BÁO CÁO MÔN HỌC KỸ THUẬT MÔ HÌNH HÓA MÔ PHỎNG MÔ PHỎNG HỆ THỐNG SẢN XUẤT FLOWSHOP

− Xây dựng mô hình Logic khi giả sử các hàng đợi đơn hoạt động theo M/M/1 − Dùng Sequence để xây dựng quan hệ các công việc-vào các máy theo thứ tựkhácnhau và dùng các module trong Advan

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ

MINH ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

KHOA CƠ KHÍ

BỘ MÔN KỸ THUẬT HỆ THỐNG CÔNG NGHIỆP

oOo

BÁO CÁO MÔN HỌC: KỸ THUẬT MÔ HÌNH HÓA & MÔ PHỎNG

MÔ PHỎNG HỆ THỐNG SẢN XUẤT FLOWSHOP

GVHD: TS Nguyễn Vạng Phúc NguyênSVTH: Nhóm 7

Trương Hữu Khang MSSV: 1810217Nguyễn Thành Minh MSSV: 1810329Nguyễn Võ Bảo Ngọc MSSV: 1810363Nguyễn Mai Vân Thảo MSSV: 1814047Dương Hữu Phúc MSSV: 1813557

Tp Hồ Chí Minh, Tháng 6/2021

3.1 Phác thảo mặt bằng và đường đi 183.2 Thực hiện mô mình mô phòng Animation 193.2.1 Minh họa cho các Resource 193.2.2 Minh họa đường đi trong xưởng 20

3.4 Mô phỏng Animation hoàn chỉnh 23

5.1 Trung bình thời gian hoàn thành công việc của từng trạm 27

5.3 Số đơn hàng trung bình hoàn thành trong tuần 285.4 Thời gian chờ trung bình của các công việc tại trạm 305.5 Số lượng trung bình của các công việc phải chờ tại các trạm 305.6 Độ hữu dụng của trạm công nhân/máy ở mỗi công đoạn gia công 31

6.1 Xác định số lần lặp (Number of replications) 336.2 Chạy mô phỏng với bộ phát số ngẫu nhiên 346.2.1 Bộ phát số ngẫu nhiên CRN 34

DANH SÁCH HÌNH ẢNH

Hình 2.2 Mô hình tổng quát quá trình Tạo đơn hàng 6Hình 2.3 Module Create “Tao don hang” 6Hình 2.4 Module Decide chia đơn hàng 7Hình 2.5 Module tạo bộ phát đầu vào 7Hình 2.6 Module chia loại size trong từng đơn hàng 8Hình 2.7 Module Assign gán thuộc tính cho loại túi 8

Hình 2.9 Module gán dây chuyền sản xuất 9Hình 2.10 Mô hình Trạm A -B - C - D 10Hình 2.11 Module Route và Station của trạm A 10

Hình 2.13 Module Process của trạm A 11Hình 2.14 Module Decide của trạm In nhiệt 12Hình 2.15 Mô hình hoàn thiện trạm E 12Hình 2.16 Mô hình Đóng gói và Di chuyển 13Hình 2.17 Data Resource và Process hoàn chỉnh 14Hình 2.18 Mô hình Chia đon hàng hoàn thiện 15

Hình 2.22 Mô hình Arena hoàn chỉnh 17Hình 3.1 Mặt bằng và đường đi phác thảo 18Hình 3.2 Cửa số khai báo Animation cho Resource 19

Hình 3.4 Hộp thoại khai báo đường đi 21

Hình 3.6 Hộp thoại Expression Builder 22Hình 3.7 Khai báo biến trong biểu đồ 22

Hình 3.8 Animation hoàn chỉnh 23Hình 3.9 Animated Plot thể hiện Total Wip 23Hình 4.1 Khởi tạo tham số đầu vào 24Hình 4.2 Thiết lập ghi nhận kết quả phân tích Warm-up 25Hình 4.3 Đọc kết quả trên Output Analyzer 25Hình 4.4 Kết quả chạy Warm-up với 1 lần lặp 26Hình 4.5 Kết quả chạy Warm-up với 10 lần lặp 26Hình 5.1 Xác định thông số đầu vào Run Setup 27Hình 5.2 Thời gian trung bình hoàn thành công việc của từng trạm 28

Hình 5.4 Run Setup được thiết lập lại cho đơn hàng một tuần 29Hình 5.5 Kết quả đơn hàng trung bình đáp ứng trong tuần 29Hình 5.6 Kết quả thời gian chờ trung bình của các công việc ở mỗi trạm 30Hình 5.7 Số lượng trung bình của các công việc phải chờ tại các trạm 30Hình 5.8 Độ hữu dụng của trạm công nhân/máy ở mỗi công đoạn gia công 31

Hình 6.2 Khai báo chi phí hoạt động trả cho nhân công 37

DANH SÁCH BẢNG BIỂU

Bảng 2.1 Dữ liệu của hệ thống sản xuất Flowshop 3Bảng 6.1 Khai báo processing time cho trường hợp 1 34Bảng 6.2 Khai báo processing time cho trường hợp 2 35Bảng 6.3 Tham số đầu vào những lần chạy mô phỏng 35Bảng 6.4 Bảng tổng hợp kết quả so sánh half-width 36

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU 1.1 Đặt vấn đề

Sản xuất Flowshop là một quá trình mà ở đó người ta xử lý, gia công, chế biếnmột hoặc một nhóm sản phẩm với khối lượng lớn và có tính chất liên tục Đối tượngnghiên cứu là một xưởng sản xuất túi vải, sản xuất theo hình thức Flowshop Nhóm sẽthực hiện mô phỏng quá trình sản xuất bằng phần mềm Arena để hỗ trợ trong việcphân tích kết quả và đưa ra kiến nghị phù hợp

1.2 Mục tiêu nghiên cứu

Mục tiêu nghiên cứu là xây dựng mô hình mô phỏng hệ thống sản xuất theohình thực Flowshop và trả lời các vấn đề sau

− Xác định thời gian Delete-point bằng phân tích Warm-up từ đó xác định tham

số Replication Length

− Xây dựng mô hình Logic khi giả sử các hàng đợi đơn hoạt động theo M/M/1

− Dùng Sequence để xây dựng quan hệ các công việc-vào các máy theo thứ tựkhácnhau và dùng các module trong Advanced Transfer

− Dựng mô hình mô phỏng animation cho đề tài

− Thể hiện các entity di chuyển bằng module Route, Station, có animated plot thểhiện total WIP trong xưởng

− Phân tích Tiêu chuẩn đánh giá hiệu năng các hoạt động trên mô hình mô phỏng

1.3 Các yếu tố cần quan tâm

Khi thực hiện mô phỏng, ta cần xác định các dữ liệu cần thiết để xây dựng môhình trên phần mềm Arena Ngoài ra, ta cần quan tâm đến các yếu tố sau:

a Thiết lập thời gian làm việc/ngày (Run Setup)

b Thiết lập thời gian cơ sở để Arena thu thập dữ liệu biến hệ thống (Run Setup)

c Số lượng các công đoạn gia côngd Số lượng các máy (đồng nhất) trong mỗicông đoạn gia công

d Thứ tự gia công công việc trên các nhóm máy (work sequence), bao gồm tỷ lệ

hư hỏng, tỷ lệ sản phẩm tách loại

e Tiêu chuẩn đánh giá (performance evaluation criterion)

1.4 Tiêu chuẩn đánh giá

1 Trung bình thời gian hoàn thành các công việc

2 WIP

3 Số đơn hàng trung bình hoàn thành trong tuần (number out)

4 Thời gian chờ trung bình của các công việc tại các trạm (giờ)

5 Số lượng trung bình các công việc phải chờ tại các trạm (giờ)

6 Độ hữu dụng (utilization) của trạm công nhân/máy ở mỗi công đoạn gia công

CHƯƠNG 2 XÂY DỰNG MÔ HÌNH LOGIC 2.1 Giới thiệu hệ thống

Đề tài nghiên cứu một khu vực sản xuất của công ty ISE_HCMUT Công ty sẽnhận lệnh sản xuất một số lượng đơn hàng túi vải kaki đơn màu Thời gian giữa cácđơn hàng đến xưởng là 1.5 ngày Mỗi đơn hàng thường là 500 hoặc 1000 túi vải Trong

đó, mỗi đơn hàng gồm 2 size túi Mvà L với tỷ lệ khoảng 35% và 65% tương ứng

Kỳ vọng thời gian xử lý mỗi công việc được cho là theo phân bố Normal; hơnnữa, thời gian xử lý thực tế (actual processing time) có trung bình biến đổi (averagevariation) nằm trong khoảng 15% giá trị trung bình (average value)

Quy trình sản xuất theo hệ thống Flow shop vì vậy các thực thể sẽ được giacông theo trình tự nhất định Sau khi gia công tại các công đoạn, các thực thể sẽ đượcđóng gói theo lô 50 cái cho size M và size L trong thùng carton với tỷ lệ bằng nhau

Do yêu cầu đầu ra của đơn hàng là cố định, nên ta cần xác định bộ phát đầu vàotheo một tỷ lệ tương ứng, bao gồm các hư hỏng phải loại bỏ trong quá trình sản xuất

2.2 Tham số đầu vào

Theo số thứ tự nhóm đã đăng ký là nhóm 9, xác định được số giờ làm việctrong mỗi ca là 9 giờ/ngày

Theo đề bài, kỳ vọng thời gian xử lý mỗi công việc được cho là theo phân bốNormal và thời gian xử lý thực tế (actual processing time) có trung bình biến đổi nằmtrong 15% Từ kỳ vọng thời gian gia công (một lô 50 cái/phút) được cho ở đề, ta xácđịnh được phương sai và độ lệch chuẩn được thể hiện ở bảng dưới

Bảng 2.1 Dữ liệu của hệ thống sản xuất Flowshop Công việc Số máy Số người Kỳ vọng Var Std Tỉ lệ lỗi Xử lý

− Để chạy mô hình ta đưa ra một số giả thuyết như sau:

− Tỷ lệ sản xuất túi theo phương pháp in nhiệt và ép lụa lần lượt là là 40 - 60.

− 1 nhân viên KCS kiểm tra cho từng công đoạn trong công việc may túi.

− Thời gian di chuyển qua từng công việc là như nhau với thời gian là 1 phút,riêng thời gian từ trạm D sang trạm E1 là 2 phút

− Số lượng sản xuất qua từng trạm là 50 cái/lô, loại bỏ và rework theo lô.

2.4 Mô hình logic

Sau đây là mô hình logic của hệ thống sản xuất Flowshop

Hình 2.1 Mô hình Logic

Đầu tiên, hệ thống sẽ nhận được đơn hàng 500 hay 1000, sau đó lượng nguyên liệu sẽ

đi qua lần lượt các công đoạn, trong đó bộ phát đầu vào sẽ được cộng thêm tỉ lệ rủi ro

để tránh tình trạng sản xuất thiếu hàng Chú ý, khi đi đến công đoạn D, nguyên liệu sẽđược xử lý bởi hai phương pháp in nhiệt hay ép lụa với tỉ lệ là 50-50 Tại công đoạn E,nguyên liệu sẽ đi qua 4 khâu đó là Khâu - Ghim - Gấp - Ráp, mỗi khâu sẽ có 1 nhânviên KCS kiểm tra chất lượng theo lô Khi lô hàng đạt yêu cầu sẽ được chuyển quakhâu khác, nếu không đạt yêu cầu sẽ được trả về trạm trước đó để làm lại hoặc loại bỏ

lô hàng

Sau khi đi qua công đoạn E, thực thể sẽ đi đến công đoạn Đóng gói di chuyển đếnKho, với đầu ra là số lượng đơn hàng Tại đây thực thể sẽ được chia thành các loại đơnhàng 500 hoặc 1000 và trong mỗi đơn hàng bao gồm 35% túi size M và 65% túi sizeL

2.5 Xây dựng mô hình trên phần mềm Arena

2.5.1 Tạo đơn hàng

Dưới đây là mô hình tổng thể của quá trình tạo đầu vào

Hình 2.2 Mô hình tổng quát quá trình Tạo đơn hàng

Để bắt đầu tạo thực thể, đầu tiên cần tạo module Create với đáp ứng điều kiện đầu vàocủa đơn hàng như sau:

Hình 2.3 Module Create “Tao don hang”

Các đơn hàng vào được tạo trong module Create với tên khoảng cách giữa các lần đến

là 1.5 ngày với số lượng là 1

Sau đó tiếp tục chia loại đơn hàng theo loại 500 hay 1000 túi với tỉ lệ 50-50 Sử dụngmodule Decide để phân loại đơn hàng như sau:

Hình 2.4 Module Decide chia đơn hàng

Với “True”, đơn hàng sẽ thuộc loại đơn với số lượng 500 túi; với “False”, đơn hàng sẽthuộc loại đơn 1000 túi Vì sản xuất túi sẽ có rủi ro loại bỏ nếu gia công hỏng ở một sốcông đoạn nên ta sẽ phải cộng thêm tỉ lệ loại bỏ vào đầu vào để đảm bảo sản xuấtkhông bị thiếu số liệu

Số lượng nguyên liệu được tính như sau: Giả sử gọi X là số lượng lô hàng cần tạo đểsản xuất trong một đơn hàng Theo đề bài, do phương pháp sản xuất khác nhau nên tỉ

lệ loại bỏ sản phẩm khác nhau Bộ phát đầu vào bao gồm các hư hỏng phải loại bỏtrong quá trình sản xuất là:

(0.3 x X x 97% + 0.7 x X)99% = 10 (với loại đơn hàng 500 có số lô là 10)

=> X = 10.19 (lô)≈ 11 (lô) = 550 (túi)(0.3 x X x 0.97% + 0.7 x X)99% = 20 (với loại đơn hàng 1000 có số lô là 20)

=> X= 20.38 (lô)≈ 21 (lô) = 1050 (túi)Sau khi tính được bộ phát đầu vào, sử dụng module Separate với Type là DuplicateOriginal để tạo ra số lượng túi cần sản xuất tùy thuộc vào loại đơn hàng

Hình 2.5 Module tạo bộ phát đầu vào

Sau khi xác định được loại đơn hàng và bộ phát đầu vào của mỗi loại, sử dụng moduleDecide để chia loại size M và L của từng đơn, trong đó 35% là size M và còn lại làsize

L Module được thể hiện như sau:

Hình 2.6 Module chia loại size trong từng đơn hàng

Sau khi đã chia được tỷ lệ số lượng size M và L, sử dụng module Assign để gán thuộctính cho từng size., hình phía dưới mô tả các thuộc tính của Size M thuộc đơn hàng

500 bao gồm: Attribute: Loai don hang; Entity Type: gán thuộc tính cho thực thể là túisize M; Entity Picture để thể hiện hình ảnh của thực thể túi size M

Tương tự ta tạo các Assign 2, 3, 4 để gán các thuộc tính cho các size thuộc đơn hàngkhác nhau còn lại

Hình 2.7 Module Assign gán thuộc tính cho loại túi

Sau đó sử dụng module Decide và module Batch để gom các thực thể theo lô với sốlượng là 50 túi mỗi loại

Hình 2.8 Module chia lô sản xuất

Tiếp theo sử dụng module Decide để chia tất cả các batch gia công theo phương pháp

Ép lụa hay In nhiệt với tỷ lệ 60 - 40 Sử dụng module Assign để gán Sequence chotừng phương án sản xuất

Hình dưới thể hiện với “True” sẽ có 60% các lô hàng được sản xuất bằng phương pháp

in lụa, tương ứng với Entity.Sequence 1, và các lô hàng còn lại được sản xuất bằngphương pháp in nhiệt tương ứng với Entity.Sequence 2 Sau khi gán thuộc tính tất cảcác batch sẽ di chuyển đến trạm A theo sequence đã được thiết lập

Hình 2.9 Module gán dây chuyền sản xuất

2.5.2 Xây dựng dây chuyền sản xuất

Để xây dựng được mô hình sản xuất, ta sẽ thiết lập từng trạm riêng biệt với các chứcnăng làm việc khác nhau Dưới đây là hình ảnh tổng quát sau khi đã xây dựng được

mô hình cho trạm A - B - C - D

Hình 2.10 Mô hình Trạm A -B - C - D

Vì cách thiết lập cho các trạm là tương tự, nên nhóm chỉ trình bày một số trạm điểnhình Ở hình dưới ta có sơ đồ trạm A như sau:

Hình 2.11 Module Route và Station của trạm A

Bước đầu sử dụng module Station - Route, module Station có nhiệm vụ nhận thực thểchuyển đến từ module Route Đối với module Route, ta nhập thời gian di chuyển củathực thể đến các trạm khác ở mục Route Time và thiết lâp kiểu đến ở mục DestinationType

Đối với trạm gia công đầu tiên, vì để có thể đo được thời gian của một lô hàng bắt đầu

từ lúc vào trạm đầu tiên đến trạm cuối cùng, ta sử dụng thêm module Hold với điềukiện giữ cái lô hàng cho tới khi nào trạm A trống (WIP==0) Ta thiết lập module Holdnhư sau:

Hình 2.12 Module Hold

Module Process dùng để khai báo nguồn lực và thời gian xử lý trên các trạm làm việc.Đối với module Process, đặt Process ở mục Name, sau đó chọn Add và Edit để khaibáo Resources là nhân lực làm việc trong 1 Process đó Chọn Delay Type là Normaltheo đề bài cho, nhập thời gian gia công sản phẩm ở Value (Mean) và độ lệch chuẩn đãđược tính ở phần trên Dưới đây là ví dụ Process của Trạm A:

Hình 2.13 Module Process của trạm A

Thực hiện tương tự đối với tất cả công đoạn còn lại Tuy nhiên, đối với trạm D, ta sửdụng module Decide để tiếp tục chia nhỏ trạm thành 2 Station để thực thể đi vào từngtrạm ứng riêng ứng với 2 công nghệ in khác nhau Đối với trạm In lụa, thực thể có tỉ lệlỗi bằng 0 nên sẽ được chuyển đến trạm E - May Đối với trạm In nhiệt, tỉ lệ lỗi là 3%nên sẽ sử dụng module Decide với phần trăm “True” là 97%, 3% còn lại sẽ bị loại bỏ

và sử dụng module Dispose để thực thể bị lỗi ra khỏi hệ thống

Hình 2.14 Module Decide của trạm In nhiệt

Sau khi xây dựng được mô hình cho các công đoạn từ A đến D ta tiếp tục xây dựng

mô hình cho trạm E Hình dưới mô tả trạm E sau khi đã được thiết lập hoàn chỉnh, baogồm 4 công đoạn khác nhau là Khâu - In - Gấp - Ráp

Hình 2.15 Mô hình hoàn thiện trạm E

Trong công việc May bao gồm 4 bước gia công, theo giả định nhóm đặt ra, qua mỗikhâu đều các chi tiết sẽ được kiểm tra theo lô, đối với các chi tiết lỗi nhẹ sẽ được trả vềtrạm trước đó và làm lại, đối với các chi tiết lỗi nặng sẽ bị loại bỏ như khâu E1, chi tiết

đúng sẽ chuyển sang khâu tiếp theo Do vậy, công đoạn E gồm 4 Buffer và 1 nhân viênKCS sẽ đảm nhiệm công việc kiểm tra sản phẩm của cả 4 khâu đó Đối với các Buffer,

sử dụng module Decide để gán tỉ lệ lỗi của các lô hàng và module Separate để tách sốlượng bị loại bỏ và rời khỏi hệ thống

Thực hiện xây dựng mô hình tương tự cho trạm Kho và trạm Đóng gói

Hình 2.16 Mô hình Đóng gói và Di chuyển

Sau đây là ảnh tổng hợp của các module Process và Resource trong mô hình hoàn thiện

Hình 2.17 Data Resource và Process hoàn chỉnh

2.5.3 Thiết lập đơn hàng cho đầu ra

Sau khi sản phẩm được đóng gói và vận chuyển, ta cần thiết lập các lô hàng để tạothành đơn hàng 500 và 1000 Dưới đây là mô hình Chia đơn hàng đã hoàn chỉnh

Hình 2.18 Mô hình Chia đon hàng hoàn thiện

Đầu tiên sử dụng module Batch để tách các lô hàng, sau đó sử dụng module Decide đểchia thành các loại đơn 500 hoặc 1000 và sử dụng module Batch để gộp số lượng từngloại size với đơn hàng tương ứng, cuối cùng tiếp tục sử dụng module Batch để gộp sốlượng 2 size của từng loại đơn hàng

Để tránh trường hợp 2 lô của cùng 1 size đi vào module Batch cuối cùng không tạođược lô hàng 500 hoặc 1000, sử dụng module Hold và Signal để mỗi lô size M và Lkết hợp thành 1 đơn hàng Thiết lập module Hold và Signal cho đơn hàng 500 túi nhưsau:

Hình 2.19 Module Hold và Signal

Thực hiện tương tự cho lô hàng 1000 Sau đó sử dụng module Assign để gán thuộctính Đơn hàng và module Dispode để đơn hàng đi ra khỏi hệ thống

Hình 2.20 Assign Đơn hàng

2.6 Thiết lập Sequences

Sử dụng Sequence Spreadsheet trong Advanced Transfer để tạo trình tự di chuyển củathực thể Quá trình sản xuất của túi vải sẽ theo theo 2 Sequence khác nhau với tỉ lệ 60 -

40 ứng với Sequence 1 và Sequence 2 Ở mục Station Name, nhập số trạm thực thể sẽ

đi qua theo thứ tự, sau đó đối với mỗi Route, điều chỉnh Destination Type là “BySequence”

Hình dưới thể hiện danh mục của cả 2 Sequence:

Hình 2.21 Sequence Spreadsheet

Dưới đây là mô hình hoàn thiện của quá trình sản xuất được thể hiện trong Arena

Hình 2.22 Mô hình Arena hoàn chỉnh

CHƯƠNG 3 XÂY DỰNG MÔ HÌNH ANIMATION 3.1 Phác thảo mặt bằng và đường đi

Để thực hiện xây dựng mô hình mô phỏng Animation trong ARENA, nhómthực hiện phác thảo mặt bằng và đường đi trong xưởng sản xuất để dễ dàng hình dung

và xây dựng mô hình Animation tốt hơn

Nhóm quyết định sắp xếp các trạm theo hình chữ U để dòng di chyển nguyênvật liệu, WIP và thành phẩm không bị chồng chéo lên nhau từ đầu vào đến đầu ra.Việc phân chia các trạm và đường đi phát thảo sẽ được trình bày sơ lược dưới hình 2.1dưới đây:

Hình 3.1 Mặt bằng và đường đi phác thảo

Trong đó, nhóm giả định rằng:

− Các trạm Buffer sẽ do một người thực hiện các công việc: Thu gom và đếm một

lô hàng 50 cái để đưa sang trạm tiếp theo, cũng như KCS kiểm tra tại mỗi trạm.Sau khi hoàn thành công việc ở Buffer 1, công nhân này sẽ thực hiện chuyển lôhàng sang trạm tiếp theo và đến Buffer 2 để thực hiện công việc tại đây cho đếnkhi chuyển sang đóng gói, người này trở lại Buffer 1 để tiếp tục chuỗi công việc