Ngành công nghiệp may sản xuất một số lượng lớn và đa dạng các sản phẩm may trong đó quần áo chiếm thị phần lớn. Quần áo được may từ nhiều loại vật liệu khác nhau như vải dệt thoi, vải dệt kim, vải không dệt, da lông nhân tạo,...trong đó sản phẩm may từ vải dệt kim được sử dụng phổ biến và sản xuất với số lượng lớn tại một số doanh nghiệp may tại Việt Nam.
Theo chức năng sử dụng, sản phẩm may từ vải dệt kim có thể chia thành ba nhóm chính:
- Sản phẩm mặc lót: Áo may ô, quần lót, áo lót.
- Sản phẩm mặc thường ngày: Polo-Shirt, T-Shirt, Hi-Neck. - Sản phẩm cho thể thao: Quần, áo thể thao.
Hình 1.29 Một số sản phẩm may bằng vải dệt kim của hãng Nike
Vải dệt kim được tạo ra bằng sự liên kết các vòng sợi với nhau theo một quy luật nhất định. Do được tạo thành bởi các vòng sợi nên vải dệt kim thường có tính co giãn, đàn hồi, xốp, thoáng khí và nhiều đặc tính khác hẳn so với vải dệt thoi và vải không dệt [95].
Mặt phải Mặt trái
Hình 1.30 Cấu trúc vải dệt kim đan ngang một mặt phải [96] Các sản phẩm may từ vải dệt kim thường có cấu trúc không quá phức tạp, nhưng do tính chất đặc thù của vải dệt kim là tính co giãn đàn hồi nên cần công nhân may phải có kinh nghiệm. Cấu trúc đường may thường là các đường may mũi xích, các đường may có cấu trúc không gian như đường may 504, 512, 514, …như minh họa trong bảng 1.4. Các thiết bị may chủ yếu là các máy vắt sổ, máy chần Kansai, máy một kim mũi thoi, hai kim mũi xích….
Bảng 1.4 Cấu trúc đường may của sản phẩm dệt kim [97]
Cấu trúc sản phẩm may từ vải dệt kim thường là một lớp, các cụm chi tiết phổ biến như:
- Cụm cổ: Cổ Đức, cổ không chân, cổ dệt, cổ bo, cổ viền. - Cụm nẹp: Nẹp cân, nẹp lệch.
- Cụm tà: Tà viền kín, tà không viền kín. - Cụm túi: Túi ốp, túi cơi, túi viền,….
- Cụm cạp: Cạp chun chần bản cạp liền thân, bản cạp can…. - Cụm gấu: Gấu chần, gấu bo.
Do đặc thù cấu trúc sản phẩm may từ vải dệt kim, công nghệ gia công và thiết bị sử dụng khác biệt so với sản phẩm may từ vải dệt thoi cho nên các doanh nghiệp may tại Việt Nam hiện nay tổ chức sản xuất chuyên môn hóa theo sản phẩm như: dây chuyền may sản phẩm dệt kim, dây chuyền may sơ mi, quần âu, dây chuyền may complet, dây chuyền may áo khoác ngoài ba lớp... Số lượng công nhân trên dây
40
STT Đường may
ISO 4915 Cấu trúc đường may Ứng dụng Thiết bị
1 301 Liên kết các
lớp vải
JUKI DDL-8700-7- SC
2 504 Bọc mép vải JUKI MO-6816SS
3 512 Bọc mép, liên kết các lớp vải JUKI MO – 6716S 4 514 Bọc mép, liên kết các lớp vải YAMATO Z7125SD-Y5DF 5 406 Chần vải dệt kim YAMATO VC1700-156M-8F 6 605 Chần vải dệt kim SIRUBA D007S-452-02-ET
chuyền may sản phẩm dệt kim thường không quá lớn, đối với sản phẩm đơn giản chỉ cần từ 10 đến 15 công nhân, đối với các sản phẩm phức tạp hơn có thể lên đến 40 đến 60 công nhân, công xuất trung bình từ 400 đến 600 sản phẩm mỗi ngày.
Các sản phẩm may từ vải dệt kim được sử dụng phổ biến trong sinh hoạt hàng ngày, nhu cầu về sản phẩm may dệt kim khá lớn, có thể kể đến các hãng thời trang về sản phẩm dệt kim ở trong nước như Canifa, Winny, Wonnerful, Paltal, Sunfly, Vincy, …. Các khách hàng nước ngoài truyền thống đặt hàng tại Việt Nam với số lượng lớn và thường xuyên có thể kể đến: AOE, Puma, Sanmar, Under Armour, Adidas, Nike, HM, Zara, Penguin, Louis Castel….. Các doanh nghiệp may chuyên môn hóa sản phẩm dệt kim tại Việt Nam như: Tổng công ty CP Dệt May Hà Nội, Công ty TNHH May Minh Trí, Xí nghiệp May XNK Yên Mỹ, Công ty TNHH May Tinh Lợi….
Qua phân tích cho th ấ y các s ả n ph ẩ m may t ừ vả i d ệt kim được sử dụ ng ph ổ biế n trong sinh ho ạt, được s ả n xu ấ t v ới s ố lượng l ớn do đó nhiề u doanh nghi ệ p may s ả n xu ấ t lo ạ i s ả n ph ẩm này. Đặ c thù c ủa s ả n ph ẩ m may t ừ v ả i d ệ t kim là ki ể u m ẫu đa dạ ng, c ấ u trúc không quá ph ứ c tạ p, thờ i gian s ả n xu ấ t nhanh, ki ể u mẫ u s ả n ph ẩ m thay đổi thường xuyên do đó các dây chuyề n may ph ải thường xuyên cân b ằ ng l ạ i dây
chuyề n may. N ế u th ự c hi ệ n cân b ằ ng dây chuyề n một cách th ủ công s ẽ không đạ t được hiệ u qu ả và mấ t nhi ề u th ời gian th ự c hiện do đó nghiên cứ u t ối ưu cân bằ ng dây chuyề n công nghi ệ p may cho s ả n ph ẩ m d ệ t kim là r ấ t c ầ n thi ế t.
1.5 Kết luận chương 1
Cân b ằ ng dây chuyề n là một nhi ệ m v ụ quan tr ọng trong quá trình s ả n xu ấ t may công nghiệp. Dây chuyền cân bằng sẽ loại bỏ được các nguyên công bị quá tải dẫn
đến công việc bị đình trệ, ùn tắc cũng như các nguyên công non tải gây lãng phí thời gian do phải dừng chờ việc trên dây chuyền, giảm tối đa bán thành phẩm tồn trên dây chuyền, chuyên môn hóa công việc của công nhân, tăng năng suất lao động, kiểm soát được quá trình sản xuất.
Cân b ằ ng dây chuyề n là bài toán l ớn và ph ứ c t ạ p c ầ n ph ải có phương pháp và ứ ng dụng các k ỹ thu ậ t ti ế n với s ự hỗ tr ợ c ủa máy tính để thự c hi ệ n. Trên th ế giới, việ c tính toán cân b ằ ng dây chuyề n không ch ỉ ở ngành công nghi ệ p may mà các ngành
sả n xu ấ t khác r ất được phát tri ể n. Tuy nhiên, ở Việ t Nam v ấn đề phát tri ể n cân b ằ ng dây chuyền công nghiệp may còn hạn chế. Các doanh nghiệp sản xuất sản phẩm may Việt Nam đang thực hiện cân bằng dây chuyền may dựa trên kinh nghiệm của người điều hành dây chuyền. Việc thực hiện phối hợp các nguyên công để phân giao nhiệm vụ cho công nhân đang thực hiện bằng phương pháp thủ công hoặc sử dụng phần mềm Ecxel, một số ít sử dụng biểu đồ phụ tải trong một số phần mềm quản lý sản xuất. Phương pháp thực hiện chưa có căn cứ khoa học, mất rất nhiều thời gian và công sức.
Các phần mềm cân bằng dây chuyền may chưa được nghiên cứu nhiều, các nhà sản xuất phần mềm thường bảo mật thông tin về các thuật toán trong đó. Hơn nữa đầu tư một phần mềm cân bằng dây chuyền thương mại khá tốn kém trong khi các phần mềm đó chưa thực sự phù hợp với điều kiện sản xuất công nghiệp may tại Việt Nam. Một số nghiên cứu về vấn đề cân bằng dây chuyền công nghiệp may chưa phù hợp với điều kiện thực tế tại Việt Nam. Các nghiên cứu chủ yếu tập trung vào các thuật toán Heuristic do có ưu điểm là dễ thực hiện, thời gian tính hợp lý, phù hợp với
những bài toán có độ phức tạp dữ liệu đầu vào lớn, lời giải chấp nhận được. Nhưng thuật toán Heuristic chỉ áp dụng giải bài toán cụ thể, lời giải có thể rơi vào vùng tối ưu hóa cục bộ. Meta-Heuristic là một thuật toán tổng quát cho lớp các bài toán rộng, là một hướng nghiên cứu đang được phát triển để giải quyết các bài toán thực tế. Mặc dù thời gian tính của các thuật toán Meta-Heuristic lâu hơn các thuật toán tối ưu cục bộ nhưng lời giải của các thuật toán này hướng tới tối ưu toàn cục. Xác định được thuật toán phù hợp giải bài toán cân bằng dây chuyền may với các điều kiện thực tế là rất cần thiết.
Tùy theo yêu c ầ u sả n xu ấ t mà các dây chuyền may được thi ế t kế để đạt được các mụ c tiêu c ụ thể khác nhau. Đối v ới dây chuyề n may c ần đạt được công su ấ t nh ất định thì khi thi ế t k ế dây chuyề n c ầ n ph ả i t ố i thi ể u hóa s ố công nhân s ả n xu ất để giả m chi phí lao động và nâng cao năng suất. Đố i với dây chuyề n có sẵ n s ố công nhân cầ n ph ả i tối thiể u nhị p dây chuy ền để giả m th ời gian s ả n xuất, nâng cao năng suấ t. Dây chuyề n cân b ằ ng t ố t nh ấ t khi hi ệ u su ấ t cân bằ ng cao nh ấ t, s ố công nhân nh ỏ nh ấ t và nh ịp nh ỏ nh ất lúc đó năng suất lao động cao nh ấ t. Các bài toán cân b ằ ng dây chuyề n có ý nghĩa
quan trọng góp ph ần tăng năng suất lao động trong ngành công nghi ệ p may Vi ệ t Nam. Các doanh nghiệp may thường được chuyên môn hóa theo nhóm sản phẩm cùng loại, trong đó nhóm sản phẩm may từ vải dệt kim chiếm số lượng lớn, chuyển đổi sản xuất đơn hàng nhanh, thường xuyên phải cân bằng lại dây chuyền, do đó việc nghiên cứu cân bằng dây chuyền may sản phẩm dệt kim rất cần thiết.
Trên cơ sở phân tích các công trình nghiên c ứu liên quan đế n dây chuyề n công nghiệ p may, s ả n ph ẩ m may t ừ vả i d ệt kim, các phương phá p và thu ậ t toán t ối ưu cân bằ ng dây chuyền may, để giả i quyế t mộ t ph ần cơ bả n các v ấn đề t ồn t ại, đáp ứ ng nhu c ầ u thự c tế về cân b ằ ng dây chuyề n công nghi ệ p may s ả n ph ẩ m dệ t kim t ạ i Vi ệ t Nam, luậ n án t ậ p trung nghiên c ứ u các v ấn đề sau:
1. Nghiên cứu xác định thuật toán giải bài toán tối ưu cân bằng dây chuyền công nghiệp may sản phẩm dệt kim.
- Nghiên cứu xác định thuật toán giải bài toán cân bằng dây chuyền may theo công suất cho trước với mục tiêu tối thiểu số công nhân, tối đa hiệu suất cân bằng (GALB-1).
- Nghiên cứu xác định thuật toán giải bài toán cân bằng dây chuyền may theo số lượng công nhân cho trước với mục tiêu tối thiểu nhịp dây chuyền, tối đa hiệu suất cân bằng (GALB-2).
Nghiên cứu xác định thuật toán giải bài toán tìm nhịp dây chuyền để tối đa hiệu suất cân bằng (GALB-E).
2. Xây dựng phương pháp cân bằng dây chuyền công nghiệp may sản phẩm dệt kim.
- Xác định bộ dữ liệu phục vụ cân bằng dây chuyền may. - Xác định điều kiện tổ chức cân bằng dây chuyền may. - Thiết lập phần mềm cân bằng dây chuyền may.
- Xây dựng quy trình thực hiện cân bằng dây chuyền may sản phẩm dệt kim trên cơ sở thuật toán và phần mềm thiết lập.
- Ứng dụng phương pháp cân bằng dây chuyền tổ chức cân bằng dây chuyền may sản phẩm dệt kim.
ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1 Đối tượng nghiên cứu
Dây chuyền may
Dây chuyền may được chọn trong nghiên cứu thuộc nhà máy may Đồng Văn, Tổng công ty cổ phần Dệt May Hà Nội, là Tổng công ty lớn nằm trong chuỗi cung ứng Sợi - Dệt - May hàng đầu Việt Nam về lĩnh vực dệt kim. Các dây chuyền của nhà máy may Đồng Văn chuyên môn hóa sản xuất nhóm sản phẩm may từ vải dệt kim, chủng loại sản phẩm đa dạng như các loại áo Polo-Shirt, T-Shirt, quần áo thể thao,.... Nhà máy có 10 dây chuyền may, mỗi chuyền may có 20 đến 35 công nhân, dây chuyền có cấu trúc không chia nhóm, thiết bị được bố trí theo hai hàng ngang đối mặt, ở giữa có bàn để bán thành phẩm (BTP). Trên dây chuyền được trang bị đầy đủ các máy may tự động và bán tự động của các hãng Juki, Yamato, Kansai... chuyên sản xuất sản phẩm may từ vải dệt kim.
Sản phẩm may
Polo-Shirt là sản phẩm tiêu biểu, điển hình, được sản xuất với số lượng lớn nhất trong nhóm sản phẩm may từ vải dệt kim. Sản phẩm Polo-Shirt có đầy đủ kết cấu các cụm chi tiết và đường liên kết như: cụm cổ, cụm túi, cụm nẹp, cụm tà, đường tra tay, đường may gấu... Do đó sản phẩm Polo-Shirt được chọn làm đối tượng để xây dựng phương pháp cân bằng dây chuyền may sản phẩm dệt kim.
Sản phẩm sử dụng để hợp lý hóa thao tác may: Áo Polo-Shirt cơ bản thuộc mã hàng AU19-030, dáng nửa bó sát, tay ngắn, thân trước có nẹp cân ngắn, xẻ tà hai bên sườn, hai cúc dọc ở nẹp và một cúc ngang ở chân cổ, áo có bản cổ dệt, có đáp cổ sau, vòng nách diễu hai đường song song, hình dáng sản phẩm được mô tả như hình 2.1. Áo được may bằng vải Single Jersey 95% polyeste 5% spandex, khối lượng 190g/m2.
Sản phẩm sử dụng để tổ chức thực nghiệm cân bằng dây chuyền may: Áo Polo- Shirt cơ bản thuộc mã hàng SM20-010 được minh họa trong hình 2.2, chỉ khác mã hàng AU19-030 là không có đường diễu vòng nách và đáp cổ sau, còn cấu trúc, kích thước và vật liệu của hai mã hàng là như nhau.
Hình 2.1 Mô tả sản phẩm áo Polo-Shirt mã hàng AU19-030
43
Hình 2.2 Mô tả sản phẩm áo Polo-Shirt mã hàng SM20-010
Thuật toán giải bài toán tối ưu cân bằng dây chuyền may
Bài toán cân bằng dây chuyền may có không gian nghiệm lớn thuộc lớp bài toán NP-khó, hiện nay chưa có thuật toán thời gian tính đa thức để giải [98]. Mặc dù nhiều thuật toán đã được công bố và ứng dụng giải bài toán cân bằng dây chuyền may nhưng chủ yếu là nhóm thuật toán Heuristic. Bài toán cân bằng dây chuyền may có dữ liệu số nguyên công công nghệ đầu vào lớn, sơ đồ trình tự công nghệ phức tạp, nhiều điều kiện ràng buộc, đa mục tiêu do đó nhóm thuật toán Meta-Heuristic mở ra hướng nghiên cứu mới, đây là nhóm thuật toán có những ưu điểm vượt trội như tính thực tế, dễ thực hiện, lời giải chấp nhận được trong thời gian tính toán hợp lý. Mỗi thuật toán cho lời giải riêng, chưa có thuật toán nào được xác định là tốt nhất cho tất cả các loại bài toán cân bằng dây chuyền may. Trong điề u ki ệ n nghiên c ứ u ở Việ t Nam hi ệ n nay, nghiên cứu ứng dụng thuật toán Luyện kim (Simulated Annealing) để cân b ằ ng dây chuyề n may không có nhi ều. Hơn nữ a thu ậ t toán này phù h ợ p v ới bài toán cân b ằ ng dây chuyền may, do đó luận án đã lự a ch ọn thu ậ t toán Luyện kim. Để nâng cao ch ấ t lượng l ời gi ả i lu ậ n án còn k ế t h ợp v ới các thu ật toán như Tham lam (Greedy Algorithm), Tìm kiếm Nhị phân, để đánh giá hiệu quả của thuật toán luận án sử dụng các thuật toán Vét cạn (Exhaustive Search), Di truyền (Genetic Algorithm) để đối chứng, cụ thể như sau:
Đối v ới bài toán cân b ằ ng dây chuyền may khi cho trước công su ấ t GALB-1 luậ n án gi ả i bài toán b ằ ng ba cách: Cách th ứ nhấ t là l ự a ch ọ n thu ậ t toán Luyện kim thuộc nhóm thuật toán Meta-Heuristic. Cách thứ hai với mục đích để tăng chất lượng lời giải, luận án kết hợp thuật toán Tham lam và Luyện kim. Cách thứ ba lựa chọn thuật toán Vét cạn để tìm lời giải tối ưu, làm cơ sở để đánh giá chất lượng lời giải của hai thuật toán Luyện kim và Luyện kim kết hợp Tham lam đối với bộ dữ liệu đầu vào có số NCCN nhỏ.
Bài toán cân bằng dây chuyền may khi cho trước số lượng công nhân GALB-2 có không gian nghiệm lớn, phức tạp hơn bài toán GALB-1, do đó luận án lựa chọn thuật toán Tìm kiếm Nhị phân kết hợp với thuật toán Luyện kim và Tham lam. Bài toán được giải bằng hai cách như sau: Cách thứ nhất kết hợp thuật toán Tìm kiếm Nhị phân và Luyện kim, cách thứ hai kết hợp thuật toán Tìm kiếm Nhị phân, Luyện kim và Tham lam.
Bài toán tìm nhịp dây chuyền để tối đa hiệu suất cân bằng, tối thiểu số công nhân GALB-E là bài toán nhiều ràng buộc, đa mục tiêu, có không gian nghiệm rất lớn. Do đó bài toán được giải bằng hai cách: Cách thứ nhất lựa chọn thuật toán Luyện kim và cách thứ hai lựa chọn thuật toán Di truyền, cả hai thuật toán đều thuộc lớp thuật toán Meta-Heuristic.
Các thuật toán trên có một số thuật ngữ tiếng Anh khi chuyển sang tiếng Việt không phản ánh một cách hoàn toàn ngữ nghĩa của nó. Tuy nhiên, trong luận án này đã kế thừa các thuật ngữ tiếng Việt đã được sử dụng trong một số tài liệu và công trình khoa học [41, 84, 101], bên cạnh đó các thuật toán được kí hiệu bằng chữ cái