Sản xuất bố trí theo kiểu tế bào

E-mail | Bản in | Lưu xem sau

Giới thiệu

Trong sản xuất tổ chức kiểu tế bào, nơi sản xuất và thiết bị được sắp xếp theo thứ tự, thứ tự này hỗ trợ việc lưu thông uyển chuyển của nguyên vật liệu và phụ tùng qua dây chuyền sản xuất với thời gian vận chuyển và trì hoãn ít nhất. Thực hiện phương pháp gọn gàng này thường thấy trong những ca đầu tiên của hoạt động sản xuất, và nó là yếu tố chính cho phép tăng tốc độ sản xuất và sự linh hoạt, cùng vời cắt giảm vốn đầu tư.

Không giống như việc chế tạo nhiều bộ phận trước khi đưa chúng vào máy tiếp theo hoặc bước tiếp theo của quy trình (như trường hợp xếp hàng cho lô, hoặc sản xuất kích cỡ lô lớn), sản xuất tổ chức dạng tế bào nhằm vào di chuyển sản phẩm từ quy trình sản xuất từng chiếc vào từng thời điểm, tại tỷ lệ được xác định theo yêu cầu khách hàng. Sản xuất tổ chức kiểu tế bào có thể đem lại cho doanh nghiệp sự linh hoạt để đa dạng hóa các loại sản phẩm hoặc đặc điểm sản phẩm trên dây chuyền sản xuất áp dụng sản xuất theo yêu cầu cụ thể của khách hàng. Phươngpháp tìm kiếm giảm thiểu thời gian cần cho một sản phẩm di chuyển trong toàn bộ quy trình sản xuất. Phương pháp sản xuất từng mẩu sản phẩm bao gồm kỹ thuật phân tích cụ thể cho đánh giá vận hành hiện tại và thiết kế cách bố trí mới cho sản xuất dựa theo kiểu tổ chức tế bào làm giảm bớt thời gian cho chu kỳ và thời gian thay đổi sang sản phẩm, đổi ca. Để làm cho thiết kế theo dạng tế bào làm việc, tổ chức cần thường thay thế máy móc sản xuất với khối lượng lớn sang máy móc nhỏ, linh hoạt, “đúng kích cỡ” để phù hợp với từng ô. Thiết bị thường được sửa để dừng và ra hiệu khi chu kỳ sản xuất hoàn chỉnh hoặc khi vấn đề xuất hiện, sử dụng kỹ thuật gọi là tự động hóa (hoặc jidoka)

Việc cải tổ này thường chuyển công nhân từ theo dõi với một máy, sang quản lý nhiều máy trong ô sản xuất. Trong khi công nhân tại phân xưởng có thể cần đưa vào hoặc rỡ từng phẩn sản phẩm vào giai đoạn đầu hoặc cuối của quy trình, họ nhìn chung được giải phóng khỏi việc tập trung vào thực hiện TPM và cải thiện quy trình. Sử dụng kỹ thuật này, công suất sản xuất có thể tăng hoặc giảm bằng việc thêm vào hoặc bỏ đi ô sản xuất.

Phương pháp tiếp cận và thực hiện

Sản xuất tổ chức sản xuất theo tế bào yêu cầu chuyển dịch cơ bản từ sản xuất hàng loạt theo “lô và lưu kho” sang hệ thống sản xuất dựa trên hệ thống sản phẩm được sắp thành “từng bộ phận sản phẩm di chuyển, sản xuất kéo” Hệ thống lô và lưu kho liên quan tới sản xuất hàng loạt sản phẩm để đưa vào lưu kho nhiều trước khi bán, nơi mà mỗi bộ phận chức năng được thiết kế nhằm giảm thiểu chi phí thông qua sản xuất nhiều những sản phẩm tương tự với việc chuyển đổi ít. Sản xuất theo lô và xếp hàng đòi hỏi sử dụng máy móc lớn, khối lượng sản xuất lớn, và thời gian sản xuất dài.

Hệ thống cũng đòi hỏi công ty sản xuất sản phẩm dựa trên tiềm năng hoặc nhu cầu khách hàng được dự đoán, hơn là nhu cầu thực tại, do thời gian trễ trong sản xuất hàng hóa theo lô và xếp hàng, Trong rất nhiều ví dụ, hệ thống này có thể không hiệu quả và lãng phí. Nguyên thủy, do “khối lượng công việc trong dây chuyền” lớn, (hay WIP), bị tạm dừng trong khi phòng chức năng khác hoàn thiện đơn vị công việc, cùng với chi phí thực hiện và xây dựng không gian phù hợp với WIP trong nhà máy. Bên trái của đồ thị mô tả dòng sản xuất theo hệ thống lô và xếp kho, nơi quy trình bắt đầu với khối lượng sản phẩm cho một lô lớn từ những người cung cấp các bộ phận. Các bộ phận tìm đường đi qua nhiều bộ phận chức năng theo một “kích cỡ” lớn, đến tận khi sản phẩm được lắp ráp được chuyển tới khách hàng. Các bước sau và kỹ thuật thường được sử dụng để thực hiện việc chuyển đổi sang sản xuất tổ chức theo kiểu tế bào.

Bước 1: Hiểu điều kiện hiện tại. Bước đầu tiên trong chuyển đổi nơi làm việc theo sản xuất tổ chức kiểu tế bào là đánh giá điều kiện tại nơi làm việc hiện tại, bắt đầu với dữ liệu về sản phẩm và quy trình. Ví dụ, phân tích PQ (loại sản phẩm/số lượng) được sử dụng đánh giá hỗn hợp sản phẩm hiện tại. Tổ chức đồng thời lập tài liệu về cách tổ chức và di chuyển của quy trình hiện tại sử dụng đồ thị phân tích quy trình và chuỗi giá trị (đồ thị quy trình).

Hoạt động tiếp theo thường đo về yếu tố thời gian, bao gồm thời gian chu kỳ của mỗi vận hành và thời gian chờ yêu cầu để chuyển giữa các công việc trong quy trình xử lý. Thời gian mà những sản phẩm được sản xuất trong mỗi lần vận hành là yếu tố thời gian quan trọng khác cần được đánh giá. Yếu tố thời gian điển hình được ghi lại trong bảng tính, bảng trình bày mối quan hệ giữa thời gian lao động chân tay, thời gian lao động của máy móc, và thời gian vận chuyển của người vận hành cho mỗi bước trong một đợt vận hành. Bảng tính này cung cấp ranh giới cho đo kết quả hoạt động với mỗi vận hành theo tổ chức tế bào.

,

Bước 2. Chuyển sang bố trí theo quy trình. Bước tiếp theo liên quan đến chuyển khu vực sản xuất sang bố trí theo kiểu tế bào bằng sắp xếp lại các yếu tố của quy trình để mỗi bước xử lý của các loại khác nhau được thực hiện ngay lập tức liền sát nhau. Ví dụ, máy móc thường được xếp đặt theo hình chữ U hoặc C để giảm sự chuyển dịch của người điều hành, và nó được xếp gần nhau với khoảng cách chỉ đủ cho một khối lượng nhỏ công việc đang trong quy trình xử lý. Sự vận hành của quy trình này thường ngược chiều kim đồng hồ để tối đa hóa sự vận động tay phải của người điều khiển. Để cho phép chuyển suôn sẻ, cần thiết phải đánh giá máy móc, thiết bị và nơi làm việc để dễ chuyển dịch và thích nghi, sau đó phát triển kế hoạch chuyển dịch. Trong nhiều trường hợp, rất có ích khi mô hình hóa một ô sản xuất để đánh giá sự khả thi và kết quả hoạt động của nó. Đồ thị bên phải mô phỏng sự di chuyển trong môi trường sản xuất bố trí theo kiểu tế bào, nơi mà các bộ phận được đưa và hệ thống như là ra hiệu bởi nhu cầu của khách hàng.

Một vài kỹ thuật quan trọng để điều khiển hiệu quả thiết kế và sản xuất theo kiểu tế bào

• SMED.  kỹ thuật này cho phép tổ chức nhanh chóng chuyển máy móc hoặc quy trình để sản xuất các loại sản phẩm khác nhau. Một ô và một loạt công cụ có thể sản xuất nhiều sản phẩm mà không tốn thời gian chuyển đổi thiết bị và thời gian khởi động như trong quy trình sản xuất theo lô và lưu kho, cho phép doanh nghiệp nhanh chóng phản ứng với sự thay đổi nhu cầu của khách hàng.
• SMED. Single-minute exchànge of die 
• Tự động hóa. Kỹ thuật này chuyển sự thông minh của con người thành sự tự động của máy móc, do đó máy móc có thể dừng, bắt đầu, đưa nguyên vật liệu, dỡ nguyên vật liệu một cách tự động. Trong nhiều trường hợp, máy móc có thể được thiết kế để tránh sản xuất hàng lỗi, tự dừng, và ra dấu hiệu cần giúp đỡ. Điều này làm tự do cho những người vận hành để làm công việc mang lại giá trị khác. Khái niệm này đồng thời được biết đến như là “tự động với sự giúp đỡ của con người” và jidoka, và Sakichi  Toyoda là người tiên phong  trong những năm đầu 1900 khi ông phát minh khung cửu dệt vải tự động, nó có thể tự dừng khi chỉ bị đứt. Điều này cho phép một người vận hành máy móc có thể quản lý nhiều máy móc mà không bị rủi ro sản xuất nhiều vải lỗi. Kỹ thuật này gần với ngăn ngừa lỗi, hay pokayoke (xem tài liệu phương pháp TPM)
• Thiết bị đúng kích cỡ. Chuyển thành sắp xếp theo tế bào thường xuyên đòi hỏi sự thay thế những thiết bị to (đôi khi đề cập đến như là công trình kiến trúc lớn) bằng thiết bị nhỏ hơn. Thiết bị đúng kích cỡ thường dễ thay đổi, do vậy nó có thể nhanh chóng được cấu hình lại cho các ô ở các vị trí khác nhau. Trong một số trường hợp, người bán thiết bị chào các thiết bị đúng kích cỡ, và trường hợp khác, công ty tự phát triển các thiết bị này. Quy luật là, máy móc không cần lớn hơn ba  lần so với bộ phận sản phẩm mà máy này làm ra.

Sau khi di chuyển thiết bị và đảm bảo khả năng chuyển đổi nhanh, tổ chức thường lập tài liệu về thủ tục mới cho cách bố trí mới và đào tạo công nhân làm việc trên dây chuyền sản xuất mới này. Trong rất nhiều trường hợp, công nhân từ quy trình được điều chỉnh lại tham gia vào quy trình chuyển đổi. Cách bố trí mới được kiểm tra và đo đặc để chống lại ranh giới ghi trong bước 1 để xác định sự cải thiện.

Bước 3: Tiếp tục cải thiện quy trình. Bước này liên quan đến sự điều chỉnh tất cả các khía cạnh của vận hành theo tế bào để cải thiện hơn thời gian sản xuất, chất lượng, và chi phí. Kaizen, TPM, và Six Sigma thường được sử dụng như là công cụ cải thiện liên tục để giảm thất thoát liên quan đến thiết bị như thời gian chết của máy móc, giảm tốc độ, và sản phẩm lỗi bằng việc ổn định và cải thiện điều kiện thiết bị (xem tài liệu phương pháp Kaizen, TPM, và Six Sigma). Trong một số trường hợp, tổ chức tìm kiếm theo đuổi thiết kế hệ thống hơn về quy trình sản xuất để đưa ra “sự biến biến động” đề cập tới hiệu quả sản xuất và kết quả. Quy trình chuẩn bị sản xuất (3P) đang được sử dụng nhiều như là phương pháp nhằm đạt được sự cải thiện này (xem tài liệu phương pháp 3P ).

Gợi ý cho hoạt động môi trường

Lợi ích tiềm năng: 

Sản xuất bố trí theo tế bào giảm bớt sản xuất quá nhiều. Sản xuất quá nhiều ảnh hưởng tới môi trường theo ba cách:

1. Tăng số lượng sản phẩm, khối lượng có thể là bị loại bỏ hoặc lãng phí;
2. Tăng khối lượng nguyên vật liệu sử dụng trong sản xuất;
3. Tăng năng lượng, hiệu ứng, và lãng phí (dạng rắn và nguy hiểm), lãng phí được tạo ra do chế biến những sản phẩm không cần thiết

Sản xuất bố trí kiểu tế bào giảm lãng phí bằng việc giảm hàng lỗi, sản phẩm lỗi bị tạo ra từ sự chuyển đổi sản phẩm và quy trình. Do sản phẩm hoặc các thành phần chuyển qua các ô từng cái một trong một thời gian, người điều hành có thể nhanh chóng nhận ra và giải quyết sản phẩm lỗi. Sự tự động hóa (jidoka) trong hệ thống sản xuất theo kiếu tế bào giúp phòng ngừa lãng phí bằng việc đưa ra dấu hiệu khi sản phẩm lỗi xuất hiện. Thông qua quá trình sản xuất theo lô và lưu kho cổ truyền, rất khó để nhận ra và phản ứng đối với sản phẩm lỗi đến tận khi toàn bộ lô sản phẩm được sản xuất hoặc nhiều bộ phận của sản phẩm đã được xử lý. Giảm sản phẩm lỗi có một vài tác dụng cho môi trường:

1. ít sản phẩm lỗi giảm số lượng sản phẩm cần phải bỏ đi;
2. ít sản phẩm lỗi cũng có nghĩa nguyên vật liệu, năng lượng và lãng phí phải bỏ đi sẽ bị loại bỏ;
3. ít sản phẩm lỗi giảm khối lượng năng lượng, nguyên vật liệu và lãng phí, những thứ được sử dụng hoặc tạo ra sản phẩm lỗi có thể đưa vào sửa lại được.

Chuyển sang thiết bị đúng kích cỡ có nghĩa là thiết bị sản xuất được đặt theo đúng kích cỡ cho hỗn hợp sản phẩm được sản xuất, ngược với thiết bị sử dụng sản xuất khối lượng sản phẩm lớn. Thiết bị đúng kích cỡ thwongf dùng ít nguyên liệu và năng lượng (trên một đơn vị sản xuất) hơn là thiết bị cổ điển, quy mô to.

Bố trí sản xuất theo tế bào yêu cầu ít không gian cho một mức độ sản xuất thông thường (“đây là nhà máy, không phải kho”). Sự cắt giảm diện tích giúp giảm năng lượng làm nóng, điều hòa không khí, và ánh sáng.  Giảm diện tích cũng giảm nguồn lực tiêu dùng và lãng phí cần thiết để duy trì khoảng không không cần thiết (chẳng hạn, đèn chiếu sang, dịch vụ làm sạch). Ý nghĩa hơn, giảm không gian để sản xuất có thể giảm nhu cầu xây dựng thêm phương tiện sản xuất, cùng với sự ảnh hưởng đến môi trường từ việc sử dụng nguyên vật liệu xây dựng, sử dụng đất, và lãng phí xây dựng.

Bố trí sản xuất theo theo tế bào và tự động hóa có thể làm cho công nhân tự do để tập trung nhiều hơn vào duy trì thiết bị (TPM) và bảo vệ ô nhiễm, giảm tai nạn có thể xảy ra.

Nhược điểm tiểm năng:

Chuyển sang hệ thống sản xuất bố trí dạng tế bào có thể yêu cầu đầu tư đối với thiết bị mới, và tiềm năng, yêu cầu bỏ thiết bị cũ, quy mô lớn dùng cho vận hành theo phương pháp sản xuất theo lô và lưu kho. Điều này có thể tạo ra yêu cầu dùng lại và/hoặc lãng phí.

Quy trình sản xuất đúng kích cỡ và bảo vệ môi trường trong nhà máy có thể bỏ đi hệ thống kiểm soát ô nhiễm cũ. Ví dụ, chuyển sang sản xuất bố trí theo tế bào thường kèm theo chuyển sang quản lý phân tán, điểm sử dụng hóa chất và lãng phí, những thứ đòi sự điều chỉnh về quản lý hóa chất và lãng phí. Tương tự như vậy, việc chuyển sang vận hành theo sự đa dạng, sơn và phủ đúng kích cỡ, rửa các bộ phận, hoặc nghiền hoá chất có thể thay đổi phương pháp kiểm soát môi trường, nhu cầu và yêu cầu. Nếu yêu cầu về vấn đề môi trường không được giải quyết thỏa đáng trong khi chuyển đổi sang bố trí theo tế bào và thiết bị đúng kích cỡ, tổ chức có thể gây ảnh hưởng bất lợi tới môi trường và/hoặc thất bại khi theo yêu cầu luật pháp hiện hành.

Nguồn tài liệu hữu ích

Hyer, Nancy and Urban Wemmerlöv. Reorganizing the Factory: Competing Through Cellular Manufacturing (Portland, Oregon: Productivity Press, 2001).

Kobayashi, Iwao. 20 Keys to Workplace Improvement (Portland, Oregon: Productivity Press, 1995).

Productivity Development Team. Cellular Manufacturing: One-Piece Flow for Workteams (Portland, Oregon: Productivity Press, 1999).

Productivity Development Team. Quick Chàngeover for Operators (Portland, Oregon: Productivity Press, 1996).

Shingo, Shigeo. A Revolution in Manufacturing: The SMED System (Portland, Oregon: Productivity Press, 1985).

Sekine, Ken'ichi. One Piece Flow: Cell Design for Transforming the Manufacturing Process (Portland, Oregon: Productivity Press, 1992).

( Nguồn: IMPAC University )