Throughput là gì? Throughput (xuất lượng) là số sản phẩm hoặc dịch vụ mà một dây chuyền, nhà máy hoặc doanh nghiệp hoàn thành và giao cho khách hàng trong một đơn vị thời gian. Đây là chỉ số đo tốc độ đầu ra thực tế của hệ thống sản xuất, cho biết doanh nghiệp đáp ứng nhu cầu đến đâu và điểm nghẽn nằm ở công đoạn nào. Bài viết giải thích throughput, throughput time, công thức tính kèm ví dụ và bốn cách tăng throughput.
1. Throughput là gì?
Xuất lượng (throughput) là đại lượng đo số lượng sản phẩm hoặc dịch vụ mà một công ty có thể sản xuất và giao cho khách hàng trong một khoảng thời gian nhất định.
Thuật ngữ này thường dùng để đánh giá công suất thực tế của một nhà máy trong một đơn vị thời gian (sản phẩm/giờ, tấn/ngày, đơn hàng/ca) và tốc độ hoàn thành một đơn vị sản phẩm. Khác với năng lực sản xuất (công suất thiết kế), throughput là con số đo được sau khi đã trừ mọi dừng máy, chờ vật tư và làm lại.
Doanh nghiệp có throughput cao trên cùng nguồn lực thường có lợi nhuận và thị phần tốt hơn, vì sản xuất được nhiều hơn với cùng chi phí cố định. Trong quản lý sản xuất, throughput thường được xem cùng ba chỉ số khác:
| Chỉ số | Đo cái gì | Đơn vị | Quan hệ với throughput |
|---|---|---|---|
| Throughput (xuất lượng) | Đầu ra thực tế của cả hệ thống | Sản phẩm / đơn vị thời gian | — |
| Takt time (nhịp sản xuất) | Nhịp khách hàng cần một sản phẩm | Thời gian / sản phẩm | Throughput phải ≥ 1/takt để không trễ đơn |
| Cycle time (thời gian chu kỳ) | Thời gian một trạm hoàn thành một sản phẩm | Thời gian / sản phẩm | Throughput dây chuyền = 1/cycle time của trạm chậm nhất |
| OEE | Hiệu suất thiết bị tổng thể | % | OEE thấp (dừng máy, chạy chậm, phế phẩm) kéo throughput xuống |
2. Throughput Time là gì?
Thời gian xuất lượng (throughput time – TPT) là chỉ số quản lý quan trọng của sản xuất tinh gọn (lean manufacturing), mô tả thời gian từ khi bắt đầu đến khi kết thúc một quy trình. TPT đo được cho một bước hoặc toàn bộ quy trình, gồm thời gian xử lý, di chuyển, chờ và kiểm tra.
Xác định throughput time là bước đầu khi phân tích quy trình để tìm vấn đề và chọn cải tiến phù hợp: giảm sản phẩm dở dang (WIP – work in process), rút ngắn thời gian giao hàng hoặc nâng mức dịch vụ. Chia nhỏ TPT thành từng thành phần cho thấy thời gian đang mất ở đâu; trong nhiều nhà máy, thời gian chờ chiếm phần lớn TPT dù không tạo giá trị.
3. Thành phần tạo nên Throughput Time là gì
Throughput time gồm bốn thành phần:
- Thời gian xử lý (processing time): thời gian máy hoặc người thực sự biến đổi nguyên vật liệu thành sản phẩm. Đây là phần duy nhất tạo giá trị.
- Thời gian kiểm tra (inspection time): thời gian cho các hoạt động quản lý chất lượng sản xuất và giám sát ở nhiều giai đoạn, từ nguyên vật liệu, bán thành phẩm đến thành phẩm.
- Thời gian di chuyển (move time): thời gian chuyển hàng giữa các khu vực làm việc trong xưởng và thời gian vận chuyển trong chuỗi cung ứng.
- Thời gian chờ (queue time hay wait time): thời gian sản phẩm nằm chờ giữa các bước trên: chờ máy rảnh, chờ vật tư, chờ kiểm tra, chờ xe chuyển.
Tỷ lệ thời gian xử lý trên tổng TPT gọi là hiệu suất chu kỳ quy trình (process cycle efficiency). Tỷ lệ này thấp có nghĩa sản phẩm phần lớn thời gian nằm chờ, và cải tiến nên nhắm vào thời gian chờ trước khi đầu tư máy nhanh hơn.
4. Đặc điểm của xuất lượng
Nền tảng lý thuyết của throughput là lý thuyết xuất lượng, còn gọi là lý thuyết dòng chảy, một phần của lý thuyết các điểm hạn chế (Theory of Constraints) trong quản lý sản xuất.
Ý tưởng chính là tối ưu thông lượng của một dây chuyền sản xuất bằng cách tập trung vào mắt xích yếu nhất, tức điểm nghẽn (bottleneck). Throughput của cả dây chuyền không thể cao hơn throughput của trạm chậm nhất; cải tiến ở trạm khác chỉ làm tăng tồn kho dở dang trước điểm nghẽn. Nhận diện đúng điểm nghẽn giúp nhà quản lý giảm tác động của nó, nâng năng lực sản xuất và tăng doanh thu.
Khi tính throughput tối đa, phải dùng khả năng sản xuất thực tế, đã tính cả thời gian sửa máy, chờ đợi và ngày nghỉ, thay vì công suất thiết kế. Khả năng quản lý chuỗi cung ứng cũng ảnh hưởng đến xuất lượng: thiếu vật tư làm dây chuyền chờ dù máy vẫn sẵn sàng. Với nhà máy làm nhiều sản phẩm trên cùng dây chuyền, việc phân bổ chi phí chung theo throughput từng sản phẩm trở nên phức tạp khi các sản phẩm tách nhánh ở giữa quy trình.
5. Công thức tính Throughput là gì
Throughput (xuất lượng) được tính bằng công thức:
T = I / F
Trong đó:
- T = throughput (xuất lượng), số sản phẩm hoàn thành trên một đơn vị thời gian.
- I = hàng tồn kho dở dang (inventory, WIP): số sản phẩm đang nằm trong quá trình sản xuất.
- F = thời gian một đơn vị đi qua quá trình (flow time, chính là throughput time), từ lúc bắt đầu đến lúc hoàn thành.
Ví dụ tính throughput
Một dây chuyền lắp ráp luôn có khoảng 200 sản phẩm dở dang trên chuyền (I = 200). Mỗi sản phẩm mất trung bình 4 giờ từ khi vào chuyền đến khi ra khỏi chuyền (F = 4 giờ). Throughput là T = 200 / 4 = 50 sản phẩm/giờ. Nếu ca làm việc 8 giờ, dây chuyền cho ra 400 sản phẩm/ca.
Công thức cũng cho thấy hai cách tăng throughput: giảm thời gian đi qua chuyền (F) với cùng lượng dở dang, hoặc tăng lượng dở dang (I) nhưng cách này làm tăng vốn ứ đọng và thường không được khuyến khích trong sản xuất tinh gọn. Trên thực tế, throughput được đo trực tiếp bằng bộ đếm sản lượng tại cuối chuyền rồi đối chiếu với công thức để kiểm tra.
6. Cách tăng Throughput, giảm Throughput Time
6.1. Xem xét lại quy trình hiện tại
Trước bất kỳ cải tiến nào, doanh nghiệp cần đánh giá lại quy trình đang chạy theo ba yếu tố con người – quy trình – công nghệ:
- Con người: có đủ lao động với kỹ năng cần thiết không? Họ đã được bố trí đúng vị trí chưa?
- Quy trình: đã lập bản đồ quy trình (process map) chưa? Đã xác định được công đoạn gây tắc nghẽn chưa?
- Công nghệ: máy móc có được bảo trì tốt không? Hạ tầng IT – OT đang dùng có phù hợp nhu cầu hiện tại không?
6.2. Loại bỏ những vấn đề gây tắc nghẽn
Để giải quyết tắc nghẽn, cần thiết kế lại quy trình phù hợp với tình trạng hiện tại của nhà máy: thêm ca hoặc thêm máy tại trạm nghẽn, chuyển bớt công việc sang trạm khác, giảm thời gian đổi khuôn, hoặc thay hẳn một công đoạn bằng công nghệ khác.
Quyết định phụ thuộc vào diện tích sàn còn trống, chi phí thiết bị và ảnh hưởng tới các trạm lân cận. Để quyết định đúng, cần dùng số liệu đã thu ở bước một, đặc biệt là throughput đo được tại từng trạm.
6.3. Ứng dụng tự động hóa
Công việc thủ công có rủi ro lỗi cao, ảnh hưởng lớn đến chi phí sản xuất và chuỗi cung ứng, đồng thời tốn thời gian và làm chất lượng không ổn định. Áp dụng công nghệ phù hợp giúp tăng năng suất, cải thiện chất lượng và điều kiện làm việc.
Tự động hoá các công đoạn trong nhà máy làm tăng tốc độ sản xuất (throughput), tăng tính nhất quán và độ chính xác, giảm rủi ro tiềm ẩn. Nên tự động hoá trạm nghẽn trước; tự động hoá trạm không nghẽn chỉ tạo thêm tồn kho dở dang.
6.4. Ứng dụng phần mềm quản lý
Kết hợp phần mềm quản lý như ERP hoặc MES với công nghệ IoT cho phép giám sát và phân tích dữ liệu sản xuất theo thời gian thực. Doanh nghiệp xác định nhanh điểm tắc nghẽn hoặc bất thường để xử lý kịp thời. MES còn hỗ trợ bảo trì dự đoán, giảm downtime (thời gian chết) và nhờ đó tăng throughput của máy và toàn nhà máy.
Tóm lại, hiểu rõ throughput và đo được nó tại từng trạm là điều kiện để tối ưu quy trình, tăng năng suất và đáp ứng yêu cầu sản xuất số hoá. Việc đo đó bắt đầu từ thiết bị thu dữ liệu tại dây chuyền.
Chọn thiết bị đo throughput tại dây chuyền
Throughput chỉ có ý nghĩa khi được đo liên tục tại từng trạm chứ không tổng hợp cuối ngày. Kỹ sư IPC247 thường xét ba tiêu chí khi chọn máy tính công nghiệp cho việc này:
- Đếm sản lượng và trạng thái máy từ cảm biến, PLC. Advantech UNO-1372G gắn ray DIN, không quạt, 4 DI/4 DO cách ly, 2 cổng COM, 3 cổng GbE, nguồn kép để hạn chế mất dữ liệu khi sự cố nguồn. Danh mục máy tính công nghiệp không quạt.
- Nhận diện điểm nghẽn bằng camera. AAEON BOXER-6640 dùng CPU Intel Core, 2 LAN, nhiều cổng USB 3.2 nối camera, DIO 8 bit, nguồn 9–36 V DC, làm việc −20…55 °C, phù hợp ứng dụng thị giác máy đếm và phát hiện ùn hàng tại trạm.
- Chạy MES tại xưởng. Nhà máy nhiều dây chuyền cần máy chủ công nghiệp đặt tại xưởng để gom dữ liệu và tính throughput, OEE theo thời gian thực.
Nhập điều kiện lắp đặt (tủ điện, nhiệt độ, số tín hiệu cần đếm) vào công cụ chọn máy theo điều kiện lắp đặt để lọc trước, rồi kỹ sư IPC247 tư vấn cấu hình cụ thể.
Câu hỏi thường gặp về throughput
Throughput là gì?
Throughput (xuất lượng) là số sản phẩm hoặc dịch vụ mà một dây chuyền, nhà máy hoặc doanh nghiệp hoàn thành và giao cho khách hàng trong một đơn vị thời gian, ví dụ 480 sản phẩm/ca. Đây là chỉ số đo tốc độ đầu ra thực tế của hệ thống sản xuất.
Throughput time là gì?
Throughput time (thời gian xuất lượng, TPT) là tổng thời gian từ khi nguyên liệu đi vào quy trình đến khi thành phẩm ra khỏi quy trình, gồm thời gian xử lý, kiểm tra, di chuyển và chờ. Đây là chỉ số quan trọng của sản xuất tinh gọn.
Công thức tính throughput?
Throughput = I / F, trong đó I là số sản phẩm dở dang đang có trong hệ thống (WIP) và F là thời gian một sản phẩm đi qua hệ thống (throughput time). Ví dụ WIP 200 sản phẩm, mỗi sản phẩm mất 4 giờ đi qua dây chuyền thì throughput là 50 sản phẩm/giờ.
Throughput khác takt time và cycle time ở điểm nào?
Throughput là đầu ra thực tế của cả hệ thống trong một đơn vị thời gian. Takt time là nhịp mà khách hàng cần một sản phẩm. Cycle time là thời gian một trạm hoàn thành một sản phẩm. Throughput của dây chuyền bị giới hạn bởi trạm có cycle time dài nhất, tức điểm nghẽn.
Làm thế nào để tăng throughput?
Rà soát quy trình theo ba yếu tố con người – quy trình – công nghệ, tìm và gỡ điểm nghẽn, tự động hoá các thao tác thủ công lặp lại, và dùng MES/IoT để đo throughput theo thời gian thực tại từng trạm để biết cải tiến ở đâu có hiệu quả nhất.