Thiết kế & Phát triển sản phẩm

Thiết kế cho chế tạo P2

Bài viết này được trích từ bộ sách “Thiết kế và phát triển sản phẩm” nhằm chia sẻ kiến thức về Thiết kế, Nghiên cứu & Phát triển tới cộng đồng. Nội dung các bài viết chỉ dừng ở mức cơ bản, các bài chuyên sâu hơn xin xem ở link https://meslab.vn/rdi

Đối với các khách hàng đã mua sách cũ, MES LAB có chương trình hoàn tiền mua sách khi đặt mua tài liệu mới. Chi tiết xin xem tại https://meslab.vn/rdi-toolkit

Ước lượng chi phí sản xuất

Chi phí sản xuất bao gồm chi phí phát sinh từ toàn bộ các yếu tố liên quan đến sản xuất. Các yếu tố liên quan đến sản xuất được nêu trên hình:

Các yếu tố liên quan đến hệ thống sản xuất. Hình ảnh lấy từ cuốn sách

Các yếu tố (đầu vào) trên hình trực tiếp gây phát sinh chi phí sản xuất. Cấu trúc chi phí sản xuất bao gồm: Chi phí linh kiện, Chi phí lắp ráp và Chi phí phát sinh.

Chi phí linh kiện

Linh kiện, hay các cụm chi tiết, là yếu tố cơ bản cấu thành nên sản phẩm. Chi phí cho các linh kiện đóng góp trực tiếp vào chi phí sản xuất sản phẩm. Trong sản xuất hiện đại, các linh kiện có thể được làm tại nhà máy hoặc mua sẵn từ các nhà cung cấp (nhà sản xuất vệ tinh hay phụ trợ). Các linh kiện tự làm được gọi là linh kiện tự sản xuất (custom components). Các linh kiện mua sẵn từ nhà cung cấp được gọi là linh kiện tiêu chuẩn (standard components).

Chi phí phát sinh do linh kiện tiêu chuẩn được hạch toán thành một khoản thể hiện trên báo giá linh kiện mà nhà cung cấp gửi đến. Chi phí với linh kiện tự sản xuất bao gồm chi phí nguyên vật liệu, chi phí gia công, chi phí dụng cụ.

Chi phí lắp ráp

Chi phí lắp ráp bao gồm chi phí cho nhân công và chi phí cho máy móc dụng cụ. Chi phí cho nhân công có mối liên hệ mật thiết với thời gian lắp ráp.

Chi phí phát sinh

Chi phí phát sinh bao gồm chi phí hỗ trợ sản xuất và chi phí gián tiếp khác.

Chi phí cố định và chi phí biến đổi

Chi phí cố định là các khoản chi phí không thay đổi tùy thuộc vào quy mô sản xuất. Trong bối cảnh sản xuất công nghiệp, các chi phí này bao gồm: chi phí khuôn mẫu, máy móc, dụng cụ, đồ gá…

Chi phí biến đổi là những khoản chi phí thay đổi theo quy mô sản xuất, ví dụ như: chi phí nguyên vật liệu, chi phí tiêu hao nhiên liệu, đạo cụ, chi phí nhân công…

Đối với mỗi phương án thiết kế, các phương án gia công khác nhau có thể được áp dụng. Các phương án gia công này bao gồm các chi phí cố định và chi phí biến đổi khác nhau và vì thế, mỗi phương án gia công sẽ cho ra chi phí sản xuất khác nhau. Việc lựa chọn phương án gia công có lợi nhất về mặt kinh tế cần căn cứ vào kết quả tính toán và so sánh chi phí.

Giả sử chúng ta cần gia công một chi tiết sản phẩm và có hai phương án lựa chọn: gia công bằng cắt gọt và gia công đúc với thông số liên quan như sau (bảng 13.1, ví dụ của Ulrich).

  Chi phí   Gia công cắt gọt   Đúc
  Khuôn mẫu   Không có   10000$
  Đồ gá   1000$   Không có
  Gia công + vật liệu   10$/chi tiết   1$/chi tiết

Chúng ta có thể dễ dàng thấy rằng với phương án gia công cắt gọt, chi phí cố định ban đầu (đồ gá) khá thấp so với chi phí cố định của phương án đúc (khuôn mẫu) trong khi chi phí biến đổi (phí gia công + vật liệu trên mỗi chi tiết) lại cao hơn. Nếu sản lượng thấp, phương án gia công cơ sẽ có lợi hơn về kinh tế. Ngược lại, nếu sản lượng lớn, phương án gia công bằng phương pháp đúc sẽ có lợi hơn.

Từ ví dụ trên, chúng ta rút ra các bước để tiến hành so sánh chi phí các phương án gia công khác nhau dựa trên chi phí cố định và chi phí biến đổi như sau:

  • Bước 1: Xác định các chi phí cố định và chi phí biến đổi với mỗi phương án như bảng 13.1
  • Bước 2: Dựng đồ thị biểu diễn sự thay đổi của chi phí tổng theo sản lượng đối với các phương án gia công: Chi phí tổng = (Chi phí cố định) + (Đơn giá gia công/vật liệu) * (Sản lượng)
  • Bước 3: Xác định điểm cân bằng về chi phí của 2 phương án.
  • Bước 4: Xác định sản lượng cần gia công
  • Bước 5: Kiểm tra xem với sản lượng dự kiến, phương án nào cho chi phí tổng rẻ hơn.
  • Bước 6: Đưa ra quyết định chọn phương án gia công phù hợp (trên cơ sở xem xét thực trạng dây chuyền sản xuất).

Có một ví dụ thực tế về một chi tiết trong động cơ ô tô sẽ được đưa trên phần thảo luận ở topic support tại diễn đàn MES Lab. Trong ví dụ này, với việc điều chỉnh thiết kế lại để chuyển đổi phương án gia công, nhà sản xuất đã giảm chi phí sản xuất từ hơn 30USD xuống còn gần 14USD cho mỗi chi tiết. Mức giảm chi phí (trên 50%) này là con số cực kỳ ấn tượng!

Giảm chi phí linh kiện

Như đã nêu, chi phí linh kiện là yếu tố trực tiếp cấu thành chi phí sản xuất. Muốn giảm chi phí sản xuất, việc đầu tiên có thể nghĩ tới là giảm chi phí linh kiện. Ngoài việc loại bỏ các chi tiết thừa để tiết kiệm vật liệu và chi phí gia công, DFM còn giúp nhà sản xuất hợp lý hóa việc quy hoạch, bố trí các linh kiện. Việc hợp lý hóa thể hiện ở những khía cạnh sau:

Tinh gọn quá trình gia công

Muốn tinh gọn quá trình gia công, nhóm thiết kế phải hiểu rõ quá trình cũng như các ràng buộc về điều kiện sản xuất. Những ràng buộc này bao gồm cơ sở vật chất hiện có (dây chuyền, dao cụ, máy móc khác…), sự phù hợp của những gì đang có với phương án thiết kế. Từ những nhận thức về điều kiện sản xuất như trên, nhóm thiết kế có thể điều chỉnh phương án thiết kế để phù hợp với điều kiện sản xuất. Việc điều chỉnh có thể được thực hiện bằng cách thiết kế lại các linh kiện để giảm thiểu các bước gia công cũng như để hạn chế những bước gia công yêu cầu vượt quá năng lực sản xuất.

Chuẩn hóa linh kiện và quá trình

Đôi khi, việc thiết kế lại vẫn không giải quyết triệt để được vấn   đề và vẫn có những linh kiện không thể được sản xuất với năng  lực máy móc hiện có. Lúc này, nhóm thiết kế cần tìm cách chuẩn hóa các linh kiện đó và chuẩn hóa quá trình sản xuất  để có  thể  đặt mua linh kiện từ nhà cung cấp bên ngoài. Việc đặt mua linh kiện chuẩn từ bên ngoài có nhiều lợi ích: một mặt, doanh nghiệp không cần đầu tư quá nhiều tiền vào việc nâng cấp trang  thiết bị và dây chuyền, mặt khác, do linh kiện chuẩn  được  dùng  bởi nhiều công ty nên với hiệu ứng “kinh tế quy mô” (economy of scale), giá thành mà nhà cung cấp chào bán sẽ ở mức hợp lý hơn so với việc doanh nghiệp tự sản xuất.

Bằng việc chuẩn hóa linh kiện và quá trình sản xuất, doanh nghiệp tận dụng được việc gia công bên ngoài, hạn chế tối thiểu việc đầu tư mua sắm trang thiết bị và có thể tập trung vào những hoạt động sản xuất cốt lõi với năng lực hiện có.
Ngày nay, chúng ta đã quá quen thuộc với việc các công ty sản xuất máy tính, điện thoại hay ô tô làm theo cách trên. Ví dụ: một công ty sản xuất máy tính sẽ tập trung vào thiết kế tính năng, kiểu dáng, trải nghiệm người dùng và mua linh kiện chuẩn (CPU, RAM, HDD, VGA card…) từ các nhà cung cấp khác để lắp ráp thành sản phẩm mang thương hiệu của mình. Mô hình này đã trở thành chuẩn mực trong công nghiệp điện tử, ô tô,…và hầu hết các công ty lớn đều áp dụng ở các mức độ khác nhau.

Một chiếc laptop có rất nhiều linh kiện chuẩn và được mua từ nhiều nhà cung cấp khác nhau. Nguồn: Wikipedia.

Copyright © 2019 MES LAB. Address: An Lac Building, 368B Quang Trung Street, Ha Dong District, Ha Noi, Vietnam
Hotline: 0917.51.9900 | Email: meslab@meslab.vn

To Top