Nghiên cứu thiết kế nhà máy sản xuất bồn chứa xăng dầu

Phương pháp được áp dụng để thiết lập sơ đồ bố trí nơi làm việc trong nhà máy, luồng vận chuyển, vị trí kho bãi… nhằm đảm bảo mối quan hệ hợp lý giữa các khu vực làm việc.. - Đảm bảo tốt

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP

GVHD: NGUYỄN PHI TRUNG SVTH: LÊ THÁI HOÀNG

TP Hồ Chí Minh, tháng 7/2024

NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ NHÀ MÁY SẢN XUẤT

BỒN CHỨA XĂNG DẦU

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH

KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY

BỘ MÔN KỸ THUẬT HỆ THỐNG CÔNG NGHIỆP

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỀ TÀI:

NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ NHÀ MÁY SẢN XUẤT BỒN

CHỨA XĂNG DẦU

Giảng viên hướng dẫn: ThS NGUYỄN PHI TRUNG

Sinh viên thực hiện: LÊ THÁI HOÀNG - 18104014

Niên khóa: 2023 – 2024

Tp Hồ Chí Minh, tháng 07/2024

Giảng viên hướng dẫn: ThS Nguyễn Phi Trung

Sinh viên thực hiện: Lê Thái Hoàng MSSV: 18104014 Điện thoại: 0767363007

1 Tên đề tài:

Nghiên cứu thiết kế nhà máy sản xuất bồn chứa xăng dầu

2 Các số liệu, tài liệu ban đầu:

1 Hiện trường công ty cơ khí Minh Trí

2 Nguyễn Trần Huy Vũ, SketchUp cơ bản (dịch lại từ tài liệu ngoại quốc)

3 Lê Ngọc Quỳnh Lam, Thiết kế vị trí và mặt bằng hệ thống công nghiệp, NXB Đại học Quốc gia TPHCM, 2013

3 Nội dung chính của đồ án:

- Nghiên cứu thiết kế tổng quan nhà máy sản xuất bồn chứa xăng dầu bao gồm tất

cả các phòng ban chức năng và khu vực sản xuất

- Tính toán tối ưu và mô phỏng bằng các phần mềm chuyên dụng

7 Ngôn ngữ trình bày: Bản báo cáo: Tiếng Anh Tiếng Việt ☑

Trình bày bảo vệ: Tiếng Anh Tiếng Việt ☑

TRƯỞNG KHOA TRƯỞNG BỘ MÔN GIẢNG VIÊN HƯỚNG

DẪN

(Ký, ghi rõ họ tên) (Ký, ghi rõ họ tên) (Ký, ghi rõ họ tên)

LỜI CAM KẾT

Tên đề tài: NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ NHÀ MÁY SẢN XUẤT BỒN CHỨA XĂNG DẦU

GVHD: Th.S Nguyễn Phi Trung

Họ tên sinh viên: Lê Thái Hoàng

Địa chỉ sinh viên: 521 Cách Mạng Tháng 8, Quận 10, TPHCM

Số điện thoại liên lạc: 0767363007

Email: thaihoangg11@gmail.com

Ngày nộp khoá luận tốt nghiệp (ĐATN):

Lời cam kết: “Tôi xin cam đoan khoá luận tốt nghiệp (ĐATN) này là công trình do

chính tôi nghiên cứu và thực hiện Tôi không sao chép từ bất kỳ một bài viết nào đã được công bố mà không trích dẫn nguồn gốc Nếu có bất kỳ một sự vi phạm nào, tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm

Tp Hồ Chí Minh, ngày 6 tháng 7 năm 2024

Ký tên

iii

LỜI CẢM ƠN

Là những sinh viên của Khoa Cơ Khí Chế Tạo Máy Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp.HCM, chúng em luôn nhớ đến công ơn giảng dạy và truyền thụ kiến thức của các thầy cô khoa Cơ Khí Chế Tạo Máy Đặc biệt là thầy Nguyễn Phi Trung, người hướng dẫn đồ án tốt nghiệp cho chúng em

Những hướng dẫn, những lời khuyên và sự hỗ trợ tận tâm từ thầy không chỉ giúp chúng em nắm vững kiến thức mà còn giúp phát triển kỹ năng nghiên cứu

và giải quyết vấn đề Thầy đã dành nhiều thời gian và tâm huyết để hướng dẫn chúng em, luôn sẵn sàng trả lời mọi thắc mắc và chỉ ra những điểm sai những điều cần được cải thiện, để chúng em hoàn thành được đồ án tốt nghiệp này Với sự hỗ trợ không ngừng nghỉ của thầy, chúng em đã học được rất nhiều điều và có thể tự tin bước vào giai đoạn mới của cuộc đời mình Chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành và lòng biết ơn sâu sắc đến thầy vì sự hướng dẫn và

hỗ trợ quý báu của thầy

Xin được gửi lời cảm ơn đến anh Trí là phó giám đốc Công ty TNHH SX&TM Cơ Khí Minh Trí đã tạo điều kiện và hỗ trợ trong quá trình thực hiện đề tài

TÓM TẮT ĐỀ TÀI

Nhận thấy thị trường xăng dầu đang gặp nhiều biến động, nhiều doanh nghiệp chọn phương án dự trữ bằng bồn chứa nhiên liệu Thực hiện cải tiến nhà máy sản xuất bồn chứa bằng các phương pháp như Systematic Layout Planning và sản xuất tinh gọn, mô phỏng thiết kế bố trí lại nhà máy theo hướng đã cải tiến

Tính toán số lượng máy móc nhằm giảm thời gian hoạt động của những khu vực cần thiết Từ đó cải thiện công suất làm việc của máy cũng như năng suất của nhà máy

Dữ liệu được đưa vào thực hiện nghiên cứu bao gồm dữ liệu thu thập từ thực tế và

dữ liệu thu thập từ những nghiên cứu có liên quan ở trong lẫn ngoài nước

Sau khi thực hiện cải tiến nhóm thu được kết quả công suất làm việc vủa máy tăng hơn 10%, diện tích các khu vực được mở rộng tăng 20% so với ban đầu, chi phí vận chuyển được cắt giảm

v

MỤC LỤC

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH 1

LỜI CAM KẾT ii

LỜI CẢM ƠN iii

TÓM TẮT ĐỀ TÀI iv

MỤC LỤC v

MỤC LỤC BẢNG vii

MỤC LỤC HÌNH ẢNH viii

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ĐỀ TÀI 1

1.1 Tính cấp thiết của đề tài 1

1.2 Ý nghĩa khoa học của đề tài 2

1.3 Mục tiêu của đề tài 2

1.4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 3

1.4.1 Đối tượng nghiên cứu 3

1.4.2 Phạm vi nghiên cứu 3

1.5 Phương pháp nghiên cứu 3

1.6 Các nghiên cứu liên quan 4

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 5

2.1 Cơ sở thiết kế và bố trí nhà máy 5

2.1.1 Các khu vực bên ngoài xưởng sản xuất 7

2.1.2 Khu vực bên trong xưởng sản xuất 12

2.1.3 Các yếu tố khác 13

2.2 Phương pháp thiết kế 17

2.2.1 Phương pháp Systematic Layout Planning 17

2.2.2 Giải thuật TCR (Total closeness rating) 22

2.2.3 Sản xuất tinh gọn (Lean Manufacturing) 25

2.3 Phần mềm hỗ trợ mô phỏng 29

2.3.1 Phần mềm Sketch Up 29

2.3.2 Phần mềm FlexSim 2019 31

2.4 Nguyên liệu 33

2.5 Sản phẩm bồn chứa xăng 36

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỐ TRÍ NHÀ MÁY 38

3.1 Tính toán tỉ lệ diện tích của các khu vực sản xuất 38

3.1.1 Lựa chọn diện tích sơ bộ cho khu đất 38

3.1.2 Xây dựng ma trận quan hệ giữa các khu vực 39

3.1.3 Thiết kế các khu vực 42

3.2 Thiết kế bên trong xưởng sản xuất 47

3.2.1 Yếu tố phục vụ sản xuất 47

3.2.2 Tính toán bố trí các khu vực 57

CHƯƠNG 4: MÔ PHỎNG BỐ TRÍ NHÀ MÁY 64

4.1 Thiết kế, bố trí mặt bằng nhà máy 64

4.2 Thiết kế nhà máy bằng phần mềm Sketch Up 66

CHƯƠNG 5: MÔ PHỎNG DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT 82

5.1 Khảo sát thu thập số liệu 82

5.2 Mô phỏng dây chuyền sản xuất 85

5.2.1 Dây chuyền khảo sát 85

5.2.2 Dây chuyền sau thiết kế 89

CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ ĐỊNH HƯỚNG PHÁT TRIỂN 92

6.1 Kết luận 92

6.2 Hướng phát triển 92

TÀI LIỆU THAM KHẢO 94

vii

MỤC LỤC BẢNG

Bảng 2.1: Bảng phân chia tỷ lệ bố trí các khu vực 5

Bảng 2.2: Bảng diện tích kho theo tiêu chuẩn 8

Bảng 2.3: Bảng thống kê kích thước các phòng ban vận hành sản xuất 9

Bảng 2.4: Bảng tính TCRs 23

Bảng 2.5: Bảng trọng số 24

Bảng 2.6: Bảng thứ tự đặt các khu vực và TCRs 24

Bảng 3.1: Bảng tỉ lệ diện tích các khu vực 38

Bảng 3.2: Bảng diện tích khu vực sản xuất chính 39

Bảng 3.3: Bảng mối quan hệ giữa các khu vực của nhà máy 40

Bảng 3.4: Bảng kí hiệu và điểm số gắn bó 41

Bảng 3.5: Bảng tính trị số khoảng cách của nhà máy với 2 phương án đã đề ra 42

Bảng 3.6: Bảng kích thước khu vực được lấy từ nhà máy cơ khí Minh Trí 43

Bảng 3.7: Bảng đo tốc độ làm việc của máy hàn 55

Bảng 3.8: Bảng thống kê số liệu máy móc 55

Bảng 3.9: Bảng số lượng nhân viên của các khu vực phục vụ sản xuất 56

Bảng 3.10: Bảng thống kê số lượng nhân viên nhà máy 57

Bảng 3.11: Bảng tính TCRs 59

Bảng 3.12: Bảng hệ số chi phí vận chuyển 60

Bảng 3.13: Bảng khoảng cách giữa các khu vực thoe phương án 1 60

Bảng 3.14: Bảng tính tổng chi phí vận chuyển của phương án 1 61

Bảng 3.15: Bảng khoảng cách giữa các khu vực thoe phương án 2 61

Bảng 3.16: Bảng tính tổng chi phí vận chuyển của phương án 2 62

Bảng 3.17: Bảng thống kê diện tích các khu vực bên trong xưởng sản xuất 63

Bảng 5.1: Bảng số liệu thời gian thu thập được 83

MỤC LỤC HÌNH ẢNH

Hình 1.1: Diễn biến giá xăng dầu trong nước 2

Hình 2.1: Mô phỏng cách bố trí khu đất mở rộng 6

Hình 2.2: Bố trí dạng đường thẳng 6

Hình 2.3: Bố trí dạng chữ L 6

Hình 2.4: Bố trí dạng chữ U 7

Hình 2.5: Phòng trực ban bảo vệ 9

Hình 2.6: Các thiết kế khu vực để xe máy 10

Hình 2.7: Cách bố trí khu vực để xe ôtô 10

Hình 2.8: Các dòng xe tải Deawoo 10

Hình 2.9: Cách bố trí khu vực đậu xe tải 11

Hình 2.10: Thiết kế nhà vệ sinh nam 11

Hình 2.11: Một số loại cẩu trục phổ biến 13

Hình 2.12: Hệ thống cột chữa cháy 13

Hình 2.13: Minh họa cách bố trí hệ thống đèn bên trong nhà xưởng 14

Hình 2.14: Biển báo lối thoát hiểm 15

Hình 2.15: Thông gió tự nhiên 16

Hình 2.16: Thông gió cưỡng bức 16

Sờ đồ 2.1: Sơ đồ hệ thống hóa việc lập kế hoạch bố trí mặt bằng 18

Sơ đồ 2.2: Sơ đồ quan hệ REL 20

Sơ đồ 2.3: Sơ đồ SLP 20

Hình 2.17: Sơ đồ bố trí 3 hàng 3 cột 24

Hình 2.18: Bảng cảnh báo cháy 27

Hình 2.19: Giao diện phần mềm Sketchup 30

Hình 2.20: Thư viện của Sketchup 31

Hình 2.21: Giao diện phần mềm FlexSim 32

Hình 2.22: Mô phỏng trên Flexsim 32

Hình 2.23: Thép tấm SS400 33

Hình 2.24: Thép Q345B 34

ix

Hình 2.25: Bồn chứa xăng dầu loại thể tích 10m3 36

Sơ đồ 3.1: Sơ đồ biểu diễn mối quan hệ của các khu vực 40

Sơ đồ 3.2: Sơ đồ bố trí mặt bằng nhà máy hiện tại 41

Sơ đồ 3.3: Sơ đồ bố trí mặt bằng nhà máy 41

Sơ đồ 3.4: Sơ đồ bố trí mặt bằng nhà máy theo phương án 2 42

Hình 3.1: Bố trí mặt bằng khu vực kho 44

Hình 3.2: Khu vực nhà quản lý sản xuất 44

Hình 3.3: Khu vực nhà ăn 45

Hình 3.4: Thiết kế nhà để xe máy 45

Hình 3.5: Bãi xe tải 46

Hình 3.6: Bãi xe ôtô 46

Sơ đồ 3.5: Sơ đồ quy trình đa sản phẩm 47

Sơ đồ 3.6: Quy trình chế tạo bồn chứa xăng 48

Hình 3.7: Máy hàn TIG Jasic 48

Hình 3.8: Dụng cụ hàn sử dụng khí Oxy-Gas 49

Hình 3.9: Máy khoan bàn 50

Hình 3.10: Máy cắt plasma MTA 50

Hình 3.11: Máy cắt thủy lực Hydraulic 51

Hình 3.12: Máy ép chõm 51

Hình 3.13: Máy lốc 52

Hình 3.14: Bộ gá quay 53

Hình 3.15: Xe nâng Komatsu FD 53

Hình 3.16: Xe nâng Komatsu FG 54

Sơ đồ 3.7: Sơ đồ mối quan hệ 58

Sơ đồ 3.8: Sơ đồ bố trí khu vực bên trong xưởng 59

Sơ đồ 3.9: Sơ đồ bố trí mặt bằng bên trong xưởng 59

Sơ đồ 3.10: Dòng luân chuyển của vật liệu 62

Hình 4.1: Thiết kế nhà máy tổng thể 64

Hình 4.2: Thiết kế bên trong xưởng sản xuất 64

Hình 4.3: Thiết kế bên trong nhà kho 65

Hình 4.4: Thiết kế bên trong nhà sản xuất 65

Hình 4.5: Bên trong khu vực nhà ăn 66

Hình 4.6: Khu vực bãi xe máy 66

Hình 4.7: Toàn cảnh nhà máy 68

Hình 4.8: Phòng kế hoạch sản xuất 69

Hình 4.9: Khu vực đợi 70

Hình 4.10: Khu vực máy cắt 70

Hình 4.11: Khu vực gia công 71

Hình 4.12: Khu vực máy ép và khu vực máy lốc 72

Hình 4.13: Khu vực lắp ráp và khu vực sơn 73

Hình 4.14: Khu vực kiểm tra trước khi nhập kho 73

Hình 4.15: Khu vực kho 76

Hình 4.16: Phòng họp 77

Hình 4.17: Phòng nhân viên 78

Hình 4.18: Nhà ăn 79

Hình 4.19: Khu vực tái chế 80

Hình 4.20: Bãi đậu xe tải 80

Hình 4.21: Bãi đậu xe ôtô 80

Hình 4.22: Nhà để xe máy 81

Hình 4.23: Nhà vệ sinh 81

Hình 5.1: Mô phỏng dây chuyền sản xuất 85

Hình 5.2: Mô phỏng mô hình xử lý nguyên liệu 86

Hình 5.3: Mô phỏng xử lý bộ phận 87

Hình 5.4: Mô phỏng công đoạn lắp ráp 87

Hình 5.5: Khu vực sơn 88

Hình 5.6: Bảng nhập và xuất hàng của các khu vực 88

Hình 5.7: Mô phỏng dây chuyển sản xuất sau khi bố trí lại 89

Hình 5.8: Số liệu máy lốc sau cải tiến 90

Hình 5.9: Số liệu của khu vực lắp ráp sau cải tiến 90

Hình 5.10: So sánh 2 kết quả mô phỏng trước và sau cải tiến 91

Ngày 6/2/2024, Cục Xuất nhập khẩu (Bộ Công Thương) phối hợp với các bộ ngành liên quan tổ chức cuộc họp thảo luận giải pháp tháo gỡ khó khăn cho doanh nghiệp xuất nhập khẩu do tình hình tại Biển Đỏ Những diễn biến mới nhất ở Biển Đỏ đã gây tác động xấu đối với ngành vận tải biển thế giới cũng như ảnh hưởng tiêu cực đến hoạt động xuất nhập khẩu của Việt Nam, trực tiếp nhất là với khu vực châu Âu và Bắc Mỹ

Thông tin thêm về tác động của diễn biến này tới hoạt động xuất nhập khẩu, đại diện Cục Xuất nhập khẩu cho hay từ tháng 1 - 2024 cước vận chuyển container bằng tàu biển đi Mỹ, Canada tăng mạnh so với tháng 12 - 2023

Trong đó, cước tàu đến Bờ Tây tăng từ 1,850 USD/container lên mức 2,873 – 2,950

USD/container (tăng 55 - 60%); cước tàu đến Bờ Đông tăng từ mức 2,600 USD/container lên mức 4,100 – 4,500 USD/container (tăng thêm 58 - 73%) [2]

Tại Việt Nam, thị trường xăng dầu cũng đón nhận một đợt biến động mạnh, giá xăng dầu được điều chỉnh liên tục từ những tháng cuối năm 2023 đến đầu tháng 3 năm 2024 Việc thị trường xăng dầu thế giới bị ảnh hưởng cũng góp phần khiến cho giá xăng dầu tại Việt Nam thay đổi bất ổn Mặc khác chi phí kinh doanh xăng dầu dần được tính toán lại để đảm bảo hài hòa lợi ích của Nhà nước, doanh nghiệp và người dân, tạo động lực, điều kiện để phát triển kinh tế Từ những lý do đó khiến cho nhiều doanh nghiệp kinh doanh xăng dầu bị thua

lỗ, không có động lực duy trì hoạt động kinh doanh

Theo bài đăng của báo Thanh niên ngày 5/2/2024 [3], từ đầu năm đến nay giá xăng dầu trong nước có 4 lần điều chỉnh tăng Theo dự báo, giá xăng tại kỳ điều hành thứ 4 tới có thể tăng tiếp theo đà tăng của giá thế giới

Ngày 8/2/2024 [4] báo Tuổi trẻ cập nhật giá xăng dầu giảm sâu và vẫn chưa bình ổn Diễn biến cụ thể giá xăng dầu giai đoạn cuối năm 2023 đầu năm 2024 được tổng hợp bởi báo Vnexpress

Hình 1.1: Diễn biến giá xăng dầu trong nước

Với bối cảnh giá xăng dầu khó kiểm soát, nguồn cung gây lo ngại Các nhà máy để có thể đáp ứng nhu cầu thị trường, nhịp sản xuất cần giữ được sự ổn định từ đó sản lượng đạt chỉ tiêu Đa số các công ty, xí nghiệp sản xuất đã hướng đến việc sử dụng các thiết bị dự trữ nhiên liệu phục vụ cho sản xuất và bồn chứa nhiên liệu là giải pháp được nhiều doanh nghiệp lựa chọn

Từ những lý do trên nhóm đã quyết định chọn đề tài: “Nghiên cứu thiết kế nhà máy sản xuất bồn chứa xăng dầu” làm đề tài nghiên cứu cho đồ án tốt nghiệp của mình

1.2 Ý nghĩa khoa học của đề tài

Việc thiết kế, mô phỏng giúp ta nhìn rõ hơn về các vấn đề trong quá trình sản xuất Cho ta thấy được những loại chi phí có thể rút ngắn, giúp cải thiện năng suất trong quá trình làm việc Đặt ra một cơ hội giúp doanh nghiệp tối ưu hóa quy trình sản xuất, tiết kiệm nguyên liệu, tối ưu hóa thời gian sản xuất, và giảm chi phí, góp phần làm tăng lợi nhuận

Thiết kế mô phỏng nhà máy đưa ra được nhiều hướng đi, thấy được những lợi thế của từng kiểu thiết kế cũng như những khuyết điểm Cho nhà đầu tư nhiều sự lựa chọn trước khi đưa

ra quyết định xây dựng

Về mặt khác, việc thực hiện mô phỏng thiết kế nhà máy sản xuất bồn chứa góp phần phát triển cả về ngành gia công cũng như ngành công nghiệp xăng dầu Tạo ra sự cạnh tranh giúp nâng cao tay nghề, nắm bắt được nhiều công nghệ mới, phát triển đất nước lớn mạnh hơn

1.3 Mục tiêu của đề tài

Mục tiêu đầu tiên đề tài hướng đến là tối ưu hóa hiệu suất sản xuất của nhà máy đảm bảo nhà máy được thiết kế hợp lý, bao gồm cả việc tối thiểu hóa lãng phí và tăng cường sản lượng

Mục tiêu tiếp theo đề tài hướng đến là tìm kiếm và xác định một phương án bố trí hợp lý, đảm bảo hệ thống sản xuất của xưởng sản xuất bồn chứa hoạt động một cách hiệu quả, tạo

3

điều kiện thuận lợi nhất cho dòng di chuyển vật liệu, trên cơ sở tiết kiệm diện tích mặt bằng

cơ sở Triển khai ứng dụng công nghệ trong quá trình hoạt động sản xuất, giúp doanh

nghiệp tăng mức cạnh tranh, thúc đẩy sự phát triển bền vững và ổn định cho nền công

nghiệp cơ khí

Bên cạnh đó việc xây dựng nhà máy từ khâu thiết kế, mô phỏng trên phần mềm hỗ trợ, giúp giảm thiểu chi phí trong quá trình lắp đặt, vận chuyển và thi công không đúng kỹ thuật Có các cơ sở từ việc mô phỏng, quá trình thi công thực tế sẽ tiết kiệm thời gian và nhân lực Xây dựng hợp lý và chính xác nhất đối với nhu cầu đã đặt ra từ đầu của doanh nghiệp

1.4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

1.4.1 Đối tượng nghiên cứu

Đề tài tập trung nghiên cứu và thiết kế, bố trí nhà máy sản xuất bồn chứa xăng dầu Dựa trên thông tin thu thập từ xưởng sản xuất bồn chứa thuộc Công ty TNHH Sản xuất thương mại

Cơ khí Minh Trí, địa chỉ tại khu công nghiệp Vĩnh Lộc A, TPHCM Dòng sản phẩm chính của nhà máy sẽ là dòng sản phẩm bồn chứa xăng loại thể tích từ 10m3 đến 20m3

1.4.2 Phạm vi nghiên cứu

Việc thiết kế một quy trình sản xuất bồn chứa bao gồm nhiều giai đoạn Tuy nhiên, phạm vi thực hiện của đề tài “Thiết kế và mô phỏng nhà máy sản xuất bồn chứa xăng dầu” lần này sẽ xoay quanh việc bố trí mặt bằng sản xuất, dây chuyền công nghệ dựa trên diện tích mặt bằng xưởng sản xuất hiện tại và khối lượng sản phẩm yêu cầu Bên cạnh đó, đề tài sẽ có cải tiến ở một số khâu trong dây chuyền sản xuất và chỉ dừng lại trong việc chỉ có thể mô phỏng

dự đoán bằng một số công cụ hổ trợ

1.5 Phương pháp nghiên cứu

Thông tin từ xưởng sản xuất thực tế:

- Tên công ty: CÔNG TY TNHH SẢN XUẤT THƯƠNG MẠI CƠ KHÍ MINH TRÍ

- Địa chỉ: Đường Số 1, KCN Vĩnh Lộc A, Bình Chánh, TP Hồ Chí Minh, Việt Nam

- Số điện thoại: 0906328021

- Loại hình doanh nghiệp: Công ty trách nhiệm hữu hạn ngoài nhà nước

- Tổng số lao động: 40 công nhân viên

- Diện tích nhà máy: 3000m2

- Lĩnh vực hoạt động kinh tế:

+ Sản xuất bồn chứa xăng dầu, bồn nước, bồn hơi làm bằng sắt, inox

+ Gia công cơ khí, xử lý và sản xuất sản phẩm bằng kim loại

+ Sửa chữa máy móc, thiết bị

Cơ sở phương pháp luận:

- Phương pháp nghiên cứu lý thuyết và các tài liệu liên quan

- Khảo sát, thu thập và tổng hợp các thông tin hỗ trợ cho việc bố trí xưởng sản xuất

- Phương pháp thống kê giúp hệ thống lại các dữ liệu

- Phương pháp thực nghiệm: sử dụng các phần mềm mô phỏng trực quan và logic

Phương pháp nghiên cứu cụ thể:

- Phương pháp bố trí mặt bằng sản xuất (Systematic layout planning - SLP) được sử dụng để đưa ra các giải pháp bố trí mặt bằng sản xuất cho nhà máy sản xuất bồn chứa xăng dầu

- Phương pháp Lean: được triển khai nhằm loại bỏ lãng phí càng nhiều càng tốt và mang lại hiệu quả tối ưu

- Phần mềm mô phỏng 3D Sketchup mô phỏng trực quan mặt bằng xưởng sản xuất bồn chứa nhóm đã bố trí

- Phần mềm mô phỏng logic FlexSim mô phỏng và đánh giá hiệu quả hoạt động của mặt bằng sản xuất mà nhóm đã bố trí

1.6 Các nghiên cứu liên quan

Các công trình nghiên cứu ngoài nước

Trên thế giới, ở nhiều nước đã nghiên cứu, áp dụng phương pháp Lean vào các nhà máy sản xuất Các nhà nghiên cứu, nhà quản lý, nhà kinh tế đã công bố nhiều công trình, mô hình

về vấn đề này:

Womack và Jones [5] trong cuốn sách “The Machine That Changed The World” khi họ nói

về thành công của Toyota với Hệ thống sản xuất TPS (Toyota Production System) Bằng cách liên tục áp dụng các nguyên tắc và công cụ Lean, các công ty có thể đạt được kết quả tốt hơn về chất lượng sản phẩm và dịch vụ, tăng năng suất, giảm thời gian thực hiện và đáp ứng nhanh chóng các yêu cầu của khách hàng

Bambang Suhardi và các cộng sự [6] đã khảo sát tại cơ sở sản xuất quần áo nữ có tổng thời gian gia công ở bộ phận may thường vượt quá thời gian tiêu chuẩn do công ty quy định Ứng dụng phương pháp SLP để giảm thiểu tổng chi phí xử lý vật liệu Phương án bố trí giúp giảm tổng chi phí xử lý vật liệu xuống 22,92% và thời gian vận chuyển vật liệu xuống

34,01%

P Ribeiro và cộng sự (2019) [7] sử dụng các công cụ Lean trên hai sản phẩm là vỏ bánh xe

và tấm cản trước Việc cải tiến đã đạt được kết quả là giảm thời gian vận chuyển trên dây chuyền sơn xuống 70% và tăng OEE trong quá trình sơn phun lên 18% và trên dây chuyền sơn lên 16%

Các công trình nghiên cứu trong nước

Tại Việt Nam, nhóm nghiên cứu Nguyễn Như Phong [8] ứng dụng gói công cụ Lean Six Sigma cải tiến một dây chuyền hàn của THACO TRUCK, đạt kết quả: Năng suất lao động tăng từ 73 đến 122 cabin/ngày, tỉ lệ lỗi giảm từ 22,7% xuống 10,5%

Phù Lê Lợi (2016) [9], áp dụng Lean cho công ty Bình Tiên, để khắc phục lãng phí tồn kho bán thành phẩm; hoàn thiện quy trình kiểm tra, kiểm soát chất lượng để khắc phục lãng phí khuyết tật; đào tạo nhân viên quản lý kho và bố trí mặt bằng kho để khắc phục lãng phí tìm kiếm

5

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Cơ sở thiết kế và bố trí nhà máy

Trong phần nhóm sẽ tổng hợp các thông tin, dữ liệu thu thập từ xưởng sản xuất và chọn lọc

từ sách, giáo trình, bài báo liên quan đã tham khảo

Theo các quy định của Quy định về sử dụng đất công nghiệp - tiểu thủ công nghiệp (TTCN), các khu đất được xây dựng trong lĩnh vực công nghiệp phải tuân thủ các quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về quy hoạch xây dựng sử dụng đất, thông tư 01/2021/TT-BXD Đặc biệt, quy hoạch của khu công nghiệp, khu chế xuất và khu công nghệ cao cần phải đáp ứng đúng với tiềm năng phát triển công nghiệp, kinh tế - xã hội và các chiến lược phát triển liên quan của từng địa phương

Dựa vào mục quy định kỹ thuật thuộc khoản 2 của Quy định về sử dụng đất công nghiệp - tiểu thủ công nghiệp (TTCN) [10] Diện tích từng khu đất được lựa chọn tại bảng 2.1

Bảng 2.1: Bảng phân chia tỷ lệ bố trí các khu vực

Khả năng mở rộng của nhà máy

Dựa vào giáo trình Cơ sở Thiết kế nhà máy của Trần Thế Truyền [11] Khả năng mở rộng của nhà máy cần được chú ý để không gây ra những bất hợp lý sau này Khu đất mở rộng sẽ được quy hoạch theo 2 hình thức:

+ Để trống hẳn một khu đất trong nhà máy (a)

+ Khu đất mở rộng gắn liền với các phân xưởng có khả năng mở rộng (b)

Hình 2.1: Mô phỏng cách bố trí khu đất mở rộng Mẫu bố trí khu vực sản xuất

Khu vực sản xuất của nhà máy sẽ chiếm diện tích trong khoảng từ 30% - 50% trên tổng diện tích toàn nhà máy sản xuất Có ba phương án bố trí [12] các khu vực sản xuất chính của nhà máy như sau:

- Bố trí khu vực sản xuất theo đường thẳng

1 - Khu kho nguyên vật liệu ; 2 - Khu vực sản xuất ; 3 - Kho thành phẩm

Hình 2.2: Bố trí dạng đường thẳng

- Bố trí khu vực sản xuất theo hình chữ L

1 - Khu kho nguyên vật liệu; 2 - Khu vực sản xuất; 3 - Kho thành phẩm

Hình 2.3: Bố trí dạng chữ L

- Bố trí khu vực sản xuất theo hình chữ L

1 - Khu kho nguyên vật liệu; 2 - Khu vực sản xuất; 3 - Kho thành phẩm

7

Hình 2.4: Bố trí dạng chữ U 2.1.1 Các khu vực bên ngoài xưởng sản xuất

- Các bộ phận phụ trợ, cung cấp năng lượng: thường chiếm diện tích ít, có đặc điểm đa dạng, do vậy tuỳ theo yêu cầu của công nghệ, đặc điểm sản xuất cụ thể mà bố trí

- Thường các bộ phận có đặc điểm tương đối giống nhau được tổ chức thành nhóm, nếu sinh nhiều khói bụi độc hại, dễ cháy nổ nên bố trí cuối hướng gió và có biện pháp phòng ngừa

- Các bộ phận có yêu cầu chế độ nhiệt độ đặc biệt nên bố trí ở khoảng giữa nhà, trong phòng kín

- Các phòng kho nên bố trí cạnh lối vận chuyển vào, ra và gần với nơi cấp hoặc nhận hàng

- Các phòng phục vụ sinh hoạt, quản lý xưởng tuỳ theo quy mô phục vụ và diện tích cần thiết, có thể bố trí tập trung hay phân tán ở biên, nơi không thuận lợi cho sản xuất

- Lối vào nhà sản xuất của công nhân nên bố trí ở mặt chính, đi qua nhóm phòng phục vụ sinh hoạt và quản lý xưởng (nếu có)

- Lối vào của ôtô và các phương tiện vận chuyển khác nên bố trí ở phía sau để khỏi ảnh hưởng lẫn nhau và bảo đảm yêu cầu vệ sinh trong sản xuất

Việc phân chia các bộ phận chức năng bên trong phân xưởng có thể là:

+ Ngăn cách bằng các đường giao thông

+ Ngăn cách hoàn toàn bằng tường kín: sử dụng cho các bộ phận sản xuất gây ô nhiễm, dễ cháy, dễ nổ hoặc yêu cầu vệ sinh đặc biệt

+ Ngăn chia thoáng bằng lưới kim loại để không cản trở đến chiếu sáng, thông gió tự nhiên + Ngăn bằng tường lững

Khu vực nhà kho

Khu kho tàng thường chiếm 10-12% diện tích nhà máy Diện tích khu vực kho theo các quy

mô khác nhau được quy định trong bảng 2.2 dựa theo quy chuẩn thiết kế kho doanh nghiệp [13]

Bảng 2.2: Bảng diện tích kho theo tiêu chuẩn

Đối với cửa ra vào, nó cần đáp ứng các tiêu chí kỹ thuật nhất định, bao gồm chiều cao không dưới 2,4 mét và chiều rộng không ít hơn 1,8 mét Điều này giúp đảm bảo dễ dàng di chuyển hàng hóa lớn qua cửa, đồng thời tạo điều kiện cho các phương tiện vận chuyển

Trong quá trình thiết kế, không nên xây nhà kho thành nhiều tầng, vì điều này có thể gây suy giảm về tải trọng và an toàn Việc duy trì cấu trúc một tầng giúp đảm bảo tính ổn định và an toàn của toàn bộ hệ thống

Ngoài ra, quy định về chiếu sáng trong khu vực kho cũng cần được xác định rõ ràng để đảm bảo môi trường làm việc được ánh sáng đều, giảm thiểu nguy cơ tai nạn và hỗ trợ các hoạt động kiểm soát hàng tồn kho một cách hiệu quả Điều này đồng thời giúp tăng cường sự an toàn và thuận lợi cho công việc hàng ngày

Khu vực vận hành sản xuất

Khu vực văn phòng vận hành sản xuất ngoài nhà máy sẽ chiếm từ 3% đến 5% tổng diện tích nhà máy Kích thước cụ thể được nghiên cứu tại mục các loại không gian văn phòng [12] thống kế trong bảng 2.3

9

Bảng 2.3: Bảng thống kê kích thước các phòng ban vận hành sản xuất

Tủ tài liệu, kệ:1m2/người

thống hút khí, khử mùi

Trong bảng là các số liệu được nghiên cứu, khảo sát với kích thước được bố trí phù hợp với

số lượng nhân viên

Khu vực phòng bảo vệ

Cũng theo mục các loại hình văn phòng, phòng bảo vệ được mô tả có diện tích khoảng 15m2 Bao gồm bộ bàn ghế, tủ tài liệu, các đồ dùng sinh hoạt Đây được cho là diện tích phù hợp dành cho một nhân viên hoạt động

Hình 2.6: Các thiết kế khu vực để xe máy

Nhà vệ sinh

Nhà vệ sinh cần được bố trí hợp lí giúp giảm thời gian di chuyển của nhân viên

Hình 2.10: Thiết kế nhà vệ sinh nam

Nhà vệ sinh nam cơ bản được thiết kế như hình 3.13 [12] Dành cho công nhân viên làm việc tại xưởng

Một số lưu ý:

- Diện tích tối thiểu nên đảm bảo thoải mái cho công nhân và người lao động sử dụng

- Kích thước cửa phải đủ rộng để dễ dàng tiếp cận và thoải mái khi sử dụng

- Sàn, tường và trần phải được làm từ vật liệu dễ vệ sinh, không thấm nước và dễ lau chùi

- Hệ thống thoát nước phải được thiết kế sao cho nước thoát ra một cách hiệu quả và không gây mùi khó chịu

- Hệ thống thoát nước cần được kiểm tra thường xuyên để tránh tình trạng tắc nghẽn

- Phải có đủ ánh sáng tự nhiên hoặc đèn nhân tạo để tạo điều kiện sử dụng thuận lợi

- Cần có hệ thống quạt thông hơi hoặc cửa sổ để đảm bảo quá trình thoải mái khi sử dụng và hạn chế mùi khó chịu

- Thiết bị và phụ kiện như kệ đựng đồ, gương, móc treo cần được bố trí sao cho tiện lợi và

dễ sử dụng

- Có các giải pháp để giữ cho môi trường nhà vệ sinh luôn sạch sẽ và thoải mái

2.1.2 Khu vực bên trong xưởng sản xuất

Dựa trên các tiêu chuẩn quy định tại Việt Nam bên cạnh đó là tham khảo các tài liệu, thu thập số liệu thực tế Một số hạng mục cần tham khảo thiết kế lại để phù hợp với không gian, đáp ứng được nhu cầu sản xuất

Bố trí có chiều cao tối thiểu 7m, 2 cửa chính, 2 cửa phụ, 2 cửa nhân viên

- Cửa chính: rộng tối thiểu 3m, cao tối thiểu 4,5m, là cửa ra vào chính của xưởng sản xuất

- Cửa phụ: rộng tối thiểu 2m, cao tối thiểu 4m mục, đích của cửa này là giúp khoảng cách vận chuyển được rút ngắn, giảm chi phí vận chuyển

- Cửa nhân viên: rộng tối thiểu 1,5m, cao tối thiểu 2m, là cửa dành cho nhân viên trong xưởng

Sử dụng vạch kẻ màu trắng có độ dày 10 – 15cm để phân chia các khu vực, vạch kẻ màu vàng có độ dày 20cm để khoanh vùng các loại máy gia công nguy hiểm

Các cấu trúc bắt qua đường phải cao trên 5m

Cẩu trục

Cầu trục là thiết bị nâng hạ dùng để nâng hạ, di chuyển hàng hóa trong nhà máy, xí nghiệp một cách an toàn Cầu trục có tải trọng nâng từ 1 tấn đến 500 tấn chủ yếu được dẫn động bằng động cơ điện nên được sử dụng rộng rãi trong các nhà máy sản xuất công nghiệp[11]

13

Hình 2.11: Một số loại cẩu trục phổ biến

Một số lưu ý khi sử dụng cẩu trục, thiết bị nâng:

- Tất cả các bộ phận chuyển động của thiết bị nâng phải cách vật cố định ít nhất 0,05 m, cách lan can và tay vịn ít nhất 0,1 m và cách lối đi ít nhất 0,5 m

- Khoảng cách thẳng đứng tối thiểu giữa thiết bị nâng và lối đi chung phía dưới không được nhỏ hơn 1,8 m, đến các bộ phận của thiết bị cố định hoặc di động có lối

đi hạn chế cũng như lan can không được nhỏ hơn 0,5 m

- Khoảng cách thẳng đứng tối thiểu giữa thiết bị nâng và các bộ phận cố định hoặc di chuyển phía trên nó không được nhỏ hơn 0,5 m trên sàn bảo dưỡng và các khu vực lân cận

Hệ thống chữa cháy

Bên trong nhà xưởng được lắp đặt đầy đủ các thiết bị hổ trợ phòng cháy chữa cháy, bên ngoài xưởng trụ cứu hỏa nên đặt dọc đường, khoảng cách giữa các trụ nhỏ hơn 150m, cách đường tối thiểu 5m, nên đặt ở ngã ba, ngã tư [12]

Hệ thống chiếu sáng an toàn cần được lắp đặt, tính trên bề mặt đất hoặc trên mặt thẳng đứng

về một phía cách mặt đất 0,5m[11] Điều này đảm bảo một mức độ ánh sáng tối thiểu để hỗ trợ quan sát và thực hiện các công việc một cách an toàn trong khu vực chiếu sáng

Quy định về độ rọi này giúp đảm bảo rằng môi trường làm việc trong kho được chiếu sáng

đủ để nhân viên có thể nhìn rõ và thực hiện nhiệm vụ của họ một cách chính xác Việc đảm bảo độ rọi tối thiểu cũng giúp giảm nguy cơ tai nạn và tăng cường an toàn lao động

Ánh sáng trong khu vực cần được phân bố đều, không tạo ra bóng tối và không làm lóa mắt Điều này đảm bảo một môi trường làm việc thoải mái và an toàn cho nhân viên Ánh sáng phân bố đồng đều giúp tránh tình trạng có những khu vực quá sáng hoặc quá tối, từ đó giảm thiểu khả năng xảy ra tai nạn và tăng cường khả năng nhận biết đối tượng

Việc loại bỏ bóng tối là quan trọng để đảm bảo không có khu vực nào bị che khuất, điều này

có thể tạo ra các điểm mù và làm tăng rủi ro xảy ra va chạm hoặc trượt ngã Ngoài ra, ánh sáng không làm lóa mắt giúp duy trì sự thoải mái cho người làm việc, ngăn chặn các vấn đề

về thị lực và tăng cường sự tập trung trong công việc hàng ngày

Hình 2.13: Minh họa cách bố trí hệ thống đèn bên trong nhà xưởng

Tổng cộng, việc có ánh sáng phân bố đều, không có bóng tối và không làm lóa mắt không chỉ cải thiện hiệu suất làm việc mà còn đóng vai trò quan trọng trong việc bảo vệ sức khỏe và an toàn của nhân viên trong môi trường làm việc

Chỉ dẫn thoát nạn nhà máy

- Biển báo chỉ hướng thoát nạn

Các biển báo chỉ dẫn hướng thoát nạn nên được đặt trên đường thoát nạn, trong phòng và ở tất cả những nơi bị che khuất tầm nhìn và không thể phát hiện được lối thoát hiểm

Cho phép không có biển chỉ dẫn hướng sơ tán trong các trường hợp sau:

+ Khu sân vườn, sân thượng không mái che

+ Nhà một tầng chỉ có một mái (không có tường bao), diện tích sàn không quá 200m2 và diện tích khoảng thông tầng chiếm ít nhất 80% diện tích tường ngoài của nhà

15

- Bố trí biển báo an toàn

Biển báo an toàn phải được nhìn thấy rõ ràng với từ “EXIT” hoặc ký tự hoặc ký hiệu hình học phù hợp khác Vị trí lắp đặt giữa các đèn thoát hiểm phải đảm bảo khoảng cách không vượt quá 25 m

Hình 2.14: Biển báo lối thoát hiểm

Hệ thống thông gió

Phần mái được thiết kế với hệ thống thông gió tự nhiên có chiều rộng lớn, đạt khoảng 3,5m[9] Hệ thống này được tạo ra để tận dụng gió tự nhiên, tạo sự lưu thông không khí giữa bên ngoài và bên trong khu vực Điều này giúp cải thiện sự thoải mái và thông thoáng trong môi trường làm việc

Bên cạnh đó, phần bên hông của công trình được bố trí với các cửa lam tôn, nhằm mục đích lấy gió tự nhiên Việc này không chỉ tăng cường lưu thông không khí mà còn tạo điều kiện cho việc tuân thủ các yếu tố an toàn và sức khỏe trong môi trường làm việc

Thông gió tự nhiên

Bức tường của kho cần có ít nhất hai mặt hướng ra bên ngoài khu vực thông gió để tối

ưu hóa quá trình tuần hoàn không khí Điều này giúp cải thiện thông thoáng và giảm nhiệt

độ bên trong kho, đặc biệt quan trọng trong việc duy trì điều kiện lưu trữ phù hợp cho hàng hóa

Đối với việc thông gió tự nhiên, cần lắp đặt các cửa gió ở hai bên đối diện của bức tường Điều này giúp tăng cường lưu thông không khí, giảm độ ẩm và mùi khó chịu trong kho Việc có cửa gió ở hai phía giúp tạo ra sự cân bằng trong quá trình thông gió, đảm bảo sự hiệu quả và đồng đều của quá trình tuần hoàn không khí trong không gian lưu trữ

Hình 2.15: Thông gió tự nhiên

Thông gió cưỡng bức

Hệ thống quạt hút cần phải đáp ứng các yêu cầu an toàn và phòng chống cháy nổ để đảm bảo môi trường làm việc an toàn và ngăn chặn nguy cơ cháy nổ Điều này bao gồm việc sử dụng các loại vật liệu chống cháy, cài đặt thiết bị bảo vệ cháy nổ, và tuân thủ các tiêu chuẩn

an toàn quy định

Công suất và tốc độ gió của hệ thống quạt hút cần phải được thiết kế phù hợp với kích thước của nhà kho Điều này đảm bảo rằng hệ thống có khả năng đủ để hiệu quả hút không khí trong kho, giữ cho không khí lưu thông một cách hiệu quả, và duy trì được điều kiện nhiệt độ và độ ẩm trong kho với mức độ mong muốn Việc tính toán cẩn thận về công suất

và tốc độ gió là quan trọng để đảm bảo hệ thống hoạt động hiệu quả và tiết kiệm năng lượng

Hình 2.16: Thông gió cưỡng bức Các công trình giao thông

Đường vào cổng và sân trước bố trí chiều rộng tối thiểu 7m[11], đảm bảo xe container đi ra vào tránh nhau thuận lợi

Đường ô tô trong nhà máy thường được chia làm hai loại: đường chính và đường phụ

17

Đường chính của nhà máy thường có chiều rộng được tổ hợp bằng:

- Chiều rộng tối thiểu 2 làn xe chạy, mỗi làn xe rộng 3,75m hoặc 3,5m

Đường ô tô cụt, thì chỗ cuối phải có chỗ ô tô vòng ra, mỗi chiều rộng 12m

Tất cả các công trình trong nhà máy đều phải nối với đường chính Các đường giao thông nên ít vòng và ít cắt nhau

2.2 Phương pháp thiết kế

Sử dụng các giải thuật tỷ lệ gần kề tổng cộng TCR (Total Closeness Rating), giải thuật hoạch định mặt bằng hệ thống SLP (Systematic Layout Planning) và giải thuật cải thiện kết hợp mối quan hệ gần kề nhằm giảm chi phí sản xuất thông qua các chỉ tiêu:

- Chi phí di chuyển giữa các bộ phận

- Mức độ gần kề của các bộ phận

- Tổng quãng đường luân chuyển thực tế

Ứng dụng sản xuất tinh gọn vào trong sản xuất

2.2.1 Phương pháp Systematic Layout Planning

Trong những năm gần đây, phương pháp phổ biến nhất trong việc thiết kế bố trí nhà máy được phát triển bởi Richard Muther [14] Phương pháp được áp dụng để thiết lập sơ đồ bố trí nơi làm việc trong nhà máy, luồng vận chuyển, vị trí kho bãi… nhằm đảm bảo mối quan

hệ hợp lý giữa các khu vực làm việc SLP tối ưu hóa các bố cục hiện có và dự kiến sẽ tạo ra dòng vật liệu nhanh nhất với chi phí thấp nhất và khối lượng xử lý vật liệu tối thiểu

Sờ đồ 2.1: Sơ đồ hệ thống hóa việc lập kế hoạch bố trí mặt bằng

Quy trình thực hành của phương pháp SLP gồm 3 công đoạn: thu thập và phân tích, bố trí

và điều chỉnh, đánh giá và lựa chọn Với 5 bước đầu tiên liên quan đến việc phân tích các vấn đề xảy ra trong quá trình bố trí nhà máy Từ bước 6 đến bước 9 đề cập đến việc đưa ra các phương pháp bố trí thay thế phù hợp hơn với điều kiện hiện tại của nhà máy Bước 10 là quá trình đánh giá phương pháp bố trí nào là thích hợp nhất

- Đảm bảo diện tích của từng khu vực phù hợp với tổng diện tích hiện có

- Đảm bảo tốt mức quan hệ gần kề

- Rút ngắn được quãng đường luân chuyển thực tế, giảm chi phí di chuyển

Phân tích mối quan hệ giữa các hoạt động

Sự bố trí của các trung tâm sản xuất, các bộ phận trong một nhà máy ảnh hưởng trực tiếp đến chi phí vận chuyển vật liệu giữa các trung tâm này với nhau và đây là mối quan tâm hàng đầu trong việc bố trí nhà máy Biểu đồ mối quan hệ của hoạt động (Activity

relationship chart - REL) được phát triển bởi Muther, thông qua biểu đồ này mối quan hệ

19

giữa hai khu vực sản xuất hoặc hai phòng ban điều được thể hiện bởi các chỉ số mức độ gần

kề (Closness rating): A, E, I, O, U hay X

- A và X là hai chỉ quan trọng nhất, trong quá trình thiết kế bố trí phải đảm bảo thoả mãn hai chỉ số này

- E là chỉ số quan trọng thứ hai, trong quá trình thiết kế bố trí cũng phải thoả mãn chỉ số này

- I là chỉ số quan trọng thứ ba, trong quá trình thiết kế bố trí cũng phải thoả mãn chỉ số này nếu như nó không ảnh hưởng đến việc bố trí theo các chỉ số A và X, E

- O là chỉ số quan trọng thứ tư trong quá trình thiết kế bố trí

- U là chỉ số ít quan trọng nhất, trong quá trình thiết kế bố trí ta có thể bỏ qua

Thứ tự của các chỉ số gần kề theo mức độ quan trọng:

A và X > E > I > O > U

Thông thường trong một công ty mối quan hệ giữa hai bộ phận hay trung tâm, khu vực sản xuất có chỉ số gần mức độ kề loại A và X chỉ chiếm không quá 5 %, chỉ số E chiếm khoảng 10%,chỉ số I chiếm 15%, 20 % cho chỉ số O và chỉ số U chiếm hơn 50 %

Quá trình thành lập biểu đồ REL được thực hiện theo trình tự sau:

- Liệt kê tất cả các bộ phận và các hoạt động hiện có trong công ty

- Phỏng vấn từng người có tham gia hoạt động ở từng bộ phận Đặc biệt là những người trực tiếp quản lý các bộ phận này để có được chỉ số mức độ gần kề

- Chỉ ra những lý do cụ thể để có được từng chỉ số mức độ gần kề

- Gán từng chỉ sồ gần kề cho từng cặp bộ phận hay trung tâm, khu vực sản xuất

- Xem xét lại sự phù hợp sơ đồ REL với kết quả thu được ở bước 2 và tiến hành hiệu chỉnh nếu cần thiết

Lưu ý: Ở mỗi nhà máy cụ thể, mức độ quan hệ giữa các bộ phận hay trung tâm, khu vực sản xuất là khác nhau Do đó, mỗi nhà máy có một sơ đồ REL cụ thể tương ứng

Sơ đồ 2.2: Sơ đồ quan hệ REL

Sơ đồ 2.3: Sơ đồ SLP

21

Số lượng thiết bị, máy móc yêu cầu

Để xác định số lượng máy yêu cầu cho từng giai đoạn trong quá trình sản xuất ta dựa vào chỉ tiêu năng suất do bộ phận tổ chức sản xuất đề ra Ngoài ra, ta cần phải biết được hiệu quả làm việc của mỗi loại thiết bị và yêu cầu về thời gian sản xuất

Mj = ∑n−1i=1 PijTij

H ij (1) Trong đó:

Pij: năng suất sản xuất mong muốn cho sản phẩm i trên máy j, được tính bằng số lượng sản phẩm trên chu kỳ sản xuất

Tij: thời gian sản xuất cho sản phẩm i trên máy j, được tính bằng giờ trên một sản phẩm Hij: số giờ trong một chu kỳ sản xuất được dành cho việc sản xuất sản phẩm i trên máy j Mj: số lượng loại máy j được yêu cầu trong một chu kỳ sản xuất

n: số sản phẩm

(1) Mục 4.2.6 Số lượng thiết bị máy móc yêu cầu [15]

Xác định không gian yêu cầu

Khi xác định được số lượng máy, cũng như số lượng công nhân tham gia vận hành, chúng ta xác định được không gian sản xuất yêu cầu[16] Ngoài ra không gian dành cho bộ phận lắp ráp cũng phải được tính đến Không gian yêu cầu được xác định theo một số phương pháp sau:

- Phương pháp trung tâm sản xuất (Production-Center method): trung tâm sản xuất bao gồm một máy cộng với các thiết bị phụ trợ cho quá trình sản xuất Không gian cần thiết cho một trung tâm sản xuất bao gồm không gian đặt máy, không gian làm việc, không gian bảo trì,

và không gian lưu trữ

- Phương pháp chuyển đổi (Converting method): phương pháp này dùng để xác định không gian yêu cầu bằng cách cộng tất cả các không gian cần thiết cho mỗi thiết bị được bố trí trong phân xưởng Nếu dùng phương pháp này, phải tính toán cẩn thận về không gian bố trí cho thiết bị Vì mối quan hệ giữa số lượng thiết bị và không gian cần thiết để bố trí chúng không phải lúc nào cũng có mối quan hệ tuyến tính Phương pháp này thường được dùng để xác định không gian cần thiết cho thiết bị hỗ trợ cho quá trình sản xuất và không gian lưu trữ Phương pháp trung tâm sản xuất thường dùng để xác định không gian sản xuất

- Phương pháp bố trí sơ bộ (Roughed - out layout method): các thiết bị, máy móc mẫu được

bố trí và thông qua đó để xác định cách bố trí và khoảng không gian cần thiết

Biểu đồ From - To

Biểu đồ From - To được dùng để tính tổng chi phí vận chuyển của vật liệu trong quá trình gia công hay lắp ráp giữa hai máy, hai bộ phận, hai trung tâm gia công, Thông qua việc xác định tổng đoạn đường di chuyển, hệ số chi phí vận chuyển trên đơn vị khoảng cách và

số lượng chi tiết được gia công Từ kết quả này, người thiết kế bố trí đưa ra được lựa chọn tối ưu phù hợp với điều kiện sản xuất cụ thể của từng công ty

Việc ứng dụng biểu đồ From - To vào việc thiết kế chi tiết bố trí của một công ty đem lại những lợi ích sau:

- Phân tích được sự di chuyển của vật liệu trong quá trình gia công

- Tối ưu hóa trong thiết kế sơ đồ khối của một nhà máy

- Đánh giá được lợi ích của những phương pháp bố trí thay thế

- Cải thiện việc sử dụng mặt bằng

- Thể hiện được mối quan hệ giữa các bước gia công trong dây chuyển sản xuất

Lưu ý: Việc ứng dụng biểu đồ From-To trong bố trí chi tiết của một công ty phải căn cứ vào

số lượng sản xuất của từng loại sản phẩm và quá trình gia công để có được sản phẩm như yêu cầu

Dij : Đoạn đường di chuyển chi tiết được gia công giữa công đọan i và j

(2) Mục 4.1 Tổng chi phí vận chuyển [16]

- Đoạn đường di chuyển của vật liệu:

Dij = |xi − xj| + |yi− yj| (3) Trong đó:

xi , xj : Trọng tâm theo phương x của trung tâm sản xuất i và j

yi , yj : Trọng tâm theo phương y của trung tâm sản xuất i và j

(3) Mục 4.2.9 Công thức đoạn đường di chuyển của vật liệu [15]

2.2.2 Giải thuật TCR (Total closeness rating)

Giải thuật TCR được xây dựng từ giản đồ quan hệ REL gán cho mỗi mối quan hệ một giá trị

A - X, sau đó tính tổng TCR cho mỗi khu vực theo trình tự

- Đặt thứ tự khu vực thứ nhất: là khu vực có TCR lớn nhất và nhiều mối quan hệ A nhất

- Chọn khu vực đặt cuối cùng: là khu vực có quan hệ X với khu vực thứ nhất

- Khu vực đặt thứ hai: có quan hệ A với khu vực thứ nhất

- Chọn khu vực đặt áp cuối: là khu vực có quan hệ X với khu vực thứ hai và đảm bảo rằng không có khu vực nào có quan hệ X với khu vực thứ nhất Nếu có nhiều khu vực cùng thỏa

Đánh giá hiệu quả bằng TCRs

Ví dụ cho bảng số liệu sau

Bảng 2.6: Bảng thứ tự đặt các khu vực và TCRs

Từ bảng trên ta có thứ tự đặt các khu vực: [4→10→3→2→9→1→5→11→7→6→8] Thực hiện các bước để sắp xếp lại vị trí các khu vực Căn cứ vào trị số TCRs trong sẽ đặt khu vực

4 (thứ tự 0) vào vị trí trung tâm 0(4) Đánh các số từ 1 – 8 (mã số khu vực) bao quanh vị trí trung tâm 0(4) ta sẽ có được sơ đồ bố trí 3 hàng và 3 cột

Hình 2.17: Sơ đồ bố trí 3 hàng 3 cột

Xác định vị trí quan trọng kế tiếp bằng cách tính trị trọng số vị trí WPV

(Weighted Placement Value) theo công thức:

𝑊𝑃𝑉𝑖 = (hệ số liền kề) x (chỉ số quan hệ) (5)

25

- Vị trí liền kề toàn phần (tiếp xúc cạnh) sẽ có giá trị 1

- Vị trí liền kề một phần (tiếp xúc điểm) sẽ có giá trị 2

- Chỉ số quan hệ (A, E, I, O, U) lấy từ biểu đồ

- Từ đó phân tích tiếp theo các khu vực còn lại

(5) Mục 4.6 Đánh giá hiệu quả bằng TCRs [16]

2.2.3 Sản xuất tinh gọn (Lean Manufacturing)

Sản xuất tinh gọn là một nhóm phương pháp sản xuất đang được áp dụng ngày càng rộng rãi trên thế giới, nhằm loại bỏ những lãng phí và bất hợp lý trong quá trình sản xuất để có chi phí thấp hơn, chu kỳ sản xuất ngắn hơn, … từ đó tăng tính cạnh tranh cho sản phẩm của nhà sản xuất trên thị trường [15]

Khái niệm về sản xuất tinh gọn ra đời vào khoảng thập niên 60 của thế kỷ XX ở Nhật Bản, khi hãng Toyota bắt đầu chiến lược cách tân trong sản xuất hàng loạt nhằm chiếm lĩnh thị trường ô tô nội địa của họ Thuật ngữ “Lean Manufaturing” bắt đầu phổ biến khi nó được đề cập đến trong cuốn sách “The Machine That Changed The World” của các tác giả thuộc Viện Công nghệ Massachuset MIT, Mỹ Nội dung cuốn sách cung cấp cho chúng ta vài khái niệm cơ bản về Lean Manufacturing như sau:

- Thứ nhất, Lean là sản xuất với càng ngày càng ít công sức của con người, ít trang thiết bị,

ít thời gian và không gian hơn trong khi vẫn đảm bảo cung cấp cho khách hàng những sản phẩm đúng với mong muốn của họ

- Thứ hai, Lean có thể được định nghĩa như là sự thích nghi với nền công nghiệp sản xuất hàng loạt, nơi mà những người công nhân và các trạm gia công ngày càng linh hoạt và hiệu quả hơn bởi các phương pháp hạn chế lãng phí trong mọi khâu của quá trình sản xuất

2.2.3.1 Mục tiêu của sản xuất tinh gọn

Lean Manufacturing là một hệ thống các công cụ và phương pháp nhằm liên tục loại bỏ những lãng phí, bất hợp lý trong quá trình sản xuất Lợi ích chính của hệ thống này là giảm chi phí sản xuất, tăng sản lượng, và rút ngắn thời gian sản xuất Cụ thể hơn, các mục tiêu của Lean Manufacturing bao gồm:

- Hạn chế đến mức tối đa các phế phẩm và các lãng phí không cần thiết

- Giảm thời gian quy trình và chu kì sản xuất

- Giảm thiểu mức hàng tồn kho ở tất cả các công đoạn sản xuất, nhất là sản phẩm chưa hoàn chỉnh giữa các công đoạn

- Cải thiện năng suất lao động bằng cách vừa giảm thời gian nhàn rỗi của công nhân

- Sử dụng thiết bị và mặt bằng sản xuất hiệu quả hơn

- Có khả năng sản xuất nhiều loại sản phẩm khác nhau một cách linh động hơn với chi phí, thời gian chuyển đổi thấp nhất

- Giúp gia tăng sản lượng từ cơ sở vật chất hiện có

2.2.3.2 Nguyên tắc làm việc của hệ thống sản xuất Lean

Một hệ thống sản xuất Lean hoạt động dựa vào các nguyên tắc cơ bản sau:

- Giảm thiểu lãng phí: các lãng phí là nguyên nhân chính khiến giá cả hàng hoá của doanh nghiệp cao, gây giảm sức cạnh tranh trên thị truờng Các dạng lãng phí có thể là:

+ Sản xuất ra các chi tiết bị lỗi

+ Sản xuất ra vượt quá số lượng yêu cầu

+ Dự trữ hàng tồn kho không cần thiết

+ Có những khâu không cần thiết trong quá trình sản xuất

+ Những thao tác không cần thiết của người công nhân

+ Những quá trình vận chuyển vật liệu không cần thiết

+ Thời gian nhàn rỗi của máy móc, nhân công, …

- Chất lượng hoàn hảo ngay từ đầu: chất lượng hoàn hảo luôn được đặt ra, trong quá trình phân phối vật tư giữa các khâu trong Lean đòi hỏi không có khuyết tật ở chi tiết, nếu trạm phía sau phát hiện chi tiết có khuyết tật thì ngay lập tức quá trình sản xuất sẽ dừng lại Một điểm khác nữa là, ở sản xuất tinh gọn sẽ hạn chế tối đa sự dữ trự hàng trong kho, các vấn đề xảy ra trong quá trình sản xuất sẽ được giải quyết lập tức nhầm tìm ra gốc rễ của vấn đề và

xử lý triệt để

- Sản xuất “Pull”: còn được gọi là Just-in-Time (JIT), sản xuất Pull chủ trương chỉ sản xuất những gì cần và vào lúc cần đến Sản xuất được diễn ra dưới tác động của các công đoạn sau, nên mỗi phân xưởng chỉ sản xuất theo yêu cầu của công đoạn kế tiếp

- Quy trình liên tục: Lean thường nhắm tới việc triển khai một quy trình sản xuất liên tục, không bị ùn tắc, gián đoạn, đi vòng lại, trả về hay phải chờ đợi Khi được triển khai thành công, thời gian chu kỳ sản xuất sẽ giảm đến 90%

- Lean hoạt động như một hệ thống sản xuất linh hoạt: hệ thống sản xuất Lean sử dụng các nhóm công nhân để tổ chức các công việc cần phải được hoàn thành và những công nhân này cũng liên quan đến việc giải quyết các vấn đề về kỹ thuật Điều này thì một hệ thống Lean đáp ứng tốt hơn hẳn so với một dây chuyền sản xuất hàng loạt

- Cải tiến liên tục: sản xuất tinh gọn ủng hộ chính sách không ngừng cải tiến Chính sách này được gọi là Kaizen (cải tiến) trong tiếng Nhật, nghĩa là không ngừng nghiên cứu và triển khai các biện pháp trong sản xuất để giảm giá thành, cải tiến chất lượng và tăng năng suất sản xuất Phạm vi của cải tiến liên tục không chỉ dừng lại trong hoạt động sản xuất của nhà máy mà còn bao gồm cả hoạt động thiết kế sản phẩm, dịch vụ hỗ trợ

2.2.3.3 Công cụ và phương pháp quản lí trong sản xuất tinh gọn

Chuẩn hóa quy trình

Chuẩn hoá quy trình có nghĩa là các quy trình và hướng dẫn sản xuất được quy định và truyền đạt rõ ràng đến mức chi tiết nhằm tránh sự thiếu nhất quán và giả định sai về cách thức thực hiện một công việc Nhầm tạo ra sự thống nhất khi thực các hoạt động sản xuất Việc chuẩn hoá quy trình trong Lean Manufacturing bao gồm một số thành phần chính:

- Trình tự công việc chuẩn là trình tự một người công nhân phải tuân thủ khi thực hiện công việc, bao gồm các thao tác và các bước thực hiện công việc

27

- Thời gian chuẩn hay nhịp độ sản xuất (Takt time) là tần suất một sản phẩm được làm ra

- Mức tồn kho chuẩn trong quy trình là lượng nguyên liệu tối thiểu, bao gồm cả lượng

nguyên liệu đang được xử lý trên dây chuyền, cần thiết để giữ cho một cụm sản xuất hay quy trình sản xuất hoạt động ở cường độ mong muốn

Truyền đạt quy trình chuẩn cho nhân viên

Các hướng dẫn nên rõ ràng và chi tiết, nhưng đồng thời được trình bày theo cách giúp nhân viên thật dễ hiểu và liên quan mật thiết đến điều họ cần biết Điều này rất hiệu quả với trường hợp ở Việt Nam khi có nhiều công nhân với trình độ chưa cao sẽ thấy các bảng hiển thị bằng hình ảnh dễ hiểu hơn so với các tài liệu văn bản

Quản lý bằng công cụ trực quan

Hệ thống quản lý bằng công cụ trực quan cho phép các công nhân được thông tin đầy đủ về các quy trình sản xuất, tiến độ và các thông tin quan trọng khác giúp họ làm việc có hiệu quả nhất Các công cụ trực quan thường thể hiện dưới các hình thức sau:

- Các bảng hiển thị trực quan: các biểu đồ, bảng đo lường hiệu quả, các thủ tục và tài liệu về quy trình làm nguồn thông tin tham khảo cho công nhân Ví dụ, biểu đồ xu hướng về hiệu suất thực hiện, % dao động của tỉ lệ lỗi, tiến độ xuất hàng trong tháng, …

- Các bảng kiểm soát bằng trực quan: các chỉ số dùng để kiểm soát hay báo hiệu điều chỉnh cho thành viên nhóm Các bảng biểu có thể bao gồm cả thông tin về tiến độ sản xuất, thông tin theo dõi chất lượng, …Ví dụ, các bảng màu chỉ thị giới hạn kiểm soát nhiệt độ hay tốc

độ giúp người vận hành thiết bị nhanh chóng phát hiện khi quy trình vận hành vượt mức cho phép

- Các chỉ dẫn bằng hình ảnh: Công cụ này giúp truyền đạt các quy trình sản xuất hay luồng vật tư được quy định Chẳng hạn, việc sử dụng các ô vẽ trên nền nhà xưởng để phân biệt khu vực chứa vật liệu sử dụng được với phế phẩm hay các chỉ dẫn luồng di chuyển nguyên vật liệu và bán thành phẩm trên mặt bằng xưởng, …

Hình 2.18: Bảng cảnh báo cháy Chất lượng từ gốc (Do Right The First Time)

Chất lượng từ gốc hay “Làm đúng ngay từ đầu” có nghĩa là chất lượng phải được kiểm soát trong suốt quy trình sản xuất để khuyết tật không có điều kiện phát sinh hay một khi xuất hiện sẽ ngay lập tức bị phát hiện Sau đây là một số yêu cầu chính có liên quan đến phương pháp này:

- Kiểm tra trong chuyền trách nhiệm chính của công tác kiểm tra chất lượng được thực hiện trên dây chuyền sản xuất bởi công nhân, những người trực tiếp sản xuất

- Kiểm soát tại nguồn với yêu cầu này, bản thân các nhân viên kiểm tra chất lượng không đi tìm khuyết tật sản phẩm mà tìm nguồn gây ra khuyết tật

- Trách nhiệm rõ ràng giữa các công nhân với Lean Manufacturing các công đoạn sẽ bàn giao sản phẩm trực tiếp, có nghĩa là các công nhân thuộc công đoạn trước chịu trách nhiệm hoàn toàn về chất lượng sản phẩm họ bàn giao cho công đoạn kế và phải nhận trách nhiệm khi có phát sinh khuyết tật trên sản phẩm

- Phương pháp Poka-Yoke: Phương pháp đơn giản này để kiểm tra chất lượng sản phẩm trên dây chuyền sản xuất (không chỉ kiểm tra chất lượng bằng mắt), được áp dụng để ngăn chặn các sản phẩm lỗi không cho đi tiếp sang công đoạn sau Biện pháp này được thực hiện

tự động trên dây chuyền hay bởi các công nhân (không phải nhóm kiểm soát chất lượng)

- Dừng quy trình có chủ ý khi có sản phẩm lỗi, hoạt động sản xuất sẽ bị dừng cho đến khi nguyên nhân gây ra lỗi được khắc phục Hành động này giúp ngăn chặn không để sản phẩm lỗi lọt sang quy trình sau và gây nhiều hậu quả lớn hơn

Sơ đồ chuỗi giá trị

Sơ đồ chuỗi giá trị là tập hợp các phương pháp giúp thể hiện trực quan luồng sản phẩm và thông tin của quy trình sản xuất Mục đích của phương pháp này là xác định các hoạt động làm tăng giá trị và các hoạt động không làm tăng giá trị của sản phẩm Sơ đồ chuỗi giá trị nên phản ánh những gì đang thực sự diễn ra hơn là những gì được mong muốn xảy ra, nhờ

đó các cơ hội cải tiến có thể được xác định

Phương pháp 5S

Phương pháp 5S bao gồm một số hướng dẫn về tổ chức nơi làm việc nhằm sắp xếp khu vực làm việc của công nhân và tối ưu hiệu quả công việc Phương pháp này bao gồm các yếu tố sau:

- Sàng lọc (Seiri - Sort): Phân loại những gì cần thiết và những gì không cần thiết để những thứ thường được cần đến luôn có sẵn gần kề và thật dễ tìm thấy

- Sắp xếp (Seiton - Straighten/Set in order): Sắp xếp những thứ cần thiết theo thứ tự để dễ lấy Mục tiêu của yêu cầu này là giảm đến mức tối thiểu số thao tác mà công nhân thực hiện cho một công việc

- Sạch sẽ (Seiketsu - Scrub/Shine): Giữ các máy móc và khu vực làm việc sạch sẽ nhằm ngăn ngừa các vấn đề phát sinh do vệ sinh kém