Luận án Tiến sĩ Công nghệ dệt, may: Nghiên cứu tối ưu cân bằng dây chuyền công nghiệp may sản phẩm dệt kim

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:162

Thêm vào BST

Báo xấu

56
lượt xem 12
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Luận án Tiến sĩ Công nghệ dệt, may "Nghiên cứu tối ưu cân bằng dây chuyền công nghiệp may sản phẩm dệt kim" trình bày các nội dung chính sau: Xác lập được cơ sở khoa học xây dựng ba bài toán tối ưu cân bằng dây chuyền may; Thuật toán đề xuất trong luận án đóng góp giải pháp tối ưu cân bằng dây chuyền may;...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận án Tiến sĩ Công nghệ dệt, may: Nghiên cứu tối ưu cân bằng dây chuyền công nghiệp may sản phẩm dệt kim

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI ĐINH MAI HƯƠNG NGHIÊN CỨU TỐI ƯU CÂN BẰNG DÂY CHUYỀN CÔNG NGHIỆP MAY SẢN PHẨM DỆT KIM LUẬN ÁN TIẾN SĨ CÔNG NGHỆ DỆT, MAY Hà Nội – 2022
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI ĐINH MAI HƯƠNG NGHIÊN CỨU TỐI ƯU CÂN BẰNG DÂY CHUYỀN CÔNG NGHIỆP MAY SẢN PHẨM DỆT KIM Ngành: Công nghệ dệt, may Mã số: 9540204 LUẬN ÁN TIẾN SĨ CÔNG NGHỆ DỆT, MAY NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: 1. PGS. TS. Phan Thanh Thảo 2. PGS. TS. Nguyễn Đức Nghĩa Hà Nội - 2022
Lời cam đoan Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của chính tôi dưới sự hướng dẫn của tập thể cán bộ hướng dẫn. Các số liệu, kết quả trình bày trong luận án là trung thực và chưa từng được công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Hà Nội, ngày 6 tháng 2 năm 2022 Thay mặt tập thể hướng dẫn Tác giả PGS. TS. Phan Thanh Thảo Đinh Mai Hương i
Lời cảm ơn Lời đầu tiên, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS. TS. Phan Thanh Thảo và PGS. TS. Nguyễn Đức Nghĩa đã định hướng khoa học và tận tình hướng dẫn, động viên khích lệ, dành nhiều thời gian, tâm sức trao đổi góp ý cho tôi trong quá trình thực hiện luận án. Tôi xin chân thành cảm ơn các Thầy, Cô giáo thuộc Bộ môn Công nghệ May và Thời trang, Viện Dệt may - Da giầy và Thời trang, Phòng Đào tạo - Bộ phận đào tạo sau Đại học, Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội đã giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi cho tôi trong quá trình học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận án này. Tôi xin chân thành cảm ơn PGS.TS. Đỗ Phan Thuận đã dành nhiều thời gian, tâm sức trao đổi góp ý cho tôi trong quá trình thực hiện luận án. Tôi xin chân thành cảm ơn nhóm nghiên cứu Thuật toán, tổ hợp và đồ thị BKACG, phòng nghiên cứu Mô hình hóa, mô phỏng và tối ưu hóa MSOLab, các Thầy, Cô giáo thuộc Khoa Khoa học máy tính, Trường Công nghệ thông tin và truyền thông - Đại học Bách Khoa Hà Nội đã tạo điều kiện cho tôi trong quá trình nghiên cứu thực hiện luận án. Tôi xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu Trường Đại học Công Nghiệp Hà Nội, tập thể cán bộ, giảng viên Khoa Công nghệ May và Thiết kế thời trang nơi tôi công tác đã tạo điều kiện, động viên và khích lệ tôi hoàn thành luận án. Tôi xin gửi lời cảm ơn Ban lãnh đạo, tập thể cán bộ kỹ thuật Nhà máy May Đồng Văn, Tổng công ty cổ phần Dệt May Hà Nội và Công ty TNHH May Đức Giang đã tạo điều kiện và hỗ trợ tôi trong quá trình khảo sát và nghiên cứu thực nghiệm. Cuối cùng, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn tới gia đình tôi, những người thân yêu nhất đã cùng chia sẻ, gánh vác công việc để tôi yên tâm hoàn thành luận án. Tác giả ii
MỤC LỤC 1.1 Dây chuyền may công nghiệp ............................................................................ 4 Khái niệm ...................................................................................................... 4 Một số đặc trưng cơ bản của dây chuyền may .............................................. 4 1.2 Phương pháp cân bằng dây chuyền may công nghiệp .................................. 10 Khái niệm .................................................................................................... 10 Các phương pháp cân bằng dây chuyền may .............................................. 11 Phương pháp tính toán ......................................................................... 11 Phương pháp mô phỏng ....................................................................... 13 Phương pháp khái quát ........................................................................ 15 Phần mềm hỗ trợ cân bằng dây chuyền ...................................................... 16 1.3 Tối ưu cân bằng dây chuyền may công nghiệp .............................................. 18 Bài toán tối ưu hóa ...................................................................................... 18 Một số loại thời gian tính của thuật toán ............................................. 18 Lớp bài toán P và NP ........................................................................... 18 Phân loại bài toán tối ưu cân bằng dây chuyền may ................................... 19 Các chỉ số đánh giá hiệu quả cân bằng dây chuyền may ............................ 23 Thuật toán giải bài toán tối ưu cân bằng dây chuyền .................................. 25 Thuật toán chính xác ............................................................................ 25 Thuật toán Heuristic ............................................................................ 26 Thuật toán Meta - Heuristic ................................................................. 33 1.4 Sản phẩm may bằng vải dệt kim trong công nghiệp ..................................... 39 1.5 Kết luận chương 1............................................................................................. 41 2.1 Đối tượng nghiên cứu ....................................................................................... 43 Dây chuyền may.......................................................................................... 43 Sản phẩm may ............................................................................................ 43 Thuật toán giải bài toán tối ưu cân bằng dây chuyền may .......................... 44 Bộ dữ liệu kiểm thử thuật toán cân bằng dây chuyền may ......................... 44 2.2 Nội dung nghiên cứu......................................................................................... 45 2.3 Phương pháp nghiên cứu ................................................................................. 46 Phương pháp nghiên cứu xác định thuật toán giải bài toán tối ưu cân bằng dây chuyền công nghiệp may sản phẩm dệt kim ................................................. 46 iii
Phương pháp nghiên cứu xác định thuật toán giải bài toán tối ưu cân bằng dây chuyền may theo công suất cho trước GALB-1 ............................... 46 Phương pháp nghiên cứu xác định thuật toán giải bài toán cân bằng chuyền may theo số lượng công nhân cho trước (GALB-2) ........................... 56 Phương pháp nghiên cứu xác định thuật toán tìm nhịp dây chuyền để tối đa hiệu suất cân bằng (GALB-E)..................................................................... 57 Xây dựng phương pháp cân bằng dây chuyền may sản phẩm dệt kim ....... 60 Phương pháp nghiên cứu xác định bộ dữ liệu phục vụ cân bằng dây chuyền may ...................................................................................................... 60 Phương pháp xác định điều kiện tổ chức cân bằng dây chuyền may .. 66 ghiên cứu thiết lập phần mềm cân bằng dây chuyền may ALBS V1.0 .......................................................................................................... 68 Phương pháp tổ chức cân bằng dây chuyền may sản phẩm Polo-Shirt71 2.4 Kết luận chương 2............................................................................................. 73 3.1 Kết quả nghiên cứu xác định thuật toán giải bài toán tối ưu cân bằng dây chuyền công nghiệp may sản phẩm dệt kim ........................................................ 74 Kết quả nghiên cứu xác định thuật toán giải bài toán cân bằng dây chuyền may theo công suất cho trước (GALB-1)............................................................. 74 Mô hình bài toán .................................................................................. 74 Thuật toán đề xuất................................................................................ 75 Kiểm thử các thuật toán giải bài toán GALB-1 ................................... 80 Kết quả nghiên cứu xác định thuật toán giải bài toán cân bằng dây chuyền may theo số công nhân cho trước (GALB-2) ....................................................... 89 Mô hình bài toán .................................................................................. 89 Thuật toán đề xuất................................................................................ 89 Kiểm thử thuật toán đề xuất ................................................................. 92 Kết quả nghiên cứu xác định thuật toán giải bài toán tìm nhịp dây chuyền để tối đa hiệu suất cân bằng (GALB-E) .................................................................... 99 Mô hình hóa bài toán ........................................................................... 99 Thuật toán chung xác định nhịp dây chuyền R để tối đa hiệu suất cân bằng H (GALB-E) ......................................................................................... 100 Áp dụng thuật toán Luyện kim giải bài toán con GALB_maxH-minN. 102 Áp dụng thuật toán Di truyền cho hàm GALB_maxH-minN ........... 102 Kiểm thử thuật toán đề xuất ............................................................... 105 3.2 Kết quả xây dựng phương pháp cân bằng dây chuyền may sản phẩm dệt kim ............................................................................................................... 108 Kết quả xác định bộ dữ liệu phục vụ cân bằng dây chuyền may .............. 108 Xác định thời gian may hợp lý của nguyên công may sản phẩm Polo- Shirt ....................................................................................................... 108 Kết quả thiết lập quy trình công nghệ hợp lý may sản phẩm Polo-Shirt ........................................................................................................ 117 iv
Kết quả xác định điều kiện tổ chức cân bằng dây chuyền may .............. 120 Kết quả xác định khoảng cách đặt bán thành phẩm và số lớp trong tập bán thành phẩm để tối ưu thời gian trung bình may một chi tiết................... 120 Kết quả thiết lập sơ đồ bố trí vị trí làm việc và tối ưu đường đi của bán thành phẩm trên dây chuyền may .................................................................. 122 Kết quả thiết lập phần mềm cân bằng dây chuyền may sản phẩm dệt kim ALBS V1.0 ......................................................................................................... 126 Nhập dữ liệu đầu vào ......................................................................... 126 Mô đun GALB-1 tối ưu số lượng công nhân khi cân bằng dây chuyền theo công suất cho trước ................................................................................ 128 Mô đun GALB-2 tối ưu nhịp dây chuyền khi cân bằng dây chuyền theo số công nhân cho trước .................................................................................. 128 Mô đun GALB-E tìm nhịp dây chuyển để tối ưu hiệu suất cân bằng 129 Kết quả xây dựng quy trình thực hiện cân bằng dây chuyền may sản phẩm dệt kim trên cơ sở thuật toán và phần mềm thiết lập ......................................... 129 Sơ đồ quy trình thực hiện cân bằng dây chuyền may ........................ 129 Nội dung và trình tự thực hiện cân bằng dây chuyền may ................ 130 Kết quả ứng dụng phương pháp cân bằng chuyền tổ chức cân bằng dây chuyền may sản phẩm dệt kim ........................................................................... 131 Ứng dụng phần mềm cân bằng dây chuyền may ALBS V1.0 tối ưu cân bằng dây chuyền may .................................................................................... 131 Kết quả triển khai thực nghiệm phương pháp cân bằng chuyền may sản phẩm Polo-Shirt với sự hỗ trợ của phầm mềm thiết lập ................................ 135 3.3 Kết luận chương 3........................................................................................... 137 v
DANH MỤC KÍ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT Viết tắt Tiếng Anh Tiếng Việt SA Simulated Annealing Algorithm Thuật toán Luyện kim Gr Greedy Algorithm Thuật toán Tham lam Ex Exhaustive Search Thuật toán Vét cạn GA Genetic Algorithm Thuật toán Di truyền Assembly Line Balancing ALBP Bài toán cân bằng dây chuyền Problem SALB Simple Assembly Line Balancing Cân bằng dây chuyền đơn giản General Assembly Line GALB Cân bằng dây chuyền tổng quát Balancing SMD Single Model Deterministic Mô hình đơn sản phẩm xác định Mô hình đơn sản phẩm ngẫu SMS Single Model Stochastic nhiên Mô hình nhóm sản phẩm/ kết MMD Multi/Mixed Model Deterministic hợp sản phẩm xác định Mô hình nhóm sản phẩm/ kết MMS Multi/Mixed Model Stochastic hợp sản phẩm ngẫu nhiên Mixed - Model Assembly Line Cân bằng dây chuyền mô hình MALBP Balancing Problem kết hợp sản phẩm U-Line Assembly Line Balancing UALBP Cân bằng chuyền chữ U Problem ANOVA Analysis of Varian Phân tích phương sai P Polynomial time Thời gian đa thức Nondeterministic Polynomial NP Thời gian đa thức không tất định time Hệ thống thời gian định trước GSD General Sewing Data GSD Time Management Intergrated Hệ thống quản lý thời gian TMIS System TMIS MTM Methods Time Measurement Phương pháp đo thời gian Dữ liệu kỹ thuật công nghiệp IED Industrial Engineering Data IED Hệ thống quản lý và kiểm soát G.Pro sản xuất G.Pro CBC Cân bằng chuyền NCCN Nguyên công công nghệ NCSX Nguyên công sản xuất BTP Bán thành phẩm SP Sản phẩm H Hiệu suất cân bằng Le Hiệu suất dây chuyền vi
DANH MỤC BẢNG vii
viii
DANH MỤC HÌNH ix
x
xi
xii
MỞ ĐẦU I. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI Trong những năm qua, ngành dệt may Việt Nam có sự tăng trưởng về số lượng, theo thống kê của Tổng cục Hải quan tổng giá trị xuất khẩu năm 2019 đạt khoảng 32.85 tỷ USD tăng 7,8% so với năm 2018. Tuy nhiên, năng suất lao động của ngành dệt may Việt Nam so với các nước trong khu vực còn thấp, do đó cần phải áp dụng các giải pháp nhằm nâng cao năng suất lao động để nâng cao hiệu quả của quá trình sản xuất. Một số giải pháp để tăng năng suất lao động như ứng dụng công nghệ tiên tiến vào sản xuất, nâng cao công tác quản lý sản xuất, đào tạo công nhân có tay nghề cao, hợp lý hóa thao tác lao động, tối ưu cân bằng dây chuyền…Trong đó việc ứng dụng công nghệ tiên tiến cân bằng dây chuyền sản xuất nhằm tiết kiệm thời gian, chi phí nhằm nâng cao năng suất và chất lượng là những giải pháp có ý nghĩa quan trọng đối với ngành công nghiệp may trong thời đại 4.0. Cân bằng dây chuyền sản xuất là kỹ thuật tính toán, phân chia khối lượng công việc của quy trình công nghệ may sản phẩm cho công nhân làm việc trên dây chuyền một cách đồng đều, đồng thời đảm bảo một số nguyên tắc nhất định tùy theo điều kiện thực tế của dây chuyền [1-6]. Dây chuyền cân bằng về phụ tải sẽ loại bỏ được các nguyên công bị quá tải dẫn đến công việc bị đình trệ, ùn tắc cũng như các nguyên công non tải gây lãng phí thời gian do phải dừng chờ việc trên dây chuyền, giảm thiểu tối đa bán thành phẩm tồn trên dây truyền, chuyên môn hóa công việc của công nhân, tăng năng suất lao động, kiểm soát được quá trình sản xuất. Dây chuyền cân bằng phụ tải sẽ hoạt động nhịp nhàng, đường đi của bán thành phẩm trên dây chuyền xuôi dòng và ngắn nhất, khai thác tối đa khả năng lao động của công nhân và các điều kiện sản xuất. Các sản phẩm may có đặc thù là kiểu dáng thường xuyên thay đổi, quy trình công nghệ thay đổi theo do đó việc cân bằng dây chuyền là công việc cần thiết và phải kịp thời. Các doanh nghiệp sản xuất sản phẩm may Việt Nam chủ yếu thực hiện cân bằng dây chuyền may một cách thủ công với công cụ Excel, bằng kinh nghiệm sản xuất của đơn hàng trước đó. Một số ít doanh nghiệp sử dụng một số phần mềm quản lý sản xuất hiển thị năng suất của các vị trí làm việc, người sử dụng sẽ phải chủ động phối hợp các nguyên công, các phương pháp này chưa có căn cứ khoa học và mất rất nhiều thời gian và công sức thực hiện. Các phần mềm cân bằng dây chuyền may không có nhiều, các nhà sản xuất phần mềm thường bảo mật thông tin về các thuật toán trong đó. Hơn nữa đầu tư một phần mềm cân bằng dây chuyền khá tốn kém trong khi các phần mềm đó chưa thực sự phù hợp với điều kiện sản xuất công nghiệp may tại Việt Nam. Đã có nhiều công trình nghiên cứu cân bằng dây chuyền sản xuất nói chung và cân bằng dây chuyền may công nghiệp nói riêng. Các công trình nghiên cứu này đã xây dựng các bài toán với các điều kiện lý thuyết chưa phù hợp với điều kiện sản xuất của ngành công nghiệp may Việt Nam, các ràng buộc trong các bài toán thường là mỗi nguyên công sản xuất chỉ có một công nhân thực hiện, thời gian của các nguyên công không được lớn hơn nhịp dây chuyền hoặc chỉ xét đến điều kiện ràng buộc trình tự thực hiện mà không xét đến điều kiện phối hợp các thiết bị trong mỗi nguyên công sản xuất. Mỗi bài toán có một mục tiêu khác nhau tùy thuộc vào dữ liệu đầu vào nhưng chưa có sự so sánh đánh giá cụ thể về hiệu quả các mục tiêu. 1
Khi công nghệ thông tin phát triển, với sự hỗ trợ của máy tính có thể thực hiện hàng tỉ phép tính chỉ trong vài giây thì nhiều thuật toán và phương pháp được phát triển để giải bài toán cân bằng dây chuyền may như phương pháp mô phỏng, nhóm thuật toán chính xác, nhóm thuật toán gần đúng, thuật toán heuristic/metaheuristic được quan tâm nghiên cứu. Bài toán cân bằng dây chuyền may là bài toán toán lớn, phức tạp đòi hỏi phải có thuật toán phù hợp để đạt được hiệu quả tối ưu trong điều kiện thực tế sản xuất sản phẩm may thường xuyên thay đổi mặt hàng. Ngành công nghiệp may sản xuất ra một số lượng lớn và đa dạng các sản phẩm may từ nhiều loại vật liệu khác nhau: Vải dệt thoi, vải dệt kim, vải không dệt, da lông nhân tạo,...trong đó nhu cầu tiêu dùng các sản phẩm may từ vải dệt kim rất lớn, quy mô sản xuất của các doanh nghiệp may tại Việt Nam không ngừng tăng. Xuất phát từ những lý do trên, đề tài “Nghiên cứu tối ưu cân bằng dây chuyền công nghiệp may sản phẩm dệt kim” được đặt ra để giải quyết một phần cơ bản các vấn đề tồn tại, đáp ứng nhu cầu thực tế trong sản xuất của ngành công nghiệp may Việt Nam hiện nay. II. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU CỦA LUẬN ÁN Nghiên cứu xác định thuật toán giải các bài toán tối ưu cân bằng dây chuyền may, ứng dụng xây dựng chương trình phần mềm và phương pháp cân bằng dây chuyền may sản phẩm dệt kim. III. Ý NGHĨA KHOA HỌC CỦA LUẬN ÁN Xác lập được cơ sở khoa học xây dựng ba bài toán tối ưu cân bằng dây chuyền may. Đề xuất ba thuật toán tối ưu cân bằng dây chuyền may ứng dụng thuật toán Luyện kim và Tham lam cho lời giải tối ưu, có độ tin cậy, khoa học, khách quan. Các kết quả nghiên cứu là tài liệu tham khảo có ý nghĩa về kỹ thuật cân bằng dây chuyền may. Thuật toán đề xuất trong luận án đóng góp giải pháp tối ưu cân bằng dây chuyền may, là cơ sở khoa học để thiết lập chương trình phần mềm cân bằng dây chuyền may sản phẩm dệt kim đáp ứng yêu cầu nghiên cứu thực nghiệm trong luận án. Xác lập được các điều kiện tối ưu tổ chức cân bằng dây chuyền may là cơ sở quan trọng để thực nghiệm tổ chức cân bằng dây chuyền may đạt hiệu quả cao. Áp dụng các thuật toán tối ưu và các phần mềm hiện đại tiến hành các quá trình xử lý dữ liệu cho phép giải quyết các bài toán phức tạp, khối lượng tính toán lớn, cho kết quả nhanh, lượng thông tin lớn, đảm bảo độ chính xác và độ tin cậy của kết quả nghiên cứu. Luận án là một công trình nghiên cứu khoa học liên ngành công nghệ Dệt May và Khoa học máy tính góp phần thúc đẩy ứng dụng công nghệ 4.0 trong ngành công nghiệp May và Thời trang Việt Nam. Nội dung nghiên cứu của luận án có tính khoa học, sáng tạo, có đóng góp mới về mặt lý luận và thực tiễn về kỹ thuật cân bằng dây chuyền may. Kết quả nghiên cứu của luận án có giá trị trong việc phát triển, gia tăng tri thức khoa học nhằm giải quyết các vấn đề cấp thiết đặt ra trong ngành công nghiệp May Việt Nam, góp phần nâng cao hiệu quả tổ chức sản xuất trong các doanh nghiệp May Việt Nam. 2
IV. GIÁ TRỊ THỰC TIỄN CỦA LUẬN ÁN Kết quả đề xuất bài toán và các thuật toán kết hợp tối ưu cân bằng dây chuyền may sản phẩm dệt kim góp phần giải quyết vấn đề nâng cao năng suất lao động theo đúng xu hướng phát triển hiện nay nhằm ứng dụng công nghệ 4.0 trong ngành công nghiệp May và Thời trang. Chương trình phần mềm tối ưu cân bằng dây chuyền may ALBS V1.0 thân thiện với người sử dụng, cho kết quả đảm bảo tính chính xác, tin cậy, ổn định, xử lý khối lượng dữ liệu lớn trong thời gian hợp lý. Phần mềm có khả năng ứng dụng vào thực tế để cân bằng dây chuyền may các loại sản phẩm khác nhau có điều kiện tổ chức sản xuất tương tự như trong nghiên cứu của luận án. Kết quả xây dựng phương pháp cân bằng dây chuyền may sản phẩm dệt kim là tài liệu tham khảo quan trọng góp phần nâng cao hiệu quả tổ chức sản xuất trong các doanh nghiệp May và Thời trang Việt Nam. V. NHỮNG ĐIỂM MỚI CỦA LUẬN ÁN 1. Đề xuất được ba thuật toán kết hợp thực hiện tối ưu cân bằng dây chuyền may sản phẩm dệt kim nhằm khai thác tính ưu việt của từng thuật toán: - Thuật toán cân bằng dây chuyền may khi cho trước công suất trên cơ sở ứng dụng thuật toán kết hợp Luyện kim-Tham lam với mục tiêu tối thiểu hóa số công nhân, tối đa hóa hiệu suất cân bằng chuyền. - Thuật toán cân bằng dây chuyền may khi cho trước số công nhân trên cơ sở ứng dụng thuật toán kết hợp Luyện kim-Tham lam với mục tiêu tối thiểu hóa nhịp dây chuyền, tối đa hiệu suất cân bằng chuyền. - Thuật toán tìm nhịp dây chuyền để tối đa hóa hiệu quả cân bằng dây chuyền may, tối thiểu hóa số công nhân ứng dụng thuật toán Luyện kim. 2. Đã thiết lập chương trình phần mềm cân bằng dây chuyền may cho kết quả đảm bảo tính chính xác, khoa học, tin cậy, ổn định, xử lý khối lượng dữ liệu lớn trong thời gian hợp lý. Phần mềm đáp ứng yêu cầu nghiên cứu thực nghiệm trong luận án, có khả năng ứng dụng vào thực tế để cân bằng dây chuyền may các loại sản phẩm khác nhau có điều kiện tổ chức sản xuất tương tự trong nghiên cứu của luận án. 3. Xác định được các điều kiện tối ưu tổ chức cân bằng dây chuyền may và đề xuất phương pháp cân bằng dây chuyền may sản phẩm dệt kim trên cơ sở thuật toán và phần mềm thiết lập. VI. KẾT CẤU CỦA LUẬN ÁN Luận án gồm 3 chương chính: - Chương 1. Nghiên cứu tổng quan. - Chương 2. Nội dung và phương pháp nghiên cứu. - Chương 3. Kết quả và thảo luận. 3
NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN 1.1 Dây chuyền may công nghiệp Khái niệm Dây chuyền may công nghiệp là dây chuyền sản xuất sản phẩm may theo quy trình công nghệ được thiết lập trước đó với số công nhân xác định trong điều kiện tổ chức, kỹ thuật nhất định. Quá trình sản xuất sản phẩm may theo dây chuyền đem lại hiệu quả cao do được chuyên môn hóa công việc [1, 2, 7, 8]. Dây chuyền sản xuất được Henry Ford giới thiệu lần đầu tiên năm 1900 để cải thiện một số yếu tố trong sản xuất, tăng năng suất và đạt hiệu quả cao. Công nhân chỉ làm một số nguyên công nhất định tại các vị trí làm việc, vì vậy không cần phải đào tạo toàn bộ quy trình sản xuất. Sản xuất theo dây chuyền là một hình thức đặc biệt của tổ chức sản xuất chuyên môn hóa sản phẩm, được thiết kế để sản xuất một hoặc một vài loại sản phẩm với số lượng lớn, đồng nhất về quy trình công nghệ, quá trình sản xuất ổn định [1, 2, 9]. Quá trình sản xuất sản phẩm may theo dây chuyền có đặc điểm sau [1, 2]: - Quy trình công nghệ được chia thành các nguyên công sản xuất theo trình tự hợp lý được thực hiện trong khoảng thời gian tương ứng với mức thời gian lao động của nguyên công trong điều kiện tổ chức, kỹ thuật nhất định của nhà máy. - Công nhân tại các vị trí làm việc trên dây chuyền được chuyên môn hóa công việc. - Trên dây chuyền may, máy móc, thiết bị được sắp xếp theo trình tự của quy trình công nghệ may sản phẩm từ nguyên công đầu tới nguyên công cuối cùng. Việc sắp xếp trang thiết bị trên dây chuyền phụ thuộc vào điều kiện về mặt bằng, các đặc trưng cơ bản của dây chuyền may, phù hợp với quy trình công nghệ may sản phẩm, đường đi của bán thành phẩm ngắn, xuôi dòng theo chiều từ đầu đến cuối chuyền, thuận lợi cho quá trình làm việc của công nhân và tiết kiệm diện tích. - Bán thành phẩm trên dây chuyền được vận chuyển từ vị trí làm việc này sang vị trí khác bằng các hệ thống như băng chuyền, tự động, thủ công hoặc cơ khí theo một hướng nhất định. - Giữa các vị trí làm việc có mối quan hệ chặt chẽ trong suốt thời gian sản xuất thể hiện qua nhịp dây chuyền và đường đi của bán thành phẩm. Một số đặc trưng cơ bản của dây chuyền may a) Mức độ chuyên môn hóa sản phẩm Dây chuyền chuyên môn hóa sản phẩm là đặc trưng thể hiện về số loại sản phẩm được sản xuất trên dây chuyền may, theo mức độ chuyên môn hóa sản phẩm được chia làm ba loại chính sau đây [1]: Dây chuyền chuyên môn hóa một loại sản phẩm: Là dây chuyền được thiết kế để sản xuất một loại sản phẩm, kiểu mẫu cụ thể của sản phẩm có thể thay đổi nhưng không khác biệt nhiều về cấu trúc và phương pháp gia công. Tại một thời điểm, trên dây chuyền chỉ sản xuất một mẫu sản phẩm sau đó chuyển sang sản xuất mẫu sản phẩm khác cùng chủng loại. Ví dụ, dây chuyền chuyên sản xuất áo sơ mi nam, tại mỗi thời điểm trên dây chuyền chỉ sản xuất một mẫu áo theo đơn hàng cụ thể, sau đó 4
chuyển sang đơn hàng áo sơ mi khác nhưng không có quá nhiều sự khác biệt về cấu trúc sản phẩm và phương pháp gia công. Quá trình sản xuất trên dây chuyền ổn định, năng suất lao động cao và chất lượng sản phẩm đảm bảo do công việc của công nhân chuyên môn hóa cao, mức độ khai thác thiết bị, nhà xưởng cao, không đòi hỏi tay nghề công nhân đa năng. Dây chuyền chuyên môn hóa nhóm các sản phẩm: Là dây chuyền trên đó sản xuất một vài loại sản phẩm có công nghệ gia công và độ phức tạp tương đồng. Quá trình sản xuất trên dây chuyền tương đối ổn định, đòi hỏi tay nghề công nhân không quá đa năng. Dạng dây chuyền này thường được áp dụng trong trường hợp loại sản phẩm thay đổi không quá thường xuyên. Trong thực tế sản xuất các doanh nghiệp thường thiết kế dây chuyền chuyên môn hóa theo nhóm sản phẩm để tổ chức các dây chuyền may như sau: - Dây chuyền may nhóm sản phẩm quần áo nhẹ: Dây chuyền may sản phẩm từ vải dệt kim như áo Polo-Shirt, T-Shirt; dây chuyền may áo sơ mi; dây chuyền may quần âu. - Dây chuyền may nhóm sản phẩm khoác ngoài, nhiều lớp có yêu cầu tạo dáng không cao: Jacket 2, 3 lớp; quần áo bảo hộ lao động,... - Dây chuyền may nhóm sản phẩm khoác ngoài, nhiều lớp, yêu cầu tạo dáng cao như: veston, măng tô. Dây chuyền may nhiều loại sản phẩm: Là dây chuyền sản xuất nhiều loại sản phẩm có thể khác nhau đáng kể về cấu trúc, công nghệ gia công và độ phức tạp. Dạng dây chuyền này có tính đa năng tuy nhiên quá trình sản xuất trên dây chuyền kém ổn định, đòi hỏi tay nghề công nhân đa năng do tính chất công việc thay đổi thường xuyên. b) Hình thức kết hợp các sản phẩm trên dây chuyền Tại một thời điểm, dây chuyền may có thể sản xuất một hoặc một vài sản phẩm khác loại. Tùy theo hình thức kết hợp các sản phẩm của các đơn hàng trong quá trình sản xuất có thể chia làm ba mô hình sản xuất trên dây chuyền như sau [3, 6]: - Sản xuất một sản phẩm duy nhất: Trên dây chuyền chỉ sản xuất một loại sản phẩm duy nhất tại mỗi thời điểm được minh họa như hình 1.1. Hình 1.1 Dây chuyền sản xuất một loại sản phẩm [6] - Sản xuất theo nhóm sản phẩm: Trên dây chuyền sản xuất từ hai loại sản phẩm trở lên, mỗi loại sản phẩm được xếp thành một nhóm gồm một vài vị trí làm việc, các nhóm được sắp xếp kế tiếp nhau, tại mỗi thời điểm bất kỳ tất cả các sản phẩm được đồng thời sản xuất trên dây truyền, mô hình sản xuất theo nhóm sản phẩm được minh họa như hình 1.2, các hình tam giác, hình tròn, hình vuông mô phỏng các loại sản phẩm khác nhau. Hình 1.2 Dây chuyền sản xuất theo nhóm sản phẩm [6] - Sản xuất kết hợp nhiều sản phẩm: Trên dây chuyền sản xuất từ hai loại sản phẩm trở lên, vị trí sản xuất của các sản phẩm được sắp xếp xen kẽ nhau không theo trình tự, tại mỗi thời điểm bất kỳ tất cả các sản phẩm được đồng thời sản xuất trên 5
dây truyền. Mô hình sản xuất này ít được sử dụng trong may công nghiệp do quản lý và điều hành sản xuất phức tạp, mô hình dây chuyền kết hợp sản phẩm được minh họa như hình 1.3. Hình 1.3 Dây chuyền sản xuất kết hợp nhiều sản phẩm [6] c) Cấu trúc dây chuyền may Cấu trúc dây chuyền may là đặc trưng thể hiện cách thức tổ chức, sắp xếp và kết hợp giữa các thành phần của dây chuyền. Cấu trúc của dây chuyền may được chia thành hai dạng: Chia nhóm và không chia nhóm [1, 7, 10]. Dây chuyền may có cấu trúc không chia nhóm: Còn gọi là dây chuyền liên hợp là dạng dây chuyền mà trên đó các nguyên công sản xuất (NCSX) được bố trí nối tiếp nhau theo trình tự thực hiện. Các cụm chi tiết độc lập được gia công đồng thời, song song và được lắp ráp với nhau theo trình tự nhất định để tạo thành sản phẩm hoàn chỉnh. Ưu điểm của dạng dây chuyền này là việc thiết kế, tổ chức và quản lý đơn giản, phù hợp với qui mô dây chuyền vừa và nhỏ. Dây chuyền liên hợp thường được áp dụng trong trường hợp sản phẩm may có cấu trúc đơn giản, ít chi tiết, số nguyên công sản xuất không nhiều, công suất của dây chuyền nhỏ và trung bình. Dây chuyền may có cấu trúc chia nhóm: Còn gọi là dây chuyền may liên hợp nhóm hoặc dây chuyền cụm là dạng dây chuyền mà trên đó các NCSX được chia thành các nhóm, các nhóm có nhịp và công suất đồng nhất như nhau. Sự phân nhóm có thể được tiến hành theo tính chất công nghệ hoặc cấu trúc sản phẩm. - Dây chuyền chia nhóm theo tính chất thiết bị công nghệ gồm các nhóm có thiết bị cùng loại như nhóm máy may một kim mũi thoi, nhóm máy may vắt sổ, nhóm máy máy chần Kansai, ..., các thiết bị được tổ chức thành các khu vực riêng biệt trên dây chuyền. Đặc điểm của dây chuyền là mức độ chuyên môn hóa công việc trong nhóm cao nhưng đường đi của bán thành phẩm trên dây chuyền dài, các nguyên công sản xuất không được sắp xếp theo thứ tự công nghệ trên mặt bằng dây chuyền. Vì vậy, có nhiều điểm hạn chế dẫn đến năng suất lao động không cao, lãng phí nhiều thời gian vận chuyển, rất khó để tự động hóa quá trình sản xuất. Do đó dạng dây chuyền này ít được áp dụng tại các doanh nghiệp may hiện nay. - Dây chuyền chia nhóm theo cấu trúc sản phẩm gồm nhóm lắp ráp và các nhóm gia công cụm chi tiết độc lập. Nhóm lắp ráp thường được tổ chức như một dây chuyền không chia nhóm và gọi là liên hợp lắp ráp. Các nhóm gia công cụm chi tiết độc lập cũng được tổ chức như các dây chuyền không chia nhóm và gọi là các liên hợp gia công cụm chi tiết. Các nhóm gia công cụm chi tiết độc lập được gia công đồng thời, song song và các cụm được lắp ráp, liên kết lại với nhau theo một trình tự nhất định trên liên hợp lắp ráp để tạo thành sản phẩm hoàn chỉnh. d) Nhịp của dây chuyền may Nhịp dây chuyền là khoảng thời gian trung bình để hai sản phẩm kế tiếp nhau được sản xuất xong và ra khỏi chuyền. Nhịp của dây chuyền phản ánh tốc độ sản xuất của dây chuyền, khi nhịp càng nhỏ thì tốc độ sản xuất càng nhanh. Tùy theo cơ sở dữ liệu ban đầu của dây chuyền để xác định nhịp, trong trường hợp dây chuyền may được thiết kế theo công suất cho trước thì nhịp dây chuyền được xác định theo công thức sau [1-3,11]: 6