Thiết kế công cụ hỗ trợ sản xuất tinh gọn trong ngành gỗ theo phương pháp tiếp cận CDIO

SCIENCE & TECHNOLOGY DEVELOPMENT, Vol 18, No.K1- 2015 Thiết kế cơng cụ hỗ trợ sản xuất tinh gọn ngành gỗ theo phương pháp tiếp cận CDIO  Lê Thị Diễm Châu  Lê Hồng Vĩnh Khánh  Lê Bá Duy  Lê Ngọc Quỳnh Lam  Đỗ Ngọc Hiền Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG-HCM_ lechau@hcmut.edu.vn TĨM TẮT: Cơng cụ sản xuất tác động đáng kể đưa vào vận hành (Operate) Bài đến suất trạm làm việc đặc báo trình bày nghiên cứu theo biệt ngành gỗ Thiết kế cơng cụ phương pháp tiếp cận này, CDIO, thiết hỗ trợ sản xuất phù hợp góp phần cải kế cơng cụ hỗ trợ cải tiến sản xuất cho tiến suất hiệu chưa cơng ty hoạt động ngành gỗ, quan tâm mức Sản phẩm “sản phẩm bàn xoay hỗ trợ lựa vật tư” (cơng cụ) nên xuất phát từ nhu cầu thực Kết đạt từ nghiên cứu hứa tế (hình thành ý tưởng – Conceive), hẹn với dụng cụ lựa vật tư với hiệu suất sở tiến đến phát triển thiết kế tốt, dễ vận hành, đáp ứng nhu cầu tăng (Design), nên triển khai (Implement) để suất cơng ty đánh giá sản phẩm (cơng cụ) cuối Từ khóa: Sản xuất tinh gọn, Phương pháp CDIO, Thiết kế cơng cụ, Thiết kế cơng việc GIỚI THIỆU Theo thống kê, số lượng sinh viên đầu trường Đại học, Cao đẳng, Trung cấp cao số người ứng dụng lý thuyết vào thực tế, khơng qua đào tạo lại thấp Trong nhu cầu Doanh nghiệp cần đội ngũ chất lượng kiến thức lẫn thực hành giúp họ giải nhanh, hiệu vấn đề hệ thống Việc đào tạo lại họ lãng phí lớn thời gian chi phí Để đáp ứng nhu cầu Doanh nghiệp, phương pháp giảng dạy ln Nhà trường tìm kiếm Kết q trình nghiên cứu, tìm hiểu phương pháp CDIO (Conceive - Design - Implement Operate) đáp ứng thách thức doanh nghiệp thơng qua việc đào tạo sinh viên trở thành kỹ sư tồn diện hiểu cách thức Hình thành ý Trang 44 tưởng – Thiết kế - Triển khai – Vận hành sản phẩm, quy trình hệ thống kỹ thuật phức hợp, có giá trị gia tăng mơi trường đại, làm việc nhóm hiệu [1] Thực tế, hầu hết Doanh nghiệp ngành gỗ gặp phải số vấn đề hệ thống tồn kho bán phẩm cao, sản xuất dư thừa, tỷ lệ phế phẩm cao, thời gian sản xuất dài,… Hầu hết Doanh nghiệp mong muốn thu hút nguồn nhân lực có chun mơn, có khả hình thành ý tưởng, thiết kế giải pháp triển khai vận hành giải pháp để giải vấn đề mà họ đối mặt cơng ty hoạt động ngành gỗ quan tâm đến vấn đề Theo kết khảo sát khu vực bao bì – đóng gói xưởng sản xuất gỗ (đối tượng nghiên cứu) cho thấy, suất trạm khu vực TẠP CHÍ PHÁT TRIỂN KH&CN, TẬP 18, SỐ K1- 2015 phụ thuộc nhiều vào tay nghề cơng nhân Trong số đó, trạm vật tư đối diện số vấn đề bật suất hồn thành cơng việc thấp, người cơng nhân thường xun mắc bệnh đau lưng, mỏi tay tư làm việc khơng đúng, bị hoa mắt lựa vật tư nhỏ đinh, ốc, vít, bulong,…, hay nhầm lẫn loại vật tư số lượng loại, tốn thời gian kiểm tra lại nhiều lần Trước thực trạng vậy, việc nghiên cứu tìm hiểu đưa phương án phù hợp với điều kiện cơng ty, giải vấn đề ảnh hưởng đến suất trạm điều cần thiết Giải pháp đưa đòi hỏi phải ứng dụng vận hành phù hợp với tốn thực tế Cách tiếp cận theo qui trình CDIO sử dụng kết đạt hứa hẹn Đây xem tiền đề thực nghiên cứu CÁCH TIẾP CẬN THEO PHƯƠNG PHÁP CDIO Phương pháp CDIO, khởi nguồn từ Viện Cơng nghệ MIT (Hoa Kỳ), đề xướng quốc tế lớn hình thành để đáp ứng nhu cầu doanh nghiệp bên liên quan khác việc nâng cao khả sinh viên tiếp thu kiến thức bản, đồng thời đẩy mạnh việc học kỹ cá nhân giao tiếp, kỹ kiến tạo sản phẩm, quy trình hệ thống [2] Về chất, CDIO quy trình đào tạo chuẩn, dựa đầu (outcome-based) để thiết kế đầu vào Quy trình xây dựng đảm bảo tính khoa học tính thực tiễn chặt chẽ Về tổng thể, CDIO áp dụng để xây dựng quy trình chuẩn cho nhiều lĩnh vực đào tạo khác ngồi ngành đào tạo kỹ sư, lẽ đảm bảo khung kiến thức kỹ năng, chẳng hạn áp dụng cho khối ngành kinh tế, quản trị kinh doanh, Cho nên, nói, CDIO thực chất giải pháp nâng cao chất lượng đào tạo, đáp ứng u cầu xã hội, sở xác định chuẩn đầu ra, từ thiết kế chương trình kế hoạch đào tạo cách hiệu Mục tiêu lớn phương pháp CDIO nhằm đào tạo kỹ sư hồn thiện kiến thức chun mơn kỹ thuật, ý thức xã hội sáng tạo Chu trình vòng đời sản phẩm, q trình, dự án, hệ thống phần mềm, hay vật liệu thực theo phương pháp CDIO, thể Hình Hình Chu trình CDIO [1] Giai đoạn hình thành ý tưởng bước q trình phát triển sản phẩm hay hệ thống Ý tưởng khơng tự nhiên xuất hiện, kết q trình Q trình từ việc quan sát, lấy số liệu, phân tích, so sánh, đánh giá… để xác định trạng nhu cầu khách hàng (người sử dụng); từ đặc điểm sản phẩm xác định; sau việc phân tích, tổng hợp để đưa ý tưởng đánh giá lựa chọn ý tưởng tốt cuối đáp ứng nhu cầu thực Kế đến giai đoạn thiết kế: sau có ý tưởng sản phẩm, kế hoạch việc tiến hành chuyển ý tưởng thành thiết kế để sản xuất, chế tạo thực Khi thiết kế, phải từ thiết kế hệ thống đến chi tiết sau Trang 45 SCIENCE & TECHNOLOGY DEVELOPMENT, Vol 18, No.K1- 2015 kiểm tra, hiệu chỉnh Trong q trình thiết kế cần ý tính khả thi, đơn giản hiệu kinh tế Trong giai đoạn triển khai: chuyển thiết kế thành sản phẩm Các cơng việc cần thực lên kế hoạch, tiến hành sản xuất, chế tạo, vận hành thử, kiểm tra, đánh giá, hiệu chỉnh duyệt sản phẩm Cuối giai đoạn vận hành: có sản phẩm đáp ứng nhu cầu, sản phẩm đưa vào vận hành thực tế Trong q trình cần ý theo dõi, đánh giá hiệu phân tích cải tiến thải hồi sản phẩm NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ CƠNG CỤ HỖ TRỢ THEO CÁCH TIẾP CẬN CDIO 3.1 Hình thành ý tưởng Q trình tạo thành phẩm người cơng nhân thể Hình 2: Hình Quy trình lựa vật tư Dựa hóa đơn vật tư (BOM) loại sản phẩm mà loại vật tư chi tiết chuẩn bị Nhiệm vụ người cơng nhân lựa loại vật tư chi tiết số lượng cần thiết bỏ vào túi nilon, sau gấp túi, bấm túi hồn thành thành phẩm Ở trạm vật tư, suất làm việc cơng nhân thấp Do kích thước loại vật tư chi tiết nhỏ, hình dạng khó cầm nắm, thơng số cần lấy cho loại vật tư khác nhau, nên người cơng nhân thường gặp bệnh nghề nghiệp hay nhầm lẫn loại vật tư số lượng loại q trình lấy vật tư, thể Hình Hình Hình ảnh lựa vật tư cơng nhân Các hạn chế q trình lựa vật tư làm gia tăng thời gian hồn thành sản phẩm Điều dẫn đến suất trạm vật tư thấp theo đánh giá nhà quản lý chun gia Vì vậy, mong muốn cơng ty cần tiến hành cải tiến trạm vật tư Kỳ vọng đặt cho việc cải tiến là: Trang 46 Giảm thời gian lựa vật tư xuống từ 25 – 50% - Tăng suất làm việc lên từ 30 – 80% - Tăng tính xác cơng đoạn sản xuất, cải tiến chất lượng - Tạo thoải mái, an tồn, tránh bệnh nghề nghiệp cho cơng nhân Để giải vấn đề thỏa mãn kỳ vọng cơng ty, sau tiến hành phân tích trạng, việc đưa sản phẩm hỗ trợ lựa vật tư điều cần thiết Việc hình thành ý tưởng dựa vấn đề cơng nhân gặp phải làm việc Các vấn đề phát sinh cơng đoạn đầu quy trình tạo thành phẩm gồm: cơng đoạn chuẩn bị loại vật tư chi tiết, lựa vật tư thứ i bỏ vật tư vào túi nilon Mặt khác, theo đánh giá từ kết khảo sát suất người cơng thấp chủ yếu nằm giai đoạn Để phân tích giai đoạn giai đoạn đầu quy trình lựa vật tư, phương pháp 5W & 1H (What – Why – When – Where – Who – How) sử dụng cho q trình phân tích này: Giai đoạn bỏ vật tư vào bịch: Khi bỏ vật tư vào túi nilon, người cơng nhân khó khăn mở túi ra, để giải khó khăn cơng nhân ý tưởng đưa sử dụng khay đựng vật tư Khay nên có đường rảnh bán nguyệt, đường rảnh có đầu nhọn giúp bỏ vật tư vào túi dễ dàng - TẠP CHÍ PHÁT TRIỂN KH&CN, TẬP 18, SỐ K1- 2015 Giai đoạn lựa vật tư thứ i: Hiện tại, người cơng nhân lấy loại vật tư từ mặt bàn bỏ đơn vị vật tư vào túi, thời gian Để việc lấy vật tư từ bàn dễ dàng sản phẩm thiết kế xoay nhằm giúp rút ngắn thời gian lựa nhiều loại vật tư Ý tưởng đưa mâm xoay mặt mâm xoay cách mặt bàn khoảng định giúp người cơng nhân gạt lúc nhiều đơn vị vật tư vào khay Thêm vào đó, để tránh việc cơng nhân nhầm lẫn số lượng loại vật tư thiết kế ghi số dùng để ghi số lượng cần lấy loại vật tư Giai đoạn chuẩn bị vật tư: Ở giai đoạn người cơng nhân đổ vật tư ngồi mặt bàn bắt đầu lựa, dễ lẫn lộn với Sản phẩm thiết kế u cầu ngăn cách loại vật tư Ý tưởng đưa sử dụng vách ngăn loại vật tư 3.2 Thiết kế sản phẩm Thiết kế sản phẩm cần dựa ý tưởng hình thành ban đầu mơ tả phần Tổng hợp ý tưởng, kết cho thấy sản phẩm có thành phần thiết kế: Thứ 1: Khay đựng vật tư, thể Hình Khay đựng vật tư gồm có: - đường rảnh bán nguyệt có chiều dài 230 mm vừa với tay cầm, đầu vát nhọn 30 mm để dễ dàng mở túi nilon - Kết hợp với bảng dài 200mm, rộng 100 mm làm mặt đáy để chứa nhiều vật tư lúc; vách ngăn hai bên dài 80 mm, rộng 80 mm tránh việc vật tư rơi ngồi chân đế dài 20mm, rộng 10mm, cao 10mm - Chân đế kết hợp với mặt đáy tạo thành góc nghiêng từ 25 - 35 độ giúp vật tư chạy vào rảnh dễ Hình Khay đựng vật tư Thứ 2: Bàn xoay thể Hình Bàn xoay gồm có: - Một mâm xoay với đường kính 600 mm làm mặt chứa vật tư, bề dày 20 mm - Một mâm tròn đường kính 510 mm làm đế bàn xoay, bề dày 20 mm - Khoảng cách mặt mâm xoay với mặt bàn khoảng 42 mm - - Do có loại vật tư khác nhau, nên dùng vách dài 200 mm, cao 100 mm, dày mm dùng để ngăn khơng gian thành phần, có phần có diện tích rộng gấp đơi so với phần lại nhằm để chứa loại vật tư có kích thước lớn số dùng để ghi số lượng cần lấy loại vật tư Trang 47 SCIENCE & TECHNOLOGY DEVELOPMENT, Vol 18, No.K1- 2015 Hình Bàn xoay 3.3 Triển khai sản phẩm Triển khai sản phẩm thiết kế cách xây dựng mơ hình sản phẩm bìa giấy cứng carton Kết thu sau ngày thử nghiệm trạm vật tư người cơng nhân làm việc thoải mái Tuy nhiên, lần chuyển đổi mã sản phẩm người cơng nhân phải ghi lại số lượng vật tư số Để đáp ứng nhu cầu tiện lợi tiếp tục hiệu chỉnh số Ý tưởng đưa làm số có dạng lịch thay đổi Thiết kế số Mỗi lần lựa vật tư, số lượng vật tư cao lượt lựa 12 đơn vị Do đó, số có 12 thẻ đánh từ – 12, thể Hình Thanh số gồm : - dài 155 mm, rộng 32mm - 12 thẻ/1thanh, thẻ dài 42mm, rộng 32 mm Cách hoạt động số Thanh số đặt trước khay đựng vật tư Hình Khi chuẩn bị lựa vật tư, người Trang 48 cơng nhân xác định số lượng loại vật tư sau tìm thẻ số tương ứng đặt mặt trước số để thấy thực lựa vật tư Hình Thanh số Tổng hợp kết thiết kế, bao gồm thành phần gồm: a Bàn xoay lựa vật tư; b Khay đựng vật tư; c Thanh số TẠP CHÍ PHÁT TRIỂN KH&CN, TẬP 18, SỐ K1- 2015 Hình Sản phẩm bàn xoay 3.4 Vận hành Sản phẩm bàn xoay đưa vào sử dụng thử trạm vật tư, khu vực bao bì – đóng gói Bên cạnh đó, để tăng hiệu sử dụng sản phẩm, cải thiện suất trạm làm việc, mặt bàn trạm làm việc cần bố trí lại hợp lý, với cách bố trí trạm Hình 8, theo yếu tố nhân trắc học [3], [4] - - Bên tay trái bàn làm việc đặt khay đựng bịch nilon Bên tay phải đặt khay đựng ghim bấm, Bàn xoay khay đựng đặt vị trí trung tâm trước mặt người cơng nhân Thùng đựng thành phẩm đặt bên trái người cơng nhân Hình Bố trí khơng gian làm việc Trang 49 SCIENCE & TECHNOLOGY DEVELOPMENT, Vol 18, No.K1- 2015 lựa vật tư, kiểm số lượng kéo vào khay; Kế đến, bỏ vật tư vào bịch nilon; Tiếp theo, gấp bịch; bấm đầu bịch; Và cuối bỏ sản phẩm vào thùng đựng Kế tiếp vận hành thử nghiệm quy trình lựa vật tư tiến hành với quy trình thực mơ tả ngắn gọn Hình Trước hết, để chuẩn bị trạm làm việc, đặt vật tư lên ngăn, gắn thẻ số tương ứng với vật tư; Tiếp theo, xoay bàn Hình Quy trình lựa vật tư Trong đó, - Ở giai đoạn chuẩn bị - Đặt vật tư lên ngăn, - Gắn thẻ số tương ứng với loại vật tư; giới hạn Lựa vật tư: Cần kiểm đủ số lượng kéo vào khay, thực giai đoạn lại quy trình Kết việc vận hành thử nghiệm tính tốn dựa liệu thu thập suốt q trình thử nghiệm Việc nghiên cứu thời gian thực theo Quy trình thể Hình kết tóm lược Bảng sau - Bảng Bảng số liệu thời gian hồn thành cơng việc trước sau cải tiến Chu kỳ Trang 50 Trước cải tiến Sau cải tiến 90 42 93 31 60 27 87 33 87 31 80 27 86 32 95 30 TẠP CHÍ PHÁT TRIỂN KH&CN, TẬP 18, SỐ K1- 2015 100 27 10 95 39 11 87 33 12 79 39 13 78 31 14 84 29 15 75 29 Thời gian quan sát dựa ghi nhận phương pháp bấm trực tiếp (nghiên cứu thời gian), số liệu biến động tương đối rộng, thơng qua trao đổi với quản lý vấn đề này, đặc trưng cơng việc trạm lựa vật tư, số lượng vật tư thành phần nhiều, người cơng nhân làm việc thời gian dài, dễ rơi vào tình trạng mệt mỏi, nên thường thời gian dao động từ 10% 20% Để q trình phân tích có tính xác, việc xác định cỡ mẫu cần thiết Số lượng mẫu ban đầu, 15 mẫu, thu thập, kỳ vọng độ sai lệch cỡ mẫu tiến hành thu thập 5% Phân bố dùng để xác định cỡ mẫu trường hợp phân bố Student, mẫu thử nghiệm ban đầu 15 bé 30 mẫu [4] Số liệu cần thiết cho q trình xác định cỡ mẫu thể Bảng No = 15 t = 2.16 (tra bảng phân bố Student với độ tư No – = 14) k = 0.05 Bảng Bảng tổng hợp cỡ mẫu cần xác định Trước cải tiến Sau cải tiến Trung bình 84.1 31.3 Độ lệch 9.9 4.6 𝒔𝒕 21.3 10 𝒌𝒙 4.2 1.6 5.1 6.4 26 41 𝒔𝒕⁄𝒌𝒙 (𝒔𝒕⁄𝒌𝒙) 𝟐 Dựa kết tính tốn (Bảng 2) số mẫu thực cải tiến nhau, kết thời cần lấy 41 mẫu Với giả định hiệu vận gian tiêu chuẩn thể Bảng 3: hành (1.11), khoảng bù trừ (1.21) trước sau Bảng Bảng thời gian tiêu chuẩn trước sau thực cải tiến Trước thực cải tiến Sau thực cải tiến Thời gian quan sát (OT) 84.1 31.3 Thời gian chuẩn (NT) 93.4 34.7 Thời gian tiêu chuẩn (ST) 113 42 Sau áp dụng cơng cụ bàn xoay hỗ trợ lựa vật tư kết thu tóm tắt Bảng 4: Trang 51 SCIENCE & TECHNOLOGY DEVELOPMENT, Vol 18, No.K1- 2015 Bảng Bảng kết trước sau cải tiến Yếu tố Trước cải tiến Sau cải tiến Ghi Thời gian lựa/1 túi vật tư 113 giây 42 giây Theo thống kê Lỗi thành phẩm 5% 0.5% Theo đánh giá chun gia Năng suất trạm 25 sản phẩm/1h 38 sản phẩm/1h Theo thống kê Bên cạnh đó, theo đánh giá cơng nhân việc sử dụng bàn xoay cho họ cảm giác thoải mái nhiều, cơng việc hồn thành nhanh chóng, sản phẩm giúp họ làm nhiều sản phẩm Theo đánh giá cơng ty, việc áp dụng bàn xoay tạo xuất tăng cao, số túi bị lỗi giảm xuống, khách hàng hài lòng Hiện nay, sáng kiến áp dụng cơng cụ hỗ trợ bàn xoay cho việc lựa vật tư khu vực bao bì – đóng gói cơng ty phổ biến rộng rãi cho tất xưởng sản xuất KẾT LUẬN Trong ngành gỗ, phần lớn cơng ty đầu tư máy móc tự động đại, cơng đoạn khu vực đa số thực người cơng nhân, hay phụ thuộc vào tay nghề cơng nhân, trạm bố trí thường chưa hợp lý, chưa chuẩn hóa thao tác, người cơng nhân dễ mỏi mệt làm Trang 52 việc Điều ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khỏe suất làm việc, dẫn đến suất tổng thể thấp Việc đưa cơng cụ bàn xoay góp phần làm giảm thời gian lựa vật tư, loại bỏ thao tác thừa, đảm bảo xác số lượng vật tư cần lựa, đóng gói vật tư nhanh chóng, đặc biệt giúp người cơng nhân làm việc thoải mái Việc lắp đặt, vận hành bảo dưỡng dụng cụ bàn xoay khơng q khó người cơng nhân Ngồi ra, chi phí đầu tư để sản xuất sản phẩm bàn xoay tương đối thấp, phù hợp với điều kiện cơng ty Trong tương lai, sản phẩm bàn xoay triển khai áp dụng cho cơng ty khác hoạt động ngành gỗ Đây nghiên cứu thực theo cách tiếp cận CDIO kết khả quan Trên sở đó, phương pháp tiếp cận xem xét áp dụng rộng rãi cho nghiên cứu khác TẠP CHÍ PHÁT TRIỂN KH&CN, TẬP 18, SỐ K1- 2015 Design of a manufacturing supporting tool in furnirure industry followwing a CDIO approach  Le Thi Diem Chau  Le Hoang Vinh Khanh  Le Ba Duy  Le Ngoc Quynh Lam  Do Ngoc Hien University of Technology, VNU-HCM ABSTRACT: Manufacturing supporting tool costly impacts on workstation capacity in furniture industry A good design on supporting tool would contribute effectively on productivity but it is rarely focused as its importance Product (supporting tool) should be designed with user-based approach (Conceive) User demands on the product will be transformed into its design Implementation should be done to Keywords: Lean manufacturing; Work supporting tool design evaluate the effective of the supporting tool Finally, it will be operated and evaluated on the real shop floor This paper will present a research to design a supporting tool, a rotating table for collecting required materials, following the CDIO approach The tool supports effectively on the job with potential improvement on productivity, operation and company expects design; CDIO approach; Manufacturing TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Hữu Lộc, Phạm Cơng Bằng, Lê Ngọc Quỳnh Lam, Chương trình đào tạo tích hợp từ thiết vận hành, NXB ĐHQG – HCM, 2014 [2] Hồ Tấn Nhựt, Đồn Thị Minh Trinh, Cải cách xây dựng chương trình đào tạo kỹ thuật theo phương pháp tiếp cận CDIO, NXB ĐHQG – HCM, 2009 [3] Freivalds, A.,S.Konz, A Yurgec, and J H Goldberg “Work Design: Are We Satisfying Customer Needs ? ” The Proceedings of the 41st Annual Conference of the Human Factors and Ergonomics Society, Santa Monica, CA, 1997, pp 1398 [4] Benjamin Niebel, Andris Freivalds “Methods Standards & Work Design”, McGraw – Hill International Editions Trang 53 ... xoay triển khai áp dụng cho cơng ty khác hoạt động ngành gỗ Đây nghiên cứu thực theo cách tiếp cận CDIO kết khả quan Trên sở đó, phương pháp tiếp cận xem xét áp dụng rộng rãi cho nghiên cứu khác... thiết kế để sản xuất, chế tạo thực Khi thiết kế, phải từ thiết kế hệ thống đến chi tiết sau Trang 45 SCIENCE & TECHNOLOGY DEVELOPMENT, Vol 18, No.K1- 2015 kiểm tra, hiệu chỉnh Trong q trình thiết. .. vách ngăn loại vật tư 3.2 Thiết kế sản phẩm Thiết kế sản phẩm cần dựa ý tưởng hình thành ban đầu mơ tả phần Tổng hợp ý tưởng, kết cho thấy sản phẩm có thành phần thiết kế: Thứ 1: Khay đựng vật