Chi phí sản xuất bao gồm chi phí phát sinh từ toàn bộ các yếu tố liên quan đến sản xuất. Các yếu tố liên quan đến sản xuất được nêu trên hình 13.4.
Hình 13.4. Các yếu tố liên quan đến hệ thống sản xuất
Các yếu tố (đầu vào) trên hình 13.4 trực tiếp gây phát sinh chi phí sản xuất. Cấu trúc chi phí sản xuất bao gồm: chi phí linh kiện, chi phí lắp ráp và chi phí phát sinh.
Chi phí linh kiện
Linh kiện, hay các cụm chi tiết, là yếu tố cơ bản để cấu thành nên sản phẩm. Chi phí cho các linh kiện đóng góp trực tiếp vào chi phí sản xuất sản phẩm. Trong sản xuất hiện đại, các linh kiện có thể được làm tại nhà máy hoặc mua sẵn từ các nhà cung cấp (nhà sản xuất vệ tinh hay phụ trợ). Các linh kiện tự làm được gọi là linh kiện tự sản xuất (custom components). Các linh kiện mua sẵn từ nhà cung cấp được gọi là linh kiện tiêu chuấn (standard components).
Chi phí phát sinh do linh kiện tiêu chuẩn được hoạch toán thành một khoản thể hiện trên báo giá linh kiện mà nhà cung cấp gửi đến. Chi phí với linh kiện tự sản xuất bao gồm chi phí ngun vật liệu, chi phí gia cơng, chi phí dụng cụ.
Chi phí lắp ráp
Thơng tin
HỆ THỐNG SẢN XUẤT XUẤT
Thành phần
Nguyên vật liệu Tiêu hao
Nhân công Dịch vụ
Linh kiện Thiết bị
Chi phí lắp ráp bao gồm chi phí cho nhân cơng và chi phí cho máy móc dụng cụ. Chi phí cho nhân cơng liên hệ mật thiết với thời gian lắp ráp.
Chi phí phát sinh
Chi phí phát sinh bao gồm chi phí hỗ trợ sản xuất và chi phí gián tiếp khác.
Chi phí cố định và chi phí biến đổi
Chi phí cố định là các khoản chi phí khơng thay đổi tùy thuộc vào quy mô sản xuất. Trong bối cảnh sản xuất công nghiệp, các chi phí này bao gồm: chi phí khuân mẫu, máy móc, dụng cụ, đồ gá…
Chi phí biến đổi là những khoản chi phí thay đổi theo quy mơ sản xuất, ví dụ như: chi phí nguyên vật liệu, chi phí tiêu hao nhiên liệu, dao cụ, chi phí nhân cơng…
Đối với mỗi phương án thiết kế, các phương án gia cơng khác nhau có thể được áp dụng. Các phương án gia công này bao gồm các chi phí cố địnhvà chi phí biến đổi khác nhau và vì thế, mỗi phương án gia cơng sẽ cho r chi phí sản xuất khác nhau. Việc lựa chọn phương án gia cơng có lợi nhất về mặt kinh tế căn cứ vào kết quả tính tốn và so sánh chi phí.
Gỉa sử chúng ta cần gia công một chi tiết sản phẩm và có hai phương án lựa chọn: gia công bằng cắt gọt và gia công đúc với thông số liên quan như sau (bảng 13.1, ví dụ của Ulrich)
Chi phí Gia cơng cắt gọt Đúc
Khn mẫu Khơng có 10000$
Đồ gá 1000$ Khơng có
Gia cơng + Vật liệu 10$/chi tiết 1$/chi tiết
Bảng 13.1. Chi phí của hai phương án gia cơng.
Chúng ta có thể dễ dàng thấy rằng với phương án gia cơng cắt gọt, chi phí cố định ban đầu (đồ gá) khá thấp so với chi phí cố định của phương án đúc (khuân mẫu) trong khi chi phí biến đổi (phí gia cơng + vật liệu trên mỗi chi tiết) lại cao hơn. Nếu sản lượng thấp phương án gia cơng sẽ có lợi hơn về kinh tế. Ngược lại, nếu sản lượng lớn, phương án gia cơng bằng phương pháp đúc sẽ có lợi hơn. Biểu đồ ở hình 13.5 cho thấy sự khác biệt này.
Hình 13.5. Sự thay đổi chi phí theo sản lượng của hai phương án gia cơng
Từ ví dụ trên, chúng ta rút ra các bước để tiến hành so sánh chi phí các phương an gia cơng khác nhau dựa trên chi phí cố định và chi phí biến đổi như sau:
Bước 1: Xác định các chí phí cố định và chi phí biến đổi với mỗi phương án như bảng 13.1
Bước 2: dựng đồ thị biểu diễn sự thay đổi của chi phí tổng sản sản lượng đối với các phương án gia công như hình 13.5. Phương trình mơ tả như sau: Chi phí tổng = (chi phí cố định) + (Đơn giá cơng việc/vật liệu) * (sản lƣợng).
Bước 3: Xác định điểm cân bằng về chi phí của 2 phương án.
Bước 4: Xác định sản lượng cần gia công
Bước 5: Kiểm tra xem với sản lượng dự kiến, phương án nào chi phí tổng rẻ hơn.
Bước 6: Đua ra quyết định chọn phương án gia công phù hợp (trên cơ sở xem xét thực trạng dây chuyền sản xuất).
Có một ví dụ thực tế về một chi tiết trong động cơ ô tô sẽ được đưa trên phần thảo luận ở topic support tại diễn đàn MES Lab. Trong ví dụ này, với việc điều chỉnh thiết kế lại để chuyển đổi phương án gia công, nhà sản xuất đã giảm chi phí sản xuất từ hơn 30USD xuống còn gần 14USD cho mỗi chi tiết. Mức giảm chi phí (trên 50%) này là con số cực kỳ ấn tượng!
Giảm chi phí linh kiện
Nhu đã nêu, chi phí linh kiện là yếu tố trực tiếp cấu thành chi phí sản xuất, việc đầu tiên nghĩ tới là giảm chi phí linh kiện. Ngồi việc loại bỏ các chi tiết thừa để tiết kiệm vật liệu và chi phí gia cơng, DFM cịn giúp nhà sản xuất hợp lý hóa việc quy hoạch, bố trí các linh kiện. Việc hợp lý hóa thể hiện ở những khía cạnh sau:
Gia công cắt gọt
Độ nghiêng của mỗi đường thể hiện đơn giá
gia công Phương pháp Đúc Sản lượng Chi phí đồ gá Điểm cân bằng (1000 chi tiết) C hi ph í Ch i phí kh n
Tinh gọn q trình gia cơng
Muốn tinh gọn q trình gia cơng, nhóm thiết kế phải hiểu rõ q trình cũng như các rang buộc về điều kiện sản xuất. Những ràng buộc này bao gồm cơ sở vật chất hiện có (dây chuyền, đao cụ, máy móc khác…), sự phù hợp của những gì đang có với phương án thiết kế. Từ những nhận thức về điều kiện sản xuất như trên, nhóm thiết kế có thể điều chỉnh phương án thiết kế để phù hợp với điều kiện sản xuất. việc điều chỉnh có thể được thực hiện bằng cách thiết kế lại các linh kiện để giảm thiểu các bước gia công cung như để hạn chế những bước gia công yêu cầu vượt quá năng lực sản xuất.
Chuẩn hóa linh kiện và q trình
Đơi khi, việc thiết kế ại không giải quyết triệt để được vấn đề và vẫn có những linh kiện khơng thể được sản xuất với năng lực máy móc hiện có. Lúc này, nhóm thiết kế cần tìm cách chuẩn hóa q trình sản xuất để cố thể đặt mua linh kiện từ nhà cung cấp bên ngoài. Việc đặt mua linh kiện chuẩn từ bên ngồi có nhiều lợi ích: một mặt, doanh nghiệp không cần đầu tư quá nhiều tiền vào việc nâng cấp trang thiết bị và dây chuyền, mặt khác, do linh kiện chuẩn được dùng bởi nhiều công ty nên với hiệu ứng “kinh tế quy mô” (economy of scale), giá thành mà nhà cung cấp chào bán sẽ ở mức hợp lý hơn so với doanh nghiệp tự sản xuất.
Bằng việc chuẩn hóa linh kiện và quá trình sản xuất, doanh nghiệp tận dụng được việc gia cơng bên ngồi, hạn chế tối thiểu việc đầu tư mua sắm trang thiết bị và có thể tập trung vào những hoạt động sản xuất cốt lõi với năng lực hiện có.
Ngày nay chúng ta đã quá quen thuộc với việc các cơng ty sản xuất máy tính, điện thoại hay ơ tơ làm theo cách trên. Ví dụ: một cơng ty sản xuất máy tinhsex tập trung vào thiết kế tính năng, kiểu dáng, trỉ nghiệm người dùng và mua linh kiện chuẩn (CPU, RAM, HĐ, VGA card…) từ các nhà cung cấp khác để lắp ráp thành sản phẩm mang thương hiệu của mình. Mơ hình này đã trở thành chuẩn mực trong công nghiệp điện tử, ô tô,…và hầu hết các công ty lớn đều áp dụng ở các mức độ khác nhau.
Hình 13.6. Một chiếc laptop có rất nhiều linh kiện chuẩn và được mua từ nhiều nhà cung cấp khác nhau.
Giảm chi phí lắp ráp
Lắp ráp là khâu quan trọng trong quá trình sản xuất và việc giảm chi phí lắp ráp góp phần đáng kể vào việc giảm chi phí sản xuất. Thiết kế sản phẩm có ảnh hưởng lớn đến khả năng lắp ráp cũng như thời gian lắp ráp các linh kiện. Chính vì thế, việc điều chỉnh thiết kế có thể giúp giảm chi phí lắp ráp.
Có một số quy tắc thiết kế sau gợi ý cho việc giảm chi phí lắp ráp
Đơn giản hóa thiết kế và giảm số lượng part (bộ phận)
Khi giảm số lượng các part, việc lắp ráp sẽ trở nên nhanh chóng hơn. Mỗi lơ part đều có thể có chứa part lỗi cũng như có tỉ lệ sai số lắp ghép nhất định. Vì thế, khi giảm thiểu số part, chúng ta sẽ giảm được số sai sót. Ngồi ra, có nhiều part cịn gây khó khăn cho việc tự động hóa q trình lắp ráp.
Để giảm thiểu số lượng part, nhóm thiết kế cần phải xem xét, rà sốt từng part trong sản phẩm và xem xét những part nào có thể bỏ đi hoặc kết hợp vào part khác hoặc các chức năng nào có thể được thực hiện nhờ cách thiết kế đơn giản hơn hay khơng. nNhóm thiết kế cần đặt ra những câu hỏi sau để quyết định việc có nên để part riêng rẽ hay nên bỏ đi hoặc kết hợp vào part khác:
Part có cần thiết phải chuyển động so với các phần khác khơng?
Part có nhất thiết phải làm bằng vật liệu khác (so với các part khác) do yêu cầu về tính năng hay khơng?
Part có nhất thiết phải đứng riêng (so với các part khác) do yêu cầu lắp ráp, sử dụng, sửa chữa hay không?
Nếu cả 3 câu trả lời đều là KHƠNG thì part này có thể được “bỏ đi” bằng cách gắn vào part khác. Bằng cách này, chúng ta có thể giảm bớt số lượng part.
Chuẩn hóa và dùng part có cơng dụng chung
Việc dùng các part có cơng dụng chung sẽ giúp giảm lượng lưu kho, giảm chi phí và nâng cao chất lượng. Công nhân lắp ráp cũng sẽ thao tác nhanh hơn với những part tiêu chuẩn và part có cơng dụng chung. Ngồi ra, việc tăng số lượng part có cơng dụng chung sẽ dẫn đến khả năng tự động hóa lắp rapsdo có đủ số lượng cần thiết.
Thiết kế giúp tránh lắp ráp sai
Thiết kế part cần phải giúp quá trình lắp ráp tránh xảy ra sai sót. Các linh kiện cần được thiết kế sao cho khi lắp ráp, nó chỉ có thể được lắp theo một kiểu. Thông thường, người ta sử dụng các mấu, các hình dạng bất đối xứng hay các chốt chặn để tránh việc lắp sai (hình 13.7).
Hình 13.7. Các mấu, hình dạng bất đối xứng, chốt chặn được dùng để tránh việc lắp sai.
Thiết kế giúp định hướng và thao tác với part
Thiết kế này giúp bỏ bớt những thao tác không cần thiết, tránh việc lắp nhầm và qua đó giảm thời gian thao tác.
Part dễ cầm, nắm. Part không q nhỏ để khơng cần dùng kính lúp hay kìm gắp, part không quá lớn để có thể cầm bằng một tay mà không cần dụng cụ kèm theo.
Part cần hạn chế ở các dạng rối (dây, ống mềm,…)hay trơn trượt, dính (bơi dầu, keo), hay có cạnh sắc hoặc điểm nhọn.
Part thiết kế để lắp theo một hướng (thường là từ trên xuống, thuận theo trọng lực, hình 13.8).
Hình 13.8. Các part nên được lắp theo hướng thống nhất, nên lắp từ trên xuống dưới.
Nguồn: DFA Lecture, wisc.edu.
Part lắp trên nền ổn định, chắc chắn để không bị lệch vị trí sau khi lắp, tránh việc phải lắp đi lắp lại.
Part cần có khả năng tự định hướng và tự gá chặt (hình 13.9 và 13.10).
Part cần được lắp trong điều kiện đảm bảo người cơng nhân có tầm quan sát tốt nhaatsvowis các part (hình 13.11).
Hình 13.9. Các part nên được thiết kế để có thể tự định hướng.
Hình 13.10. Các part nên được thiết kế để có thể tự gá chặt sau khi lắp (2 cách bên phải).
Nguồn: DFA Lecture, wise.edu.
Hình 13.11. Các part nên được lắp ráp sao cho người cơng nhân có thể nhìn tổng thể khi
thao tác.
Nguồn: DFA Lecture, wisc.edu.
Chọn lựa phương án lắp chặt tiết kiệm nhất là phương pháp dùng các nẫy (nhựa chẳng hạn), kẹp. Phương pháp tốn kém hơn là dùng các kẹp nhựa, hơn nữa là tán đinh và đắt nhát là dùng ốc vít, xét về mặt lắp ráp. Nên tận dụng tối đa các cơ cấu tự lắp chặt (hình 13.12).
Hình 13.12. Nên tận dụng tối đa các cơ cấu tự lắp chặt.
Nguồn: DFA Lecture, wisc.edu.
Cần chú ý lắp ráp sao cho những khách hàng (người dùng, nghiệp dư) sau này có thể dễ dàng tháo lắp để phục vụ bảo trì, sửa chữa (trừ một số bộ phận đặc biệt). Có thể thấy ví dụ này thơng qua các máy tính để bàn đồng bộ dùng rất nhiều nẫy bằng nhựa giúp tháo lắp dễ dàng.
Giảm chi phí hỗ trợ
Chi phí hỗ trợ có thể được giảm xuống khi chúng ta giảm thiểu sự phức tạp của hệ thống khi vận hành sản xuất. Việc này có thể làm được thơng qua điều chỉnh hợp lý thiết kế để tối ưu hóa hoạt động của dây chuyền sản xuất. Ngoài ra, ngay từ khâu thiết kế, cần tính đến việc thiết kế để “chống xảy ra lỗi” (error proof), giúp hạn chế tối thiểu các sai sót phát sinh khi sản xuất.
Xem xét ảnh hƣởng
Sau khi áp dụng các phương án tiết giảm chi phí linh kiện, giảm chi phí lắp ráp va chi phí hỗ trợ, nhóm thiết kế cần rà soát xem việc tiết giảm này ảnh hưởng thế nào đến chi phí sản xuất.
ảnh hưởng của việc điều chỉnh thiết kế để phù hợp với DFM có cả mặt tốt và khơng tốt, có thể bao gồm:
Giảm giá thành sản xuất.
Tăng hoặc giảm thời gian phát triển sản phẩm (do việc điều chỉnh thiết kế).
Phát sinh các phụ phí.
ảnh hưởng lên chất lượng sản phẩm: dễ dùng, dễ bảo trì, dễ tháo lắp, dễ tái chế. Ngồi ra, có thể ảnh hưởng đến độ tin cậy và ổn định của sản phẩm.
Nếu lợi ích đem lại từ DFM về cấc mặt “tích cực” nhiều hơn là mặt “tiêu cực”, nhóm thiết kế có thể kết thúc q trình DFM và tiến hnhf điều chỉnh theo thiết kế mới. Nếu kết quả thu được chưa thỏa mãn, họ có thể lặp lại q trình DFM với các điều chỉnh mới cho đến khi thu được kết quả như mong đợi.
TỔNG KẾT
Trong chương 13 này, chúng ta đã tìm hiểu khái niệm về thiết kế cho chế tạo (DFM) và những lợi ích nó mang lại cho doanh nghiệp sản xuất sản phẩm. chúng ta cũng đã tìm hiểu về quá trình thiết kế cho chế tạo và các quy tắc cần thiết để thiết kế đảm bảo DFM.
Một số số liệu thực tế liên quan đến giá thành các vật liệu thông dụng , chi phí gia công một số chi tiết phổ biến và thời gian lắp ráp một số sản phẩm sẽ được đưa ra thảo luận trên topic support tại diễn đàn MES Lab.
CHƢƠNG 14