểu biến động quy trình và loại bỏ triệt để các khuyết tật, hướng tới mục tiêu lý tưởng 3,4 lỗi trên một triệu cơ hội (DPMO) tương đương mức chất lượng 6σ. Mô hình nghiên cứu vận hành xuyên suốt theo cấu trúc 5 giai đoạn chuẩn mực DMAIC bao gồm: Xác định (Define), Đo lường (Measure), Phân tích (Analyze), Cải tiến (Improve) và Kiểm soát (Control).

Khung lý thuyết tích hợp 5 khái niệm và công cụ cốt lõi:

• Chỉ số DPMO và Mức Sigma (Sigma Level) để lượng hóa chính xác năng lực và hiệu suất của quy trình sản xuất qua từng giai đoạn;
• Sơ đồ SIPOC (Supplier - Input - Process - Output - Customer) nhằm phác họa tổng quan bức tranh dòng chảy sản xuất từ nhà cung ứng đến khách hàng cuối cùng;
• Biểu đồ xương cá Ishikawa kết hợp kỹ thuật 5 Tại sao (5 Whys) để đào sâu và khoanh vùng các nguyên nhân gốc rễ gây lỗi từ con người, máy móc, nguyên vật liệu, phương pháp đến môi trường;
• Biểu đồ Pareto dựa trên nguyên lý 80/20 nhằm nhận diện và phân loại nhóm lỗi trọng yếu cần ưu tiên xử lý tức thì;
• Takt Time và Thời gian chu kỳ (Cycle Time) nhằm phân bổ hợp lý khối lượng công việc giữa các trạm, loại bỏ thời gian chờ lãng phí và cân bằng năng lực sản xuất toàn chuyền.

Phương pháp nghiên cứu

Để đảm bảo tính khách quan và độ tin cậy khoa học, nguồn dữ liệu được thu thập trực tiếp từ hệ thống kiểm soát chất lượng nội bộ (IPQC, OOBA) và dữ liệu khiếu nại khách hàng trong 8 tháng liên tục (từ tháng 10/2021 đến tháng 05/2022) với tổng cỡ mẫu hơn 25.000 sản phẩm pin Lithium 40V. Trong giai đoạn phân tích chuyên sâu tại từng công đoạn, kỹ thuật chọn mẫu ngẫu nhiên phân tầng theo từng ca làm việc (ca ngày và ca đêm) và theo từng trạm sản xuất được áp dụng với cỡ mẫu tối thiểu 30 đơn vị đo lường cho mỗi thông số kỹ thuật (như điện áp cell pin, độ bền mối hàn siêu âm, kích thước hạt chì hàn).

Phương pháp phân tích dữ liệu kết hợp chặt chẽ giữa thống kê mô tả và thống kê suy luận. Lý do lựa chọn hệ thống công cụ phân tích này là nhằm chuyển đổi các dạng dữ liệu thuộc tính (như số lượng lỗi hàn, lỗi bọt chì) và dữ liệu liên tục (như điện áp cell, dòng điện máy hàn 3,5kA) thành các chỉ số kiểm soát định lượng rõ ràng. Tác giả sử dụng các công cụ chuyên dụng để vẽ biểu đồ phân phối Histogram, biểu đồ phân tán Scatter, đánh giá chỉ số năng lực quy trình Cp, Cpk đối với từng nhà cung cấp cell pin, và thực hiện kiểm định giả thuyết thống kê Paired t-test cùng phân tích hồi quy đa biến để đánh giá độ tin cậy của các giải pháp cải tiến trước và sau khi áp dụng. Toàn bộ lộ trình thực nghiệm được triển khai chặt chẽ trong vòng 15 tuần (từ tháng 09/2022 đến tháng 12/2022).

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Thứ nhất, qua phân tích biểu đồ Pareto trên 17 dạng lỗi sản phẩm khác nhau, nghiên cứu phát hiện 3 dạng khuyết tật chính chiếm đến 78,5% tổng số lỗi trên toàn bộ dây chuyền, bao gồm: lỗi hàn tự động (Welding failure), lỗi điện áp bộ pin (Pack voltage failure) và lỗi hạt chì hàn mạch PCBA (Soldering failure/Solder balls). Trong đó, lỗi điện áp xuất phát trực tiếp từ sự thiếu ổn định và không đồng đều giữa 2 nhà cung cấp cell pin là Lishen và High Star, với độ lệch chuẩn điện áp giữa các lô nhập khẩu lên tới 0,08V.

Thứ hai, mức năng lực quy trình ban đầu của dây chuyền rất thấp với DPMO trung bình đo lường trong giai đoạn từ tháng 5 đến tháng 7 năm 2022 đạt 7.197 lỗi trên một triệu cơ hội, tương ứng mức Sigma ngắn hạn là 3,95σ và mức Sigma dài hạn chỉ đạt 3,12σ. Sau khi triển khai đồng bộ các giải pháp cải tiến trong chu trình DMAIC, chỉ số DPMO trung bình giảm mạnh xuống dưới 1.200, giúp mức Sigma dài hạn của toàn bộ dây chuyền tăng vọt từ 3,12σ lên 4,1σ, vượt mức kỳ vọng mục tiêu ban đầu.

Thứ ba, việc tái cân bằng dây chuyền sản xuất (gồm 9 trạm làm việc và 14 công nhân) thông qua cải tiến đồ gá, chuẩn hóa thao tác và phân bổ lại công việc đã rút ngắn thời gian chu kỳ tại trạm nút thắt cổ chai từ 47,3 giây xuống còn 44,4 giây. Nhờ đó, năng lực sản xuất thực tế tăng từ 76 sản phẩm/giờ lên 81 sản phẩm/giờ (tăng 6,58%), đồng thời nâng tỷ lệ hoàn thành kế hoạch sản xuất từ 88% lên 96%, giúp nhà máy cắt giảm 100% các ca làm việc ngoài giờ vào ngày Chủ nhật.

Thảo luận kết quả

Kết quả nghiên cứu chứng minh rằng việc áp dụng chu trình DMAIC đã giải quyết triệt để các nút thắt kỹ thuật và tổ chức lao động. Đối với lỗi hàn tự động, việc thiết lập cơ chế mài tự động đầu hàn (welding tip) định kỳ và chuẩn hóa dòng điện hàn ở mức 3,5kA trong vài mili-giây đã loại bỏ hoàn toàn hiện tượng mối hàn lỏng hoặc cháy xém kim loại. Đối với lỗi bọt chì trên bảng mạch PCBA, việc chuẩn hóa quy trình vệ sinh đầu mỏ hàn sau mỗi 2 giờ và bổ sung cơ chế tạo rãnh thoát khí trên đồ gá hàn đã giúp giảm 82% số lượng hạt chì thừa, được kiểm chứng thuyết phục qua biểu đồ phân phối Histogram và kiểm định Paired t-test với giá trị p-value nhỏ hơn 0,05.

Dữ liệu nghiên cứu được trực quan hóa sinh động thông qua biểu đồ phân tích năng lực quy trình Cpk của 2 nhà cung cấp cell pin, cho thấy nhà cung cấp High Star đạt chỉ số Cpk 1,42 vượt trội so với mức 1,05 của nhà cung cấp Lishen. Trên bảng biểu đồ kiểm soát Control Chart I-MR, các điểm dữ liệu đo lường chất lượng sau cải tiến hoàn toàn nằm trong giới hạn kiểm soát trên (UCL) và giới hạn kiểm soát dưới (LCL), không còn hiện tượng vượt ngưỡng bất thường. Kết quả cải thiện mức Sigma từ 3,12σ lên 4,1σ trong nghiên cứu này hoàn toàn tương đồng với các công bố quốc tế, tiêu biểu như nghiên cứu của Marques và Matthé trong ngành đúc nhôm (tăng từ 2,1σ lên 4,1σ) và nghiên cứu của Desai trong ngành sản xuất gốm sứ khi nâng mức sigma vượt mốc 4,0σ.

Đề xuất và khuyến nghị

Dựa trên kết quả thực nghiệm thành công, đề tài đưa ra 4 nhóm giải pháp chiến lược nhằm duy trì ổn định và nhân rộng hiệu quả cải tiến:

Một là, chuẩn hóa và tự động hóa quy trình bảo trì thiết bị hàn, đồ gá (Thực hiện bởi Kỹ sư ME và Đội ngũ Bảo trì nhà máy). Tiến hành lắp đặt hệ thống mài đầu hàn tự động định kỳ sau mỗi 500 chu kỳ dập hàn, thiết lập quy chuẩn kiểm tra nhiệt độ mỏ hàn và vệ sinh đầu hàn 1 lần mỗi ca sản xuất. Mục tiêu duy trì tỷ lệ lỗi hàn dưới 0,05%, hoàn thành áp dụng đồng loạt trên toàn bộ các chuyền trong vòng 4 tuần.

Hai là, siết chặt tiêu chuẩn kiểm soát chất lượng đầu vào cell pin (Thực hiện bởi Kỹ sư SQE và Bộ phận Mua hàng). Yêu cầu nhà cung cấp Lishen và High Star phân loại điện áp cell pin trước khi xuất xưởng với dung sai điện áp không vượt quá mức cộng trừ 0,02V. Thiết lập trạm kiểm tra phân loại tự động tại đầu chuyền để duy trì chỉ số Cpk kiểm tra điện áp luôn lớn hơn 1,33, áp dụng ngay trong quý 1 năm tiếp theo.

Ba là, tái thiết kế đồ gá và tinh gọn quy trình dán nhãn, quét mã vạch (Thực hiện bởi Kỹ sư PIE và Quản lý chuyền sản xuất). Thay thế đồ gá dán tem thủ công bằng đồ gá định vị có ray trượt dẫn hướng, tích hợp máy quét mã vạch cố định tự động tại trạm 8 và trạm 9. Mục tiêu cắt giảm thời gian thao tác từ 15 giây xuống 10 giây trên mỗi sản phẩm, hoàn thành triển khai trong vòng 2 tháng.

Bốn là, số hóa hệ thống giám sát chất lượng thời gian thực bằng biểu đồ kiểm soát SPC (Thực hiện bởi Kỹ sư QE và Bộ phận CNTT). Xây dựng bảng điều khiển trực quan cập nhật liên tục các chỉ số DPMO, sản lượng từng giờ và cảnh báo sớm khi xuất hiện sai lệch quá 3 lần độ lệch chuẩn, triển khai đào tạo cho 100% công nhân và quản lý chuyền trong vòng 6 tuần.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Kỹ sư Quản lý chất lượng (QE/IPQC/SQE) và Kỹ sư Cải tiến quy trình (PIE/ME): Tham khảo chi tiết phương pháp áp dụng 7 công cụ kiểm soát chất lượng, kỹ thuật đánh giá năng lực quy trình Cpk và cách triển khai kiểm định thống kê trên dây chuyền lắp ráp cơ điện tử thực tế.
2. Giám đốc nhà máy và Quản lý sản xuất trong ngành pin và thiết bị cầm tay: Ứng dụng giải pháp cân bằng chuyền hình chữ U, tối ưu hóa Takt Time và loại bỏ nút thắt cổ chai nhằm gia tăng sản lượng từ 5% đến 10% mà không phải đầu tư thêm chi phí máy móc lớn.
3. Giảng viên, học viên cao học và sinh viên chuyên ngành Kỹ thuật Công nghiệp, Quản lý Hệ thống Công nghiệp: Sử dụng làm tài liệu tham khảo chuẩn mực về cấu trúc luận văn thạc sĩ định hướng ứng dụng, cách kết hợp nhuần nhuyễn giữa lý thuyết Six Sigma hàn lâm và giải quyết vấn đề thực tiễn sản xuất.
4. Chuyên gia tư vấn và đào tạo Lean Six Sigma: Khai thác case study điển hình về chuyển đổi quy trình sản xuất pin Lithium 40V, làm nguồn tài liệu phân tích thực tế sinh động cho các khóa đào tạo chứng chỉ Đai Xanh (Green Belt) và Đai Đen (Black Belt).

Câu hỏi thường gặp

1. Phương pháp Six Sigma theo chu trình DMAIC mang lại lợi ích cốt lõi gì cho dây chuyền sản xuất pin? Chu trình DMAIC cung cấp lộ trình 5 bước có cấu trúc chặt chẽ dựa trên dữ liệu thống kê, giúp doanh nghiệp cắt giảm 82% các khuyết tật chính, nâng mức Sigma dài hạn từ 3,12σ lên 4,1σ và tiết kiệm đáng kể chi phí phế phẩm cũng như chi phí làm thêm giờ.

2. Làm thế nào để giải quyết sự sai lệch chất lượng giữa các nhà cung cấp cell pin khác nhau? Luận văn áp dụng phân tích năng lực quy trình Cpk và biểu đồ phân phối Histogram cho 2 nhà cung cấp Lishen và High Star, từ đó xác định phương sai điện áp và thiết lập ngưỡng phân loại cell pin đầu vào với dung sai nghiêm ngặt cộng trừ 0,02V trước khi đưa vào lắp ráp.

3. Tái cân bằng dây chuyền sản xuất đã giúp nâng cao năng suất như thế nào? Bằng cách đo lường chi tiết Takt Time và thiết kế lại đồ gá thao tác tại 9 trạm làm việc, thời gian chu kỳ trạm nút thắt giảm từ 47,3 giây xuống 44,4 giây, giúp năng lực sản xuất tăng từ 76 lên 81 sản phẩm/giờ và tỷ lệ hoàn thành kế hoạch đạt 96%.

4. Các công cụ thống kê nào đóng vai trò quyết định trong giai đoạn Phân tích (Analyze)? Nghiên cứu sử dụng kết hợp biểu đồ Pareto để khoanh vùng 3 dạng lỗi chiếm 78,5% phế phẩm, biểu đồ xương cá Ishikawa kết hợp kỹ thuật 5 Whys để xác định chính xác các nguyên nhân gốc rễ, và phân tích hồi quy đa biến để xác nhận các thông số ảnh hưởng lớn nhất đến chất lượng mối hàn.

5. Doanh nghiệp cần chuẩn bị những nguồn lực gì để duy trì hiệu quả sau giai đoạn Kiểm soát (Control)? Doanh nghiệp cần ban hành hệ thống tài liệu quy trình thao tác chuẩn (SOP), thiết lập biểu đồ kiểm soát Control Chart I-MR cập nhật theo từng ca, và đào tạo năng lực quản lý chất lượng cho đội ngũ 14 công nhân trực tiếp cùng các kỹ sư phụ trách chuyền.

Kết luận

• Đề tài đã ứng dụng thành công chu trình 5 bước DMAIC của Six Sigma để giải quyết bài toán kép về nâng cao chất lượng và năng suất trên dây chuyền sản xuất pin Lithium 40V tại Công ty TTI.
• Nâng mức Sigma dài hạn của toàn bộ dây chuyền từ 3,12σ lên 4,1σ, đồng thời kéo giảm tỷ lệ lỗi phản hồi từ khách hàng từ 0,54% xuống dưới mức mục tiêu 0,2%.
• Tối ưu hóa thành công cấu trúc vận hành của 9 trạm làm việc với 14 nhân sự, nâng công suất từ 76 lên 81 sản phẩm/giờ và đạt 96% tỷ lệ đáp ứng kế hoạch sản xuất.
• Đóng góp hệ thống tài liệu chuẩn hóa SOP, cơ chế mài đầu hàn tự động và quy chuẩn kiểm soát cell pin đầu vào cho ngành sản xuất pin công nghiệp tại Việt Nam.
• Kế hoạch trong 6 tháng tới là tiếp tục nhân rộng mô hình Six Sigma này sang 10 dây chuyền lắp ráp phụ trợ và tích hợp hệ thống cảm biến thông minh theo dõi dữ liệu chất lượng theo thời gian thực.
• Quý độc giả, kỹ sư quản trị chất lượng và nhà quản lý sản xuất hãy tham khảo toàn văn luận văn thạc sĩ để nắm bắt chi tiết từng giải pháp kỹ thuật và áp dụng thành công vào thực tế nhà máy của mình!

Trích đoạn nội dung tài liệu

VIETNAM NATIONAL UNIVERSITY HO CHI MINH UNIVERSITY OF TECHNOLOGY NONG NGOC VU APPLICATION OF SIX SIGMA METHODOLOGY IN BATTERY ASSEMBLY LINE TO IMPROVE QUALITY AND PRODUCTIVITY Major: Industrial Engineering Major ID: 8520117 MASTER THESIS HO CHI MINH CITY, January 2023 THIS RESEARCH IS COMPLETED AT: HO CHI MINH CITY UNIVERSITY OF TECHNOLOGY – VNU HCM Instructor 1: Assoc. Do Ngoc Hien. Le Ngoc Quynh Lam. Nguyen Van Thanh.

Nguyen Duc Duy. Master’s Thesis is defended at HCMC University of Technology, VNU-HCM on January 08, 2023. The Board of The Master’s Thesis Defense Council includes: 1. Nguyen Vang Phuc Nguyen.

Duong Quoc Buu. Counter-Argument Member: PhD. Nguyen Van Thanh. Counter-Argument Member: PhD.

Nguyen Duc Duy. Council Member: Assoc. Do Ngoc Hien. Verification of the Chairman of the Master’s Thesis Defense Council and the Dean of the Faculty of Mechanical Engineering after the thesis is corrected (if any).

CHAIRMAN OF THE COUNCIL DEAN OF FACULTY OF MECHANICAL (Full name and signature) ENGINEERING (Full name and signature) i VIETNAM NATIONAL UNIVERSITY HCMC SOCIALIST REPUBLIC OF VIETNAM VNUHCM UNIVERSITY OF TECHNOLOGY Independence – Liberty – Happiness ________________________ __________________ MASTER’S THESIS ASSIGNMENTS Full name: Nong Ngoc Vu. Date of birth: March 03, 1996. Place of birth: Binh Phuoc. Major: Industrial Engineering.

I – TITLE: APPLICATION OF SIX SIGMA METHODOLOGY IN BATTERY ASSEMBLY LINE TO IMPROVE QUALITY AND PRODUCTIVITY / NGHIÊN CỨU CẢI TIẾN CHẤT LƯỢNG VÀ NĂNG SUẤT CHUYỀN LẮP RÁP DÒNG SẢN PHẨM PIN VỚI GIẢI PHÁP SIX SIGMA II – ASSIGNMENTS AND CONTENT: - Analyze the current state of quality in battery assembly line, identify problems and find the causes. - Analyze the current state of productivity of the line and find the causes. - Deploy 6 Sigma by using DMAIC cycle for battery assembly line. - Record and analyze the results achieved from the Six Sigma methodology.

III – ASSIGNMENT DELIVERING DATE: September 05, 2022. IV – ASSIGNMENT COMPLETING DATE: December 18, 2022. Do Ngoc Hien - Assoc. Le Ngoc Quynh Lam Ho Chi Minh City, January 08, 2023 INSTRUCTOR 1 INSTRUCTOR 2 HEAD OF DEPARTMENT (Full name and signature) (Full name and signature (Full name and signature) DEAN OF FACULTY OF MECHANICAL ENGINEERING (Full name and signature) ii ACKNOWLEDGEMET During the implementation of the project "Application of six sigma methodology in battery assembly line to improve quality and productivity", I received guidance and support to be able to carry out the thesis.

Therefore, I would like to express my sincere thanks to: - Mr. Do Ngoc Hien, Department of Industrial Systems Engineering, Faculty of Mechanical Engineering, Ho Chi Minh City University of Technology. He has guided, advised and supported me throughout the process of making the outline and doing the thesis. - Teachers in the Department of Industrial Systems Engineering, Faculty of Mechanical Engineering, Ho Chi Minh City University of Technology have enthusiastically shared and consult knowledge and suggestions for the topic.

- The suggestions and information sharing of the company managers and colleagues in my business, classmates and friends who did the support me in the process of data collection and implementation of the thesis. Finally, I would like to express deep gratitude to family and friends, classmates, who have always supported and given me strength to complete this thesis. Wishing you and everyone a lot of health, happiness and success in life! Ho Chi Minh City, December 18, 2022 Nong Ngoc Vu iii ABSTRACT Problem statement: In the trend of global economic transformation, the pressure is creasing on the companies, factories due to competition. Specifically, battery manufactures are struggling on many aspects including competitive production process, effectiveness, quality control… The Techtronic Industries company is one of those, the quality control and the performance of the process have not been at highly optimizing level since the factory were recently established in 2019.

The battery product of the company got high customer return ratio of 0.5%, low overall sigma level of 3.95 and the actual production output attainment of 88% with plan. There is a need of increasing the quality and productivity. Purpose and solution: To carrying out and implementing the thesis with the topic of improving the quality and productivity of the battery assembly line with Six Sigma solution by using DMAIC cycle at Techtronic Industries company. From the review of various literatures, it is revealed that Six Sigma is well adopted in many manufacturing processes as effective systematic approach.

The thesis is going is study theories related to Six Sigma, analyze the current status of the battery assembly line, determine the causes affecting quality and productivity failures, plan and implement improvement into the assembly line according to the DMAIC cycle. Results: - Sigma level of overall production line increased from 3.12σ - Production output capacity increased from 76 pcs/h to 81 pcs/h. - Actual production output attainment of plan increased from 88% to 96%. Practical meaning: Reduce the failures of the production line and improve the productivity of the line.

Play as a basis reference for the deployment to other lines in the company. The thesis is an application of Six Sigma solution to battery assembly process. iv TÓM TẮT LUẬN VĂN Mô tả vấn đề: Trong xu thế chuyển đổi kinh tế toàn cầu, áp lực cạnh tranh ngày càng lớn đối với các công ty, nhà máy. Cụ thể, các nhà sản xuất pin đang gặp khó khăn về nhiều mặt bao gồm tối ưu quy trình sản xuất, hiệu quả sản xuất, kiểm soát chất lượng… Công ty Techtronic Industries là một trong số đó, việc kiểm soát chất lượng và hiệu suất của quy trình chưa được tối ưu hóa cao do nhà máy mới được thành lập.

Sản phẩm pin của công ty có tỷ lệ lỗi phản hồi từ khách hàng cao là 0,5%, mức sigma chung là 3,95 và sản lượng sản xuất thực tế đạt 88% so với kế hoạch. Nâng cao chất lượng và năng suất trên dây chuyền mang tính cấp thiết cao. Mục đích và giải pháp: Tác giả mong muốn triển khai và thực hiện luận văn với chủ đề nâng cao chất lượng và năng suất của dây chuyền lắp ráp pin bằng giải pháp Six Sigma theo chu trình DMAIC tại công ty Techtronic Industries. Từ việc xem xét các tài liệu khác nhau cho thấy Six Sigma được áp dụng tốt trong nhiều quy trình sản xuất và đóng vài trò như một phương pháp tiếp cận có hệ thống và hiệu quả.

Luận văn tiến hành nghiên cứu các lý thuyết liên quan đến Six Sigma, phân tích hiện trạng dây chuyền lắp ráp pin, xác định nguyên nhân ảnh hưởng đến chất lượng và năng suất, lập kế hoạch và thực hiện cải tiến dây chuyền lắp ráp theo chu trình DMAIC. Kết quả: - Mức sigma của dây chuyền sản xuất tăng từ 3.12σ - Năng lực sản xuất của dây chuyền tăng từ 76 lên 81 sản phẩm/giờ - Tỉ lệ đáp ứng kế hoạch sản xuất tăng từ 88% lên 96%. Ý nghĩa thực tiễn: Giảm tỉ lệ lỗi của dây chuyền sản xuất và nâng cao năng suất của dây chuyền. Làm cơ sở tham chiếu cho việc triển khai đến các dây chuyền khác trong công ty.

Luận văn là một ví dụ ứng dụng giải pháp Six Sigma vào quá trình lắp ráp pin trong doanh nghiệp. v DECLARATION OF AUTHORSHIP I hereby declare that this thesis with topic “Application of six sigma methodology in battery assembly line to improve quality and productivity” was carried out by myself and the work contained and the results in it are true by author and have not violated research ethics. The data and figures presented in this thesis are for analysis, comments, and evaluations from various resources by my own work and have been duly acknowledged in the reference part. I will take full responsibility for any fraud detected in my thesis.

Ho Chi Minh City, December 18, 2022 Nong Ngoc Vu vi TABLE OF CONTENTS MASTER’S THESIS ASSIGNMENTS. iv TÓM TẮT LUẬN VĂN .v DECLARATION OF AUTHORSHIP. vi TABLE OF CONTENTS. vii LIST OF FIGURES .x LIST OF TABLES.

xiii LIST OF ABBREVIATIONS. xiv CHAPTER 1: INTRODUCTION .3 CHAPTER 2: THEORETICAL BASIS AND LITERATURE REIVEW .2 Benefits of Six Sigma method .4 Sigma level calculation .5 Quality management tools .6 Line balancing by Takt time. 14 CHAPTER 3: DEFINE PHASE .1 About TTI company .2 Mission, value, quality .4 Battery product and production .5 Battery assembly process. 28 CHAPTER 4: IMPLEMENT SIX SIGMA DMAIC .2 Pack Voltage Fail .3 Gap between demand and actual output .2 Improvement deployment-Quality .3 Improvement deployment- Productivity .1 Monitor the control chart and failure .3 Solutions are documented.

73 CHAPTER 5: CONCLUSION AND SUGGESTION .1 Conclusion and discussion.77 ix LIST OF FIGURES Figure 2.1: Some products of the company .2: Batteries and battery families .3: Battery production layout .5: Assemble the cell into carrier .7: Attach the metal pieces and put them into the automatic welding machine .8: Install the PCBA to the cells .9: Automatic soldering machine .12: Attach foams and gasket seal .17: Internal DPPM from Quality Department .19: Demand vs actual output .2: Pareto of top defects .4: Fishbone diagram for welding failures .5: Fishbone with highlighted causes .6: Fishbone diagram for pack voltage fail .7: Highlighted causes for pack voltage fail .8: Fishbone diagram for gap between demand and actual output .9: Doing Gemba to improve alignment .10: Set up automatic grinding for welding tip .11: Terms with p value .12: Terms after removing insignificantly terms .13: Best regression equation .17: Main effects plot .19: Standardize the cleaning process for soldering cleaning.20: Set up grooving mechanism .21: Pair t test for solder balls improvement .22: Improve fixture for soldering station .23: Check solder tips every shift .24: Histogram for 2 suppliers .25: Process Capability for Lishen supplier at sorting station .26: Process Capability for High Star supplier at sorting station .27: Process Capability for pack voltage at function test by using Lishen cell .28: Process capability for pack voltage at function test by using Highstar cell .29: Improve fixture at labeling station .30: Improve the scanning process .31: Redistribute task between stations.32: DPMO after improvement .33: Control chart assessment .35: Attainment of the plan .36: Control chart to be monitored. 72 xii LIST OF TABLES Table 2.1: Convert DPMO with sigma level.1: Battery assembly process .2: Type of defects .1: Tools for analyzing .2: Eliminate some causes .3: 5 why technique for welding failure .4: Eliminate causes for pack voltage fail .5: 5 why technique for pack voltage failure.6: Explanations for eliminating causes of gap .8: Priority for improvement actions .15: Solder balls improvement .16: Completion date for actions .17: Sigma level improvement. 73 xiii LIST OF ABBREVIATIONS Abbreviation Meaning AES Advance Energy Solutions DPMO Defects per Million Opportunity DOE Design of Experiment IPQC In Process Quality Control ME Manufacturing Engineer NPD New Product Development OP Outdoor Products OOBA Out of Box Audit PIE Production and Industrial Engineer PPM Part per Million PCBA Printed Circuit Board QE Quality Engineer SQE Supplier Quality Engineer SIPOC Supplier-Input-Process-Output-Customer TTI Techtronic Industry xiv INTRODUCTION CHAPTER 1: INTRODUCTION 1.1 Problem statement With the trend of shifting to renewable energy and reducing dependence on fossil energy, energy and charge storage is very interested and increasingly booming. Mobile sectors especially electric vehicles will drive the demand for batteries, with Lithium-Ion batteries dominating the future market share.

Demand for batteries is forecast to grow rapidly by up to 25% per year, and hundreds of plants will be built to meet demand by 2030 (Jacky, 2022). Research and Market has published its global battery market report for 2020- 2027 in 2021. According to this report, in the context of Covid-19, the global battery market is still quietly growing, reaching 120.4 billion in 2020, expected to increase to 279.