BỐ TRÍ MẶT BẰNG - Nhân Kiệt

 Học viên sau khi học môn này phải biết được sự khác nhau giữa một phân xưởng bố trí theo qui trình và một phân xưởng bố trí theo chức năng: Giữa một qui trình liên tục và hầu hết những qui trình sản xuất khác; và giữa sản xuất hàng loạt và sản xuất chuyên biệt. Phần tiếp theo của chương trình này bàn về những quyết định tổng quan trong việc xác định kiểu bố trí nào là thích hợp nhất cho tới những quyết định chi tiết hơn về việc thiết kế bố trí. Trong việc bố trí theo sản phẩm, điều này có nghĩa là làm sao cân bằng một dây chuyền lắp ráp. Đối với việc bố trí theo qui trình, chúng tôi sẽ cung cấp những giải pháp thực tế có thể đôi khi không chính thống nhưng lại có thể hỗ trợ tốt cho việc bố trí. Phương pháp thì rất hữu dụng, nhưng không phải là có thể áp dụng một cách tuyệt đối. Khi nói đến phương pháp thử đúng sai, là chúng ta đề cập đến việc thiết kế công việc chứ không phải là giải pháp cho công việc. Trong phần này chúng tôi cũng đề cập đến những nguyên lý luân chuyển vật liệu. Chi phí luân chuyển vật liệu là khác nhau đối với những cách bố trí khác nhau.

Các quyết định về phân bố và bố trí thiết bị là đặc biệt quan trọng bởi những ứng dụng lâu dài của chúng. Sẽ rất tốn kém khi phải thiết kế lại một mặt bằng. Sự thay đổi về nhu cầu đòi hỏi những thay đổi về khả năng đáp ứng (như chúng ta đã biết, trong dài hạn năng lực sản xuất được xác định bởi số lượng thiết bị; việc bố trí những thiết bị này làm cho khả năng tốt hơn). Sản phẩm có thể được thiết kế lại, hoặc một sản phẩm có thể được đưa vào hoặc loại ra khỏi một nhóm sản phẩm. Có thể có sự thay đổi trong công nghệ chế tạo sản phẩm.

Trong bất kỳ doanh nghiệp nào, để đạt được việc bố trí tốt mặt bằng nhà quản lý cần quan tâm đến năm yếu tố sau:

• Chi phí sản xuất/dịch vụ;
• Hiệu quả của hoạt động;
• Khả năng thích ứng trong việc thay đổi sản phẩm dịch vụ;
• Chất lượng; và
• Người lao động đạt chất lượng cao.

Chi phí sản xuất bị tăng lên nếu việc bố trí đòi hỏi tăng lượng dự trữ (làm tăng chi phí quản lý chúng), dự đoán không đủ hàng dự trữ (làm chậm các hoạt động). Việc bố trí mặt bằng ảnh hưởng đến hiệu quả sản xuất thông qua tác động của nó lên việc sử dụng nguyên liệu, thời gian và trên hết là không gian được sử dụng. Tính linh hoạt sản xuất nói đến khả năng điều chỉnh các phương pháp sản xuất, việc thiết kế sản phẩm, sản lượng hoặc chủng loại sản phẩm hoặc loại hình dịch vụ. Các cách bố trí khác nhau tạo điều kiện bảo đảm sự phù hợp cho công việc có tầm quan trọng đặc biệt đối với hoạt động dịch vụ, nơi diễn ra những giao dịch trực tiếp trong môi trường đòi hỏi an toàn và tập trung. Khi bố trí mặt bằng phải cân nhắc đến những yếu tố trên cũng như khuynh hướng bị nhàm chán khi người lao động phải luôn lặp đi lặp lại một nhiệm vụ nào đó.

Bố trí mặt bằng là việc sắp xếp mọi thứ cần thiết cho sản xuất hoặc dịch vụ bao gồm máy móc thiết bị, con người, nguyên liệu, và cả thành phẩm. Những tiêu chuẩn cho một mặt bằng tốt liên quan mật thiết đến con người (nhân viên và khách hàng), nguyên liệu (thô, đã xử lý, và sơ chế), máy móc, và những mối tương quan giữa chúng. Vì thế trước hết chúng ta sẽ bàn đến những mục tiêu chung của việc thiết kế mặt bằng. Sau đó chúng ta sẽ xét đến các cách bố trí căn bản và việc đáp ứng những mục tiêu nêu trên.

Mục tiêu chung của việc bố trí mặt bằng thiết bị là bảo đảm hoạt động với chi phí rẻ nhất có thể được. Có một vài nhân tố tạo nên chi phí sản xuất (khác với chi phí nguyên liệu) một cách trực tiếp cũng như gián tiếp. Những nhân tố này cần được quan tâm hàng đầu trong quá trình ra quyết định bố trí. Bảng 4.1 chỉ ra những lĩnh vực quan tâm khác nhau trong quá trình này. Cụ thể hơn chúng ta sẽ tập trung vào những vấn đề sau:

• Sự lưu chuyển của nguyên liệu;
• Điểm ứ đọng;
• Sự độc lập của máy móc;
• An toàn và tinh thần làm việc của người lao động;
• Việc lựa chọn thiết bị; và
• Tính linh hoạt của hệ thống.

Sự luân chuyển của nguyên liệu

Trong một hệ thống sản xuất tiêu biểu, nguyên liệu được di chuyển từ công đoạn này đến công đoạn khác trong suốt toàn bộ quá trình sản xuất, từ khâu tiếp nhận nguyên liệu đến việc phân phối sản phẩm. Cũng tương tự như vậy trong hoạt động dịch vụ, khách hàng (hoặc yêu cầu) di chuyển qua các giai đoạn trong hệ thống. Việc di chuyển của nguyên liệu hoặc khách hàng không tạo ra lợi nhuận. Không có sự tăng giá trị trong việc di chuyển nhưng trên thực tế còn phải tốn chi phí cho chúng. Dễ thấy nhất đó là chi phí vận hành máy và lương trả cho công nhân để đi chuyển nguyên liệu, giảm việc di chuyển có nghĩa là giảm được chi phí trực tiếp này. Cũng như vậy, càng phải di chuyển nhiều nguyên liệu và khách hàng thì khả năng xảy ra tai nạn càng cao, mà khi tai nạn xảy ra thì sẽ làm tăng chi phí. Việc di chuyển càng nhiều càng dễ gây ra đổ vỡ, nguy hiểm, hoặc hư hỏng hàng hoá và, tương tự như vậy, giấy tờ cũng dễ bị thất lạc. Cùng với việc đổ vỡ và thất lạc là khả năng gây thương tổn cho người làm việc. Một vấn đề khác có thể nảy sinh cùng với việc dự trữ thiếu nguyên liệu. Cuối cùng việc chậm trễ trong luân chuyển nguyên liệu có thể gây ra bất mãn trong khách hàng và giảm doanh số.

Bảng 4.1. Các nhân tố trong việc chọn lựa cách bố trí

	Tiêu chuẩn có thể dùng	Giải thích
1	Dễ dàng thu hẹp hoặc mở rộng trong tương lai.	Có thể dễ dàng tăng hoặc giảm không gian cần sử dụng?
2	Khả năng thích nghi và thay đổi	Việc bố trí có thể dễ dàng thích ứng với sự thay đổi về chủng loại và sự đa dạng của sản phẩm mà không cần sắp sếp lại?
3	Tính linh hoạt của mặt bằng	Mức độ dễ dàng thay đổi cách bố trí khi cần đáp ứng sự thay đổi như thế nào?
4	Hiệu quả của việc di chuyển	Ảnh hưởng như thế nào đến kết quả hoạt động sản xuất hoặc các bước di chuyển của nguyên liệu, giấy tờ, hay con người.
5	Hệ quả của thiết bị nâng chuyển vật liệu	Có thể sử dụng và quản lý hệ thống nâng chuyển, thiết bị, container dễ dàng đơn giản?
6	Hiệu quả tồn kho	Hiệu quả của việc tồn kho như thế nào?
7	Hiệu quả sử dụng không gian	Bao nhiêu diện tích sàn và không gian được sử dụng?
8	Hiệu quả của tất cả các dịch vụ cung cấp	Khu vực cung cấp có được sắp xếp để phục vụ tốt nhất cho khu vực sản xuất?
9	Ảnh hưởng đối với an toàn và quản lý cơ sở vật chất	Ảnh hưởng của bố trí đối với tai nạn và sự sạch sẽ?
10	Ảnh hưởng đối với điều kiện làm việc và sự thoả mãn của người làm việc	Việc bố trí đóng góp như thế nào trong việc tạo nên một môi trường làm việc thuận lợi?
11	Sự dễ dàng trong việc điều khiển và kiểm soát	Việc bố trí sẽ giúp cho người quản đốc hướng dẫn và kiểm soát hoạt động dễ dàng?
12	Giá trị khuyếch trương đối với công chúng và chính quyền	Việc bố trí có lôi cuối và hấp dẫn để làm nổi bật hình tượng của công ty?
13	Ảnh hưởng đối với chất lượng sản phẩm và nguyên liệu	Ảnh hưởng của việc bố trí đối với chất lượng sản phẩm đến mức nào?
14	Ảnh hưởng đối với công tác bảo trì	Việc bố trí sẽ hỗ trợ hay ngăn cản việc bảo trì ở mức nào?
15	Phù hợp với tổ chức nhà máy	Mặt bằng sẽ thích hợp với cấu trúc của tổ chức như thế nào?
16	Sử dụng thiết bị	Thiết bị được sử dụng đến mức nào?
17	Ảnh hưởng đối với an ninh	Việc bố trí giúp kiểm soát việc trộm cắp như thế nào?
18	Sử dụng các điều kiện tự nhiên	Việc bố trí có thuận lợi như thế nào về mặt điều kiện tự nhiên?
19	Khả năng đáp ứng về công suất	Việc bố trí có đáp ứng tốt nhu cầu về sản lượng?
20	Sự tương thích đối với kế hoạch dài hạn	Việc bố trí tương thích với kế hoạch dài hạn đến đâu?

Chúng ta đã đề cập đến hai qui trình sản xuất khác nhau - đó là sản xuất liên tục và gián đoạn. Bây giờ chúng ta sẽ làm rõ hơn chi tiết của những loại hình này. Về căn bản sự phân chia của chúng ta dựa trên hai đặc tính, đó là việc sắp xếp các hoạt động và mức độ lặp lại của các hoạt động, hai đặc tính này có quan hệ tương hỗ với nhau.

Trong một “phân xưởng bố trí theo dòng vật liệu”, các yếu tố đầu vào được vận chuyển theo cùng đường như nhau. Người và máy hoàn tất thao tác gia công trên mỗi đầu vào của vật liệu. Trong một số trường hợp, những thao tác này là đồng nhất tuy chúng không đơn giản là cùng loại với nhau. Những trường hợp này bao gồm sản xuất hàng loạt (ví dụ như sản xuất xe hơi, máy tính cá nhân) và một số công việc dịch vụ kinh doanh.

Trong những trường hợp khác thì chuỗi hoạt động là như nhau, nhưng cũng có sự khác nhau về đặc thù và thời gian cho mỗi hoạt động. Phòng cấp cứu của bệnh viện là một ví dụ của loại bố trí theo dòng vật liệu. Chu trình cho các bệnh nhân là đăng ký, chẩn đoán, và lập hoá đơn, nhưng những hoạt động thật sự trong ba quá trình này là khác nhau tuỳ thuộc theo yêu cầu của mỗi người bệnh.

Trong một phân xưởng bố trí theo công việc - cửa hàng công việc, mỗi đầu vào qua hệ thống theo một đường khác nhau. Ví dụ như xí nghiệp sản xuất đồ gỗ, bệnh viện, xưởng in, trường đại học. Loại hình bố trí này thường sản xuất hàng đơn chiếc hoặc với số lượng ít.

Chúng ta sẽ phân loại việc chuyển đổi của các hệ thống sản xuất theo mức độ lặp lại của các công việc. Đầu trên của dải phân loại là hệ thống sản xuất liên tục, nó bao gồm những chuyển đổi xảy ra liên tục. Ví dụ cho những hệ thống trên là sản xuất dược phẩm và hoá chất, khai thác và lọc dầu, sản xuất sơn. Những ngành công nghiệp sản xuất liên tục là công nghiệp chế biến. Ở mức độ dưới đó là sản xuất theo dây chuyền lắp ráp, hay sản xuất hàng loạt. Ví dụ cho sản xuất hàng loạt bao gồm sản xuất xe hơi, bóng đèn, đinh vít. Mức độ kế tiếp là sản xuất theo lô, nơi mà sản phẩm được sản xuất theo lô hay đợt. Những ví dụ của loại này là máy bay, các lớp đại học, hay nấu ăn tại nhà hàng. Loại cuối cùng đó là sản xuất đơn chiếc, hay dự án, nơi mà các đơn vị chỉ được chế biến mỗi cái một lần. Ví dụ như việc chữa bệnh, việc xây dựng một nhà máy, hoặc phát triển một sản phẩm mới.

Các loại trong dải liên quan đến nhau theo cách sau: Khi chúng ta di chuyển dọc theo dải từ hệ thống sản xuất liên tục đến sản xuất đơn chiếc, là chúng ta đã tăng việc sử dụng đặc tính của sản xuất bố trí theo công việc so với sản xuất bố trí theo dòng vật liệu. Sản xuất đơn chiếc có nghĩa là sản xuất mỗi kiểu một cái, mỗi cái sẽ được làm theo những công đoạn khác nhau. Trong trường hợp này thì loại hình bố trí theo công việc được sử dụng, có lẽ trường hợp dễ thấy nhất là một dự án.

Chúng ta vừa nói về các kiểu qúa trình sản xuất. Chúng ta đã phân biệt giữa hai loại hệ thống sản xuất trên. Liên quan đến hai loại hệ thống này là hai kiểu bố trí tương ứng - bố trí theo qúa trình và bố trí theo sản phẩm.

Khi qui trình sản xuất tổ chức theo công việc, việc hoàn tất mỗi sản phẩm đòi hỏi những hoạt động khác nhau: Đào tạo đại học (sinh viên tham dự những khoá học khác nhau cho cùng một cấp), bệnh viện (bệnh nhân cần cấch chữa trị khác nhau), cửa hàng bán theo đơn đặt hàng (các khách hàng có những yêu cầu khác nhau cho đơn đặt hàng của họ). Trong những trường hợp này, máy móc và các công việc được tập hợp theo chức năng. Ví dụ trong xưởng sửa chữa ô tô, các thiết bị để sửa bánh xe được đặt chung một nơi; trong trường học, tất cả các môn kinh tế học được dạy ở một trung tâm; trong bệnh viện các máy X quang được đặt ở cùng một khoa. Sản phẩm hay khách hàng cần đáp ứng được di chuyển từ khu làm việc này sang khu khác tuỳ theo yêu cầu riêng của từng sản phẩm hoặc cá nhân.

Lợi thế của việc bố trí theo qúa trình

Nếu chỉ dựa vào những điểm khác nhau của các hoạt động trong việc bố trí theo qúa trình, ta không thể biết rõ tại sao và khi nào thì sử dụng cách bố trí này. Một lý do cho việc sử dụng nó là tính linh hoạt - rất cần trong trường hợp doanh nghiệp cung cấp nhiều loại sản phẩm hay dịch vụ khác nhau. Thực tế là các doanh nghiệp sử dụng qui trình sản xuất theo chức năng là họ đang bán những kinh nghiệm chuyên môn của mình chứ không phải là một sản phẩm đặc thù nào đó. Thực tế họ là những chuyên gia trong việc xử lý nên cũng có nghĩa họ cung cấp những sản phẩm chất lượng cao hơn đối với bất kỳ sản phẩm nào. Việc bố trí theo tiến trình cũng có những lợi thế của nó về mặt chi phí bởi vì thiết bị mà nó đòi hỏi có chi phí thấp hơn thiết bị để sản xuất sản phẩm đặc biệt. Độ tin cậy và khả năng của những thiết bị này tốt hơn. Việc bảo trì định kỳ thiết bị trong việc bố trí này dễ dàng hơn, bởi vì các thiết bị cùng loại thì được để chung một chỗ. Tương tự như vậy nếu một máy bị hỏng thì các máy khác vẫn có thể tiếp tục đảm nhiệm công việc.

Ngược với mặt bằng bố trí theo công việc, mặt bằng bố trí theo dòng vật liệu có thể đảm nhiệm bố trí theo sản phẩm. Như đã đề cập đến trong chương này, việc bố trí theo sản phẩm đòi hỏi chi phí cao nên số lượng sản phẩm phải đủ lớn để bảo đảm cho việc bố trí này. Trật tự của qui trình được bố trí tuỳ theo đặc tính của sản phẩm và/hoặc dịch vụ. Về cơ bản, việc bố trí theo sản phẩm (còn gọi là bố trí theo đường thẳng) tương tự như một dây chuyền lắp ráp.

Một đòi hỏi của việc bố trí theo quá trình là sản phẩm hoặc khách hàng phải di chuyển qua các khu vực gia công. Tuy nhiên trong bố trí theo sản phẩm thì việc di chuyển như vậy gặp rất nhiều khó khăn. Lưu ý rằng giai đoạn 5 và 6 trong qui trình sản xuất không phải dành cho cả sản phẩm A và B. Hai sản phẩm này không cần phải gia công như nhau. Cũng lưu ý rằng giai đoạn 3 và 4 đều xuất hiện hai nơi. Đối với cách bố trí này thì việc di chuyển sản phẩm giữa các công đoạn cần được thu ngắn nhằm tăng tốc độ công việc. Có nhiều lý do để chọn việc bố trí theo sản phẩm. Lý do rõ ràng nhất là nó cho phép tăng nhanh tốc độ sản xuất. Một lý do khác là dễ dàng hơn trong việc quản lý bởi vì dòng di chuyển của nguyên liệu đã tính đến khi bố trí. Cuối cùng, giảm luân chuyển nguyên liệu sẽ giảm chi phí nhờ việc sử dụng hữu hiệu thời gian, không gian, nguyên liệu và lao động.

Trong bảng 4.2 chúng ta đưa ra so sánh về điểm mạnh và yếu của hai cách bố trí dựa trên việc thực hiện các chỉ tiêu quản lý. Không có lý do cho việc tại sao cách này lại được dùng nhiều hơn cách khác. Thông thường, việc lựa chọn phụ thuộc vào tính đa dạng của sản phẩm sản xuất và số lượng của chúng. Tựu chung lại, cách bố trí theo sản phẩm có chi phí ban đầu cao hơn, những chi phí trong sản xuất lại thấp hơn. Điều này dẫn đến trường hợp được dự đoán bởi đồ thị hoà vốn trong biểu đồ 4.2. Số lượng sản phẩm ít không thể bù đắp cho chi phí đầu tư ban đầu và lắp ráp dây chuyền cao.

Bảng 4.2 Mức độ đáp ứng của bố trí theo quá trình và theo sản phẩm đối với chỉ tiêu quản lý

Chỉ tiêu quản lý	Bố trí theo quá trình	Bố trí theo sản phẩm
Luân chuyển nguyên liêu	Di chuyển chậm qua các công đoạn	Di chuyển liên tục
Sự gián đoạn	Xuất hiện khi các công việc khác nhau đòi hỏi cùng một cách xử lý	Chỉ xảy ra khi máy bị hỏng
Sự độc lập của máy	Máy có thể độc lập	Không thể bố trí máy độc lập với nhau
An toàn / tinh thần làm việc	Tinh thần làm việc tốt hơn do sử dụng đa dạng của công việc	Tốc độ di chuyển của hàng hoá có thể gây nguy hiểm
Linh hoạt trong sản xuất	Là mục tiêu chính của việc bố trí	Sản phẩm mới đòi hỏi phải thay đổi bố trí
Lựa chọn thiết bị	Theo mục tiêu chung cho các loại sản phẩm	Theo mục tiêu riêng của sản phẩm sản xuất
Chi phí thiết bị	Nhìn chung là rẻ	Đắt, hiệu suất cao hơn
Sản xuất	Chi phí cao, tốc độ thấp	Chi phí thấp, tốc độ cao
Điều độ công việc	Liên tục	Không theo lô
Tồn kho	Mức độ cao	Tối thiểu
Chất lượng	Tăng do chuyên môn xử lý	Tăng lên do sự lặp lại
Độ tin cậy của thiết bị	Khả năng dự phòng; bảo trì định kỳ	Không dự phòng, đòi hỏi bảo trì định kỳ nhiều hơn
Đáp ứng đối với việc thay đổi kiểu mẫu	Tốt	Có thể đòi hỏi phải bố trí mới.

Vấn đề lập kế hoạch

Hai kiểu bố trí dẫn đến hai loại vấn đề khác nhau trong việc lên kế hoạch. Bố trí theo sản phẩm dẫn đến hai vấn đề là thiết kế dây chuyền lắp ráp và xác định cỡ lô. Việc bố trí theo quá trình gặp hai vấn đề là phân bố các công đoạn và lập lịch trình cho chúng. Việc xác định tiến trình nào trước là chủ đề của chương khác. Các vấn đề trong việc kế hoạch liên quan đến hai cách bố trí này và giải pháp để giải quyết chúng sẽ được thảo luận sau trong chương này.

Loại bố trí thứ ba là bố trí theo vị trí cố định. Trong cách bố trí này tiến trình sản xuất xoay quanh sản phẩm; sản phẩm không di chuyển như trong cách bố trí theo quá trình hay sản phẩm. Việc sử dụng cách này là cần thiết, vì vậy không cần xét đến nhu cầu thay đổi.

Các dự án thường sử dụng cách bố trí này. Nhiều vấn đề về lịch trình và khả năng nguồn lực phát sinh do việc cần thiết phải di chuyển qui trình sản xuất đến sản phẩm.

Hình 9.2. Khác nhau giữa bố trí theo quá trình và sản phẩm

Những vấn đề như vậy sẽ phát sinh nếu dự án đòi hỏi phải thực hiện những công đoạn xử lý khác nhau. Việc kiểm soát lịch trình cũng trở nên quan trọng như việc lập lịch trình bởi vì cần phải duy trì tính cân bằng của lịch trình.

Bố trí theo quan hệ tương đối các bộ phận là một cách nhìn hệ thống về các bộ phận trong một mặt bằng. Ở đây ta chỉ xem xét cách sắp xếp mặt bằng khi có lưu ý đến:

• Số đơn vị diện tích mà bộ phận chiếm giữ
• Số “đơn vị quan hệ” giữa các bộ phận hay mức tải trọng của từng đơn vị.

Chi phí cho việc di chuyển giữa hai bộ phận i và j được tính bằng số lần di chuyển giữa hai bộ phận i và j nhân với chi phí cho việc di chuyển này. Số lần di chuyển này được trình bầy trong Ma trận Từ - Đến (From -To matrix).

Ví dụ về tính đơn vị di chuyển

Ta có 4 máy M1, M2, M3, M4. Sản phẩm cần sản xuất là P1 và P2 với qui trình sản xuất và sản lượng như sau:

Sản phẩm	Qui trình	Sản lượng
P1	M2 --> M3 --> M1	100
P2	M1 --> M2 --> M4	200

Đơn vị di chuyển sẽ được tính và trình bầy trong Ma trận Từ - Đến

100 đơn vị tải từ M3 đến M1 được xem như tương đương với 100 đơn vị M1 đến M3. Đơn vị di chuyển cũng có thể là số người qua lại vì công việc giữa hai bộ phận, cũng có thể là số công văn chuyển đi, nhận về v.v...

Để tiện việc sắp xếp các bộ phận theo những module kiến trúc, diện tích các bộ phận được tính theo các đơn vị diện tích.

Các chương trình mày tính thích hợp sẽ tính toán phối hợp các vị trí bộ phận với nhau để có một cách bố trí làm “tối thiểu hoá chi phí/di chuyển giữa các bộ phận và đảm bảo đúng các ràng buộc về diện tích”.

Cân bằng dây chuyền lắp ráp là quy trình thiết kế dây chuyền sao cho việc sản xuất trở nên dễ dàng và rẻ tiền trong khả năng có được, đồng thời có thể đạt được tốc độ như nhu cầu đòi hỏi.

Một người có thể làm tất cả các nhiệm vụ nhưng tốc độ sẽ chậm. Nguyên tắc phân công lao động được sử dụng để tăng tốc độ sản xuất (hay giảm thời gian cho một sản phẩm). Tăng số người lao động có thể được sử dụng để đạt được tốc độ sản xuất nhanh nhất có thể.

Ví dụ 4.1

Bảng 4.3 diễn ra những bước (nhiệm vụ, hoạt động, hoặc công việc) cần thiết để hoàn tất một chiếc áo sơ mi. Nó thể hiện thời gian thực hiện của mỗi bước và thứ tự thực hiện. Sơ đồ 4.3 cho ta thấy trình tự các bước trong việc may một cái áo. Chú ý là trình tự đó có tính bắc cầu. Nói một cách khác, bởi vì nhiệm vụ H là sau nhiệm vụ F và nhiệm vụ F sau nhiệm B, nên trong mỗi cái áo khi nhiệm vụ B chưa hoàn tất thì nhiệm vụ H chưa thể được thực hiện.

Bảng 4.3: Trình tự công việc

Nhiệm vụ	Thời gian (giây)		Các nhiệm vụ cận được hoàn tất trước
A	40		Không
B	55		Không
C	75		Không (75 giây là thời gian tối đa cho một công việc)
D	40		A
E	30		A, B
F	35		B
G	45		D, E
H	70		F
I	15		G,H
J	65		I

Hình 4.3 Sơ đồ mạng công việc sản xuất áo sơ mi

- Bảng trên cho ta thấy tổng thời gian của nhiệm vụ là 510 giây. Nếu một người làm tất cả các nhiệm vụ thì thời gian người đó làm một chiếc áo là 510 giây. Bởi vì ngày làm việc 8 giờ nên số áo người đó có thể làm được là:

8 giờ/ngày x 60phút/giờ x 60 giây/ phút
------------------------------------	= 56,47 chiếc/ngày
510 giây/chiếc

Trong trường hợp này nếu lương là 10$/giờ thì chi phí lao động/sản phẩm là:

8 giờ/ngày x 10$/giờ
---------------------	= 1,42 $/chiếc
56,47 chiếc/ngày

Một người làm việc một mình là cá biệt. Xét trường hợp ngược lại. Giả sử có 11 người làm việc trên một dây chuyền, và mỗi người đảm nhận một trong 11 công đoạn. Hơn nữa, giả sử rằng sau mỗi 75 giây sẽ có một tiếng chuông và thời gian giữa hai tiếng chuông đủ để mỗi người thực hiện xong một nhiệm vụ. Trong trường hợp này mỗi nhiệm vụ thực hiện hết 75 giây, do đó trạm này sẽ có tốc độ 75 giây/chiếc, hay

8 giờ/ngày x 60phút/giờ x 60 giây/ phút
------------------------------------	= 384 chiếc/ngày
75 giây/chiếc

- 11 công nhân làm việc trên một trạm sẽ có tốc độ sản xuất cao hơn một người làm việc đơn lẻ, nhưng chi phí cho lao động cao hơn (2,30 đô/chiếc). Cân bằng dây chuyền lắp ráp là kỹ thuật cân bằng giữa tốc độ sản xuất và chi phí bỏ ra.

Đối với việc cân bằng một dây chuyền thông thường, ta thường bắt đầu với bảng hay đồ thị thứ tự và tốc độ sản xuất mong đợi. Cho trước một tốc độ sản xuất và thời gian làm một sản phẩm, bước đầu tiên sẽ là xác định thời gian chu kỳ lớn nhất có thể đạt được mục tiêu của sản xuất.

Thời gian chu kỳ là thời gian mà sản phẩm lưu lại trên dây chuyền. Để tối thiểu hoá thời gian này, chúng ta chọn thời gian của nhiệm vụ làm lâu nhất bởi vì nó là khâu ứ đọng trong qui trình. Nó cho phép có tốc độ sản xuất nhanh nhất, thường vượt tốc độ sản xuất định trước. Chọn thời gian chu kỳ cao hơn thì tốc độ sẽ chậm lại. Trong ví dụ 9.1, thời gian chu kỳ đối với một người làm việc độc lập là 510 giây, trong khi đó đối với 11 người làm thì chỉ là 75 giây. Hai thời gian này là hai cực của ví dụ, một thì quá dài còn thời gian còn lại thì quá ngắn. Chúng ta sử dụng phương pháp sau để xác định thời gian chu kỳ tối đa: chuyển tốc độ sản xuất cho trước (đơn vị sản phẩm/tuần, tháng hoặc bất kỳ tỉ số sản phẩm trên thời gian thích hợp nào thành thời gian/đơn vị sản phẩm (giây/cái, phút/cái...).

Ví dụ 4.2: Sử dụng lại số liệu trong ví dụ 4.1. Giả sử rằng mục tiêu sản xuất là 200 áo/ngày thì thời gian chu kỳ lớn nhất có thể là bao nhiêu?

Để trả lời câu hỏi này, đơn giản là đảo nghịch tỉ số 200 áo/ ngày thành 1/200 ngày/áo, hay

1 ngày		8 giờ		60 phút		60 giây
-----------	x	-----------	x	-----------	x	----------	= 144 giây/chiếc
200 chiếc		1 ngày		1 giờ		1 phút

Nghĩa là nếu áo được hoàn thành không quá 144 giây thì có thể đạt được mục tiêu sản xuất 200/ngày. Chúng ta sẽ phân bố 144 giây cho mỗi chiếc áo.

Bước thứ hai của quy trình cân bằng dây chuyền là dùng thời gian chu kỳ này để tìm ra số nơi làm việc bé nhất theo lý thuyết. Trong thực tế nơi làm việc là nơi công nhân thực hiện một hoặc nhiều nhiệm vụ. Bước này có thể xác định bằng công thức.

	Thời gian sản xuất một sản phẩm
Thời gian chu kỳ tối thiểu =	------------------------------
	Số nơi làm việc

Với đáp số luôn được làm tròn lên tính theo đơn vị. Thời gian sản xuất một đơn vị sản phẩm là tổng thời gian của các nhiệm vụ.

Ví dụ 4.3 Tìm số nơi làm việc lý thuyết tối thiểu cho việc sản xuất áo sơ mi, sử dụng thời gian chu kỳ là 144 giây

Áp dụng công thức, số lượng nơi làm việc tối thiểu là:

510 giây/chiếc
---------------------	= 3,54
144 giây/chiếc/chuyền

Sau khi làm tròn cho ta biết số nơi làm việc cần thiết là 4

Ngay cả nếu kết quả là 3,04 thì ta cũng phải làm tròn lên thành 4. Làm tròn từ 3,04 lên 4 là hợp logic bởi vì ta không thể đạt được tốc độ sản xuất yêu cầu với 3 nơi làm việc. Tuy nhiên việc điều chỉnh này làm giảm hiệu quả còn 75%, bởi vì nơi làm việc thứ tư là nhiều hơn cần thiết. Cùng với việc giảm tính hữu dụng của nơi làm việc thứ 4 là khả năng phải đầu tư lớn cho nơi này. Vì hai lý do trên, hầu hết các nhà quản lý sẽ tìm đến những chọn lựa khác như làm thêm ngoài giờ hoặc ký lại hợp đồng phụ khi phải đương đầu với tình trạng này. Việc xem xét chi phí có thể dẫn đến sự lựa chọn khác.

Tới đây ta đã xác định được rằng để đạt được mục tiêu sản xuất, thời gian chu kỳ phải ít hơn 144 giây và hơn nữa cần có ít nhất bốn nơi làm việc. Tuy nhiên ta không thể có được các công việc hoàn tất tại 4 nơi với thời gian chu kỳ là 144 giây. Việc cố gắng thể hiện những nhiệm vụ yêu cầu thông qua số lượng các nơi làm việc đó là cân bằng dây chuyền lắp ráp và là phụ thuộc vào cả thời gian hoàn thành các nhiệm vụ và giới hạn về thứ tự ưu tiên.

Thật không may là không có một phương pháp nào có thể đảm bảo việc cân bằng dây chuyền là tốt nhất cả. Vì vậy các phương pháp sử dụng là những phương pháp kinh nghiệm mà đơn giản chỉ là những cách sử dụng phép thử đúng sai, đoán theo những qui luật được học, hoặc qui luật số lớn. Bây giờ chúng ta sẽ giải thích những cân bằng dây chuyền lắp ráp dựa trên kết quả kinh nghiệm đối với ví dụ về may áo sơ mi.

Để cân bằng dây chuyền lắp ráp chúng ta xử lý theo từng nơi làm việc một. Nghĩa là ta phân bố 144 giây cho từng nơi và thực hiện nhiệm vụ một mà không phá trình tự. Để bắt đầu ta chọn giữa ba nhiệm vụ A, B và C bởi vì không có nhiệm vụ nào đòi hỏi phải được hoàn thành trước khi thực hiện chúng. Để đáp ứng mục đích của ví dụ này, ta sẽ quyết định chọn một nhiệm vụ có thời gian thực hiện dài nhất (nhưng vẫn bảo đảm phù hợp với thời gian còn lại của nơi làm việc) giữa các nhiệm vụ có cùng thứ tự ưu tiên. Đó được gọi là quy tắc thời gian thực hiện dài nhất. Áp dụng qui tắc này ta coi C là nhiệm vụ khởi đầu vì C có thời gian dài hơn A hoặc B. Nhiệm vụ C được đưa vào bảng tại nơi làm việc 1; với thời gian thực hiện là 75 giây thì thời gian còn lại của nơi làm việc 1 là 144 – 75 = 69 giây. Vậy với những nhiệm vụ còn lại ta chỉ xét đến nhiệm vụ A và B. Ta đưa nhiệm vụ B vào nơi làm việc 1, vì nó cần nhiều thời gian hơn A. Nhiệm vụ B được đưa vào bảng, với thời gian thực hiện là 55 giây và thời gian có thể của nơi làm việc 1 là 69 giây, thì nơi đó chỉ còn lại 14 giây. Bây giờ khi nhiệm vụ B đã xong, nhìn vào sơ đồ trình tự (sơ đồ 4.3) ta thấy đến lượt nhiệm vụ F. Lưu ý rằng, cho dù B đã hoàn tất nhưng nhiệm vụ E vẫn chưa đến lượt vì A chưa được thực hiện. Do cả A và F đều có thời gian lớn hơn 14 giây còn lại của nơi làm việc số 1, nên ta tiếp tục với 144 giây của nơi làm việc số 2. Phần còn lại của bảng cũng được thực hiện như vậy. Sử dụng phương pháp thời gian nhiệm vụ đòi hỏi phải có năm nơi chứ không phải bốn để có thể thực hiện mục tiêu sản xuất.

Bảng 4.4 Cân bằng dây chuyền theo qui tắc thời gian nhiệm vụ dài nhất

Nơi làm việc	Nhiệm vụ	Thời gian	Thời gian còn lại	Nhiệm vụ đã săn sàng để cân đối
				A, B, C
1	C B	75 55 130	69 14	A, B A, F
2	A D F	40 40 35 115	104 64 29	F, D, E F, E E, H
3	H E	70 30 100	74 44	E G
4	G I J	45 15 65 125	99 84 19	I J K
5	K	40	104	Không

Bởi vì chúng ta chưa hoàn tất mục tiêu phân bố các nhiệm vụ thành bốn nơi làm việc, nên có hai khả năng tồn tại. Khả năng thứ nhất là đơn giản ta không thể thực hiện được, khả năng hai là có thể có qui tắc khác giúp phân bố như đượcnhư yêu cầu. Chúng ta sẽ thử qui tắc thứ hai – qui tắc nhiệm vụ theo sau nhiều nhất.

Dựa trên sơ đồ ưu tiên, ta có thể đếm số nhiệm vụ theo sau từng nhiệm vụ.

Nhiệm vụ	Nhiệm vụ theo sau	Số nhiệm vụ theo sau
A B C D E F G H I J K	D, E, G, I, J, K E, F, G, H, I, J, K K G, I, J, K G, I, J, K H, I, J, K I, J, K I, J, K J, K K Không	6 7 1 4 4 4 3 3 2 1 0

Trong chọn lựa giữa các nhiệm vụ, ta chọn việc có số nhiệm vụ phải làm sau nó là nhiều nhất (trong trường hợp giống nhau thì chọn nhiệm vụ có thời gian dài nhất). Phương pháp cân bằng này được thể hiện ở bảng 4.5. Nhiệm vụ đầu tiên được chọn cho nơi làm việc 1 là B, bởi vì nó có số nhiệm vụ theo sau nhiều hơn cả A hay C. Tiếp tục như vậy ta sẽ cân bằng được bốn nơi làm việc. Thời gian chu kỳ là như nhau cho hai cách cân bằng, nên ta chọn cách có số nơi làm việc ít hơn – cách hai. Hơn nữa không cần phải tiếp tục vì số lượng nơi làm việc tối thiểu về lý thuyết là bốn. Nói cách khác, ta biết trước rằng không thể cân bằng ít hơn bốn nơi làm việc.

Bảng 4.5: Cân bằng dây chuyền sử dụng qui tắc nhiệm vụ theo sau nhiều nhất

Nơi làm việc	Nhiệm vụ	Thời gian	Thời gian còn lại	Nhiệm vụ đã săn sàng
				A, B, C
1	B A D	55 40 40 135	89 49 9	A, C, F C, F, D, E C, F, E
2	F E H	35 30 70 135	109 79 9	C, E, H C, H, G C, G
3	G I C	45 15 75 135	99 84 9	C, I C I
4	J K	65 40 105	79 39	K Không

Chúng tôi đã chỉ giới thiệu hai qui tắc ưu tiên. Còn có những qui tắc khác – mà đáng chú ý nhất là qui tắc trọng số phân loại vị trí. Tuy nhiên tất cả những qui tắc này đều mang tính kinh nghiệm, thử đúng sai. Chúng ta nên hiểu rằng chưa có một qui tắc nào cho ta giải pháp tốt nhất.

Xem xét sự cân đối trong bảng 4.5 ta thấy có bốn nơi làm việc, và thời gian chu kỳ là 144 giây. Vì thế 576 giây (144 giây x 4 trạm) là thời gian có thể cho công việc trong mỗi chu kỳ. Tuy nhiên mặc dù một sản phẩm được hoàn tất trong mỗi chu kỳ, nhưng mỗi sản phẩm chỉ cần 510 giây làm việc. Sự chênh lệch, 576 – 510 = 66 giây là thời gian chờ. Qua bảng cho ta thấy thời gian chờ là 9 giây cho mỗi chu kỳ tại nơi làm việc 1, 2, 3 và là 39 giây tại nơi làm việc số bốn:

9 + 9 + 9 + 39 = 66 giây. Hiệu quả của cân đối là hàm số của thời gian chờ và được tính như sau:

	thời gian sản xuất một sản phẩm
Hiệu quả =	--------------------------------
	Thời gian xếp nhóm mỗi chu kỳ

Trong đó:

Thời gian phân bố cho từng chu kỳ = thời gian chu kỳ x số nơi làm việc.

Trong ví dụ này, hiệu quả được tính như sau:

	510		510
Hiệu quả =	--------	=	-------	= 88,5%
	144 x 4		576

Bởi vì thời gian tối đa sử dụng tại mỗi nơi làm việc là 135 giây thay vì 144 giây, nên thời gian chu kỳ rõ ràng có thể giảm đi 9 giây và hiệu quả được tính lại như sau:

	510		510
Hiệu quả =	--------	=	-------	= 94,4%
	135 x 4		540

Cần phải rõ rằng về mặt lý thuyết, thời gian chu kỳ bé nhất có thể được tính bởi công thức sau:

	Thời gian sản xuất một sản phẩm
Thời gian chu kỳ lý thuyết bé nhất =	--------------------------------
	Số nơi làm việc tối thiểu

Trong ví dụ này là 510 giây/4 trạm = 127,5 giây. Thời gian chu kỳ này không gây ra thời gian chờ ở bất kỳ một nơi làm việc nào, và dĩ nhiên không có gì bảo đảm rằng việc cân bằng bốn nơi làm việc có thể đạt được thời gian chu kỳ tối thiểu về lý thuyết. Nó không phải là ngẫu nhiên khi thời gian chu kỳ lý tưởng (lý thuyết bé nhất) chia cho thời gian chu kỳ đạt được bằng với hiệu suất:

= 127,5 / 135 =94,4%