Hiện trạng công cụ hỗ trợ sản xuất thông minh

Theo truyền thống, sản xuất đề cập đến quá trình sản xuất công nghiệp, thông qua đó nguyên liệu thô được chuyển thành sản phẩm hoàn chỉnh để bán trên thị trường. Tuy nhiên, ngày nay, sản xuất được coi là khái niệm tích hợp ở tất cả cấp độ từ máy móc đến hệ thống sản xuất cho đến toàn bộ hoạt động cấp độ kinh doanh. Sự phát triển về định nghĩa “sản xuất” dẫn đến việc thiết lập các yêu cầu mới để phát triển các bộ công cụ sản xuất như một tổ hợp phương pháp và công cụ thực tiễn.

Trong những năm qua, các sáng kiến sản xuất khác nhau như sản xuất tinh gọn (Lean Manufacturing) và sản xuất kỹ thuật số (Digital Manufacturing) đã phát triển bộ công cụ riêng có thể giúp các doanh nghiệp sản xuất thay đổi theo hướng hoạt động sản xuất hiệu quả hơn.

Công cụ tinh gọn (Lean Tools) đối với hiệu suất hoạt động sản xuất

Bộ công cụ là tập hợp các phương pháp, công cụ, phần mềm và thực tiễn quản lý. Mỗi bộ công cụ có mục tiêu riêng. Khi nói đến sản xuất, một vài bộ công cụ có sẵn, có thể được coi là tiền thân để phát triển bộ công cụ sản xuất thông minh.

Ioannis Belekoukias và cộng sự đã phân loại các công cụ và phương khác nhau để phát triển bộ công cụ mô-đun: (a) hệ thống sản xuất tức thời (Just-in-Time, JIT), (b) duy trì hiệu suất thiết bị tổng thể (Total Productive Maintenance, TPM), (c) Tự động hóa thông minh, (d) Sơ đồ chuỗi giá trị (Value Stream Mapping, VSM) và (e) Phương pháp cải tiến Kaizen.

Hệ thống sản xuất tức thời JIT được thể hiện đầy đủ trong một câu: “Sản xuất sản phẩm đúng với số lượng tại đúng nơi vào đúng thời điểm”. Trong sản xuất hay dịch vụ, mỗi công đoạn của quy trình sản xuất ra một số lượng đúng bằng số lượng mà công đoạn sản xuất tiếp theo cần tới. Các quy trình không tạo ra giá trị gia tăng phải bỏ. Điều này cũng đúng với giai đoạn cuối cùng của quy trình sản xuất, tức là hệ thống chỉ sản xuất ra cái mà khách hàng muốn.

Hệ thống sản xuất tức thời JIT là hệ thống sản xuất trong đó các luồng nguyên vật liệu, hàng hoá và sản phẩm truyền vận trong quá trình sản xuất và phân phối được lập kế hoạch chi tiết từng bước sao cho quy trình tiếp theo có thể thực hiện ngay khi quy trình hiện thời chấm dứt. Qua đó, không có hạng mục nào rơi vào tình trạng để không, chờ xử lý, không có nhân công hay thiết bị nào phải đợi để có đầu vào vận hành.

Cùng với công nghệ thông tin hiện đại, Kanban là phương pháp hỗ trợ hữu hiệu áp dụng hệ thống sản xuất tức thời JIT. Kanban là hệ thống quản lý thông tin kiểm soát số lượng linh kiện trong từng quy trình sản xuất.

Cụ thể, Kanban được gắn vào hộp linh kiện khi chuyển qua từng công đoạn lắp ráp. Công nhân ở công đoạn nhận linh kiện từ công đoạn trước phải để lại 1 Kanban đánh dấu việc chuyển giao số lượng linh kiện. Linh kiện qua hết các công đoạn trong dây chuyền lắp ráp, Kanban đã được điền đầy đủ thông tin theo yêu cầu và gửi ngược lại vừa để lưu công việc đã hoàn tất, vừa để yêu cầu cung ứng linh kiện tiếp theo.

Các sáng kiến như sản xuất tinh gọn và sản xuất kỹ thuật số đã phát triển bộ công cụ riêng có thể giúp doanh nghiệp sản xuất thay đổi theo hướng hoạt động sản xuất hiệu quả hơn. 

Duy trì hiệu suất thiết bị tổng thể (TPM) là phương pháp quản lý được áp dụng đầu tiên tại Nhật Bản, sau đó được phổ biến, áp dụng rộng rãi trong các ngành sản xuất công nghiệp trên toàn thế giới. Theo phương pháp này, công nhân vận hành phải đảm nhiệm cả công việc bảo dưỡng hàng ngày còn bộ phận bảo dưỡng chuyên trách sẽ quản lý và đảm nhiệm các công tác bảo dưỡng quan trọng định kỳ.

Việc thực hiện TPM nhằm tối đa hóa hiệu suất thiết bị, nâng cao năng suất với một hệ thống bảo dưỡng được thực hiện trong suốt vòng đời của thiết bị, đồng thời nâng cao ý thức và sự hài lòng với công việc của người lao động. Với TPM, mọi người cùng hợp lực và tương tác với nhau để nâng cao hiệu suất hoạt động của thiết bị một cách hiệu quả nhất. Các trụ cột (Pillars) của hoạt động TPM gồm: 5S (nền tảng của TPM, khởi đầu cho việc phát hiện vấn đề để tiến hành các hoạt động cải tiến trong TPM); Bảo dưỡng tự chủ (Autonomus Maintenance): mục đích giúp công nhân vận hành máy biết sửa chữa, bảo dưỡng máy và nhận diện hư hỏng ở một mức độ nhất định;

Cải tiến có trọng điểm (Focus Improvement): tập trung tất cả nguồn lực vào một, hay một số mục tiêu lựa chọn trước thì dễ dẫn đến thành công mà không lãng phí thời gian, công sức; Bảo dưỡng có kế hoạch (Planned Maintenance): để tránh dừng máy, tránh các lỗi lặp lại, tăng tuổi thọ máy, giảm thời gian sửa chữa và chi phí cho công tác bảo trì; Duy trì chất lượng (Quality Maintenance): nhằm xây dựng, duy trì và quản lý hệ thống quản lý chất lượng tốt, kiểm soát chất lượng từ khâu đầu tiên đến khâu phân phối và hậu mãi, có hệ thống khắc phục và phòng ngừa;

Đào tạo (Training): đào tạo thích hợp, chuẩn hóa đảm bảo chất lượng, hiệu quả; – Hoạt động TPM tại các phòng ban (Office TPM): thu thập, xử lý, cung cấp thông tin, phục vụ các nhu cầu khác của sản xuất; An toàn, sức khỏe và môi trường (Safety, Health and Environment): hướng tới không có tai nạn lao động, không có bệnh nghề nghiệp, không tác động xấu đến môi trường và nhấn mạnh đến an toàn, sức khỏe và môi trường làm việc của công nhân vận hành thiết bị.

Tự động hóa thông minh là hệ thống mà dây chuyền có khả năng phát hiện các sự cố bất thường, các vấn đề chất lượng hoặc chậm dây chuyền và có thể tự động dừng dây chuyền. Bằng cách này, tự động hóa giúp ngăn chặn các sản phẩm kém chất lượng được đưa đến công đoạn tiếp theo và không xảy ra lỗi bất thường.

Mục đích của tự động hóa thông minh nhằm ngăn ngừa nguy cơ xảy ra sự cố trong quá trình sản xuất hoặc phát hiện các vấn đề trước khi nó xảy ra, giúp phát hiện lỗi, ngăn ngừa và kiểm soát sai hỏng. Thực hiện tự động hóa thông minh giúp đảm bảo chất lượng theo tiêu chuẩn, đồng thời giúp ngăn ngừa hỏng hóc máy móc, thiết bị và giảm sự tham gia của con người vào quá trình sản xuất.

Một số công cụ để thực hiện tự động hóa thông minh là hệ thống phòng tránh lỗi (Poka-Yoke) và hệ thống kiểm soát công việc, hướng dẫn sản xuất (Andon). Cụ thể: Phòng tránh lỗi (Poka-Yoke): sử dụng các thiết bị đơn giản nhưng có khả năng ngăn ngừa tình trạng không bình thường trước khi chúng xảy ra hoặc dừng dây chuyền khi lỗi xảy ra để ngăn ngừa lỗi. Các vấn đề về lỗi sản phẩm, hỏng hóc trong quá trình sản xuất gây ra hoàn toàn có thể được loại bỏ thông qua hệ thống Poka-Yoke. Mục tiêu của Poka-Yoke nhằm kiểm tra 100% các sản phẩm và đưa ra phản hồi nhanh chóng về vấn đề, sự cố để đưa ra các cảnh báo hoặc dừng dây chuyền kịp thời;

Hệ thống Andon: Là công cụ của quản lý trực quan nhằm kiểm soát và hướng dẫn công việc của người công nhân. Hệ thống thông tin kiểm soát trên hệ thống Andon giúp cảnh báo người công nhân nhận biết được các nguy cơ hoặc vấn đề xảy ra đồng thời đưa ra các tín hiệu này lên hệ thống Andon để người quản lý dây chuyền biết và đưa ra cách xử lý nhanh chóng.

Sơ đồ chuỗi giá trị (VSM) là một phương pháp lập bản đồ trực quan về “con đường” sản xuất của sản phẩm (vật liệu và thông tin). Sơ đồ chuỗi giá trị có thể cho thấy toàn bộ hệ thống từ khi khởi đầu để giúp nhà quản lý, kỹ sư, công nhân sản xuất, người lập chương trình, nhà cung cấp và khách hàng nhận ra sự lãng phí và xác định nguyên nhân của nó. Quá trình này bao gồm lập bản đồ “thực trạng hiện tại” tập trung vào những gì bạn muốn hay được gọi là kế hoạch chi tiết “thực trạng tương lai” có thể xem như nền tảng cho các chiến lược cải tiến tinh gọn khác.

Sơ đồ chuỗi giá trị là công cụ giao tiếp, công cụ lập kế hoạch kinh doanh và quản lý quá trình thay đổi. Bước đầu tiên là vẽ ra trạng thái hiện tại được thực hiện bằng cách thu thập thông tin từ nhà xưởng sản xuất. Bước này cung cấp thông tin cần thiết để lập bản đồ “trạng thái” tương lai (những điều mong muốn ở tương lai). Bước cuối cùng là chuẩn bị và bắt đầu tích cực sử dụng một kế hoạch thực hiện những điều đã mô tả, lập kế hoạch để đạt được “trạng thái” tương lai như thế nào.

Kaizen là công cụ trong quản lý được áp dụng nhằm thúc đẩy hoạt động cải tiến liên tục với sự tham gia của mọi người nhằm không ngừng cải thiện môi trường làm việc. Trong tiếng Nhật, Kaizen có nghĩa là “cải tiến liên tục”. Kaizen là sự tích lũy các cải tiến nhỏ thành kết quả lớn, tập trung vào xác định vấn đề, giải quyết vấn đề và thay đổi chuẩn để đảm bảo vấn đề được giải quyết tận gốc. Do đó, Kaizen còn hơn một quá trình cải tiến liên tục, với niềm tin rằng sức sáng tạo của con người là vô hạn.

Qua đó, tất cả mọi thành viên trong tổ chức từ lãnh đạo đến công nhân đều được khuyến khích đưa ra đề xuất cải tiến dù là nhỏ xuất phát từ những công việc thường ngày. Khi áp dụng ở nơi làm việc, đòi hỏi sự cam kết và nỗ lực liên tục của mọi người, từ cán bộ quản lý đến người công nhân. Kaizen là những cải tiến nhỏ thực hiện từng bước trong một thời gian dài. Thực hiện Kaizen ít tốn kém nhưng mang lại hiệu quả cao trong việc nâng cao chất lượng công việc, nâng cao chất lượng sản phẩm, dịch vụ và giảm chi phí hoạt động.

Công cụ sản xuất kỹ thuật số (Digital Manufacturing Toolbox)

Việc lựa chọn các bộ công cụ tốt nhất để hỗ trợ sản xuất cho các SME cũng được thảo luận trong nhiều nghiên cứu gần đây, trong đó tập trung nhấn mạnh đặc điểm cụ thể của các bộ công cụ này.

Kaartinen, H và đồng nghiệp đã đề xuất bộ công cụ cho sản xuất kỹ thuật số: Công cụ thiết kế sản xuất và mô phỏng sản xuất: tập trung vào giá trị gia tăng và giảm chất thải (ví dụ: lập kế hoạch sản xuất, lập kế hoạch bố trí, mô phỏng quá trình và sản xuất tinh gọn); Các công cụ tự động hóa sản xuất (ví dụ: gia công CNC, giám sát từ xa, lập trình PLC, thị giác máy, công nghệ RFID và mã vạch);

Công cụ robot: có thể thay thế cho lao động của con người có tác động tích cực đến sản xuất tỷ lệ và chất lượng (ví dụ: lập trình văn phòng, xử lý vật liệu…); Các công cụ sản xuất in 3D: để giảm chi phí (ví dụ: đúc sẵn, tạo mẫu và in 3D…); Quét và đo kỹ thuật số (đo lường): để thiết kế tiết kiệm và đổi mới quy trình (ví dụ: quét laser 3D, kỹ thuật đảo ngược và đảm bảo chất lượng).

Công cụ sản xuất điện tử (e-manufacturing)

Lee, J. đã đề cập đến công cụ hoặc bộ công cụ sau đây cho sản xuất điện tử: Trí thông minh dự đoán (ví dụ: tác nhân, thuật toán, phần mềm); Nền tảng mở rộng; Tương thích thông tin giữa thiết bị và doanh nghiệp; Các công cụ chuyển đổi dữ liệu thành thông tin thành kiến thức; Hệ thống đồng bộ hóa để ra quyết định (ví dụ: hệ thống thương mại điện tử CRM, SCM, B2B); Hệ thống truyền thông; Nhân viên giáo dục và đào tạo; Văn hóa doanh nghiệp linh hoạt.

Công cụ hệ thống sản xuất thông minh quy mô nhỏ (small-scale intelligent manufacturing)

Tương tự, bộ công cụ cho các hệ thống sản xuất thông minh quy mô nhỏ đã được đề xuất. Trong đó ba khái niệm được định nghĩa: Công nghệ thông tin để quản lý sản xuất (ví dụ: công nghệ đại lý, đám mây điện toán, công nghệ di động và giám sát từ xa); Kỹ thuật trí tuệ nhân tạo (AI) trong sản xuất cũng như công nghệ CAD, máy CNC, robot, thực tế ảo và các công nghệ khác như tạo mẫu nhanh, đo lường, kiểm tra 3D…

Hà My