Slide Quản lý công nghiệp

Giới thiệu chung về Quản lý công nghiệp Quá trình phát triển của Quản lý công nghiệp Mô hình Hệ thống sản xuất Tính linh hoạt trong các hoạt động quản lý công nghiệp Cơ cấu tổ chức các hoạt động quản lý công nghiệp Mô hình, phương pháp lập kế hoạch và lập thời gian biểu sản xuất Mô hình tối ưu hóa Lý thuyết đồ hình Phương pháp giải các bài toán tối ưu hóa trong công nghiệp Quản lý sản xuất Quản lý lưu trữ Lập kế hoạch đặt hàng

MICA International Research Institute

Multimedia, Information, Communication & Applications

Quản lý công nghiệp

Viện Điện

TS Lê Minh Hoàng – TTAC Center

Giới thiệu môn học

 Tên môn học: Quản lý công nghiệp (EE4513)

 Lý thuyết (2 tín chỉ) + Bài tập (1 tín chỉ)

 Đánh giá :

 Kiểm tra giữa học kỳ (0,3)

 Thi cuối học kỳ (0,7)

 Tài liệu tham khảo

 Vincent GIRARD, Gestion de la production, Economica, 2003, 3ème édition.

 Patrick ESQUIROL et Pierre LOPEZ, L’ordonnancement, Economica, 1999

 Pierre LOPEZ et Francois ROUBELLAT, Ordonnancement de la production, Hermes, 2001

Nội dung môn học

 Giới thiệu chung về Quản lý công nghiệp

 Quá trình phát triển của Quản lý công nghiệp

 Mô hình Hệ thống sản xuất

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

 Cơ cấu tổ chức các hoạt động quản lý công nghiệp

 Mô hình, phương pháp lập kế hoạch và lập thời gian biểu sản xuất

 Mô hình tối ưu hóa

Phần 1: Giới thiệu chung về Quản lý công nghiệp

Chương 1: Giới thiệu chung

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

 Tính linh hoạt trong bài toán quản lý 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)

Sản xuất Chất lượng

Tính toán chi phí

Giao hàng Đầu vào

Đơn đặt hàng

Đặt hàng nguyên liệu đầu vào

Quản lý xuất nhập kho

Hệ thống công nghiệp (2)

Hệ thống công nghiệp (3)

Hệ thống công nghiệp (4) – Dự án

Hệ thống công nghiệp (5)

 Câu hỏi:

 Đây có phải hệ thống công nghiệp không?

 Nguyên liệu đầu vào? Sản phẩm đầu ra?

Quá trình phát triển

 TK 18: sản xuất thủ công

 TK 19: Sản xuất (vũ khí, thuốc lá)

 TK 20: nhu cầu sử dụng hợp lý các yếu tố sản xuất -> ra đời khái niệm quản lý sản xuất

 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 kỹ 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 lý 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 lý sản xuất sử dụng thiết bị máy tính (GPAO)

Quản lý công việc

Quản lý nguyên liệu đầu vào Quản lý lưu trữ

Lập kế hoạch/thời gian biểu sản

xuất

Số liệu kinh doanh

Bốn hoạt động chính của Quản lý công nghiệp

 Quản lý dữ liệu kỹ thuật

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

 Mô tả quy trình sản xuất của từng sản phẩm

 Quản lý 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 lý 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 lý 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

 Có tính toán đến các số liệu kỹ thuật và thương mại cũng như các dữ liệu sản xuất (số lượng sản phẩm tồn kho, trạng thái các nguồn lực,…)

Các hệ thống nhánh trong hệ thống công nghiệp

 Hệ thống vật lý (máy móc)

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

 Chịu sự ảnh hưởng của các yếu tố môi trường

 Hệ thống ra quyết định sản xuất

 Quản lý các hoạt động của hệ thống vật lý

 Tính toán đến các ràng buộc của môi trường

 Đảm bảo phản ứng lại các sự cố

 Hệ thống thông tin

 Đảm bảo sự liên kết giữa hệ thống vật lý và hệ thống ra quyết định sản xuất

 Đảm bảo phản ứng lại các sự cố

Quản lý 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 lý công nghiệp

 Lập kế hoạch sản xuất (planification)

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

 Quản lý các nguồn lực (resources management)

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

 Phương pháp tính toán chính xác hoặc gần đúng

 Phương pháp tính toán tối ưu dựa trên các ràng buộc

Tính linh hoạt trong hệ thống công nghiệp

 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 lý các hoạt động sản xuất

 Khối lượng và mục tiêu không đồng nhất

 Phương pháp quản lý tổng thể không phù hợp (bài toán quá phức tạp)

 Chia nhỏ và phân cấp bài toán thành nhiều bài toán nhỏ để ra quyết định thực hiện công việc

 Có thể chia các quyết định thực hiện công việc theo cấu trúc 3 lớp theo tiêu chí:

 L’horizon de decision

 Phân cấp mức độ

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)

Mô hình phân cấp ra quyết định (2)

 Biểu diễn mô hình dạng ma trận

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

Phân loại các hệ thống sản xuất (1)

 Theo sự phẩn bổ các nguồn lực:

 Sản xuất khối lượng lớn: các sản phẩm đầu ra tương đối 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…)

 Sản xuất theo lô hàng vừa và nhỏ: có sự khác nhau giữa 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 lý 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 lý nguồn cung cấp, chi phí xử lý sự cố cao

 Giảm chi phí:

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

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

 Quản lý các tuyến đường trung chuyển giữa các phân xưởng -> tối ưu hóa lịch trình sản xuất

Phân loại các hệ thống sản xuất (4)

 Tổ chức sản xuất theo lô hàng đơn nhất:

 Huy động mọi nguồn lực của công ty cho một dự án trong thời gian dài

 Giám sát các công ty thực hiện bằng hình thức quản lý song song nhiều dự án nhỏ, ở các giai đoạn

phát triển khác nhau

 Nhân viên đủ năng lực để thực hiện các nhiệm vụ khác nhau

 Các thiết bị đa năng

 Vần đề quản lý các kho lưu trữ trung gian (sản phẩm hoàn 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 lý chi phí

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

Phân loại các hệ thống sản xuất (5)

 Tổ chức theo điều khiển sản xuất

 Sản xuất theo đơn đặt hàng: Sản xuất khi có đặt hàng của một khách hàng, số lượng sản phẩm lớn,

nhu cầu ngẫu nhiên

 Sản xuất để lưu kho: được sản xuất theo dự đoán nhu cầu của sản phẩm

 Sản xuất hỗn hợp: vừa để đáp ứng đơn đặt hàng và để lưu kho

Sản 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

 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

 Biểu đồ các công việc

 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

 Lập trình tuyến tính (Linear programming)

 Được sử dụng cho bài toán lập kế hoạch sản xuất trung 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

 Mô hình hóa bài toán bằng các phương trình hoặc bất phương trình trong đó các biến là các khối

lượng sản xuất trong mỗi thời kỳ sản xuất

 Hàm mục tiêu: tìm giá trị các biến nhằm mục đích tối ưu hóa 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)

 Ví dụ

 Một đơn vị sản xuất 2 loại sản phẩm A và B có giá bán ra lần lượt là 3$ và 5$

 Quy trình sản xuất sản phẩm = chế tạo + đóng gói

 Công suất của xưởng chế tạo = 1800h/tháng

 Công suất của xưởng đóng gói = 1000h/tháng

 Để chế tạo 1 đơn vị sản phẩm A cần 2h chế tạo và 1h đóng gói

 Để chế tạo 1 đơn vị sản phẩm B cần 3h chế tạo và 2h đóng gói

 Xác định số lượng sản xuất của từng loại sản phẩm A và B để tối đa hóa doanh thu của doanh nghiệp

Lập trình tuyến tính (2)

 Mô hình hóa theo bài toán lập trình tuyến tính

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

 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)

 Mục đích của thời gian biểu

 Cho biết thứ tự thực hiện công việc

 Cho biết ngày bắt đầu, kết thúc công việc

 Cho phép xác định những công việc bắt buộc phải đúng tiến độ

 Thể hiện tài nguyên dùng trong từng giai đoạn

 Là công cụ để rút ngắn thời gian thực hiện dự án

 Chuẩn bị lên thời gian biểu

 Giảm tối đa sự phụ thuộc giữa các công việc

 Xem xét sự chồng chéo

 Lập bảng hoạt động

Lập thời gian biểu dự án (2)

 Bảng hoạt động (Activity table)

 Phương pháp lập lịch biểu

 Sơ đồ ADM (Arrow Diagramming Method)

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)

 Các công việc có cùng công việc trước đều phải bắt đầu từ cùng 1 giai đoạn.

 Các công việc là công việc trước của cùng công việc đều phải kết thúc ở cùng 1 giai đoạn

 Công việc không có công việc trước sẽ là công việc đầu tiên của sơ đồ

 Công việc không có công việc sau sẽ là công việc cuối cùng của sơ đồ

 Sơ đồ không được có chu trình

 “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)

 Một số lưu ý khi biểu diễn sự phụ thuộc nhau giữa các công việc:

 Sơ đồ ADM tập trung vào sự kiện hơn là công 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:

STT Hoạt động Thời hạn (ngày) Hoạt động trước

Sơ đồ ADM (7)

Ví dụ 2: Vẽ sơ đồ ADM dựa trên bảng hoạt động:

STT Hoạt động Thời hạn (ngày) Hoạt động trước

Phương pháp đường găng (CPM) (1)

 Khái niệm đường găng để tổ chức thực hiện dự án

 Đường găng (Critical Path): đường công việc có thời gian dài nhất

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

 Bất kỳ công việc nào trên đường găng bị kéo dài hơn dự tính thì chiều dài dự án cũng bị kéo dài tương

ứng

 Dự án có thể có nhiều hơn 1 đường găng

 Đường găng không bất biến

Phương pháp đường găng (CPM) (2)

 Đường ngoài găng

 Các công việc ngoài đường găng được phép kéo dài hơn 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)

Sơ đồ PERT (1)

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

 Giả sử chi phí rút ngắn của các công việc là:

 A, B, C: 300 đơn vị/ngày

 D, E, F: 250 đơn vị/ngày

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

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

 Tìm thời gian tối thiểu để hoàn thành dự án và chi phí rút ngắn tương ứng

Lập thời gian biểu sản xuất – Công việc

 n công việc

 Thực hiện lập thời gian biểu cho từng công việc Tj

 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 Tj

 Quy trình thực hiện trên các nguồn lực

 Thời gian thực hiện pij

 Thời gian bắt đầu mong muốn rij

 Thời hạn kết thúc dij

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

 Cho trước:

 Tập hợp các công việc được thực hiện

 Tập hợp các nguồn lực sẵn có

 Xác định các “biến quyết định”:

 Thời điểm thực hiện từng công việc?

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

 Quy trình phân bổ nguồn lực cho các công việc?

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