ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
TẠ HỮU NHÂN
XÂY DỰNG PHẦN MỀM QUẢN LÝ VIỆC BẢO TRÌ SỬ DỤNG GIẢI THUẬT ĐIỀU ĐỘ CHO DOANH NGHIỆP VỪA VÀ NHỎ
DEVELOPING THE COMPUTERIZED MAINTENANCE MANAGEMENT SYSTEM USING SCHEDULING ALGORITHM
FOR SMALL AND MEDIUM-SIZED ENTERPRISES
Chuyên ngành: Kỹ thuật Điều khiển và Tự động hóa Mã số: 8520216
LUẬN VĂN THẠC SĨ
Trang 2CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA –ĐHQG -HCM
Cán bộ hướng dẫn khoa học : TS Trần Ngọc Huy (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký)
Cán bộ chấm nhận xét 1 : TS Nguyễn Trọng Tài (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký)
Cán bộ chấm nhận xét 2 : TS Ngô Thanh Quyền (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký)
Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp HCM ngày 15 tháng 06 năm 2023
Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm:
(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị của Hội đồng chấm bảo vệ luận văn thạc sĩ) 1 Chủ tịch: GS.TS Hồ Phạm Huy Ánh
2 Thư ký: PGS.TS Huỳnh Thái Hoàng 3 Ủy viên: PGS.TS Lê Mỹ Hà 4 Phản biện 1: TS Nguyễn Trọng Tài 5 Phản biện 2: TS Ngô Thanh Quyền
Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV và Trưởng Khoa quản lý chuyên ngành sau khi luận văn đã được sửa chữa (nếu có)
Trang 3i
ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự do - Hạnh phúc
NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ tên học viên: Tạ Hữu Nhân MSHV: 2170973 Ngày, tháng, năm sinh: 04/08/1999 Nơi sinh: Kiên Giang Chuyên ngành: Kỹ thuật Điều khiển và Tự động hóa Mã số : 8520216
I TÊN ĐỀ TÀI:
- Tiếng Việt : XÂY DỰNG PHẦN MỀM QUẢN LÝ VIỆC BẢO TRÌ SỬ DỤNG GIẢI THUẬT ĐIỀU ĐỘ CHO DOANH NGHIỆP VỪA VÀ NHỎ - Tiếng Anh : DEVELOPING THE COMPUTERIZED MAINTENANCE
MANAGEMENT SYSTEM USING SCHEDULING ALGORITHM FOR SMALL AND MEDIUM-SIZED ENTERPRISES
II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: : Xây dựng phần mềm quản lý việc bảo trì có sử
Trang 4ii
III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : (Ghi theo trong QĐ giao đề tài) 06/02/2023IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: (Ghi theo trong QĐ giao đề tài)
11/06/2023
V CÁN BỘ HƯỚNG DẪN (Ghi rõ học hàm, học vị, họ, tên): TS Trần Ngọc Huy
TP HCM, ngày 25 tháng 07 năm 2023
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN
(Họ tên và chữ ký)
CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO
(Họ tên và chữ ký)
TRƯỞNG KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ
Trang 5iii
LỜI CẢM ƠN
Tôi xin cảm ơn các giảng viên, nhân viên trường Đại học Bách Khoa, Đại học Quốc gia TP.HCM, các thầy cô tại khoa Điện – Điện Tử và Bộ môn Điều khiển và Tự động hóa đã tạo điều kiện, hỗ trợ trong quá trình học tập và nghiên cứu tại đây
Tôi xin cảm ơn TS Trần Ngọc Huy – Cán bộ hướng dẫn Luận văn Thạc sĩ, các đồng nghiệp nghiên cứu, các sinh viên nghiên cứu và học tập tại phịng thí nghiệm FABLAB, đã cung cấp thiết bị, hỗ trợ tư vấn, định hướng, hướng dẫn và tạo điều kiện để tôi thực hiện luận văn thạc sĩ ứng dụng này Tôi xin cảm ơn TS Nguyễn Trọng Tài và TS Ngô Thanh Quyền đã có những nhận xét, phản biện đề tài để giúp phần nghiên cứu này được đầy đủ và hoàn chỉnh hơn Xin cảm ơn và ghi nhận các ý kiến đóng góp, nhận xét từ các Giáo sư, Phó giáo sư, Tiến sĩ tại Hội đồng bảo vệ Luận văn Thạc sĩ ngày 15/06/2023 tại Trường Đại học Bách Khoa – Đại học Quốc gia TP.HCM
Cuối cùng, tôi xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, đồng nghiệp và bạn bè đã luôn hỗ trợ, đồng hành và là điểm tựa tinh thần để tơi có thể chun tâm nghiên cứu và thực hiện đề tài này
Trong quá trình nghiên cứu và thực hiện đề tài luận văn Thạc sĩ, do thời gian và trình độ nghiên cứu có hạn, khơng thể tránh khỏi những sai sót, rất mong nhận được các ý kiến đóng góp và nhận xét từ quý vị
Trang 6iv
TÓM TẮT LUẬN VĂN
Mục tiêu: Luận văn tập trung nghiên cứu vào việc phát triển một ứng dụng tự động
hóa trong nhà máy, doanh nghiệp sản xuất, cụ thể là một hệ thống quản lý việc bảo trì trong các doanh nghiệp vừa và nhỏ Đây là một hệ ứng dụng gồm nhiều nền tảng từ web app, ứng dụng điện thoại, server giao tiếp với các ứng dụng khác trong một hệ MES của nhà máy Hệ ứng dụng này sử dụng một giải thuật điều độ, lên lịch cho các đơn bảo trì theo một lịch trình tối ưu nhất dựa vào thời gian nghỉ của máy, thời gian làm việc của nhân công và mức độ sẵn sàng của các linh kiện thay thế Giải thuật được sử dụng là Tabu Search, một loại giải thuật kiểu metaheuristic, sử dụng kiểu tìm kiếm dạng cục bộ, kết hợp các phương pháp tìm kiếm vùng lận cận để làm tối thiểu hóa một hàm mục tiêu cho trước
Phạm vi: Ứng dụng cho bộ phận bảo trì, bảo dưỡng của các doanh nghiệp vừa và nhỏ,
mà cụ thể ở đây chính là một doanh nghiệp sản xuất nhựa tại Việt Nam
Đối tượng: Web-app portal chạy trên nền tảng web và một ứng dụng chạy trên điện
thoại, có hỗ trợ cho cả nền tảng Android và iOS
Phương pháp thực hiện: Khảo sát môi trường thực tế, lên phương án cải tiến cách
Trang 7v
ABSTRACT
Objective: The thesis focus on study in the development of an automation application
in factory and enterprise process, specifically a system which handles the maintenance management of small and medium-sized enterprises This is a part of the ecosystem of Manufacturing Execution System layer in Automation Pyramid (ISA 95) The system includes web application, mobile application, and the server Besides that, an algorithm which helps the manager handle the scheduling and task arrangement, the more optimal solution will be provided by the algorithm based on the work schedule of the devices and employees, the availability of materials This algorithm is Tabu Search, a metaheuristic, using local search and a method which helps avoid the local optimal cost function
Scope: Applied for the maintenance department of small and medium-sized
enterprises, specifically the plastic factory and enterprise in Vietnam
Object: Web application portal which run on web browser, a mobile application run
on Android and iOS
Method: studying the actual factory environment, making the plans which improve
Trang 8vi
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đề tài này là cơng trình nghiên cứu của tơi, có sự hỗ trợ từ Giảng viên hướng dẫn là TS Trần Ngọc Huy và một số bạn sinh viên thực tập trong phịng thí nghiệm FABLAB, trực thuộc trường Đại học Bách Khoa – Đại học Quốc gia TP.HCM Các nội dung nghiên cứu, kết quả, đánh giá trong đề tài này là trung thực và chưa từng được bất kỳ cá nhân, tổ chức nào công bố trong bất kỳ nghiên cứu nào trước đây Những số liệu, bảng biểu phục vụ cho việc phân tích, nhận xét đến từ nguồn dữ liệu thực tế của nhà máy và những tình huống giả định mà tơi đề ra để kiểm tra thử tính phù hợp, khả thi và mức độ đáp ứng của nghiên cứu Các dữ liệu, bảng biểu, nhận xét, đánh giá được trích dẫn và thu thập từ nhiều nguồn khác nhau sẽ được đề cập trong phần tài liệu tham khảo
Nếu phát hiện có bất kỳ sự gian lận nào tơi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm trước Hội đồng cũng như kết quả luận văn của mình
TÁC GIẢ
Trang 9vii
MỤC LỤC
NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ i
LỜI CẢM ƠN iii
TÓM TẮT LUẬN VĂN iv
ABSTRACT v
LỜI CAM ĐOAN vi
MỤC LỤC vii
DANH MỤC HÌNH VẼ x
DANH MỤC BẢNG xii
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT xiii
1 MỞ ĐẦU 1
2 GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI 2
2.1 Lý do chọn đề tài 2
2.2 Nhiệm vụ đề tài 3
2.3 Phương pháp thực hiện 3
3 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 5
3.1 Các khái niệm cơ sở: 5
3.1.1 Bảo trì là gì? 5
3.1.2 Hệ thống thực thi sản xuất (MES): 6
3.1.3 Hệ thống Quản lý việc bảo trì bằng máy tính (CMMS): 9
3.1.4 Tiêu chuẩn ISA 95: 10
3.2 ISA 95 về hệ thống quản lý bảo trì bằng máy tính: 10
3.2.1 Định nghĩa bảo trì theo ISA 95: 11
Trang 10viii
3.3 Giải thuật Tabu Search: 22
3.3.1 Khái niệm cơ bản: 22
3.3.2 Các thành phần của Tabu Search: 23
3.3.3 Lưu đồ giải thuật: 26
4 PHƯƠNG ÁN THỰC HIỆN 28
4.1 Sơ đồ khối hệ thống: 28
4.2 Web app (Front-end): 29
4.2.1 Định nghĩa và lý do lựa chọn: 29
4.2.2 Chức năng của Webapp trong CMMS: 30
4.3 Ứng dụng trên điện thoại (Mobile App) 51
4.3.1 Lý do sử dụng: 51
4.3.2 Chức năng của thiết bị di động: 52
4.4 Máy chủ (backend server): 57
4.5 Quy trình cơng việc bảo trì: 58
4.5.1 Sơ đồ quy trình 58
4.5.2 Cấu trúc dữ liệu: 62
4.6 Giải thuật hỗ trợ lên lịch bảo trì: 75
4.6.1 Mơ tả bài tốn: 75
Trang 11ix
4.6.8 Thực hiện giải thuật: 88
4.6.9 Tabu List: 91
4.6.10 Số lần lặp: 93
5 KẾT QUẢ VÀ ĐÁNH GIÁ 98
5.1 Kết quả 98
5.1.1 Tập dữ liệu đầu vào 98
5.1.2 Kết quả giải thuật: 105
5.1.3 Hệ thống phần mềm CMMS: 108
5.2 Đánh giá: 109
5.2.1 Giải thuật: 109
5.2.2 Hệ thống CMMS: 109
6 HƯỚNG PHÁT TRIỂN: 110
TÀI LIỆU THAM KHẢO 112
PHẦN LÝ LỊCH TRÍCH NGANG 113
Q TRÌNH ĐÀO TẠO 113
Trang 12x
DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 3.1 Quy mơ thị trường của CMMS 10
Hình 3.2 Tháp phân tầng tự động hóa theo tiêu chuẩn ISA-95 11
Hình 3.3 Mơ hình hoạt động việc quản lý việc bảo trì trong doanh nghiệp [2] 13
Hình 3.4 Các vấn đề của Local Search (nguồn bealdung.com) 23
Hình 3.5 Lưu đồ giải thuật Tabu Search 26
Hình 4.1 Tách ra hai loại máy chủ để thực hiện 2 cơng việc khác nhau 29
Hình 4.2 Màn hình Tổng quan Web app 31
Hình 4.3 Sơ đồ máy ép tại doanh nghiệp 32
Hình 4.4 Cửa sổ thơng tin cơ bản về máy ép 33
Hình 4.5 Giao diện trang xem Lịch trình (phịng ngừa) 35
Hình 4.6 Màn hình lịch trình dạng calendar view 36
Hình 4.7 Đầu vào, đầu ra của giải thuật Tabu Search 37
Hình 4.8 Danh sách cơng việc cần lên lịch 37
Hình 4.9 Lịch làm việc của máy ép 38
Hình 4.10 Lịch làm việc của kỹ thuật viên 38
Hình 4.11 Giao diện xem lại danh sách cơng việc sau khi import Excel 39
Hình 4.12 Giao diện xem lại danh sách thiết bị sau khi import Excel 39
Hình 4.13 Giao diện xem lại danh sách KTV sau khi import Excel 40
Hình 4.14 Chi tiết cơng việc bảo trì 41
Hình 4.15 Giao diện phần khắc phục 42
Hình 4.16 Giao diện yêu cầu bảo trì 43
Hình 4.17 Giao diện tạo yêu cầu bảo trì 44
Hình 4.18 Giao diện dùng để cập nhật, duyệt, từ chối yêu cầu bảo trì 45
Hình 4.19 Quản lý thơng tin khn 46
Hình 4.20 Quản lý bản vẽ khn 46
Hình 4.21 Quản lý các tiêu chuẩn về khn 47
Hình 4.22 Quản lý lịch sử bảo trì khn 47
Trang 13xi
Hình 4.24 Giao diện quản lý toàn bộ phiếu yêu cầu bổ sung 49
Hình 4.25 Giao diện cho phép tạo yêu cầu mua bổ sung 50
Hình 4.26 Thơng tin chi tiết về loại vật tư 51
Hình 4.27 Giao diện lịch làm việc trên thiết bị di động 52
Hình 4.28 Chi tiết công việc trên thiết bị di động 53
Hình 4.29 Giao diện kiểm tra tổng quát trên di động 54
Hình 4.30 Chi tiết việc kiểm tra nếu trường hợp khơng đạt 55
Hình 4.31 Tạo u cầu bảo trì từ ứng dụng di động 56
Hình 4.32 Tách ra hai loại máy chủ để thực hiện 2 cơng việc khác nhau 58
Hình 4.33 Quy trình bảo trì chính 58
Hình 4.34 Quy trình bảo trì thay thế 59
Hình 4.35 Quy trình quản lý các linh kiện, vật tư ở kho 62
Hình 4.36 Cực trị địa phương và cực trị tồn cục 77
Hình 4.37 Tabu Search có cách để thốt khỏi các cực trị địa phương 78
Hình 4.38 Ví dụ về danh sách cơng việc đầu vào cho giải thuật 79
Hình 4.39 Ví dụ về lịch làm việc của máy ép và khn 79
Hình 4.40 Ví dụ về lịch làm việc của các kỹ thuật viên 79
Hình 4.41 Lịch quy đổi ca làm việc của kỹ thuật viên 80
Hình 4.42 Ví dụ về đầu ra của giải thuật được hiển thị trên web app 80
Hình 4.43 Giải thuật sàng lọc các công việc đủ điều kiện lịch nghỉ và làm việc 89
Hình 4.44 Giải thuật sàng lọc các cơng việc đủ điều kiện vật tư 90
Hình 4.45 Sự thay đổi hàm mục tiêu khi thay đổi chiều dài Tabu List 92
Hình 4.46 Sự thay đổi hàm mục tiêu khi thay đổi số lần lặp 93
Hình 4.47 Các dịng thơng báo được in ra từ Console khi chạy giải thuật 96
Hình 4.48 Hàm mục tiêu khi thực hiện chạy giải thuật với chiều dài Tabu List là 30 và số lần lặp là 1500 97
Hình 5.1 Kết quả giải thuật được thể hiện dưới dạng lịch 106
Trang 14xii
DANH MỤC BẢNG
Bảng 3.1 Mơ hình dữ liệu của một phiếu Yêu cầu bảo trì (theo ISA-95) 16
Bảng 3.2 Mơ hình dữ liệu của một phiếu Phản hồi bảo trì (theo ISA-95) 17
Bảng 4.1 Bảng cấu trúc dữ liệu Yêu cầu bảo trì trong đề tài 65
Bảng 4.2 Bảng cấu trúc dữ liệu Phản hồi bảo trì trong đề tài 69
Bảng 4.3 Bảng cấu trúc dữ liệu Máy ép trong đề tài 72
Bảng 4.4 Bảng cấu trúc dữ liệu Khuôn trong đề tài 74
Bảng 4.5 Bảng thực hiện giải thuật với các chiều dài Tabu List và số lần lặp khác nhau 96
Bảng 5.1 Dữ liệu danh sách công việc đầu vào 100
Bảng 5.2 Dữ liệu danh sách thiết bị đầu vào 103
Bảng 5.3 Dữ liệu danh sách kỹ thuật viên đầu vào 105
Trang 15xiii
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
UI/UX User interface / User experience
CMMS Computerized Maintenance Management System
KTV Kỹ thuật viên
TL Tabu List
MES Manufacturing Execution Systems
IoT Internet of Things
ISA International Society of Automation
MTBF Mean time between failures
MTTF Mean time to failures
MTTR Mean time to repair
Trang 161
1 MỞ ĐẦU
Xu hướng số hóa nhà máy tại Việt Nam đang diễn ra rất mạnh mẽ, đặc biệt sau đại dịch COVID-19 Yêu cầu của nền sản xuất liên tục đòi hỏi sự can thiệp ít hơn từ con người, nhu cầu quản lý công việc từ xa của các cấp quản lý, sự thu thập các thông tin dữ liệu sản xuất, từ đó làm đầu vào cho những mục tiêu phân tích chiến lược, các giải pháp sử dụng trí tuệ nhân tạo
Trang 172
2 GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI
2.1 Lý do chọn đề tài
Theo khảo sát tại nhà máy sản xuất nhựa của Việt Nam tại Long An, tôi nhận thấy khối lượng cơng việc bảo trì của một nhà máy ép nhựa là tương đối lớn nhưng lại được xử lý đơn thuần trên các giấy tờ, khiến cho việc lưu trữ, thống kê và tổng hợp cực kỳ khó khăn Bên cạnh đó, người quản lý tốn rất nhiều thời gian để xử lý việc xếp lịch bảo trì theo cách hồn tồn thủ cơng Các yếu tố này kéo theo rất nhiều hệ lụy:
- Việc bảo trì chậm trễ sẽ dẫn đến chậm tiến độ sản xuất
- Thay thế linh kiện quá hạn sử dụng dễ dẫn đến sự cố hư hỏng bất ngờ
- Không quản lý được số lượng linh kiện thay thế hiện tại trong kho, khiến cho việc tiến hành bổ sung linh kiện rất khó quản lý
- Các cơng việc bảo trì khơng được báo cáo, lưu trữ lại khiến cho việc truy vết trở nên khó khăn
- Cấp quản lý phải tổng hợp giấy tờ mỗi cuối tháng, quý để làm các file báo cáo lên cấp trên một cách thủ công
- …
Để giúp giải quyết các hiện trạng trên, tôi nhận thấy việc nghiên cứu một đề tài về ứng dụng quản lý việc bảo trì kết hợp với giải thuật hỗ trợ lên lịch cho các đơn bảo trì là một đề tài mang tính cấp thiết và mức độ ứng dụng rất cao
Trang 183
2.2 Nhiệm vụ đề tài
- Khảo sát tình hình thực tế và các khó khăn mà doanh nghiệp nhựa đang gặp phải Vấn đề quản lý bảo trì đang là một nỗi đau của doanh nghiệp nhỏ bởi vì thiếu cơng cụ số hóa hỗ trợ các tác vụ thống kê, tổng hợp và hỗ trợ lên lịch - Xây dựng hệ thống gồm nhiều nền tảng kết hợp với nhau để thực hiện được
các chức năng cần có của một ứng dụng quản lý việc bảo trì
- Xây dựng được giải thuật hỗ trợ việc lên lịch, đảm bảo được việc rút ngắn thời gian, công sức của người quản lý và kết quả đưa ra từ giải thuật tuân thủ hoàn toàn các ràng buộc đầu vào của bài toán
- Tiến hành kiểm thử phần mềm ứng dụng, giải thuật với các đầu vào hiện tại của doanh nghiệp, kết hợp với việc làm giàu các dữ liệu hiện có để bao quát được nhiều trường hợp có thể xảy ra trong thực tế
- Chạy thử phần mềm tại doanh nghiệp, rút ra các ưu nhược điểm của hệ thống, tiến hành lên kế hoạch khắc phục và phát triển cho những giai đoạn sau
2.3 Phương pháp thực hiện
Để hoàn thành luận văn thạc sĩ này, tôi sử dụng các phương pháp như sau:
- Tìm kiếm các tài liệu về hệ thống quản lý sản xuất, quản lý cơng tác bảo trì nhà máy theo tiêu chuẩn quốc tế của các nước có nền công nghiệp phát triển - Đọc các bài báo, nghiên cứu trước đó về các giải thuật lên lịch, điều độ được
sử dụng nhiều trong thực tế Phân tích, đánh giá đối tượng áp dụng, kết quả giải thuật trong các bài báo, tính khả thi khi áp dụng vào bài tốn doanh nghiệp Việt Nam, từ đó lựa chọn ra giải thuật phù hợp nhất
Trang 194
- Phân tích hoạt động, cơng tác quản lý đơn bảo trì hiện tại dưới nhà máy để đưa ra được luồng dữ liệu, cấu trúc dữ liệu cho các đối tượng cần quản lý Từ đó vẽ ra mối quan hệ giữa các đối tượng, sau đó thiết kế ra hệ cơ sở dữ liệu - Xây dựng ứng dụng đa nền tảng bằng các kiến thức xây dựng phần mềm hiện
có, sử dụng các công nghệ, framework phù hợp nhất để tối đa hóa mức độ hồn thiện và tối thiểu hóa công sức và thời gian
- Kiểm thử ứng dụng với các đầu vào thực tế của doanh nghiệp, từ đó phát hiện các lỗi, sửa chữa và cải thiện ứng dụng
Trang 205
3 CƠ SỞ LÝ THUYẾT
3.1 Các khái niệm cơ sở: 3.1.1 Bảo trì là gì?
Theo quan niệm trước đây, bảo trì là việc sửa chữa, khắc phục các lỗi, sự cố, … của máy móc, thiết bị khi chúng gặp các vấn đề trong q trình hoạt động Ngồi ra, bảo trì cịn được định nghĩa là các cơng việc hướng đến mục tiêu giữ cho thiết bị hoạt động đúng với định mức, không gặp phải các trục trặc, sự cố, thậm chí là ngừng hoạt động
Theo tiêu chuẩn ISA 95, bảo trì được định nghĩa đầy đủ hơn, chính là một tập hợp các hoạt động điều hành, điều hướng và theo dõi các công việc bảo trì thiết bị, cơng cụ hoặc các tài sản liên quan để đảm bảo được tính khả dụng của chúng, phục vụ cho việc sản xuất và đảm bảo thời gian tiến hành các cơng việc bảo trì khắc phục, bảo trì chu kỳ, bảo trì ngăn chặn và bảo trì dự đốn [1]
Chúng được chia ra 3 nhóm chính:
- Bảo trì khắc phục: diễn ra khi một máy móc, thiết bị nào đó gặp vấn đề, sự cố trong q trình hoạt động mà khơng có bất cứ sự chuẩn bị nào trước đó Ưu điểm của quá trình này là hư đến đâu, sửa đến đó, khơng cần tốn chi phí cho khâu chuẩn bị, giám sát, theo dõi trong thời gian dài Nhược điểm của phương pháp này chính là thời gian khắc phục sự cố kéo dài, do khơn có sự chuẩn bị từ trước nên thiệt hại tương đối nặng, làm giảm hiệu suất công việc
Trang 216
hỏi việc quản lý, nhắc nhở khi đến kỳ hạn thay thế, bảo dưỡng, ngồi ra tình trạng thay thế linh kiện khi nó chưa hư hỏng sẽ tạo ra một cảm giác “lãng phí” nhất thời cho các doanh nghiệp sản xuất
- Bảo trì dự đốn: đây là phương pháp sẽ phát triển mạnh trong cuộc cách mạng công nghiệp 4.0 khi mà tập dữ liệu lớn và trí tuệ nhân tạo đóng vai trị then chốt trong cách hoạt động của phương pháp này Chúng sử dụng các dữ liệu được thu thập liên tục, trong thời gian dài về thiết bị, linh kiện, chi tiết máy đó, sau đó dựa vào các sự cố bất ngờ để làm tập dữ liệu để training Dần dần ngày qua ngày, dữ liệu về thông số hoạt động và thời điểm xảy ra sự cố được thu thập đủ nhiều, các giải thuật trí tuệ nhân tạo sẽ giúp dự đoán khi nào sự cố diễn ra Ưu điểm của phương pháp này là chúng giúp những người tham gia sản xuất, cấp quản lý, quản trị có thêm thời gian để chuẩn bị và đưa ra các phương án xử lý hiệu quả hơn Nhược điểm của phương pháp đòi hỏi một cơ sở dữ liệu đủ nhiều về thông số hoạt động của máy và thời điểm xảy ra sự cố, đây là một trở ngại rất lớn cho các doanh nghiệp khi các thiết bị thu thập dữ liệu chỉ mới phát triển trong vài năm trở lại đây, trong khi một sự cố có vịng đời lên đến vài tháng hoặc vài năm Vì vậy dữ liệu hiện tại chưa đủ lớn để có thể thực hiện được phương pháp
3.1.2 Hệ thống thực thi sản xuất (MES):
Trang 227
MES trong doanh nghiệp, nhà máy có rất nhiều tính năng (theo Chương trình đào tạo và tư vấn chuyển đổi số trong sản xuất công nghiệp) bao gồm:
- Phân bổ nguồn lực và quản lý trạng thái - Vận hành và quản lý lịch trình chi - Phân phối các đơn vị sản xuất - Kiểm soát tài liệu
- Tổng hợp và thu thập dữ liệu - Quản lý công đoạn
- Quản lý quy trình - Quản lý bảo trì - Theo dõi sản xuất - Quản lý lịch sử - Phân tích vận hành - Kết nối hệ thống các cấp
Nếu nhìn nhận MES dưới góc độ một tập hợp các phần mềm nhỏ liên kết lại, sử dụng chung cơ sở dữ liệu, tạo thành một hệ sinh thái MES cho toàn doanh nghiệp thì cũng hồn tồn hợp lý Bởi vì ngay trong bản thân của MES, cũng cần chia nhỏ các module ra để có thể tiếp cận chi tiết hơn về đối tượng mà module đó đang quản lý, cụ thể như sau:
- Quản lý thực thi sản xuất
o Là hệ thống giúp người dùng quản lý và đánh giá được quá trình, khả năng, tốc độ sản xuất của mỗi dây chuyền, nhóm dây chuyền, bộ phận và của cả nhà máy
Trang 238
o Theo dõi được các quá trình sản xuất đang thực thi trong nhà máy, doanh nghiệp theo thang đo thời gian thực từng phút
- Quản lý kho:
o Là hệ thống quản lý kho sản phẩm của doanh nghiệp, cho phép theo dõi một cách chính xác các thơng tin như cụm kho, vị trí hàng trong kho, cách thức đóng gói (kệ, thùng, pallet, khay,…), thơng tin mẻ sản xuất, thông tin chi tiết của từng sản phẩm
o Kiểm sốt chính xác được số lượng tồn kho theo thời gian thực
o Quản lý được quá trình nhập kho, xuất kho, sử dụng mã QR để định danh các sản phẩm hoặc mẻ sản phẩm Từ đó giúp truy vết ISO dễ dàng hơn cho doanh nghiệp
- Quản lý chất lượng:
o Là hệ thống chịu trách nhiệm trong khâu quản lý dữ liệu kiểm tra chất lượng sản phẩm, thống kê, phân tích, đưa ra phương án xử lý lỗi o Đánh giá tỷ lệ lỗi và sự cố, phân tích nguyên nhân gây ra lỗi, sự cố o Thực hiện quy trình xử lý lỗi
- Quản lý bảo trì, bảo dưỡng:
o Là hệ thống chịu trách nhiệm về các quy trình bảo trì, bảo dưỡng của nhà máy, doanh nghiệp
o Tổng hợp, thống kê, phân tích và báo cáo các số liệu liên quan đến cơng tác bảo trì bảo dưỡng
o Giám sát tình trạng máy móc, thống kê các chỉ số như OEE, MTBF, MTTF,…
Trang 249
o …
Ngồi ra, MES cịn nhiều module khác nữa tùy vào yêu cầu, công nghệ mà nhà máy, doanh nghiệp đó đang sở hữu
3.1.3 Hệ thống Quản lý việc bảo trì bằng máy tính (CMMS):
Đối tượng chính của đề tài chính là phần mềm Quản lý việc bảo trì bằng máy tính, tên quốc tế thường được gọi là Computerized Maintenance Management System, viết tắt là CMMS Đây là một giải pháp giúp nhà máy, doanh nghiệp quản lý, theo dõi, tự động hóa các hoạt động bảo trì Với yếu tố thế mạnh là cơng cụ đã được số hóa, CMMS vượt trội hoàn toàn so với cách thức quản lý thủ công và sử dụng nhiều sổ sách trong quá khứ, việc báo cáo, ghi chép lại các lịch sử sửa chữa cũng trở nên dễ dàng hơn
Như đã đề cập trên phần các module của MES, hệ thống Quản lý việc bảo trì bằng máy tính chính là module bảo trì thường thấy trong các hệ MES Với vai trò chủ đạo là tập trung quản lý, theo dõi, điều phối các đơn bảo trì trong nội bộ doanh nghiệp và nhà máy, CMMS đang dần dần được quan tâm hơn bởi vì lợi ích mà nó mang lại Theo dẫn chứng thực tế từ fiixsoftware.com – một trang web phần mềm thuộc Rockwell Automation, câu chuyện về doanh nghiệp Perth County Ingredients, họ đang gặp phải tình trạng bị hao hụt rất nhiều doanh thu và thời gian mỗi khi thiết bị và máy móc của họ bị hỏng, Tom – giám đốc của doanh nghiệp quyết định đầu tư mua và sử dụng CMMS như một giải pháp quản lý việc bảo trì Kết quả sau ba năm áp dụng, doanh nghiệp đã tự động hóa được phương án bảo trì thay thế, giảm 54% tỷ lệ bảo trì khắc phục và giảm 42% trường hợp cần hỗ trợ ngoài giờ làm việc, tiết kiệm được 40000$ mỗi năm1 Chính vì lợi ích to lớn mà CMMS mang lại, kết hợp với việc phổ biến của việc số hóa nhà máy đã thúc đẩy các doanh nghiệp tích hợp CMMS ngày một nhiều Theo các báo cáo từ trang grandviewresearch.com, thị trường của CMMS đang nằm ở mức 56,1 triệu $ tại Vương quốc Anh và 1,1 tỉ $ trên phạm vi
Trang 25
10
toàn cầu, số liệu được thống kê cho cả 2 phương án triển khai là công nghệ đám mây và máy chủ tại chỗ
Hình 3.1 Quy mô thị trường của CMMS
Trong nghiên cứu thị trường của grandviewresearch, Châu Á – Thái Bình Dương (trong đó có Việt Nam) là một trong những thị trường tiềm năng và lĩnh vực sản xuất là một trong một lĩnh vực đang tích cực ứng dụng CMMS
3.1.4 Tiêu chuẩn ISA 95:
ISA (International Society of Automation - một tổ chức tự động hóa quốc tế phi lợi nhuận) có đóng góp lớn cho q trình phát triển hệ thống quản lý sản xuất MES (Manufacturing Execution Systems - Hệ thống quản lý sản xuất- một công nghệ cho phép hướng đến xây dựng nhà máy thông minh) ISA đã ban hành tiêu chuẩn ISA 95 - một chuẩn công nghiệp hướng dẫn thiết kế, triển khai hệ thống quản lý sản xuất MES cho bất kì tổ chức doanh nghiệp nào có nhu cầu, khơng phân biệt quy mơ ngành nghề Nhờ có tiêu chuẩn ISA 95, thời gian triển khai hệ thống quản lý sản xuất MES được rút ngắn đi đáng kể, quá trình phát triển cũng ít xảy ra sự cố hơn2
3.2 ISA 95 về hệ thống quản lý bảo trì bằng máy tính:
Như trong phần Khái niệm cơ sở bên trên, ISA 95 chính là một bộ tiêu chuẩn dùng để xây dựng nên các hệ MES trong doanh nghiệp Bộ tiêu chuẩn này trình bày rất chi
Trang 26
11
tiết về mơ hình và luồng di chuyển dữ liệu giữa các module trong MES, bao gồm cả CMMS
Hình 3.2 Tháp phân tầng tự động hóa theo tiêu chuẩn ISA-95
Nhìn vào mơ hình tháp tự động hóa ISA 95, thấy rằng CMMS đang nằm ở level 3, là tầng bao gồm những hệ thống như quản lý sản xuất, quản lý kho… Phạm vi quản lý của các phần mềm này là tồn bộ doanh nghiệp chứ khơng đơn thuần là một dây chuyền hoặc một khâu sản xuất chuyên biệt
Ở phần này, sẽ chỉ tập trung vào mục Maintenance trong tài liệu về tiêu chuẩn ISA 95
3.2.1 Định nghĩa bảo trì theo ISA 95:
Trang 2712
bảo thời gian tiến hành các cơng việc bảo trì khắc phục, bảo trì chu kỳ, bảo trì ngăn chặn và bảo trì dự đốn [1]
Việc quản lý bảo trì sẽ giúp hỗ trợ những đầu mục cơng việc chính như sau: - Cung cấp lệnh bảo trì đối với các vấn đề liên quan đến thiết bị
- Điều độ và thực hiện bảo trì theo một chu kỳ thời gian hoặc theo lượng công việc
- Cung cấp các lệnh bảo trì dựa trên các dữ liệu được thu thập từ thiết bị - Tối ưu hóa các nguồn lực
Việc quản lý bao gồm:
- Đưa ra các lệnh bảo trì khắc phục, ngăn chặn, dự đốn
- Cung cấp các hoạt động theo dõi hoạt động của máy để dự đoán lỗi, bao gồm các hoạt động tự kiểm tra và chẩn đoán
- Xây dựng các báo cáo về chi phí và hiệu quả bảo trì - Điều hành và theo dõi các hợp đồng
- Giám sát các yêu cầu bảo trì
- Báo cáo hiệu quả và nguồn lực tài chính, vật tư, lao động đã sử dụng cho bảo trì
- Điều hành các cơng việc đã lên lịch và giám sát nhà máy - Thực hiện kiểm tra hiệu năng các máy đang sản xuất
- Hỗ trợ chuyển đổi sản phẩm nếu có sự thay đổi về máy móc - Giám sát và cập nhật các tệp lịch sử bảo trì
3.2.2 Mơ hình cấu trúc dữ liệu đề xuất của ISA cho mảng bảo trì:
Trang 2813
liệu trong quá trình thực hiện các chức năng của phần mềm Mỗi doanh nghiệp sẽ có thể thêm vào các mơ hình này những thuộc tính khác để thực hiện thêm nhiều tính năng quản lý khác
Hình 3.3 Mơ hình hoạt động việc quản lý việc bảo trì trong doanh nghiệp [2] Sơ đồ trên đang chỉ ra những chức năng và luồng dữ liệu di chuyển thứ yếu nhất trong tồn bộ q trình quản lý bảo trì của nhà máy, doanh nghiệp
Các hình oval trong sơ đồ đang thể hiện một chức năng trong phần mềm bảo trì ví dụ như:
- Lên lịch bảo trì - Theo dõi bảo trì
Trang 2914
- …
Các mũi tên sẽ thể hiện đầu vào, đầu ra của một chức năng Ví dụ chức năng lên lịch bảo trì (Detailed maintenance scheduling) nhận đầu vào là một yêu cầu bảo trì (Maintenance Request), đầu ra của chức năng này sẽ được đưa qua các tính năng thực thi bảo trì Tương tự, nhìn vào chức năng quản lý thực thi bảo trì (Maintenance Execution Management), đầu vào là các thông tin đã được lên lịch, đầu ra là kết quả của một phiên làm việc bảo trì Chi tiết về các nội dung trên sơ đồ sẽ được trình bày chi tiết thơng qua các mục dưới đây
3.2.2.1 Thơng tin bảo trì (Maintenance Information):
Khái niệm này hướng đến các lớp dữ liệu như Yêu cầu bảo trì, Thứ tự cơng việc, Phản hồi bảo trì… được định nghĩa trong tiêu chuẩn IEC-62264 và IEC-63364 (phần này sẽ được trình bày sau trong phần chi tiết trong các mục bên dưới) Các giá trị của các lớp này sẽ được sinh ra trong quá trình vận hành việc quản lý bảo trì, có thể dễ dàng thấy được một luồng dữ liệu đơn giản chính là nhân viên tạo yêu cầu bảo trì, hệ thống sẽ sắp xếp “thứ tự công việc” để giao cho các kỹ thuật viên, sau khi việc bảo trì hồn tất, hệ thống sẽ lưu trữ lại “phản hồi bảo trì” bao gồm thơng tin máy bảo trì, trạng thái cơng việc, kết quả …
Các thông tin này sẽ được sử dụng ở trong phạm vi level 3 (các phần mềm MES quản lý sản xuất, kho, bảo trì) và level 4 (các phần mềm quản trị chiến lược ERP) Trong đó, level 3 sẽ tương tác trực tiếp với các loại dữ liệu thơng tin bảo trì, cịn level 4 sẽ dựa vào các thông tin thu thập được từ level 3 để có thể đưa ra được những chiến lược sản xuất, bảo trì phù hợp nhất với doanh nghiệp
3.2.2.2 Định nghĩa bảo trì (Maintenance Definition):
Trang 3015
công việc, hệ thống tài liệu kỹ thuật mà bên nhà sản xuất họ đã cung cấp khi doanh nghiệp mua máy, thuê máy theo hợp đồng
Định nghĩa bảo trì khơng chỉ giúp kỹ thuật viên thực hiện bảo trì một cách chính xác, mà chúng cịn là những tham số quan trọng trong q trình lên lịch, điều độ, phân bổ linh kiện của hệ thống quản lý việc bảo trì bằng máy tính (CMMS)
3.2.2.3 Năng lực bảo trì (Maintenance Capability)
Năng lực bảo trì bao gồm các yếu tố ảnh hướng đến việc đảm bảo thực hiện được cơng việc bảo trì, ví dụ như:
- Kỹ thuật viên: phải có tay nghề, kinh nghiệm, mức độ hiểu biết về thiết bị mà họ sẽ bảo trì, bảo dưỡng
- Thiết bị, công cụ, dụng cụ, các trang bị hỗ trợ thực hiện việc bảo trì, bảo dưỡng - Vật tư, linh kiện thay thế, bổ sung cho thiết bị trong suốt quá trình bảo dưỡng,
bảo trì thiết bị
3.2.2.4 Yêu cầu bảo trì (Maintenance Request):
Theo như khái niệm về 3 loại bảo trì hiện có: bảo trì khắc phục, bảo trì phịng ngừa, bảo trì dự đốn Nếu như bảo trì phịng ngừa là dựa vào chu kỳ thay thế, bảo dưỡng của các thiết bị, bảo trì dự đốn là dựa vào các dữ liệu đã thu thập trong một thời gian dài, thì bảo trì khắc phục là những trường hợp bảo trì bất ngờ, địi hỏi phải tạo một u cầu bảo trì Trong yêu cầu bảo trì, phải bao gồm đối tượng cần bảo trì, mơ tả sự cố… u cầu này có thể được tạo bởi các nhân viên có thẩm quyền trong phạm vi cơng ty
Theo ISA 95, mơ hình dữ liệu của một phiếu Yêu cầu bảo trì:
Tên trường Mơ tả Ví dụ
ID Là một chuỗi định danh không trùng lấn, thường sử dụng UUID
Trang 3116
Problem Mô tả về lỗi mà thiết bị đang gặp phải “Limit Switch, XS101, failed ON PLC X24 input forced to OFF.”
Requested completion date
Ngày tháng mong muốn yêu cầu bảo trì này được hoàn thành
2020-03-30 10:33 EST
Requested priority
Mức độ ưu tiên của Yêu cầu bảo trì này High
Requestor Mã định danh của người, thiết bị, hệ thống tạo yêu cầu bảo trì này
ID# 236663
Status Trạng thái của u cầu bảo trì, có thể là: submitted, denied, closed, in work, in review
Submitted
Reviewer Mã định danh của người, thiết bị, hệ thống duyệt yêu cầu bảo trì này
ID# 236664
Submission Date
Thời gian, ngày tháng tạo ra yêu cầu công việc
2020-03-28 10:33 EST
Bảng 3.1 Mơ hình dữ liệu của một phiếu Yêu cầu bảo trì (theo ISA-95)
3.2.2.5 Phản hồi bảo trì (Maintenance Response):
Trang 3217
sẽ duyệt yêu cầu đó, khi phiếu yêu cầu bảo trì chuyển sang trạng thái “Đã duyệt” thì hệ thống phải tự sinh ra dữ liệu dành sẵn cho phiên thực hiện bảo trì đó
Theo ISA 95, mơ hình dữ liệu của một phiếu Phản hồi bảo trì:
Tên trường Mơ tả Ví dụ
ID Là một chuỗi định danh không trùng lấn, thường sử dụng UUID
MR-1001029928
Cause Nguyên nhân gây ra sự cố Gãy ty lói, trầy lồng khn
Correction Giải pháp cho những sự cố đang gặp phải
Thay thế ty lói, đánh bóng lồng khn
Actual start time
Thời gian thực tế bắt đầu công việc
2023-05-20T17:58:22.229Z Actual finish
time
Thời gian thực tế kết thúc công việc
2023-05-20T19:58:22.229Z Status Trạng thái của Cơng việc bảo trì, có thể
là: new, assigned, in progress, complete
In progress
Status time Thời gian gần nhất thay đổi trạng thái công việc
2023-05-20T19:58:32.229Z Responsible
Person
Người chịu trách nhiệm thực hiện công việc
dvmuoi
Trang 3318
3.2.2.6 Quản lý định nghĩa bảo trì:
Ở mục bên trên đã giải thích ý nghĩa định nghĩa bảo trì là những hằng số, thông số, tài liệu,… về một loại cơng việc bảo trì, thì ở phần này đối tượng bàn đến là các đối tượng, mục tiêu, cách thức quản lý các định nghĩa bảo trì này:
- Quản lý các tài liệu như quy trình bảo trì một thiết bị, tài liệu nhà sản xuất, bản vẽ CAD, các cơ sở dữ liệu và các công cụ phân tích lỗi
- Trích dẫn và quản lý được một tập nhiều định nghĩa bảo trì
- Quản lý các thay đổi của định nghĩa bảo trì, vì những tài liệu, quy trình có thể được cập nhật, vì thế cần phải theo dõi (tracking) quá trình thay đổi của định nghĩa
- Có khả năng xuất các định nghĩa này đến các ứng dụng, hệ thống khác hoặc in ra giấy cho nhân viên xem
- Có khả năng trao đổi dữ liệu với Level 4 (tầng dành cho quản lý kinh doanh) - Tối ưu hóa các định nghĩa dựa trên quy trình và phân tích bảo trì
- Quản lý các chỉ số bảo trì
3.2.2.7 Quản lý tài nguyên (Maintenance resource management):
Quản lý các tài nguyên bảo trì được định nghĩa là tập hợp các hoạt động quản lý thông tin về trạng thái của các tài nguyên có sẵn, đang được sử dụng, đã sử dụng, vị trí tài ngun, số lượng cịn lại Các tài ngun này bao gồm: trang thiết bị, dụng cụ, linh kiện, vật tư và nhân cơng (có thể kèm với skill) và quản lý năng lượng bảo trì đã sử dụng (không được đề cập trong luận văn này)
Trang 3419
của họ, tạm thời bỏ qua các chứng chỉ bảo trì, mọi kỹ thuật viên đều sẽ có trình độ như nhau và đều có khả năng bảo trì tất cả các thiết bị trong nhà máy - Quản lý thời gian sử dụng của các trang thiết bị, trong nội dung luận văn chính
là các máy ép lớn, nhỏ có trong cơng ty và khn các loại, mơ hình cho thiết bị được đề cập trong IEC-62264-1, cịn mơ hình thực tế áp dụng trong luận văn sẽ được trình bày trong phần tổ chức cấu trúc dữ liệu bên dưới
- Quản lý thơng tin về số lượng, tình trạng sử dụng, tình trạng thiếu đủ của các vật tư, linh kiện đã và sẽ được sử dụng trong các công việc bảo trì bảo dưỡng - Quản lý, giám sát, điều phối các đơn yêu cầu bảo trì bảo dưỡng
Mục tiêu của việc quản lý các tài nguyên này chính là giúp tăng hiệu suất đầu ra một cách tổng thể, giảm thiểu chi phí bảo trì phát sinh trên từng đơn vị đầu ra Mặc dù vậy, việc triển khai quản lý tài nguyên rất mất thời gian, cơng sức và địi hỏi những nhân viên làm việc phải chuẩn chỉnh trong quá trình nhập, xuất, điều phối dữ liệu
3.2.2.8 Lên lịch bảo trì chi tiết (Detailed maintenance scheduling):
Lên lịch bảo trì chi tiết được định nghĩa là tập hợp những cơng việc mà có thể tạo ra được danh sách công việc theo một lịch trình nhất định Các cơng việc liên quan có thể kể đến như:
- Kiểm duyệt các yêu cầu bảo trì - Duyệt và từ chối các yêu cầu bảo trì
- Xác định các mức độ ưu tiên và mức độ tốn kém tài nguyên cho những việc bảo trì đó
- Điều phối những công việc theo kế hoạch
Trang 3520
các thiết bị có trí tuệ nhân tạo, tự giám sát và chẩn đốn lỗi, từ đó sinh ra các cơng việc bảo trì liên quan
3.2.2.9 Điều phối bảo trì (Maintenance Dispatching):
Được định nghĩa là những hoạt động phân công, gửi đi các yêu cầu công việc bảo trì đến các nguồn lực bảo trì phù hợp được xác định bởi lịch trình chi tiết (đã trình bày ở phần trên) và các định nghĩa bảo trì (ví dụ như cơng việc đó cần linh kiện gì, dự kiến thực hiện trong bao lâu,…)
Một số tài ngun khơng được gán trong q trình lên lịch, thì sẽ được gán bổ sung trong quá trình điều phối bảo trì
3.2.2.10 Quản lý thực hiện bảo trì (Maintenance execution management)
Được định nghĩa là những công việc liên quan trực tiếp đến việc bảo trì gồm: - Đảm bảo thực hiện bảo trì đúng quy trình và đúng quy định
- Ghi chép lại các trạng thái và kết quả bảo trì
- Báo cáo đến các hệ thống điều phối và lên lịch công việc nếu như gặp phải những trường hợp không thực hiện được việc bảo trì, ví dụ như linh kiện chưa được giao hàng về công ty, máy ép phải tăng ca sản xuất nên khơng có thời gian trống để bảo trì
- Đảm bảo sử dụng đúng các tài nguyên cho công việc
- Kiểm tra chứng chỉ hành nghề của các kỹ thuật trước khi thực hiện cơng việc đó (sẽ khơng được thực hiện trong phạm vi luận văn này)
3.2.2.11 Thu thập dữ liệu bảo trì:
Trang 3621
một danh sách công việc đã và đang được tiến hành sẽ được quản lý bởi hệ thống và có thể truy xuất bất cứ lúc nào các cấp quản lý họ cần
3.2.2.12 Theo dõi bảo trì (Maintenance Tracking)
Là những hoạt động theo dõi thiết bị, cụ thể trong luận văn là theo dõi thời gian làm việc của máy ép, kết hợp với theo dõi các vấn đề mà máy ép gặp phải, từ đó tính tốn ra các chỉ số MTBF, MTTF
3.2.2.13 Phân tích bảo trì (Maitenance Analysis):
Là những cơng việc nhìn vào tập hợp các hoạt động của trang thiết bị để kiểm tra, đánh giá mức độ hoạt động hiệu quả, khơng hiệu quả của máy móc, tài ngun và nhân công Chủ yếu đây là các hoạt động của level 4 (quản lý tổng hợp) do con người tự nhìn nhận, phân tích và đưa ra đánh giá, khơng liên quan đến hệ thống quản lý bảo trì bằng máy tính Chính vì thế, khái niệm về mục này sẽ khơng được đề cập nhiều trong luận văn này
Tóm lại: Để có thể xây dựng nên một hệ thống mang tính ứng dụng, địi hỏi nhiều
yếu tố, trong đó lý thuyết tiêu chuẩn ISA95 đóng vai trị như kim chỉ nam, các ứng dụng thực tế trên thị trường đóng vai trị thể hiện chi tiết tính năng và cách tổ chức giao diện quản lý và cuối cùng là cơng tác khảo sát các vấn đề khó khăn tồn đọng hiện tại ngay chính tại doanh nghiệp mà đề tài muốn áp dụng
Trang 3722
3.3 Giải thuật Tabu Search: 3.3.1 Khái niệm cơ bản:
Tabu Search là một loại metaheuristic tìm kiếm địa phương Nguyên lý cơ bản của Tabu Search là liên tục tìm kiếm những điểm tối ưu cục bộ địa phương bằng cách cho phép di chuyển không cải thiện [4]
- Đầu tiên, metaheuristic chính là phương pháp tính tốn nhằm tối ưu hóa một bài tốn bằng cách lặp đi lặp lại các bước giải, từ đó đưa ra được rất nhiều giải pháp và chọn ra giải pháp tốt nhất Phương pháp này được biết đến với lượng dữ liệu khổng lồ từ các lời giải mà nó tạo ra, khơng gian tìm kiếm lời giải là vô cùng lớn, nhưng điều này cũng không đảm bảo rằng phương pháp sẽ đưa ra được một lời giải tối ưu nhất Tabu Search là một phương pháp như vậy, sử dụng các phương pháp để tìm kiếm được nhiều lời giải càng tốt, từ đó quyết định được đâu là lời giải tốt nhất
Trang 3823
Hình 3.4 Các vấn đề của Local Search (nguồn bealdung.com)
Trong mỗi vòng lặp, Tabu Search sẽ đánh giá những lời giải lân cận của lời giải hiện tại Sau đó, nó sẽ lưu lại những lời giải tốt đó, cho dù nó có tốt hay tệ hơn cái lời giải tối ưu nhất, việc này giúp lưu lại những “bước đi” đúng đắn trong quá khứ và giải thuật sẽ không đi lại những “bước đi” này nữa, mà sẽ đi tiếp kiếm những “bước đi” mới mẻ hơn Đây chính là chìa khóa để thốt khỏi những cực trị địa phương, lời giải sẽ không bị mắc kẹt vì chúng khơng thực hiện lại những “bước đi” tối ưu trong quá khứ nữa, mà luôn hướng đến việc thốt khỏi chúng và tìm kiếm lời giải mới
3.3.2 Các thành phần của Tabu Search: 3.3.2.1 Tabu List:
Đây chính là danh sách các “bước đi” tối ưu trong quá khứ mà phần trên đã trình bày Tabu List là một danh sách “cấm”, gọi chúng là “cấm” bởi vì giải thuật sẽ khơng cho phép đi lại những bước đi trong danh sách này, mà khuyến khích tìm kiếm những vùng lân cận mới hơn trong khơng gian tìm kiếm
Trang 3924
lặp, khi Tabu List bị đầy, thì chúng sẽ loại bỏ những bước đi trong quá khứ xa nhất, sau đó sẽ thêm bước đi tối ưu gần đây
Chiều dài Tabu List được xác định dựa trên phương pháp lặp lại giải thuật với các chiều dài khác nhau, sau đó chọn ra chiều dài phù hợp nhất
3.3.2.2 Các ràng buộc:
Ràng buộc ở đây được hiểu là những ràng buộc cứng, chúng sẽ là những điều kiện cấm của lời giải Các lời giải hợp lệ là những lời giải không vi phạm các ràng buộc, bởi vì nếu vi phạm thì kết quả bài tốn sẽ vơ nghĩa Ví dụ, xếp hai mơn học cùng một thời gian cho cùng một giáo viên là một vi phạm cứng, bởi vì khi đó lời giải sẽ trở nên vơ nghĩa vì nó hồn tồn khơng sử dụng được, giáo viên không thể thực hiện giảng 2 môn trong cùng một thời gian
Các ràng buộc ở đây được xác định bởi con người và đặt ra rõ ràng trước khi thực hiện chạy giải thuật Tabu Search
3.3.2.3 Hàm mục tiêu:
Hàm mục tiêu là một công thức để đánh giá xem lời giải đó tối ưu đến mức nào Ví dụ như bài tốn về xếp thời khóa biểu, thì hàm mục tiêu cần tối ưu (tối thiểu hóa) chính là số lượng mơn học khơng sắp xếp được thời gian Nếu lời giải đưa ra là 0 môn học nào không sắp xếp được, tức là mọi mơn học đã được sắp xếp, đây chính là thứ mà ta mong muốn trước khi chạy giải thuật
Hàm mục tiêu được dựa vào nhiều tiêu chí đánh giá, thông thường sẽ tổng của các vi phạm Mỗi vi phạm sẽ được nhân với các hệ số phạt để tăng hoặc giảm mức độ ảnh hưởng của vi phạm đó đến hàm mục tiêu tổng
Trang 4025