Thiết lập mô hình tối ưu hóa cho bài toán điều độ dạng hybrid flow shop trong ngành sản xuất gạch men, tình huống nghiên cứu công ty dotalia việt nam

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TPHCM

------------------------------

PHẠM ANH TUẤN

THIẾT LẬP MƠ HÌNH TỐI ƯU HĨA CHO BÀI TỐN
ĐIỀU ĐỘ DẠNG HYBRID FLOW SHOP TRONG NGÀNH
SẢN XUẤT GẠCH MEN, TÌNH HUỐNG NGHIÊN CỨU:
CƠNG TY DOTALIA VIỆT NAM

Chuyên ngành:

Kỹ thuật Công nghiệp

Mã số chuyên ngành: 60520117

LUẬN VĂN THẠC SĨ

Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 09 năm 2020


CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐHQG – HCM
Cán bộ hướng dẫn khoa học:

TS. PHAN THỊ MAI HÀ

(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký)
Cán bộ chấm nhận xét 1:

TS. NGUYỄN VẠNG PHÚC NGUYÊN

(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký)
Cán bộ chấm nhận xét 2:

TS. NGUYỄN VĂN THÀNH

(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký)

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp. HCM ngày
06 tháng 09 năm 2020.
Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm:
(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị của Hội đồng chấm bảo vệ luận văn thạc sĩ)
1.
2.
3.
4.
5.

Chủ tịch: PGS.TS Đỗ Ngọc Hiền
Thư ký: TS. Nguyễn Hữu Thọ
Phản biện 1: TS. Nguyễn Vạng Phúc Nguyên
Phản biện 2: TS. Nguyễn Văn Thành
Ủy viên: TS. Đường Võ Hùng

Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV và Trưởng Khoa quản lý chuyên
ngành sau khi luận văn đã được sửa chữa (nếu có).
CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG

TRƯỞNG KHOA CƠ KHÍ


ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA
VIỆT NAM Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

I.

Họ tên học viên: Phạm Anh Tuấn

MSHV:

1770499

Ngày, tháng, năm sinh: 24/10/1994

Nơi sinh:

TP HCM

Chuyên ngành: Kỹ Thuật Hệ Thống Công Nghiệp

Mã số:

60520117

TÊN ĐỀ TÀI :

Thiết lập mơ hình tối ưu hóa cho bài tốn điều độ dạng hybrid flow shop trong ngành
sản xuất gạch men, tình huống nghiên cứu: cơng ty DOTALIA việt nam
II.

NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG :

Nhiệm vụ của đề tài là mơ hình hóa bài tốn điều độ kế hoạch theo dạng "hybrid flow
shop" với các mục tiêu cụ thể như sau:
• Tối ưu hóa bài tốn điều độ thơng qua mục tiêu giảm thời gian hoàn thành nhằm
tăng sự đáp ứng cũng như sự hài lòng đối với các yêu cầu của khách hàng
• Hạn chế sự sai sót, lãng phí trong q trình điều độ kế hoạch sản xuất tại nhà máy
do con người
• Cải thiện cơng suất của máy theo đúng năng lực đưa ra
Nhằm đạt được những mục tiêu được đề cập ở trên, bài nghiên cứu đã thực hiện các
nội dung cơng việc sau:
• Xác định xu hướng phát triển, tình hình tăng trưởng trong các ngành kinh tế nói
chung và ngành sản xuất gạch nói riêng. Bên cạnh đó, một số các trọng điểm cần
khác phục tại nhà máy DOTALIA sẽ được chỉ ra, và một trong số đó là q trình
điều độ cơng việc
• Tổng hợp và chắt lọc các lý thuyết có liên quan phù hợp với cấu trúc bài tốn
• Tìm kiếm và đánh giá mức độ phù hợp từ các mô hình bài tốn dựa trên các nghiên
cứu đi trước ở các quốc gia khác nhằm xây dựng nền tảng cho bài tốn
• Xây dựng mơ hình bài tốn dựa trên cơ sở giữa lý thuyết và tình huống thực tế
• Đề xuất hai giải thuật nhằm tìm ra phương án gần tối ưu nhất của bài tốn
• Áp dụng mơ hình vào tình huống nghiên cứu thực tế tại nhà máy gạch DOTALIA
• Kết luận và một số đề xuất cũng sẽ được đưa ra ở phần cuối.

III. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : 24/02/2020
IV. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ : 21/06/2020
V.

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN : TS. PHAN THỊ MAI HÀ

Tp. HCM, ngày 06 tháng 09 năm 2020
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO

(Họ tên và chữ ký)

(Họ tên và chữ ký)

TRƯỞNG KHOA ……………………
(Họ tên và chữ ký)


LỜI CẢM ƠN
Để bày tỏ sự biết ơn của mình, tác giả xin gửi lời cảm ơn chân thành đến tất cả những
người đã giúp đỡ, động viên và đồng hành cùng tác giả trong suốt 3 năm học cao học
vừa qua.
Lời đầu tiên, tác giả xin gửi lời cảm ơn sâu sắc nhất tới cô giáo hướng dẫn Phan Thị
Mai Hà về những ý kiến và nhận xét bổ ích trong quá trình thực hiện luận văn thạc sĩ
này. Cảm ơn cô đã luôn tin tưởng và động viên tác giả để hoàn thành luận văn này.
Tác giả xin trân trọng cảm ơn toàn thể đồng nghiệp tại Intel Products Việt Nam, đặc
biệt là người quản lý cũ của tác giả, anh Trần Ngọc Duy và người quản lý hiện tại, chị
Tạ Sương Phụng, luôn sẵn sàng chia sẻ, quan tâm và hỗ trợ để tác giả có thể làm việc

tốt nhất. Bên cạnh đó, tác giả xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới chị Nguyễn Thị Thiên Thanh
và bạn Nguyễn Mỹ Ngân vì đã giúp đỡ đỡ tác giả rất nhiều trong luận văn này.
Hơn nữa, xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất đến tất cả các thầy cô giáo và bạn bè,
những người đã giảng dạy cũng như đã hỗ trợ tác giả trong suốt chặng đường học vấn.
Kết quả là tác giả đã có rất nhiều kiến thức về chuyên ngành kỹ thuật hệ thống và có thể
sử dụng chúng cho cơng việc hiện tại của mình được cải thiện rất nhiều.
Cuối cùng nhưng không kém phần quan trọng, tác giả muốn gửi gắm lời cảm ơn nhất
đến những người thân trong gia đình, họ là những người đã hỗ trợ và thúc đẩy tác giả
hồn thành tốt chương trình đào tạo thạc sĩ này.
TP. Hồ Chí Minh, ngày 06 tháng 09 năm 2020
Học viên

PHẠM ANH TUẤN

i


TĨM TẮT
Với sự phát triển chóng mặt của cơng nghệ thông tin cũng như sự cạnh tranh gay gắt
trên thị trường tồn cầu cùng với đó là sự phức tạp hóa từ nhu cầu của khách hàng trong
vịng mười năm trở lại đây, ngành sản xuất gạch trở thành một trong những ngành được
đặc biệt chú trọng ngày nay. Do đó, việc có cho mình một quy trình lập kế hoạch và điều
độ phù hợp là điều cần thiết để đạt được giá trị đáng kể về lợi ích kinh tế cũng như duy
trì được hoạt động của nhà máy. Xuất phát từ xu hướng đó, ngành sản xuất gạch ở Việt
Nam cũng không phải là một trường hợp ngoại lệ, sự cạnh tranh gay gắt diễn ra ở cả thị
trường nội địa và xuất khẩu buộc các nhà sản xuất gạch phải đặc biệt chú trọng trong
việc cải tiến quá trình hoạch định và điều độ nhằm nâng cao vị thể cạnh tranh của cơng
ty.
Đi sâu hơn vào khía cạnh trên, hiện nay đang có rất nhiều dạng điều độ được thể hiện
ở các ngành sản xuất khác nhau tùy thuộc vào từng loại hình sản xuất sản phẩm của

cơng ty đó. Trong bài luận này, một trong những dạng đang được khá nhiều người quan
tâm cũng như đại diện tiêu biểu cho ngành sản xuất gạch chính là dạng hybrid flowshop.
Đây là một dạng bài toán tổ hợp phức tạp thường được bắt gặp trong nhiều tình huống
sản xuất thực tế như sản xuất gạch, vải, gỗ, ô tơ… Trong đó, một loạt các cơng việc 𝑗
được thực hiện ở một loạt các trạm 𝑖 với một số lượng máy 𝑚 song song trong mỗi trạm.
Tuy nhiên, bài viết này sẽ kết hợp với một số yếu tố thực tế thường bị bỏ qua khác như
thời gian cài đặt (hay cịn gọi là chuyển đổi) giữa các cơng việc, một số cơng việc khơng
có thể bỏ qua một số trạm hay một phần cơng việc có thể được bắt đầu sớm hơn thay vì
phải chờ tồn bộ cơng việc được hồn thành, nơi mà ln xuất hiện trong đa số các
ngành công nghiệp kể trên.
Từ các đặc điểm đó, một mơ hình quy hoạch ngun bộ phận (Mixed Integer
Programe – MIP) được đề cập nhằm giải quyết vấn đề điều độ trên. Bên cạnh đó, một
giải thuật mơ phỏng luyện kim (Simulated Annealing – SA) cũng sẽ được xây dựng để
tạo ra một kết quả điều độ sản xuất hợp lý trong thời gian tính tốn có thể chấp nhận
được. Trong nghiên cứu này, giải thuật SA được đề xuất sẽ sử dụng phương pháp
heuristic NEH để tạo ra lời giải ban đầu và sau đó sử dụng các phương pháp di chuyển
thứ tự công việc để tạo ra các lời giải mới. Cuối cùng, một tình huống thực tế về nhà
máy sản xuất gạch DOTALIA tại Thành phố Hồ Chí Minh sẽ được nghiên cứu và cùng
với đó là một số kết luận cho tồn bộ bài viết.

ii


ABSTRACT
With the rapid development of computer technology and the increasing pressure for
remaining competitive in the global marketplace together with consumer demand for
tiles becoming more sophisticated in over the last few decades, the Ceramic Tile sector
is very competitive in nowadays. Therefore, adequate process planning, and scheduling
are essential to achieve significant economic benefits and to keep the plant in business.
From that trending, Vietnam is also not an exceptional case, the fierce competition in

both the domestic and export markets is forcing ceramic producers to improve their
production process and product quality.
Realized the scheduling problem is one of the areas that needs to be took into account,
in this work, one of the scheduling problems with various applications in industries is
hybrid flow shop. As a complex combinatorial problem encountered in many real-world
cases, the hybrid flow shop scheduling with unrelated parallel machines with the
objective aimed to minimize the make span is studied. In there, a series of 𝑗 jobs are
processed at a series of 𝑖 stages with several parallel 𝑚 machines in each stage. However,
this study will put more effort to comprehend the sequence – dependent setup times,
which usually has been ignored, combined with their corresponding processing time or
at least considered non sequence – dependent in most researches on this problem, where
always appear in some real industries such as textile, automobile manufacturing or
ceramic tile.
According to the characteristics, a mixed integer programming (MIP) formulation
was developed to represent the scheduling problem. Moreover, a simulated annealing
(SA) algorithm is developed to produce a reasonable manufacturing schedule within an
acceptable computational time. In this study, the proposed SA uses a NEH heuristic to
generate the initial solutions and then uses moving operators for generating new
solutions. Lastly, a real case study of DOTALIA factory in Ho Chi Minh City is taken
into consideration together with some conclusions.

iii


LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan luận văn này là cơng trình nghiên cứu thực sự của riêng tơi dưới sự
hướng dẫn của TS. Phan Thị Mai Hà và không có sự sao chép của người khác. Các dữ
liệu và quy trình sản xuất được tơi thu thập tại Nhà máy sản xuất DOTALIA Việt Nam
và từ các nguồn khác nhau, được ghi rõ trong phần tài liệu tham khảo.
Tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm về nội dung nghiên cứu trong luận văn của mình.

TP. Hồ Chí Minh, ngày 06 tháng 09 năm 2020
Học viên

PHẠM ANH TUẤN

i


MỤC LỤC

TỔNG QUAN VÀ LÝ DO HÌNH THÀNH ĐỀ TÀI .......................................1
Tổng quan ....................................................................................................1
Sản xuất gạch men tại Việt Nam .................................................................2
VẤN ĐỀ ............................................................................................................4
CÂU HỎI NGHIÊN CỨU.................................................................................5
MỤC TIÊU ........................................................................................................5
GIẢ THIẾT & PHẠM VI NGHIÊN CỨU .......................................................6
Giả thiết ........................................................................................................6
Phạm vi ........................................................................................................6
CẤU TRÚC .......................................................................................................6
ĐỊNH NGHĨA VỀ ĐIỀU ĐỘ............................................................................7
Điều độ .........................................................................................................7
Các chức năng của điều độ ..........................................................................9
Cơng việc và máy móc...............................................................................10
Ràng buộc trong điều độ ............................................................................14
Mục tiêu .....................................................................................................17
CÁC CÁCH TIẾP CẬN – GIẢI THUẬT .......................................................19
Giải thuật chính xác ...................................................................................19
Các giải thuật gần đúng .............................................................................20
BÀI TỐN VÍ DỤ .......................................................................................... 22

TỔNG QUAN VỀ DOTALIA ........................................................................26
Tổng quan ..................................................................................................26
ii


Các sản phẩm ............................................................................................. 26
Quy trình sản xuất ......................................................................................27
Miêu tả q trình ........................................................................................28
Cơng suất nhà máy .....................................................................................30
Tình hình hiện tại .......................................................................................35
QUY TRÌNH NGHIÊN CỨU .........................................................................36
Xác định vấn đề .........................................................................................37
Tổng quan lý thuyết ...................................................................................37
Mơ hình tốn học .......................................................................................37
Thu thập và phân tích dữ liệu ....................................................................37
Xác minh mơ hình......................................................................................37
Kết quả và đề xuất......................................................................................41
MƠ HÌNH HĨA BÀI TỐN ..........................................................................41
Mơ hình bài tốn ........................................................................................42
VÍ DỤ ..............................................................................................................46
Thông số đầu vào .......................................................................................46
Simulated Annealing ..................................................................................48
Kết quả so sánh giữa MIP và SA ............................................................... 50
TÌNH HUỐNG NGHIÊN CỨU NHÀ MÁY DOTALIA ............................... 51
Dữ liệu đầu vào .......................................................................................... 51
Kết quả .......................................................................................................55
KẾT LUẬN .....................................................................................................59
HẠN CHẾ........................................................................................................59

iii

DANH SÁCH BẢNG
Bảng 1-1. Số liệu thống kê về sản xuất gạch Ceramic và Granite trong giai đoạn 2011
- 2017 ............................................................................................................................... 3
Bảng 1-2. Số liệu thống kê về tiêu thụ gạch Ceramic & Granite năm 2011-2017 ....4
Bảng 3-1. Doanh thu của DOTALIA trong 5 năm qua (Nguồn: Đồng Tâm Group)26
Bảng 3-2. Cơng suất dự kiến của lị năm 2017 (Nguồn: Cơng ty DOTALIA) ........31
Bảng 3-3. Quy trình sản xuất chi tiết ........................................................................34
Bảng 4-1. Thông số các công việc qua các máy tại các trạm ...................................37
Bảng 4-2. Thời gian hoàn thành tại các máy ............................................................ 37
Bảng 4-3. Thời gian trễ của công việc ở các trạm ....................................................38
Bảng 4-4. Thời gian chuyển đổi giữa các công việc .................................................38
Bảng 4-5. Đánh giá mô hình tốn .............................................................................39
Bảng 5-1. Tính hữu dụng của máy ............................................................................46
Bảng 5-2. Thời gian xử lý công việc trên các máy ...................................................46
Bảng 5-3. Thời gian trễ của công việc ......................................................................46
Bảng 5-4. Thời gian thiết lập phụ thuộc vào trình tự ................................................47
Bảng 5-5. So sánh giữa hai thuật tốn.......................................................................50
Bảng 5-6. Tính hữu dụng của công việc trên máy ....................................................51
Bảng 5-7. Thời gian thiết lập phụ thuộc vào trình tự ................................................51
Bảng 5-8. Thời gian xử lý cho từng công việc.......................................................... 52
Bảng 5-9. Thời gian thiết lập phụ thuộc vào trình tự cơng đoạn Ép .........................53
Bảng 5-10. Thời gian trễ của công việc ....................................................................54

DANH SÁCH HÌNH
sHình 1-1. Ngành sản xuất gạch men tại Việt Nam ....................................................2
Hình 1-2. Sản lượng tiêu thụ gạch men tại Việt Nam .................................................3
Hình 2-1. Cấu trúc cho một hệ thống điều độ sản xuất ...............................................8
Hình 2-2. Bố cục máy đơn và máy song song .......................................................... 12

Hình 2-3. Cấu trúc dạng flowshop ............................................................................13
Hình 2-4. Mối quan hệ ưu tiên chuỗi ........................................................................14
Hình 2-5. Thứ tự Intree ............................................................................................. 14
Hình 2-6. Thứ tự dạng cây ........................................................................................15
iv


Hình 2-7. Thứ tự Outtree........................................................................................... 15
Hình 2-8. (Mở rộng) Tam giác mục tiêu trong điều độ sản xuất bao gồm cả sự linh
hoạt [15] .........................................................................................................................17
Hình 2-9. Giải thuật mơ phỏng luyện kim ................................................................ 22
Hình 3-1. Thơng tin DOTALIA (Nguồn: Đồng Tam group) ....................................26
Hình 3-2. Các sản phẩm của DOTALIA (Nguồn: ) ...........27
Hình 3-3. Sơ đồ chi tiết quy trình sản xuất gạch men ...............................................28
Hình 3-4. Quy trình sản xuất đơn giản [16,17]. ........................................................29
Hình 3-5. Kết quả đầu ra - Chất lượng - Tiêu thụ năng lượng - Thất thoát năm 2017
(nguồn: số liệu cơng ty) .................................................................................................32
Hình 3-6. Đăng ký năng lực từ DOTALIA (nguồn: dữ liệu cơng ty) .......................32
Hình 3-7. Sơ đồ bố trí sản xuất của Cơng ty DOTALIA .........................................33
Hình 3-8. Sản lượng trung bình có thể sản xuất của nhà máy DOTALIA ..............34
Hình 4-1. Quy trình nghiên cứu luận văn .................................................................36
Hình 5-1. Biểu đồ Gantt cho giải pháp. 𝑪𝒎𝒂𝒙=40 ..................................................47
Hình 5-2. Cấu hình máy cho mơ hình MIP ............................................................... 47
Hình 5-3. Thêm cơng việc vào khoảng trống giữa hai cơng việc khác.....................48
Hình 5-4. Giải pháp ban đầu và giải pháp lân cận từ thuật tốn SA .........................49
Hình 5-5. Cấu hình máy cho giải thuật SA ............................................................... 50
Hình 5-6. Số lượng máy trong mỗi trạm ...................................................................55
Hình 5-7. Mức độ hữu dụng của máy .......................................................................55
Hình 5-8. Thời gian trễ đầu vào ................................................................................56
Hình 5-9. Thời gian xử lý đầu vào ............................................................................56

Hình 5-10. Thời gian thiết lập đầu vào .....................................................................57
Hình 5-11. Kết quả không được giải quyết do hạn chế về cấu hình máy .................58

v


DANH SÁCH THUẬT NGỮ VÀ CHỮ VIẾT TẮT
Ý NGHĨA

CHỮ VIẾT TẮT
CAGR
WIP
CTPP

Compounded Annual Growth rate
Work in progress
The ceramic tile production problem

CP

Constraint Programming

MIP

Mix Integer Programming

HFS

Hybrid Flow shop

Ý NGHĨA

KÝ TỰ
⋁

Hoặc

⋀

Và

≈

Xấp xỉ

∑

Tổng

∑∑

Tổng của tổng

𝑨 ∩ 𝑩

Tập hợp giao giữa tập A và tập B

𝑨 ∪ 𝑩

Tập hợp hoặc thuốc tập A hoặc tập B

vi


CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU

GIỚI THIỆU
Chương này giới thiệu cơ sở nghiên cứu, bắt đầu với thách thức của sự tăng trưởng
kinh tế và các cơ hội để tăng khả năng cạnh tranh. Phần này cũng trình bày tổng quan
về điều độ và kế hoạch, các lý do và tác động của cách tiếp cận khơng phù hợp. Sau đó
nêu ra vấn đề trong tình huống thực của Cơng ty DOTALIA. Mục tiêu của nghiên cứu
được nêu bật cùng với phạm vi và giới hạn. Phần cuối cùng của chương này sẽ trình
bày về cấu trúc.
TỔNG QUAN VÀ LÝ DO HÌNH THÀNH ĐỀ TÀI
Tổng quan
• Tăng trưởng kinh tế và những thách thức về điều độ
Hiện nay, nền kinh tế đang cạnh tranh cao về số lượng đối thủ và chi phí. Tồn cầu
hóa là kết quả của sự phát triển nhanh chóng của cơng nghệ thơng tin và truyền thơng
(truy cập nhanh vào dữ liệu chính xác và đáng tin cậy), hệ thống giao thông và các tiêu
chuẩn chung (cung cấp khả năng so sánh trên toàn thế giới của các sản phẩm), nó cho
phép hợp nhất thị trường nội địa và ngoại địa thành thị trường toàn cầu [1]. Lúc này,
ngành gạch men cũng đối mặt với nhiều thách thức. Davoli cho rằng, ban đầu, đặc trưng
của ngành công nghiệp này là quy mô sản xuất lớn nhưng hạn chế về mặt sản phẩm.
Trong vài thập kỷ trở lại đây, nhu cầu sử dụng gạch men của người tiêu dùng đã thay
đổi và trở nên phức tạp hơn. Hiện nay, lĩnh vực gạch men rất cạnh tranh. Điều này được
phản ánh qua việc gia tăng sự đa dạng của các sản phẩm, dịch vụ đồng thời giảm chi phí
sản xuất [2]. Bên cạnh đó, thị trường gạch men tồn cầu dự kiến sẽ tăng trưởng với tốc
độ CAGR là 7% từ năm 2018 đến năm 2024, do gia tăng chi phí xây dựng. Gia tăng tiêu
thụ gạch men trong bối cảnh nền kinh tế toàn cầu phục hồi sau khủng hoảng và tăng
trưởng xây dựng ở Châu Á - Thái Bình Dương, sản lượng tồn cầu tiếp tục tăng qua các

năm. Ví dụ, sản lượng gạch men tăng trung bình hàng năm là 6,8% từ năm 2008 đến
năm 2017. Khu vực này chiếm tỷ trọng lớn trong thị trường gạch men toàn cầu. Riêng
trong năm 2008, khối lượng gạch được sản xuất ở Châu Á cao gấp 3 lần tại Liên minh
Châu Âu [3].
Vì thế, vấn đề về lập kế hoạch và điều độ đã nhận được sự quan tâm lớn của cộng
đồng nghiên cứu trong những thập kỷ qua. Theo quan điểm về công nghiệp, Grossmann
[4] nhận thấy: tối ưu hóa doanh nghiệp đã trở thành mục tiêu quan trọng trong các ngành
công nghiệp chế biến do áp lực ngày càng tăng đối với việc duy trì cạnh tranh trên thị
trường toàn cầu. Thị trường ngày càng cạnh tranh, vì thế việc lập kế hoạch và điều độ
trong quá trình hiện nay là điều cần thiết để đạt được lợi ích kinh tế và duy trì hoạt động
kinh doanh của nhà máy. Tích hợp q trình điều độ của nhà máy trong giai đoạn đầu
hoạt động rất cần thiết để cải thiện các mục tiêu tài chính. Do đó, việc thiết kế các quy
trình phải tính đến ảnh hưởng qua lại với khía cạnh lập kế hoạch và điều độ sản xuất.
Xu hướng này thúc đẩy xây dựng bài tốn tối ưu hóa, thậm chí là xác định bài tốn điều
độ và quy mơ tối ưu của nhà máy [5].

1


CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU

Sản xuất gạch men tại Việt Nam
Việt Nam là nước đứng thứ 4 trong sản xuất gạch men hàng đầu thế giới [6]. Thị
trường trong nước và xuất khẩu đang có sự cạnh tranh gay gắt, buộc các nhà sản xuất
gốm sứ nâng cao quy trình sản xuất và chất lượng sản phẩm. Việt Nam đã phát triển
đáng kể trong lĩnh vực xuất khẩu các sản phẩm gốm sứ. Do vậy, để nâng cao giá trị kinh
tế của sản phẩm gốm sứ Việt Nam, nhiều doanh nghiệp đã tăng cường ứng dụng công
nghệ mới vào sản xuất để tạo ra những sản phẩm chất lượng cao với chi phí hợp lý.
Việt Nam cũng là một trong những nước có tốc độ tiêu thụ gạch men tăng nhanh nhất.
Gạch trang trí trong nhà chủ yếu là tường phịng khách, nhà bếp, nhà tắm và các không

gian khác. Qua đó, việc được trang trí bền lâu nên dễ nhận thất các thuộc tính của chúng.
Thêm nữa, người tiêu dùng cịn chú trọng đến các yếu tố bên ngồi, ví dụ nhãn hiệu,
hình thức và chất liệu. Thay thế cơ cấu sản phẩm do thay đổi xu hướng tiêu dùng gạch
men không chỉ đẩy nhanh việc mở rộng thị trường trung cấp và cao cấp mà cịn thúc đẩy
q trình hình thành các cơng ty đầu ngành. Những xu hướng tiêu dùng mới này đã mở
rộng thêm rào cản cạnh tranh của các nhà sản xuất trong việc phát triển sản phẩm, thiết
bị hình ảnh đầu cuối, dịch vụ người tiêu dùng và khả năng của chuỗi cung ứng [7].

Hình 1-1. Ngành sản xuất gạch men tại Việt Nam
Nguồn: “VIETNAM CERAMIC TILES MARKET - GROWTH, TRENDS, AND
FORECAST (2019 - 2024)”, website: www.mordorintelligence.com [8].
Hiện Việt Nam có hơn 80 doanh nghiệp gạch men với công suất khoảng 700 triệu
m2/ năm. Lĩnh vực này vươn lên vị trí thứ 4 trong top 10 quốc gia sản xuất và top 4 về
tiêu thụ gạch men trên thế giới và dẫn đầu tại khu vực ASEAN.

2


CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU

Hình 1-2. Sản lượng tiêu thụ gạch men tại Việt Nam
Nguồn: “VIETNAM CERAMIC TILES MARKET - GROWTH, TRENDS, AND
FORECAST (2019 - 2024)”, website www.mordorintelligence.com [8].
Đáng chú ý, có 4 loại gạch men chính: gạch đất sét nung, gạch gốm, sứ và đá hoa
cương. Trong đó, gạch đất sét nung là loại gạch đất nung đỏ với nguyên liệu từ đất sét,
thường được dùng để lát sân vườn, lát nền cho các cơng trình kiến trúc cổ. Nhu cầu về
gạch cotto thấp nhất trong các loại gạch men do chưa ứng dụng rộng rãi. Ba sản phẩm
còn lại được sử dụng phổ biến, nhất là đá hoa cương. Tuy đã có tuổi đời hàng chục năm
nhưng lại được đánh giá có chất lượng tốt nhất hiện nay.
Bảng 1-1. Số liệu thống kê về sản xuất gạch Ceramic và Granite

trong giai đoạn 2011 - 2017
Thống kê về sản xuất (triệu m2)
Số TT

Loại
2011

2012

2013

2014

2015

2016

2017

1

Ceramic

252

263

284.7

287.3

309

360

456

2

Granite

59.5

59.5

67

67

94

100

127

Tổng

311.5

322.5

351.7

354.3

403

460

583

Nguồn: “Ngành sản xuất gạch men đang có nhiều cơ hội”, website: www.vlxd15.com
[9].
Bảng 1-1 và 1-2 cho thấy tầm quan trọng của gạch ở cả sản lượng sản xuất và tiêu
thụ. Từ năm 2011 đến năm 2017, nhu cầu gốm sứ tăng 70%, cùng với 80% sản lượng
đã được cải thiện.

3


CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU

Bảng 1-2. Số liệu thống kê về tiêu thụ gạch Ceramic & Granite năm 2011-2017
Thống kê về tiêu thụ (triệu m2)
Số TT

Loại
2011

2012

2013

2014

2015

2016

2017

1

Ceramic

214.2

223.5

242.8

244.2

262.6

306

365

2

Granite

50.5

50.5

56.9

56.9

79.9

85

108

Tổng

264.7

274

299.7

301.1

342.5

391

473

Nguồn: “Ngành sản xuất gạch men đang có nhiều cơ hội”, website: www.vlxd15.com
[9].
Từ năm 2016 đến nay, mức độ cạnh tranh trong ngành sản xuất gạch men trở nên gay
gắt, đặc biệt về mặt sản xuất do cung nhiều hơn cầu. Nhu cầu hiện tại của thị trường
khoảng 350 triệu m² / năm. Bên cạnh việc xuất khẩu, một số doanh nghiệp vẫn tiến hành
nhập khẩu với sản lượng khoảng 30 triệu m² / năm, cung vượt cầu trong thị trường nội
địa. Cạnh tranh thị trường và tranh giành khách hàng giữa các nhà sản xuất trong nước
dẫn đến sự cạnh tranh gay gắt về giá cả. Theo thời gian, nó làm giảm lợi nhuận của tất
cả các doanh nghiệp khiến các doanh nghiệp khơng cịn lợi nhuận để tái đầu tư.
Đến nay, ngành công nghiệp sản xuất gạch men vẫn là một trong những ngành năng
động và đổi mới nhất trên toàn cầu. Đây vừa là thách thức vừa là cơ hội cho nhiều doanh
nghiệp để tăng sức cạnh tranh trên thị trường. Có rất nhiều phương pháp được nhắc đến
chẳng hạn như việc áp dụng Lean như một bước đi hàng đầu [10] thì một trong những
điểm cũng được nhắc tới khá nhiều ở các doanh nghiệp chính là sự hiệu quả của việc
điều độ. Do vậy, nghiên cứu này sẽ tập trung vào giải pháp tối ưu về điều độ để sẵn sàng
đối mặt thách thức đó.
VẤN ĐỀ
Thương hiệu Đồng Tâm (DOTALIA) do ông Võ Thành Lân ở Làng Phú Định, Quận
6, Sài Gòn (TP.HCM) thành lập ngày 25/6/1969 với sản phẩm ban đầu là gạch ngói xi
măng được sản xuất thủ cơng. Từ đó, Cơng ty DOTALIA trở thành một trong những
nhà sản xuất lớn nhất Việt Nam, sản xuất kinh doanh vật liệu xây dựng và trang trí nội
thất bên cạnh các lĩnh vực khác như bất động sản, xây dựng, cho thuê đất khu công
nghiệp và cho thuê nhà xưởng, xây dựng khu dân cư và cảng quốc tế (tập đoàn Đồng
Tâm).
Như đã đề cập ở trên, sự thay đổi liên tục trong nhu cầu của khách hàng và sự cạnh
tranh từ các công ty đối thủ, nhà máy DOTALIA đã và đang phải gấp rút tìm kiếm các
hành động kịp thời để có thể cải thiện tình hình hiện tại. Một trong những mặt cần cải

tiến nằm ở việc lập kế hoạch và điều độ sản xuất. Thông qua đó, nhà máy có thể hỗ trợ
cũng như đáp ưng tối đa mọi yêu cầu từ khách hàng, đồng thời giảm tổng thời gian hoàn
thành các sản phẩm và nâng cao khả năng cạnh tranh của nhà máy trên thị trường.
Một vấn đề đang dễ dàng nhận thấy được tại nhà máy chính là một số đơn đặt hàng
đã được khơng được đáp ứng với q trình điều độ hiện tại. Khi mà toàn bộ kế hoạch
4


CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU

trong tháng đã được lấp đầy bởi những đơn hàng từ tháng trước và cũng như kế hoạch
tồn kho được đề ra. Do vậy, hầu hết các đơn hàng phát sinh trong tháng hay chỉ cần thay
đổi về số lượng đã báo trước thì đều buộc phải dời sang kế hoạch tháng sau. Mặt khác,
kế hoạch sử dụng dây chuyện sản xuất vẫn đang còn nhiều bất cập. Theo đó, nhà máy
chưa thể tối đa hóa cơng suất của hai dây chuyên sản xuất gạch nơi mà hiện chỉ bình
quân đạt khoảng 3000m2/ ngày, phần thời gian còn lại nhà máy phải sử dụng cho việc
chuyển đổi/thiết lập giữa các sản phẩm. Có nhiều lý do chủ quan và khách quan, nhưng
phần lớn là do:
• Kinh nghiệm từ những người lâu năm. Hầu hết các kế hoạch điều độ đều là do hai
hoặc ba người có nhiều kinh nghiệm trong bộ phận. Từ đó, họ sẽ xây dựng kế
hoạch hoặc điều độ dựa trên kinh nghiệm của hộ đối với từng sản phẩm cụ thể.
Điều đó dẫn đến việc kế hoạch điều độ đa phần không được tối ưu hóa khiến nhà
máy mất đi cơ hội có thể đáp ứng được nhiều hơn yêu cầu khách hàng cũng như
có thể đạt ngưỡng tối đa hóa cơng suất của máy móc. Trên thực tế, nhà máy vẫn
đang phải vật lộn vì số lượng thiết lập quá nhiều lần. Nếu chỉ quản lý hai dây
chuyền và mất tới ba đến bốn giai đoạn thiết lập, nhà máy khó có thể tối ưu hóa
nếu chỉ dựa vào kinh nghiệm của con người.
• Phương pháp đo lường. Mặc dù nhà máy đã được vận hành trong một khoảng thời
gian dài nhưng hiện tại vẫn khơng có một phương pháp đo lường kế hoạch hiệu
quả. Hơn nữa, xây dựng bộ tiêu chí để giúp ích cho việc đánh giá mức độ hiệu quả

của quá trình điều độ vẫn chưa được nhà máy chú trọng đến.
Tóm lại, thơng qua tất cả các vấn đề đã được đề cập ở trên từ trường hợp của nhà máy
DOTALIA thì quá trình điều độ cho bài toán sản xuất vẫn cần được chú trọng nhất.
Nhận thấy rằng tồn bộ nhà máy đang trên đường tìm kiếm các giải pháp khơng chỉ
nhằm giảm thiểu thời gian hồn thành, giảm thời gian thiết lập trong quá trình sản xuất
mà cịn có thể từ đó đáp ứng được các yêu cầu của khách hàng, bài viết sẽ chú trọng
trong cách tiếp cận mới về quá trình điều độ tại máy. Bên cạnh đó, DOTALIA cũng cần
phải nỗ lực đối với loại hình gạch Granite – một trọng những sản phẩm đang không
ngừng tăng lên trong các năm và là một trong những vũ khí có thể mang lại lợi thế cạnh
tranh trong kinh doanh cho doanh nghiệp.
CÂU HỎI NGHIÊN CỨU
Với sự năng động của ngành công nghiệp này, đã có một số động lực thúc đẩy các
cơng ty trong lĩnh vực này để đưa ra các phương pháp mang lại sự linh hoạt hơn trong
quy trình sản xuất của họ [11]. Từ tất cả các điểm chỉ ra ở trên, tác giả nhận thấy có hai
câu hỏi cần được xem xét:
• “Cách tiếp cận nào cần được cân nhắc cho bài toán điều độ tại nhà máy sản xuất
gạch DOTALIA?” và;
• “Những giải thuật nào có thể giải quyết được bài toán trên?”
MỤC TIÊU
Nghiên cứu này nhằm đề xuất giải pháp tối ưu cho bài toán của DOTALIA đồng thời
trả lời hai câu hỏi nghiên cứu trên. Cụ thể hơn, tác giả sẽ:
5


CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU

• Xác định dạng bài tốn điều độ dựa trên trường hợp nhà máy DOTALIA;
• Xây dựng mơ hình quy hoạch tuyến tính (MIP) cùng với một số giải thuật
heuristics để đưa ra các giải pháp tối ưu cho từng cách tiếp cận nhằm giúp nhà máy
có thể đạt được mục tiêu của mình.

GIẢ THIẾT & PHẠM VI NGHIÊN CỨU
Giả thiết
Nghiên cứu này sẽ được thiết lập với các giả định dưới đây:
• Tất cả các vật liệu ln có sẵn trong q trình sản xuất;
• Tất cả dữ liệu mà công ty cung cấp đều đầy đủ và đáng tin cậy.
Phạm vi
Như các mục tiêu nêu trên, tác giả hướng đến việc áp dụng mơ hình tốn học cho
Cơng ty DOTALIA nhằm giảm thiểu thời gian hồn thành và nâng cao sự hài lịng của
khách hàng. Tuy nhiên, mơ hình này được triển khai cho các cơng ty vừa và nhỏ, chỉ có
hai dây chuyền sản xuất cùng với năm nhóm sản phẩm chính.
CẤU TRÚC
Nghiên cứu này được chia thành sáu chương. Chương một giới thiệu chung về các
vấn đề sản xuất gạch men cũng như tổng quan về tình hình DOTALIA, mục tiêu nghiên
cứu, giả định và phạm vi. Chương hai cung cấp tổng quan lý thuyết về bài tốn điều độ
và tóm tắt một số cách tiếp cận, trong đó phương pháp quy hoạch tuyến tính và giải thuật
heuristics sẽ được đề cập cụ thể. Chương ba chỉ ra bối cảnh, quy trình và các vấn đề
xảy ra trong nhà máy DOTALIA. Chương bốn giải thích phương pháp luận trong
nghiên cứu này, sau đó, xây dựng bài tốn bằng mơ hình tốn học. Chương năm đề
xuất các giải pháp và thể hiện kết quả, bao gồm cả phương pháp quy hoạch tuyến tính
và giải thuật heuristic. Cuối cùng, chương sáu sẽ tổng hợp các đề xuất cùng với một số
giải pháp. Tài liệu tham khảo và phụ lục là hai phần cuối cùng của nghiên cứu này.

6


CHƯƠNG 2: LÝ THUYẾT TỔNG QUAN

LÝ THUYẾT TỔNG QUAN
Chương này đưa ra những khía cạnh cơ bản trong lĩnh vực nghiên cứu, chỉ ra định
nghĩa về điều độ và giải quyết các yếu tố tạo nên mơ hình điều độ (cơng việc / máy móc

/ hoạt động, các ràng buộc, tiêu chí) cũng như một số ràng buộc liên quan để xây dựng
các mơ hình điều độ phù hợp nhằm đạt được mục tiêu. Sử dụng phương pháp phân tích
và so sánh, ví dụ cụ thể nhất liên quan đến trường hợp thực tế của nhà máy DOTALIA
Việt Nam. Đây được coi là tài liệu tham khảo chính trong nghiên cứu này. Sau đó bổ
sung thêm phần điều chỉnh để phát triển mơ hình hiệu quả trong chương tiếp theo.
ĐỊNH NGHĨA VỀ ĐIỀU ĐỘ
Điều độ
Điều độ được định nghĩa là sự phân bổ các nguồn lực theo thời gian để thực hiện các
nhiệm vụ. Ngày nay, không thể quá nhấn mạnh tầm quan trọng của các chiến lược điều
độ sản xuất ở các thị trường đầy tính cạnh tranh. Đáp ứng nhu cầu thị trường một cách
nhanh chóng và vận hành các nhà máy một cách hiệu quả làm phát sinh các vấn đề điều
độ phức tạp trong tất cả các môi trường sản xuất, trừ những môi trường đơn giản nhất
[11]. Bên cạnh đó, điều độ là một quá trình cơ bản, cần thiết trong các lĩnh vực kinh
doanh, cơng nghiệp và dịch vụ. Có rất nhiều hình thức điều độ- ví dụ, lập bảng phân
cơng nhân sự, lịch trình tàu hỏa và máy bay, thời gian biểu hành chính, cũng như lịch
trình sản xuất. Ở dạng đơn giản nhất (tức điều độ sản xuất), điều độ sản xuất là một danh
sách hoặc trình tự cơng việc cần được hoàn thành [13]. Mục tiêu là thiết lập các mức độ
ưu tiên của công việc và phân bổ các nguồn lực. Jackson và McCarthy [14], nhận định:
định nghĩa điển hình về điều độ phản ánh sự phân bổ các nguồn lực theo hướng mục
tiêu để thực hiện một tập hợp các nhiệm vụ theo thời gian.
Việc sử dụng lý thuyết điều độ cổ điển trong hầu hết các môi trường sản xuất cịn hạn
chế. Trong nhiều mơi trường sản xuất, điều độ sản xuất và hoạt động nhà máy thường
được thực hiện bởi ban quản lý tuyến đầu. Trong một số lĩnh vực, nó có thể được giao
cho lãnh đạo hoặc giám sát viên phụ trách. Trong nhiều trường hợp, người ta không
đánh giá cao phần lý thuyết tồn tại vì nó có thể liên quan đến một số hoặc tất cả bài toán
điều độ. Các chiến lược điều độ kém đối với hoạt động tổng thể của công ty thường
khơng được đánh giá cao [14].
Các bài tốn điều độ phát sinh khi có bộ tiêu chuẩn về nguồn lực - lao động. Vật liệu
và thiết bị phải được sử dụng để tạo ra nhiều loại sản phẩm khác nhau trong cùng một
khoảng thời gian. Mục tiêu của điều độ là tìm cách phân cơng và trình tự sử dụng các

nguồn lực này sao cho phù hợp với sản xuất và giảm thiểu chi phí. Các yếu tố đa dạng
đó ảnh hưởng đến lịch trình như ưu tiên cơng việc, yêu cầu đến hạn, ngày phát hành,
hạn chế chi phí, mức sản xuất, hạn chế quy mô lô, khả năng sử dụng máy, khả năng máy
móc, ưu tiên hoạt động, yêu cầu nguồn lực và khả năng sử dụng nó. Tiêu chí hiệu suất
thường liên quan đến sự đánh đổi giữa việc giữ hàng tồn kho, thay đổi sản xuất thường
xuyên, sự thỏa mãn yêu cầu về cấp độ sản xuất và ngày đến hạn [15].
Điều độ là một quá trình linh hoạt và thích ứng đưa ra quyết định lặp đi lặp lại liên
quan đến việc chỉ định các nguồn lực trong nhà máy để sản xuất một loạt sản phẩm theo
7


CHƯƠNG 2: LÝ THUYẾT TỔNG QUAN

thời gian. Quá trình này được thực hiện bởi con người (người lên lịch hoặc người ra
quyết định), có thể được hỗ trợ bởi một cơng cụ phần mềm, giúp họ mơ hình hóa một
số vấn đề phát sinh trong quá trình này và tìm ra giải pháp bằng cách sử dụng các phương
pháp (hoặc hướng giải quyết) trên các mơ hình đó. Ta có bốn nhận xét đối với định nghĩa
này:
• Đầu tiên, điều độ sản xuất là một q trình. Nó khơng xây dựng và giải quyết một
vấn đề cụ thể một lần mà giải quyết lặp đi lặp lại cùng một vấn đề. Quan điểm
động này trái ngược với cách tiếp cận tĩnh được tìm thấy trong hầu hết các tài liệu
về điều độ và nhấn mạnh một thực tế rằng điều độ sản xuất là một quy trình sản
xuất cần được quản lý theo thời gian. Đối với một quy trình sản xuất như thế, đó
là một tình huống động, đang phát triển, trong đó các thủ tục được thiết kế theo
kiểu nguyên khối hiếm khi hoạt động.
• Thứ hai, quy trình điều độ được thực hiện bởi con người, một nhóm hoặc một tổ
chức. Các hệ thống thực hiện hồn toàn tự động và thực hiện các quyết định phân
bổ khi khơng có sự hướng dẫn của con người khơng phản ánh thực tế hiện tại ở
hầu hết khu vực sản xuất. Do đó, cần hiểu rõ và kết hợp yếu tố con người vào q
trình quyết định này.

• Thứ ba, bản chất cấu trúc tương đối của quá trình điều độ và sự phức tạp sẽ hình
thành vấn đề quyết định dưới dạng mơ hình tốn học, để đánh giá các quyết định
được thực hiện bởi những người điều độ, cũng như các phương pháp tương ứng để
giải quyết các mơ hình này. Tuy nhiên, việc xây dựng các mơ hình như vậy và việc
thực hiện các giải pháp có được từ các phương pháp liên quan khơng dễ dàng làm
được mà cần được thúc đẩy bởi yếu tố con người đã đề cập trong mục trước.

Hình 2-1. Cấu trúc cho một hệ thống điều độ sản xuất
• Thứ tư, nói một cách chính xác, khơng cần cơng cụ nào để hỗ trợ những người
điều độ trong việc ra quyết định. Tuy nhiên, trong hầu hết các trường hợp, để tiến
hành chúng mà khơng có sự trợ giúp từ cơng cụ phần mềm là hồn tồn khơng
thực tế. Khối lượng dữ liệu tuyệt đối đề cập đến các nguồn lực và nhiệm vụ tìm
thấy trong hầu hết các khu sản xuất đủ để chứng minh nó rất cần thiết. Cho dù phần
mềm này là một bảng tính, là một phần mềm “có sẵn” hay là một cơng cụ điều độ
8


CHƯƠNG 2: LÝ THUYẾT TỔNG QUAN

và điều độ nâng cao cũng là câu hỏi sẽ được thảo luận ở phần sau luận văn này.
Nhưng từ bây giờ, tác giả sẽ giả định vẫn có một vài sự hỗ trợ.
Từ những điều trên, rõ ràng, để thực hiện các quyết định phân bổ hiệu quả, cần có
một hệ thống - một tập hợp các phần. Sự kết hợp của các mô hình, phương pháp và cơng
cụ - cùng với sự tham gia của các nhân viên điều độ được tác giả gọi là hệ thống điều
độ. Các mơ hình điều độ, quy trình giải pháp và cơng cụ phần mềm đều có vai trị quan
trọng nhưng chúng phải kết hợp lại với nhau để đưa ra được quyết định phân bổ. Do đó,
cần có một cái nhìn tổng thể - trái ngược với cái nhìn mở rộng hơn về kỹ thuật hoặc liên
quan đến tối ưu hóa, để có một bức tranh hoàn chỉnh về việc điều độ [16,17].
Trong những thập kỷ qua, điều độ sản xuất đã được xác định là một trong những
quyết định quan trọng nhất trong việc lập kế hoạch và kiểm soát hoạt động của các nhà

máy công nghiệp, cả về lý thuyết và thực tiễn. Điều độ được xem như một quá trình ra
quyết định và được sử dụng trong các ngành sản xuất cũng như các ngành dịch vụ.
Các chức năng của điều độ
Các quyết định điều độ có thể khác nhau giữa các cơng ty, nhưng đều có chung nhiều
tính năng tiêu chuẩn. Phần này sẽ thảo luận về các tính năng này để có được mức độ
trừu tượng nhất định, giúp hình thành một khn khổ chung có ích cho các cơng ty. Các
tính năng đó là:
• Đây là những quyết định phức tạp vì chúng liên quan đến việc phát triển các kế
hoạch chi tiết để phân công nhiệm vụ cho các nguồn lực theo thời gian. Mặc dù
điều này có thể khác nhau ở các cơng ty song có một xu hướng chung là tăng độ
tinh xảo của sản phẩm và độ tùy chỉnh của chúng. Từ đó ảnh hưởng đến sự phức
tạp của q trình sản xuất.
• Các quyết định điều độ là các quyết định trong khoảng thời gian ngắn, được thực
hiện và lặp lại. Thời gian tồn tại trung bình của nó rất ngắn. Nhiều tác giả đã đề
cập đến quá trình quyết định điều độ liên tục. Ở đây tác giả muốn nói rằng q
trình quyết định ln được lặp lại. Nó khác với việc cho rằng rằng kết quả của
quyết định đơn lẻ được đưa vào thực tế một cách nhịp nhàng (điều độ tuần hồn).
• Mặc dù là một quyết định trong thời gian ngắn nhưng việc điều độ liên quan đến
lợi nhuận của các cơng ty vì nó quyết định thời gian dẫn đầu và giá thành của sản
phẩm. Về lâu dài sẽ ảnh hưởng đến mức độ dịch vụ cũng như khả năng cạnh tranh
của cơng ty, về chi phí sản xuất và thời gian giao hàng.
• Là một q trình quyết định cốt lõi trong hoạt động của công ty sản xuất, các ràng
buộc và mục tiêu ảnh hưởng đến việc điều độ sẽ rất cụ thể. Bản chất và việc sử
dụng các nguồn lực trong một nhà máy sản xuất hóa chất có rất ít điểm chung với
q trình sản xuất ổ bi hoặc lắp ráp các thiết bị điện tử cảm biến cao.
• Cuối cùng, tác giả đã thảo luận về các yếu tố quyết định đến điều độ- các quyết
định có cấu trúc tương đối, ít nhất là so với các bài tốn quyết định khác trong cơng
ty. Bản chất của nó là làm cho điều độ có dữ liệu, ràng buộc và có mục tiêu hợp lý
và xác định.
Trong mọi trường hợp, cần nhớ rằng không thể tránh khỏi việc đưa ra các quyết định

điều độ (ẩn ý hoặc rõ ràng) trong các công ty sản xuất. Không may, thực tế này đôi khi
đã dẫn đến việc đánh giá thấp những lợi thế đầy tiềm năng của điều độ. Như một số
9


CHƯƠNG 2: LÝ THUYẾT TỔNG QUAN

quản lý nhà máy nói, “chúng tác giả đang điều độ sản xuất.” Sự thật là, thông thường,
việc điều độ như thế được thực hiện phụ thuộc vào chun mơn và khơng có cấu trúc,
chỉ với một phần thông tin về đầu vào và đầu ra mong muốn của quá trình. Hậu quả của
cách tiếp cận này là: sử dụng ít nguồn lực, thời gian dẫn đầu lâu hơn yêu cầu, hàng tồn
kho nhiều hơn và một vài thứ khác nữa [16,17].
Phần tiếp theo Phần 2.1 sẽ phân tích từng thành phần có ảnh hưởng đến mơ hình điều
độ như Cơng việc, Máy móc, Ràng buộc và Mục tiêu, vân vân.
Cơng việc và máy móc
Các giả định sau đây thường xuyên xuất hiện trong lý thuyết về điều độ:
•
•
•
•

Máy móc ln có sẵn và khơng bao giờ hỏng hóc.
Mỗi máy có thể xử lý tối đa một cơng việc mọi thời điểm.
Mọi cơng việc có thể được xử lý trên một máy mọi lúc.
Thời gian sẵn sàng của tất cả các công việc bằng 0, tức là, tất cả các cơng việc đều
có sẵn khi bắt đầu xử lý.
• Khơng có gì được ưu tiên khi hoạt động bắt đầu, nó sẽ được tiếp tục cho đến khi
hồn tất.
• Thời gian thiết lập độc lập với điều độ và bao gồm trong thời gian xử lý.
• Thời gian xử lý và các hạn chế về công nghệ là xác định và được biết trước, tương

tự cho các ngày đáo hạn, nếu thích hợp [12].
Chúng ta sẽ giả sử rằng có một tập hợp 𝑁 cơng việc được lập chỉ mục liên tiếp 𝑛 =
{1,2, . . . . , 𝑁}. Do đó, có tổng cộng 𝑛 công việc cần xử lý. Chỉ số phụ 𝑗 và 𝑘 sẽ được sử
dụng để chỉ các công việc trong tập 𝑁. Tương tự, có một tập 𝑀 gồm 𝑚 máy hoặc tài
nguyên sản xuất được lập chỉ mục là 𝑀 = {1,2, . . . . , 𝑀} . Tác giả sẽ sử dụng chỉ số phụ
𝑖 để tham chiếu đến bất kỳ máy nào trong tập 𝑀. Nếu khơng đề cập gì thì các máy và
cơng việc sẽ độc lập và tất cả dữ liệu đã được xác định và biết trước:
• Tác vụ hoặc Hoạt động (𝑂𝑖𝑗 )
Mỗi cơng việc 𝑗 ∈ 𝑁 có một số hoạt động hoặc tác vụ được xác định trước. Các tác
vụ này ít nhất được thực hiện trong mỗi máy 𝑖. Do đó, 𝑂𝑖𝑗 biểu thị nhiệm vụ trên máy 𝑖
của cơng việc 𝑗. Nó cũng thường được đề cập đến các nhiệm vụ đơn giản là (𝑖, 𝑗). Hơn
nữa, mỗi hoạt động phải được điều độ; nghĩa là, mỗi hoạt động sẽ kết thúc với thời gian
bắt đầu và kết thúc như kết quả của điều độ sản xuất. Tác giả sẽ gọi những thời điểm đó
là 𝑆𝑂𝑖𝑗 và 𝐸𝑂𝑖𝑗 tương ứng.
• Quy trình thực hiện/ xử lý
Mỗi cơng việc đều có một lộ trình được xác định trước trong suốt quá trình sản xuất.
Theo bảng thuật ngữ, ký hiệu là 𝑅𝑗 cho danh sách máy móc được yêu cầu. Ví dụ: danh
sách này có thể là (2, 4, 5, 1 và 3) cho một công việc nhất định, có nghĩa là cơng việc có
năm hoạt động khác nhau và nó phải truy cập vào máy 2 đầu tiên, sau đó đến máy bốn,
… và máy cuối cùng là 3..

10


CHƯƠNG 2: LÝ THUYẾT TỔNG QUAN

• Thời gian xử lý (𝑝𝑖𝑗 )
Đây là khoảng thời gian cần thiết ở máy 𝑖 để xử lý công việc 𝑗. Máy 𝑖 sẽ hoạt động
trong khoảng thời gian này, xử lý công việc 𝑗. Thời gian xử lý này được liên kết với hoạt
động hoặc tác vụ 𝑂𝑖𝑗 . Thông thường, phải thỏa mãn điều kiện 𝑝𝑖𝑗 ≤ 𝐸𝑂𝑖𝑗 − 𝑆𝑂𝑖𝑗 . Lưu ý

rằng biểu thức trước đó khơng nhất thiết phải bằng nhau vì xử lý một cơng việc có thể
bị gián đoạn nhiều lần, các công việc kéo dài trong nhiều ngày sẽ ngừng trong ca đêm.
• Thời gian sẵn sàng của công việc (𝑟𝑗 )
Là những thời điểm mà công việc có thể bắt đầu. Chúng cũng biểu thị điểm đầu tiên
khi cơng việc đã sẵn sàng. Chúng sẽ có ích khi lập mơ hình thời gian bắt đầu sớm nhất
do ngun liệu thơ có sẵn hoặc thời gian đặt hàng. Ví dụ, cơng việc ở khu vực sản xuất
khơng sớm hơn 𝑟𝑗 . Nó ám chỉ ∀𝑗 ∈ 𝑁, 𝑖 ∈ 𝑀, 𝑆𝑂𝑖𝑗 ≥ 𝑟𝑗 . Nói cách khác, khơng có tác
vụ nào của cơng việc 𝑗 có thể bắt đầu trước 𝑟𝑗 . Trong một số trường hợp, mỗi tác vụ có
thể có ngày phát hành 𝑟𝑖𝑗 , như vậy thì nó phải thỏa mãn ∀𝑗 ∈ 𝑁, 𝑖 ∈ 𝑀, 𝑆𝑂𝑖𝑗 ≥ 𝑟𝑖𝑗 .
• Thời gian theo dõi (𝑓𝑢𝑗 )
Dù thời gian sẵn sàng đề cập đến việc bắt đầu xử lý một công việc (hoặc thậm chí
một thao tác đơn lẻ), có thể có một cơng việc hoặc một thao tác sau khi hoàn thành trên
máy tương ứng, thời gian theo dõi, nếu nó khơng u cầu thêm nguồn lực hoặc máy móc
thì cũng khơng thể xử lý thêm. (Cài đặt như vậy xảy ra, ví dụ, trong q trình làm mát
hoặc lão hóa). Sau này ta sẽ thấy những khoảng thời gian này nhiều lần được mơ hình
hóa thành thời gian chờ đợi hoặc độ trễ.
• Ngày giao hàng hoặc đến hạn (𝑑𝑗 )
Đây là những trường hợp mà cơng việc phải được hồn thành xuất sắc. Họ lập mơ
hình ngày giao hàng đã thỏa thuận với khách hàng và tạo thành một thỏa hiệp. Do đó,
hoạt động cuối cùng của mỗi cơng việc được hồn thành trước 𝑑𝑗 . Thơng thường, ngày
đến hạn khơng hồn tồn bắt buộc và có thể vi phạm, chịu phạt hoặc chịu chi phí. Q
hạn, tức hồn thành trễ, thường có liên quan đến một số hình phạt, ví dụ: giảm lợi nhuận.
• Ngày giao hàng hoặc tới hạn bắt buộc (𝑑̅𝑗 )
Trái với ngày đến hạn, chúng không thể vi phạm thời hạn. Vì nhiều lý do, bắt buộc
phải hồn thành cơng việc trước 𝑑̅𝑗 . Do đó, ∀𝑗 ∈ 𝑁, 𝑖 ∈ 𝑀, 𝐸𝑂𝑖𝑗 ≤ 𝑑̅𝑗 . Chúng ta sẽ thấy
trong các chương sau, thời hạn có thể gây khó khăn cho bài tốn điều độ vì về mặt vật
lý, có thể khơng thể đáp ứng tất cả thời hạn của một nhóm cơng việc trong mơi trường
sản xuất nhất định.
• Khung thời gian đến hạn
Một phần mở rộng của khái niệm ngày đến hạn là khung thời hạn đến hạn, tức là

khoảng thời gian mà công việc sẽ được giao. Khoảng thời gian này có thể khác nhau
cho mỗi công việc, hoặc một số công việc có một khoảng thời gian đến hạn chung. Thời
gian này được mơ hình hóa là [𝑑𝑗 −, 𝑑𝑗 +] nơi 𝑑𝑗 − và 𝑑𝑗 + lần lượt phần bắt đầu và kết
thúc của thời gian giao hàng.

11


CHƯƠNG 2: LÝ THUYẾT TỔNG QUAN

• Chi phí, mức độ ưu tiên, tầm quan trọng và trọng số (𝑤𝑗 )
Con số này được đo bởi bất kỳ thang đo nào, mơ hình hóa tầm quan trọng hoặc mức
độ ưu tiên (cũng như nhiều chỉ số khác) của mỗi công việc. Với các trọng số, có thể dễ
dàng thiết lập một hệ thống phân cấp tương đối giữa tập hợp n cơng việc độc lập. Trọng
số này có thể được thiết lập như một hàm của tổng chi phí sản xuất của công việc, tầm
quan trọng của khách hàng đặt hàng, hình phạt cho việc hồn thành cơng việc q hạn
hoặc nhiều điều khác.
• Thời gian sẵn sàng của máy (𝑟𝑚𝑖 )
Tương tự như thời gian sẵn sàng của công việc, máy có thể khơng khả dụng trước
một thời điểm. Có nghĩa là ∀𝑖 ∈ 𝑀, 𝑗 ∈ 𝑁, 𝑆𝑂𝑖𝑗 ≥ 𝑟𝑚𝑖 . Thơng thường, sẽ phức tạp hơn
nhiều vì máy hiếm khi sẵn sang liên tục từ 𝑟𝑚𝑖 . Trên thực tế, máy có thể khơng sẵn
sàng, ví dụ, bảo trì hoặc xảy ra sự cố bất ngờ [16,17].
2.1.3.1. Mặt bằng sản xuất
Bố trí mặt bằng được hình thành bởi một máy duy nhất. Do đó, mỗi cơng việc phải
được xử lý chính xác trên máy đó. Vì vậy khơng có các lộ trình xử lý. Sau các máy riêng
lẻ, để mở rộng và tăng năng lực sản xuất cần tái tạo máy đơn thành nhiều máy song
song. Các lộ trình xử lý cho các cơng việc cũng đơn giản ngang nhau: mỗi công việc
phải được xử lý tại một trong số 𝑚 máy song song có sẵn. Thơng thường, tất cả 𝑚 máy
song song đều đủ điều kiện cho các cơng việc.

Hình 2-2. Bố cục máy đơn và máy song song
Trong dạng bài tốn flowshop, có 𝑚 máy, nhưng thay vì bố trí song song, chúng được
sắp xếp thành dãy. Mỗi máy phục vụ một mục đích khác nhau. Mọi công việc phải thực
hiện trên tất cả các máy theo cùng một thứ tự đã định. Thứ tự này, khơng mất tính tổng
qt, có thể được giả định là 1,2, . . . . 𝑀. Vì thứ tự giống nhau cho tất cả các cơng việc,
chúng ta có ∀𝑗 ∈ 𝑁, 𝑅𝑗 = (1,2, . . . , 𝑚). Hơn nữa, 𝑝𝑖𝑗 biểu thị thời gian công việc 𝑗 cần
trên máy 𝑖.

12