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

TẠ HỮU NHÂN

XÂY DỰNG PHẦN MỀM QUẢN LÝ VIỆC BẢO TRÌ SỬ DỤNG
GIẢI THUẬT ĐIỀU ĐỘ CHO DOANH NGHIỆP VỪA VÀ NHỎ

DEVELOPING THE COMPUTERIZED MAINTENANCE
MANAGEMENT SYSTEM USING SCHEDULING ALGORITHM
FOR SMALL AND MEDIUM-SIZED ENTERPRISES

Chuyên ngành: Kỹ thuật Điều khiển và Tự động hóa
Mã số: 8520216

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP. HỒ CHÍ MINH, tháng 6 năm 2023


CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA –ĐHQG -HCM
Cán bộ hướng dẫn khoa học : TS. Trần Ngọc Huy ....................................
(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký)
Cán bộ chấm nhận xét 1 : TS. Nguyễn Trọng Tài .....................................
(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký)
Cán bộ chấm nhận xét 2 : TS. Ngô Thanh Quyền .....................................
(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 15 tháng 06 năm 2023
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. Chủ tịch: GS.TS. Hồ Phạm Huy Ánh ..
2. Thư ký: PGS.TS Huỳnh Thái Hoàng ...
3. Ủy viên: PGS.TS Lê Mỹ Hà ................
4. Phản biện 1: TS. Nguyễn Trọng Tài ....
5. Phản biện 2: TS. Ngô Thanh Quyền ....
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 ĐIỆN – ĐIỆN TỬ


ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM

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

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ tên học viên: Tạ Hữu Nhân ............................................ MSHV: 2170973
Ngày, tháng, năm sinh: 04/08/1999 ..................................... Nơi sinh: Kiên Giang
Chuyên ngành: Kỹ thuật Điều khiển và Tự động hóa ......... Mã số : 8520216
I. TÊN ĐỀ TÀI:
- Tiếng Việt : XÂY DỰNG PHẦN MỀM QUẢN LÝ VIỆC BẢO TRÌ SỬ
DỤNG GIẢI THUẬT ĐIỀU ĐỘ CHO DOANH NGHIỆP VỪA VÀ NHỎ
- Tiếng Anh : DEVELOPING THE COMPUTERIZED MAINTENANCE
MANAGEMENT SYSTEM USING SCHEDULING ALGORITHM FOR
SMALL AND MEDIUM-SIZED ENTERPRISES

II. NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: : Xây dựng phần mềm quản lý việc bảo trì có sử
dụng giải thuật hỗ trợ lên lịch cho các doanh nghiệp vừa và nhỏ, bao gồm một
web-app portal để quản lý tổng và ứng dụng chạy trên đa nền tảng điện thoại di
động để giúp các kỹ thuật viên xem lịch trình vào thực hiện báo cáo công việc.
Ứng dụng cho bộ phận bảo trì, bảo dưỡng của các doanh nghiệp vừa và nhỏ, mà
cụ thể ở đây chính là một doanh nghiệp sản xuất nhựa tại Việt Nam. Trong đó,
giải thuật hỗ trợ lên lịch chiếm một trọng tâm rất quan trọng trong đề tài. Giải
thuật đã xét đến những vấn đề liên quan đến sự vận hành thường ngày của nhà
máy với các đầu vào, đầu ra, ràng buộc thực tế. Bên cạnh đó, giải thuật cũng cần
phải đảm bảo được mức độ chính xác của đầu ra trong một thời gian cho phép.

i


III. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : (Ghi theo trong QĐ giao đề tài) 06/02/2023
IV. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: (Ghi theo trong QĐ giao đề tài)
11/06/2023
V. CÁN BỘ HƯỚNG DẪN (Ghi rõ học hàm, học vị, họ, tên): TS Trần Ngọc Huy

TP. HCM, ngày 25 tháng 07 năm 2023
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO

(Họ tên và chữ ký)

(Họ tên và chữ ký)

TRƯỞNG KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ
(Họ tên và chữ ký)


ii


LỜI CẢM ƠN
Tôi xin cảm ơn các giảng viên, nhân viên trường Đại học Bách Khoa, Đại học Quốc
gia TP.HCM, các thầy cô tại khoa Điện – Điện Tử và Bộ mơn Điều khiển và Tự động
hóa đã tạo điều kiện, hỗ trợ trong quá trình học tập và nghiên cứu tại đây.
Tôi xin cảm ơn TS Trần Ngọc Huy – Cán bộ hướng dẫn Luận văn Thạc sĩ, các đồng
nghiệp nghiên cứu, các sinh viên nghiên cứu và học tập tại phịng thí nghiệm
FABLAB, đã cung cấp thiết bị, hỗ trợ tư vấn, định hướng, hướng dẫn và tạo điều kiện
để tôi thực hiện luận văn thạc sĩ ứng dụng này. Tôi xin cảm ơn TS. Nguyễn Trọng
Tài và TS. Ngơ Thanh Quyền đã có những nhận xét, phản biện đề tài để giúp phần
nghiên cứu này được đầy đủ và hoàn chỉnh hơn. Xin cảm ơn và ghi nhận các ý kiến
đóng góp, nhận xét từ các Giáo sư, Phó giáo sư, Tiến sĩ tại Hội đồng bảo vệ Luận văn
Thạc sĩ ngày 15/06/2023 tại Trường Đại học Bách Khoa – Đại học Quốc gia
TP.HCM.
Cuối cùng, tôi xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, đồng nghiệp và bạn bè đã luôn hỗ trợ,
đồng hành và là điểm tựa tinh thần để tơi có thể chun tâm nghiên cứu và thực hiện
đề tài này.
Trong quá trình nghiên cứu và thực hiện đề tài luận văn Thạc sĩ, do thời gian và trình
độ nghiên cứu có hạn, khơng thể tránh khỏi những sai sót, rất mong nhận được các ý
kiến đóng góp và nhận xét từ quý vị.

Một lần nữa tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành.

iii


TÓM TẮT LUẬN VĂN

Mục tiêu: Luận văn tập trung nghiên cứu vào việc phát triển một ứng dụng tự động
hóa trong nhà máy, doanh nghiệp sản xuất, cụ thể là một hệ thống quản lý việc bảo
trì trong các doanh nghiệp vừa và nhỏ. Đây là một hệ ứng dụng gồm nhiều nền tảng
từ web app, ứng dụng điện thoại, server giao tiếp với các ứng dụng khác trong một
hệ MES của nhà máy. Hệ ứng dụng này sử dụng một giải thuật điều độ, lên lịch cho
các đơn bảo trì theo một lịch trình tối ưu nhất dựa vào thời gian nghỉ của máy, thời
gian làm việc của nhân công và mức độ sẵn sàng của các linh kiện thay thế. Giải thuật
được sử dụng là Tabu Search, một loại giải thuật kiểu metaheuristic, sử dụng kiểu tìm
kiếm dạng cục bộ, kết hợp các phương pháp tìm kiếm vùng lận cận để làm tối thiểu
hóa một hàm mục tiêu cho trước.
Phạm vi: Ứng dụng cho bộ phận bảo trì, bảo dưỡng của các doanh nghiệp vừa và nhỏ,
mà cụ thể ở đây chính là một doanh nghiệp sản xuất nhựa tại Việt Nam.
Đối tượng: Web-app portal chạy trên nền tảng web và một ứng dụng chạy trên điện
thoại, có hỗ trợ cho cả nền tảng Android và iOS.
Phương pháp thực hiện: Khảo sát môi trường thực tế, lên phương án cải tiến cách
quản lý thủ công hiện tại ở nhà máy của công ty. Lựa chọn phần cứng, công nghệ
phần mềm để cải tiến hệ thống quản lí việc bảo trì. Tiến hành thực hiện hệ thống quản
lý bảo trì, giải thuật hỗ trợ việc lên lịch. Kiểm tra và ứng dụng hệ thống tại nhà máy
nhựa.

iv


ABSTRACT
Objective: The thesis focus on study in the development of an automation application
in factory and enterprise process, specifically a system which handles the
maintenance management of small and medium-sized enterprises. This is a part of
the ecosystem of Manufacturing Execution System layer in Automation Pyramid
(ISA 95). The system includes web application, mobile application, and the server.
Besides that, an algorithm which helps the manager handle the scheduling and task

arrangement, the more optimal solution will be provided by the algorithm based on
the work schedule of the devices and employees, the availability of materials. This
algorithm is Tabu Search, a metaheuristic, using local search and a method which
helps avoid the local optimal cost function.
Scope: Applied for the maintenance department of small and medium-sized
enterprises, specifically the plastic factory and enterprise in Vietnam.
Object: Web application portal which run on web browser, a mobile application run
on Android and iOS.
Method: studying the actual factory environment, making the plans which improve
the handwork management in factory environments. Choosing the hardware, software
technology to improve the maintenance management. Implementing the algorithm
for maintenance scheduling. Testing and verification at the factory.

v


LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đề tài này là cơng trình nghiên cứu của tơi, có sự hỗ trợ từ Giảng
viên hướng dẫn là TS. Trần Ngọc Huy và một số bạn sinh viên thực tập trong phịng
thí nghiệm FABLAB, trực thuộc trường Đại học Bách Khoa – Đại học Quốc gia
TP.HCM. Các nội dung nghiên cứu, kết quả, đánh giá trong đề tài này là trung thực
và chưa từng được bất kỳ cá nhân, tổ chức nào công bố trong bất kỳ nghiên cứu nào
trước đây. Những số liệu, bảng biểu phục vụ cho việc phân tích, nhận xét đến từ
nguồn dữ liệu thực tế của nhà máy và những tình huống giả định mà tơi đề ra để kiểm
tra thử tính phù hợp, khả thi và mức độ đáp ứng của nghiên cứu. Các dữ liệu, bảng
biểu, nhận xét, đánh giá được trích dẫn và thu thập từ nhiều nguồn khác nhau sẽ được
đề cập trong phần tài liệu tham khảo
Nếu phát hiện có bất kỳ sự gian lận nào tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm trước Hội
đồng cũng như kết quả luận văn của mình.
TÁC GIẢ


Tạ Hữu Nhân

vi


MỤC LỤC
NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ ........................................................................ i
LỜI CẢM ƠN.......................................................................................................... iii
TÓM TẮT LUẬN VĂN .......................................................................................... iv
ABSTRACT ...............................................................................................................v
LỜI CAM ĐOAN .................................................................................................... vi
MỤC LỤC ............................................................................................................. vii
DANH MỤC HÌNH VẼ ............................................................................................x
DANH MỤC BẢNG............................................................................................... xii
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT ............................................................................... xiii
1. MỞ ĐẦU ................................................................................................................1
2. GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI ..........................................................................................2
2.1. Lý do chọn đề tài ............................................................................................2
2.2. Nhiệm vụ đề tài ..............................................................................................3
2.3. Phương pháp thực hiện .................................................................................3
3. CƠ SỞ LÝ THUYẾT ...........................................................................................5
3.1. Các khái niệm cơ sở: ......................................................................................5
3.1.1. Bảo trì là gì? ..............................................................................................5
3.1.2. Hệ thống thực thi sản xuất (MES): ...........................................................6
3.1.3. Hệ thống Quản lý việc bảo trì bằng máy tính (CMMS): ..........................9
3.1.4. Tiêu chuẩn ISA 95: .................................................................................10
3.2. ISA 95 về hệ thống quản lý bảo trì bằng máy tính: ..................................10
3.2.1. Định nghĩa bảo trì theo ISA 95: ..............................................................11
3.2.2. Mơ hình cấu trúc dữ liệu đề xuất của ISA cho mảng bảo trì: .................12




vii


3.3. Giải thuật Tabu Search: ..............................................................................22
3.3.1. Khái niệm cơ bản: ...................................................................................22
3.3.2. Các thành phần của Tabu Search: ...........................................................23
3.3.3. Lưu đồ giải thuật: ....................................................................................26
4. PHƯƠNG ÁN THỰC HIỆN .............................................................................28
4.1. Sơ đồ khối hệ thống: ....................................................................................28
4.2. Web app (Front-end): ..................................................................................29
4.2.1. Định nghĩa và lý do lựa chọn: .................................................................29
4.2.2. Chức năng của Webapp trong CMMS: ...................................................30
4.3. Ứng dụng trên điện thoại (Mobile App) ....................................................51
4.3.1. Lý do sử dụng: ........................................................................................51
4.3.2. Chức năng của thiết bị di động: ..............................................................52
4.4. Máy chủ (backend server): .........................................................................57
4.5. Quy trình cơng việc bảo trì: ........................................................................58
4.5.1. Sơ đồ quy trình........................................................................................58
4.5.2. Cấu trúc dữ liệu:......................................................................................62
4.6. Giải thuật hỗ trợ lên lịch bảo trì: ...............................................................75
4.6.1. Mơ tả bài tốn: ........................................................................................75
4.6.2. Giải thuật sử dụng: ..................................................................................76
4.6.3. Đầu vào: ..................................................................................................78
4.6.4. Đầu ra:.....................................................................................................80
4.6.5. Các ràng buộc: ........................................................................................81
4.6.6. Hàm mục tiêu: .........................................................................................82
4.6.7. Mơ hình tốn: ..........................................................................................85




viii


4.6.8. Thực hiện giải thuật: ...............................................................................88
4.6.9. Tabu List: ................................................................................................91
4.6.10. Số lần lặp: .............................................................................................93
5. KẾT QUẢ VÀ ĐÁNH GIÁ ................................................................................98
5.1. Kết quả ..........................................................................................................98
5.1.1. Tập dữ liệu đầu vào.................................................................................98
5.1.2. Kết quả giải thuật: .................................................................................105
5.1.3. Hệ thống phần mềm CMMS: ................................................................108
5.2. Đánh giá: .....................................................................................................109
5.2.1. Giải thuật: .............................................................................................109
5.2.2. Hệ thống CMMS:..................................................................................109
6. HƯỚNG PHÁT TRIỂN: ..................................................................................110
TÀI LIỆU THAM KHẢO ....................................................................................112
PHẦN LÝ LỊCH TRÍCH NGANG .....................................................................113
QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO ......................................................................................113
Q TRÌNH CƠNG TÁC ...................................................................................113



ix


DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 3.1 Quy mơ thị trường của CMMS ..................................................................10

Hình 3.2 Tháp phân tầng tự động hóa theo tiêu chuẩn ISA-95 ................................11
Hình 3.3 Mơ hình hoạt động việc quản lý việc bảo trì trong doanh nghiệp [2]........13
Hình 3.4 Các vấn đề của Local Search (nguồn bealdung.com) ................................23
Hình 3.5 Lưu đồ giải thuật Tabu Search ...................................................................26
Hình 4.1 Tách ra hai loại máy chủ để thực hiện 2 công việc khác nhau ..................29
Hình 4.2 Màn hình Tổng quan Web app ..................................................................31
Hình 4.3 Sơ đồ máy ép tại doanh nghiệp ..................................................................32
Hình 4.4 Cửa sổ thông tin cơ bản về máy ép ............................................................33
Hình 4.5 Giao diện trang xem Lịch trình (phịng ngừa) ...........................................35
Hình 4.6 Màn hình lịch trình dạng calendar view ....................................................36
Hình 4.7 Đầu vào, đầu ra của giải thuật Tabu Search ..............................................37
Hình 4.8 Danh sách cơng việc cần lên lịch ...............................................................37
Hình 4.9 Lịch làm việc của máy ép ..........................................................................38
Hình 4.10 Lịch làm việc của kỹ thuật viên ...............................................................38
Hình 4.11 Giao diện xem lại danh sách công việc sau khi import Excel .................39
Hình 4.12 Giao diện xem lại danh sách thiết bị sau khi import Excel......................39
Hình 4.13 Giao diện xem lại danh sách KTV sau khi import Excel.........................40
Hình 4.14 Chi tiết cơng việc bảo trì ..........................................................................41
Hình 4.15 Giao diện phần khắc phục ........................................................................42
Hình 4.16 Giao diện yêu cầu bảo trì .........................................................................43
Hình 4.17 Giao diện tạo yêu cầu bảo trì ...................................................................44
Hình 4.18 Giao diện dùng để cập nhật, duyệt, từ chối yêu cầu bảo trì .....................45
Hình 4.19 Quản lý thơng tin khn ..........................................................................46
Hình 4.20 Quản lý bản vẽ khn ..............................................................................46
Hình 4.21 Quản lý các tiêu chuẩn về khn .............................................................47
Hình 4.22 Quản lý lịch sử bảo trì khn ...................................................................47
Hình 4.23 Giao diện quản lý toàn bộ vật tư trong kho .............................................48




x


Hình 4.24 Giao diện quản lý tồn bộ phiếu u cầu bổ sung ...................................49
Hình 4.25 Giao diện cho phép tạo u cầu mua bổ sung..........................................50
Hình 4.26 Thơng tin chi tiết về loại vật tư ................................................................51
Hình 4.27 Giao diện lịch làm việc trên thiết bị di động............................................52
Hình 4.28 Chi tiết cơng việc trên thiết bị di động.....................................................53
Hình 4.29 Giao diện kiểm tra tổng quát trên di động ...............................................54
Hình 4.30 Chi tiết việc kiểm tra nếu trường hợp khơng đạt .....................................55
Hình 4.31 Tạo yêu cầu bảo trì từ ứng dụng di động .................................................56
Hình 4.32 Tách ra hai loại máy chủ để thực hiện 2 cơng việc khác nhau ................58
Hình 4.33 Quy trình bảo trì chính .............................................................................58
Hình 4.34 Quy trình bảo trì thay thế .........................................................................59
Hình 4.35 Quy trình quản lý các linh kiện, vật tư ở kho ..........................................62
Hình 4.36 Cực trị địa phương và cực trị tồn cục .....................................................77
Hình 4.37 Tabu Search có cách để thốt khỏi các cực trị địa phương......................78
Hình 4.38 Ví dụ về danh sách cơng việc đầu vào cho giải thuật ..............................79
Hình 4.39 Ví dụ về lịch làm việc của máy ép và khn ...........................................79
Hình 4.40 Ví dụ về lịch làm việc của các kỹ thuật viên ...........................................79
Hình 4.41 Lịch quy đổi ca làm việc của kỹ thuật viên .............................................80
Hình 4.42 Ví dụ về đầu ra của giải thuật được hiển thị trên web app ......................80
Hình 4.43 Giải thuật sàng lọc các công việc đủ điều kiện lịch nghỉ và làm việc .....89
Hình 4.44 Giải thuật sàng lọc các cơng việc đủ điều kiện vật tư ..............................90
Hình 4.45 Sự thay đổi hàm mục tiêu khi thay đổi chiều dài Tabu List ....................92
Hình 4.46 Sự thay đổi hàm mục tiêu khi thay đổi số lần lặp ....................................93
Hình 4.47 Các dịng thông báo được in ra từ Console khi chạy giải thuật ...............96
Hình 4.48 Hàm mục tiêu khi thực hiện chạy giải thuật với chiều dài Tabu List là 30
và số lần lặp là 1500 .................................................................................................97
Hình 5.1 Kết quả giải thuật được thể hiện dưới dạng lịch ......................................106

Hình 5.2 Đồ thị thể hiện sự thay đổi của hàm mục tiêu..........................................107



xi


DANH MỤC BẢNG
Bảng 3.1 Mơ hình dữ liệu của một phiếu u cầu bảo trì (theo ISA-95) ................16
Bảng 3.2 Mơ hình dữ liệu của một phiếu Phản hồi bảo trì (theo ISA-95) ................17
Bảng 4.1 Bảng cấu trúc dữ liệu Yêu cầu bảo trì trong đề tài ....................................65
Bảng 4.2 Bảng cấu trúc dữ liệu Phản hồi bảo trì trong đề tài ...................................69
Bảng 4.3 Bảng cấu trúc dữ liệu Máy ép trong đề tài ................................................72
Bảng 4.4 Bảng cấu trúc dữ liệu Khuôn trong đề tài..................................................74
Bảng 4.5 Bảng thực hiện giải thuật với các chiều dài Tabu List và số lần lặp khác
nhau ...........................................................................................................................96
Bảng 5.1 Dữ liệu danh sách công việc đầu vào ......................................................100
Bảng 5.2 Dữ liệu danh sách thiết bị đầu vào ..........................................................103
Bảng 5.3 Dữ liệu danh sách kỹ thuật viên đầu vào .................................................105
Bảng 5.4 Bảng thể hiện các lần thay đổi hàm mục tiêu ..........................................107



xii


DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT




UI/UX

User interface / User experience

CMMS

Computerized Maintenance Management System

KTV

Kỹ thuật viên

TL

Tabu List

MES

Manufacturing Execution Systems

IoT

Internet of Things

ISA

International Society of Automation

MTBF


Mean time between failures

MTTF

Mean time to failures

MTTR

Mean time to repair

TS

Tabu Search

xiii


1. MỞ ĐẦU
Xu hướng số hóa nhà máy tại Việt Nam đang diễn ra rất mạnh mẽ, đặc biệt sau đại
dịch COVID-19. Yêu cầu của nền sản xuất liên tục địi hỏi sự can thiệp ít hơn từ
con người, nhu cầu quản lý công việc từ xa của các cấp quản lý, sự thu thập các
thông tin dữ liệu sản xuất, từ đó làm đầu vào cho những mục tiêu phân tích chiến
lược, các giải pháp sử dụng trí tuệ nhân tạo.
Trong nền kinh tế sản xuất, các doanh nghiệp luôn luôn phải đảm bảo được tiến độ
sản xuất ở mức tối ưu nhất, từ đó giúp doanh nghiệp phát triển liên tục và nâng cao
lợi nhuận. Để đảm bảo được việc sản xuất, yếu tố quan trọng mà không thể khơng
nhắc đến đó chính là việc đảm bảo hệ thống của doanh nghiệp hoạt động đúng với
lịch sản xuất và hạn chế downtime nhất có thể. Mỗi giây, mỗi phút ngừng sản xuất
đặc biệt ảnh hưởng đến doanh thu, lợi nhuận – thứ cốt lõi của một doanh nghiệp sản
xuất. Vì vậy địi hỏi một hệ thống quản lý tuổi thọ máy, quản lý chu kỳ thay thế linh

kiện trước khi xảy ra sự cố downtime, quản lý các vấn đề bảo trì đột xuất, để từ đó
đưa ra các chiến lược mua sắm, bổ sung hoặc đại tu sửa chữa các máy móc để đảm
bảo chi phí bảo trì và chi phí cơ hội sản xuất ở mức tối ưu nhất. Để sắp xếp lịch bảo
trì, người quản lý phải cân nhắc rất nhiều yếu tố từ lịch làm việc của nhân viên, lịch
nghỉ của máy, độ sẵn sàng của các linh kiện,… Khi đó, để đưa ra được một lịch
trình khơng bị trùng, mâu thuẫn thời gian đã là một việc khó, huống chi là một lịch
trình tối ưu. Vì thế, ứng dụng bảo trì địi hỏi phải có một giải thuật để hỗ trợ cho
những người quản lý sắp xếp công việc một các tiết kiệm thời gian và hiệu quả
nhất.



1


2. GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI
2.1. Lý do chọn đề tài
Theo khảo sát tại nhà máy sản xuất nhựa của Việt Nam tại Long An, tôi nhận thấy
khối lượng công việc bảo trì của một nhà máy ép nhựa là tương đối lớn nhưng lại
được xử lý đơn thuần trên các giấy tờ, khiến cho việc lưu trữ, thống kê và tổng hợp
cực kỳ khó khăn. Bên cạnh đó, người quản lý tốn rất nhiều thời gian để xử lý việc
xếp lịch bảo trì theo cách hồn tồn thủ cơng. Các yếu tố này kéo theo rất nhiều hệ
lụy:
-

Việc bảo trì chậm trễ sẽ dẫn đến chậm tiến độ sản xuất.

-

Thay thế linh kiện quá hạn sử dụng dễ dẫn đến sự cố hư hỏng bất ngờ.


-

Không quản lý được số lượng linh kiện thay thế hiện tại trong kho, khiến cho
việc tiến hành bổ sung linh kiện rất khó quản lý.

-

Các cơng việc bảo trì khơng được báo cáo, lưu trữ lại khiến cho việc truy vết
trở nên khó khăn.

-

Cấp quản lý phải tổng hợp giấy tờ mỗi cuối tháng, quý để làm các file báo cáo
lên cấp trên một cách thủ công.

-

…

Để giúp giải quyết các hiện trạng trên, tôi nhận thấy việc nghiên cứu một đề tài về
ứng dụng quản lý việc bảo trì kết hợp với giải thuật hỗ trợ lên lịch cho các đơn bảo
trì là một đề tài mang tính cấp thiết và mức độ ứng dụng rất cao.
Bên cạnh đó, hưởng ứng chương trình số hóa quốc gia trong lĩnh vực sản xuất của Bộ
Cơng Thương, ứng dụng quản lý việc bảo trì đóng một vai trò quan trọng trong một
hệ thống MES (hệ thống điều hành sản xuất).



2



2.2. Nhiệm vụ đề tài
-

Khảo sát tình hình thực tế và các khó khăn mà doanh nghiệp nhựa đang gặp
phải. Vấn đề quản lý bảo trì đang là một nỗi đau của doanh nghiệp nhỏ bởi vì
thiếu cơng cụ số hóa hỗ trợ các tác vụ thống kê, tổng hợp và hỗ trợ lên lịch

-

Xây dựng hệ thống gồm nhiều nền tảng kết hợp với nhau để thực hiện được
các chức năng cần có của một ứng dụng quản lý việc bảo trì.

-

Xây dựng được giải thuật hỗ trợ việc lên lịch, đảm bảo được việc rút ngắn thời
gian, công sức của người quản lý và kết quả đưa ra từ giải thuật tuân thủ hoàn
toàn các ràng buộc đầu vào của bài toán.

-

Tiến hành kiểm thử phần mềm ứng dụng, giải thuật với các đầu vào hiện tại
của doanh nghiệp, kết hợp với việc làm giàu các dữ liệu hiện có để bao quát
được nhiều trường hợp có thể xảy ra trong thực tế.

-

Chạy thử phần mềm tại doanh nghiệp, rút ra các ưu nhược điểm của hệ thống,
tiến hành lên kế hoạch khắc phục và phát triển cho những giai đoạn sau.


2.3. Phương pháp thực hiện
Để hoàn thành luận văn thạc sĩ này, tôi sử dụng các phương pháp như sau:
-

Tìm kiếm các tài liệu về hệ thống quản lý sản xuất, quản lý cơng tác bảo trì
nhà máy theo tiêu chuẩn quốc tế của các nước có nền công nghiệp phát triển.

-

Đọc các bài báo, nghiên cứu trước đó về các giải thuật lên lịch, điều độ được
sử dụng nhiều trong thực tế. Phân tích, đánh giá đối tượng áp dụng, kết quả
giải thuật trong các bài báo, tính khả thi khi áp dụng vào bài tốn doanh nghiệp
Việt Nam, từ đó lựa chọn ra giải thuật phù hợp nhất.

-

Phân tích bài tốn doanh nghiệp thực tế để nắm được các ràng buộc mà phía
doanh nghiệp mong muốn. Nghiên cứu chuyên sâu cách hoạt động của giải
thuật. Từ các cơng việc trên, tiến hành lập trình giải thuật bằng ngôn ngữ C#.



3


-

Phân tích hoạt động, cơng tác quản lý đơn bảo trì hiện tại dưới nhà máy để đưa
ra được luồng dữ liệu, cấu trúc dữ liệu cho các đối tượng cần quản lý. Từ đó

vẽ ra mối quan hệ giữa các đối tượng, sau đó thiết kế ra hệ cơ sở dữ liệu.

-

Xây dựng ứng dụng đa nền tảng bằng các kiến thức xây dựng phần mềm hiện
có, sử dụng các công nghệ, framework phù hợp nhất để tối đa hóa mức độ
hồn thiện và tối thiểu hóa cơng sức và thời gian.

-

Kiểm thử ứng dụng với các đầu vào thực tế của doanh nghiệp, từ đó phát hiện
các lỗi, sửa chữa và cải thiện ứng dụng.

-

Chạy thử tại doanh nghiệp để tăng tính ứng dụng và thu thập thêm về các trở
ngại khi sử dụng ứng dụng của các nhân viên công ty.



4


3. CƠ SỞ LÝ THUYẾT
3.1. Các khái niệm cơ sở:
3.1.1. Bảo trì là gì?
Theo quan niệm trước đây, bảo trì là việc sửa chữa, khắc phục các lỗi, sự cố, …
của máy móc, thiết bị khi chúng gặp các vấn đề trong q trình hoạt động. Ngồi ra,
bảo trì cịn được định nghĩa là các công việc hướng đến mục tiêu giữ cho thiết bị hoạt
động đúng với định mức, khơng gặp phải các trục trặc, sự cố, thậm chí là ngừng hoạt

động.
Theo tiêu chuẩn ISA 95, bảo trì được định nghĩa đầy đủ hơn, chính là một tập hợp
các hoạt động điều hành, điều hướng và theo dõi các cơng việc bảo trì thiết bị, cơng
cụ hoặc các tài sản liên quan để đảm bảo được tính khả dụng của chúng, phục vụ cho
việc sản xuất và đảm bảo thời gian tiến hành các cơng việc bảo trì khắc phục, bảo trì
chu kỳ, bảo trì ngăn chặn và bảo trì dự đốn [1].
Chúng được chia ra 3 nhóm chính:
-

Bảo trì khắc phục: diễn ra khi một máy móc, thiết bị nào đó gặp vấn đề, sự cố
trong q trình hoạt động mà khơng có bất cứ sự chuẩn bị nào trước đó. Ưu
điểm của q trình này là hư đến đâu, sửa đến đó, khơng cần tốn chi phí cho
khâu chuẩn bị, giám sát, theo dõi trong thời gian dài. Nhược điểm của phương
pháp này chính là thời gian khắc phục sự cố kéo dài, do khơn có sự chuẩn bị
từ trước nên thiệt hại tương đối nặng, làm giảm hiệu suất cơng việc.

-

Bảo trì phịng ngừa: là phương pháp bảo trì thay thế các linh kiện, bộ phận của
thiết bị, máy móc theo một chu kỳ nhất định, bảo dưỡng các chi tiết, bơi trơn,
đánh bóng hay cải thiện các trạng thái hiện tại của các bộ phận hiện có trên
thiết bị. Ưu điểm của phương pháp này chính là giảm thiểu tối đa các sự cố
bất ngờ, giúp việc sản xuất được diễn ra liên tục, các kế hoạch sản xuất được
duy trì mà khơng gặp phải bất kỳ sự ngắt quãng nào. Nhược điểm của phương
pháp này chính là phải có sự thống kê, theo dõi vòng đời của các thiết bị, đòi



5



hỏi việc quản lý, nhắc nhở khi đến kỳ hạn thay thế, bảo dưỡng, ngồi ra tình
trạng thay thế linh kiện khi nó chưa hư hỏng sẽ tạo ra một cảm giác “lãng phí”
nhất thời cho các doanh nghiệp sản xuất.
-

Bảo trì dự đốn: đây là phương pháp sẽ phát triển mạnh trong cuộc cách mạng
công nghiệp 4.0 khi mà tập dữ liệu lớn và trí tuệ nhân tạo đóng vai trò then
chốt trong cách hoạt động của phương pháp này. Chúng sử dụng các dữ liệu
được thu thập liên tục, trong thời gian dài về thiết bị, linh kiện, chi tiết máy
đó, sau đó dựa vào các sự cố bất ngờ để làm tập dữ liệu để training. Dần dần
ngày qua ngày, dữ liệu về thông số hoạt động và thời điểm xảy ra sự cố được
thu thập đủ nhiều, các giải thuật trí tuệ nhân tạo sẽ giúp dự đoán khi nào sự cố
diễn ra. Ưu điểm của phương pháp này là chúng giúp những người tham gia
sản xuất, cấp quản lý, quản trị có thêm thời gian để chuẩn bị và đưa ra các
phương án xử lý hiệu quả hơn. Nhược điểm của phương pháp đòi hỏi một cơ
sở dữ liệu đủ nhiều về thông số hoạt động của máy và thời điểm xảy ra sự cố,
đây là một trở ngại rất lớn cho các doanh nghiệp khi các thiết bị thu thập dữ
liệu chỉ mới phát triển trong vài năm trở lại đây, trong khi một sự cố có vịng
đời lên đến vài tháng hoặc vài năm. Vì vậy dữ liệu hiện tại chưa đủ lớn để có
thể thực hiện được phương pháp.

3.1.2. Hệ thống thực thi sản xuất (MES):
Hệ thống thực thi sản xuất được biết đến với tên quốc tế là Manufacturing
Execution Systems (viết tắt là MES) là một giải pháp phần mềm đảm bảo chất lượng
và tính hiệu quả cho q trình sản xuất và được vận hành một cách chủ động và có
tính hệ thống. MES kết hợp nhiều đối tượng trong một q trình sản xuất từ máy móc,
thiết bị, nhà máy, nhà xưởng đến các thông tin đơn hàng, đối tác và các hoạt động
chiến lược kinh doanh theo thời gian thực. MES mang đến một sự giám sát, theo dõi,
điều khiển một cách tối ưu và toàn diện quá trình sản xuất diễn ra xuyên suốt trong

nhà máy, doanh nghiệp.



6


MES trong doanh nghiệp, nhà máy có rất nhiều tính năng (theo Chương trình đào
tạo và tư vấn chuyển đổi số trong sản xuất công nghiệp) bao gồm:
-

Phân bổ nguồn lực và quản lý trạng thái.

-

Vận hành và quản lý lịch trình chi

-

Phân phối các đơn vị sản xuất

-

Kiểm sốt tài liệu

-

Tổng hợp và thu thập dữ liệu

-


Quản lý công đoạn

-

Quản lý quy trình

-

Quản lý bảo trì

-

Theo dõi sản xuất

-

Quản lý lịch sử

-

Phân tích vận hành

-

Kết nối hệ thống các cấp

Nếu nhìn nhận MES dưới góc độ một tập hợp các phần mềm nhỏ liên kết lại, sử
dụng chung cơ sở dữ liệu, tạo thành một hệ sinh thái MES cho tồn doanh nghiệp thì
cũng hồn tồn hợp lý. Bởi vì ngay trong bản thân của MES, cũng cần chia nhỏ các

module ra để có thể tiếp cận chi tiết hơn về đối tượng mà module đó đang quản lý, cụ
thể như sau:
-

Quản lý thực thi sản xuất
o Là hệ thống giúp người dùng quản lý và đánh giá được quá trình, khả
năng, tốc độ sản xuất của mỗi dây chuyền, nhóm dây chuyền, bộ phận
và của cả nhà máy.
o Tương tác với tầng ERP để lấy các thông tin về đơn hàng, đơn yêu cầu
sản xuất, từ đó đưa ra lịch trình điều độ sản xuất.



7


o Theo dõi được các quá trình sản xuất đang thực thi trong nhà máy,
doanh nghiệp theo thang đo thời gian thực từng phút.
-

Quản lý kho:
o Là hệ thống quản lý kho sản phẩm của doanh nghiệp, cho phép theo dõi
một cách chính xác các thơng tin như cụm kho, vị trí hàng trong kho,
cách thức đóng gói (kệ, thùng, pallet, khay,…), thông tin mẻ sản xuất,
thông tin chi tiết của từng sản phẩm.
o Kiểm sốt chính xác được số lượng tồn kho theo thời gian thực.
o Quản lý được quá trình nhập kho, xuất kho, sử dụng mã QR để định
danh các sản phẩm hoặc mẻ sản phẩm. Từ đó giúp truy vết ISO dễ dàng
hơn cho doanh nghiệp.


-

Quản lý chất lượng:
o Là hệ thống chịu trách nhiệm trong khâu quản lý dữ liệu kiểm tra chất
lượng sản phẩm, thống kê, phân tích, đưa ra phương án xử lý lỗi.
o Đánh giá tỷ lệ lỗi và sự cố, phân tích nguyên nhân gây ra lỗi, sự cố
o Thực hiện quy trình xử lý lỗi.

-

Quản lý bảo trì, bảo dưỡng:
o Là hệ thống chịu trách nhiệm về các quy trình bảo trì, bảo dưỡng của
nhà máy, doanh nghiệp.
o Tổng hợp, thống kê, phân tích và báo cáo các số liệu liên quan đến cơng
tác bảo trì bảo dưỡng
o Giám sát tình trạng máy móc, thống kê các chỉ số như OEE, MTBF,
MTTF,…
o Đưa ra các lời nhắc để bảo dưỡng thiết bị, tạo yêu cầu bảo dưỡng đột
xuất.



8


o …
Ngồi ra, MES cịn nhiều module khác nữa tùy vào u cầu, cơng nghệ mà nhà
máy, doanh nghiệp đó đang sở hữu.
3.1.3. Hệ thống Quản lý việc bảo trì bằng máy tính (CMMS):
Đối tượng chính của đề tài chính là phần mềm Quản lý việc bảo trì bằng máy tính,

tên quốc tế thường được gọi là Computerized Maintenance Management System, viết
tắt là CMMS. Đây là một giải pháp giúp nhà máy, doanh nghiệp quản lý, theo dõi, tự
động hóa các hoạt động bảo trì. Với yếu tố thế mạnh là cơng cụ đã được số hóa,
CMMS vượt trội hồn tồn so với cách thức quản lý thủ cơng và sử dụng nhiều sổ
sách trong quá khứ, việc báo cáo, ghi chép lại các lịch sử sửa chữa cũng trở nên dễ
dàng hơn.
Như đã đề cập trên phần các module của MES, hệ thống Quản lý việc bảo trì bằng
máy tính chính là module bảo trì thường thấy trong các hệ MES. Với vai trò chủ đạo
là tập trung quản lý, theo dõi, điều phối các đơn bảo trì trong nội bộ doanh nghiệp và
nhà máy, CMMS đang dần dần được quan tâm hơn bởi vì lợi ích mà nó mang lại.
Theo dẫn chứng thực tế từ fiixsoftware.com – một trang web phần mềm thuộc
Rockwell Automation, câu chuyện về doanh nghiệp Perth County Ingredients, họ
đang gặp phải tình trạng bị hao hụt rất nhiều doanh thu và thời gian mỗi khi thiết bị
và máy móc của họ bị hỏng, Tom – giám đốc của doanh nghiệp quyết định đầu tư
mua và sử dụng CMMS như một giải pháp quản lý việc bảo trì. Kết quả sau ba năm
áp dụng, doanh nghiệp đã tự động hóa được phương án bảo trì thay thế, giảm 54% tỷ
lệ bảo trì khắc phục và giảm 42% trường hợp cần hỗ trợ ngoài giờ làm việc, tiết kiệm
được 40000$ mỗi năm1. Chính vì lợi ích to lớn mà CMMS mang lại, kết hợp với việc
phổ biến của việc số hóa nhà máy đã thúc đẩy các doanh nghiệp tích hợp CMMS
ngày một nhiều. Theo các báo cáo từ trang grandviewresearch.com, thị trường của
CMMS đang nằm ở mức 56,1 triệu $ tại Vương quốc Anh và 1,1 tỉ $ trên phạm vi

1Theo



bài viết được đăng tải:




9


toàn cầu, số liệu được thống kê cho cả 2 phương án triển khai là công nghệ đám mây
và máy chủ tại chỗ.

Hình 3.1 Quy mơ thị trường của CMMS
Trong nghiên cứu thị trường của grandviewresearch, Châu Á – Thái Bình Dương
(trong đó có Việt Nam) là một trong những thị trường tiềm năng và lĩnh vực sản xuất
là một trong một lĩnh vực đang tích cực ứng dụng CMMS.
3.1.4. Tiêu chuẩn ISA 95:
ISA (International Society of Automation - một tổ chức tự động hóa quốc tế phi
lợi nhuận) có đóng góp lớn cho q trình phát triển hệ thống quản lý sản xuất MES
(Manufacturing Execution Systems - Hệ thống quản lý sản xuất- một công nghệ cho
phép hướng đến xây dựng nhà máy thông minh). ISA đã ban hành tiêu chuẩn ISA 95
- một chuẩn công nghiệp hướng dẫn thiết kế, triển khai hệ thống quản lý sản xuất
MES cho bất kì tổ chức doanh nghiệp nào có nhu cầu, khơng phân biệt quy mơ ngành
nghề. Nhờ có tiêu chuẩn ISA 95, thời gian triển khai hệ thống quản lý sản xuất MES
được rút ngắn đi đáng kể, quá trình phát triển cũng ít xảy ra sự cố hơn2
3.2. ISA 95 về hệ thống quản lý bảo trì bằng máy tính:
Như trong phần Khái niệm cơ sở bên trên, ISA 95 chính là một bộ tiêu chuẩn dùng
để xây dựng nên các hệ MES trong doanh nghiệp. Bộ tiêu chuẩn này trình bày rất chi
2



Theo trang web: />


10