Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Ngành công nghiệp chế biến gỗ và lâm sản xuất khẩu của Việt Nam giữ vị trí quan trọng trong nền kinh tế, với sản phẩm có mặt tại hơn 120 quốc gia và vùng lãnh thổ. Nguồn nguyên liệu trong nước từ rừng trồng sản xuất hiện đáp ứng khoảng 70 - 75% nhu cầu chế biến; diện tích rừng được cấp chứng chỉ quản lý bền vững đạt 372.140 ha tại 31 địa phương (trong đó chứng chỉ FSC đạt 264.820 ha và Hệ thống chứng chỉ rừng quốc gia VFCS đạt 107.320 ha). Mặc dù kim ngạch xuất khẩu liên tục gia tăng tại các thị trường trọng điểm như Hoa Kỳ, Trung Quốc, Nhật Bản, EU và Hàn Quốc, ngành chế biến lâm sản vẫn đối mặt với thách thức lớn về sự thiếu hụt nguyên liệu chủ động (khoảng 25% vẫn phải nhập khẩu) và chất lượng gỗ rừng trồng chưa cao do chu kỳ khai thác sớm. Trước thực trạng chi phí logistics và giá nguyên liệu biến động, việc nghiên cứu xây dựng quy trình công nghệ hợp lý nhằm nâng cao tỷ lệ lợi dụng gỗ và giảm thiểu tỷ lệ phế phẩm là yêu cầu kỹ thuật trực tiếp tại các nhà máy sản xuất đồ gỗ xuất khẩu.

Mục đích của đề tài là cung cấp cơ sở dữ liệu kỹ thuật thực tế cho doanh nghiệp nhằm đánh giá, cải tiến chất lượng sản phẩm và nâng cao hiệu quả dây chuyền sản xuất. Các nhiệm vụ nghiên cứu cụ thể được xác định bao gồm:

  1. Khảo sát thành phần nguyên vật liệu sử dụng trong sản xuất sản phẩm Tủ KS22.
  2. Khảo sát hình dáng, kích thước và đặc điểm kết cấu của sản phẩm Tủ KS22.
  3. Khảo sát quy trình công nghệ sản xuất, xây dựng lưu trình công nghệ và lập biểu đồ gia công từng chi tiết.
  4. Khảo sát hệ thống máy móc, thiết bị và dây chuyền công nghệ tại nhà máy.
  5. Xác định tỷ lệ lợi dụng gỗ qua các công đoạn sản xuất (sơ chế, tinh chế và toàn bộ quy trình).
  6. Xác định tỷ lệ khuyết tật phát sinh qua từng công đoạn sản xuất.
  7. Phân tích, đánh giá ưu điểm và hạn chế của quy trình hiện tại, đề xuất giải pháp kỹ thuật nhằm hoàn thiện quy trình công nghệ sản xuất.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

  • Đối tượng nghiên cứu: Quy trình công nghệ, chủng loại nguyên phụ liệu, hệ thống thiết bị và sản phẩm Tủ KS22 thuộc đơn hàng nội thất xuất khẩu.
  • Phạm vi không gian: Phòng Thiết kế kỹ thuật và các phân xưởng sản xuất thuộc Công ty Cổ phần Trần Đức (Số 69/13, Đường Bình Chuẩn 42, Khu phố Bình Phước A, Phường Bình Chuẩn, Thị xã Thuận An, Tỉnh Bình Dương).
  • Phạm vi thời gian: Khảo sát thực tế từ ngày 04/10/2022 đến ngày 04/12/2022; khóa luận hoàn thành vào tháng 02/2023.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khóa luận dựa trên nền tảng lý thuyết công nghệ chế biến lâm sản, kỹ thuật sản xuất đồ mộc công nghiệp và các tiêu chuẩn kiểm soát chất lượng vật liệu gỗ:

  • Tiêu chuẩn độ ẩm: Độ ẩm phôi gỗ tự nhiên đạt từ 8% đến 12%; độ ẩm ván dán (plywood) đạt từ 5% đến 8%; tiêu chuẩn phát thải formaldehyde của ván nhân tạo đạt chuẩn Carb P2.
  • Cơ sở kết cấu đồ gỗ: Phân loại và nguyên lý thiết kế các mối ghép liên kết mộc công nghiệp (liên kết chốt gỗ gia cố keo, liên kết đinh vít, liên kết mộng mang cá, liên kết ray trượt đáy, bản lề bật giảm chấn, ke góc kim loại).

Phương pháp nghiên cứu thực tế bao gồm:

  • Phương pháp khảo sát, đo đạc trực tiếp: Thu thập và ghi nhận thông số kích thước thô và kích thước tinh của 45 loại chi tiết sản phẩm; kiểm tra các dạng khuyết tật phôi liệu và bán thành phẩm. Thiết bị đo kiểm sử dụng gồm thước cuộn, thước kẹp cơ khí, đồng hồ bấm giờ đo chu kỳ nguyên công.
  • Phương pháp quan sát và lập quy trình công nghệ: Quan sát các bước thao tác cơ khí, chuyển giao bán thành phẩm qua từng máy (cắt ngắn, rong cạnh, bào 4 mặt, ép nóng dán Veneer/Laminate, ghép dày bằng ép nguội, gia công CNC, phay mộng, khoan giàn, chà nhám thùng, chuyền sơn PU và lắp ráp).
  • Phương pháp tính toán và xử lý số liệu: Ứng dụng phần mềm Microsoft Excel và AutoCAD để xử lý số liệu hình học và thống kê:
    • Thể tích từng chi tiết: $V_i = a \times b \times c \times n \times 10^{-9}\ (\text{m}^3)$, trong đó $a, b, c$ lần lượt là chiều dày, chiều rộng, chiều dài (mm), $n$ là số lượng chi tiết.
    • Thể tích tổng thể sản phẩm: $V = \sum V_i\ (\text{m}^3)$.
    • Tỷ lệ lợi dụng gỗ theo công đoạn: $K = \frac{V_s}{V_t} \times 100%$, trong đó $V_s$ là thể tích sau gia công, $V_t$ là thể tích trước gia công.
    • Tỷ lệ lợi dụng gỗ tổng hợp của quy trình: $K = K_1 \times K_2 \times \dots \times K_n$.
    • Tỷ lệ khuyết tật: $P = \frac{\sum P_i}{n} \times 100%$, trong đó $P_i$ là số chi tiết hỏng/lỗi, $n$ là tổng số chi tiết khảo sát.

Nguồn dữ liệu phục vụ nghiên cứu gồm số liệu đo đạc thực nghiệm trên dây chuyền sản xuất mã hàng Tủ KS22, hồ sơ bản vẽ thiết kế kỹ thuật của Công ty CP Trần Đức và các báo cáo thống kê ngành gỗ của Bộ Nông nghiệp & Phát triển nông thôn, Tổng cục Hải quan, Tổng cục Thống kê năm 2022.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Mở đầu

Tác giả trình bày tính cấp thiết của đề tài xuất phát từ bài toán nâng cao hiệu quả sử dụng nguyên liệu gỗ trong bối cảnh ngành chế biến lâm sản Việt Nam tăng trưởng xuất khẩu nhưng còn phụ thuộc vào nguồn gỗ nhập khẩu và gỗ rừng trồng chất lượng thấp. Chương này xác định rõ mục đích, hệ thống 7 mục tiêu nghiên cứu, ý nghĩa khoa học - thực tiễn và phạm vi giới hạn của đề tài tại nhà máy Công ty Cổ phần Trần Đức trong thời gian từ 04/10/2022 đến 04/12/2022.

Chương 2: Tổng quan

Chương 2 tổng hợp hai nội dung lớn:

  1. Tổng quan ngành chế biến gỗ Việt Nam năm 2022: Phân tích số liệu xuất khẩu sang thị trường Hoa Kỳ (đạt 3,3 tỷ USD trong Quý I/2022, chiếm 60% tổng kim ngạch xuất khẩu lâm sản cả nước), thị trường Trung Quốc (đạt 722,1 triệu USD trong 5 tháng đầu năm 2022) và xu hướng dịch chuyển đơn hàng đồ nội thất sang Việt Nam.
  2. Tổng quan về Công ty Cổ phần Trần Đức: Doanh nghiệp thành lập năm 2003 thuộc Trần Đức Group, quy mô 700 cán bộ công nhân viên, công suất 100 container/tháng, chuyên sản xuất đồ gỗ nội thất phòng khách sạn cho thị trường Bắc Mỹ, Anh, Nhật Bản (80% dự án tại Mỹ). Nhà máy vận hành theo cơ cấu tổ chức gồm Ban Giám đốc, Quản đốc và 9 tổ sản xuất chuyên trách (nguyên liệu, sấy gỗ, kế hoạch, sơ chế, tinh chế, chà nhám, sơn, lắp ráp, kiểm hàng). Hệ thống máy móc thiết bị nhập khẩu từ Đài Loan, Đức, Ý, Nhật Bản và Việt Nam. Nguyên liệu chính sử dụng gồm ván Plywood khổ 1220 x 2440 mm (dày 3 - 25 mm), gỗ Cao su xẻ sấy (dày 18 - 23 mm, rộng 45 - 120 mm), gỗ Tràm, Sồi, Walnut cùng các loại Veneer dán bề mặt (Flat cut/vân núi, Quarter cut/vân thẳng, Rift cut).

Chương 3: Nội dung và phương pháp khảo sát

Chương này quy định chi tiết 7 nội dung khảo sát kỹ thuật; trình bày phương pháp đo đạc quy cách kích thước thô và kích thước tinh; phương pháp phân tích liên kết mộc và bản vẽ chi tiết; phương pháp lập lưu trình công nghệ và biểu đồ gia công; thiết lập các công thức toán học tính toán thể tích chi tiết, thể tích cụm, tỷ lệ lợi dụng gỗ ($K$) và tỷ lệ khuyết tật sản phẩm ($P%$) bằng công cụ Microsoft Excel và AutoCAD.

Chương 4: Kết quả và thảo luận

Chương 4 là phần nội dung trọng tâm của khóa luận với các dữ liệu thực nghiệm chi tiết:

  • Đặc điểm và kết cấu sản phẩm Tủ KS22: Kích thước tổng thể $1371 \times 2278 \times 573\text{ mm}$, thiết kế ráp chết, bề mặt hoàn thiện sơn PU. Sản phẩm có kết cấu gồm 8 cụm chức năng với 45 chi tiết thành phần:
    1. Cụm nóc (đai ngang trước/sau, ván nóc, ván tháo rời, bọ liên kết, ke góc).
    2. Cụm kệ (thanh ốp, ván kệ chết, ván liên kết trên/dưới, vách ngăn nhỏ, ván đáy lớn/nhỏ, bọ liên kết).
    3. Cụm hông trái - phải (ván hông ngoài, ván hông trong, nẹp, vách ngăn lớn, thanh treo đóng gói).
    4. Cụm ván hậu (ván hậu, thanh treo, miếng đệm ngắn/dài, bọ liên kết).
    5. Cụm chân đế (chân trước/sau, ke góc số 2/số 3, bọ liên kết 200/300).
    6. Cụm ốp (chân trái/phải, chân giữa).
    7. Cụm cửa trái - phải (ván cửa trong/ngoài).
    8. Cụm ngăn kéo (nẹp, ván tiền, ván hậu ngăn kéo, ván đáy, ván hông, ván mặt ngăn kéo, đỡ đáy, ke góc).
  • Phụ kiện ngũ kim: Tủ sử dụng 28 loại vật tư phụ trợ, bao gồm chốt gỗ ($\varnothing8 \times 30\text{ mm}$, $\varnothing10 \times 30\text{ mm}$), vít các loại ($\varnothing3.5$, $\varnothing4$), bulong M4, bản lề bật giảm chấn $110^\circ$, ray trượt đáy 350 mm, ốp chân inox 316, thanh treo áo inox, hệ thống 4 bộ đèn LED máng KP-V1616 kèm cảm biến đóng mở S1002 và nguồn 12VDC.
  • Dạng liên kết mộc: Liên kết chốt gỗ có dán keo (giữa cụm đáy và cụm hông), liên kết vít (đố với ván hông/đáy), liên kết mộng mang cá (hộp ngăn kéo), liên kết ray trượt, bản lề bật, bọ liên kết và ke góc kim loại.
  • Quy trình công nghệ và lưu trình gia công: Xây dựng sơ đồ tổng quát và lưu trình chi tiết cho từng bộ phận:
    • Phôi ván Plywood: Cắt tinh $\rightarrow$ Chà nhám $\rightarrow$ Ép nóng dán Veneer mặt ngoài / Dán Laminate mặt trong $\rightarrow$ Ép nguội ghép dày (đối với ván hông) $\rightarrow$ Dán cạnh $\rightarrow$ Gia công CNC/chạy rãnh/khoan chốt $\rightarrow$ Chà nhám rung $\rightarrow$ Xử lý khuyết tật $\rightarrow$ Sơn PU $\rightarrow$ Lắp ráp $\rightarrow$ Đóng gói.
    • Phôi gỗ Cao su: Cắt ngắn $\rightarrow$ Bào $\rightarrow$ Rong cạnh $\rightarrow$ Chà nhám $\rightarrow$ Cắt tinh $\rightarrow$ Khoan lỗ $\rightarrow$ Xử lý bề mặt $\rightarrow$ Lắp ráp $\rightarrow$ Sơn $\rightarrow$ Đóng gói.
  • Tỷ lệ lợi dụng gỗ và tỷ lệ khuyết tật:
    • Tỷ lệ lợi dụng gỗ: Công đoạn sơ chế đạt 68,21%; công đoạn tinh chế đạt 93,72%; tỷ lệ lợi dụng gỗ chung của toàn bộ quy trình đạt 63,93%.
    • Tỷ lệ khuyết tật: Công đoạn sơ chế là 1,89%; công đoạn tinh chế là 1,74%; công đoạn lắp ráp là 0,53%; công đoạn trang sức bề mặt (sơn PU) là 0,68%.
  • Đánh giá tổng hợp: Phân tích dây chuyền thiết bị, mặt bằng bố trí nhà xưởng và công tác an toàn vệ sinh lao động tại nhà máy.

Chương 5: Kết luận và kiến nghị

Tổng kết toàn bộ các kết quả định lượng thu được từ đợt khảo sát quy trình sản xuất sản phẩm Tủ KS22; đưa ra các kiến nghị kỹ thuật về việc chuẩn hóa kích thước phôi đầu vào, kiểm soát khâu sơ chế nhằm giảm hao hụt nguyên liệu và tăng cường bảo hộ lao động cho công nhân.

Kết quả và đóng góp

Khóa luận đã xác lập bộ số liệu kỹ thuật thực nghiệm hoàn chỉnh về sản phẩm Tủ KS22 tại Công ty CP Trần Đức. Dưới đây là bảng tổng hợp các chỉ số kỹ thuật chính:

Hạng mục thông số Giá trị định lượng Ghi chú kỹ thuật
Kích thước tổng thể tủ $1371 \times 2278 \times 573\text{ mm}$ Chiều dài $\times$ Chiều cao $\times$ Chiều sâu
Độ ẩm ván Plywood $5 - 8%$ Đạt chuẩn Carb P2, chống ẩm
Độ ẩm gỗ Cao su $8 - 12%$ Đạt quy cách đặt hàng sấy
Số lượng cụm chi tiết 8 cụm chức năng 45 chi tiết thành phần
Số loại phụ kiện vật tư 28 loại vật tư Chốt, vít, bản lề, ray, LED, inox 316
Tỷ lệ lợi dụng gỗ - Sơ chế $68,21%$ Khâu pha cắt, rong cạnh, bào phôi
Tỷ lệ lợi dụng gỗ - Tinh chế $93,72%$ Khâu gia công CNC, dán mặt, khoan
Tỷ lệ lợi dụng gỗ toàn quy trình $63,93%$ $K = K_{\text{sơ chế}} \times K_{\text{tinh chế}}$
Tỷ lệ khuyết tật - Sơ chế $1,89%$ Lỗi nứt tét, sai kích thước phôi
Tỷ lệ khuyết tật - Tinh chế $1,74%$ Lỗi dán veneer, mẻ cạnh, lệch lỗ khoan
Tỷ lệ khuyết tật - Lắp ráp $0,53%$ Lỗi lệch kết cấu, hở mối ghép
Tỷ lệ khuyết tật - Trang sức bề mặt $0,68%$ Lỗi bọt sơn, không đều màu, trầy xước

Giải pháp và kiến nghị kỹ thuật tác giả đề xuất:

  • Tối ưu hóa kích thước phôi đầu vào và sơ đồ cắt ván Plywood để nâng tỷ lệ lợi dụng gỗ ở công đoạn sơ chế vượt mức 68,21%.
  • Kiểm soát nghiêm ngặt quy trình ép nóng dán Veneer/Laminate (nhiệt độ, áp suất, lượng keo trải) và ép nguội ghép dày nhằm triệt tiêu hiện tượng cong vênh (chống mo) và bong tróc mép ván.
  • Tăng cường kiểm soát chất lượng (QC) tại tổ sơ chế và tinh chế nhằm loại bỏ bán thành phẩm khuyết tật trước khi chuyển sang công đoạn sơn PU, tránh lãng phí chi phí hoàn thiện bề mặt.
  • Định kỳ bảo dưỡng dao cụ trên máy phay router, máy CNC và máy dán cạnh tự động để giảm thiểu lỗi mẻ cạnh và xước mặt gỗ.

Đóng góp của nghiên cứu: Cung cấp bản mô tả chi tiết quy trình công nghệ chế tạo đồ gỗ tủ khách sạn xuất khẩu theo tiêu chuẩn công nghiệp hiện đại; thiết lập bộ lưu trình gia công 8 cụm chi tiết và phương pháp tính toán định lượng tỷ lệ thu hồi phôi, tỷ lệ phế phẩm phục vụ công tác quản lý định mức tại xưởng chế biến gỗ.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

  • Hạn chế: Khóa luận chỉ tiến hành khảo sát thực tế trên một mã sản phẩm đơn lẻ (Tủ KS22) thuộc một đơn hàng xuất khẩu cụ thể; thời gian thu thập dữ liệu giới hạn trong 2 tháng (từ 04/10/2022 đến 04/12/2022); chưa mở rộng khảo sát so sánh trên nhiều chủng loại sản phẩm nội thất khác (như bàn, ghế, giường) sản xuất đồng thời tại nhà máy.
  • Hướng mở rộng: Mở rộng nghiên cứu đánh giá quy trình công nghệ và định mức lợi dụng nguyên liệu trên các dòng sản phẩm gỗ nội thất phòng ngủ, phòng ăn khác; nghiên cứu ứng dụng phần mềm tối ưu hóa cắt phôi tấm (Nesting) tự động trên máy CNC để nâng cao tỷ lệ lợi dụng ván dán nhân tạo.

Giá trị tham khảo

Khóa luận là tài liệu tham khảo cho sinh viên, học viên chuyên ngành Công nghệ Chế biến Lâm sản, Kỹ thuật Gỗ và Thiết kế Nội thất trong việc tiếp cận quy trình tổ chức sản xuất mộc công nghiệp thực tế. Các nội dung có giá trị tham khảo ứng dụng cao gồm:

  • Hệ thống bảng quy cách chi tiết, bản vẽ bóc tách kết cấu và danh mục phụ kiện ngũ kim của sản phẩm tủ khách sạn tiêu chuẩn xuất khẩu.
  • Lưu trình công nghệ từng bước cho các chi tiết làm từ ván Plywood phủ Veneer/Laminate kết hợp phôi gỗ Cao su tự nhiên.
  • Phương pháp luận và công thức toán học xác định tỷ lệ lợi dụng gỗ và tỷ lệ khuyết tật trên dây chuyền sản xuất công nghiệp.

Câu hỏi thường gặp

1. Sản phẩm Tủ KS22 có kích thước và cấu tạo kết cấu tổng thể như thế nào?
Sản phẩm Tủ KS22 có kích thước tổng thể $1371 \times 2278 \times 573\text{ mm}$ (dài $\times$ cao $\times$ sâu), kết cấu dạng ráp chết. Tủ được phân chia thành 8 cụm chi tiết chính: cụm nóc, cụm kệ, cụm hông (trái/phải), cụm ván hậu, cụm chân đế, cụm ốp, cụm cửa (trái/phải) và cụm ngăn kéo, bao gồm tổng cộng 45 chi tiết cấu thành.

2. Tiêu chuẩn kỹ thuật về nguyên liệu chính và độ ẩm sử dụng cho Tủ KS22 là gì?
Tủ KS22 sử dụng hai loại nguyên liệu chính: ván Plywood (chiều dày từ 3 mm đến 25 mm, kích thước tấm $1220 \times 2440\text{ mm}$, độ ẩm $5 - 8%$, đạt chuẩn Carb P2) và gỗ Cao su xẻ sấy (chiều dày 18 - 23 mm hoặc 21 - 33 mm, độ ẩm kiểm soát $8 - 12%$). Bề mặt ngoài chi tiết được phủ Veneer hoặc Laminate và hoàn thiện bằng sơn PU.

3. Tỷ lệ lợi dụng gỗ qua các công đoạn sản xuất Tủ KS22 đạt kết quả cụ thể bao nhiêu?
Tỷ lệ lợi dụng gỗ tại công đoạn sơ chế đạt 68,21%; công đoạn tinh chế đạt 93,72%. Tỷ lệ lợi dụng gỗ chung của toàn bộ quy trình sản xuất Tủ KS22 đạt 63,93%.

4. Tỷ lệ khuyết tật được ghi nhận ở từng công đoạn sản xuất là bao nhiêu?
Tỷ lệ khuyết tật ghi nhận tại công đoạn sơ chế là 1,89%; công đoạn tinh chế là 1,74%; công đoạn lắp ráp là 0,53% và công đoạn trang sức bề mặt (sơn) là 0,68%.

5. Những phương pháp liên kết mộc nào được áp dụng chủ yếu trên sản phẩm Tủ KS22?
Sản phẩm sử dụng phối hợp các dạng liên kết: liên kết chốt gỗ ($\varnothing8\text{ mm}$, $\varnothing10\text{ mm}$) gia cố keo sữa/keo 502, liên kết đinh vít các cỡ, liên kết mộng mang cá tại hộp ngăn kéo, liên kết bản lề bật giảm chấn $110^\circ$, liên kết ray trượt đáy 350 mm cùng hệ thống bọ gỗ và ke góc gia cường.

Kết luận

Khóa luận của tác giả Trần Thị Lương đã khảo sát và mô tả đầy đủ quy trình công nghệ sản xuất sản phẩm Tủ KS22 tại Công ty Cổ phần Trần Đức trong giai đoạn cuối năm 2022. Đề tài làm rõ đặc tính cấu tạo 8 cụm chi tiết, hệ thống 28 loại phụ kiện ngũ kim và xác định chính xác tỷ lệ lợi dụng gỗ toàn quy trình đạt 63,93% cùng tỷ lệ khuyết tật từng công đoạn dưới 1,9%. Các phát hiện và số liệu thực nghiệm trong công trình là căn cứ kỹ thuật phục vụ việc kiểm soát định mức phôi, giảm thiểu khuyết tật gia công và hoàn thiện công nghệ sản xuất đồ gỗ xuất khẩu tại doanh nghiệp.