Tổng quan nghiên cứu

Trong bối cảnh nhu cầu sử dụng thuốc nổ nhũ tương ngày càng tăng mạnh, đặc biệt trong các ngành khai thác mỏ, xây dựng và công nghiệp quốc phòng, việc nâng cao năng lực sản xuất thuốc nổ nhũ tương trở thành vấn đề cấp thiết. Công ty TNHH MTV Hóa chất 21, một doanh nghiệp quốc phòng hàng đầu Việt Nam, chịu trách nhiệm sản xuất các sản phẩm thuốc nổ nhũ tương với công suất thiết kế khoảng 5 tấn/giờ, đã đối mặt với thách thức về năng lực sản xuất và chất lượng sản phẩm. Nghiên cứu này tập trung vào việc đề xuất các giải pháp kinh tế và kỹ thuật nhằm nâng cao năng lực sản xuất thuốc nổ nhũ tương tại Công ty trong giai đoạn từ năm 2018 đến 2022.

Mục tiêu chính của luận văn là phân tích thực trạng dây chuyền sản xuất thuốc nổ nhũ tương, đánh giá các yếu tố ảnh hưởng đến năng suất và chất lượng sản phẩm, từ đó đề xuất các giải pháp khả thi, hiệu quả về mặt kinh tế và kỹ thuật. Phạm vi nghiên cứu tập trung vào các chặng công nghệ chính trong dây chuyền sản xuất thuốc nổ nhũ tương tại Công ty TNHH MTV Hóa chất 21, bao gồm pha chế dung dịch, pha dầu, đóng thỏi, làm mát và bảo quản sản phẩm.

Ý nghĩa của nghiên cứu thể hiện rõ qua việc nâng cao hiệu quả sản xuất, giảm tỷ lệ sản phẩm hỏng từ mức khoảng 3,5% xuống dưới 1%, đồng thời tăng sản lượng thuốc nổ nhũ tương lên khoảng 15% so với trước khi áp dụng giải pháp. Điều này không chỉ góp phần đảm bảo nguồn cung ứng thuốc nổ cho thị trường trong nước và xuất khẩu mà còn nâng cao năng lực cạnh tranh của Công ty trên thị trường quốc tế.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên hai khung lý thuyết chính: lý thuyết về thuốc nổ nhũ tương và mô hình sản xuất tinh gọn (Lean manufacturing).

  • Lý thuyết về thuốc nổ nhũ tương: Thuốc nổ nhũ tương là hỗn hợp “nước trong dầu” gồm dung dịch muối giàu oxy (chủ yếu là amoni nitrat, natri nitrat, canxi nitrat) và pha dầu liên tục, kết hợp với chất nhũ hóa và chất tăng nhạy. Thuốc nổ nhũ tương có đặc tính chịu nước tốt, độ nhạy thấp với tác động cơ học, mật độ thay đổi từ 0,2 đến 1,5 g/cm³ và tốc độ nổ ≥ 5.100 m/s đối với dạng rời. Các thành phần chính gồm chất oxi hóa, chất cháy, chất nhũ hóa và chất tăng nhạy, trong đó chất nhũ hóa đóng vai trò quan trọng trong việc duy trì tính ổn định của nhũ tương.

  • Mô hình sản xuất tinh gọn (Lean manufacturing): Lean là hệ thống quản lý nhằm loại bỏ lãng phí trong sản xuất, tăng hiệu quả và giảm chi phí. Lean tập trung vào việc tạo ra giá trị từ góc nhìn khách hàng, loại bỏ 8 dạng lãng phí chính gồm sản xuất thừa, tồn kho, sản phẩm sai lệch, gia công thừa, chờ đợi, không sử dụng hiệu quả nhân lực, thao tác không cần thiết và vận chuyển không hiệu quả. Các công cụ Lean được áp dụng gồm 5S, Poka-Yoke (ngăn ngừa sai sót), dòng chảy sản phẩm (one-piece flow) và chuyển đổi nhanh (SMED).

Các khái niệm chuyên ngành được sử dụng bao gồm: thuốc nổ nhũ tương, chất nhũ hóa, tốc độ nổ, mật độ thuốc nổ, hệ thống PLC trong điều khiển dây chuyền, và các chỉ tiêu kỹ thuật sản phẩm như độ pH, nhiệt độ pha chế, tỷ trọng sản phẩm.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng phương pháp kết hợp giữa thu thập dữ liệu thực nghiệm và phân tích định lượng, định tính.

  • Nguồn dữ liệu: Dữ liệu thu thập từ dây chuyền sản xuất thuốc nổ nhũ tương tại Công ty TNHH MTV Hóa chất 21 trong giai đoạn 2018-2022, bao gồm số liệu sản lượng, tỷ lệ sản phẩm hỏng, các chỉ tiêu kỹ thuật sản phẩm, cùng với quan sát thực tế và phỏng vấn cán bộ quản lý, công nhân vận hành.

  • Phương pháp chọn mẫu: Lấy mẫu ngẫu nhiên các lô sản phẩm trong các ca sản xuất khác nhau để đánh giá chất lượng và tỷ lệ hỏng. Đồng thời, khảo sát nhân sự chủ chốt trong dây chuyền để thu thập ý kiến về các vấn đề kỹ thuật và quản lý.

  • Phương pháp phân tích: Sử dụng phân tích thống kê mô tả để đánh giá các chỉ tiêu kỹ thuật và tỷ lệ hỏng sản phẩm. Áp dụng mô hình Lean để nhận diện và loại bỏ lãng phí trong quy trình sản xuất. Phân tích SWOT để đánh giá điểm mạnh, điểm yếu, cơ hội và thách thức của dây chuyền sản xuất hiện tại.

  • Timeline nghiên cứu: Nghiên cứu được thực hiện trong vòng 12 tháng, từ tháng 1/2021 đến tháng 12/2021, bao gồm các giai đoạn khảo sát thực trạng, phân tích dữ liệu, đề xuất giải pháp và thử nghiệm áp dụng.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Tỷ lệ sản phẩm hỏng còn cao: Tỷ lệ hỏng sản phẩm thuốc nổ nhũ tương trung bình trong năm 2021 là khoảng 3,5%, chủ yếu do lỗi trong quá trình đóng thỏi và kiểm soát nhiệt độ làm mát chưa ổn định. Sau khi áp dụng các giải pháp Lean và kỹ thuật, tỷ lệ hỏng giảm xuống còn dưới 1%, tương đương giảm hơn 70%.

  2. Năng suất sản xuất tăng đáng kể: Sản lượng thuốc nổ nhũ tương tăng từ khoảng 4,3 tấn/giờ lên 5 tấn/giờ, tương đương tăng khoảng 16%, nhờ cải tiến quy trình cấp liệu và nâng cấp hệ thống nghiền nguyên liệu.

  3. Hiệu quả sử dụng nguyên vật liệu được cải thiện: Việc áp dụng định mức vật tư và kiểm soát chặt chẽ nguyên liệu đầu vào giúp giảm hao hụt nguyên liệu khoảng 8%, góp phần tiết kiệm chi phí sản xuất.

  4. Tăng cường tự động hóa và kiểm soát chất lượng: Hệ thống điều khiển PLC được nâng cấp giúp kiểm soát chính xác nhiệt độ, áp suất và khối lượng nguyên liệu, giảm sai số trong quá trình sản xuất xuống dưới 2%, nâng cao tính đồng đều của sản phẩm.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính của tỷ lệ sản phẩm hỏng cao trước đây là do quy trình đóng thỏi chưa được tối ưu, kiểm soát nhiệt độ làm mát không đồng đều dẫn đến sản phẩm bị ẩm hoặc dính nước, ảnh hưởng đến chất lượng và tuổi thọ sản phẩm. Việc áp dụng Lean giúp nhận diện các lãng phí như chờ đợi, thao tác thừa và tồn kho nguyên liệu, từ đó cải tiến quy trình sản xuất, giảm thời gian chu trình và tăng hiệu quả lao động.

So sánh với các nghiên cứu trong ngành, kết quả này phù hợp với xu hướng toàn cầu trong việc áp dụng Lean và tự động hóa để nâng cao năng lực sản xuất thuốc nổ nhũ tương. Việc giảm tỷ lệ hỏng sản phẩm dưới 1% là mức đạt chuẩn quốc tế, góp phần nâng cao uy tín và khả năng cạnh tranh của Công ty trên thị trường trong nước và xuất khẩu.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ cột thể hiện tỷ lệ hỏng sản phẩm theo tháng trước và sau khi áp dụng giải pháp, biểu đồ đường thể hiện sản lượng sản xuất tăng theo thời gian, và bảng so sánh các chỉ tiêu kỹ thuật sản phẩm trước và sau cải tiến.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Áp dụng rộng rãi phương pháp sản xuất tinh gọn Lean: Tổ chức đào tạo và triển khai hệ thống Lean toàn diện trong dây chuyền sản xuất nhằm loại bỏ lãng phí, tối ưu hóa quy trình, giảm thời gian chu trình và tăng năng suất. Mục tiêu đạt hiệu quả trong vòng 6 tháng, do Ban Quản lý sản xuất chủ trì.

  2. Nâng cấp hệ thống tự động hóa và kiểm soát chất lượng: Đầu tư nâng cấp hệ thống PLC và các thiết bị cảm biến để kiểm soát chính xác các thông số kỹ thuật như nhiệt độ, áp suất, khối lượng nguyên liệu. Thời gian thực hiện trong 12 tháng, phối hợp giữa phòng Kỹ thuật và Ban Quản lý dự án.

  3. Tối ưu hóa quy trình đóng thỏi và làm mát sản phẩm: Thiết kế lại quy trình đóng thỏi, bổ sung hệ thống làm mát đồng đều, kiểm soát độ ẩm nhằm giảm tỷ lệ sản phẩm hỏng xuống dưới 1%. Thời gian triển khai 9 tháng, do phòng Sản xuất và phòng Kỹ thuật phối hợp thực hiện.

  4. Quản lý nguyên vật liệu và nhân lực hiệu quả: Ban hành định mức vật tư, sắp xếp nhân lực hợp lý, đảm bảo đủ và đúng người, giảm chi phí và tăng hiệu quả vận hành. Thực hiện trong 3 tháng, do phòng Quản lý nhân sự và phòng Vật tư phối hợp.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Các doanh nghiệp sản xuất thuốc nổ công nghiệp: Nghiên cứu cung cấp các giải pháp nâng cao năng lực sản xuất, giảm tỷ lệ hỏng và tối ưu hóa chi phí, giúp doanh nghiệp cải thiện hiệu quả sản xuất và chất lượng sản phẩm.

  2. Các nhà quản lý và kỹ sư trong ngành công nghiệp hóa chất và vật liệu nổ: Luận văn cung cấp kiến thức chuyên sâu về công nghệ sản xuất thuốc nổ nhũ tương và ứng dụng Lean trong quản lý sản xuất, hỗ trợ nâng cao năng lực quản lý và kỹ thuật.

  3. Các viện nghiên cứu và trường đại học chuyên ngành kỹ thuật hóa học, quản lý công nghiệp: Tài liệu tham khảo hữu ích cho nghiên cứu phát triển công nghệ sản xuất thuốc nổ nhũ tương và ứng dụng các mô hình quản lý hiện đại trong sản xuất.

  4. Cơ quan quản lý nhà nước và các tổ chức quốc phòng: Cung cấp cơ sở khoa học và thực tiễn để xây dựng chính sách phát triển ngành công nghiệp vật liệu nổ, đảm bảo an toàn và hiệu quả kinh tế trong sản xuất.

Câu hỏi thường gặp

  1. Thuốc nổ nhũ tương là gì và có đặc điểm gì nổi bật?
    Thuốc nổ nhũ tương là hỗn hợp “nước trong dầu” gồm dung dịch muối giàu oxy và pha dầu liên tục, có đặc tính chịu nước tốt, độ nhạy thấp với tác động cơ học, mật độ thay đổi từ 0,2 đến 1,5 g/cm³ và tốc độ nổ ≥ 5.100 m/s. Đây là loại thuốc nổ an toàn, hiệu quả cao, được sử dụng rộng rãi trong khai thác mỏ và xây dựng.

  2. Tại sao cần áp dụng phương pháp sản xuất tinh gọn Lean trong dây chuyền sản xuất thuốc nổ nhũ tương?
    Lean giúp loại bỏ các lãng phí trong sản xuất như tồn kho, chờ đợi, thao tác thừa, từ đó giảm chi phí, tăng năng suất và chất lượng sản phẩm. Áp dụng Lean giúp Công ty nâng cao hiệu quả vận hành, giảm tỷ lệ sản phẩm hỏng và đáp ứng tốt hơn nhu cầu thị trường.

  3. Các chỉ tiêu kỹ thuật quan trọng trong sản xuất thuốc nổ nhũ tương là gì?
    Các chỉ tiêu quan trọng gồm mật độ thuốc nổ (1,15±0,06 g/cm³), tốc độ nổ (≥ 5.100 m/s), độ pH dung dịch pha chế (3,4-3,6), nhiệt độ pha chế (90±3°C), thời gian chịu nước (12 giờ) và tỷ lệ sản phẩm hỏng dưới 1%.

  4. Giải pháp kỹ thuật nào được đề xuất để nâng cao năng lực sản xuất?
    Nghiên cứu đề xuất nâng cấp hệ thống tự động hóa PLC, cải tiến quy trình đóng thỏi và làm mát sản phẩm, kiểm soát chặt chẽ các thông số kỹ thuật và áp dụng công nghệ nghiền, cấp liệu hiện đại nhằm tăng năng suất và chất lượng sản phẩm.

  5. Làm thế nào để giảm tỷ lệ sản phẩm hỏng trong dây chuyền sản xuất?
    Giảm tỷ lệ hỏng bằng cách áp dụng hệ thống kiểm soát chất lượng tự động, đào tạo nhân viên vận hành, tối ưu hóa quy trình đóng thỏi và làm mát, kiểm tra định kỳ các chỉ tiêu kỹ thuật và áp dụng các công cụ Lean như 5S và Poka-Yoke để ngăn ngừa sai sót.

Kết luận

  • Luận văn đã phân tích thực trạng dây chuyền sản xuất thuốc nổ nhũ tương tại Công ty TNHH MTV Hóa chất 21, xác định các yếu tố ảnh hưởng đến năng suất và chất lượng sản phẩm.
  • Đã đề xuất và thử nghiệm thành công các giải pháp kinh tế và kỹ thuật, trong đó nổi bật là áp dụng phương pháp sản xuất tinh gọn Lean và nâng cấp hệ thống tự động hóa.
  • Kết quả đạt được gồm tăng sản lượng khoảng 16%, giảm tỷ lệ sản phẩm hỏng từ 3,5% xuống dưới 1%, tiết kiệm nguyên vật liệu khoảng 8%.
  • Nghiên cứu góp phần nâng cao năng lực cạnh tranh của Công ty, đồng thời tạo cơ sở khoa học cho việc phát triển công nghệ sản xuất thuốc nổ nhũ tương tại Việt Nam.
  • Đề xuất các bước tiếp theo gồm mở rộng áp dụng Lean trên toàn bộ dây chuyền, đầu tư thêm thiết bị tự động hóa và đào tạo nhân lực chuyên sâu nhằm duy trì và phát triển bền vững năng lực sản xuất.

Hành động ngay hôm nay để nâng cao năng lực sản xuất thuốc nổ nhũ tương, góp phần phát triển ngành công nghiệp quốc phòng và kinh tế đất nước!