Luận văn thạc sĩ Kỹ thuật công nghiệp: Nghiên cứu xây dựng giải pháp giảm tỉ lệ phế phẩm trong dây chuyền lắp ráp linh kiện điện tử

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HCM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA -   -

NGUYỄN KIỀU THÚY HẰNG

NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG GIẢI PHÁP GIẢM TỈ LỆ PHẾ PHẨM TRONG DÂY CHUYỀN LẮP RÁP LINH KIỆN ĐIỆN TỬ

Chuyên ngành: Kỹ thuật công nghiệp Mã số: 8520117

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP.HỒ CHÍ MINH, tháng 1 năm 2023

Công trình này được hoàn thành tại: Trường Đại học Bách Khoa - ĐHQG-HCM Cán bộ hướng dẫn khoa học: TS Lê Song Thanh Quỳnh

Cán bộ nhận xét 1: TS Nguyễn Văn Thành Cán bộ nhận xét 2: TS Lê Đức Đạo

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp.HCM ngày tháng 12 năm 2022

Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm:

Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá Luận văn và Trưởng Khoa quản lý chuyên ngành sau khi luận văn đã được sửa chữa (nếu có)

PGS.TS Đỗ Ngọc Hiền PGS.TS Nguyễn Hữu Lộc

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: NGUYỄN KIỀU THÚY HẰNG MSHV:2070324 Ngày, tháng, năm sinh: 14/05/1995 Nơi sinh: Long An Chuyên ngành: KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP Mã số : 8520117

NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:

Đặt vấn đề nghiên cứu và nêu ra được lý do hình thành đề tài cũng như đưa ra tính cấp thiết của đề tài nghiên cứu

Tổng hợp cơ sở lý thuyết, tổng quan tài liệu nghiên cứu, từ đó tiến hành so sánh giữa lý thuyết và thực tiễn ; tìm hiểu sâu các vấn đề về tỉ lệ phế phẩm hiện có tại chuyền lắp ráp linh kiện điện tử

Nghiên cứu nguyên nhân gốc rễ và tìm ra các giải pháp nhằm giảm tỷ lệ phế phẩm và phản hồi chất lượng

II NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 05/09/2022

III NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 18/12/2022

IV CÁN BỘ HƯỚNG DẪN : TS LÊ SONG THANH QUỲNH

Tp HCM, ngày 08 tháng 01 năm 2023

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

(Họ tên và chữ ký)

TS Lê Song Thanh Quỳnh

CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO

LỜI CẢM ƠN   

Trong khoảng thời gian làm luận văn, tôi đã nhận được rất nhiều sự hỗ trợ, giúp đỡ và chia sẻ từ phía công ty, thầy cô, bạn bè và gia đình

Tôi xin chân thành cảm ơn:

- Toàn thể công ty, nơi tôi thực hiện nghiên cứu, đã nhiệt tình giúp đỡ, và tạo điều kiện cho tôi trong suốt thời gian qua

- Giảng viên hướng dẫn- TS Lê Song Thanh Quỳnh- đã nhiệt tình hướng dẫn, giúp đỡ và truyền đam mê trong học tập và nghiên cứu cho tôi trong suốt quá trình thực hiện Luận văn tốt nghiệp Thạc sĩ

- Quý thầy cô Bộ môn Kỹ Thuật hệ thống công nghiệp đã truyền đạt những kiến thức bổ ích trong suốt thời gian tôi học tập và nghiên cứu tại trường ĐH Bách Khoa TPHCM - Cảm ơn sự đóng góp ý kiến hết sức chân thành của các bạn cùng khóa và các anh chị khác

TÓM TẮT LUẬN VĂN   

Luận văn với đề tài “Nghiên cứu xây dựng giải pháp giảm tỉ lệ phế phẩm trong dây chuyền lắp ráp linh kiện điện tử” gồm có 5 chương: Giới thiệu, Cơ sở lý thuyết và phương pháp luận, Phân tích đối tượng nghiên cứu, Tiến hành triển khai cải tiến, đánh giá kết quả, Kết luận và kiến nghị được tác giả thực hiện tại Nhà máy lắp ráp linh kiện điện tử từ tháng 3 năm 2022 đến tháng 11 năm 2022

Công ty lắp ráp linh kiện điện tử A là doanh nghiệp chuyên lắp ráp bảng mạch in điện tử (PCBA- Printed Circuit Board Assembly) thuộc tập đoàn đa quốc gia của Mỹ, chuyên cung cấp dịch vụ thiết kế, sản xuất và quản lý sản phẩm cho các công ty điện tử toàn cầu Có nhiều vấn đề đang tồn tại tại nhà máy, đặc biệt là tỉ lệ lỗi sản phẩm ngày càng tăng làm tổn hại đến chi phí sản xuất cũng như nhận được nhiều phản hồi không tốt của khách hàng về chất lượng sản phẩm Trong bối cảnh hoạt động sản xuất kinh doanh của công ty không ngừng mở rộng và phát triển , nhà máy cần phải thay đổi để đáp ứng các nhu cầu của khách hàng

Trên cơ sở tìm hiểu kiến thức, nghiên cứu về Lean cùng với quá trình đánh giá thực tế tại nhà máy, tác giả tiến hành nghiên cứu với các mục tiêu chính:

• Phân tích chuyền lắp ráp điện tử • Xác định vấn đề, tìm nguyên nhân • Xây dựng giải pháp

• Triển khai thí điểm giải pháp • Đánh giá tính hiệu quả

• Ứng dụng giải pháp và duy trì

Sau 6 tháng thực hiện, tác giả hoàn thành các mục tiêu ban đầu:

- Bằng việc áp dụng các công cụ kiểm soát chất lượng, tác giả đã phân tích và tìm ra nguyên nhân gốc rễ của vấn đề

- Với việc ứng dụng Poka yoke trong đề xuất giải pháp, nghiên cứu này đã góp phần cải thiện tỷ lệ lỗi tại dây chuyền, giảm DPMO ở mức 2,670 xuống 23,63% vào tháng 11 năm 2022

- Với dự báo sản lượng cũng như giá sản phẩm trong năm tiếp theo 2023 thì khoảng chi phí tiết kiệm được là tương đối lớn

Bước đầu, nghiên cứu đã thành công trong việc nâng cao hiện quả hoạt động và chất lượng sản phẩm tại Nhà máy Các cải tiến bắt đầu mang lại những tín hiệu đáng mừng và được kỳ vọng sẽ tiếp tục được cải thiện trong thời gian tới

ABSTRACT   

The thesis with topic "An application to reduce defect rate in the electronic components assembly line" consists of 5 chapters: Introduction, Theoretical basis and methodology, Research objects analysis ,Implementation, Results evaluation, Conclusions and recommendations were carried out at the Electronic Components Assembly Factory from March 2022 to November 2022 A Electronic component assembly company is an enterprise specializing in assembling printed circuit boards (PCBA) belonging to an American multinational corporation, specializing in providing design, production and management services, products for global electronics companies There are many problems existing at the factory, especially the increasing rate of product defects that hurt production costs as well as receiving many bad feedbacks from customers about product quality In the context of the company's production and business activities constantly expanding and developing, the factory needs to change to meet customer’s needs

Based on knowledge, research on Lean along with the actual working process at the factory, the author conducts research with the main objectives:

• Electronic assembly line analysis • Problem identifying, cause finding • Solutions building

• Pilo solution implementation • Effectiveness evaluation • Application and maintenance

After 6 months of implementation, the author completed the initial goals:

- By applying quality control tools, the author analyzed and found the root cause of the problem

- With the application of Poka yoke in the solution proposal, this study has contributed to improving the fault rate at the line, reducing the DPMO at 2,670 to 23.63% in November 2022 - With the output forecast as well as product prices in the next year 2023, the amount of cost savings is relatively large

Initially, the research was successful in improving performance and product quality at the Factory Improvements are starting to give positive signals and are expected to continue to improve in following time

LỜI CAM ĐOAN   

Tôi xin cam đoan Luận văn: “NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG GIẢI PHÁP GIẢM TỈ LỆ PHẾ PHẨM TRONG DÂY CHUYỀN LẮP RÁP LINH KIỆN ĐIỆN TỬ” là công trình nghiên cứu của riêng tôi dưới sự dìu dắt tận tâm, hướng dẫn khoa học và góp ý điều chỉnh của TS Lê Song Thanh Quỳnh.Những tài liệu, số liệu sử dụng cho Công trình nghiên cứu này được thu

thập từ thực tế trong quá trình công tác tại công ty và hoàn toàn được sự đồng ý từ Trưởng các bộ phận, nhầm phục vụ nghiên cứu đúng mục đích Các giải pháp, kiến nghị trong Công trình nghiên cứu này là do tôi tự tìm hiểu dựa trên lý thuyết thừa hưởng từ các nhà khoa học, phân tích kết quả nghiên cứu và đưa ra các đề xuất khách quan, phù hợp với tình hình thực tế tại Công ty

Trân trọng

Nguyễn Kiều Thúy Hằng

MỤC LỤC

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ i

LỜI CẢM ƠN iii

TÓM TẮT LUẬN VĂN iv

ABSTRACT vi

LỜI CAM ĐOAN viii

DANH MỤC CÁC THUẬT NGỮ VIẾT TẮT xi

DANH MỤC BẢNG BIỂU xiii

CHƯƠNG 1 MỞ ĐẦU 1

1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ 1

1.2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU 2

1.3 PHẠM VI VÀ ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU 2

1.4 Ý NGHĨA ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU 3

1.5 NỘI DUNG LUẬN VĂN 3

1.6 TÓM TẮT CHƯƠNG 1 4

CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ PHƯƠNG PHÁP THỰC HIỆN 5

2.1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 5

2.2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 6

2.2.1 Lean Six Sigma 6

2.2.2 Chu trình cải tiến DMAIC 7

2.2.3 Bảy loại lãng phí 8

2.2.4 Công cụ chống sai lỗi-Poka Yoke 9

2.2.5 Bảy công cụ thống kê 10

2.3 PHƯƠNG PHÁP LUẬN NGHIÊN CỨU 12

CHƯƠNG 3 PHÂN TÍCH ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU 15

3.1 GIỚI THIỆU VỀ ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU 15

3.2 PHÂN TÍCH ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU 29

3.2.4 Xác định vấn đề 29

3.2.5 Thu thập dữ liệu 30

3.2.6 Phân tích dữ liệu 30

3.2.7 Đề ra giải pháp 36

CHƯƠNG 4 THỰC HIỆN CẢI TIẾN 39

4.1 THIẾT KẾ LẠI KHAY ĐỂ PCBA KHÔNG BỊ VA VÀO NHAU DÙ CÁC KHAY BỊ CHỒNG LÊN NHAU 39

DANH MỤC CÁC THUẬT NGỮ VIẾT TẮT

Từ viết tắt Từ viết đầy đủ

DPMO Defects per million opportunities-Số phế phẩm trên một triệu

QC Quality control- Trạm kiểm tra chất lượng

SMT Surface mount technology-gắn kết bề mặt: quy trình trong lắp ráp bảng mạch PCB

IC Integrated circuit- con tụ nạp chương trình

AOI Automated Optical Inspection-Máy AOI: thiết bị kiểm tra trực quan các bảng mạch in (PCB) trong quá trình sản xuất

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1.1 Lỗi trên một triệu sản phẩm (tháng 3-tháng 5/2022) 2

Hình 2.1 Phương pháp nghiên cứu 13

Hình 3.1 Minh họa sản phẩm PCBA 15

Hình 3.2 Biểu đồ về phần trăm sản lượng của các khách hàng 16

Hình 3.3 Quy trình PCBA thực tế 16

Hình 3.4 Quy trình SMT 17

Hình 3.5 Máy quét kem hàn 18

Hình 3.6 Máy kiểm tra kem hàn 18

Hình 3.7 Máy gắp đặt linh kiện 19

Hình 3.8 Máy hàn 20

Hình 3.9 Máy kiểm tra quang học tự động 21

Hình 3.10 Máy kiểm tra X-ray 22

Hình 3.11 Máy V-cut 22

Hình 3.12 Cắm thủ công 23

Hình 3.13 Máy hàn sóng 24

Hình 3.14 Trạm kiểm linh kiện cắm 24

Hình 3.15 Kiểm tra trong mạch 25

Hình 3.16 Kiểm tra chức năng 26

Hình 3.17 Trạm kiểm soát chất lượng 27

Hình 3.18 Máy phủ PCBA 28

Hình 3.19 Kiểm tra ngoại quan cuối 28

Hình 3.20 Lỗi trên một triệu sản phẩm (tháng 1-tháng 5/2022) 29

Hình 3.21 Thống kê lỗi sai của hàng phế (tháng 3-tháng 5/2022) 30

Hình 3.22 Biểu đồ xương cá phân tích nguyên nhân hàng bị hư hỏng 32

Hình 3.23 Biểu đồ xương cá phân tích nguyên nhân hàng bị hở/rơi linh kiện 33

Hình 3.24 Biểu đồ xương cá phân tích nguyên nhân hàng bị ngắn mạch 34

Hình 4.1 Thiết kế khay mới để PCBA không va vào nhau 40

Hình 4.2 Thiết kế đồ gá để tránh hở/ rơi linh kiện 42

Hình 4.3 Thiết kế đồ gá để để bao phủ phần linh kiện, ngăn ngừa sự cố ngắn mạch 44

Hình 5.1 Lỗi trên một triệu sản phẩm (tháng 1-tháng 11/2022) 46

Hình 5 2 Chi phí tiết kiệm dự kiến đạt được trong năm 2023 (khoảng $8633) 47

Bảng 3.3 Các giải pháp được đề xuất 37

Bảng 4.1 Kết quả kiểm thử gá đỡ sau cải tiến 43

Bảng 4.2 Kết quả kiểm thử kết quả gá hàn sau cải tiến 45

Bảng 5.1 Tổng hợp số lượng lỗi sau khi áp dụng tất cả các cải tiến 46

Bảng 5.2 Dự báo sản lượng và chi phí tiết kiệm được trong năm 2023 (theo quý) 47

CHƯƠNG 1 MỞ ĐẦU 1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ

Công nghiệp điện tử là ngành sản xuất có vị trí then chốt trong nền kinh tế và tác động lan tỏa mạnh mẽ đến các ngành công nghiệp khác Mặc dù bị ảnh hưởng bởi đại dịch Covid-19 nhưng ngành sản xuất điện tử vẫn giữ được tốc độ tăng trưởng khả quan, chứng tỏ tiềm năng phục hồi và phát triển rất lớn Có thể nói rằng, dù trong bất kỳ giai đoạn nào, công nghiệp lắp ráp linh kiện điện tử luôn khẳng định vị thế và mức độ ảnh hưởng của nó trên thị trường Điều này, cũng đồng nghĩa với sự cạnh tranh giữa các công ty trong cùng lĩnh vực này là rất lớn Do đó, đòi hỏi các doanh nghiệp phải khẳng định cũng như không ngừng nâng cao chất lượng trong từng sản phẩm của mình.Trong đó, tỉ lệ hàng lỗi luôn được xem là vấn đề đáng để xem xét và giải quyết trong chuyền sản xuất

Đã có rất nhiều đề tài, nghiên cứu liên quan đến lĩnh vực được thực hiện thành công, đặc biệt trong việc giảm tỉ lệ phế phẩm để góp phần nâng cao chất lượng sản phẩm Cùng ý tưởng đó, đề tài nghiên cứu này được thực hiện tại một công ty lắp ráp linh kiện điện tử tại thành phố Hồ Chí Minh Đây là một trong những doanh nghiệp đứng đầu trong lĩnh vực lắp ráp linh kiện điện tử hiện nay.

Trong nhiều năm qua, chuyền lắp ráp linh kiện điện tử tại công ty A luôn phải đối mặt với vấn đề tỷ lệ phế phẩm cao dẫn đến không đạt sản lượng tại một số thời điểm và gây nên tăng chi phí sản xuất, làm ảnh hưởng đến lợi nhuận của công ty

Theo dữ liệu thống kê hàng ngày và hàng tháng của chuyền sản xuất trong 5 tháng đầu năm 2022, chỉ số DPMO- Defects per million opportunities, thông số về số phế phẩm trên một triệu sản phẩm, tăng liên tục Đặc biệt trong 3 tháng gần nhất, từ tháng 3 đến tháng 5 năm 2022, DPMO của các phế phẩm tại trạm kiểm tra chất lượng QC- Quality control đã tăng từ 2506 (tháng 3) lên 3017 (tháng 5) DPMO trung bình (tháng 3-tháng 5) là 2670 (tăng 12% so với cũng kỳ năm ngoái).Giá trị hàng phế (trong năm 2022) là 42,000$.Số giờ công tiêu tốn để lựa hàng/sửa hàng: 150,000 giờ ~ $120.000 (2022), ảnh hưởng đến năng suất chung của nhà máy.Trong khi các đơn

hàng cũng như nhu cầu từ khách hàng ngày càng tăng, đòi hỏi cần nghiên cứu, giải quyết để giảm tỉ lệ hàng lỗi càng sớm càng tốt

Hình 1.1 Lỗi trên một triệu sản phẩm (tháng 3-tháng 5/2022)

1.2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU

Nghiên cứu hướng đến mục tiêu:

• Phân tích và tìm ra nguyên nhân gốc rễ dẫn đến lỗi sản phẩm • Ứng dụng công cụ lean trong bài toán cải thiện chất lượng

• Giảm DPMO xuống ít nhất 12% so với trung bình DPMO hiện tại

1.3 PHẠM VI VÀ ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU

Đối tượng nghiên cứu: Luận văn tập trung nghiên cứu về chuyền lắp ráp linh kiện điện tử của công ty A, cụ thể là tỉ lệ phế phẩm của chuyền

Phạm vi: Đề tài tiến hành đo lường, phân tích, cải tiến trên chuyền sản xuất của một trong những khách hàng lớn mà công ty đang gia công

Dữ liệu được thu thập trong thời gian từ tháng 3 đến 11/2022

1.4 Ý NGHĨA ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU

Ý nghĩa về mặt lý thuyết: đã có rất nhiều nghiên cứu liên quan đến việc vận dụng các công cụ kiểm soát chất lượng trong công tác giảm tỉ lệ phế phẩm và đạt được rất nhiều thành công Điều này chứng tỏ tầm quan trọng, cũng như mối liên hệ mật thiết giữa các công cụ kiểm soát chất lượng trong việc cải tiến, nâng cao chất lượng của chuyền sản xuất

Tóm lại: đề tài nghiên cứu giúp đưa ra các hoạt động giảm tỉ lệ phế phẩm tại chuyền và hiệu quả của các hoạt động này trong thời gian qua Đề tài là cơ sở cho việc định hướng phát triển, tăng cường sức mạnh của hoạt động nâng cao chất lượng sản phẩm, có ý nghĩa rất lớn đối với xã hội và doanh nghiệp Công việc đánh giá và tái đánh giá cần phải được đẩy mạnh thực hiện định kỳ để đo lường hiệu quả của công tác cải tiến, qua đó tiến hành các biện pháp cải thiện và mở rộng nhầm tăng tính cạnh tranh cho doanh nghiệp

1.5 NỘI DUNG LUẬN VĂN

Luận văn bao gồm 5 chương:

Chương 2 trình bày các cơ sở lý thuyết liên quan về giảm tỉ lệ phế phẩm trong doanh nghiệp Các công cụ giảm tỉ lệ phế phẩm, nâng cao chất lượng, năng suất của sản phẩm đã được nghiên cứu trong và ngoài nước được lựa chọn để làm cơ sở lý thuyết

Ngoài ra, trong chương 2 tác giả còn trình bày về phương pháp luận

Chương 3: Phân tích đối tượng nghiên cứu

Chương 3 phân tích rõ hiện trạng và nghiên cứu nguyên nhân xảy ra, cũng như đề ra những giải pháp khả thi sau khi phân tích và đánh giá

Chương 4: Triển khai cải tiến

Chương 4 tiến hành triển khai cải tiến, đánh giá kết quả

Chương 5: Kết luận và kiến nghị

Tóm tắt kết quả chính của nghiên cứu, ý nghĩa của nghiên cứu về công tác giảm chi phí đối với ban lãnh đạo của công ty và đề xuất giải pháp hoàn thiện, mở rộng công tác cải tiến

Kết luận sẽ tóm tắt kết quả đạt được, bên cạnh những ứng dụng của đề tài, tác giả trình bày những hạn chế của nghiên cứu và định hướng những nghiên cứu tiếp theo về chiến lược xây dựng và phát triển công tác giảm chi phí, nâng cao năng suất

1.6 TÓM TẮT CHƯƠNG 1

Chương 1 đã giới thiệu tổng quan về nội dung đề tài, ý nghĩa và lý do thực hiện đề tài Đó là nghiên cứu về công tác giảm tỉ lệ phế phẩm tại chuyền lắp ráp linh kiện điện tử của công ty A Chương 1 cũng trình bày về phạm vi nghiên cứu và nội dung dự kiến của đề tài Chương 2 tiếp theo sẽ trình bày về các cơ sở lý thuyết liên quan đến đề tài nghiên cứu

CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ PHƯƠNG PHÁP THỰC HIỆN 2.1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU

Kiểm soát và giảm tỉ lệ phế phẩm là công việc không thể thiếu trong doanh nghiệp, nó góp phần nâng cao hiệu quả kinh doanh của mỗi công ty, đồng thời hạn chế được sự tiêu cực của các doanh nghiệp trong quá trình sản xuất Do đó, kiểm soát và giảm tỉ lệ phế phẩm là vấn đề cần thiết, quan trọng và mang tính sống còn đối với mỗi doanh nghiệp

Chính vì vậy, đã có rất nhiều tác giả nghiên cứu về công tác kiểm soát và giảm tỉ lệ phế phẩm trong doanh nghiệp

Trong ấn phẩm “ Quản trị tinh gọn tại các doanh nghiệp vừa và nhỏ Việt Nam: thực trạng và giải pháp” vào tháng 4/2014 do PGS.TS Nguyễn Hồng Sơn và TS Nguyễn Đăng Minh đồng chủ biên, đã có rất nhiều tác giả cũng như nghiên cứu về công tác kiểm soát chất lượng, giảm chi phí, trong đó kiểm soát tỉ lệ phế phẩm được xem là quan trọng hàng đầu Tác giả Nguyễn Đăng Minh đã đưa ra một số ý kiến và đề xuất các giải pháp nhằm tăng tính hiệu quả của việc áp dụng quản trị tinh gọn, tiết giảm chi phí vào các doanh nghiệp Việt Nam, trong đó việc áp dụng các công cụ kiểm soát chất lượng là điều không thể thiếu [1] Đã có rất nhiều doanh nghiệp trong nước áp dụng thành công các công cụ kiểm soát chất lượng để tìm ra nguyên nhân gốc rễ vấn đề, giảm tỉ lệ phế phẩm của công ty như: công ty cổ phần may Tây Đô (2018), thông qua biểu đồ

kiểm soát, biểu đồ Pareto và biểu đồ nhân quả, đã tìm ra được các nguyên nhân gây ra tình trạng lỗi trên sản phẩm áo sơ mi và đề xuất các giải pháp để khắc phục, tiêu chuẩn hóa quy trình, qua đó chất lượng sản phẩm được nâng cao [2]; cũng bằng việc áp dụng các công cụ kiểm soát chất lượng như biểu đồ phân bố, biểu đồ pareto,… công ty Cổ phần bao bì nhựa Tân Tiến (2021) đã nhận điện được các lãng phí, tăng sản lượng trục in lên 10%, giảm thời gian chu kỳ từ 7 ngày xuống còn 5 ngày, giảm tỷ lệ phế phẩm, tỷ lệ trục in không đạt chất lượng trong nội bộ nhà máy giảm 0.96% so với trung bình năm 2020 [3]

Ngoài các nghiên cứu điển hình của các tác giả trong nước, trên thế giới hiện nay, cũng đã có rất nhiều nghiên cứu áp dụng các công cụ kiểm soát chất lượng, nhắm vào mục tiêu kiểm soát phế phẩm Năm 2016, Deepak và Dheeraj Dhingra đã triển khai các công cụ kiểm soát chất lượng trong một doanh nghiệp sản xuất phụ kiện xe đạp để giảm tỷ lệ phế phẩm, kết quả cho thấy tỉ lệ

năm 2019, A Memon, Q B Jamali, A S Jamali, M K Abbasi, N A Jamali, và Z H Jamali đã áp dụng 7 công cụ kiểm soát chất lượng để giảm tỷ lỗi lỗi trong một doanh nghiệp mảng sản xuất phụ kiện ô tô, thành công giảm 90% tỉ lệ lỗi [5] Bên cạnh đó, cũng với việc áp dụng 7 công cụ kiểm soát chất lượng, A Memon, A Ali, M A Memon, U A Rajput, S A K Abro, và A A Memon đã kiểm soát thành công tỉ lệ lỗi ở trạm sơn của một doanh nghiệp vào năm 2019, giúp giảm 70% tỉ lệ lỗi [6] Năm 2013, Govindaswamy Rajendra, R Suprabha và Mahesha - C R đã áp dụng thành công biểu đồ nhân quả để tìm ra nguyên nhân vấn đề, bên cạnh đó áp dụng Poka yoke để điều chỉnh quy trình lắp ráp, từ đó tạo nên một quy trình chất lượng không gây ra lỗi sản phẩm, tiết kiệm 50% nhân sự và 25% chi phí [7]

Có thể nói rằng, đã có rất nhiều nghiên cứu liên quan đến việc vận dụng các công cụ kiểm soát chất lượng và đạt được rất nhiều thành công Điều này chứng tỏ tầm quan trọng, cũng như mối liên hệ mật thiết giữa các công cụ kiểm soát chất lượng trong việc cải tiến, nâng cao chất lượng của chuyền sản xuất

2.2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT

2.2.1 Lean Six Sigma

Lean Manufacturing (tạm dịch là sản xuất tinh gọn, gọi tắt là Lean), là một hệ thống các công cụ và phương pháp nhằm liên tục loại bỏ tất cả những lãng phí trong quá trình sản xuất, kinh doanh của doanh nghiệp thông qua tăng năng suất, giảm chi phí và rút ngắn thời gian sản xuất/cung cấp dịch vụ (Lead time/cycle time) [8]

Lean Six Sigma (LSS) là mô hình quản lý kết hợp các nguyên tắc quản lý của Lean với các phương pháp Six Sigma Lean giúp giảm thiểu chất thải và rút ngắn chu kỳ sản xuất ngay từ đầu, trong khi Six Sigma tập trung vào tinh chỉnh độ chính xác cho quy trình Chúng song hành cùng nhau có thể coi là sự biến thể tích cực

Theo Bob Galvin – Giám đốc điều hành Motorola tóm tắt Six sigma: “Six sigma là một phương pháp khoa học tập trung vào việc thực hiện một cách phù hợp và có hiệu quả các kỹ thuật và các nguyên tắc quản lý chất lượng đã được thừa nhận Tổng hợp các yếu tố có ảnh hưởng đến kết quả công việc, Six sigma tập trung vào việc làm thế nào để thực hiện công việc mà không (hay gần như không) có sai lỗi hay khuyết tật Hiểu một cách đơn giản, Six sigma là

một phương pháp cung cấp những công cụ để có thể loại trừ tối đa những sai sót và khả năng gây ra những sai sót trong quá trình sản xuất kinh doanh hay 6 Sigma là một phương pháp quản lý nhằm đáp ứng các yêu cầu của khách hàng dựa trên việc làm giảm sự biến động Như vậy Six Sigma không phải là một hệ thống quản lý chất lượng, như ISO-9001, hay là một hệ thống chứng nhận chất lượng Thay vào đó, đây là một hệ phương pháp giúp giảm thiểu khuyết tật dựa trên việc cải tiến quy trình

Mức Sigma cho biết Chi phí kém chất lượng trong sản xuất kinh doanh Chi phí kém chất lượng là các chi phí phải gánh chịu bởi vì chất lượng của sản phẩm hay quá trình không đảm bảo được 100% hiệu quả tại bất kỳ thời điểm nào Chi phí kém chất lượng trong cùng một ngành nghề cao hay thấp là khác nhau giữa các công ty Nhưng hầu hết các công ty, chi phí kém chất lượng chiếm một tỷ trọng rất cao so với doanh số Việc đạt được mức Sigma cao hơn thì chi phí kém chất lượng càng giảm đi Bảng thống kê sau cho thấy điều đó:

Bảng 2.1 Cấp độ sigma 2.2.2 Chu trình cải tiến DMAIC

DMAIC là 5 bước của 1 dự án Lean Six Sigma [8]

Bước 1 Xác định – Define (D): làm rõ vấn đề cần giải quyết, các yêu cầu và mục tiêu của dự án Bước 2 Đo lường – Measure (M): hiểu được thực trạng năng lực của tổ chức, đo lường năng suất lao động, thời gian (Lead time, Cycle time, Takt time, Waste time), thiết lập chi tiết quy trình sản xuất, tìm ra những điểm nút cổ chai (bottleneck) xảy ra trong quá trình sản xuất Bước 3 Phân tích – Analyze (A): phân tích các thông số thu thập được trong bước Đo Lường để giả thuyết về nguyên nhân của dao động và tiến hành kiểm chứng, xác định những điểm tạo ra

giá trị gia tăng (Value added) và những điểm không tạo ra giá trị gia tăng (Non – Value added), xác định nguyên nhân gốc rễ của các vấn đề, những điểm nút cổ chai trong quá trình sản xuất Một số phương pháp và công cụ thống kê được sử dụng trong bước này như là: 5 Five Why’s, FMEA (Failure Mode and Effect Analysis), Các phương pháp kiểm chứng giả thuyết, Đồ thị tác nhân chính (Main Effect Plot)…

Bước 4 Cải tiến – Improve (I): tập trung phát triển các giải pháp nhằm loại trừ căn nguyên của dao động, kiểm chứng và chuẩn hoá các giải pháp

Các công cụ thường được áp dụng bao gồm: Poka yoke, Phương pháp 5S, Kanban, Hệ thống vừa đúng lúc JIT (Just In Time), Duy trì hiệu suất thiết bị tổng thể (Total Productive Maintenance), Thời gian chuyển đổi/Chuẩn bị (Changeover/setup time), Sơ đồ chuỗi giá trị (Value Stream Mapping), Cellular Layout…

Bước 5 Kiểm soát – Control (C): thiết lập các thông số đo lường chuẩn để duy trì kết quả và khắc phục các vấn đề khi cần, bao gồm cả các vấn đề của hệ thống đo lường

Bước này bao gồm: Hoàn thiện hệ thống đo lường, Kiểm chứng năng lực dài hạn của quy trình, Triển khai việc kiểm soát quy trình

Các công cụ có thích hợp nhất trong bước này bao gồm: Kế hoạch kiểm soát (Control Plans), Lưu đồ qui trình với các mốc kiểm soát, Các biểu đồ kiểm soát qui trình bằng thống kê (SPC), Các phiếu kiểm tra (Check Sheets)

• Over Processing - Xử lý thừa

2.2.4 Công cụ chống sai lỗi-Poka Yoke

Poka Yoke là thuật ngữ tiếng Nhật, có nghĩa là phòng ngừa sai lỗi hay chống sai lỗi, được phát

triển bởi nhà tư vấn quản lí Shigeo Shingo như một phần của hệ thống sản xuất Toyota Mục

đích của Poka Yoke là để loại bỏ các khuyết tật của sản phẩm bằng cách ngăn ngừa, sửa chữa

hoặc cảnh báo kịp thời khi chúng xảy ra Shigeo Shingo phân biệt giữa khái niệm sai sót không thể tránh được của con người và khiếm khuyết trong sản xuất Mục đích của Poka Yoke là thiết kế quá trình khiến có thể phát hiện được những sai sót và sửa chữa ngay lập tức, loại bỏ các khuyết tật tại nguồn [9]

Poka- Yoke giúp giảm chi phí sản xuất: Với tỷ lệ khuyết tật đáng kể, doanh nghiệp có thể loại bỏ những lãng phí về nguyên vật liệu và việc sử dụng nhân công kém hiệu quả liên quan đến khuyết tật điều này sẽ giảm bớt chi phí hàng bán trên từng đơn vị sản phẩm, từ đó gia tăng lợi nhuận

- Giảm chi phí quản lý: Khi tỷ lệ khuyết tật giảm và sẽ không còn tái diễn trong tương lai, doanh nghiệp sẽ tiết kiệm được thời gian cho các hoạt động mang lại giá trị cao hơn - Gia tăng sự hài lòng của khách hàng: Phần lớn doanh nghiệp vừa và nhỏ Việt Nam gặp

phải những vấn đề tái diễn liên quan đến sản phẩm không đáp ứng được các yêu cầu khách hàng khiến khách hàng không hài long và có khi hủy bỏ đơn đặt hàng Vì thế, thông qua việc giảm đáng kể tỷ lệ lỗi từ phương pháp Poka- Yoke, doanh nghiệp sẽ luôn cung cấp đến khách hàng những sản phẩm tốt nhất họ yêu cầu và làm tăng sự hài lòng nơi họ

- Giúp doanh nghiệp mở rộng sản xuất dễ dang hơn: Một công ty với sự quan tâm cao về cải tiến quy trình và loại trừ các nguồn gốc gây khuyết tật sẽ có được sự hiểu biết sâu sắc hơn về những tác nhân tiềm tàng cho các vấn đề trong những dự án mở rộng quy mô sản xuất Vì vậy, các vấn đề ít có khả năng xảy ra khi công ty mở rộng sản xuất và nếu có xảy ra thì cũng sẽ nhanh chóng giải quyết

2.2.5 Bảy công cụ thống kê

Có thể khẳng định rằng, việc cải tiến chất lượng sẽ không có hiệu quả như mong muốn nếu không áp dụng các công cụ thống kê [10]

Bảy công cụ thống kê thường gặp trong hoạt động sản xuất cũng như dịch vụ khách hàng của doanh nghiệp, bao gồm:

- Phiếu kiểm soát (Check sheets) - Lưu đồ (Flow charts)

- Biểu đồ nhân quả (Cause & Effect Diagram) - Biểu đồ Pareto (Pareto chart)

- Biểu đồ mật độ phân bố (Histogram) - Biểu đồ phân tán (Scatter Diagram) - Biểu đồ kiểm soát (Control Chart)

Cụ thể trong bài nghiên cứu này, biểu đồ nhân quả và biểu đồ parato đóng vai trò quan trọng trong việc phân tích, đánh giá, cũng như góp phần mang đến sự thành công trong việc tìm ra lời giải cho bài toán cải tiến

• Biểu đồ nhân quả (Cause & Effect Diagram)

Biểu đồ nhân quả đơn giản chỉ là một danh sách liệt kê những nguyên nhân có thể có dẫn đến kết quả Công cụ này đã được xây dựng vào năm 1953 tại Trường Đại học Tokyo do giáo sư Kaoru Ishikawa chủ trì Ông đã dùng biểu đồ này giải thích cho các kỹ sư tại nhà máy thép Kawasaki về các yếu tố khác nhau được sắp xếp và thể hiện sự liên kết với nhau Do vậy, biểu đồ nhân quả còn gọi là biểu đồ Ishikawa hay biểu đồ xương cá

Mục đích: Là một phương pháp nhằm tìm ra nguyên nhân của một vấn đề, từ đó thực hiện hành

động khắc phục để đảm bảo chất lượng Đây là công cụ được dùng nhiều nhất trong việc tìm kiếm những nguyên nhân, khuyết tật trong quá trình sản xuất

Ý nghĩa và lợi ích: Công cụ này dùng để nghiên cứu, phòng ngừa những mối nguy tiềm ẩn gây

nên việc hoạt động kém chất lượng có liên quan tới một hiện tượng nào đó, như phế phẩm, đặc trưng chất lượng, đồng thời giúp ta nắm được toàn cảnh mối quan hệ một cách có hệ thống Người ta còn gọi biểu đồ này là biểu đồ xương cá, biểu đồ Ishikawa, hay tiếng Nhật là Tokuzei Yoin – biểu đồ đặc tính Đặc trưng của biểu đồ này là giúp chúng ta lên danh sách và xếp loại những nguyên nhân tiềm ẩn chứ không cho ta phương pháp loại trừ nó

Triết lý: Mọi hiện tượng đều có ít nhất một nguyên nhân Vì thế, khi một vấn đề được đặt ra và

cần có sự giải quyết thì cần tìm hiểu tất cả những nguyên nhân tiềm tàng gây ra vấn đề đó trước khi tìm ra hướng giải quyết vấn đề Sử dụng ở giai đoạn đầu của việc phân tích nhằm tìm ra những giải pháp tiềm năng và nguyên nhân cốt lõi

Ứng dụng của biểu đồ nhân quả:

- Việc xây dựng Biểu đồ nhân quả có tác dụng tích cực trong việc đào tạo và huấn luyện nhân viên

- Biểu đồ nhân quả biểu thị trình độ hiểu biết vấn đề

- Biểu đồ nhân quả có thể sử dụng trong bất kỳ vấn đề nào: việc lập sơ đồ sẽ chỉ thấy rõ từng nguyên nhân qua đó có thể có các đề xuất giải pháp nhanh chóng Việc ứng dụng biểu đồ nhân quả dường như không có giới hạn, nó phụ thuộc vào khả năng và kinh nghiệm của nhóm, cá nhân xây dựng và sử dụng biểu đồ này Tuy nhiên, có nhiều khó khăn thường gặp trong việc sử dụng biểu đồ nhân quả Thật vậy, kinh nghiệm cho thấy khó khăn đó là do chưa có được quá trình giải quyết vấn đề một cách hệ thống Vì vậy, cần lập một quá trình thực hiện định hướng vào hệ thống và áp dụng một cách kiên định

• Biểu đồ Pareto (Pareto Analysis)

Biểu đồ Pareto Biểu đồ Pareto (Pareto Analysis) là một biểu đồ hình cột được sử dụng để phân loại các nguyên nhân/nhân tố ảnh hưởng có tính đến tầm quan trọng của chúng đối với sản phẩm Sử dụng biểu đồ này giúp cho nhà quản lý biết được những nguyên nhân cần phải tập trung xử lý Lưu ý là cần sử dụng biểu đồ Pareto để phân tích nguyên nhân và chi phí do các nguyên nhân đó gây ra

Mục đích: Tách những nguyên nhân quan trọng nhất ra khỏi những nguyên nhân vụn vặt của

một vấn đề Đồng thời, nhận biết và xác định ưu tiên cho các vấn đề quan trọng nhất

Tập thể phân tích dự liệu liên quan đến vấn đề quyết định yếu tố nào quan trọng nhất ảnh hưởng đến vấn đề đó

Phân tích pareto cũng rất quan trọng trong quá trình cải tiến Do đó, việc thực hiện cải tiến cần được sử dụng với nhiều công cụ thống kê Như vậy, quá trình thực hiện có thể tiến hành như sau:

- Đầu tiên, dữ liệu được thu thập thông qua bảng kiểm tra

- Kế đến, kết quả của bảng kiểm tra được phân tích bằng cách sử dụng biểu đồ Pareto - Tiếp theo, khi có một vài vấn đề quan trọng được xác định thì biểu đồ nhân quả (xương

cá) được sử dụng để phân tích vấn đề

- Cuối cùng, dùng biểu đồ p hay c để biểu diễn sự ổn định của quá trình

Triết lý Nhà kinh tế - xã hội học Vilfredo Pareto nhận thấy rằng 20% người Ý tập trung 80% tài sản của nước Ý Khi áp dụng biểu đồ này để tìm hiểu những hiện tượng trong thương mại thì cũng nhận thấy rằng 20% mặt hàng thể hiện 80% doanh số,…Vì thế, hiện tượng này được xem như một định luật của tạo hóa và được gọi là định luật 20 – 80 Tuy nhiên, con số 20 -80 chỉ là tương đối chứ không phải một tỷ số chính xác Áp dụng nguyên tắc 80/20 của Pareto : 80% vấn đề trong công việc phát sinh từ 20% nguyên nhân chủ đạo Trong quản lý chất lượng, cũng thường nhận thấy rằng: • 80% thiệt hại về chất lượng do 20% nguyên nhân gây nên • 20% nguyên nhân gây nên 80% lần xảy ra tình trạng không có chất lượng

2.3 PHƯƠNG PHÁP LUẬN NGHIÊN CỨU Chu trình DMAIC

Hình 2.1 Phương pháp nghiên cứu

Thông tin trong bảng dưới đây sẽ cụ thể hóa Quy trình thực hiện nghiên cứu được thể hiện ở hình 2.1

CÔNG CỤ HỖ TRỢ

Define-Xác định vấn đề

- Xác định các yêu cầu của khách hàng về sản phẩm

- Xác định sơ bộ tình trạng hiện tại - Xác định các tác nhân có thể đang

tác động đến chất lượng, năng suất - Xác định các cơ hội cải tiến

- Xác định mục tiêu cải tiến

- Quan sát thực tiễn - Lưu đồ quá trình - Biểu đồ Pareto - Dữ liệu quá khứ

Measure-Thu thập dữ liệu

- Thu thập tất cả các số liệu có liên quan đến vấn đề được xác định

- Quan sát thực tiễn - Báo cáo hàng tuần/

Analyse-Phân tích dữ liệu-> xác định nguyên nhân

- Làm rõ các vấn đề đang tồn tại - Xác định nguyên nhân gốc rễ

- Đánh giá tính khả thi của các nguyên nhân đề ra

- Quan sát thực tiễn - Thống kê

- Biều đồ xương cá

Improve-Đề ra hướng khắc phục

- Xác định các giải pháp cải tiến - Đánh giá giải pháp

- Quan sát thực tiễn - Poka-yoke

Improve-Thực hiện cải tiến

- Triển khai các giải pháp đã được xác định ở giai đoạn phân tích

- FMEA - Poka-yoke Control-Theo

dõi kết quả sau cải tiến

- Ghi nhận kết quả đầu ra, những thành quả sau quá trình cải tiến - So sánh sự khác biệt (nếu có) giữa

tính toán và thực hiện

- Điều chỉnh các giải pháp để đạt được hiệu quả tốt nhất

- Thống kê

- Quản lý bằng công cụ trực quan

Control-Đánh giá dự án cải tiến

- So sánh trước và sau cải tiến

- Xác định mức độ hài lòng của công nhân, doanh nghiệp và khách hàng về các giải pháp cải tiến

- Các cải tiến tiếp theo có thể được thực hiện để tiếp tục nâng cao hiệu quả hoạt động của chuyền

Bảng 2.2 Quy trình thực hiện nghiên cứu

CHƯƠNG 3 PHÂN TÍCH ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU 3.1 GIỚI THIỆU VỀ ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU

3.1.1 Tổng quan về công ty

Nghiên cứu này được thực hiện tại một công ty lắp ráp linh kiện điện tử- chuyên lắp ráp bảng mạch in điện tử (PCBA-Printed Circuit Board Assembly) thuộc tập đoàn đa quốc gia của Mỹ, chuyên cung cấp dịch vụ thiết kế, sản xuất và quản lý sản phẩm cho các công ty điện tử toàn cầu Với hơn 260.000 nhân viên tại 100 địa điểm ở 30 quốc gia, tầm nhìn của tập đoàn là trở thành nhà cung cấp giải pháp sản xuất đáng tin cậy và tiên tiến nhất về mặt công nghệ

Với kế hoạch tăng trưởng trong tương lai và mở rộng trong khu vực châu Á, công ty A được đầu tư để đạt được kế hoạch kinh doanh của tập đoàn

3.1.2 Sản phẩm

Công ty A là nơi chuyên lắp ráp và kiểm tra các bản mạch in, lắp ráp hệ thống và kiểm tra các sản phẩm công nghệ cao hoàn chỉnh, chế tạo mẫu khuôn nhựa chính xác và sản xuất các bản mạch công cụ, sản xuất và lắp ráp máy in, lưu trữ dữ liệu, thiết bị y tế, mạng, viễn thông và các thiết bị công nghiệp điện tử tiêu dùng

Hình 3.1 Minh họa sản phẩm PCBA

3.1.3 Quy trình

Công ty A sản xuất theo mô hình Workcell, 13 Workcells sản xuất sản phẩm chuyên biệt cho 13 khách hàng Việc sắp xếp này được đưa ra để tổ chức và cải thiện dòng quy trình, tăng hiệu quả, giảm chi phí, tập trung vào việc tạo ra giá trị cho khách hàng cuối cùng và giảm lãng phí

Đề tài tiến hành đo lường, phân tích, cải tiến trên chuyền sản xuất của một trong những khách hàng lớn mà công ty đang gia công là Schneider, chiếm 28.36% tổng sản lượng của công ty (theo số liệu vào tháng 10/2022)

3.1.4 Quy trình sản xuất

Các bước trong quy trình PCBA thực tế

(Nguồn: công ty, 2022)

Hình 3.3 Quy trình PCBA thực tế

Hình 3.2 Biểu đồ về phần trăm sản lượng của các khách hàng

Thông tin dưới đây sẽ cụ thể hóa Quy trình thực hiện nghiên cứu được thể hiện ở hình 3.3

• SMT

SMT (Surface Mount Technology) được hiểu là gắn kết bề mặt Trong đó các thành phần điện, linh kiện điện tử được gắn trực tiếp lên bề mặt của bảng mạch in (PCB) Đây là một phương pháp chế tạo bảng mạch phổ biến trên các dây chuyền lắp ráp linh kiện điện tử

Bản thân thuốc hàn là một chất màu xám bao gồm các viên kim loại nhỏ Thành phần của những quả bóng kim loại nhỏ bé này là 96.5% thiếc, 3% bạc và 0.5% đồng Thuốc hàn trộn hỗn hợp chất hàn với chất trợ dung, đây là một chất hóa học được thiết kế để giúp chất hàn nóng chảy và kết dính với bề mặt Keo hàn xuất hiện dưới dạng bột nhão màu xám và phải được dán lên bảng ở những vị trí thích hợp và chính xác với lượng phù hợp

Dây chuyền lắp ráp PCBA sử dụng máy quét kem hàn- solder paste printer Tại giai đoạn này, máy quét kem hàn được sử dụng để quét kem hàn lên bảng mạch PCB Máy sử dụng dao gạt để quét kem hàn lên các tấm bảng mạch PCB đã được đục sẵn lỗ

Hình 3.5 Máy quét kem hàn

Tuy quy trình quét kem hàn nghe qua khá đơn giản nhưng thường sẽ có nhiều lỗi phát sinh nếu không được xử lý cẩn thận áp lực của dao gạt và lượng kem hàn cần thiết Bên cạnh đó, giai đoạn kiểm tra SPI còn giúp phát hiện sớm và giảm thiểu rủi ro do các lỗi gây ra

Thường thì các máy quét kem hàn tự động solder paste printer sẽ có kèm tính năng kiểm tra 2D Tuy nhiên có những lỗi khó phát hiện được mà phải cần đến máy SPI để kiểm tra bề mặt 3D của từng miếng đệm (pad) riêng biệt

Hình 3.6 Máy kiểm tra kem hàn

- Gắp đặt thành phần linh kiện

Sau khi bảng mạch in PCB đã được quét đủ lượng kem hàn Nó sẽ được di chuyển tới giai đoạn tiếp theo của quá trình SMT là gắp đặt thành phần linh kiện Mỗi loại linh kiện sẽ được lấy ra tự

động bằng đầu hút chân không hoặc kẹp gắp, di chuyển tới vị trí đã được thiết lập sẵn trên hệ thống và đặt chính xác tại đó với tốc độ cao

Các công đoạn xử lý của máy gắp đặt thành phần linh kiện thường sẽ bao gồm: Lập chỉ mục bảng (board indexing)

Thiết lập bảng (board registration)

Điều chỉnh tầm nhìn đường cơ sở (fiducial vision alignment) Gắp linh kiện (component pick-up)

Định vị các thành phần linh kiện / kiểm tra ngoại quan (component centering/ vision inspection) Đặt các thành phần, linh kiện điện tử vào đúng các vị trí đã lập chỉ mục trên bảng mạch

Kiểm tra quang học tự động (automated optical inspection)

Hình 3.7 Máy gắp đặt linh kiện

Sau giai đoạn lắp đặt linh kiện, để đảm bảo mọi thành phần đều đã được đặt chính xác trước khi cho bảng mạch PCB tiến tới bước hàn reflow, người ta sẽ kiểm tra trước khi hàn bằng máy AOI- Automated Optical Inspection (Máy kiểm tra quang học tự động) Một số lỗi quan trọng như vị trí, thành phần, mật độ và thiếu sót linh kiện sẽ được kiểm tra kĩ càng

- Hàn

Tiếp theo, bảng mạch PCB sẽ được đưa vào lò hàn reflow Phần kem hàn dưới tác động của nhiệt lượng sẽ nóng chảy tạo ra các mối hàn gắn chặt linh kiện lại trên bảng mạch Sẽ có từng giai đoạn nhiệt độ riêng biệt để các mối hàn được nóng chảy đủ mà không làm hư hại đến các thành phần linh kiện trong đó

Sau giai đoạn làm nóng sẽ đến giai đoạn hạ nhiệt và làm sạch để loại bỏ các kèm hàn dư sót lại Sau khi quá trình chọn và đặt kết thúc, bảng PCB được chuyển đến băng chuyền Băng chuyền này di chuyển qua một lò sấy tái tạo lớn, giống như một lò nướng bánh pizza Buồng sấy này bao gồm một loạt các lò sưởi làm nóng dần bo mạch đến nhiệt độ khoảng 250 độ C hoặc 480 độ F Nhiệt độ này đủ nóng để làm chảy chất hàn trong keo hàn

Khi chất hàn nóng chảy, PCB tiếp tục di chuyển qua lò Nó đi qua một loạt bộ gia nhiệt làm mát, cho phép chất hàn nóng chảy nguội và đông đặc một cách có kiểm soát Điều này tạo ra một mối hàn vĩnh viễn để kết nối các SMD với PCB

Nhiều PCBA yêu cầu xem xét đặc biệt trong quá trình chỉnh lại, đặc biệt là đối với Lắp ráp PCB hai mặt Lắp ráp PCB hai mặt cần giấy nến và cuộn lại từng mặt riêng biệt Đầu tiên, mặt có ít linh kiện hơn và nhỏ hơn được ép, đặt và chỉnh lại, tiếp theo là mặt còn lại

Hình 3.8 Máy hàn

• AOI-Kiểm tra quang học tự động

Kiểm tra quang học tự động là một phương pháp kiểm tra thích hợp cho các lô PCBA lớn Máy kiểm tra quang học tự động, còn được gọi là máy AOI, sử dụng một loạt máy ảnh công suất cao để “nhìn” PCB Các camera này được bố trí ở các góc khác nhau để kiểm tra bằng hình ảnh các kết nối hàn Các kết nối chất lượng hàn khác nhau phản chiếu ánh sáng theo những cách khác nhau, cho phép AOI nhận ra vật hàn chất lượng thấp hơn AOI thực hiện điều này với tốc độ rất cao, cho phép nó xử lý một lượng lớn PCB trong một thời gian tương đối ngắn

Máy sẽ tự động quét thiết bị đang được kiểm tra để phát hiện các lỗi liên quan như thiếu linh kiện, sai linh kiện, sai lệch vị trí, kích thước hoặc hình dạng của linh kiện so với thiết kế ban đầu Ngoài ra máy AOI có thể được kết nối với máy định vị để dễ dàng điều chỉnh các vị trí đặt linh kiện và sửa chữa khi có lỗi Sau giai đoạn làm nóng sẽ đến giai đoạn hạ nhiệt và làm sạch để loại bỏ các kèm hàn dư sót lại

Hình 3.9 Máy kiểm tra quang học tự động Tuy nhiên hệ thống AOI thông thường sẽ có một số nhược điểm như sau:

• AOI chỉ bắt lỗi PCB nhưng không bắt lỗi được các loại lỗi có độ khó cao như lỗi keo hoặc con dấu.

• Không phát hiện được lỗi ở các vị trí bị che khuất, bên trong hoặc bên dưới các linh kiện trên PCB.

• AOI không phát hiện ra các phát hiện mới, nó chỉ phát hiện các lỗi được lập trình trước.

Chính vì vậy, ngoài AOI, chuyền sản xuất còn áp dụng kiểm tra X-ray để kiểm tra các mối nối hàn ở các vị trí khó phát hiện hoặc các lỗi bị che khuất

AXI là công nghệ sử dụng nguyên tắc tương tự như kiểm tra quang học (AOI) Tuy nhiên nó sử dụng tia X-ray thay vì tia sáng quang học để tự động kiểm tra các thành phần linh kiện Máy AXI không chỉ có khả năng kiểm tra các mối hàn và các lỗi khuyết tật có thể nhìn thấy được mà

Chụp X-quang là phương pháp phát hiện lỗi trên PCBA phổ biến trong những năm gần đây, vì các linh kiện của mạch được tích hợp ngày càng nhiều, sau khi gắn, bóng nằm dưới vi mạch, thiết bị thông thường không thể được kiểm tra, chỉ có thể kiểm tra xem liệu hàn thông qua ngắn mạch truyền tia X, v.v

Hình 3.10 Máy kiểm tra X-ray

• Depanel- cắt PCBA

Những PCBA thành phẩm sẽ được mang đến máy V-cut để cắt ra thành những PCBA riêng lẻ Tùy theo thiết kế của khách hàng, 1 panel (bảng mạch) có thể chia ra thành 2-4 hoặc PCBA riêng lẻ Bên cạnh đó, có những sản phẩm mà 1 panel là 1 PCBA, lúc này, bước depanel sẽ được bỏ qua

Hình 3.11 Máy V-cut

• Wave-hàn sóng

Tùy thuộc vào loại PCBA, bo mạch có thể bao gồm nhiều loại linh kiện khác nhau Trong đó, ngoài các linh kiện hàn trên bề mặt thông thường, còn có thể bao gồm linh kiện hàn xuyên lỗ Lỗ hàn xuyên qua là một lỗ trên PCB được hàn xuyên suốt bảng Các thành phần PCB sử dụng các lỗ này để truyền tín hiệu từ mặt này sang mặt kia của bo mạch Trong trường hợp này, keo hàn sẽ không hoạt động tốt, vì keo sẽ chạy thẳng qua lỗ mà không có cơ hội kết dính Các thành phần hàn xuyên lỗ yêu cầu một loại phương pháp hàn chuyên biệt hơn trong quy trình lắp ráp PCB bao gồm các bước:

- Cắm thủ công: Cắm các linh kiện qua lỗ bằng cách thủ công là một quá trình đơn

giản Thông thường, một công nhân tại trạm này sẽ được giao nhiệm vụ gắn một linh kiện vào một lỗ được chỉ định Sau khi hoàn thành, bảng được chuyển đến trạm tiếp theo, nơi một công nhân khác sẽ gắn một linh kiện khác

Hình 3.12 Cắm thủ công

- Hàn sóng:Khi các linh kiện gắn xuyên lỗ được đặt vào vị trí, bảng được đưa lên một băng chuyền khác Băng chuyền sẽ chạy qua một lò chuyên dụng, nơi có một làn sóng hàn nóng chảy rửa qua mặt dưới của bảng Thao tác này sẽ hàn tất cả các chân ở mặt dưới của bảng cùng một lúc Kiểu hàn này gần như không thể áp dụng với PCB hai mặt, vì việc hàn toàn bộ mặt dưới PCB sẽ khiến toàn bộ các linh kiện bên dưới bị phá hủy

Sau khi quá trình hàn này kết thúc, PCB có thể chuyển sang bước kiểm tra cuối cùng hoặc nó có thể chạy qua các bước trước đó nếu PCB cần thêm các bộ phận bổ sung hoặc lắp ráp một mặt khác

• THI -Through hole inspection (trạm kiểm linh kiện cắm)

Đây là trạm kiểm tra linh kiện đã cắm ở bước hàn song để chắc rằng các linh kiện đã đặt đúng và đủ

Hình 3.14 Trạm kiểm linh kiện cắm

• ICT- In-Circuit Test (Kiểm tra trong mạch)

Kiểm tra trong mạch (ICT) từ viết tắt của In-Circuit Test Nó còn được gọi là bài kiểm tra mạch trong mạch Về mặt cấu trúc, một đầu dò điện kiểm tra bảng mạch in và kiểm tra các lỗi như ngắn mạch, hở mạch v.v

Phương pháp này để kiểm tra các lỗi PCB có thể xảy ra trong quá trình hàn các linh kiện trên bo mạch Tại bước này, ta có thể dễ dàng phát hiện và thay thế bất kỳ linh kiện nào bị lỗi Hơn nữa, nó cung cấp một cách nhanh chóng và đơn giản để đánh giá quá trình sản xuất ICT cũng có thể sử dụng các giác hút để kiểm tra độ bền và độ dẻo dai của chip.

Hình 3.13 Máy hàn sóng

Hình 3.15 Kiểm tra trong mạch

Mặc dù kiểm tra trong mạch là một công cụ rất mạnh để kiểm tra PCB, nhưng nó có những hạn chế sau:

- Các thành phần song song thường chỉ có thể được kiểm tra như một thành phần nếu các thành phần là cùng loại (giống như hai điện trở)

- Các thành phần tụ điện chỉ có thể được kiểm tra phân cực trong các cấu hình cụ thể (ví dụ: nếu không được kết nối song song với đường điện) hoặc với một cảm biến cụ thể

- Chất lượng của các tiếp điểm điện không thể được kiểm tra trừ khi có các điểm kiểm tra bổ sung và / hoặc dây phụ chuyên dụng được cung cấp.

- Nếu không có mạch nguyên lý được cung cấp bởi khách hàng thì một số kiểm tra sẽ không thể thực hiện được

• FVT- Functional Testing-trạm kiểm tra chức năng

Việc này được xem là khâu đánh giá chất lượng sản phẩm sau gia công, quá trình đánh giá được thực hiện thông qua máy và được lưu lại để kiểm duyệt

Việc vận hành và theo dõi vận hành được thực hiện thông qua một màn hình máy tính, trên này sẽ có đầy đủ chi tiết các thông số và mô phỏng cho tất cả quá trình hay chức năng được kiểm tra Kiểm tra chức năng được thực hiện một cách tự động bằng phần mềm kiểm tra