7. MÔ HÌNH MÔ PHỎNG GIA TˆNG THỜI GIAN CỐ —ỊNH VÀ GIA TˆNG SỰ KIỆN KẾ TIẾP
SÁCH BẢO TRÌ
Mô phỏng là một trong những kỹ thuật đáng giá được ứng dụng để phân tích các chính sách bảo trì khác nhau trước khi thực thi chúng. Công ty có thể quyết định có nên bố trí thêm các nhân viên bảo trì dựa trên các chi phí máy hỏng và chi phí nhân công bảo trì. Rất nhiều công ty sử dụng các mô hình mô phỏng trên máy tính để quyết định xem khi nào khi kết thúc các kế hoạch bảo trì hiện tại. Trong phần này chúng ta sẽ minh họa cách thức ứng dụng mô phỏng trong việc hoạch định chính sách bào trì của một công ty cung cấp năng lượng.
Tình huống công ty cung cấp nªng lượng điện Bình Minh:
Công ty Bình Minh chuyên cung cấp điện tới các vùng ở nông thôn ở đồng bằng sông Cửu Long thông qua gần 200 máy phát điện. Các nhà quản lý của công ty thừa nhận rằng nếu công tác bảo trì các máy phát điện được tốt thì sẽ giảm thiểu các sự cố hỏng hóc của máy. Nhu cầu điện năng trong 3 năm vừa qua luôn có mức cao nên công ty rất quan tâm đến thời gian chết (thời gian ngừng hoạt động) của các máy phát điện. Bởi vì khi máy ngừng hoạt động sẽ làm công ty tốn kém rất nhiều chi phí.
Ông Minh, giám đốc công ty Bình Minh, cho biết trung bình cứ 1 máy phát điện ngừng hoạt động trong một giờ sẽ làm công ty thất thu một khoản tiền tương ứng là 75 USD. Khoản thất thu này được ước tính dựa trên việc công ty Bình Minh phải “mua lại” năng lượng điện từ các công ty cung cấp điện năng khác để bán cho khách hàng. Để giảm thiểu tình trạng này, công ty đã tuyển dụng một nhóm 4 nhân viên sửa chữa bảo trì có kỹ năng giỏi và trả lương rất hậu (khoảng 30 USD/1 giờ) làm liên tục 8 giờ/ ca, 24 giờ một ngày, và 7 ngày trong một tuần.
Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only.
Chương 6. Ứng dụng mô phỏng trong quản lý và kỹ thuật
GV. ThS. Nguyễn Thanh Phong- Trường Đại học Mở Tp. HCM 500
Cô Bình, trưởng nhóm sửa chữa bảo trì, được giao trách nhiệm chính trong việc phân tích bài toán bảo trì hỏng hóc của các máy phát điện. Dựa vào kiến thức đã học tại Khoa Kỹ Thuật Công Nghệ trường đại học Mở TP. HCM thời sinh viên kết hợp với kinh nghiệm công tác của bản thân, cô Bình cho biết mô phỏng là một công cụ phân tích hữu hiệu nhất cho vấn đề này bởi bản chất xác suất của nó.
Cô Bình quyết định mục tiêu của cô là phải xác định và đánh giá các chi phí sau:
1. Chi phí phục vụ bảo trì máy
2. Chi phí do máy phát điện hỏng (ngừng hoạt động) được xác định bằng mô phỏng
3. Tổng chi phí bảo trì của hệ thống (chi phí do máy hỏng + chi phí phục vụ bào trì máy)
Để tính chi phí do máy phát điện hỏng thì cần phải tìm tổng thời gian máy hỏng. Do đó, cô Bình cần phải biết khi nào máy hỏng ngừng hoạt động và khi nào thì máy trở lại hoạt động bình thường. Vì vậy, ở đây chúng ta sử dụng mô hình mô phỏng gia tăng sự kiện tiếp theo. Lưu đồ mô phỏng của bài toán được thể hiện ở hình 6.5.
Cô Bình nhận thấy có hai thành phần quan trọng của hệ thống bào trì. Thứ nhất là thời gian giữa những xảy ra sự cố máy phát điện hỏng (ngừng hoạt động) theo thống kê thay đổi từ 0,5 giờ đến 3 giờ. Dựa vào số liệu trong 100 lần máy hỏng vừa qua ở công ty, cô Bình đã ghi nhận số lần tương ứng với từng thời gian giữa những lần máy hỏng. Từ đó cô Bình tính toán xác suất ở cột (3) và biến đổi các dữ liệu này (cột 1 và 2) thành một phân phối xác suất như trong cột (4) và gán khoảng các số ngẫu nhiên để đưa ra thời gian giữa những lần máy hỏng như trong cột (5) của bảng 6.13.
Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only.
Chương 6. Ứng dụng mô phỏng trong quản lý và kỹ thuật
GV. ThS. Nguyễn Thanh Phong- Trường Đại học Mở Tp. HCM 501 Không
Có
Phát số ngẫu nhiên 1 thời gian giữa các lần máy hỏng Ghi nhận thời gian đồng hồ
thực tế khi máy hỏng Xem xét các thời gian sửa chữa
trước đây Nhân viên bào trì sẵn sàng bắt ầu sửa mÆy? Chờ ến khi việc sửa chữa mÆy hỏng trước hoàn tất
Phát số ngẫu nhiên 2 thể hiện thời gian cần sửa chữa
Bắt đầu
Kết thúc
Tính toán thời gian đồng hồ sửa chữa xong máy hỏng Tính toán thời gian máy phát điện
ngừng hoạt động
Đủ số làn máy hỏng cần
mô phỏng?
Tính toán chi phí máy hỏng và so sánh các chi phí khác
Hình 6. 5. Lưu đồ hoạch định chính sách bảo trì của công ty Bình Minh
Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Chương 6. Ứng dụng mô phỏng trong quản lý và kỹ thuật
GV. ThS. Nguyễn Thanh Phong- Trường Đại học Mở Tp. HCM 502
Bảng 6.13. Thời gian giữa những lần máy phát điện hỏng của công ty Bình Minh
Thời gian giữa những lần máy
hỏng (giờ)
Số lần Xác suất pi
Xác suất tích lũy Khoảng các số ngẫu nhiên (1) (2) (3) (4) (5) 0,5 5 5/100 = 0,05 0,05 Từ 01 đến 05 1 6 0,06 0,05 + 0,06 = 0,11 Từ 06 đến 11 1,5 16 0,16 0,27 Từ 12 đến 27 2 33 0,33 0,60 Từ 28 đến 60 2,5 21 0,21 0,81 Từ 61 đến 81 3 19 0,19 1 Từ 82 đến 00 Tổng 100 1
Thứ hai là thời gian sửa chữa máy phát điện bị hỏng của nhóm bào trì tùy theo sự cố thông thường dao động từ 1 đến 3 giờ. Tương tự như biến thời gian giữa những lần máy hỏng, cô Bình cũng ghi nhận số lần, tính toán xác suất ở cột (3) và biến đổi các dữ liệu này (cột 1 và 2) thành một phân phối xác suất như trong cột (4) và gán khoảng các số ngẫu nhiên để đưa ra thời gian sửa chữa máy phát điện ngừng hoạt động như trong cột (5) của bảng 6.14.
Bảng 6.14. Thời gian phục vụ sửa chữa máy phát điện của nhóm bảo trì
Thời gian yêu cầu sửa chữa máy hỏng (giờ)
Số lần Xác suất pi
Xác suất tích lũy Khoảng các số ngẫu nhiên (1) (2) (3) (4) (5) 1 28 28/100 = 0,28 0,28 Từ 01 đến 28 2 52 0,52 0,28 + 0,52 = 0,80 Từ 29 đến 80 3 20 0,20 1 Từ 81 đến 00
Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only.
Chương 6. Ứng dụng mô phỏng trong quản lý và kỹ thuật
GV. ThS. Nguyễn Thanh Phong- Trường Đại học Mở Tp. HCM 503
Tổng 100 1
Cô Bình tiến hành mô phỏng bằng cách chọn một chuỗi số ngẫu nhiên phát ra thời gian giữa những lần máy hỏng và thời gian yêu cầu sửa chữa máy. Một mô phỏng tương ứng với 15 lần máy hỏng được thể hiện trong bảng 6.15.
Bảng 6.15. Mô phỏng bài toán bào trì máy phát điện của công ty Bình Minh Số thứ tự má y hỏn g Số ngẫ u nhiê n 1 Thời gian giữa các lần máy hỏng Thời gian đồng hồ máy hỏng Thời gian đồng hồ bắt đầu sửa chữa Số ngẫ u nhiê n 2 Thời gian cần sửa chữa Thời gian đồng hồ máy sửa chữa xong Số giờ máy ngừng hoạt động (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) 1 57 2 02:00 02:00 07 1 03:00 1 2 17 1,5 03:30 03:30 60 2 05:30 2 3 36 2 05:30 05:30 77 2 07:30 2 4 72 2,5 08:00 08:00 49 2 10:00 2 5 85 3 11:00 11:00 76 2 13:00 2 6 31 2 13:00 13:00 95 3 16:00 3 7 44 2 15:00 16:00 51 2 18:00 3 8 30 2 17:00 18:00 16 1 19:00 2 9 26 1,5 18:30 19:00 14 1 20:00 1,5 10 09 1 19:30 20:00 85 3 23:00 3,5 11 49 2 21:30 23:00 59 2 01:00 3,5 12 13 1,5 23:00 01:00 85 3 04:00 5 13 33 2 01:00 04:00 40 2 06:00 5
Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only.
Chương 6. Ứng dụng mô phỏng trong quản lý và kỹ thuật
GV. ThS. Nguyễn Thanh Phong- Trường Đại học Mở Tp. HCM 504
14 89 3 04:00 06:00 42 2 08:00 4
15 13 1,5 05:30 08:00 52 2 10:00 4,5
Tổng 44
Chúng ta sẽ tìm hiểu các chi tiết các thành phần trong bảng này theo tưng cột như sau.
- Cột 1: Số thứ tự máy hỏng. Đây là số đếm thể hiện các lần máy phát điện xuất hiện hư hỏng và ngừng hoạt động, từ 1 đến 15.
- Cột 2: Số ngẫu nhiên 1. Đây là con số ngẫu nhiên phát ra để mô phỏng thời gian giữa các lần máy phát điện hỏng. Số ngẫu nhiên 1 được chọn ngẫu nhiên từ Bảng các số ngẫu nhiên (bảng 6.1) tại cột thứ 2 tính từ phải sang trái.
- Cột 3: Thời gian giữa các lần máy hỏng. Mỗi con số trong cột 3 này được tạo bởi số ngẫu nhiên tương ứng ở cột 2 (bảng 6.15) và các khoảng số ngẫu nhiên được định nghĩa trong bảng 126.13. Ví dụ số ngẫu nhiên đầu tiên là 57 sẽ nằm trong khoảng số ngẫu nhiên từ 28 đến 60, tương ứng với thời gian giữa những lần máy hỏng là 2 giờ. - Cột 4: Thời gian đồng hồ (Thời điểm) máy hỏng. Cột 4 này được tính bằng cách chuyển dữ liệu từ cột 3 thành thời gian thực tế trong ngày khi máy hỏng. Trong mô phỏng này, chúng ta giả thiết ngày đầu tiên bắt đầu vào lúc nửa đêm (tức là vào lúc 00:00 giờ). Bởi vì thời gian giữa lần máy hỏng thứ 0 và thứ 1 là 2 giờ nên chúng ta ghi nhận tình trạng máy hỏng vào lúc 2:00 giờ đồng hồ. Tương tự vậy, lần máy hỏng thứ 2 là 1,5 giờ sau đó sẽ có thời gian đồng hồ là 3:30.
- Cột 5: Thời gian đồng hồ (Thời điểm) bắt đầu sửa chữa. Chúng ta cũng giả sử nhóm bảo trì bắt đầu làm việc trong ngày vào lúc 0:00 giờ. Vì vậy, lần máy hỏng đầu vào lúc 2:00 giờ cũng chính là thời gian nhóm bào trì bắt đầu sửa chữa. Trước khi cập nhật dữ liệu ở các hàng thứ 2, chúng ta cần phải kiểm tra cột thứ 8 xem thử thời điểm nào nhóm bảo trì sẽ sửa chữa xong sự cố máy hỏng trước đó. Chẳng hạn
Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Chương 6. Ứng dụng mô phỏng trong quản lý và kỹ thuật
GV. ThS. Nguyễn Thanh Phong- Trường Đại học Mở Tp. HCM 505
như chúng ta quan sát sự kiện máy hỏng lần thứ 7, tương ứng với thời gian đồng hồ là 15:00 giờ (tức là 3:00 chiều). Tại thời điểm này, nhóm bào trì vẫn chưa hoàn tất công tác sửa chữa sự cố máy phát điện hỏng lần thứ 6 trước đó cho đến tận 16:00 giờ đồng hồ. Vì vậy trong cột số 5, chúng ta ghi nhận là 16:00 giờ.
Ở đây, chúng ta cũng thừa nhận một giả thiết rằng trong thực tế mỗi một nhân viên bảo trì chỉ làm việc trong một ca 8 giờ. Vì vậy, khi một nhân viên bào trì mới vào thay ca cho nhân viên, nếu công việc sửa chữa của nhân viên trước đó còn dở dang thì anh ta sẽ tiếp tục công việc đó cho đến khi hoàn tất. Như vậy sẽ không có thời gian trùng lắp giữa các nhân viên bảo trì. Do đó, chi phí lao động phục vụ bảo trì máy sẽ = 24 giờ * 30 USD/giờ = 720 USD/ ngày.
- Cột 6: Số ngẫu nhiên 2. Đây là con số ngẫu nhiên phát ra để mô phỏng thời gian cần sửa chữa tương ứng với sự cố máy phát điện hỏng. Số ngẫu nhiên 2 được chọn ngẫu nhiên từ Bảng các số ngẫu nhiên (bảng 6.1) tại cột đầu tiên tính từ phải sang trái.
- Cột 7: Thời gian cần sửa chữa. Mỗi con số trong cột 7 này được tạo bởi số ngẫu nhiên tương ứng ở cột 6 (bảng 6.15) và các khoảng số ngẫu nhiên được định nghĩa trong bảng 6.14. Ví dụ số ngẫu nhiên đầu tiên là 07 sẽ nằm trong khoảng số ngẫu nhiên từ 01 đến 28 thể hiện tương ứng với thời gian cần sửa chữa là 1 giờ.
- Cột 8: Thời gian đồng hồ (Thời điểm) máy sửa chữa xong. Cột này được tính bằng cách lấy thời gian đồng hồ bắt đầu sửa chữa (cột 5) cộng với thời gian cần sửa chữa (cột 7). Như vậy: (8) = (5) + (7). Ví dụ lần sửa chữa đầu tiên bắt đầu vào lúc 2:00 giờ đồng hồ và cần thời gian sửa chữa là 1 giờ nên thời gian sửa chữa xong sẽ được ghi nhận trong cột 8 là 2 + 1 = 3:00 giờ đồng hồ.
- Cột 9: Số giờ máy ngừng hoạt động. Cột này được tính bằng cách lấy hiệu thời gian đồng hồ máy sửa chữa xong (cột 8) trừ đi thời gian
Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only.
Chương 6. Ứng dụng mô phỏng trong quản lý và kỹ thuật
GV. ThS. Nguyễn Thanh Phong- Trường Đại học Mở Tp. HCM 506
đồng hồ máy hỏng (cột 4). Như vậy: (9) = (8) – (4). Ví dụ, trong bài toán này ứng với sự kiện máy hỏng lần thứ nhất thì số giờ máy ngừng hoạt động = 3:00 – 2:00 = 1 giờ. Còn ứng với sự kiện máy hỏng lần thứ 10 thì chúng ta có số giờ máy phát điện ngừng hoạt động = 23:00 – 19:30 = 3,5 giờ.
* Phân tích chi phí bào trì ứng với mô phỏng trên:
- Thời gian phục vụ công tác bào trì: Trong mô phỏng 15 lần máy hỏng ở bảng 6.15 ở trên, chúng ta sẽ tính được tổng thời gian phục vụ cho công tác sửa chữa bảo trì tương ứng là 34 giờ (bắt đầu vào lúc 0:00 giờ ngày thứ nhất đến 10:00 giờ ngày thứ 2).
- Tổng số giờ máy phát điện ngừng hoạt động. Để tính chi phí do máy phát điện ngừng hoạt động, cô Bình tính toán tổng số giờ máy ngừng hoạt động từ cột 9 của bảng 6.15 là 44 giờ. Ngoài ra, cô Bình cũng nhận thấy có sự chồng chất/ùn đống (backlog) công tác bảo trì vào cuối thời kỳ phân tích mô phỏng. Tại lần máy phát điện hỏng thứ 13 diễn ra lúc 01:00 giờ nhưng phải chờ mãi cho đến lúc 04:00 giờ nhóm bảo trì mới bắt đầu tiến hành sửa chữa. Hiện tượng chậm trễ này cũng xuất hiện tương tự ở lần máy hỏng thứ 14 và thứ 15. Cô Bình xác định thấy sự cần thiết phải viết một chương trình máy tính để thể hiện nhiều lần mô phỏng hơn (100 lần, 1000 lần) quá trình máy phát điện hỏng, nhưng trước hết với mục đích phân tích sơ bộ dữ liệu thu thập được, cô Bình tiếp tục tính toán các chi phí bào trì như sau:
1. Chi phí công tác phục vụ bảo trì máy
= Thời gian phục vụ công tác bào trì * Chi phí trả cho nhân viên bảo trì trong 1 giờ
= 34 giờ * 30 USD/ giờ = 1.020 USD
2. Chi phí do máy phát điện hỏng (ngừng hoạt động) nhờ mô phỏng = Tổng số giờ máy phát điện ngừng hoạt động * Thất thu tương ứng 1 giờ máy hỏng
Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only.
Chương 6. Ứng dụng mô phỏng trong quản lý và kỹ thuật
GV. ThS. Nguyễn Thanh Phong- Trường Đại học Mở Tp. HCM 507
= 44 giờ * 75 USD/ giờ = 3.300 USD
3. Tổng chi phí bảo trì của hệ thống máy phát điện hiện tại sau khi mô phỏng
= Chi phí công tác phục vụ bảo trì máy + Chi phí do máy phát điện hỏng
= 1.020 + 3.300 = 4.320 USD Nhận xét:
+ Việc tính toán tổng chi phí bảo trì là 4.320 USD sẽ có ý nghĩa hơn nếu cô Bình so sánh nó với các chính sách hoạch định bao trì khác để đưa ra kết luận phải chăng đây là chính sách bảo trì tốt nhất. Chẳng hạn như, công ty Bình Minh cũng có thể đưa ra chính sách tuyển dụng thêm một nhân viên bào trì thứ hai làm chung trong một ca với nhân viên bảo trì ở nhóm hiện hữu.
+ Ngoài ra, kỹ thuật mô phỏng còn giúp công ty trong việc phân tích chiến lược bảo trì phòng thủ (preventive maintenace). Nghĩa là, công ty Bình Minh có thể sử dụng chiến lược thay thế các máy phát điện hoặc các bộ phận thường bị hỏng khác nhau của máy bằng cách:
§ Thay thế các bộ phận hư hỏng của máy phát điện sau một số
(adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});