CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ LUẬN VỀ PHƯƠNG PHÁP SẢN XUẤT LEAN
2.3. Các công cụ, kỹ thuật, nguyên tắc của phương pháp sản xuất LEAN
2.3.2. Các công cụ hướng tới giảm chi phí của phương pháp sản xuất LEAN
Sản xuất đúng thời điểm (Just In Time) là một trong hai trụ cột chính của LEAN dựa trên quan điểm cải tiến chi phí (Ohno, 1988). JIT được định nghĩa là chỉ sản xuất những gì cần thiết
Hàng trăm, xảy ra hàng ngày Hàng chục
Một vài Rất ít
Hỏng hóc thiết bị.
Máy hỏng, dừng hoạt động.
Xảy ra rất ít Dừng máy tạm thời.
Suy giảm chức năng.
Hỏng hóc nhỏ.
Không giảm chức năng.
Nguy cơ tiềm ẩn.
Không giảm chức năng.
-26-
vào thời điểm cần thiết với số lượng cần thiết và bất kỳ hoạt động nào khác đều được coi là lãng phí (Dennis, 2015). JIT không cung cấp bất cứ thứ gì mà “khách hàng” không yêu cầu. “Khách hàng” được hiểu bao gồm cả khách hàng bên ngoài và khách hàng nội bộ trong doanh nghiệp.
Như vậy, tất cả những hoạt động cung cấp nhiều hơn lượng cần thiết hay sớm hơn cần thiết cũng được coi là lãng phí (Womack & Jones, 2003). Việc thực hiện JIT trong môi trường sản xuất là rất quan trọng để đạt được các mục tiêu giảm tồn kho và loại bỏ sản xuất thừa vì tồn kho cao sẽ dẫn đến chi phí sản xuất tăng lên (Achanga, 2007).
2.3.2.1. Sản xuất Kéo – Pull system
Sản xuất kéo là nguyên tắc quan trọng nhất để thực hiện sản xuất đúng thời điểm (JIT), hướng đến mục đích chỉ sản xuất những sản phẩm được yêu cầu và khi được yêu cầu với số lượng được yêu cầu. Mỗi công đoạn sản xuất đều được “kéo” bởi công đoạn sau và công đoạn đó chỉ sản xuất khi được yêu cầu bởi công đoạn sau. Cơ chế kéo trong sản xuất có vai trò quyết định trong việc loại bỏ tồn kho không cần thiết giữa các công đoạn sản xuất, nhờ đó giảm một cách đáng kể sai lỗi và lãng phí (Liker, 2006). Bản chất của sản xuất kéo yêu cầu công đoạn trước bổ sung thêm hoặc khỏa lấp khoảng trống tạo hàng hóa thành phẩm hoặc các linh kiện khi khách hàng kéo đi linh kiện đó hoặc sản phẩm đó. Việc lưu kho thành phẩm được thực hiện ở cuối của dây chuyền sản xuất. Số lượng sản phẩm lưu kho phụ thuộc vào tỷ lệ giữa sản lượng sản xuất và số lượng hàng hóa được kéo đi. Hình 2.3 minh họa hoạt động của sản xuất kéo.
Hình 2.3: Minh họa hệ thống sản xuất kéo
(Nguồn: Dennis, 2015) LEAN sử dụng công cụ Kanban để thực hiện nguyên tắc sản xuất “Kéo”. Kanban là một công cụ trực quan để thực hiện sản xuất kéo và đạt được J.IT. Kanban thường là những tấm thẻ trên đó mang các thông tin cần thiết để các công đoạn trước đó hoặc các nhà cung cấp hàng hóa biết được cần phải sản xuất gì hay cung cấp loại hàng hóa nào. Khi một thẻ Kanban được trả về hộp đựng Kanban nghĩa là một linh kiện đã được lấy đi. Khi đó bộ phận mua sắm sẽ phải thực hiện bổ sung vật tư như thông tin được ghi trên tấm thẻ Kanban được trả về. Các linh kiện và sản phẩm luôn được di chuyển cùng với thẻ Kanban. Nguyên tắc là chỉ có thể cung cấp những hàng hóa được yêu cầu trong thẻ Kanban mà không được vận chuyển những sản phẩm sai hỏng.
Xét về lý thuyết, hệ thống vận hành theo Kanban được hiểu đơn giản là không sản xuất sản
Công đoạn 1
Công đoạn 2
Công đoạn 3
Công đoạn 4 Dòng hàng hóa
Dòng thông tin
-27-
phẩm tiếp theo nếu sản phẩm trước đó chưa được lấy đi. Chỉ khi nào một sản phẩm được lấy đi và được thông báo bởi Kanban thì các công đoạn trước mới tiến hành sản xuất. Có thể nói, việc thực hiện sản xuất theo Kanban sẽ giúp loại bỏ được các lãng phí do sản xuất thừa.
2.3.2.2. Sản xuất theo nhịp – Takt time
Nhịp sản xuất – Takt time được định nghĩa là thời gian cần thiết để từng nguyên công sản xuất ra một đơn vị sản phẩm. Nhịp sản xuất cho chúng ta biết tần suất nhu cầu hàng hóa, bao nhiêu lâu thì chúng ta phải hoàn thành một sản phẩm dựa trên nhu cầu được đưa ra bởi khách hàng. Mục đích của việc sử dụng Takt time là giúp người quản lý phân chia công việc cho từng công đoạn phù hợp và kiểm soát được tốc độ đồng nhất trong toàn bộ dây chuyền sản xuất. Nhịp sản xuất được tính như công thức (*).
Khi doanh nghiệp thực hiện sản xuất theo Takt time thì các vấn đề về lưu kho do sự không đồng nhịp giữa các công đoạn sẽ được loại bỏ. Dựa vào việc tính toán sản xuất trên cơ sở của Takt time sẽ giúp cho các kỹ sư, người quản lý hoạch định được các nguồn lực và tính toán công suất cần thiết của máy móc thiết bị sao cho phù hợp nhất với yêu cầu của Takt time đưa ra. Hình 2.4 minh họa lại bản chất của sản xuất theo Takt time.
Hình 2.4: Minh họa bản chất sản xuất theo Takt time
(Nguồn: Santos., Wysk., & Torres. (2006), Improving Production with LEAN Thinking, Wiley
& Sons, Ins) 2.3.2.3. Dòng chảy một sản phẩm – One piece flow
Dòng chảy một sản phẩm “One piece flow” là nguyên tắc hướng đến việc “làm một chuyển Takt time =
Thời gian làm việc quy định hàng ngày Sản lượng sản xuất yêu cầu mỗi ngày
(*)
Takt time Cycle
time
A B C D E F G
Takt time Cycle
time
A B C D E F G
Cycle time: Năng lực thực tế mỗi công đoạn Takt time: Năng lực tối ưu mỗi công đoạn Làm sao để các công đoạn đều có năng lực như nhau và gần Takt time nhất có thể Các công đoạn sản xuất không đồng đều
-28-
một” mà không sản xuất theo lô lớn. Thực hiện “One piece flow” giúp doanh nghiệp loại bỏ được các vấn đề về chờ đợi và lưu kho (Santos & cộng sự, 2006). Santos & cộng sự (2006) cũng chỉ ra rằng việc càng giảm cỡ lô sản xuất xuống thì thời gian sản xuất càng được rút ngắn. Trong trường hợp tối ưu nhất thì cỡ lô sản xuất bằng 1. Các nhược điểm của sản xuất theo lô như tồn kho bán thành phẩm lớn, thời gian hoàn thành sản phẩm (lead time) dài, chờ đợi giữa các công đoạn sẽ được loại bỏ khi tiến hành “làm một chuyển một”.
Thực hiện “One piece flow” là điều kiện lý tưởng nhất để sản xuất không có tồn kho. Tuy nhiên, không phải lúc nào doanh nghiệp cũng có thể đạt được điều kiện lý tưởng này. Để có thể thực hiện “One piece flow”, doanh nghiệp cần có một số điều kiện như: (1) Năng lực sản xuất ổn định, đạt chất lượng tốt. Nếu chất lượng sản phẩm không ổn định thì người công nhân phải dành thời gian cho sửa chữa. Như vậy sẽ gây ra chờ đợi cho các công đoạn tiếp theo, (2) Sản xuất phải có tính lặp lại với thời gian đồng nhịp với nhau, (3) Thiết bị phải đảm bảo luôn trong tình trạng sẵn sàng sản xuất. Nếu một thiết bị không sẵn sàng thì không thực hiện “one piece flow” được, (4) Phải tính toán thời gian sản xuất dựa trên yêu cầu của takt time. Thực hiện “One piece flow” yêu cầu thiết lập thời gian chuẩn bị sản xuất (SMED, Setup time) ngắn và kết hợp với bố trí máy móc thiết bị theo cụm tế bào (Cell layout). Hình 2.5 minh họa lợi thế của sản xuất một sản phẩm.
Hình 2.5: Lợi thế của “One piece flow” so với sản xuất lô lớn
(Nguồn: Tác giả tổng hợp từ Santos & cộng sự, 2006) 2.3.2.4. Chuyển đổi nhanh – Single Minute Exchange of Die (SMED)
Chuyển đổi nhanh hay còn gọi là “thay khuôn trong vòng một phút – SMED” là thuật ngữ
Công đoạn Công đoạn 1 Công đoạn 2 Công đoạn 3
Công đoạn Công đoạn 1 Công đoạn 2 Công đoạn 3
100 giây 200 giây 300 giây
100''
100''
Lead time = 300'' Thời gian
Thời gian hoàn thiện sản phẩm đầu tiên là 201 giây Tổng thời gian hoàn thiện 100 sản phẩm là 300 giây Sản xuất theo lô lớn
Thời gian sản xuất 1 SP: 1 giây Lưu kho bán thành phẩm tại mỗi công đoạn: 100 SP
100 giây Thời gian
1'' 1''
1''
3'' Lead time = 102''
Thời gian hoàn thiện sản phẩm đầu tiên là 3 giây Tổng thời gian hoàn thiện 100 sản phẩm là 102 giây Sản xuất một chuyển một
Thời gian sản xuất 1 SP: 1 giây Không có lưu kho bán thành phẩm tại mỗi công đoạn
-29-
được sử dụng để thể hiện thời gian chuẩn bị hoặc chuyển đổi khuôn, đồ gá được rút ngắn đến từng phút. SMED được áp dụng đối với các doanh nghiệp sản xuất nhiều loại sản phẩm trên cùng một máy hoặc một dây chuyền. Mục tiêu thực hiện SMED là làm giảm lưu kho thông qua giảm
“cỡ lô” sản xuất. Thực hiện SMED cũng làm giảm thời gian ngừng trệ của dây chuyền và lãng phí do chờ đợi. Thời gian sản xuất trung bình một sản phẩm bằng thời gian gia công sản phẩm đó cộng với thời gian chuyển đổi trung bình cho một sản phẩm như công thức (**).
Hình 2.6 mô tả lại minh họa về mối quan hệ giữa giảm cỡ lô sản xuất và thời gian sản xuất sản phẩm. Theo đó, nếu thời gian chuẩn bị, kết thúc (hay thời gian chuyển đổi) lớn thì buộc doanh nghiệp phải sản xuất với cỡ lô lớn. Điều này dẫn đến các vấn đề về tồn kho. Minh họa trong hình 2.6 cũng cho thấy khi sản xuất lô lớn thì không có sự khác biệt nhiều giữa thời gian chuyển đổi nhanh hay chậm (2,072 phút so với 2,001 phút) nhưng khi giảm cỡ lô sản xuất xuống thì sự khác biệt được thể hiện rõ (9,2 phút so với 2,1 phút).
Hình 2.6: Minh họa hiệu quả của việc thực hiện SMED
(Nguồn: Tác giả tổng hợp từ Santos & cộng sự, 2006) Xét đến những yêu cầu và định hướng thực hiện SMED, tác giả Phan Chí Anh (2015) cũng chỉ ra bốn nguyên tắc của SMED bao gồm: (1) Loại trừ các thao tác không cần thiết, (2) Chuẩn bị ngoài trước khi dây chuyền dừng, (3) Đơn giản hóa các thao tác chuẩn bị, cài đặt, gá lắp và (4) Đo lường thời gian chuyển đổi để đưa ra các đề xuất cải tiến kịp thời.
2.3.2.5. Bố trí mặt bằng dạng tế bào – Cell layout
Bố trí mặt bằng dạng tế bào (Cell layout) nghĩa là việc sắp xếp các máy móc, thiết bị và các tổ làm việc trên một không gian mặt bằng với các ô nhỏ sao cho các công đoạn đều được
T =
Thời gian chuẩn bị, kết thúc Cỡ lô sản xuất (**) TGia công
Định mức +
Thời gian thay khuôn dài (360 phút) Cỡ lô Thời gian thay
khuôn (chuyển đổi)
Thời gian gia công 1 SP
Thời gian SX 1 SP (Gồm thời gian thay khuôn)
50 360 phút 2 phút 2 + 360/50 = 9,2 phút
500 360 phút 2 phút 2 + 360/500 = 2,72 phút
5000 360 phút 2 phút 2 + 360/5000 = 2,072 phút
Thời gian thay khuôn ngắn (5 phút) Cỡ lô Thời gian thay
khuôn (chuyển đổi)
Thời gian gia công 1 SP
Thời gian SX 1 SP (Gồm thời gian thay khuôn)
50 5 phút 2 phút 2 + 5/50 = 2,1 phút
500 5 phút 2 phút 2 + 5/500 = 2,01 phút
5000 5 phút 2 phút 2 + 5/5000 = 2,001 phút
-30-
thực hiện liên tục trong một ô hoặc nhiều ô liên tục. Bố trí mặt bằng theo dạng tế bào thường được sử dụng đối với các sản phẩm có chung hoặc gần đặc tính gia công với nhau.
Santos & cộng sự (2006) cho rằng, bố trí mặt bằng dạng tế bào giúp loại bỏ được các vấn đề của các dạng mặt bằng sản xuất tập trung theo quy trình (sản xuất theo dòng chảy, dây chuyền lắp ráp) gồm: (1) Công nhân gián tiếp nhiều hơn (cho việc vận chuyển nguyên vật liệu, bảo dưỡng) khi bố trí mặt bằng theo quy trình, (2) Bán thành phẩm trong công đoạn (W-I-P) lớn, (3) Vấn đề về chất lượng không được xác định trách nhiệm rõ ràng.
Bố trí mặt bằng dạng tế bào cũng giúp thực hiện cân bằng sản xuất tốt hơn thông qua việc kết hợp giữa người và máy mà không mất quá nhiều thời gian cho di chuyển. Trong điều kiện lý tưởng, thực hiện sản xuất theo tế bào giúp đạt được sản xuất “One piece flow” khi các máy móc được sắp xếp và kết hợp với nhau thành một “Cell” và chỉ một hoặc một vài công nhân sẽ đảm nhiệm cho cả “Cell” đó. Tuy nhiên, để thực hiện sản xuất theo mặt bằng dạng tế bào và cân bằng sản xuất thì doanh nghiệp cũng cần chú ý đến đào tạo công nhân đa chức năng “Multifunction Employee” để có thể làm được nhiều công đoạn với các máy móc khác nhau. Bố trí dạng tế bào có các đặc tính gồm: (1) Dòng chảy sản xuất liên tục mà không có việc vận chuyển bán thành phẩm giữa các công đoạn, (2) Dòng chảy một sản phẩm lần lượt di chuyển qua từng cộng đoạn cùng với thao tác của người công nhân, (3) Một hoặc một vài người công nhân có thể làm tất cả các công đoạn trong một tế bào, (4) Mặt bằng sản xuất thường được bố trí theo hình dạng chữ U để tối ưu hóa khoảng cách di chuyển của người công nhân trong quá trình làm việc.
Hình 2.7: Minh họa mặt bằng dạng tế bào
(Nguồn: Dennis, 2007) 2.3.2.6. Bình chuẩn hóa – Heijunka/Leveling
Bình chuẩn hóa (Leveling/Heijunka) là công cụ giúp cân bằng sản xuất và lập lịch trình sản xuất giúp doanh nghiệp biết được các thông tin hiển thị khi nào sản xuất cái gì và sản xuất bao nhiêu. Lịch trình sản xuất được cân bằng dựa trên yêu cầu sản xuất hàng ngày. Mục đích của bình chuẩn hóa là làm ổn định và cân bằng hệ thống sản xuất. Trong sản xuất hàng loạt, thông
Công
đoạn 1 Công
đoạn 2 Công
đoạn 3 Công
đoạn 4 Công
đoạn 5 Công
đoạn 6
Công đoạn 1
Công
đoạn 6 Công
đoạn 5 Công đoạn 2
Công đoạn 3
Công đoạn 4
CELL LAYOUT . Cân bằng sản xuất . Giảm di chuyển . Tiết kiệm nhân công
-31-
thường mỗi sản phẩm sẽ được sản xuất trên một dây chuyền độc lập do đó việc cân bằng và lập lịch trình không có ý nghĩa nhiều. Tuy nhiên, việc thực hiện sản xuất độc lập mỗi sản phẩm một dây chuyển là không phù hợp bởi tốn kém trong đầu tư mặt bằng, máy móc thiết bị và các nguồn lực khác. Thực tế, mỗi một dây chuyền sản xuất hay mỗi thiết bị thường được thiết kế để có thể sản xuất nhiều hơn một loại sản phẩm nhằm tăng tính linh hoạt và tiết kiệm chi phí vận hành.
Trong trường hợp này, một lịch trình sản xuất được thực hiện thông qua bình chuẩn hóa sẽ giúp dây chuyền sản xuất được cân bằng và cũng đảm bảo chính xác yêu cầu sản xuất cho từng loại sản phẩm. Hình 2.8 minh họa lại cách thức cân bằng sản xuất bằng bình chuẩn hóa.
Hình 2.8: Minh họa bình chuẩn hóa sản xuất
(Nguồn: Dennis, 2007) Minh họa trong hình 2.8 cho thấy việc lập lịch trình giúp chia để được sản lượng sản xuất tại mỗi đơn vị thời gian là như nhau (mỗi giờ sản xuất 2 sản phẩm) và đảm bảo được cuối ngày sản xuất đủ sản lượng yêu cầu của mỗi loại. Tuy nhiên, thực hiện được bình chuẩn hóa cần những người công nhân đa chức năng.
2.3.2.7. Sơ đồ chuỗi giá trị - Value Stream Mapping (VSM)
Sơ đồ chuỗi giá trị (VSM) là một kỹ thuật của LEAN nhằm hiển thị hóa tất cả các hoạt động có liên quan đến dòng chảy hàng hóa và thông tin trong toàn bộ chuỗi giá trị của sản phẩm.
VSM cho biết bức tranh tổng thể của toàn bộ quy trình sản xuất với các thông tin về thời gian, lượng lưu kho, thông tin tại từng công đoạn trong quy trình. VSM thể hiện được tất cả các hoạt động từ nguyên vật liệu đầu vào đến các hoạt động vận chuyển sản phẩm đến khách hàng. VSM là công cụ hữu hiệu giúp phát hiện và loại bỏ loại lãng phí tồn và sự mất cân đối giữa các công đoạn để rút ngắn Leadtime sản xuất. Mục đích cuối cùng của VSM chính là cân bằng tổng thể năng lực của toàn bộ quy trình sản xuất để thiết lập sự đồng nhịp và sản xuất không có chờ đợi, lưu kho. VSM chia ra thành 2 giai đoạn. Giai đoạn đầu là nắm bắt chuỗi giá trị hiện tại thông qua các kỹ thuật hiện trường hiện vật để thu thập dữ liệu. Sau khi có được cái nhìn tổng thể về
Dây chuyền sản xuất 4 loại sản phẩm A - B - C - D
Sản lượng cần sản xuất: A = 8 SP C = 2 SP
B = 4 SP D = 2 SP
Giờ 1 Giờ 2 Giờ 3 Giờ 4 Giờ 5 Giờ 6 Giờ 7 Giờ 8
Sản phẩm A 1 1 1 1 1 1 1 1
Sản phẩm B 1 1 1 1
Sản phẩm C 1 1
Sản phẩm D 1 1
Tổng số SP
mỗi giờ cần SX 2 2 2 2 2 2 2 2
Thời gian sản xuất/ngày Loại sản phẩm
-32-
hiện trạng và các lãng phí sẽ tiến hành thiết lập chuỗi giá trị tương lai sao cho loại bỏ các lãng phí đã tìm ra và loại bỏ các lãng phí đó bằng các công cụ của LEAN (Rother & Shook, 2003).
1) Sơ đồ chuỗi giá trị hiện tại: Được xây dựng dựa trên cơ sở hiện trường hiện vật và thể hiện thực trạng của quá trình sản xuất, bao gồm:
- Hình dung được toàn bộ chuỗi giá trị của sản phẩm một cách tổng thể, nắm bắt được những công đoạn có liên quan với nhau.
- Hình dung được sự kết nối giữa các công đoạn của quá trình sản xuất.
- Nhìn thấy rõ hơn các vấn đề và lãng phí tồn tại trong dây chuyền.
- Xác định được điểm nút cổ chai và tồn kho trong công đoạn.
- Các vấn đề về an toàn và thiết bị được nhìn thấy rõ ràng.
- Xây dựng một tiêu chuẩn chung cho toàn nhà máy.
- Nắm bắt được tiến độ sản xuất hàng ngày.
2) Sơ đồ chuỗi giá trị tương lai: Được đề xuất sau khi nắm bắt được hiện trạng và tìm kiếm các lãng phí. Các công cụ và kỹ thuật tương ứng của LEAN sẽ được sử dụng để loại bỏ các lãng phí này. Mục đích cuối cùng của việc thực hiện VSM là làm gia tăng hiệu suất của cả chuỗi chứ không phải là hiệu quả đơn lẻ tại một vị trí nhất định.