Bài Giảng Quản lý công nghiệp - Quản Lý Quá Trình Sản Xuất

Bài Giảng Quản Lý Quá Trình Sản Xuất Bài Giảng Quản Lý Quá Trình Sản Xuất Bài Giảng Quản Lý Quá Trình Sản Xuất Bài Giảng Quản Lý Quá Trình Sản Xuất Bài Giảng Quản Lý Quá Trình Sản Xuất Bài Giảng Quản Lý Quá Trình Sản Xuất Bài Giảng Quản Lý Quá Trình Sản Xuất Bài Giảng Quản Lý Quá Trình Sản Xuất Bài Giảng Quản Lý Quá Trình Sản Xuất Bài Giảng Quản Lý Quá Trình Sản Xuất Bài Giảng Quản Lý Quá Trình Sản Xuất Bài Giảng Quản Lý Quá Trình Sản Xuất Bài Giảng Quản Lý Quá Trình Sản Xuất

MICA International Research Institute

Multimedia, Information, Communication & Applications

QUẢN LÝ QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT

VIỆN ĐIỆN

Giới thiệu môn học

 Kiểm tra giữa học kỳ (0,3)

 Thi cuối học kỳ (0,7)

2003, 3ème édition

Economica, 1999

Nội dung môn học

 Tính linh hoạt trong các hoạt động quản lí công nghiệp

gian biểu sản xuất

Phần 1: Giới thiệu chung

về Quản lí công nghiệp

Chương 1: Giới thiệu chung

 Lịch sử phát triển các hệ thống quản lí công nghiệp

 Tính linh hoạt trong bài toán quản lí công nghiệp

 Quản lí công nghiệp

 Định nghĩa

 Phương pháp đa cấp

 Cấu trúc ma trận

 Phân loại các hệ thống sản xuất

 Phân loại theo tổ chức các nguồn lực

Hệ thống công nghiệp (1)

lượng

Tính toán chi phí

Giao hàng Đầu vào

Đơn đặt hàng

Đặt hàng nguyên liệu đầu vào

Quản lí xuất nhập kho

Hệ thống công nghiệp (2)

Hệ thống công nghiệp (3)

Hệ thống công nghiệp (4) – Dự án

 Taylor (1911): tổ chức các công việc dựa trên

 Sự khác biệt giữa việc thiết kế và thực hiện

 Thực hiện tối ưu các công việc và vận chuyển

 Sử dụng tối đa năng suất của máy móc

 Ford (1913): tiêu chuẩn hóa các hệ thống sản xuất và khái niệm làm việc trên dây chuyền

 Khái niệm nâng cao tính linh hoạt trong các doanh nghiệp

 Haris và Wilson (1913-1924): Kinh tế lượng

 Fayol (1916): đưa ra mô hình phân cấp của tổ chức sản xuất

 Lập kế hoạch sản xuất, tổ chức sản xuất, kiểm soát, phối hợp sản xuất

 Gantt (1917): Lập kế hoạch sản xuất

SP – GP - GPAO

 Hệ thống sản xuất (SP) Dưới góc nhìn của kĩ sư tự động hóa: chuyển đổi một tập hợp các nguyên liệu đầu vào và/hoặc linh kiện bán thành phẩm thành sản phẩm hoàn chỉnh

 Quản lí sản xuất (GP) đảm bảo việc tổ chức hệ thống sản xuất để sản xuất được một số lượng sản phẩm mong muốn trong một khoảng thời gian nhất định với các nguồn lực có sẵn (nhân lực, công nghệ)

 Quản lí sản xuất sử dụng thiết bị máy tính (GPAO)

Hệ thống sản xuất

- nguyên liệu đầu vào

- bán thành phẩm

- thành phẩm hoàn chỉnh

- bán thành phẩm

Hệ thống sản xuất

dữ liệu kĩ thuật

Giám sát sản xuất

Sản xuất

Lưu trữ

Nhà cung cấp Thành phẩm

Quản lí công việc

Quản lí nguyên liệu đầu vào

Quản lí lưu trữ

Lập kế hoạch/thời gian biểu sản xuất

Số liệu kinh doanh

Bốn hoạt động chính của Quản lí công nghiệp

 Quản lí dữ liệu kĩ thuật

 Mô tả thiết kế các sản phẩm hoặc họ các sản phẩm

 Mô tả quy trình sản xuất của từng sản phẩm

 Quản lí dữ liệu thương mại

 Tiếp nhận các đơn đặt hàng và lập kế hoạch thực hiện việc chuyển hàng theo mong muốn của khách hàng

 Quản lí các nguyên liệu đầu vào

 Đảm bảo việc nhập hàng hóa nguyên liệu đầu vào hoặc bán thành phẩm

 Đảm bảo việc lưu trữ các sản phẩm hoàn chỉnh

 Quản lí hoạt động sản xuất

 Tổ chức thực hiện các công việc trong khoảng thời gian cho phép bằng cách điều tiết các nguồn lực sẵn có

Các hệ thống nhánh trong hệ thống công nghiệp

 Các yếu tố trực tiếp tham gia vào quá trình sản xuất

 Quản lí các hoạt động của hệ thống vật lí

Quản lí công nghiệp

 Khái niệm

Tổ chức việc thực hiện các hoạt động sản xuất dưới ràng buộc về thời gian và các nguồn lực

 Công việc cụ thể trong quản lí công nghiệp

 Lập kế hoạch sản xuất (planification)

 Lập lịch thực hiện các công việc/phân bổ các nguồn lực (scheduling)

 Quản lí các nguồn lực (resources management)

 Công cụ

 Phương pháp tính toán xác định và phương pháp tính toán ngẫu nhiên

Tính linh hoạt trong hệ thống công nghiệp

 Tính linh hoạt

 Khả năng một thệ thống công nghiệp tạo ra và quản lí sự đa dạng

để thích ứng với những sự cố đến các yếu tố môi trường (nhiễu).

 Các yếu tố này có thể đến từ nội bộ doanh nghiệp (máy móc hư hỏng, nhân viên nghỉ làm…) hoặc từ bên ngoài (đặt hàng khẩn cấp, trễ trong nhập nguyên liệu đầu vào,…)

 Sở hữu các công cụ để phản ứng một cách tốt nhất

 Tính linh hoạt (Flexibility) / Tính phản ứng (Reactivity)

 Tính linh hoạt gắn với số lựa chọn có thể để đáp ứng sự cố

 Tính phản ứng : quy trình tìm kiếm giải pháp để đáp ứng sự cố này

Quản lí các hoạt động sản xuất

(bài toán quá phức tạp)

ra quyết định thực hiện công việc

theo cấu trúc 3 lớp theo tiêu chí:

 L’horizon de decision

Phân cấp ra quyết định lập kế hoạch

 Lập kế hoạch dài hạn (strategic decisions)

 Xác định chiến lược sản xuất dài hạn cho doanh nghiệp (nghiên cứu thị trường, đầu tư, kế hoạch phát triển thị trường,…)

 Thời hạn: từ 1 đến 5 năm

 Lập kế hoạch trung hạn (tactic decisions)

 Thiết lập một kế hoạch sản xuất (xác định khối lượng sản xuất của từng loại hình sản phẩm)

 Tổ chức phân bố theo khả năng của các nguồn lực

 Thời hạn: từ 1 tháng đến 1 năm

 Lập kế hoạch ngắn hạn (operational decisions)

 Lập thời gian biểu sản xuất cụ thể (theo từng đối tượng sản phẩm

và các nguồn lực sẵn có)

 Thời hạn: 1 ngày đến 1 tuần

 Micro-planification (control)

 Thời gian thực

Mô hình phân cấp ra quyết định (1)

Hoạch định

Thực hiện

Mô hình phân cấp ra quyết định (2)

Phối hợp các nguồn lực để thực hiện các nhiệm vụ đặt ra

Phân loại các hệ thống sản xuất (1)

giống nhau, với số lượng lớn, các công cụ sản xuất được đặc tính hóa và tổ chức để tối ưu hóa quy trình sản xuất (ex: industrie automobile…)

các sản phẩm đầu ra, loại hình sản xuất không cho phép các thiết bị chuyên dụng -> các nguồn lực đa năng, tiến hành sản xuất theo lô hàng để tối ưu hóa giá thành của quá trình sản xuất

 Sản xuất đơn chiếc (quản lí dự án): sản xuất ra số lượng rất nhỏ, quy trình sản xuất lớn, có sự tham gia của nhiều

nguồn lực (công nghiệp hàng không,…)

Phân loại các hệ thống sản xuất (2)

 Tổ chức sản xuất trên Dây chuyền

 Quy trình sản xuất các sản phẩm được thực hiện đồng nhất trên dây chuyền

 Quan trọng của sự tin cậy các yếu tố sản xuất trên dây chuyền, việc hỏng hóc của một thiết bị kéo theo sự ngừng sản xuất trên cả dây chuyền -> bảo trì thiết bị

 Tính toán cân bằng trên Dây chuyền sản xuất để sản phẩm được thực hiện trong khoảng thời gian hằng số

Phân loại các hệ thống sản xuất (3)

 Tổ chức sản xuất theo phân xưởng:

 Lao động lành nghề và thiết bị đa năng

 Quản lí nguồn cung cấp, chi phí xử lí sự cố cao

 Giảm chi phí:

 Tối ưu hóa đặt vị trí của các phân xưởng sản xuất

 Kĩ thuật phân nhóm công việc: phân bố theo các nhóm phân xưởng theo các đặc thù công việc của từng phân xưởng.

 Quản lí các tuyến đường trung chuyển giữa các phân xưởng -> tối

ưu hóa lịch trình sản xuất

Phân loại các hệ thống sản xuất (4)

thời gian dài

song nhiều dự án nhỏ, ở các giai đoạn phát triển khác nhau

nhau

thành không có khả năng lưu trữ hoặc các nguyên vật liệu cung ứng đặc biệt cho dự án)

 Vấn đề đặt ra: thực hiện đúng hạn và quản lí chi phí

 Vai trò đặc biệt của việc Lập kế hoạch sản xuất

Phân loại các hệ thống sản xuất (5)

một khách hàng, số lượng sản phẩm lớn, nhu cầu ngẫu nhiên

của sản phẩm

khoSản xuất tinh gọn

MICA International Research Institute

Multimedia, Information, Communication & Applications

Phần 2: Mô hình hóa và phương pháp tối ưu sử dụng cho bài toán lập kế hoạch

Phần 2: Phương pháp lập kế hoạch sản xuất

 2.1 Lập kế hoạch sản xuất – Lập trình tuyến tính

 2.2 Bài toán lập thời gian biểu sản xuất

 Khái niệm và định nghĩa

 Các ràng buộc

 Ràng buộc về thời gian

 Ràng buộc về nguồn nhân lực

 Phân loại các bài toán

 2.3 Lập thời biểu thực hiện dự án

 Vị trí của bài toán

 Sơ đồ Gantt

 Biểu đồ các công việc

 Phương pháp PERT

 Lập thời gian biểu sản xuất của nhà máy

 Vị trí của bài toán và các định nghĩa

 Bài toán cho một máy sản xuất

Lập kế hoạch sản xuất

Lập kế hoạch sản xuất – Lập trình tuyến tính

hạn tối ưu với các nguồn nhân lực hạn chế

 Sản xuất = quy trình thực hiện liên tục trong một khoảng thời gian đủ lớn

phương trình trong đó các biến là các khối lượng sản xuất trong mỗi thời kỳ sản xuất

một tiêu chí đặt ra (tối ưu thời gian chết trên các máy, tối ưu thời gian lưu kho, tối ưu chi phí, tối đa hóa lợi nhuận…)

Lập trình tuyến tính (1)

lần lượt là 3$ và 5$

gói

gói

để tối đa hóa doanh thu của doanh nghiệp

Lập trình tuyến tính (2)

Lập trình tuyến tính – Bài tập (1)

 Phương pháp giải bài toán lập trình tuyến tính

 Phương pháp giải “Simplex” (sinh viên tự tìm hiểu)

 Công cụ tính toán trên máy tính: Cplex, Matlab (Tool Box Optimisation), GLPK

 Bài tập:

Nhà máy lắp ráp Samsung ở Việt Nam chịu trách nhiệm lắp ráp 4 mặt hàng tivi như sau: Tivi Plasma 55cm (M1), tivi Plasma 70cm (M2), tivi LED 55cm (M3) et tivi LED 70(M4) Nhà máy bao gồm 2 phân xưởng: phân xưởng lắp ráp và phân xưởng đóng bao bì Quy trình thực hiện của mỗi loại như sau:

 Công suất của phân xưởng lắp ráp 6000h/tháng, công suất của phân xưởng đóng bao bì 1500h/tháng Lợi nhuận thu được trên mỗi thành phẩm M1, M2, M3, M4 lần lượt là 60$, 90$, 120$ và 150$.

 Nhà máy được cung cấp mỗi tháng 450 bộ điều khiển và 300 tấm đèn LED, tấm plasma thì có số lượng không hạn chế Mỗi thành phẩm tivi loại các trên đều cần 1 bộ điều khiển.

 1 Viết mô hình lập trình tuyến tính cho bài toán

 2 Lập kế hoạch sản xuất cho nhà máy sử dụng công cụ GLPK

Thời gian lắp ráp 8h 10h 12h 15h

Thời gian đóng bao bì 2h 2h 4h 5h

Lập trình tuyến tính – Bài tập (2)

 Bài toán lập trình tuyến tính có biến

số tự nhiên

 Phương pháp giải Branch & Bound

 Độ phức tạp của bài toán lớn

 Ví dụ: (bài toán kinh điển “knapsack”) Một người chuẩn bị ba lô để đi leo núi

Anh ta chỉ mang được tối đa 14kg Đối với mỗi đồ vật trong danh sách mong muốn mang theo, anh có đưa ra chỉ số

sở thích đối với từng đồ vật

 Lập bài toán lập trình tuyến tính

 Giải bài toán

 Độ phức tạp của bài toán

 Đưa ra phương pháp giải gần đúng cho bài toán, so sánh với kết quả tối

ưu thu được

Lập thời gian biểu

Lập thời gian biểu dự án (1)

 Cho biết ngày bắt đầu, kết thúc công việc

độ

Lập thời gian biểu dự án (2)

Sơ đồ ADM (1)

 Thường triển khai từ trái qua phải

 Nút chứa mã số duy nhất, biểu diễn cho 1 mốc sự kiện

 Mã số trên nút nhìn chung tăng theo trật tự từ trái qua phải

 Mũi tên đại diện cho công việc, đi từ nút này đến nút khác

 Tên và thời gian công việc ghi trên mũi tên và không cần tỷ lệ với

độ dài mũi tên

 Nếu công việc B có công việc trước là A thì nút kết thúc của A là nút bắt đầu của B

Sơ đồ ADM (2)

cùng 1 giai đoạn

phải kết thúc ở cùng 1 giai đoạn

tiên của sơ đồ

của sơ đồ

 “Công việc ảo“ không đại diện cho bất kỳ công việc nào, chỉ biểu diễn sự phụ thuộc nhau giữa các công việc

Sơ đồ ADM (3)

Sơ đồ ADM (4)

việc:

 Số giờ công (effort) không quyết định chiều dài dự án (duration)

Sơ đồ ADM (5)

Sơ đồ ADM (6)

Ví dụ 1: Vẽ sơ đồ ADM dựa trên bảng hoạt động:

Phương pháp đường găng (CPM) (1)

án

thời gian dài nhất

 Cho biết chiều dài dự án và các công việc cần theo dõi

tính thì chiều dài dự án cũng bị kéo dài tương ứng

Phương pháp đường găng (CPM) (2)

dự kiến (một thời gian nhất định) mà không ảnh hưởng tới chiều dài dự án

Các đường ngoài găng cũng có nguy cơ trở thành găng

Phương pháp đường găng (CPM) (3)

Ví dụ: Vẽ sơ đồ ADM, tìm Đường găng, tính chiều dài dự án cho kế hoạch sau:

Hoạt động Thời hạn (ngày) Hoạt động trước

Sơ đồ PERT (1)

 Hãy tìm chi phí rút ngắn với thời gian tối thiểu

STT Công việc Công việc trước Thời gian dự kiến Thời gian tối thiểu

Sơ đồ PERT (1)

Hoạt động động Hoạt

Ví dụ 2: Cho bảng phân bố công việc dự án như sau:

 Lập sơ đồ PERT và tìm đường găng

 Tìm thời gian tối thiểu để hoàn thành dự án và chi phí

Lập thời gian biểu sản xuất – Công việc

 n công việc

 Thực hiện lập thời gian biểu cho từng công việc T j

 Phân bổ các nguồn lực cần thiết cho công việc

 Thời gian bắt đầu thực hiện trên các nguồn lực

 Thời gian kết thúc trên các nguồn lực

 thời gian bắt đầu công việc

 Thời gian kết thúc công việc

 Phân tách công việc?

 Đặc tính của từng công việc T j

 Quy trình thực hiện trên các nguồn lực

 Thời gian thực hiện p ij

 Thời gian bắt đầu mong muốn r ij

 Thời hạn kết thúc d

Lập thời gian biểu sản xuất – Các tiêu chí

j j

Mô tả thực hiện một công việc

 Chúng ta có thể phân ra 3 bước trong việc thực hiện một công việc

Bài toán lập thời gian biểu sản xuất

Bắt đầu (1), thời gian (2), kết thúc (3)

Khối lượng nguồn lực (4), chu trình (5)

Bài toán lập thời gian biểu sản xuất (2)

Bài toán được phân thành nhiều dạng

 Lập thời gian biểu không có sự hạn chế của nguồn lực VD: quản lí dự án

 Một dự án duy nhất

 Số lượng công việc lớn

 Mối tương quan về thời gian giữa các công việc lớn

 Khối lượng nguồn lực là các biến quyết định của bài toán

Bài toán lập thời gian biểu sản xuất (2)

 Lập thời gian biểu với sự hạn chế của nguồn lực

 Lập thời gian biểu nhà máy/tin học

 Một máy

 m máy giống nhau

 m máy đa năng

 Lập thời gian biểu với các nguồn lực dùng chung (nguồn lực có thể được sử dụng đồng thời cho nhiều công việc khác nhau)

 Tái tạo/hạn chế

 Lập thời gian biểu với những công việc không thể chia nhỏ/có thể chia nhỏ

Lập biểu sản xuất/phân bổ nguồn lực

 Thực hiện các công việc trong khoảng thời gian và trong không gian của nguồn lực

 Thời gian liên tục

 Ràng buộc về mặt thời gian giữa các công việc

 Ràng buộc về nguồn lực

Tối ưu hóa

 Tìm đường đi trong đồ hình

 Lập trình tuyến tính

 Lập trình phi tuyến

 Tùy thuộc vào từng mô hình bài toán

tính toán nhanh nhất có thể

 VD: xây dựng luật ưu tiên, Tabou search, genetic algorithm,

…

Bài toán cho một máy sản xuất (1)

2013

61

Bài toán cho một máy sản xuất (2)

 Lập biểu không tính đến thời hạn trễ của từng công việc

 Tối ưu thời gian kết thúc

 Tối ưu thời gian quay vòng

 Luật Smith: WSPT – Weighted Shortest Processing Time first

 Sắp xếp các công việc theo thứ tự tăng dần của pi/wi cho phép nhận

được giá trị bé nhất (tối thiểu hóa) của chi phí lưu trữ kho (C w) hoặc

thời gian làm việc trung bình (F w)

0

C max =1 7

Bài toán cho một máy sản xuất (3)

 Lập biểu tính toán đến thời hạn trễ của các công việc

 Tối ưu trễ trung bình

 SPT: Shortest processing time

 Sắp xếp công việc theo thứ tự tăng dần của thời gian thực hiện công việc

 Tối ưu độ trễ lớn nhất của công việc thành phần hoặc tổng trễ tích lũy của các công việc

 Luật Jackson: EDD – Earliest Due Date first

 Sắp xếp các công việc theo thứ tự tăng dần của thời hạn kết thúc cho phép

Bài toán cho một máy sản xuất (4)

 Tối ưu số lượng các công việc trễ

Bài toán cho một máy sản xuất (5)

 Bài toán công việc có đặc tính phân tách – tối ưu

 Luật EDD biến thể

 Trong số các công việc chưa hoàn thành lựa chọn các công việc có thời hạn thực hiện ngắn nhất

 Bài toán tối ưu hóa

 Luật Schrage

 Thực hiện các công việc có r j nhỏ nhất

 Khi xuất hiện công việc được thực hiện sau r j thì lựa chọn các công việc có thời hạn ngắn nhất.

Bài toán nhiều máy hoạt động song song (1)

 Giả thiết:

 m máy

 n công việc

 Bài toán giải quyết:

 Quyết định thực hiện mỗi công việc trên máy nào?

 Xác định chu trình hoạt động trên mỗi máy

 Bài toán được chia làm 3 loại:

 Các máy giống hệt nhau: thời gian thực hiện một công việc là bằng nhau trên tất

Bài toán nhiều máy hoạt động song song (2)

 Các công việc có thể phân tách, tối ưu



 Luật McNaugton: Trên máy đầu tiên sắp xếp các công việc cho đến khi đạt C Làm

tương tự trên các máy tiếp theo

 VD: Có 3 máy làm việc

 Các công việc không thể phân tách, tối ưu

 Sử dụng SPT: khi một máy m được giải phóng, thực hiện công việc có thời gian thực hiện ngắn nhất trên máy m

j j

