CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ PHƯƠNG PHÁP THỰC HIỆN
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 lỗi đã giảm từ 9.45% xuống 7.75%, vật tư và quy trình đều được chuẩn hóa [4] Ngoài ra, vào
6 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.
CƠ SỞ LÝ THUYẾT
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
7 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
8 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)
Muốn tối ưu hóa lợi nhuận, ngoài cách tăng doanh thu ra thì việc loại bỏ các lãng phí là yếu tố rất quan trọng giúp giảm chi phí và giá thành sản phẩm [9]
Lãng phí trong sản xuất là tất cả các công đoạn, việc làm không mang lại bất kỳ giá trị gì cho khách hàng hoặc doanh nghiệp
Thực tế cho thấy, hầu hết các doanh nghiệp sản xuất hiện nay thường mắc 1 hoặc nhiều trong 7 loại lãng phí trong sản xuất theo mô hình LEAN
Có 7 loại lãng phí trong sản xuất đang tồn tại trong doanh nghiệp:
• Over Processing - Xử lý thừa
• Over Production - Sản xuất thừa
• Defect - Khuyết tật Ở nghiên cứu này, tác giả tập trung loại bỏ lãng phí do sai lỗi/ khuyết tật tại doanh nghiệp 2.2.3.1 Lãng phí Sai lỗi/ Khuyết tật
Sai lỗi/ Khuyết tật là sai sót bất kỳ của sản phẩm hay dịch vụ trong việc đáp ứng một trong số những quy định của khách hàng hay đối tác Một sản phẩm lỗi có thể có một hay nhiều lỗi Bên cạnh các sai lỗi về mặt vật lý trực tiếp làm tăng chi phí, sai lỗi cũng bao gồm các sai sót về giấy tờ, cung cấp thông tin sai lệch về sản phẩm, giao hàng trễ, sản xuất sai quy cách, sử dụng quá nhiều nguyên vật liệu hay tạo ra phế liệu không cần thiết, v.v
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
PHÂN TÍCH ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU
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
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
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)
Các bước trong quy trình PCBA thực tế
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 (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
Hình 3.4 Quy trình SMT Thông tin dưới đây sẽ cụ thể hóa Quy trình SMT được thể hiện ở hình 3.4
Bước đầu tiên của quá trình lắp ráp PCB là thêm một chất hàn vào bo mạch Quá trình này giống như in lụa một chiếc áo sơ mi, ngoại trừ thay vì lớp mặt nạ, một tấm giấy nến mỏng, bằng thép không gỉ được đặt trên PCB Điều này cho phép các công nhân lắp ráp chỉ thêm chất hàn vào một số phần nhất định của PCB Các bộ phận này là nơi các thành phần sẽ nằm trong PCB hoàn thiện
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
Gắn hợp kim hàn Gắp đặt thành phần linh kiện Hàn
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
19 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
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
PHÂN TÍCH ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU
• Theo dữ liệu thống kê hàng ngày và hàng tháng của chuyền sản xuất trong 5 tháng đầu năm 2022, DPMO- Defects per million opportunities (số phế phẩm trên một triệu) 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 QC- Quality control (kiểm tra chất lượng) đã tăng từ 2506 (tháng 3) lên 3017 (tháng 5) DPMO trung bình (tháng 3-tháng 5) là 2670 (Hình 3.20)
Hình 3.20 Lỗi trên một triệu sản phẩm (tháng 1-tháng 5/2022)
• Loại phế phẩm và tổng loại bỏ của từng loại (tháng 3-tháng 5/2022) được thể hiện ở bảng 3.1
Ký hiệu Loại phế phẩm Tổng loại bỏ
A Hư hỏng (bể, gãy, nứt, lỗi ngoại quan) 2558
Bảng 3.1 Loại phế phẩm tại trạm QC (tháng 3-tháng 5/2022)
• Thiết lập biểu đồ Pareto để tìm nguyên nhân chủ yếu gây ra tăng tỉ lệ phế phẩm ở chuyền
Từ phân tích Pareto ở hình 3.21, ta thấy rằng trên 95% số phế phẩm đến từ 3 nguyên nhân chính là hư hỏng, hở/rơi linh kiện và ngắn mạch Vì vậy, ta chỉ cần tập trung giải quyết 3 lỗi này thì đã giải quyết được 95% vấn đề
➔ Cần tập trung tìm nguyên nhân gốc rễ và biện pháp để làm giảm 3 loại phế phẩm đang chiếm tỉ lệ cao nhất: hư hỏng, hở/rơi linh kiện và ngắn mạch Để dễ theo dõi, 3 lỗi này lần lượt được ký hiệu là A, B, C
B-hàng bị hở/rơi linh kiện
Hình 3.21 Thống kê lỗi sai của hàng phế (tháng 3-tháng 5/2022) 3.2.5 Thu thập dữ liệu
Dữ liệu phế phẩm được thu thập từ các báo cáo kiểm tra hàng ngày, hàng tháng và được sắp xếp lại để tiện cho việc phân tích và đánh giá
3.2.6 Phân tích dữ liệu Đầu tiên, dựa vào báo cáo hàng ngày, hàng tháng về số lượng phế phẩm, loại phế phẩm, cũng như quan sát thực tế ở dây chuyền, ghi nhận bằng hình ảnh, và thảo luận trực tiếp với các bộ
31 phận có liên quan như bộ phận sản xuất, bộ phận kiểm soát chất lượng, biểu đồ xương cá được thiết lập để phân tích nguyên nhân gốc rễ của vấn đề theo 4 nhánh chính-4M: Machine-máy móc, Man-con người, Material-vật liệu, Method-phương pháp (hình 3.22, 3.23, 3.24) Ở đây, không xét đến 1M và 1E còn lại của biểu đồ xương cá là Measurement-Kiểm tra, đo lường, và Environment-môi trường sản xuất vì nhận thấy 2 vấn đề này không liên quan đến lỗi xảy ra Cụ thể như sau:
- Trên thực tế, các sản phẩm luôn được kiểm tra, đo lường sau mỗi công đoạn theo tiêu chuẩn riêng, phù hợp với tiêu chuẩn chất lượng của chuyền cũng như yêu cầu của khách hàng và được kiểm soát chặt chẽ bởi các kỹ sư kiểm soát chất lượng Sau khi rà soát lại hướng dẫn kiểm tra chất lượng cũng như các yêu cầu cụ thể ở từng trạm, nhận thấy đều phù hợp, đầy đủ và rõ ràng
- Môi trường sản xuất bao gồm các yếu tố như: cơ sở vật chất, đội ngũ làm việc, người xung quanh, thời tiết– những yếu tố này luôn được giữ ổn định, cân bằng và phù hợp, việc sản xuất luôn hoạt động trơn tru Thời gian làm việc trong suốt thời gian theo dõi là như nhau, không gây ảnh hưởng đến chất lượng sản xuất
Chú ý: các nguyên nhân gây ra khuyết tật A (hư hỏng) được ký hiệu lần lượt là A1, A2, A3… các nguyên nhân gây ra khuyết tật B (hở/rơi linh kiện) được ký hiệu lần lượt là B1, B2, B3… các nguyên nhân gây ra khuyết tật C (ngắn mạch) được ký hiệu lần lượt là C1, C2, C3…
Hình 3.22 Biểu đồ xương cá phân tích nguyên nhân hàng bị hư hỏng Qua phân tích bằng biểu đồ nhân quả, các nguyên nhân gây ra lỗi khiến cho hàng bị hư hỏng được tổng hợp thành các nhóm nguyên nhân chủ yếu:
✓ Do MAN-con người: o A1 – Chạm vào phần cao nhất của PCBA khi lấy ra o A2 – Chạm vào PCBA mà không mang gang tay
✓ Do MACHINE-máy móc/thiết bị/dụng cụ: o A3 – Thanh xe đẩy (Trolley bar) va vào PCBA
✓ Do METHOD-phương pháp: o A4 – Các khay đặt chồng lên nhau o A5 – PCBA bị rơi trên sàn
✓ Do MATERIAL-nguyên liệu: o A6 – Vật tư không đảm bảo chất lượng
Hình 3.23 Biểu đồ xương cá phân tích nguyên nhân hàng bị hở/rơi linh kiện
Qua phân tích bằng biểu đồ nhân quả, các nguyên nhân gây ra lỗi sản phẩm khiến cho hàng bị hở/rơi linh kiện được tổng hợp thành các nhóm nguyên nhân chủ yếu:
✓ Do MAN-con người: o B1 – Người vận hành làm sai thao tác
✓ Do MACHINE-máy móc/thiết bị/dụng cụ: o B2 – Thiết kế của đồ gá không tốt, không giữ được linh kiện trong quá trình hàn
✓ Do METHOD-phương pháp: o B3 – PCBA bị rơi trên sàn
✓ Do MATERIAL-nguyên liệu: o B4 – Do thiết kế của PCB (khoảng cách từ vị trí hàn đến vị trí gắn linh kiện SMT quá nhỏ)
Hình 3.24 Biểu đồ xương cá phân tích nguyên nhân hàng bị ngắn mạch
Qua phân tích bằng biểu đồ nhân quả, các nguyên nhân gây ra lỗi sản phẩm khiến cho hàng bị ngắn mạch được tổng hợp thành các nhóm nguyên nhân chủ yếu:
✓ Do MAN-con người: o C1 – Người vận hành làm sai thao tác
✓ Do MACHINE-máy móc/thiết bị/dụng cụ: o C2 – Thiết kế của gá hàn không thể ngan ngừa sự cố ngắn mạch khi hàn
✓ Do METHOD-phương pháp: o C3 – Hướng dẫn công việc chưa cụ thể
✓ Do MATERIAL-nguyên liệu: không có
Sau khi phân tích các nguyên nhân, tiến hành quan sát và kiểm tra để đánh giá tính khả thi của các nguyên nhân được đề ra bằng phương pháp quan sát & kiểm tra (tham khảo phụ lục 3, 4,5,6)
- Tiến hành quan sát thao tác thực tế của công nhân tại chuyền ở cả 3 ca làm việc
- Quan sát, kiểm tra gá đỡ, tool, jig… xem có tương thích với sản phẩm hay không
- Truy lại lịch sử audit/kiểm tra hàng tuần, hàng tháng của nhóm kiểm tra chất lượng xem có những trường hợp vi phạm này không
- Tham khảo ý kiến của trưởng chuyền để kiểm tra những nguyên nhân được đưa ra có tính khả thi hay không
Cuối cùng, kết quả kiểm tra được thể hiện ở bảng 3.2
Nguyên nhân Cách kiểm tra Kết quả
A1 Chạm vào phần cao nhất của PCBA khi lấy ra
Quan sát & Kiểm tra Không đúng
A2 Chạm vào PCBA mà không mang găng tay
Quan sát & Kiểm tra Không đúng
A3 Thanh xe đẩy (Trolley bar) va vào
Quan sát & Kiểm tra Không đúng
A4 Các khay đặt chồng lên nhau Quan sát & Kiểm tra Đúng
A5 PCBA bị rơi trên sàn Quan sát & Kiểm tra Không đúng A6 Vật tư không đảm bảo chất lượng Quan sát & Kiểm tra Không đúng B1 Người vận hành làm sai thao tác Quan sát & Kiểm tra Không đúng
B2 Thiết kế của đồ gá không tốt, không giữ được linh kiện trong quá trình hàn
Quan sát & Kiểm tra Đúng
B3 PCBA bị rơi trên sàn Quan sát & Kiểm tra Không đúng B4 Do thiết kế của PCB (khoảng cách từ vị trí hàn đến vị trí gắn linh kiện SMT quá nhỏ)
Quan sát & Kiểm tra Đúng (chỉ 0.3 mm)
C1 Người vận hành làm sai thao tác Quan sát & Kiểm tra Không đúng
C2 Thiết kế của gá hàn không thể ngăn ngừa sự cố ngắn mạch khi hàn
Quan sát & Kiểm tra Đúng
C3 Hướng dẫn công việc chưa cụ thể Quan sát & Kiểm tra Không đúng
THỰC HIỆN CẢI TIẾN
THIẾT KẾ LẠI KHAY ĐỂ PCBA KHÔNG BỊ VA VÀO NHAU DÙ CÁC KHAY BỊ CHỒNG LÊN NHAU
Đối với các nguyên nhân gây ra lỗi hàng hư hỏng (A), đã xác nhận được nguyên nhân cũng như đánh giá tính bất khả thi của các phương án như: Tạo hướng dẫn Do và Don’t về tiêu chuẩn chồng khay cho công nhân và Thiết kế giá/kệ tách biệt cho đầu vào và đầu ra Do đó, phần này tác giả sẽ đánh giá phương án còn lại là Thiết kế lại khay để PCBA không bị va vào nhau dù các khay bị chồng lên nhau
Các khay chứa PCBA bị đặt chồng lên nhau dù đã có hướng dẫn Do/Don’t không cho phép thao tác như vậy (Hình 4.1) Vách ngăn giữa các PCBA là các miếng xốp không cố định, dễ bị dịch chuyển Hơn nữa, các khay khi xếp chồng lên nhau sẽ khiến cho các PCBA ở phía dưới bị đè lên bởi các khay phía trên Điều này dẫn tới các PCBA va vào nhau và bị đè lên dẫn đến hư hỏng
Hình 4.1 Khay chứa PCBA lúc chưa cải tiến 4.1.2 Giải pháp
Thiết kế khay mới để PCBA không bị va vào nhau cũng như bị các khay bên trên đè lên dù các khay bị chồng lên nhau, giúp ngăn ngừa lỗi xảy ra (hình 4.2) Các khay được thiết kế với những vách ngan cao và cố định Vì vậy, các PCBA được đặt cố định ở từng ô và không thể xê dịch qua ô lận cận
- Thiết kế mới đang hoạt động tốt Khay mới giúp các PCBA không va vào nhau dù các khay bị chồng lên nhau
- Khay mới có các khe cố định giúp PCBA cố định/ không bị dịch chuyển trên khay
- Công nhân vẫn thực hiện công việc của họ như bình thường
- Chi phí: không tốn chi phí do nhận được sự hỗ trợ từ nhà cung cấp trong thời gian chạy thử nghiệm Sau thời gian chạy thử nghiệm, chi phí cho mỗi khay là 4$ Với thời gian sử dụng mỗi khay trong quy trình là 1 giờ, và sản lượng dự kiến trong năm quý I/2023 là 1,800,000 sản phẩm, thì cần đầu tư khoảng 300 khay Như vậy chi phí cần bỏ ra cho cải tiến này là khoảng 1,200$
Hình 4.2 Thiết kế khay mới để PCBA không va vào nhau
- Thiết kế mới đã được xác nhận trong quá trình quan sát, kiểm tra và đánh giá từ các kỹ sư chất lượng, kỹ sư sản xuất và kỹ sư công nghiệp.
THIẾT KẾ LẠI ĐỒ GÁ ĐỂ TRÁNH HỞ/ RƠI LINH KIỆN
Đối với các nguyên nhân gây ra lỗi hàng bị hở/rơi linh kiện, đã xác nhận được nguyên nhân cũng như đánh giá tính bất khả thi của phương án Đổi thiết kế của PCB Do đó, phần này tác giả sẽ đánh giá phương án Cải tiến thiết kế của đồ gá, thêm giá đỡ dưới cùng để linh kiện có thể được cố định trong quá trình hàn, ngăn ngừa linh kiện bị hở hoặc rơi mất trong quá trình hàn
Thiết kế của đồ gá không tốt, không giữ được linh kiện trong quá trình hàn (hình 4.3) điều này dẫn linh kiện bị hở/ rơi rớt trong quá trình thao tác
Tại Quy trình hàn thủ công, linh kiện X4 cần được hàn để lắp ráp với các mảnh PCBA khác Trong quá trình hàn, mối hàn ở X4 bị nóng chảy Kết nối của X4 và PCB bị mất, dẫn đến X4 rất dễ bị rơi Thiết kế hiện tại của Đồ gá hàn thủ công không thể giữ X4 trong quá trình hàn thủ công, không thể ngăn chặn sự cố phát sinh hoặc sự cố bị rơi rớt/ hở - Tỉ lệ lỗi: 4% (2/50 chiếc)
Hình 4.3 Đồ gá trước khi cải tiến 4.2.2 Giải pháp
Cải tiến thiết kế của đồ gá, thêm giá đỡ dưới cùng để linh kiện có thể được cố định trong quá trình hàn, ngăn ngừa linh kiện bị hở hoặc rơi mất trong quá trình hàn (hình 4.4)
Hình 4.4 Thiết kế đồ gá để tránh hở/ rơi linh kiện
- Thiết kế mới đang hoạt động tốt Gá đỡ có thể cố định linh kiện trong quá trình hàn, không còn vấn đề hở hoặc rơi linh kiện
- Công nhân vẫn thực hiện công việc của họ như bình thường
- Chi phí: không tốn chi phí do nhận được sự hỗ trợ từ nhà cung cấp trong thời gian chạy thử nghiệm Sau thời gian chạy thử nghiệm, chi phí cho mỗi gá đỡ là 20$ Mỗi lần sử dụng cho trạm hàn là khoảng 10 gá đỡ Vậy chi phí đầu tư cho cải tiến này là khoảng 200$
- Thiết kế mới đã được xác nhận trong lần chạy đầu tiên với kết quả xác thực: 100 chiếc đã được thông qua mà không có vấn đề
Sau khi thử nghiệm trên số lượng nhỏ, thiết kế mới đã được chạy trên chuyền với số lượng là
6000 sản phẩm và kết quả đạt được là không có sản phẩm lỗi
Bảng 4.1 Kết quả kiểm thử gá đỡ sau cải tiến
THIẾT KẾ ĐỒ GÁ ĐỂ BAO PHỦ PHẦN LINH KIỆN, NGĂN NGỪA SỰ CỐ NGẮN MẠCH
Đối với các nguyên nhân gây ra lỗi hàng bị ngắn mạch (C), phần này tác giả sẽ đánh giá phương án Cải tiến thiết kế của đồ gá để bao phủ phần linh kiện, ngăn ngừa sự cố ngắn mạch
Thiết kế của gá hàn không thể ngăn ngừa sự cố ngắn mạch khi hàn (hình 4.5) Ở quy trình hàn thủ công, Q203 nằm cạnh vùng hàn với khoảng cách chỉ là 0,3mm Đầu hàn dễ chạm vào Q203 và tạo ra sự cố ngắn mạch
Thiết kế hiện tại của đồ gá hàn thủ công còn hạn chế và không thể ngăn ngừa sự cố ngắn mạch -> Tỷ lệ lỗi: 1,5% (3/200 chiếc)
Hình 4.5 Thiết kế của gá hàn trước khi cải tiến 4.3.2 Giải pháp Để ngăn ngừa sự cố ngắn mạch, đồ gá được cải tiến để có thể bao phủ phần linh kiện Q203, tránh sự cố ngắn mạch (hình 4.6)
Hình 4.6 Thiết kế đồ gá để để bao phủ phần linh kiện, ngăn ngừa sự cố ngắn mạch
- Thiết kế mới đang hoạt động tốt Vách ngăn bằng titan có thể ngăn chặn 100% đầu mối hàn chạm vào linh kiện và không phụ thuộc vào kỹ năng của người vận hành Công nhân vẫn thực hiện nhiệm vụ của họ như bình thường
- Chi phí: không tốn chi phí (do đây là lỗi do thiết kế từ khách hàng, nên khách hàng chi trả chi phí chỉnh sửa gá đỡ này) trong thời gian chạy thử nghiệm Sau thời gian chạy thử nghiệm, chi phí cho mỗi gá hàn sẽ là 125$ Vì mỗi gá đỡ được thiết kế với 20 ô nhỏ Điều này có nghĩa là có thể sử dụng cho 20 sản phẩm cùng lúc Nên ở trạm này cần đầu tư 3 gá đỡ Vậy chi phí cho cải tiến này là 375$
- Thiết kế mới đã được xác nhận trong lần xây dựng sản xuất hàng loạt đầu tiên
- Kết quả xác nhận: 120 chiếc đã được thông qua mà không có vấn đề
Sau khi tiến hành chạy thử trên chuyền, 5160 sản phẩm đã được áp dụng thiết kế mới tại công đoạn hàn thủ công, và không có sản phẩm lỗi
KIỂM SOÁT/DUY TRÌ
- Cập nhật các tài liệu có liên quan
Bảng 4.2 Kết quả kiểm thử kết quả gá hàn sau cải tiến
KẾT QUẢ THỰC HIỆN, KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
KẾT QUẢ THỰC HIỆN
Sau khi áp dụng tất cả các cải tiến, năng suất của chuyền là 99.7961%, xấp xỉ 4.7 sigma, tăng 0.2 sigma so với trước cải tiến Trong đó, tỉ lệ phế phẩm đã giảm từ 2,670 DPMO (tháng 3-tháng 5/2022) xuống còn 2,039 DPMO (11/2022), con số thấp nhất từ đầu năm 2022 Với tỉ lệ phế phẩm giảm hơn 23.63% như vậy các biện pháp cải tiến ở trên đã góp phần giúp nâng cao chất lượng cũng như sản lượng của chuyền sản xuất Ngoài ra, công ty không mất chi phí cho cải tiến này do nhận được sự hỗ trợ từ nhà cung cấp khay, khuôn đúc
Hình 5.1 Lỗi trên một triệu sản phẩm (tháng 1-tháng 11/2022)
Trước khi áp dụng Sau khi áp dụng
% cải tiến Tháng 3-tháng 5/2022 Tháng 11/2022
Bảng 5.1 Tổng hợp số lượng lỗi sau khi áp dụng tất cả các cải tiến
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 Cụ thể là 3,708.79$ vào quý 1; 3,510.99$ vào quý 2; 4,080.05$ vào quý 3; 4,633.14$ vào quý 4 (tham khảo bảng 5.2 và hình 5.2)
Bảng 5.2 Dự báo sản lượng và chi phí tiết kiệm được trong năm 2023 (theo quý)
Hình 5.2 Chi phí tiết kiệm dự kiến đạt được trong năm 2023 (khoảng $15,932)
Về chi phí đầu từ cải tiến sau thời gian chạy thử nghiệm như đã đề cập ở trên thì:
- Với cải tiến về khay, chi phí là 1,200$
- Cải tiến về gá đỡ khi hàn, chi phí là 200$
- Cải tiến về đồ gá bao phủ linh kiện, chi phí là 375$
Vậy chi phí sẽ tiết kiệm được trong năm 2023 sau khi đã trừ chi phí cải tiến là: 14,357$
Sản lượng dự báo (sản phẩm) 1,800,000 1,704,000 2,076,000 2,520,000
Sản lượng với năng suất Trước cải tiến (sản phẩm) 1,804,819 1,708,562 2,081,558 2,526,746
Sản lượng với năng suất Sau cải tiến (sản phẩm) 1,803,678 1,707,482 2,080,242 2,525,149
Giá sản phẩm ($/sản phẩm) 3.25 3.25 3.10 2.90
KẾT LUẬN
Thực tế làm việc tại nhà máy và các số liệu thu thập được cùng với sự hỗ trợ của ban giám đốc nhà máy, tác giả được tạo điều kiện thực hiện đề tài “Nghiên cứu xây dựng giải pháp giảm tỉ lệ phế phẩm trong dây chuyền lắp ráp linh kiện điện tử” Các lý thuyết, nghiên cứu về Lean được tìm hiểu, tổng kết như những tài liệu quý giá để thực hiện đề tài thực tế tại nhà máy Quá trình áp dụng các công cụ kiểm soát chất lượng tại nhà máy nhằm giảm tỉ lệ phế phẩm đã ghi nhận được những cải thiện đầu tiên Tác giả nhận thức được rằng khoảng cách từ kiến thức học thuật cho đến việc thực hiện hóa các giải pháp tại nhà máy là khá xa, tuy nhiên, với sự giúp đỡ của các cấp quản lý và sự hợp tác từ công nhân, tác giả đã hoàn thành thực hiện một số cải tiến đầu tiên vào thực tế sản xuất và ghi nhận được một số kết quả khả quan
Các mục tiêu ban đầu nghiên cứu đề ra đã được thực hiện và hoàn thành:
• Phân tích chuyền lắp ráp điện tử
• Xác định vấn đề, tìm nguyên nhân
• Triển khai thí điểm giải pháp
• Đánh giá tính hiệu quả
• Ứng dụng giải pháp và duy trì
- 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
- 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
Tuy nhiên, vẫn cần theo dõi xu hướng DPMO trong vài tháng tới để đánh giá hiệu quả và thực hiện các cải tiến khác nếu có