Một mô hình quy trình thiết kế nhà máy chính thức, cụ thể là mô hình thiết kế và cải tiến nhà máy (FDI) đã được chứng minh là phương pháp toàn diện để thiết kế một hệ thống sản xuất. Mô hình FDI phân tích các tiêu chuẩn và công cụ phần mềm sản xuất hỗ trợ việc thiết kế và cải tiến nhà máy. Kết quả phân tích có thể được sử dụng trong việc xây dựng hệ thống sản xuất mới hoặc tăng cường hệ thống sản xuất hiện có thông qua nâng cấp công nghệ thông tin để thực hiện sự phối hợp tốt nhất, nhằm tối đa hóa lợi ích của doanh nghiệp.

FDI là quy trình phân tích và lập kế hoạch toàn diện từ trên xuống, bao gồm thiết kế mô hình thực tế và hệ thống phần mềm của nhà máy sản xuất. Một quy trình thiết kế nhà máy toàn diện như vậy rất quan trọng để đảm bảo hiệu suất hệ thống tổng thể, tối ưu vì nó chỉ ra sự phụ thuộc và các tương tác cần thiết, rõ ràng của cấu phần, bộ phận trong nhà máy.

Ở cấp độ cao, FDI bao gồm bốn hoạt động chủ yếu (được chia thành 28 nhiệm vụ): phát triển Yêu cầu của nhà máy (Factory Requirement), phát triển Thiết kế cơ sở (Basic Design), phát triển Thiết kế chi tiết (Detailed Design) và Thử nghiệm (Test). Mô hình cho thấy các hoạt động của FDI sẽ tác động đến việc thiết kế hệ thống sản xuất từ cấp độ kiểm soát doanh nghiệp đến cấp độ kiểm soát thiết bị theo mô hình kiểm soát của ISA-88.

Hơn nữa, kết quả hoạt động FDI còn được sử dụng cho cả lập kế hoạch sản xuất, kiểm soát sản xuất. Đây là hai hoạt động chính để đảm bảo hiệu suất của một hệ thống sản xuất thông minh.

Sơ đồ tổng thể của FDI.

Một số công cụ cho FDI

Các công cụ sản xuất kỹ thuật số sử dụng thông tin tích hợp để mô phỏng, phân tích trực quan ba chiều (3D)… để phân tích kế hoạch sản xuất. Các công cụ này cho phép thiết kế và thiết kế lại các hệ thống sản xuất hiện có.

Các công cụ phần mềm cho FDI thực hiện trao đổi thông tin điện tử, dữ liệu về sản phẩm, quy trình và thông tin kỹ thuật trong thiết kế và sản xuất. Các phần mềm sản xuất FDI hiện nay gồm: Phần mềm quản lý vòng đời sản phẩm (PLM) có chức năng: Thiết kế sản phẩm (Product Design, CAx); Quản lý sản phẩm và danh mục đầu tư (Product and Portfolio Management, PPM); Quản lý dữ liệu sản phẩm (Product Data Management, PDM);

Quản lý quy trình sản xuất (Manufacturing Process Management, MPM)…; Phần mềm sản xuất kỹ thuật số (DM) có chức năng: thiết kế và phân tích dụng cụ; thiết kế và phân tích dây chuyền lắp ráp; thiết kế và phân tích cơ sở sản xuất; quản lý nguồn lực; kế hoạch sản xuất…; Phần mềm hoạch định nguồn lực doanh nghiệp (ERP) có chức năng: lập kế hoạch sản phẩm; quản lý chi phí/giá cả; quản lý dự án; dự báo nhu cầu; quản lý sản xuất hoặc dịch vụ giao hàng; quản lý tiếp thị và bán hàng; quản lý nguồn lực; quản lý hàng tồn kho; quản lý tài chính…;

Phần mềm quản lý chuỗi cung ứng (SCM) có chức năng quản lý hàng tồn kho; quản lý phân phối/kho; quản lý đơn hàng; mua sắm, quản lý nhà cung cấp; quản lý vận tải; quản lý vận chuyển và thanh toán; quản trị quan hệ khách hàng; quản lý quan hệ nhà cung cấp…; Phần mềm hệ thống thực thi sản xuất (MES) có chức năng: đánh giá trạng thái và phân bổ nguồn lực; lập kế hoạch chi tiết; kiểm soát tài liệu; thu thập dữ liệu; quản lý lao động; quản lý chất lượng; quản lý quy trình bảo trì; theo dõi sản phẩm; phân tích hiệu suất…

Các công cụ trên thực hiện chức năng hỗ trợ cho sản xuất thông minh để đạt được các mục tiêu cụ thể:

Dự báo thị trường: Phần mềm quản lý chuỗi cung ứng (SCM) có chức năng quản lý quan hệ khách hàng (Customer Relationship Management, CRM) theo dõi các hành vi của khách hàng liên quan đến sản phẩm. Chức năng quản lý tiếp thị và bán hàng trong Phần mềm hoạch định nguồn lực doanh nghiệp (ERP) cũng cần dữ liệu quản lý quan hệ khách hàng để dự báo thị trường. Các tính năng quản lý danh mục đầu tư của phần mềm quản lý vòng đời sản phẩm (PLM) được dựa trên dữ liệu quản lý quan hệ khách hàng và dữ liệu dự báo thị trường.

Phần mềm sản xuất kỹ thuật số (DM) cần tích hợp với Phần mềm quản lý vòng đời sản phẩm (PLM) và Phần mềm quản lý chuỗi cung ứng (SCM) để chia sẻ và trao đổi dữ liệu sản phẩm để phân tích tính khả thi của sản xuất dựa trên dự báo thị trường cho một sản phẩm cụ thể.

 Mô hình thiết kế và cải tiến nhà máy (FDI) đã được chứng minh là phương pháp toàn diện để thiết kế hệ thống sản xuất. Ảnh minh họa

Quản lý chi phí: Chi phí, giá cả, thanh toán và các chức năng quản lý tài chính trong Phần mềm hoạch định nguồn lực doanh nghiệp (ERP) có liên quan đến quản lý thanh toán vận chuyển, một chức năng trong Phần mềm quản lý chuỗi cung ứng (SCM). Các chức năng quản lý danh mục đầu tư của Phần mềm quản lý vòng đời sản phẩm (PLM) cũng tạo ra dữ liệu ước tính chi phí.

Phần mềm sản xuất kỹ thuật số (DM) cung cấp dữ liệu cần thiết để ước tính chi phí cho Phần mềm quản lý vòng đời sản phẩm (PLM) và ngược lại. Phần mềm sản xuất kỹ thuật số (DM) yêu cầu dữ liệu từ Phần mềm quản lý chuỗi cung ứng (SCM) và Phần mềm quản lý vòng đời sản phẩm (PLM) để thực hiện chức năng quản lý nguồn lực.

Quản lý hàng tồn kho: Phần mềm hoạch định nguồn lực doanh nghiệp (ERP) và Phần mềm quản lý chuỗi cung ứng (SCM) có chức năng tương tự để quản lý hàng tồn kho. Thông tin hàng tồn kho cần được đồng bộ giữa các hệ thống này. Phần mềm sản xuất kỹ thuật số (DM) cung cấp chức năng để hỗ trợ xác minh quản lý hàng tồn kho trong Phần mềm hoạch định nguồn lực doanh nghiệp (ERP) và Phần mềm quản lý chuỗi cung ứng (SCM).

Quản lý phân phối: Phần mềm quản lý chuỗi cung ứng (SCM) có các chức năng để quản lý phân phối, vận chuyển, kênh và nhà cung cấp, trong khi Phần mềm hoạch định nguồn lực doanh nghiệp (ERP) có chức năng quản lý sản xuất, dịch vụ phân phối. Phần mềm sản xuất kỹ thuật số (DM) cần được tích hợp với tất cả chức năng này để cung cấp dữ liệu nguồn lực. Các chức năng và dữ liệu nguồn lực này có thể truy cập và tích hợp trên các ứng dụng sẽ tạo điều kiện thuận lợi cho việc thực hiện đơn hàng của khách hàng. Do đó, có thể nói, Phần mềm sản xuất kỹ thuật số (DM) cũng hỗ trợ xác minh phân phối và quản lý vận chuyển tương tự chức năng của Phần mềm quản lý chuỗi cung ứng (SCM).

Quản lý dự án: Các chức năng quản lý dự án của Phần mềm hoạch định nguồn lực doanh nghiệp (ERP) cung cấp thông tin phát triển sản phẩm hoặc nhà máy. Quản lý danh mục và sản phẩm của Phần mềm quản lý vòng đời sản phẩm (PLM) cũng có chức năng quản lý dự án, bổ sung các dữ liệu kỹ thuật liên quan đến các nhiệm vụ đó. Phần mềm sản xuất kỹ thuật số (DM) cung cấp dữ liệu nguồn lực liên quan đến quản lý sản phẩm và danh mục đầu tư. Thông tin quản lý dự án nên được đồng bộ hóa trên các ứng dụng.

Lập kế hoạch sản xuất: Cả Phần mềm hệ thống thực thi sản xuất (MES) và Phần mềm sản xuất kỹ thuật số (DM) đều có chức năng lập kế hoạch sản xuất. Ngoài ra, Phần mềm sản xuất kỹ thuật số (DM) là hệ thống lập kế hoạch nâng cao, cung cấp thông tin cần thiết cho Phần mềm hệ thống thực thi sản xuất (MES) để đáp ứng với môi trường thay đổi hoặc các yêu cầu của sản xuất thông minh.

Quản lý nguồn lực: Các chức năng quản lý nguồn lực (con người, tài sản và vật tư tiêu hao…) đều có trong các Phần mềm hoạch định nguồn lực doanh nghiệp (ERP), Phần mềm hệ thống thực thi sản xuất (MES), Phần mềm quản lý vòng đời sản phẩm (PLM) và Phần mềm sản xuất kỹ thuật số (DM). Phần mềm hoạch định nguồn lực doanh nghiệp (ERP) và Phần mềm hệ thống thực thi sản xuất (MES) quản lý thông tin nguồn lực liên quan đến hoạt động của nhà máy theo thời gian thực.

Phần mềm quản lý vòng đời sản phẩm (PLM) cũng quản lý thông tin nguồn lực, nhưng tập trung nhiều hơn vào dữ liệu vòng đời. Thông tin nguồn lực trong các ứng dụng này cần đồng bộ hóa. Các công cụ Phần mềm sản xuất kỹ thuật số (DM) cần thông tin nguồn lực chính xác và cập nhật để thiết kế sản xuất chính xác và kịp thời. Do đó, thông tin nguồn lực nên có sẵn để chia sẻ trên các ứng dụng này.

Hà My

(Lược trích từ cuốn "Những vấn đề cơ bản về sản xuất thông minh” - Tổng cục TCĐLCL)