VN 
Line Balancing (Cân bằng chuyền) là gì? Nguyên tắc và quy trình triển khai chuẩn
Line Balancing (cân bằng chuyền) đang là phương pháp được các nhà máy hàng đầu hiện nay áp dụng nhằm loại bỏ các điểm nút thắt cổ chai, giảm thời gian chờ đợi trong sản xuất và nâng cao hiệu suất tổng thể. Vậy Line Balancing là gì? Làm thế nào để áp dụng hiệu quả trong nhà máy? Cùng tham khảo những thông tin được ITG Technology chia sẻ sau đây để có cái nhìn toàn diện về cân bằng chuyền, từ đó xây dựng quy trình sản xuất hiệu quả cho doanh nghiệp của bạn!
Line Balancing là gì?
Line Balancing (Cân bằng chuyền) là phương pháp phân bổ đồng đều khối lượng công việc và nhân công giữa các công đoạn, trạm sản xuất (station) nhằm đảm bảo thời gian thực hiện của mỗi công đoạn gần bằng nhau, tránh tình trạng chờ đợi, gây lãng phí thời gian và nguồn lực.
Line Balancing là phương pháp được áp dụng phổ biến trong sản xuất
Ví dụ, trong một dây chuyền lắp ráp thiết bị điện tử có 10 công đoạn, nếu một công đoạn mất 10 giây, công đoạn khác mất 25 giây, thì dây chuyền sản xuất sẽ bị tắc nghẽn tại điểm chậm nhất. Khi đó, phương pháp Line Balancing sẽ được áp dụng để phân bổ lại khối lượng công việc hoặc bố trí thêm nhân lực, công cụ nhằm đảm bảo các công đoạn có thời gian gần tương đồng.
Cân bằng dây chuyền sản xuất giúp doanh nghiệp giải quyết bài toán phân công nguồn lực giữa các trạm làm việc, tránh tình trạng có trạm phải làm việc quá tải, trong khi trạm khác lại quá nhàn rỗi. Khi dây chuyền được cân bằng, doanh nghiệp không chỉ có thể tối ưu hóa năng suất của toàn bộ hệ thống mà còn rút ngắn thời gian chu kỳ (cycle time) và giảm thiểu chi phí vận hành.
Phương pháp cân bằng chuyền hiện được áp dụng phổ biến tại các ngành sản xuất có tính lặp lại cao như: Sản xuất ô tô/xe máy, sản xuất đồ gia dụng, lắp ráp điện tử, chế biến thực phẩm/dược phẩm, dệt may,…
5 Nguyên tắc cốt lõi trong cân bằng chuyền (line balancing)
Để áp dụng phương pháp cân bằng dây chuyền sản xuất hiệu quả, các doanh nghiệp cần nằm được 5 nguyên tắc thực nghiệm dưới đây:
5 Nguyên tắc cốt lõi trong Line Balancing
Nguyên tắc 1: Ưu tiên công việc có thời gian dài nhất (LTT – Longest Task Time)
Trong nguyên tắc LTT, những công việc tốn nhiều thời gian thực hiện nhất sẽ được ưu tiên phân bổ vào các trạm làm việc trước. Cụ thể, các công việc sẽ được sắp xếp theo thứ tự giảm dần về thời gian thực hiện, sau đó lần lượt phân bổ vào các trạm làm việc. Người quản lý cần đảm bảo tổng thời gian thực hiện tại mỗi trạm không vượt quá thời gian chu kỳ cho phép.
Bằng cách này, doanh nghiệp có thể giảm số lượng trạm làm việc cần thiết, từ đó tiết kiệm chi phí nhân lực và thiết bị. Tuy nhiên, nguyên tắc LTT nếu không được tính toán khoa học có thể gây ra tình trạng mất cân bằng ở các giai đoạn cuối, do công việc cần thực hiện ở cuối dây chuyền thường ngắn hơn, dẫn đến thời gian nhàn rỗi cao.
Nguyên tắc 2: Ưu tiên công việc có thời gian ngắn nhất (STT – Shortest Task Time)
Trái ngược với LTT, nguyên tắc cân bằng chuyền STT ưu tiên phân bổ các công việc có thời gian thực hiện ngắn nhất vào các trạm làm việc trước. Khi một trạm đã được phân công nhiệm vụ chính nhưng vẫn còn dư thời gian, STT sẽ “lấp đầy” khoảng trống này bằng các công việc nhỏ, có thời gian thực hiện ngắn. Nhờ đó, doanh nghiệp có thể tận dụng tối đa khoảng thời gian nhàn rỗi tại mỗi giai đoạn sản xuất để nâng cao hiệu suất vận hành của toàn bộ hệ thống và giảm thiểu lãng phí thời gian.
Nguyên tắc 3: Ưu tiên công việc có nhiều công đoạn theo sau nhất (MFT – Most Following Tasks)
Nguyên tắc MFT ưu tiên sắp xếp những công việc có nhiều bước phụ thuộc phía sau vào các trạm sản xuất trước. Khi những công việc này được hoàn thành sớm, các công việc phụ thuộc phía sau sẽ được bắt đầu ngay, giúp dây chuyền sản xuất vận hành liên tục, không bị gián đoạn. Ví dụ, nếu công đoạn A cần hoàn thành thì công đoạn B, C, D mới có thể làm được, thì công đoạn A nên được sắp xếp thực hiện trước.
Nguyên tắc line balancing MFT giúp doanh nghiệp xác định mối liên kết giữa các công việc, xem công việc nào cần thực hiện trước để kích hoạt các công việc phía sau, từ đó sắp thứ tự ưu tiên phù hợp cho từng nhiệm vụ.
Nhờ áp dụng phương pháp MFT, doanh nghiệp có thể giảm thời gian chờ đợi giữa các công đoạn, hạn chế tồn đọng bán thành phẩm và tăng hiệu suất chuyền. Tuy nhiên, doanh nghiệp cũng cần cân nhắc thời gian thao tác và năng lực của người lao động tại mỗi chuyền để tránh tạo điểm tắc nghẽn mới khi sắp xếp các công việc phức tạp lên trước.
Nguyên tắc 4: Ưu tiên công việc có ít công đoạn theo sau nhất (LFT – Least Following Tasks)
Một trong những nguyên tắc cốt lõi của Line Balancing là LFT (Least Following Tasks). Theo nguyên tắc này, doanh nghiệp sẽ ưu tiên thực hiện các công việc có ít bước phụ thuộc phía sau nhất trước. Mục tiêu là xử lý nhanh các công đoạn đơn lẻ, giúp giảm bớt khối lượng việc nhỏ và làm cho quy trình sản xuất gọn gàng hơn. Ví dụ, nếu công đoạn A chỉ cần xong là kết thúc hoặc chỉ liên quan đến một bước nhỏ tiếp theo, thì nên thực hiện công đoạn A trước.
Bằng cách áp dụng nguyên tắc cân bằng dây chuyền LFT, doanh nghiệp có thể tránh tình trạng nhiều công việc nhỏ bị dồn lại gây rối luồng sản xuất. Tuy nhiên, khi cân bằng chuyền với phương pháp này, doanh nghiệp cũng cần cân nhắc kỹ lưỡng vì nếu chỉ tập trung làm các việc nhỏ, dễ thực hiện trước, những công việc quan trọng có thể bị trì hoãn, ảnh hưởng đến tiến độ sản xuất chung.
Nguyên tắc 5: Ưu tiên theo trọng số vị trí (RPW – Ranked Positional Weight)
Vị trí trọng số (RPW) được xem là nguyên tắc toàn diện nhất trong Line Balancing. Khi doanh nghiệp áp dụng nguyên tắc này, công việc có tổng trọng số thời gian lớn sẽ được ưu tiên sắp xếp vào dây chuyền sản xuất trước để tránh tạo nút thắt.
Theo đó, trọng số vị trí của một công việc được tính bằng tổng thời gian thực hiện của chính công việc đó cộng với thời gian của tất cả các công việc phụ thuộc sau đó.
Công thức tính RPW cho công việc như sau:
| RPW(i) = t(i) + Σt(j) |
Trong đó:
- t(i) là thời gian công việc i
- Σt(j) là tổng thời gian các công việc j phải thực hiện sau công việc i
Cách tính này giúp đảm bảo rằng các công việc có ảnh hưởng lớn đến nhịp sản xuất chung của dây chuyền được xử lý sớm, từ đó tạo điều kiện cho các trạm tiếp theo hoạt động trơn tru hơn.
RPW thường mang lại kết quả cân bằng tối ưu hơn so với các phương pháp đơn lẻ như LTT hay MFT bởi vì nguyên tắc này cân nhắc toàn diện các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả của dây chuyền, thay vì chỉ tập trung vào một khía cạnh đơn lẻ như thời gian hoặc quan hệ phụ thuộc.
>> Xem thêm: Lưu đồ quy trình sản xuất: Ký hiệu, cách vẽ và mẫu tham khảo
Các bước thực hiện quy trình Line Balancing chuẩn
Dưới đây là quy trình 6 bước triển khai Line Balancing hiệu quả bạn có thể tham khảo để áp dụng trong doanh nghiệp:
6 Bước triển khai Line Balancing chuẩn
Bước 1: Xác định các công đoạn sản xuất và vẽ sơ đồ ưu tiên
Trước tiên, doanh nghiệp cần liệt kê tất cả các công đoạn trong quy trình sản xuất kèm theo thời gian cần thiết để hoàn thành mỗi công đoạn.
Khi đã có danh sách cụ thể, người quản lý sẽ xác định mối quan hệ phụ thuộc giữa các công đoạn để thiết lập trình tự thực hiện hợp lý. Dữ liệu thu thập được càng chi tiết, kết quả cân bằng chuyền càng chính xác. Thông tin sau đó sẽ được thể hiện bằng sơ đồ ưu tiên (Precedence Diagram) để trực quan hóa luồng công việc và phát hiện điểm nghẽn trong quy trình.
Bước 2: Tính toán nhịp sản xuất (Takt time)
Takt time là chỉ số cực kỳ quan trọng trong quy trình cân bằng chuyền (Line Balancing), thể hiện thời gian cần thiết để hoàn thành một sản phẩm nhằm đáp ứng nhu cầu khách hàng.
Công thức tính như sau:
Takt time = Thời gian làm việc trong ngày / Nhu cầu sản lượng mỗi ngày
Việc xác định đúng takt time giúp doanh nghiệp nắm được mỗi công đoạn cần hoàn thành trong bao lâu để cả dây chuyền sản xuất vận hành trơn tru, không bị dư thừa hoặc thiếu công suất.
Bước 3: Xác định số trạm làm việc cần thiết
Tính tổng thời gian chu kỳ (cycle time) cho tất cả công đoạn, thông qua đó, xác định số trạm làm việc cần thiết để đạt được mục tiêu sản xuất đã đặt ra. Công thức tính số trạm làm việc cần thiết như sau:
Số trạm cần thiết = Tổng thời gian công việc (Σt) / Takt Time (Làm tròn lên)
Bước 4: Phân bổ công việc cho các trạm làm việc
Ở bước này, người phụ trách sẽ phân chia các công việc vào từng trạm sản xuất sao cho tổng thời gian thao tác của mỗi trạm gần nhất với takt time nhưng không vượt quá. Tùy vào đặc thù của dây chuyền, doanh nghiệp có thể áp dụng một trong năm nguyên tắc cân bằng chuyền sản xuất đã được chia sẻ ở trên khi tiến hành phân bổ.
Mục tiêu của bước này là đảm bảo các trạm có khối lượng công việc tương đương nhau, hạn chế tình trạng quá tải hoặc quá nhàn rỗi xảy ra giữa các công đoạn trong dây chuyền.
Bước 5: Kiểm tra tính cân bằng chuyền
Sau khi phân bổ công việc vào các chuyền sản xuất, doanh nghiệp cần đánh giá mức độ cân bằng của dây chuyền sản xuất thông qua các chỉ số như:
- Hiệu suất cân bằng chuyền (Line Efficiency)
Line Efficiency = (Σt / (Số trạm * Thời gian chu kỳ trạm dài nhất)) * 100%
- Thời gian nhàn rỗi (Idle Time)
Idle Time = (Takt Time * Số trạm) – Tổng thời gian công việc
- Độ mất cân bằng (Balance Delay)
Balance Delay = 100% – Hiệu suất
- Thời gian chu kỳ của trạm (Station Cycle Time): Đây là thời gian dài nhất trong các trạm và cũng chính là nhịp chuyền thực tế
Nếu phát hiện chênh lệch lớn về thời gian thực hiện giữa các trạm, người phụ trách cần điều chỉnh lại công việc được phân bổ giữa các trạm cho hợp lý.
Bước 6: Giám sát và tối ưu hóa Line Balancing
Sau khi áp dụng thành công phương pháp cân bằng chuyền sản xuất, doanh nghiệp vẫn cần theo dõi hiệu suất của toàn bộ hệ thống. Nếu hiệu suất của dây chuyền có xu hướng giảm hoặc doanh nghiệp có sự thay đổi về quy trình, thiết bị, nhân công; cần đánh giá lại và tiến hành tái cân bằng.
Doanh nghiệp có thể sử dụng các công cụ hỗ trợ như phần mềm quản lý sản xuất khi áp dụng quy trình Line Balancing để theo dõi và phân tích dữ liệu nhà máy tự động. Việc duy trì cải tiến liên tục sẽ giúp dây chuyền luôn đạt hiệu suất cao, hạn chế lãng phí và đáp ứng linh hoạt với thay đổi trong kế hoạch sản xuất.
Lợi ích khi thực hiện cân bằng chuyền sản xuất
Triển khai Line Balancing đúng cách mang lại cho doanh nghiệp sản xuất hàng loạt lợi ích như:
- Tăng năng suất và sản lượng đầu ra: Khi dây chuyền sản xuất được cân bằng, các trạm làm việc sẽ hoạt động với công suất tối ưu, không còn xảy ra tình trạng quá tải hoặc nhàn rỗi. Điều này giúp doanh nghiệp tăng tốc độ sản xuất và sản lượng đầu ra mà không cần đầu tư thêm máy móc hay mở rộng quy mô nhân lực.
- Giảm chi phí sản xuất: Nhờ loại bỏ các điểm nghẽn trong dây chuyền sản xuất, doanh nghiệp giảm thiểu thời gian chờ đợi, giảm lỗi do chồng chéo công việc, từ đó tiết kiệm chi phí nhân công, năng lượng và nguyên vật liệu.
- Giảm tồn kho WIP: Dây chuyền sản xuất được cân bằng sẽ giúp giải quyết tình trạng tồn kho bán thành phẩm (WIP) giữa các công đoạn. Nhờ đó, doanh nghiệp có thể giải quyết vấn đề về không gian và chi phí lưu kho, tránh hư hỏng sản phẩm do lưu trữ lâu ngày.
- Cải thiện chất lượng sản phẩm: Khi các giai đoạn làm việc không bị quá tải, công nhân sẽ có đủ thời gian để thực hiện công việc một cách cẩn thận, từ đó, giảm thiểu sai sót trong quá trình sản xuất, nâng cao chất lượng đầu ra.
- Tối ưu nguồn lực: Khi áp dụng phương pháp cân bằng chuyền, toàn bộ nguồn lực trong nhà xưởng đều được tính toán và sắp xếp hợp lý. Nhờ đó, doanh nghiệp có thể tăng hiệu suất sử dụng máy móc, thiết bị, nhân công.
- Tăng tính linh hoạt trong sản xuất: Line Balancing giúp doanh nghiệp dễ dàng điều chỉnh kế hoạch sản xuất khi có sự thay đổi về sản lượng hoặc sản phẩm. Điều này đặc biệt quan trọng với các doanh nghiệp gia công, OEM, sản xuất theo đơn đặt hàng (MTO).
Lý do doanh nghiệp nên áp dụng phương pháp cân bằng chuyền sản xuất
Các công cụ có thể kết hợp với Line Balancing để nâng cao hiệu quả sản xuất
Để nâng cao hiệu quả cân bằng dây chuyền sản xuất, doanh nghiệp có thể ứng dụng các công cụ dưới đây để hỗ trợ việc đo lường, trực quan hóa và ra quyết định:
- Hệ thống MES: MES giúp doanh nghiệp giám sát, thu thập và phân tích dữ liệu sản xuất theo thời gian thực. Khi kết hợp MES với phương pháp Line Balancing, doanh nghiệp có thể sớm phát hiện các vấn đề gây cân bằng chuyền để có phương án điều chỉnh kịp thời.
- Phần mềm ERP: ERP quản lý toàn bộ các yếu tố đầu vào ảnh hưởng đến quá trình sản xuất như nguyên vật liệu, máy móc, người lao động,… Phần mềm này có thể giúp doanh nghiệp tối ưu hóa việc phân bổ tài nguyên tới các trạm sản xuất, đảm bảo tính cân bằng chuyền.
- Kaizen: Khi kết hợp Line Balancing với phương pháp Kaizen, doanh nghiệp có thể thường xuyên đánh giá hiệu quả vận hành của các chuyền sản xuất và tìm kiếm các cơ hội cải tiến mới giúp duy trì hiệu suất và tính linh hoạt của hệ thống.
- Six sigma: Six Sigma giúp doanh nghiệp phân tích và loại bỏ các biến động trong thời gian chu kỳ của từng công đoạn. Việc giảm thiểu sự biến thiên này giúp các trạm làm việc đạt được sự ổn định cần thiết, từ đó tạo điều kiện để Line Balancing được thực hiện một cách hiệu quả hơn, đồng thời đảm bảo chất lượng sản phẩm đầu ra.
- 5S: Trước khi triển khai quy trình cân bằng dây chuyền sản xuất, doanh nghiệp nên áp dụng quy tắc 5S để tổ chức nơi làm việc khoa học hơn. Thông qua 5S, doanh nghiệp có thể giảm thời gian tìm kiếm, di chuyển và chờ đợi trong các công đoạn. Nhờ đó, thời gian chu kỳ thực tế được giảm xuống đáng kể, giúp việc cân bằng các trạm làm việc trở nên dễ dàng hơn.
- TQM: Bằng cách loại bỏ phế phẩm và làm lại, TQM giúp ổn định hóa thời gian chu kỳ của từng công đoạn. Sự ổn định này là nền tảng thiết yếu, giúp phương pháp cân bằng chuyền được thực hiện chính xác hơn.
- Gantt Chart: Công cụ này giúp trực quan hóa thời gian thực hiện của từng công đoạn và so sánh với takt time. Nhờ đó, doanh nghiệp có thể xác định trạm làm việc nào cần điều chỉnh để đạt cân bằng.
Tối ưu cân bằng chuyền với giải pháp 3S MES của ITG
Phần mềm 3S MES là giải pháp điều hành và thực thi sản xuất do ITG Technology nghiên cứu và phát triển. Phần mềm giúp doanh nghiệp quản lý, giám sát và tối ưu toàn bộ hoạt động sản xuất theo thời gian thực. Thông qua 3S MES, doanh nghiệp có thể tối ưu hóa hiệu quả cân bằng chuyền trong sản xuất, phát hiện sớm điểm mất cân bằng và đưa ra quyết định điều chỉnh kịp thời.
Giải pháp 3S MES giúp doanh nghiệp tối ưu cân bằng chuyền sản xuất
Một số tính năng nổi bật của 3S MES hỗ trợ cân bằng dây chuyền sản xuất có thể kể đến như:
- Giám sát Line Balancing theo thời gian thực
3S MES có khả năng thu thập dữ liệu tự động từ máy móc, cảm biến, thiết bị IoT để giám sát tình trạng hoạt động của từng công đoạn. Nhờ đó, nhà quản lý phát hiện sớm điểm mất cân bằng và kịp thời điều chỉnh trước khi gây ảnh hưởng đến toàn dây chuyền.
- Phân tích hiệu suất chi tiết từng công đoạn
Hệ thống tự động phân tích dữ liệu về hiệu suất máy, năng suất lao động tại từng công đoạn sản xuất và gửi báo cáo đến người phụ trách. Thông qua dữ liệu được phân tích bởi 3S MES, so sánh với task time đã thiết lập, người phụ trách có thể nhận biết nhanh công đoạn nào đang bị tắc nghẽn và nguyên nhân cụ thể để có phương án khắc phục kịp thời.
- Sắp xếp lịch sản xuất hợp lý theo thuật toán ưu tiên
Phần mềm 3S MES có thể phân tích dữ liệu về năng lực máy, năng suất công nhân, mức tồn kho, thời hạn giao hàng,… để đề xuất lịch sản xuất tối ưu nhất cho từng dây chuyền. Thuật toán 3S MES sẽ giúp doanh nghiệp thiết lập các quy tắc cân bằng chuyền phù hợp với đặc thù vận hành.
Ngoài ra, hệ thống còn cung cấp giao diện làm việc trực quan, hỗ trợ người dùng quan sát toàn bộ lịch sản xuất theo biểu đồ Gantt. Nhờ đó, người quản lý có thể dễ dàng nhận biết tiến độ của từng dây chuyền, từng đơn hàng và kiểm tra nhanh các điểm tắc nghẽn trong lịch sản xuất.
- Chuyển đổi số hoạt động sản xuất với 5 module lõi: quản lý sản xuất, quản lý kho thông minh, quản lý chất lượng, quản lý thiết bị và bảo trì bảo dưỡng, OEE
- Giải quyết các bài toán cốt lõi trong sản xuất nhờ tích hợp các tính năng vượt trội: 3S SPS, 7 QC Tool, Smart-KPI
- Dễ dàng kết nối với các hệ thống sẵn có của doanh nghiệp: ERP, IoT…
- Thiết kế phù hợp với mô hình sản xuất Việt Nam và chi tiết theo đặc thù ngành
Thông qua bài viết có thể thấy, Line Balancing là một trong những công cụ nền tảng giúp doanh nghiệp sản xuất tối ưu hiệu suất dây chuyền, giảm lãng phí và nâng cao năng suất tổng thể của nhà máy. Tuy nhiên, để đạt được hiệu quả bền vững, việc tuân thủ các nguyên tắc, quy trình chuẩn và ứng dụng công nghệ hỗ trợ là yếu tố không thể thiếu. Giải pháp 3S MES của ITG không chỉ hỗ trợ giám sát cân bằng chuyền theo thời gian thực mà còn giúp doanh nghiệp chủ động cải tiến, nâng cao năng lực vận hành nhà máy. Để được tư vấn chi tiết hơn về phần mềm, doanh nghiệp vui lòng liên hệ hotline 092.6886.855. Các chuyên gia của ITG sẽ hỗ trợ bạn trong thời gian sớm nhất.
Xem thêm thông tin tại:
Ebook: Ứng dụng AI trong sản xuất bao bì 
xemthem 
