Bài giảng thiết kế hệ thống sản xuất chương 4 những yêu cầu trong lựa chọn thiết bị và nhân công

Chương 4 NHỮNG YÊU CẦU TRONG LỰA CHỌN
THIẾT BỊ VÀ NHÂN CÔNG

T

hiết bị và nhân công là hai yếu tố chủ
chốt của một ngành công nghiệp.
Việc lựa chọn thiết bị và nhân công đòi
hỏi phải có một đánh giá cẩn thận về
những cái chúng ta cần và những cái
chúng ta đã có sẵn. Chương này mô tả các

4.1

bước có tính hệ thống để xác định các
yêu cầu trong việc lựa chọn thiết bị và
nhân công. Có ba chủ đề chính, đó là :
lựa chọn thiết bị, lựa chọn nhân công,
và
nhóm
máy
công
cụ.

LỰA CHỌN THIẾT BỊ
Thiết bị là phần không thể thiếu của sản xuất. Trong thực tế, một
người kỹ sư chịu trách nhiệm trong việc sắp xếp sản xuất đồng thời cũng là
chuyên gia trong lĩnh vực lựa chọn máy móc thiết bị. Một vài dữ liệu cơ
bản như chủng loại máy móc, tên của nhà cung cấp, khoảng giá cung cấp,
và công suất tương ứng là rất cần thiết để bắt đầu quá trình lựa chọn máy
móc. Những dữ trên có thể lấy ở đâu? Sử dụng thông tin đạt được như thế

nào? Câu trả lời sẽ được tìm thấy trong phần này.
4.1.1. PHÂN TÍCH MAKE-OR-BUY
Trước khi lựa chọn trang thiết bị phục vụ cho việc sản xuất và lắp ráp
sản phẩm, người kỹ sư cần tiến hành phân tích sơ bộ make-or-buy để quyết
định xem cái gì có thể chế tạo và nên được chế tạo tại nhà máy. Phân tích
này được gọi là sơ bộ vì dữ liệu cần thiết cho việc quyết định chủ yếu dựa
vào kinh nghiệm mà không phải dựa vào kiến thức sản xuất.
Danh mục vật liệu (xem Hình 2.12) cung cấp thông tin về những chi
tiết cần thiết để lắp ráp thành sản phẩm hoàn chỉnh. Câu hỏi mà người kỹ
sư cần đặt ra ở đây đó là những chi tiết nào nên được chế tạo tại nhà máy và


2

Chương 4 Những Yêu Cầu Trong Việc Lựa Chọn Thiết Bị và Nhân Công

những chi tiết nào nên được mua từ các nhà cung cấp. Hai yếu tố chính có
thể gợi ý câu trả lời: sự thành thạo và tính kinh tế.
Các chi tiết đòi hỏi sự thành thạo trong kỹ thuật sản xuất hơn là đòi hỏi
về các trang thiết bị mà công ty sở hữu nên được mua từ các nhà cung cấp.
Một vài ví dụ, các nhà sản xuất oto mua lốp xe oto từ các nhà sản xuất lốp,
các nhà sản xuất đồ uống mua chai lọ từ các nhà máy sản xuất thủy tinh,
nhà sản xuất đèn bàn ít khi tự sản xuất bóng đèn nếu muốn sản phẩm của họ
bán được trên thị trường.
Tính kinh tế đóng vai trò quan trọng trong quyết định này. Nếu sản
lượng thấp thì chi phí sản xuất cho mỗi sản phẩm sẽ lớn. Nếu chúng ta mua
2000 sản phẩm thì chi phí sản xuất có thể rẻ hơn nếu phải đầu tư trang thiết
bị và tuyển dụng công nhân để sản xuất chúng tại nhà máy. Ví dụ tiếp theo
sẽ minh họa cho phần tính toán kinh tế rõ hơn.
VÍ DỤ

LỰA CHỌN NGUỒN CUNG CẤP
Một nhà sản xuất máy khuấy (đồ làm bếp) có bản vẽ thiết kế đòi hỏi
phải chế tạo các chi tiết plastic kết nối giữa động cơ điện và bộ phận lưỡi
dao cắt. Bảng 4.1 thể hiện ba phương án cung cấp sản phẩm như sau:
Phương án A Một công ty chuyên về chế tạo khuôn đúc có thể cung cấp
sản phẩm này với giá $500/ 1000 sản phẩm. Giá này đã bao gồm chi phí
thiết kế và chế tạo khuôn, cũng như các dụng cụ cần thiết để sản xuất. Tuy
nhiên, số lượng đặt hàng tối thiểu là 20,000 sản phẩm. Đồng thời công ty
phải chi thêm $2,000 nữa cho để các kỹ sư của mình duyệt thiết kế trước
khi cho phép nhà cung cấp bắt đầu sản xuất.
Phương án B Các kỹ sư của công ty có thể tự thiết kế, chế tạo, và kiểm tra
một khuôn đúc có thể sản xuất một sản phẩm/lần đúc với chi phí $50,000.
Sau đó có thể sản xuất đại trà tại nhà máy với một máy ép tự động nhỏ, giá
$200/ sản phẩm. Chi phí đã bao gồm: nhân công, vật liệu, cũng như các loại
chi phí vận hành, v.v…


Chương 4 Những Yêu Cầu Trong Việc Lựa Chọn Thiết Bị và Nhân Công

Bảng 4.1.
Dữ liệu của ba
phương án.

Phương án C Các kỹ sư cũng có thể thiết kế và chế tạo khuôn đúc có thể
sản xuất nhiều sản phẩm/lần đúc với giá $100,000. Khuôn được thiết kế để
sử dụng với máy ép tự động công suất lớn hơn so với phương án B, giá
thành là $150/ sản phẩm.
Bỏ qua giá trị theo thời gian của đồng tiền, điểm hòa vốn Y1 của
phương án mua sản phẩm với phương án tự chế tạo khuôn đúc một sản

phẩm/ lần đúc được tính như sau:
$2,000 + $500 x Y1 = $50,000 + $200 x Y1
$300 x Y1 = $48,000
Y1 = 160 nghìn sản phẩm
Điểm hòa vốn Y2 của phương án tự chế tạo khuôn đúc một sản phẩm/
lần đúc với phương án chế tạo khuôn đúc nhiều sản phẩm/ lần đúc là:
$50,000 + $200 x Y2 = $100,000 + $150 x Y2
$50 x Y2 = $50,000
Y2 = 1000 nghìn (1 triệu) sản phẩm

3


4

Chương 4 Những Yêu Cầu Trong Việc Lựa Chọn Thiết Bị và Nhân Công

Hình 4.1.
Biểu đồ tổng chi phí
và quy mô sản xuất.

Hình 4.1 cho thấy nếu số lượng sản phẩm dưới 160,000 thì chúng ta
nên mua từ nhà cung cấp (phương án A). Với số lượng từ 160,000 đến
1,000,000 sản phẩm thì chúng ta nên sử dụng khuôn đúc một sản phẩm/ lần
đúc và chế tạo tại nhà máy (phương án B). Và với số lượng trên 1,000,000
sản phẩm, chúng ta nên sử dụng phương án C.
Một khía cạnh quan trọng khác của việc phân tích là khối lượng tiền
mặt yêu cầu có sẵn là bao nhiêu. Nếu chúng ta không sẵn sàng trả ngay
$100,000 thì phương án C sẽ không khả thi. Trong trường hợp như vậy,
mặc dù phải sản xuất trên 1,000,000 sản phẩm nhưng chúng ta chỉ có thể

chọn phương án B.

Các Nguồn Thông Tin
Khi nhà sản xuất đã quyết định xong các chi tiết nào sẽ được sản xuất tại
nhà máy, vấn đề tiếp theo là lựa chọn loại máy móc. Chi phí mua sắm máy
móc thiết bị chiếm một phần lớn trong chi phí cố định và việc lựa chọn máy
móc này sẽ có ảnh hưởng đến năng suất cũng như tính kinh tế trong sản
xuất. Chúng ta có thể tìm các thông tin cần thiết này trên các sách và các
tạp chí định kỳ, hoặc trên Internet.


Chương 4 Những Yêu Cầu Trong Việc Lựa Chọn Thiết Bị và Nhân Công

Sắp Xếp Sản Xuất
Tại thời điểm này bản vẽ bố trí mặt bằng có thể chưa hoàn thành, nhưng
chúng ta vẫn phải quyết định lựa chọn một loại hệ thống sản xuất bởi vì nó
có tác động chính đến việc lựa chọn máy móc thiết bị. Nếu chúng ta chỉ sản
xuất một loại sản phẩm với số lượng lớn, những loại máy móc chuyên dùng
là cần thiết. Và mỗi máy sẽ đảm nhiệm một công việc cụ thể với năng suất
và độ chính xác cao. Ngược lại với việc sắp xếp sản xuất theo dạng sản xuất
đơn chiếc, các loại máy móc đa năng có thể thực hiện nhiều công việc khác
nhau sẽ được lựa chọn để đạt được sự linh hoạt trong sản xuất.
Số lượng sản phẩm cần sản xuất và nhịp sản xuất yêu cầu sẽ quyết
định việc thiết kế bố trí mặt bằng nhà máy và lựa chọn thiết bị.

Xem Xét Chi Phí
Một vấn đề khác là chúng ta phải quyết định xem nên sử dụng dây
chuyền sản xuất tập trung nhiều nhân công hay tập trung nhiều máy móc.
Những dây chuyền sản xuất có các robot tự hành và các nhóm máy móc
kèm theo hệ thống vận chuyển vật liệu tự động là phương án tốt để giảm

chi phí nhân công. Tuy nhiên, trước khi mua những trang thiết bị đắt tiền
thay thế cho lao động thủ công chúng ta cần phân tích cẩn thận giá cả thực
sự liên quan đến: chi phí thiết kế, chi phí phân tích purchase-or-build, chi
phí thử nghiệm, và chi phí bảo hành. Hầu hết các dây chuyền tự động đều
tốn nhiều thời gian hơn dự kiến để sản xuất sản phẩm đạt chất lượng, và sẽ
rất tốn kém để điều chỉnh dây chuyền nếu thiết kế sản phẩm có sự thay đổi.
Trong hầu hết trường hợp, chúng ta đều có thể tìm thấy máy móc thiết
bị trên thị trường với nhiều công suất khác nhau, nhiều tốc độ cắt và tốc độ
ăn dao khác nhau, và chi phí đầu tư ban đầu cũng như chi phí vận hành sẽ
có sự khác biệt lớn. Chi phí đầu tư ban đầu là cực kỳ quan trọng, và chúng
ta có thể phải nhờ đến sự tư vấn của những nhà phân tích kinh tế trong lựa
chọn phương án tối ưu.
4.1.2. XÁC ĐỊNH THỜI GIAN LÀM VIỆC THỰC TẾ
Hiếm khi chúng ta tận dụng hết năng suất máy trong toàn bộ quãng
thời gian sản xuất. Có một vài lý do giải thích tại sao.

5


6

Chương 4 Những Yêu Cầu Trong Việc Lựa Chọn Thiết Bị và Nhân Công

Thời gian sẵn sàng cho sản xuất – time available for production - của
một máy sẽ bị rút ngắn bởi thời gian cài đặt máy, thời gian bảo trì, thời gian
mài dao, những hỏng hóc không dự đoán được và thời gian khắc phục sự
cố. Những máy cũ sẽ dễ bị hỏng hóc hơn máy mới và năng suất của chúng
cũng thấp hơn.
Các yếu tố liên qua đến người vận hành như thời gian vắng mặt, thời
gian làm việc riêng, thời gian dành cho việc điều chỉnh máy, chuẩn bị vật

liệu sẽ làm giảm thời gian sẵn sàng cho sản xuất.
Việc kiểm tra chất lượng ở một số công đoạn sản xuất thông thường sẽ
loại bỏ một số sản phẩm không đạt yêu cầu. Thực tế là sản phẩm bị lỗi vẫn
xuất hiện cho dù trang thiết bị máy móc của chúng ta được cài đặt và vận
hành đúng cách. Và đương nhiên khi máy móc hoạt động không đúng, sản
phẩm sản xuất ra sẽ bị loại bỏ vì chất lượng kém.
Một công nhân có thể được phân bổ chịu trách nhiệm cho nhiều máy,
trường hợp được gọi là nhóm máy công cụ. Kỹ thuật này được bắt đầu bằng
cách chia chu kỳ sản xuất ra làm hai phần: thời gian máy và thời gian công
nhân. Thời gian máy là thời gian máy vận hành mà không cần bất cứ sự hỗ
trợ nào từ công nhân. Thời gian công nhân là thời gian người công nhân
làm việc với máy khi máy đang ngừng hoạt động – chẳng hạn khi lấy gá đặt
chi tiết gia công lên máy. Nếu thời gian máy lớn hơn thời gian công nhân,
chúng ta có thể cho người công nhân đó làm việc với máy thứ hai trong khi
máy thứ nhất đang trong thời gian máy. Như vậy, một công nhân có thể
chịu trách nhiệm cho nhiều máy.
Trong trường hợp nhóm máy công cụ, nếu một máy trong nhóm bị hư
hỏng thì sẽ ảnh hưởng tới sản xuất của toàn bộ các máy còn lại. Công nhân
phải sửa chữa máy bị hư hỏng, và anh ta buộc phải bỏ qua thời gian làm
việc với các máy còn lại trong nhóm.
Thời gian sẵn sàng cho sản xuất sẽ không tăng tỉ lệ với số lượng ca
làm việc. Thêm một ca làm việc không có nghĩa là thêm thời gian tám tiếng
vận hành. Lúc này sự mất mát thời gian sản xuất sẽ gia tăng bởi vì thời gian
dành cho việc sửa chữa sẽ giảm. Ví dụ, chúng ta có một máy bị hỏng vào
cuối ca làm việc thứ nhất, thời gian sửa chữa dự kiến phải ít nhất là bốn giờ
hoặc hơn. Do vậy việc sửa chữa phải kéo dài đến ca làm việc thứ hai. Bởi
vì máy này đã được sắp xếp để sản xuất ở ca thứ hai, nên thời gian sản xuất


Chương 4 Những Yêu Cầu Trong Việc Lựa Chọn Thiết Bị và Nhân Công

sẽ bị giảm. Các vấn đề khác như thiếu nguyên liệu sản xuất, sự vắng mặt
của công nhân, của người phụ trách kỹ thuật thông thường sẽ ảnh hưởng
đến ca làm việc thứ hai. Thực tế, số lượng công nhân vắng mặt ở ca thứ hai
thường nhiều hơn so với ca thứ nhất, và ca thứ ba sẽ nhiều hơn ca thứ hai.
Các ngày nghỉ lễ như Ngày Quốc Tế Lao Động 1-5, Ngày Quốc
Khánh, Ngày Tết sẽ làm giảm thời gian làm việc trong năm.
Thời gian lãng phí ở trên được tính toán bù trừ bằng nhiều cách. Thời
gian cài đặt máy được đo trực tiếp hay được ước lượng cho mỗi nguyên
công và được tính vào thời gian cần thiết để sản xuất ra sản phẩm. Thời
gian bù trừ cho mỗi công nhân làm việc cá nhân – personal allowance - từ 5
đến 15 phần trăm, phụ thuộc vào đặc điểm của công việc cũng được tính
đến. Một cách tổng quát, việc bù trừ thời gian được thực hiện bằng cách
cộng thời gian làm việc cá nhân vào thời gian làm việc chuẩn cho công việc
đó. Hệ số bù trừ sản phẩm hư hỏng – shrinkage allowance – cũng được
thiết lập để tính đến các sản phẩm bị lỗi trong sản xuất mặc dù máy móc đã
được cài đặt và vận hành đúng cách.
Tất cả các yếu tố làm giảm thời gian sẵn sàng sản xuất được tập hợp
lại và đo lường với hiệu suất sản xuất. Ví dụ, nếu một ca làm việc có hiệu
suất 95% thì thời gian sẵn sàng cho sản xuất là 456 phút (0.95x480), chưa
tính đến các yếu tố bù trừ chúng ta đã giới thiệu ở trên. Trong sản xuất gồm
nhiều ca chúng ta cần phải tính được hiệu suất làm việc của các ca còn lại.
4.1.3. XÁC ĐỊNH THỜI GIAN LÀM VIỆC ĐÒI HỎI
Thời gian sản xuất đòi hỏi của một máy phụ thuộc vào công việc được
phân bổ cho máy đó và nhịp sản xuất trên một sản phẩm. Ví dụ tiếp theo sẽ
minh họa cho phần này.
Bảng 4.2 Dữ liệu sản xuất

7

8

Chương 4 Những Yêu Cầu Trong Việc Lựa Chọn Thiết Bị và Nhân Công

Theo phiếu quy trình công nghệ của một chi tiết sản xuất tại một nhà
máy thì các nguyên công số 10, 12, và 15 của chi tiết A, nguyên công số
101 của chi tiết B và nguyên công 157 của chi tiết C cần phải được thực
hiện trên một máy mới. Thời gian ước lượng cho mỗi nguyên công được
thể hiện cùng với thời gian cài đặt máy, và thời gian bù trừ cho làm việc cá
nhân. Yêu cầu chất lượng sản phẩm và dung sai chế tạo của từng thiết bị
gợi ý cho chúng ta ước lượng hệ số bù trừ sản phẩm hư hỏng – shrinkage
allowance. Sản lượng yêu cầu mỗi ngày được tính toán theo kế hoạch giao
sản phẩm cho khách hàng. Các dữ liệu được thể hiện trong Bảng 4.2.
Dữ liệu của cột 4 là số lượng sản phẩm cần sản xuất để đạt được số
lượng sản phẩm có chất lượng theo đúng yêu cầu, có tính đến hệ số bù trừ
sản phẩm hư hỏng. Cột 4 = Cột 2 / (1 – cột 3).
Thời gian cho mỗi nguyên công, cột 7, là: Cột 7 = Cột 5 x (1 + cột 6).
Tổng thời gian cần để gia công một sản phẩm, cột 9, được xác định
như sau: Cột 9 = Cột 4 x Cột 7 + Cột 8. Thời gian tổng mà máy mới cần
hoạt động mỗi ngày trong trường hợp này là 1308.7 phút.
4.1.4. XÁC ĐỊNH SỐ LƯỢNG MÁY MÓC CẦN THIẾT
Trong ví dụ trước, nếu nhà máy vận hành một ca với hiệu suất là 95%
thì thời gian sẵn sàng sản xuất của mỗi máy là 456 phút (480 x 0.95). Tổng
thời gian gia công mỗi ngày là 1308.72 phút, chúng ta cần 2.87 máy hay 3
máy (1x308.72/456)
Nên lưu ý rằng dữ liệu trong bảng chỉ áp dụng cho loại máy chúng ta
đang xem xét. Nếu một loại máy khác có các dữ liệu về thời gian cài đặt,
thời gian gia công, hệ số bù trừ thay đổi thì chúng ta cần tính toán lại thời
gian làm việc cần thiết.

4.1.5. CÁC MÔ HÌNH HIỆU SUẤT VÀ CHI PHÍ
Chúng ta sẽ tìm hiểu kỹ hơn về việc tính toán số lượng sản phẩm cần
chế tạo tại mỗi công đoạn của quá trình sản xuất. Việc tính toán được minh
họa bởi ví dụ sau: Giả sử quá trình sản xuất một sản phẩm trải qua ba trạm
sản xuất, mỗi trạm có một hệ số bù trừ sản phẩm hư hỏng như thể hiện trên
Hình 4.2. Giả sử rằng chúng ta cần 100 sản phẩm mỗi ngày.


Chương 4 Những Yêu Cầu Trong Việc Lựa Chọn Thiết Bị và Nhân Công

Hình 4.2
Ba công đoạn của
quá trình sản xuất.

Bởi vì chỉ có 95% sản phẩm đầu ra tại trạm số 3 là đáp ứng yêu cầu,
chúng ta có 100/0.95 = 105.26 ≈ 106 sản phẩm đầu vào cho trạm này. Tính
ngược lại cho trạm 2, để có 106 sản phẩm đầu ra đáp ứng yêu cầu cho trạm
3 thì trạm 2 phải có 106/0.97 = 109.3 ≈ 110 sản phẩm đầu vào. Tương tự,
trạm 1 cần 110/0.94 ≈ 110 sản phẩm đầu vào. Bằng cách sử dụng số lượng
sản phẩm đầu vào thích hợp cho mỗi trạm, thời gian gia công yêu cầu cho
mỗi sản phẩm tại mỗi trạm có thể được tính toán với quy trình đã được giới
thiệu ở phần trước.
Để tạo một công thức tổng quát, ta gọi Pi là phần trăm sản phẩm hư
hỏng tại trạm i. Nếu N là số lượng sản phẩm đầu vào của cả quá trình thì số
lượng sản phẩm tốt sau khi qua trạm số 1 là [N(1 – P1)], ký hiệu dấu ngoặc
[ ] để chỉ một số nguyên. Số lượng sản phẩm tốt sau khi qua trạm số 2 là
[[N(1 – P1)](1 – P2)].
Chúng ta có thể mở rộng việc tính toán cho tất cả các trạm. Cũng có
thể xác định được giá trị N nếu chúng ta biết trước số lượng sản phẩm tốt
cần đạt ở trạm cuối cùng. Mối quan hệ giữa số lượng sản phẩm đầu vào và

đầu ra có thể được xấp xỉ bằng cách tính toán hiệu suất của dây chuyền.
Việc tính toán xấp xỉ này sẽ bỏ qua quá trình làm tròn số nguyên ở mỗi
trạm và chúng ta có công thức:
Hiệu suất dây chuyền = (1 – P1)(1-P2)(1-P3) … (1-Pn)
và số lượng sản phẩm đầu vào N = số lượng sản phẩm đầu ra yêu cầu/ hiệu
suất dây chuyền.
Ở ví dụ trên, hiệu suất dây chuyền là (1 - 0.06)(1 - 0.03)(1 - 0.05) =
0.866. Và như vậy để sản xuất 100 sản phẩm chất lượng tốt cần 100/0.866
= 116 sản phẩm tại đầu vào dây chuyền.
Chúng ta có thể tính toán chi phí sản xuất cho mỗi sản phẩm tốt. Gọi
Ci là chi phí sản xuất một sản phẩm tại trạm thứ i, khi đó nếu ta nhân số

9


10

Chương 4 Những Yêu Cầu Trong Việc Lựa Chọn Thiết Bị và Nhân Công

lượng sản phẩm gia công tại mỗi trạm với chi phí gia công mỗi sản phẩm
tại trạm đó ta sẽ có chi phí sản xuất tại mỗi trạm.
Lấy tổng chi phí sản xuất tại các trạm chia cho tổng số lượng sản
phẩm tốt chúng ta sẽ được chi phí cho một sản phẩm tốt. Trong ví dụ của
chúng ta, nếu C1 = $5, C2 = $8, và C3 = $10, chi phí cho một sản phẩm tốt
là
5 x 117+8 x 110+10 x 106
100

= $25.25

Chi phí này cũng có thể được tính xấp xỉ bằng cách lấy tổng của chi
phí sản xuất một sản phẩm tại các trạm chia cho hiệu suất dây chuyền.
Trong trường hợp này, đó là (5 + 8 + 10)/0.866 = $26.56
Tính toán có thể được mở rộng cho hệ thống các trạm làm việc không
song song, các trạm làm việc thực hiện các nguyên công sửa chữa sản phẩm
không đạt yêu cầu chất lượng. Ví dụ, xem xét một hệ thống trên Hình 4.3
trong đó một phần sản phẩm bị lỗi của trạm số 1 có thể được sửa chữa tại
trạm số 2 và chúng lại là sản phẩm đầu vào của trạm số 1.
Hình 4.3
Chu trình sửa chữa
sản phẩm hư hỏng
kiểu 1.

Nếu P1 và P2 là phần trăm sản phẩm hư hỏng tại mỗi trạm thì với N sản
phẩm tại đầu vào, số lượng sản phẩm tốt được sản xuất sẽ là
N(1 – P1) + NP1(1 – P2)(1 – P1) + NP1(1 – P2)P1(1 – P2)(1 – P1) + …
Sản phẩm được
sửa chữa lần 1

Sản phẩm được
sửa chữa lần 2
= N(1 – P1)[1 + P1(1 – P2) + P12(1 – P2)2 + … ]


Chương 4 Những Yêu Cầu Trong Việc Lựa Chọn Thiết Bị và Nhân Công

Nếu đặt a = P1(1 – P2) và bởi vì P1 và P2 ≤ 1 nên chúng ta có:
= N(1 – P1)[1 + a + a2 + … ]
Bởi vì dãy số trong ngoặc kép theo công thức của một cấp số nhân, chúng
ta có thể biểu diễn thành N(1 – P1)/(1 – a). Và như vậy hiệu suất của hệ

thống là (1 – P1)/(1 – a).
Giá trị của N có thể được tính toán từ số lượng sản phẩm tốt yêu cầu.
Ví dụ, nếu P1 = 0.2, P2 = 0.1, và yêu cầu cần 100 sản phẩm tốt thì
a = 0.2 (1 – 0.1) = 0.18
và hiệu suất = (1 – P1)/(1 – a) = 0.975. Như vậy, N = 100/0.975 = 102.56 ≈
103 sản phẩm.
Tổng chi phí để sản xuất N sản phẩm là tổng chi phí sản xuất nhân cho
tổng sản phẩm sản xuất tại mỗi trạm. Bởi vì chúng ta có một quy trình khép
kín, các số hạng trong công thức tổng là vô hạn. Tuy nhiên, chúng có giá trị
giảm dần:
Tổng chi phí = C1N + C2NP1 + C1NP1(1 – P2) + C2NP1(1 – P2)P1
+ C1NP1(1 – P2)P1(1 – P2) + C2NP1(1 – P2)P1(1 – P2)P1
+…
= C1N[1 + P1(1 – P2) + P12(1 – P2)2 + … ]
+ C2NP1[1 + P1(1 – P2) + P12(1 – P2)2 + … ]
Bởi vì a = P1(1 – P2),
Tổng chi phí =

C1 N
1−a

+

C2 NP1
1−a

=

N(C1 + C2 P1 )
1−a

Giả sử C1 = $5 và C2 = $3, chi phí để sản xuất 100 sản phẩm đạt chất
lượng là:
103[5+(3 x 0.2)]
1−0.18

hay $7.03 cho mỗi sản phẩm.

= 703.41

11


12

Chương 4 Những Yêu Cầu Trong Việc Lựa Chọn Thiết Bị và Nhân Công

Chu trình sửa chữa sản phẩm hư hỏng cũng có thể được tạo thành
theo cách sau: sản phẩm hư hỏng sau khi qua trạm sửa chữa 2 sẽ đạt chất
lượng tốt giống như sản phẩm tốt từ trạm số 1 (xem Hình 4.4)
Hình 4.4
Chu trình sửa chữa
sản phẩm hư hỏng
kiểu 2.

Tổng sản phẩm tốt từ cuối chu trình là tổng sản phẩm tốt từ trạm số 1
và trạm số 2:
Số lượng sản phẩm tốt = N(1 – P1) + NP1(1 – P2)
Hiệu suất của hệ thống là (1 – P1) + P1(1 – P2), và tổng chi phí là NC1 +
P1NC2.

Một hệ thống có cấu trúc phức tạp có thể được phân tách từng bước ra
thành các mô hình thông thường, từ đó chúng ta có thể phân tích chúng với
các kết quả trình bày ở trên. Ví dụ sau đây sẽ minh họa cho phương pháp
này.
VÍ DỤ

Dây Chuyền Sản Xuất Hỗn Hợp
Xem xét một mô hình sản xuất có các dữ liệu thể hiện trong bảng sau:

Mục tiêu của chúng ta là tách hệ thống hỗn hợp này thành một hệ
thống nối tiếp. Chúng ta sẽ kết hợp các trạm sản xuất lại thành một trạm


Chương 4 Những Yêu Cầu Trong Việc Lựa Chọn Thiết Bị và Nhân Công

13

đơn và tính toán phần trăm sản phẩm hư hỏng cũng như chi phí chuyển đổi
tương đương.
Kết hợp trạm 4 và trạm 6 lại và ký hiệu nó là trạm 8.

Bởi vì 4 và 6 tạo ra một hệ thống nối tiếp, hiệu suất sẽ là (1 – P4)(1 – P6) =
0.8 x 0.9 = 0.72 hay phần trăm sản phẩm hư hỏng là P8 = 1 – 0.72 = 0.28.
Chi phí sản xuất một sản phẩm sẽ bao gồm chi phí sản xuất tại trạm 4 cho
toàn bộ sản phẩm cộng chi phí sản xuất tại trạm 6 cho sản phẩm tốt từ trạm
4, như vậy:
Chi phí đơn vị = C8 = $6 + (1 – 0.2)x4 = $9.20
Kết quả là chúng ta có hệ thống sản xuất như sau:

Bây giờ chúng ta kết hợp trạm 8 và 5 thành một trạm tương đương,

gọi là trạm 9. Chúng ta có
a = P8(1 – P5) = 0.28(1 – 0.3) = 0.196
và như vậy
Hiệu suất =

1− P8
1−a

=

1−0.28
1−0.196

= 0.895

Phần trăm sản phẩm hư hỏng = P9 = 1 – hiệu suất = 1 – 0.895 = 0.105
và
Chi phí cho một sản phẩm = C9 =

C8 + C5 P8
1−a

=

9.2 + 5(0.28)

Kết quả là chúng ta có hệ thống sản xuất như sau:

1−0.196

= $13.18


14

Chương 4 Những Yêu Cầu Trong Việc Lựa Chọn Thiết Bị và Nhân Công

Bây giờ chúng ta kết hợp trạm 1 và 2 thành trạm tương đương 10.
Hiệu suất của trạm 10 = (1 – P1) + P1(1 – P2) = 0.9 + (0.1 x 0.8) = 0.98
Như vậy, phần trăm sản phẩm hư hỏng là
P10 = 1 – 0.98 = 0.02
và
C10 = (C1 + P1C2)/(1 – P10) =

5 + (0.2 x 10)
0.98

= $7.14

Kết quả như sau:

Bởi vì đây là hệ thống nối tiếp, chúng ta có:
Hiệu suất dây chuyền = (1 – P10)(1 – P3)(1 – P9)(1 – P7)
= 0.98 x 0.9 x 0.895 x 0.8
= 0.6315
và chi phí sản xuất một sản phẩm tốt dự tính là:
Chi phí cho một sản phẩm tốt =
=

C10 + C3 + C9 + C7

Hiệu suất
7.14 + 8 + 13.8 +6
0.6315

= $54.35


Chương 4 Những Yêu Cầu Trong Việc Lựa Chọn Thiết Bị và Nhân Công

4.1.6. CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT CỦA THIẾT BỊ
Quyết định mua một thiết bị mới cần phải được lập hồ sơ gửi cho các
bộ phận liên quan như phòng bảo trì, quản đốc phân xưởng để có sự chuẩn
bị thích hợp.
Bảng 4.3
Thông số kỹ thuật
của máy tạo hình
áp lực.

Ví dụ, tính toán vị trí đặt máy thích hợp, tính toán cung cấp các vật
dụng tiệc ích kèm theo, lên kế hoạch lắp đặt máy móc ngay khi chúng được
vận chuyển tới nhà máy. Bảng 4.3 và 4.4 thể hiện một trong các mẫu thông
dùng liệt kê thông số kỹ thuật của thiết bị. Trong hầu hết các trường hợp.
những thông tin cần thiết có thể được lấy từ nhà cung cấp thiết bị.

15


16

Chương 4 Những Yêu Cầu Trong Việc Lựa Chọn Thiết Bị và Nhân Công

Bảng 4.4
Thông số kỹ thuật
của máy sấy.

Bảng 4.5
Thông số kỹ thuật
của máy nén khí.

Thiết Bị Phụ Trợ
Máy nén khí, máy mài dụng cụ cắt, và các thiết bị xử lý nước là những loại
máy móc và trang thiết bị không trực tiếp liên quan đến sản xuất nhưng rất
cần thiết trong việc đạt được các mục tiêu sản xuất. Chúng được gọi là các
thiết bị phụ trợ. Chúng ta cũng cần có các phân tích tính toán về thời gian


Chương 4 Những Yêu Cầu Trong Việc Lựa Chọn Thiết Bị và Nhân Công

làm việc cũng như số lượng yêu cầu của các trang thiết bị chủ chốt. Bảng
4.5 thể hiện các thông số kỹ thuật của một máy nén khí.
Hệ thống vận chuyển vật liệu cũng có thể được xem như là thiết bị phụ
trợ. Chúng ta sẽ mô tả kỹ hơn về hệ thống này trong chương sau.

4.2

YÊU CẦU VÀ LỰA CHỌN NHÂN CÔNG
Nhà máy sẽ không thể vận hành bền vững trong một thời gian dài nếu
không có một đội ngũ nhân công làm tốt công việc của mình. Việc phân
tích kỹ lưỡng là cần thiết để đạt được sự kết hợp tốt giữa công việc và
người lao động. Một sự phân bổ nhân công không thích hợp có thể dẫn đến

năng suất sản xuất giảm, chất lượng sản phẩm kém, nhân viên bất mãn, và
đạo đức làm việc thấp.
Nhân công làm việc trong một nhà máy có thể tham gia vào sản xuất
hoặc cung cấp các dịch vụ cần thiết phục vụ sản xuất. Những người liên
quan trực tiếp đến các hoạt động sản xuất như vận hành máy móc, làm việc
tại các trạm sản xuất, hay vận hành xe nâng, vận hành hệ thống vận chuyển
vật liệu được gọi là lao động trực tiếp. Những người cung cấp các dịch vụ
hỗ trợ như bảo trì máy móc, dịch vụ vệ sinh, và cung cấp thực phẩm được
gọi là lao động gián tiếp. Cho dù loại lao động nào đi chăng nữa chúng ta
cũng cần tiến hành bản đánh giá công việc để xác định các trách nhiệm và
nghĩa vụ và người nào có thể hoàn thành tốt nhất công việc. Trong những
phần tiếp theo chúng ta sẽ tập trung vào bảng đánh giá công việc, tức là xác
định các yếu tố cần quan tâm khi thuê mướn một nhân công mới, và bảng
mô tả công việc, tức là xác định các nhiệm vụ được phân bổ cho công nhân.
4.2.1. ĐÁNH GIÁ CÔNG VIỆC
Một nhiệm vụ trong thiết kế hệ thống sản xuất là chúng ta cần xác
định số lượng nhân công và trình độ tiêu chuẩn chuyên môn cần thiết của
họ ở mỗi công đoạn sản xuất. Việc sắp xếp sản xuất đã được trình bày trong
Chương 3 đóng vai trò quan trọng trong quyết định này. Ví dụ, trong một
dây chuyền lắp ráp trong đó công nhân chỉ làm việc tại một trạm sản xuất
thì yêu cầu về tay nghề và trách nhiệm công việc sẽ không cao như đối với
công nhân trong môi trường sản xuất nhỏ lẻ. Mỗi vị trí công việc sẽ được
đánh giá mức độ yêu cầu về kỹ năng tay nghề, sự nỗ lực cố gắng, trách
nhiệm, điều kiện làm việc, và yếu tố an toàn liên quan.

17


18

Chương 4 Những Yêu Cầu Trong Việc Lựa Chọn Thiết Bị và Nhân Công

Tiến trình đánh giá công việc được bắt đầu bằng cách so sánh mỗi đặc
tính của công việc với các tiêu chuẩn tương ứng được thiết lập bởi công ty.
Sau đó chúng ta cho điểm mỗi đặc tính, điểm số này chỉ ra mức độ sai lệch
của đặc tính đó so với tiêu chuẩn. Tống số điểm đạt được sẽ phản ánh trình
độ công việc đó.
Bảng 4.6
Điểm số trong bảng
đánh giá công việc.

Một công ty nên xây dựng bảng chấm điểm các yếu tố công việc
tương tự như Bảng 4.6. Trong mỗi yếu tố thì mức độ 1 tương ứng với
những nhiệm vụ đơn giản, lập đi lập lại, mức độ 2 là những nhiệm vụ có thể
yêu cầu phải đưa ra một số quyết định, mức độ 3 đòi hỏi phải làm việc độc
lập và có phương pháp lập kế hoạch, và mức độ 4 là những loại công việc
phức tạp hoặc có trình độ kỹ thuật cao liên quan đến việc ra những quyết
định độc lập.
Bảng đánh giá công việc cho phép người quản lý tập trung các công
việc có yêu cầu chung về kỹ năng lại với nhau; như vậy một công nhân sở
hữu vài kỹ năng nào đó có thể đủ điều kiện làm nhiều loại công việc khác
nhau. Bảng đánh giá này cung cấp thông tin giúp việc phân bổ lao động trở
nên rất linh hoạt. Người quản lý cũng có thể đạt được một cấu trúc tiền


Chương 4 Những Yêu Cầu Trong Việc Lựa Chọn Thiết Bị và Nhân Công

lương đồng nhất cho toàn bộ nhà máy bằng cách so sánh điểm số của mỗi
công việc với tỉ lệ trả lương. Bên cạnh đó bảng đánh giá cũng cung cấp
thông tin cho việc huấn luyện nhân viên, thăng chức, chuyển đổi vị trí làm

việc, và đánh giá hiệu quả làm việc của nhân viên.
Ví Dụ Bảng Đánh Giá Công Việc: Quản Lý Thiết Bị Phân Xưởng
Chúng ta sẽ minh họa cho kỹ thuật đánh giá công việc bằng cách nghiên
cứu việc áp dụng nó cho vị trí quản lý thiết bị của công ty ở ví dụ trên, bảng
yếu tố công việc thể hiện ở Bảng 4.7. Đối với mỗi yếu tố, chúng ta sẽ đánh
giá độ khó của công việc, và những điểm số tương ứng từ Bảng 4.6 sẽ được
phân bổ cho từng yếu tố trong Bảng 4.7.
Bảng 4.7
Bảng đánh giá công
việc cho vị trí quản lý
thiết bị phân xưởng.

Tổng số điểm của mỗi công việc cho ta biết được mức độ quan trọng
của nó. Ví dụ, một công việc được đánh giá 280 điểm sẽ có mức độ quan
trọng gấp đôi công việc chỉ có 140 điểm.

19


20

Chương 4 Những Yêu Cầu Trong Việc Lựa Chọn Thiết Bị và Nhân Công

Hình 4.5
Tính toán tiền lương

Ví Dụ Bảng Đánh Giá Công Việc: Tính Toán Tiền Lương Một lợi
ích của bảng đánh giá công việc đó là giúp chúng ta tính toán một mức
lương đồng nhất. Ví dụ, điểm đánh giá công việc của công ty nằm trong
khoảng 217 đến 384 điểm. Điểm số này có thể được dùng để tính toán

lương cho công ty. Biểu đồ trên Hình 4.5 thể hiện mối quan hệ giữa điểm
đánh giá công việc và mức lương tương ứng. Chúng ta dễ nhận thấy rằng
khi điểm số gia tăng thì mức lương cũng gia tăng. Trong bảng đánh giá
công việc vị trí quản lý thiết bị phân xưởng, điểm đánh giá công việc là
283. Biểu đồ thể hiện điểm số này tương ứng với mức lương $25,000.
4.2.2. ĐỊNH NGHĨA VÀ MÔ TẢ CÔNG VIỆC
Định nghĩa công việc và đánh giá công việc luôn đi song song với
nhau. Chúng ta không thể đánh giá công việc nếu nó không được định
nghĩa rõ ràng. Tổng khối lượng công việc cần để chế tạo một sản phẩm cần
được chi nhỏ thành các công việc khác nhau. Chúng ta có thể phân bổ một
công nhân cho một trạm sản xuất, phân bổ một công nhân cho một máy,
hay tạo một nhóm các công nhân chịu trách nhiệm vận hành cho một nhóm
máy. Trong khái niệm làm việc theo nhóm – teamwork, một công việc có
thể được xác định sao cho các công nhân trong nhóm có thể hỗ trợ nhau,
làm chéo công việc lẫn nhau để cuối cùng là hoàn thành nhiệm vụ. Định
nghĩa ban đầu về công việc có thể phải hiệu chỉnh lại khi một người đã tăng


Chương 4 Những Yêu Cầu Trong Việc Lựa Chọn Thiết Bị và Nhân Công

kinh nghiệm làm việc. Việc hiệu chỉnh lại này dẫn đến những khái niệm
như đánh giá lại công việc và mở rộng công việc.
Bảng mô tả công việc đóng vai trò quan trọng trong mọi trường hợp.
Nó đưa ra một danh sách đầy đủ nghĩa vụ và quyền lợi của nhân viên. Nó
giúp hình thành sự hiểu biết giữa nhân viên và người quản lý khi nêu ra
được điều mong đợi của người quản lý đối với nhân viên và lợi ích mà nhân
viên sẽ đạt được từ đó. Bảng 4.8 minh họa một ví dụ từ một biểu đồ mô tả
công việc.

21

22

Chương 4 Những Yêu Cầu Trong Việc Lựa Chọn Thiết Bị và Nhân Công

Bảng 4.8 Bảng mô tả công việc


Chương 4 Những Yêu Cầu Trong Việc Lựa Chọn Thiết Bị và Nhân Công

4.3

NHÓM MÁY CÔNG CỤ
Khái niệm nhóm máy công cụ đã được giải thích trong Chương 3. Lưu
ý là trong kỹ thuật nhóm máy công cụ một công nhân sẽ chịu trách nhiệm
vận hành cho một nhóm máy. Trong lập kế hoạch sản xuất, chúng ta cần
phải quyết định việc nhóm máy công cụ có khả thi hay không để từ đó soạn
thảo bản mô tả công việc cho vị trí này.
Việc sử dụng biểu đồ công nhân – máy móc đóng vai trò quan trọng
trong việc ra quyết định này. Biểu đồ sẽ minh họa thời gian làm việc –
working time - và thời gian nghỉ - idle time - của công nhân cũng như của
máy công cụ. Một công nhân có thể vận hành nhiều máy cùng lúc chỉ khi
nào thời gian nghỉ của anh ta đủ để tham gia vận hành máy khác. Ví dụ sau
đây sẽ minh họa cho khái niệm này. Chúng ta nên lưu ý rằng nhóm máy
công cụ chỉ khả thi nếu máy công cụ đó, trong quá trình làm việc, có khả
năng hoàn thành công việc mà không cần bất kỳ sự can thiệp trợ giúp nào
từ người vận hành.

Ví Dụ Nhóm Máy Công Cụ

Giả sử chúng ta có ba máy để nghiên cứu tính khả thi của kỹ thuật nhóm
máy công cụ, một máy A và hai máy B. Thời gian nạp máy – loading time,
thời gian gia công – processing time, và chu kỳ sản xuất – cycle time (tổng của thời gian nạp máy và thời gian gia công) tính theo phút cho các
chi tiết được lên kế hoạch sản xuất ở ba máy này được thể hiện trong Bảng
4.9.
Công ty dự tính chi phí cho nhân công là $6.00/giờ, trong khi chi phí
cho máy A và B là $12.00/giờ và $18.00/giờ. Thời gian công nhân di
chuyển giữa các máy là 30 giây.
Bảng 4.9
Dữ liệu minh họa
cho ví dụ

23


24

Chương 4 Những Yêu Cầu Trong Việc Lựa Chọn Thiết Bị và Nhân Công

Hình 4.6
Biểu đồ công nhân –
máy với một công
nhân mỗi máy

Phương Án A Chúng ta bắt đầu bằng cách phân bổ một công nhân cho
mỗi máy. Như trên Hình 4.6, thời gian làm việc và thời gian nghỉ của cả
công nhân và máy được thể hiện cạnh nhau. Trục tung thể hiện thời gian,
các cột thể hiện chu kỳ sản xuất tương ứng của máy đó. Thời gian nạp máy,
là thời gian gá chi tiết vào máy và lấy chi tiết ra khỏi máy, là một phần của
quá trình gia công và chúng ta không thể xem nó như là một phần của thời

gian nghỉ máy. Các ký hiện sau được sử dụng: M/C – machine, L – load, W
– work, I – idle, và M – move.
Tổng chi phí sẽ bao gồm hai yếu tố, chi phí máy và chi phí nhân công.
Khi tiến hành so sánh các phương án, chúng ta sẽ tính đến chi phí thời gian
nghỉ của máy như là một yếu tố đi đôi với chi phí nhân công. Điều này
được giải thích là bởi vì khi máy móc được sử dụng, chúng tạo ra năng
suất; nhưng khi ở trạng thái nghỉ thì đó chúng không tạo ra năng suất và đó
là sự lãng phí. Thời gian nghỉ của máy có thể được rút ngắn bằng cách tăng
số lượng công nhân, tức là tăng chi phí nhân công. Chúng ta phải tính toán
sao cho tổng chi phí là nhỏ nhất. Trong phương án này tổng chi phí là
0 + 3($6) = $18/ giờ
Phương Án B Bây giờ chúng ta sẽ tìm hiểu sự phân bố thời gian khi một
công nhân được phân bổ cho máy A và B, một công nhân phân bổ cho máy
B còn lại. Biểu đồ thời gian được minh họa trên Hình 4.7. Chu kỳ sản xuất


Chương 4 Những Yêu Cầu Trong Việc Lựa Chọn Thiết Bị và Nhân Công

Hình 4.7
Biểu đồ công nhân –
máy với một công
nhân cho máy A và
máy B và một công
nhân cho máy B

lớn nhất của một trong hai máy A, B sẽ là chu kỳ sản xuất nhỏ nhất của
nhóm máy A và B khi được vận hành cùng bởi một công nhân.
Tổng chi phí/ giờ = Chi phí nghỉ của máy A + chi phí nhân công
= (2/12)$12 + (2 x $6)
= $14

Phương Án C Nếu một công nhân được phân bổ cho hai máy B, một công
nhân được phân bổ cho máy A, biểu đồ thời gian được thể hiện trên Hình
4.8. Chu kỳ sản xuất cho hai máy B là 12 phút; cho máy A là 10 phút.
Chúng ta không có thời gian nghỉ của máy, do đó tổng chi phí/ giờ chỉ là
chi phí nhân công:
Tổng chi phí/giờ = 2 x $6
= $12

25