CÔNG NGHỆ Tập san SINH VIÊN NGHIÊN CỨU KHOA HỌC ● Số 13.2023
196
KHOA H
ỌC
NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ MÔ HÌNH QUẢN LÝ TỐI ƯU KHO BÃI
RESEARCH AND DESIGN OF OPTIMIZED MANAGEMENT MODEL OF WAREHOUSES Lê Anh Tuấn1,*, Lê Thanh Tùng1, Nguyễn Trường Anh1, Đinh Thị Thanh Tâm2, Nguyễn Quốc Tuấn3 1. GIỚI THIỆU Kho chứa - định nghĩa theo chức năng là một tòa nhà lớn để lưu trữ hàng hóa, sản phẩm phục vụ mục đích thương mại. Cùng với sự phát triển qua từng giai đoạn trong lịch sử, nhà kho đã trở thành một phần không thể thiếu trong sự vận hành của chuỗi cung ứng. Nhiều nghiên cứu trong và ngoài nước đã được công bố để góp phần xây dựng và giải quyết các vấn đề về kho chứa [1]. Qua quá trình thực tế tại Công ty TNHH Xây dựng, Thương mại và Cơ khí Bình Minh, nhóm nghiên cứu đã phân tích, chỉ ra những vấn đề mà kho chứa của công ty đang gặp phải, từ đó thiết lập những mục tiêu cần thiết để xây dựng và quản lý kho chứa một cách tối ưu. Những mô hình kho bãi được phân loại từ nghiên cứu quốc tế đã công bố cùng với chuyên ngành sản xuất sản phẩm cơ khí của Công ty Bình Minh, nhóm nghiên cứu đã đưa ra các tiêu chí đánh giá phù hợp cho kho chứa của công ty. 2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Trong nghiên cứu, nhóm tác giả đã sử dụng phương pháp: - Phương pháp AHP để lựa chọn trang thiết bị trong kho chứa [2]. - Tính toán số lượng nhân công [3]. - Giải thuật ALDEP [4]. - Phương pháp tọa độ trọng tâm để tính toán khoảng cách tối ưu giữa các khu vực [4]. - Tính toán lượng tồn kho an toàn [5]. - Điều độ công việc trong kho [6]. 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 3.1. Thực trạng kho hàng Bình Minh Hiện nay, với quy mô công ty gia công theo đơn sản xuất, nghĩa là khi nhận đơn hàng công ty mới đặt đầu đặt mua phôi, phôi liệu về sẽ được đem đi gia công ngay lập tức và sau khi gia công xong đơn hàng sẽ được chuyển ngay cho đơn vị vận chuyển. Từ thực trạng trên, công ty Bình Minh chỉ sử dụng kho chứa với mục đích dự trữ TÓM TẮT Dựa trên quá trình thực tập tại Công ty TNHH Bình Minh, nhóm nghiên cứu đã chỉ ra nhữ
ng
hạn chế của kho chứa công ty đang gặp phải và từ đó đề xuất định hướng xây dự
ng trong tương
lai. Qua nghiên cứu tình hình trong và ngoài nước, những cơ sở lý thuyết về kho chứa đượ
c công
bố, nghiên cứu đã xây dựng quy trình thiết kế kho chứa, các quy trình quả
n lý kho hàng. Nghiên
cứu áp dụng các bài toán về tính toán số nhân công cần thiết, số lượng trang thiết bị, bố trí lố
i đi
tiêu chuẩn để đưa ra diện tích các khu vực trong kho chứa, sử dụng phương pháp AHP để lự
chọn thiết bị, tính toán số tồn kho an toàn. Cùng với phương pháp ALDEP, khoảng cách giữ
a các
khu vực theo tọa độ trọng tâm, đồ án đưa ra hai mô hình thiết kế mặt bằng dạng chữ U và chữ
I.
Thực hiện điều độ công việc, tính khả thi về kinh tế cho từng phương án để làm dữ liệu đầ
u vào
cho quá trình mô hình hóa và mô phỏng bằng phần mềm Plant Simulation. Từ kết quả mô phỏ
ng
cho thấy tỉ lệ làm việc mặt bằng chữ U cao hơn 17,9% so với mặt bằng chữ I, tỉ lệ chờ mặt bằ
ng
chữ U thấp hơn 3,75% so với mặt bằng chữ I, tỉ lệ tồn kho của mặt bằng chữ U thấ
p hơn 2,65%
so với mặt bằng chữ I. Kết hợp với chi phí di chuyển giữa các bộ phận là thấp hơn, diệ
n tích và
vốn đầu tư ban đầu phù hợp, nghiên cứu đã đề xuất lựa chọn mặt bằng chữ U cho kho chứa củ
a
công ty. Từ khóa: Nhà kho, bố trí mặt bằng, ALDEP, AHP, Plant Simulation. ABSTRACT
Based on the internship at Binh Minh Co., Ltd., the research team has pointed out the
restriction of the warehouse that the company is facing and from there proposes future
construction orientations. Through studying domestic and foreign situations, the th
eoretical
bases of warehouses have been published, the project has showed warehouse design processes,
warehouse management processes. The project has applied the problems of calculating the
required number of workers, the amount of equipment, arranging the
standard aisles to give
the area of
the areas in the warehouse, using the AHP method to select the equipment.
equipment, calculate safety inventory. Along with the ALDEP method, the distance between the
areas according to the centroid coordinates, the project offers two design models of the U-shaped and I-
shaped premises. Implementation of work moderation, economic feasibility for
the project. each option as input data for the modeling and simulation process by Plant
Simulation software. From the simulation results, it shows that the working rate of the U-
shaped
floor is 17.9% higher than that of the I-shaped floor, the waiting rate for the U-
shaped floor is
3.75% lower than that of the I-shaped floor, the rate of inventory of the U-
shaped site is 2.65%
lower than that of the I-
plan. Combined with the lower cost of moving between parts, the
appropriate area and initial investment capital, the research has suggested. export selection of
U-shaped floor plan for Binh Minh company's warehouse. Keywords: Warehouse, site layout, ALDEP, Plant Simulation. 1Lớp Hệ thống Công nghiệp 01 - K14, Trường Cơ khí - Ô tô, Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội
2Lớp Hệ thống Công nghiệp 1 - K 15, Trường Cơ khí - Ô tô, Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội 3 Trường Cơ khí - Ô tô, Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội *Email: tuanngu2001@gmail.com
SCIENCE - TECHNOLOGY Số 13.2023 ● Tập san SINH VIÊN NGHIÊN CỨU KHOA HỌC 197
các tồn kho khấu hao như: dao cụ, dầu máy, đồ dụng cần thiết cho mỗi khu vực làm việc,… Nhưng với sự phát triển nhanh và mạnh mẽ của ngành công nghiệp ở Việt Nam cũng như trên thế giới, công ty cần có phát triển, mở rộng quy mô do đó công ty chắc chắn sẽ mở rộng lĩnh vực gia công cơ khí của mình để đáp ứng được nhiều đối tượng khách hàng hơn, cũng như cạnh tranh, trụ vững được trong thị trường tương lai tới. Do đó nhóm nghiên cứu có ý tưởng lên kế hoạch thiết kế một nhà kho phù hợp, đáp ứng cho sự phát triển của Công ty Bình Minh trong tương lai. Hình 1. Thực trạng kho hàng tại Công ty Bình Minh 3.2. Bố trí diện tích từng khu vực, dòng di chuyển trong kho Bảng 1. Diện tích khu vực trong kho STT
Khu vực Kích thước (chiều dài x chiều rộng) (m) Diện tích (m2) 1 Khu vực chứa nguyên vật liệu đầu vào 37,6 * 15,6 586,56 2 Khu vực chứa thành phẩm 37,6 * 15,6 586,56 3 Phòng chứa vật tư tiêu hao 6,25 * 4,8 30 4 Phòng quản lý kho 5 * 4 20 5 Khu vực đóng gói 10 * 4 40 6 Khu để xe nâng 7,2 * 6,9 50 7 Khu nhập hàng 8,9 * 5,6 50 8 Khu xuất hàng 8,9 * 5,6 50 Dòng di chuyển chữ U Bảng 2. Thứ tự sắp xếp các bộ phận theo giải thuật ALDEP Bước sắp xếp Khu vực được chọn Lý do lựa chọn 1 NH Ngẫu nhiên 2 VP "A" với NH 3 TP "E" với NH 4 ĐG "A" với TP 5 NL "E" với TP 6 XN "A" với NL 7 XH ''E" với NL 8 TH Ngẫu nhiên Từ thứ tự sắp xếp các bộ phận, ta có mặt bằng được bố trí: Hình 2. Kết quả bố trí mặt bằng hình chữ U theo phương pháp ALDEP Sau khi có được mặt bằng khu vực, ta có bảng tính toán điểm gần kề của mặt bằng như sau: Bảng 3. Điểm gần kề của mặt bằng hình chữ U Điểm gần kề Mối quan hệ Điểm của mối quan hệ Tổng điểm NH-TP và TP-NH A 64 128 NH-VP và VP-NH A 64 128 VP-TP và TP-VP I 4 8 TP-ĐG và ĐG-TP A 64 128 VP-XN và XN-VP O 1 2 TP-NL và NL-TP E 16 32 XN-NL và NL-XN A 64 128 XN-XH và XH-XN A 64 128 NL-XH và XH-NL E 16 32 NH-TP và TP-NH A 64 32 Tổng 746 Từ diện tích các khu vực và bố trí ô đơn vị, nghiên cứu tiến hành bố trí sắp xếp đưa ra mặt bằng tổng thể của nhà kho như sau: Hình 3. Mặt bằng tổng thế của hệ thống kho bãi
CÔNG NGHỆ Tập san SINH VIÊN NGHIÊN CỨU KHOA HỌC ● Số 13.2023
198
KHOA H
ỌC
Ta có khoảng cách giữa các bộ phận sau khi thiết kế: Hình 4. Tọa độ trọng tâm các khu vực Dòng di chuyển chữ I Bảng 4. Thứ tự sắp xếp các bộ phận theo giải thuật ALDEP Bước sắp xếp Khu vực được chọn Lý do lựa chọn 1 NH Ngẫu nhiên 2 TP "E" với NH 3 VP "I" với VP 4 XN "A" với TP 5 ĐG "A" với TP 6 TH "E" với ĐG 7 NL Ngẫu nhiên 8 XH "A" với NL Từ thứ tự sắp xếp các bộ phận, ta có mặt bằng được bố trí: Hình 5. Kết quả bố trí mặt bằng hình chữ I theo phương pháp ALDEP Sau khi có được mặt bằng khu vực, bảng tính toán điểm gần kề của mặt bằng như sau: Bảng 5. Điểm gần kề của mặt bằng hình chữ I Điểm gần kề Mối quan hệ Điểm của mối quan hệ Tổng điểm NH-TP và TP-NH A 64 128 VP-TP và TP-VP A 64 128 XN-TP và TP-XN A 64 128 ĐG-TP và TP-ĐG A 64 128 VP-XN và XN-VP O 1 2 VP-TH và TH-VP U 0 0 XN-ĐG và ĐG-XN O 1 2 XN-TH và TH-XN U 0 0 TH-ĐG và ĐG-TH E 16 32 NL-TH và TH-NL U 0 0 NL-ĐG và ĐG-NL O 1 2 NL-XH và XH-NL E 16 32 Tổng 582 Từ diện tích các khu vực và bố trí ô đơn vị, nghiên cứu tiến hành bố trí sắp xếp đưa ra mặt bằng tổng thể của nhà kho như sau: Hình 6. Mặt bằng tổng thế của hệ thống kho bãi Ta có khoảng cách giữa các bộ phận sau khi thiết kế: Hình 7. Tọa độ trọng tâm các khu vực 3.3. Điều độ công việc trong kho Qua khảo sát tại một số nhà kho và công ty Bình Minh, nhóm nghiên cứu nhận thấy quy trình trong kho sẽ gồm các công việc: nhập hàng, quét mã sản phẩm để nhập hàng, chuyển hàng vào khu nguyên liệu, đóng gói sản phẩm từ khu sản xuất chuyển vào, chuyển hàng đã đóng gói vào khu kệ thành phẩm, quét mã để xuất hàng và xuất hàng khỏi kho. Từ đó, nghiên cứu chia các công việc trên thành hai nhóm: xuất hàng và nhập hàng. Cùng với đó, nghiên cứu khảo sát được định mức thời gian cho từng công việc. Quy trình nhâp hàng: Bảng 6. Bảng điều độ quy trình nhập hàng STT Công việc Kí hiệu Công việc trước đó Thời gian hoàn thành (phút) 1 Nhập hàng A - 30 2 Quét mã nhập hàng B A 40 3 Đưa vào khu vực nguyên liệu C B 30 Ta có sơ đồ AON cho quy trình nhập hàng:
SCIENCE - TECHNOLOGY Số 13.2023 ● Tập san SINH VIÊN NGHIÊN CỨU KHOA HỌC 199
Hình 8. Sơ đồ AON cho quy trình nhập hàng Dựa vào bảng thông tin trên ta có phần mô tả như sau: - Nhập hàng (30 phút) Công việc A được làm luôn từ lúc bắt đầu - Quét mã (40 phút) - Đưa vào kệ chưa đóng gói (30 phút) Công việc B, C chỉ có thể thực hiện khi công tác nhập hàng hoàn tất Từ mô tả trên ta có sơ đồ Gantt cho quy trình của kho hàng: Hình 9. Sơ đồ Gantt cho quy trình nhập hàng Quy trình xuất hàng: Bảng 7. Bảng điều độ quy trình xuất hàng STT Công việc Kí hiệu Công việc trước đó Thời gian hoàn thành (phút) 1 Đóng gói D - 80 2 Đưa vào khu vực thành phẩm
E D 30 3 Quét mã xuất hàng F E 40 4 Xuất hàng G F 30 Ta có sơ đồ AON cho quy trình xuất hàng: Hình 10. Sơ đồ AON cho quy trình xuất hàng Dựa vào bảng thông tin trên ta có phần mô tả như sau: Sau khi sản xuất, hàng hóa được chuyển về kho để đóng gói - Đóng gói (80 phút) Công việc D được làm luôn từ lúc sản xuất xong - Đưa vào khu vực thành phẩm (30 phút) - Quét mã xuất hàng (40 phút) Công việc E, F chỉ có thể thực hiện khi công tác đóng gói hoàn tất - Xuất hàng (30 phút) Công việc G chỉ có thể bắt đầu khi quét mã xong Hình 11. Sơ đồ Gantt cho quy trình nhập hàng 3.4. Mô hình hóa và mô phỏng hệ thống kho hàng Để mô hình hóa và mô phỏng hệ thống kho hàng một cách chân thực, nhóm nghiên cứu sử dụng phần mềm Tecnomatix Plant Simulation. Nghiên cứu bố trí 2 mặt bằng cho nhà kho: Hình 12. Mặt bằng bố trí chũ U Hình 13. Bố trí mặt bằng chữ I Từ bảng điều độ, ta thiết lập thời gian làm việc cho các trạm làm việc trong mô phỏng: Bảng 8. Thiết lập thời gian mô phỏng STT Công việc Thời gian hoàn thành (minutes) 1 Nhập hàng 30 2 Quét mã nhập hàng 40 3 Đưa vào khu vực nguyên liệu 30 4 Đóng gói 80 5 Đưa vào khu vực thành phẩm 30 6 Quét mã xuất hàng 40 7 Xuất hàng 30 Kết quả mô phỏng của mặt bằng chữ U: Hình 14. Bảng kết quả mô phỏng mặt bằng chữ U Kết quả mô phỏng của mặt bằng chữ I
CÔNG NGHỆ Tập san SINH VIÊN NGHIÊN CỨU KHOA HỌC ● Số 13.2023
200
KHOA H
ỌC
Hình 15. Bảng kết quả mô phỏng mặt bằng chữ I 3.5. Phân tích mô phỏng Từ kết quả mô phỏng, nhóm nghiên cứu tiến hành đánh giá. Bảng 9. Tỷ lệ hoạt động của kho bố trí chữ U Công việc Tỉ lệ làm việc (%) Tỉ lệ chờ (%) Tỉ lệ tồn kho (%) Nhập hàng 83,35 0 16,65 Quét mã nhập hàng 78,33 0,03 21,65 Đưa vào khu vực nguyên liệu 79,14 0,05 20,81 Đóng gói 83,25 16,75 0 Đưa vào khu vực thành phẩm 81,57 18,43 0 Quét mã xuất hàng 88,21 11,79 0 Xuất hàng 87,35 12,65 0 Hình 16. Biểu đồ thể hiện tỷ lệ hoạt động của kho chữ U Bảng 10. Tỷ lệ hoạt động của kho bố trí chữ I Công việc Tỉ lệ làm việc (%) Tỉ lệ chờ (%) Tỉ lệ tồn kho (%) Nhập hàng 76,94 0 23,06 Quét mã nhập hàng 72,31 0,03 27,67 Đưa vào khu vực nguyên liệu 73,05 0,05 26,90 Đóng gói bằng tay 76,85 23,15 0 Đưa vào khu vực thành phẩm 75,29 24,71 0 Quét mã xuất hàng 81,42 18,58 0 Xuất hàng 80.63 19,37 0 Hình 17. Biểu đồ thể hiện tỷ lệ hoạt động của kho chữ I Ta có bảng so sánh tỉ lệ làm việc trung bình của các khu vực trong hai mặt bằng: Bảng 11. Tỉ lệ hoạt động trung bình Bố trí khu vực Chữ U Chữ I Tỉ lệ làm việc 83,02% 65,12% Tỉ lệ chờ 8,52% 12,27% Tỉ lệ tồn kho 8,44% 11,09% Qua bảng tỉ lệ hoạt động trung bình, nhóm nhận thấy tỉ lệ làm việc của công nhân tại mặt bằng chữ U cao hơn 17,9% tỉ lệ làm việc của công nhân tại mặt bằng chữ I. Tỉ lệ hàng chờ tại mặt bằng chữ U thấp hơn 3,75% so với tỉ lệ hàng chờ tại mặt bằng chữ I. Tỉ lệ tồn kho tại mặt bằng hình chữ U thấp hơn 2,65% tỉ lệ tồn kho tại mặt bằng chữ I. Nghiên cứu nhận thấy, các chỉ số tỉ lệ trên bị ảnh hưởng bởi quãng đường di chuyển giữa các khu vực trong kho. Khoảng cách di chuyển giữa các bộ phận trong mặt bằng hình chữ U nhỏ hơn khoảng cách di chuyển giữa các khu vực trong mặt bằng hình chữ I. Như vậy, tỉ lệ hoạt động tại mặt bằng hình chữ U đạt hiệu quả cao hơn so với mặt bằng hình chữ I. 4. KẾT LUẬN Bài báo này trình bày phương pháp bố trí mặt bằng một cách tối ưu cho các khu vực tại kho chứa sản phẩm cơ khí tại công ty TNHH Xây dựng, Cơ khí và Thương mại Bình Minh nhằm giúp hoạt động tại doanh nghiệp được hiệu quả và tiết kiệm chi phí. Bên cạnh đó ứng dụng phần mềm mô phỏng Tecnomatix Plant Simulation để làm cơ sở tính toán dữ liệu cho đề tài. Kết quả đạt được của nghiên cứu: tạo cơ hội ứng dụng kiến thức vào thực tế, góp phần hiểu rõ hơn về ngành học,… tham gia nghiên cứu tạo điều kiện cải thiện kĩ năng làm việc nhóm, học tập, tìm hiểu triển khai một vấn đề, ứng dụng kiến thức đã học vào trong thực tế giúp giảm thiểu lãng phí. Hướng phát triển tiếp theo của nghiên cứu là làm rõ các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật, xây dựng chi tiết mô hình mô phỏng, hình thành nên một hệ thống kiểm soát chặt chẽ nhằm giúp doanh nghiệp có thể giám sát cũng như loại bỏ các lãng phí không cần thiết. TÀI LIỆU THAM KHẢO [1]. Wikipedia,Warehouse.https://en.wikipedia.org/wiki/Warehouse [2]. Nguyễn Hữu Phấn. Kỹ thuật ra quyết định. Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội. [3]. Đỗ Đức Trung. Thiết kế công việc và đo lường lao động. Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội. [4]. Nguyễn Quốc Tuấn. Thiết kế mặt bằng hệ thống công nghiệp. Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội [5]. Trương Chí Công. Thống kê trong công nghiệp. Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội [6]. N Jame A.Tompkins, John A.White, Yavuz A.Bozer, J.M.A.Tanchoco, 2010. Facilities Planning, Fourth Edition