LEAN 4.0: Tích hợp Quản lý tinh gọn và Công nghiệp 4.0

Trong nhiều thập kỷ, các nhà sản xuất đã sử dụng các nguyên tắc và công cụ tinh gọn để giảm độ phức tạp của hoạt động và cải thiện năng suất. Cách tiếp cận tinh gọn cung cấp nền tảng cho hoạt động bằng cách tiêu chuẩn hóa các quy trình, thấm nhuần văn hóa cải tiến liên tục và trao quyền cho nhân viên trong doanh nghiệp. Tuy nhiên, do sự phức tạp ngày càng tăng của hoạt động, nhiều doanh nghiệp đã nhận thấy rằng việc quản lý tinh gọn không đủ để giải quyết các thách thức hoạt động của doanh nghiệp. 

Gần đây, một loạt các công nghệ kỹ thuật số tiên tiến được gọi là Công nghiệp 4.0 đã xuất hiện để đưa ra các phương pháp mới để đối phó với sự phức tạp và cải thiện năng suất. Bằng cách triển khai sự kết hợp đúng đắn của các công nghệ, các nhà sản xuất có thể tăng tốc độ, hiệu quả và phối hợp và thậm chí tạo điều kiện cho các nhà máy tự quản lý hoạt động. [When Lean Meets Industry 4.0 The Next Level of Operational Excellence, By Daniel Küpper, Ailke Heidemann, Johannes Ströhle, Daniel Spindelndreier, and Claudio Knizek, DECEMBER 14, 2017]

Clip: LEAN 4.0: Tích hợp Quản lý tinh gọn và Công nghiệp 4.0

1. Công nghiệp 4.0 (Industry 4.0)

Làn sóng tiến bộ công nghệ thứ tư trong sản xuất được cung cấp bởi 09 công nghệ nền tảng: Hệ thống thực tế ảo, Sản xuất bồi đắp (In 3D), Công nghệ đám mây, An ninh mạng, Internet vạn vật công nghiệp, Tích hợp hệ thống, Mô phỏng, Phân tích dữ liệu lớn, Robot tự động. 

Khái niệm Công nghiệp 4.0 có thể được coi là một chiến lược để cạnh tranh trong tương lai, tập trung vào việc tối ưu hóa các chuỗi giá trị do sản xuất năng động và được kiểm soát tự động. 

Để đạt được sự tự động hóa ngày càng tăng, các khái niệm công nghệ của “Hệ thống thực ảo” (Cyber Physical Systems, CPS) có thể được sử dụng để hoạt động tự chủ và tương tác với môi trường sản xuất thông qua vi điều khiển, bộ truyền động, cảm biến và giao diện truyền thông. CSP và Internet of Things được cho là bắt đầu cả quá trình tiến hóa mới của sản xuất trong bối cảnh cuộc Công nghiệp 4.0 (Hình 1).

Hình 1. Quá  trình tiến hóa trong sản xuất 

Nguồn: Tác giả xây dựng trên cơ sở [Wyrwicka MK. Rewolucja czy ewolucja w logistyce? [Revolution or evolution in logistics?]. Logistyka 2014;3:9-11]

Công nghiệp 4.0 đang phát triển, và có một tiềm năng to lớn, với những biểu hiện như:

- Cung cấp các giải pháp chuyên biệt cho từng ngành công nghiệp và khách hàng cá nhân. Trường hợp sản xuất các mặt hàng một lần, số lượng ít vẫn bảo đảm thu được lợi nhuận.

- Tăng tính cạnh tranh và tính linh hoạt do cấu trúc động của các quy trình kinh doanh, hỗ trợ điều chỉnh các thay đổi về nhu cầu hoặc sự cố trong chuỗi giá trị.

- Tối ưu hóa việc ra quyết định.

- Tăng năng suất và hiệu quả sử dụng tài nguyên và nguồn lực.

- Tạo cơ hội giá trị, các dịch vụ sáng tạo, ngành nghề mới.

Các cảm biến, máy móc và hệ thống công nghệ thông tin được kết nối dọc theo chuỗi giá trị của một doanh nghiệp. Các hệ thống được kết nối này có thể tương tác và phân tích dữ liệu để dự đoán, tự cấu hình lại và thích ứng với thay đổi. Từ đó, các nhà sản xuất có thể đạt đến cấp độ mới của hiệu suất hoạt động. Ví dụ: doanh nghiệp có thể chuyển từ “bảo trì dự phòng” sang “bảo trì dự đoán”. Điều đó có nghĩa là các nhiệm vụ bảo trì chỉ được thực hiện khi cần thiết.

Công nghiệp 4.0 cũng cho phép các doanh nghiệp chia sẻ lợi ích của công nghệ tự động hóa rộng rãi hơn trong tổ chức. Ví dụ, trang bị và đào tạo công nhân dây chuyền để tiếp nhận và áp dụng thông tin theo thời gian thực về hệ thống máy móc. Bằng cách tăng tính minh bạch, cải thiện khả năng dự đoán và cho phép các hệ thống tự kiểm soát, Công nghiệp 4.0 thúc đẩy các quy trình của doanh nghiệp nhanh hơn, linh hoạt hơn và hiệu quả hơn. Các nhà sản xuất có thể áp dụng những lợi ích này để đạt được các mục tiêu rộng lớn hơn: sản xuất hàng hóa chất lượng cao hơn và giảm chi phí. 

2. Quản lý tinh gọn (Lean)

Khả năng sản xuất các sản phẩm cá nhân và cá nhân là chìa khóa thành công trong một thế giới toàn cầu hóa và kết nối kỹ thuật số. Khách hàng được sử dụng để nhận hàng hóa được trang bị đặc biệt cho nhu cầu của họ. Những kỳ vọng cao của khách hàng dẫn đến sự gia tăng đa dạng của các phiên bản và tăng cường sự phức tạp của môi trường sản xuất.

Một giải pháp cho vấn đề này giúp giảm sự phức tạp trong khu vực công nghiệp là Hệ thống sản xuất Toyota (TPS). Triết lý sản xuất này được phát triển bởi Tập đoàn ô tô Toyota trong thế kỷ trước nhằm mục đích giảm lãng phí trong chuỗi giá trị dẫn đến giảm thiểu thời gian sản xuất. Bằng cách áp dụng hệ tư tưởng này và tập trung vào giá trị khách hàng trong một quá trình cải tiến liên tục, Toyota đã có thể giành được vị trí hàng đầu thế giới trong ngành công nghiệp ô tô. Ngày nay, TPS nổi tiếng là quản lý tinh gọn (LM) hoặc sản xuất tinh gọn và được triển khai rộng rãi như một tiêu chuẩn trong các ngành công nghiệp khác nhau. [G. Schuh, Lean Innovation. Berlin/ Heidelberg, Germany: Springer Berlin Heidelberg, 2013]

Quản lý tinh gọn là phương pháp cải tiến có hệ thống, liên tục và tập trung vào việc tạo thêm giá trị cho khách hàng cùng lúc với việc loại bỏ các lãng phí trong quá trình sản xuất, cung cấp dịch vụ của một tổ chức, từ đó giúp cắt giảm chi phí, tối ưu hóa việc sử dụng các nguồn lực, rút ngắn thời gian chu trình sản xuất, cung cấp dịch vụ, đồng thời tăng khả năng đáp ứng một cách linh hoạt các yêu cầu không ngừng biến động và ngày càng khắt khe của khách hàng.

Cách tiếp cận này làm giảm sự phức tạp và chi phí bằng cách loại bỏ các hoạt động lãng phí và phi giá trị gia tăng trong suốt quá trình hoặc chuỗi giá trị. Quản lý tinh gọn cung cấp các kỹ thuật để thu hút tất cả nhân viên liên tục xem xét và nâng cao hiệu quả. Cách tiếp cận được xây dựng trên các kỹ thuật quản lý như: giảm chất thải, lập kế hoạch thời gian và chuẩn hóa quy trình. 

Thực tiễn liên quan đến quản lý tinh gọn gồm: loại bỏ tắc nghẽn, đo điểm chuẩn, chương trình cải tiến liên tục, lực lượng lao động đa chức năng, giảm thời gian của mỗi chu kỳ, sản xuất nhà máy tập trung, chỉ trong thời gian/liên tục sản xuất dòng chảy, giảm quy mô lô, tối ưu hóa bảo trì, thiết bị/công nghệ quy trình mới, lập kế hoạch và chiến lược lập kế hoạch, bảo trì phòng ngừa, đo lường khả năng xử lý, hệ thống kéo/Kanban, chương trình quản lý chất lượng, kỹ thuật thay đổi nhanh, quy trình sản xuất được tái cấu trúc, chương trình cải tiến an toàn, tự cải tiến nhóm làm việc được định hướng, quản lý chất lượng tổng thể… [Shah R, Ward P. Lean manufacturing: context, practice bundles, and performance. Journal of Operations Management 2003; 21:129-149]. Tuy nhiên, cần nhấn mạnh rằng các công cụ này tạo ra một hệ thống được áp dụng cùng nhau, góp phần loại bỏ lãng phí.

Các bước và nguyên tắc quản lý tinh gọn:Thiết lập tầm nhìn chiến lược;Xác định và thành lập các nhóm;Xác định giá trị sản phẩm;Xác định các quy trình;Xem lại sơ đồ bố trí nhà máy;Chọn chiến lược thích hợp;Không ngừng cải thiện;

Trong quản lý tinh gọn, các nghiên cứu được thực hiện trong các ngành sản xuất cho thấy rằng bất kỳ tổ chức, doanh nghiệp nào cũng có khả năng áp dụng các thực hành lean bất kể quy mô của tổ chức, doanh nghiệp [Mirzaei P. Lean production: introduction and implementation barriers with SME’s in Sweden. Master thesis from School of Engineering, Jonkoping; 2011]. Tuy nhiên, doanh nghiệp nhỏ hoặc lớn đều có lợi ích riêng của việc triển khai quản lý tinh gọn (Hình 2).

Hình 2. Ưu điểm của doanh nghiệp nhỏ và lớn 

trong triển khai tinh gọn

Nguồn: Tác giả xây dựng trên cơ sở [Mirzaei P. Lean production: introduction and implementation barriers with SME’s in Sweden. Master thesis from School of Engineering, Jonkoping; 2011].

3. Tương tác giữa quản lý tinh gọn và Công nghiệp 4.0

Theo Dombrowski và cộng sự, các tài liệu hiện có được cấu trúc thành hai quan điểm: Hoặc quản lý tinh gọn được coi là điều kiện tiên quyết để “giới thiệu” các công cụ Công nghiệp 4.0 hoặc các công cụ Công nghiệp 4.0 được coi là các công cụ “quảng bá” quản lý tinh gọn[U. Dombrowski, T. Richter and P. Krenkel, “Interdependencies of Industrie 4.0 & Lean Production Systems: A Use Cases Analysis,” Procedia Manufacturing, vol. 11, pp. 1061-1068, 2017]. 

Một quan điểm được thừa nhận rộng rãi là sự kết hợp giữa quản lý tinh gọn và Công nghiệp 4.0 mang lại sự phối hợp tích cực. 

Để tối ưu hóa hoạt động sản xuất, doanh nghiệp cần phải hiểu được sự tương tác giữa quản lý tinh gọn truyền thống và Công nghiệp 4.0 còn được gọi là Quản lý tinh gọn trong Công nghiệp 4.0 (Lean Industry 4.0). Quản lý tinh gọn trong Công nghiệp 4.0 là cách hiệu quả nhất để đạt đến cấp độ phát triển tiếp theo của quản lý tinh gọn.

Các doanh nghiệp triển khai thành công Quản lý tinh gọn trong Công nghiệp 4.0 có thể giảm 40% chi phí trong 5 đến 10 năm qua. Tỷ lệ giảm này cao hơn nhiều so với mức giảm do triển khai riêng rẽ bởi Quản lý tinh gọn hoặc Công nghiệp 4.0. 

Quản lý tinh gọn trong Công nghiệp 4.0 giúp doanh nghiệp tăng trưởng doanh thu. Theo kết quả điều tra của Tập đoàn tư vấn Boston, dưới 5% các doanh nghiệp sản xuất đã đạt đến mức trưởng thành cao trong Quản lý tinh gọn trong Công nghiệp 4.0. (Hình 3)

Hình 3. Quản lý tinh gọn trong Công nghiệp 4.0,  cơ hội tăng trưởng

Nguồn: Tác giả xây dựng trên cơ sở [When Lean Meets Industry 4.0 

The Next Level of Operational Excellence, By Daniel Küpper, 

Ailke Heidemann, Johannes Ströhle, Daniel Spindelndreier, 

and Claudio Knizek, DECEMBER 14, 2017]

Nắm bắt những lợi ích tốt nhất, một doanh nghiệp phải điều chỉnh việc áp dụng Quản lý tinh gọn trong Công nghiệp 4.0 để giải quyết các thách thức cụ thể của doanh nghiệp ở cấp độ nhà máy và trong chuỗi cung ứng.

Một cuộc khảo sát gần đây của Tập đoàn tư vấn Boston (The Boston Consulting Group) cho thấy các doanh nghiệp công nghiệp hàng đầu nhận ra tầm quan trọng của Quản lý tinh gọn và số hóa trong kế hoạch dài hạn của doanh nghiệp. Trong một cuộc khảo sát với hơn 750 nhà quản lý sản xuất, 97% số người được hỏi cho rằng Quản lý tinh gọn sẽ có vai trò quan trọng vào năm 2030; 70% số người được hỏi cho rằng Quản lý tinh gọn sẽ có vai trò quan trọng trong giai đoạn hiện nay. 70% số người được hỏi cho rằng số hóa nhà máy sẽ có vai trò quan trọng vào năm 2030; 13% số người được hỏi cho rằng số hóa nhà máy sẽ có vai trò quan trọng trong giai đoạn hiện nay.

3.1. Quản lý tinh gọn là điều kiện thúc đẩy Công nghiệp 4.0

Một số tác giả cho rằng Quản lý tinh gọn là điều kiện tiên quyết để giới thiệu thành công các giải pháp Công nghiệp 4.0 [B. Wang, J. Zhao, Z. Wan, J. Ma, H. Li and J. Ma, Lean Intelligent Production System and Value Stream Practice. 2016]. Điều này được Bill Gates khẳng định bằng giả thuyết rằng tự động hóa các quy trình không hiệu quả sẽ phóng đại sự kém hiệu quả của chúng. Ý kiến của quản lý tự động hóa đối với Công nghiệp 4.0 có thể được tóm tắt như sau:

Các quy trình được chuẩn hóa, minh bạch và có thể tái sản xuất có ý nghĩa cơ bản để giới thiệu Công nghiệp 4.0.

Người ra quyết định yêu cầu năng lực Quản lý tinh gọn để xem xét giá trị của khách hàng và tránh lãng phí.

Bằng cách giảm độ phức tạp của sản phẩm và quy trình, Quản lý tinh gọn cho phép sử dụng hiệu quả và kinh tế các công cụ của Công nghiệp 4.0.

Do đó, các quy trình tinh gọn được coi là cơ sở để triển khai I4.0 hiệu quả và kinh tế. Tuy nhiên, Nyhuis et al. chú thích rằng việc thực hiện Quản lý tinh gọn và Công nghiệp 4.0 có thể ảnh hưởng lẫn nhau. Do đó, sự tiến triển không nhất thiết là hoàn toàn tuần tự. 

3.2. Công nghiệp 4.0 thúc đẩy sự phát triển của quản lý tinh gọn

Wagner và cộng sự mô tả rằng các quá trình quản lý tinh gọn có thể được ổn định và tinh chế bằng cách áp dụng Công nghiệp 4.0 [T. Wagner, C. Herrmann and S. Thiede, “Industry 4.0 Impacts on Lean Production Systems,” Procedia CIRP, vol. 63, pp. 125-131, 2017]. 

Trong khi Ruettimann et al. nhấn mạnh khả năng cải thiện tính linh hoạt của các hệ thống quản lý tinh gọn hiện đại, trạng thái Kolberg và Zuehlke mà Công nghiệp 4.0 có thể tăng cường quản lý tinh gọn [D. Kolberg and D. Zühlke, “Lean Automation enabled by Industry 4.0 Technologies,” IFAC-PapersOnLine, vol. 48, no. 3, pp. 1870-1875, 2015]. 

Do đó, Công nghiệp 4.0 góp phần giải quyết các hạn chế của quản lý tinh gọn. Sản xuất kinh tế hàng hóa với quy mô lớn là một cách để thúc đẩy các nền kinh tế sản xuất vượt ra ngoài quy mô kinh tế truyền thống. Dữ liệu trong thời gian thực cải thiện tính minh bạch và chất lượng thông tin. Hơn nữa, Công nghiệp 4.0 hứa hẹn sẽ đối phó với nhu cầu thị trường biến động vượt trội so với sản xuất có mức độ trong quản lý tinh gọn. Cuối cùng, tính linh hoạt tăng lên thông qua Công nghiệp 4.0 giúp đối phó với sự phức tạp đang gia tăng. 

3.3. Mối tương quan giữa quản lý tinh gọn và Công nghiệp 4.0

Mrugalska và Wyrwicka ủng hộ tuyên bố cho rằng Công nghiệp 4.0 và quản lý tinh gọn có thể cùng tồn tại và hỗ trợ lẫn nhau [B. Mrugalska and M. K. Wyrwicka, “Towards Lean Production in Industry 4.0,” Procedia Engineering, vol. 182, pp. 466-473, 2017]. 

Để kết hợp quản lý tinh gọn và Công nghiệp 4.0, các tài liệu biểu hiện còn tồn tại như lean 4.0, tự động hóa quản lý tinh gọn, quản lý tinh gọn thông minh và công nghiệp quản lý tinh gọn 4.0. Phần lớn các nhà nghiên cứu đều ủng hộ tính tương thích chung của quản lý tinh gọn và Công nghiệp 4.0. Viễn cảnh này có thể được quy cho sự tương đồng liên quan đến các mục tiêu như giảm độ phức tạp, trụ cột trung tâm và các nguyên tắc quản lý tinh gọn như một điểm chung (xem Hình 4). 

Hình 4. Điểm chung của Quản lý tinh gọn và I4.0

Nguồn: Tác giả xây dựng trên cơ sở [A. Mayr, M. Weigelt, A. Kühl, 

S. Grimm, A. Erll, M. Potzel, and J. Franke, "Lean 4.0-A conceptual conjunction of lean management and Industry 4.0". Procedia CIRP 72,

 no. 1, pp.622-628, 2018]

Theo đó, cả hai mô hình được quản lý một cách phi tập trung. Kanban trong quản lý tinh gọn cũng như các hệ thống tự tổ chức trong Công nghiệp 4.0 phân phối trách nhiệm trong các hệ thống con. Hơn nữa, quản lý tinh gọn và Công nghiệp 4.0 tập trung vào vai trò nòng cốt của nhân viên./.

Nguồn: Báo Chất lượng và Cuộc sống