I. Tổng Quan Về Quy Trình Sản Xuất Vỏ Liều Tại Bách Khoa
Bài viết này giới thiệu tổng quan về quy trình sản xuất chi tiết vỏ liều tại Đại học Bách Khoa Hà Nội, một lĩnh vực nghiên cứu quan trọng trong ngành công nghiệp dược phẩm và quốc phòng. Vỏ liều là một bộ phận không thể thiếu trong cấu tạo của một viên đạn hoặc viên thuốc, đảm bảo an toàn và hiệu quả trong quá trình sử dụng. Nghiên cứu này tập trung vào cải tiến quy trình sản xuất, hướng tới tối ưu hóa quy trình và nâng cao hiệu quả sản xuất. Các phương pháp Lean Manufacturing và Six Sigma sẽ được xem xét để áp dụng vào quá trình này. Đề tài này cũng đóng góp vào việc đào tạo nguồn nhân lực chất lượng cao cho ngành, đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng của thị trường lao động. Cụ thể, luận văn thạc sĩ của Nguyễn Quang Huy đã nghiên cứu cải tiến quy trình này. Theo Huy, việc sản xuất vỏ liều K56 đang sử dụng dây chuyền chuyển giao từ Trung Quốc và Hungari từ những năm 1988-1990, nên máy móc thiết bị đã cũ, không đáp ứng được yêu cầu về độ chính xác và năng suất, dẫn tới tỷ lệ phế phẩm nhiều, làm giảm hiệu quả của dây chuyền sản xuất.
1.1. Tìm hiểu kết cấu và phân loại vỏ liều dược phẩm đạn
Vỏ liều có nhiều loại, tùy thuộc vào mục đích sử dụng. Trong ngành dược phẩm, vỏ liều có thể là viên nang cứng, viên nang mềm, hoặc vỉ thuốc. Trong ngành công nghiệp quốc phòng, vỏ liều là bộ phận chứa thuốc phóng và đầu đạn. Kết cấu vỏ liều cần đảm bảo độ kín khít, chịu được áp suất cao và bảo vệ thuốc hoặc đầu đạn khỏi các tác động bên ngoài. Phân loại vỏ liều có thể dựa trên vật liệu (vật liệu vỏ liều), hình dạng, kích thước và mục đích sử dụng. Cấu tạo viên đạn cỡ 7,62 mm sử dụng trên súng trường M14 gồm 4 phần: Phần đầu đạn, vỏ liều, thuốc phóng và hạt lửa.
1.2. Vật liệu phổ biến và yêu cầu kỹ thuật của vỏ liều
Các vật liệu phổ biến để chế tạo vỏ liều bao gồm kim loại (nhôm, đồng, thép), polymer (nhựa), và composite. Mỗi loại vật liệu có ưu nhược điểm riêng, ảnh hưởng đến tính chất cơ học, khả năng chống ăn mòn và giá thành sản phẩm. Yêu cầu kỹ thuật đối với vỏ liều bao gồm độ bền, độ kín khít, khả năng chịu nhiệt, khả năng chống va đập, và khả năng tương thích với thuốc hoặc đầu đạn. Vỏ liều được chế tạo từ thép Bimetal - F18 dày 3,2mm nhập khẩu từ nước ngoài.
1.3. Các công nghệ sản xuất vỏ liều hiện đại
Các công nghệ sản xuất vỏ liều hiện đại bao gồm dập vuốt, ép phun, đúc, và gia công cơ khí. Công nghệ dập vuốt thường được sử dụng để sản xuất vỏ liều kim loại, trong khi công nghệ ép phun phù hợp với vỏ liều polymer. Tự động hóa và robot hóa đang ngày càng được ứng dụng rộng rãi trong quy trình sản xuất vỏ liều để tăng năng suất và giảm chi phí.
II. Phân Tích Vấn Đề Trong Quy Trình Sản Xuất Vỏ Liều K56
Việc phân tích quy trình hiện tại là bước quan trọng để xác định các vấn đề và thách thức cần giải quyết. Các vấn đề thường gặp trong sản xuất vỏ liều bao gồm tỷ lệ phế phẩm cao, thời gian sản xuất kéo dài, chi phí nguyên vật liệu lớn, và chất lượng sản phẩm không ổn định. Sử dụng các công cụ như sơ đồ Ishikawa và phân tích Pareto để xác định nguyên nhân gốc rễ của các vấn đề. Việc cải tiến công nghệ dựa trên dây chuyền sản xuất sẵn có là vấn đề cấp thiết nhất hiện nay mới đáp ứng được nhu cầu sử dụng số lượng lớn. Do đặc trưng về lĩnh vực quân sự, nên rất khó hoặc không thể nhập ngoại các dây chuyền phục vụ sản xuất vật tư linh kiện quốc phòng.
2.1. Nhận diện các sai sót và điểm nghẽn trong quy trình hiện tại
Để nhận diện sai sót, cần tiến hành thu thập dữ liệu và phân tích dữ liệu một cách kỹ lưỡng. Các phương pháp kiểm soát chất lượng như kiểm soát thống kê (Statistical Process Control - SPC) có thể được sử dụng để theo dõi và đánh giá quá trình sản xuất. Điểm nghẽn thường xảy ra ở các công đoạn có năng suất thấp hoặc thời gian chờ đợi kéo dài. Việc sử dụng phần mềm mô phỏng (simulation) có thể giúp xác định các điểm nghẽn tiềm ẩn.
2.2. Đánh giá hiệu quả sử dụng máy móc và trang thiết bị
Đánh giá hiệu quả sử dụng máy móc và trang thiết bị là một phần quan trọng của phân tích quy trình. Các chỉ số OEE (Overall Equipment Effectiveness) có thể được sử dụng để đánh giá hiệu quả tổng thể của thiết bị. Việc bảo trì máy móc định kỳ và bảo dưỡng thiết bị thường xuyên là cần thiết để đảm bảo hiệu suất hoạt động tối ưu.
2.3. Rủi ro và các vấn đề an toàn lao động trong sản xuất
An toàn lao động là một yếu tố quan trọng cần được xem xét trong quy trình sản xuất vỏ liều. Các rủi ro tiềm ẩn bao gồm tai nạn lao động, tiếp xúc với hóa chất độc hại, và tiếng ồn lớn. Cần tuân thủ nghiêm ngặt các quy định về an toàn lao động và cung cấp đầy đủ trang thiết bị bảo hộ cá nhân cho người lao động.
III. Phương Pháp Cải Tiến Quy Trình Sản Xuất Vỏ Liều K56 Của Bách Khoa
Dựa trên kết quả phân tích, có thể đề xuất các phương pháp cải tiến quy trình. Các phương pháp này có thể bao gồm tối ưu hóa thiết kế vỏ liều, lựa chọn vật liệu phù hợp hơn, cải tiến công nghệ sản xuất, tự động hóa các công đoạn, và áp dụng các nguyên tắc Lean Manufacturing như 5S và Kaizen. Thiết kế dụng cụ ở nguyên công dập vuốt 3 tạo biên dạng bên trong sản phẩm phù hợp với tính toán công nghệ và thay thế vật liệu làm dụng cụ, không sử dụng nguyên công dập lõm trên quy trình, từ đó giảm được tỷ lệ hỏng sản phẩm, tiêu hao dụng cụ giảm, rút ngắn thời gian gia công sản phẩm.
3.1. Áp dụng phương pháp Lean Manufacturing và Six Sigma
Lean Manufacturing tập trung vào việc loại bỏ lãng phí trong quá trình sản xuất, trong khi Six Sigma tập trung vào việc giảm thiểu sai sót và cải thiện chất lượng. Việc kết hợp cả hai phương pháp này có thể mang lại hiệu quả cao trong việc cải tiến quy trình. Các công cụ như PDCA (Plan-Do-Check-Act) có thể được sử dụng để triển khai các dự án cải tiến.
3.2. Tự động hóa và robot hóa quy trình sản xuất vỏ liều
Tự động hóa và robot hóa có thể giúp tăng năng suất, giảm chi phí lao động, và cải thiện độ chính xác của quy trình sản xuất. Các robot có thể được sử dụng để thực hiện các công việc lặp đi lặp lại, nguy hiểm, hoặc đòi hỏi độ chính xác cao. Tuy nhiên, việc triển khai tự động hóa cần được xem xét kỹ lưỡng để đảm bảo tính khả thi về mặt kinh tế và kỹ thuật.
3.3. Kiểm soát chất lượng và phòng sạch trong sản xuất vỏ liều
Kiểm soát chất lượng là một yếu tố then chốt trong sản xuất vỏ liều. Cần thiết lập các quy trình kiểm tra chất lượng nghiêm ngặt ở từng công đoạn sản xuất để phát hiện và loại bỏ các sản phẩm không đạt yêu cầu. Trong ngành dược phẩm, việc sản xuất vỏ liều cần được thực hiện trong môi trường phòng sạch để đảm bảo độ tinh khiết và an toàn của sản phẩm.Tuân thủ các tiêu chuẩn GMP (Good Manufacturing Practice) và GDP (Good Distribution Practice).
IV. Ứng Dụng Mô Phỏng Để Tối Ưu Hóa Quy Trình Dập Vỏ Liều
Việc sử dụng phần mềm mô phỏng có thể giúp tối ưu hóa quy trình bằng cách dự đoán và đánh giá hiệu quả của các thay đổi trước khi thực hiện chúng trong thực tế. Mô hình hóa và simulation cho phép các nhà nghiên cứu và kỹ sư kiểm tra các kịch bản khác nhau, điều chỉnh các thông số quy trình, và xác định các điều kiện tối ưu để đạt được hiệu suất cao nhất.
4.1. Giới thiệu phần mềm mô phỏng Deform và ứng dụng
Phần mềm mô phỏng Deform là một công cụ mạnh mẽ để mô phỏng các quá trình gia công kim loại, bao gồm cả dập vuốt. Phần mềm này cho phép người dùng mô phỏng quá trình biến dạng của vật liệu, dự đoán ứng suất và biến dạng, và tối ưu hóa thiết kế khuôn mẫu. Bài toán mô phỏng quá trình dập bằng (dập ổ hạt lửa) từ vật liệu Bimetal73 cần thiết lập mô hình hình học, thiết lập các điều kiện chuyển động, tiếp xúc và điều kiện biên, xây dựng dữ liệu cơ sở và chạy mô phỏng số.
4.2. Thiết lập bài toán mô phỏng quá trình dập bằng
Để thiết lập bài toán mô phỏng quá trình dập bằng, cần xác định các thông số đầu vào, bao gồm vật liệu, hình dạng khuôn mẫu, lực dập, và điều kiện ma sát. Cần xây dựng mô hình hình học của khuôn mẫu và vỏ liều, chia lưới phần tử, và gán các thuộc tính vật liệu. Kết quả mô phỏng có thể được sử dụng để tối ưu hóa thiết kế khuôn mẫu và quy trình dập.
4.3. Phân tích kết quả mô phỏng và tối ưu hóa quy trình
Kết quả mô phỏng cần được phân tích một cách cẩn thận để đánh giá hiệu quả của quy trình dập. Các thông số quan trọng cần được theo dõi bao gồm ứng suất, biến dạng, lực dập, và nhiệt độ. Dựa trên kết quả phân tích, có thể điều chỉnh các thông số quy trình để đạt được kết quả tốt nhất. Sau khi thực hiện mô phỏng có thể khai thác kết quả mô phỏng chặng dập vỏ liều đối với nguyên công dập vuốt 3 và đối với nguyên công dập bằng.
V. Kết Quả Nghiên Cứu Và Ứng Dụng Cải Tiến Quy Trình Tại DN
Các kết quả nghiên cứu cần được đánh giá và so sánh với quy trình sản xuất hiện tại để xác định hiệu quả của các cải tiến. Các chỉ số KPI (Key Performance Indicators) như năng suất, tỷ lệ phế phẩm, và chi phí sản xuất cần được theo dõi và đánh giá. Thành công của luận văn nghiên cứu cải tiến công nghệ chế tạo vỏ liều dùng cho đạn 7,62×39mm (K56) có ý nghĩa rất lớn, chúng ta có thể chủ động đáp ứng số lượng lớn sản phẩm phục vụ Quân đội.
5.1. Đánh giá hiệu quả cải tiến năng suất và chất lượng sản phẩm
Việc đánh giá hiệu quả của các cải tiến cần được thực hiện một cách khách quan và dựa trên dữ liệu thực tế. Cần so sánh các chỉ số KPI trước và sau khi thực hiện cải tiến để xác định mức độ cải thiện. Cụ thể qua quá trình thay đổi công nghệ chặng dập bằng đã giảm tỷ lệ hỏng còn 6% sản phẩm đảm bảo yêu cầu kỹ thuật.
5.2. Giảm chi phí sản xuất và tối ưu hóa sử dụng vật liệu
Giảm chi phí sản xuất là một mục tiêu quan trọng của cải tiến quy trình. Cần tìm kiếm các giải pháp để tối ưu hóa sử dụng vật liệu, giảm lãng phí, và tăng năng suất. Việc thay thế vật liệu đắt tiền bằng vật liệu rẻ tiền hơn cũng có thể giúp giảm chi phí.
5.3. Các ứng dụng thực tế và triển vọng phát triển
Các ứng dụng thực tế của cải tiến quy trình cần được ghi nhận và chia sẻ để khuyến khích các doanh nghiệp khác áp dụng. Cần tiếp tục nghiên cứu và phát triển các giải pháp cải tiến quy trình mới để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của thị trường.Từ những phân tích ở trên cho thấy việc nghiên cứu, thiết kế cải tiến chế tạo loại đạn 7,62×39 mm (K56) dùng cho súng tiểu liên AK, súng trung liên RPD nhu cầu rất lớn, vì vậy cần nghiên cứu nhu cầu sản xuất hàng loạt lớn, lên đòi hỏi năng suất cao, dây chuyền sản xuất tối ưu, các máy móc thiết bị tối ưu hóa sản xuất.
VI. Kết Luận Về Cải Tiến Quy Trình Sản Xuất Vỏ Liều Tại BK HN
Nghiên cứu cải tiến quy trình sản xuất vỏ liều tại Đại học Bách Khoa Hà Nội là một đóng góp quan trọng cho ngành công nghiệp dược phẩm và quốc phòng. Các phương pháp và giải pháp được đề xuất có thể giúp các doanh nghiệp tăng năng suất, giảm chi phí, và cải thiện chất lượng sản phẩm. Công nghệ dập nguội cho thép Bimetal - F18 áp dụng cho sản xuất vỏ liều.
6.1. Tổng kết các kết quả nghiên cứu chính và ý nghĩa thực tiễn
Các kết quả nghiên cứu chính cần được tóm tắt và nhấn mạnh. Ý nghĩa thực tiễn của nghiên cứu cần được giải thích rõ ràng và cụ thể. - Nghiên cứu thay đổi rút ngắn nguyên công đáp ứng sản xuất hàng loạt trên dây chuyền hiện có của Nhà máy và giảm tỷ lệ hỏng trên chặng, tăng năng suất.
6.2. Hướng nghiên cứu tiếp theo và tiềm năng phát triển
Cần đề xuất các hướng nghiên cứu tiếp theo để tiếp tục cải tiến quy trình sản xuất vỏ liều. Các tiềm năng phát triển của ngành công nghiệp này cần được khai thác một cách tối đa.- Nghiên cứu cải tiến kết cấu chày cối và giảm nguyên công, tăng tuổi thọ của dụng cụ nâng cao chất lượng và năng suất trong sản xuất vỏ liều đạn 7,62u39mm (K56) của Nhà máy.
6.3. Đề xuất chính sách và giải pháp hỗ trợ phát triển ngành
Cần đề xuất các chính sách và giải pháp hỗ trợ phát triển ngành công nghiệp sản xuất vỏ liều. Điều này có thể bao gồm hỗ trợ tài chính, đào tạo nguồn nhân lực, và khuyến khích đầu tư vào công nghệ mới.
