Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Ngành công nghiệp chế biến và xuất khẩu gỗ của Việt Nam đã ghi nhận sự phát triển mạnh mẽ, đưa Việt Nam vào nhóm các quốc gia xuất khẩu đồ gỗ hàng đầu khu vực Đông Nam Á. Tuy nhiên, ngành chế biến gỗ đang phải đối mặt với thách thức lớn về nguồn nguyên liệu khi lâm sản khai thác từ rừng trồng trong nước mới đáp ứng được khoảng 70–75% nhu cầu sản xuất, phần còn lại phụ thuộc vào nguồn nhập khẩu. Bên cạnh đó, chất lượng gỗ rừng trồng trong nước còn hạn chế do khai thác sớm, đường kính nhỏ và tỷ lệ khuyết tật tự nhiên cao. Trong bối cảnh chi phí nguyên liệu và vận tải gia tăng, việc khảo sát quy trình công nghệ nhằm nâng cao tỷ lệ lợi dụng gỗ, cắt giảm phế phẩm và kiểm soát khuyết tật qua từng công đoạn là yêu cầu cấp thiết đối với các doanh nghiệp sản xuất đồ mộc xuất khẩu.

Khóa luận tốt nghiệp của tác giả Nguyễn Thị Hồng Hạnh tập trung giải quyết bài toán tối ưu hóa công nghệ sản xuất thông qua việc khảo sát trực tiếp quy trình chế biến sản phẩm bàn gỗ xuất khẩu tại Công ty TNHH MTV Chế biến gỗ Đông Hòa.

Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu được xác định cụ thể gồm:

  1. Khảo sát chủng loại, quy cách, độ ẩm, nguồn gốc và chất lượng nguồn nguyên vật liệu sử dụng cho sản phẩm bàn Linea Medium Buffet.
  2. Khảo sát đặc điểm kết cấu, hình dáng, kích thước, các dạng liên kết và lập bản vẽ của sản phẩm bàn Linea Medium Buffet.
  3. Khảo sát toàn bộ quy trình công nghệ gia công chi tiết, công nghệ lắp ráp và trang sức bề mặt sản phẩm.
  4. Khảo sát, tính toán khối lượng nguyên liệu và tỷ lệ lợi dụng gỗ qua các công đoạn sơ chế và tinh chế.
  5. Khảo sát, phân loại và tính toán tỷ lệ khuyết tật qua từng khâu công nghệ sản xuất.
  6. Phân tích ưu nhược điểm của quy trình công nghệ, hiện trạng thiết bị và đề xuất các giải pháp kỹ thuật nhằm hoàn thiện dây chuyền sản xuất, nâng cao hiệu quả kinh tế cho nhà máy.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

  • Đối tượng nghiên cứu: Quy trình công nghệ sản xuất sản phẩm bàn Linea Medium Buffet (gỗ Tràm tự nhiên).
  • Phạm vi không gian: Phân xưởng A, Công ty TNHH MTV Chế biến gỗ Đông Hòa (đường Nguyễn Bỉnh Khiêm, khu phố Tân Hòa, phường Đông Hòa, thành phố Dĩ An, tỉnh Bình Dương).
  • Phạm vi thời gian: Quá trình thu thập số liệu và thực nghiệm diễn ra từ ngày 03/05/2023 đến ngày 30/06/2023.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Nghiên cứu áp dụng hệ thống cơ sở lý thuyết công nghệ chế biến lâm sản kết hợp các công thức tính toán định lượng về cơ học gỗ, thể tích hình học, tỷ lệ lợi dụng nguyên liệu và phương pháp thống kê xác suất để kiểm định mẫu:

Khung tính toán thể tích và tỷ lệ lợi dụng gỗ ($K$):

  • Thể tích từng chi tiết gia công: $$V_i = a \times b \times c \times n \times 10^{-9}\ (m^3)$$ (Trong đó: $a$ là chiều dày mm, $b$ là chiều rộng mm, $c$ là chiều dài mm, $n$ là số lượng chi tiết).
  • Thể tích tổng thể của sản phẩm: $$V = \sum V_i\ (m^3)$$
  • Tỷ lệ lợi dụng gỗ của từng khâu và công đoạn: $$K(%) = \frac{V_s}{V_t} \times 100%$$ (Trong đó: $V_s$ là thể tích gỗ đạt chuẩn sau gia công, $V_t$ là thể tích gỗ đưa vào trước gia công).

Khung tính toán tỷ lệ khuyết tật ($P$) và kiểm định cỡ mẫu:

  • Tỷ lệ phế phẩm/khuyết tật: $$P(%) = \frac{n_h}{n_d} \times 100%$$ (Trong đó: $n_h$ là tổng số chi tiết hỏng/không đạt, $n_d$ là tổng số chi tiết khảo sát).
  • Xác định dung lượng mẫu điều tra ngẫu nhiên nhằm đảm bảo độ tin cậy thống kê: $$n = \frac{(t_\alpha)^2 \times s^2}{\epsilon^2}$$ (Với độ tin cậy $\beta = 95%$ tương ứng $t_\alpha = 1,96$; sai số tương đối $\epsilon = 0,03$; phương sai mẫu $s^2 = \frac{p(1-p)}{n}$). Kết quả tính toán cỡ mẫu lý thuyết yêu cầu $n_{ct} = 5$, trong khi mẫu khảo sát thực tế của tác giả đạt $n_{ct} = 30$, thỏa mãn điều kiện đại diện thống kê.

Phương pháp nghiên cứu thực tế:

  • Phương pháp quan sát và theo dõi trực tiếp: Theo dõi thao tác vận hành, luân chuyển phôi và kiểm soát chất lượng tại từng máy gia công trong phân xưởng A.
  • Phương pháp đo đạc thực nghiệm: Sử dụng thước dây, thước kẹp cơ khí để đo đếm kích thước phôi, ghi nhận sai số gia công và kích thước khuyết tật.
  • Phương pháp thu thập và xử lý số liệu: Thu thập dữ liệu từ phiếu theo dõi sản xuất, bản vẽ kỹ thuật của phòng kỹ thuật công ty; tổng hợp và xử lý dữ liệu định lượng bằng phần mềm Microsoft Excel.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Mở đầu

Chương này trình bày tính cấp thiết của đề tài trong bối cảnh ngành gỗ Việt Nam chịu sức ép từ việc thiếu hụt nguyên liệu tự nhiên và phụ thuộc 25–30% vào gỗ nhập khẩu. Tác giả nhấn mạnh tầm quan trọng của việc tối ưu hóa quy trình công nghệ nhằm tăng tỷ lệ lợi dụng gỗ và giảm tỷ lệ phế phẩm. Chương 1 cũng xác định ý nghĩa khoa học, ý nghĩa thực tiễn và các giới hạn nghiên cứu: đề tài chỉ tập trung khảo sát dòng sản phẩm bàn Linea Medium Buffet sản xuất từ gỗ Tràm tại phân xưởng A, không khảo sát toàn bộ các dòng sản phẩm khác, không đánh giá chuyên sâu hệ số sử dụng máy toàn diện của nhà máy và tính toán dựa trên các trị số trung bình của các lô mẫu thực tế.

Chương 2: Tổng quan

Chương 2 cung cấp bức tranh tổng quan về ngành chế biến gỗ Việt Nam và thực trạng hoạt động của đơn vị thực tập:

  • Ngành gỗ Việt Nam: Tổng quan kim ngạch xuất khẩu sang các thị trường trọng điểm (Hoa Kỳ chiếm 60% tổng kim ngạch xuất khẩu lâm sản, EU, Trung Quốc, Nhật Bản); biến động thị trường sau đại dịch COVID-19 và ảnh hưởng từ xung đột địa chính trị làm tăng chi phí vận tải biển và giá nguyên liệu gỗ rừng trồng thêm khoảng 5%.
  • Công ty TNHH MTV Chế biến gỗ Đông Hòa: Tiền thân là Xí nghiệp Chế biến Gỗ Đông Hòa (Rubico Đông Hòa, thành lập năm 1984), chuyển đổi mô hình sang Công ty TNHH MTV từ tháng 07/2013 với vốn hoạt động 30 tỷ đồng trực thuộc Công ty Cổ phần Công nghiệp và XNK Cao Su. Tổng số cán bộ - công nhân viên tính đến 31/12/2023 là 330 người (148 nam, 182 nữ), trong đó phân xưởng sản xuất A có 136 công nhân.
  • Nguyên - vật liệu sử dụng: Gỗ Tràm bông vàng (Acacia auriculiformis) chiếm 100% tỷ trọng gỗ tự nhiên xẻ sấy, nhập về với độ ẩm chuẩn 8–12%. Ván nhân tạo gồm ván MDF thường và MDF phủ veneer với các độ dày từ 6 mm đến 25 mm. Vật liệu phủ mặt bao gồm sơn NC (hệ sơn một thành phần bay hơi nhanh trong 15 phút với tỷ lệ Nitrocellulose 18–20%, nhựa tổng hợp 10%, chất làm dẻo 5%, dung môi 38%, chất pha loãng 32%, chất màu 5%), sơn AC, sơn PU do Công ty Đức Tài Việt cung cấp; keo ghép gỗ là keo sữa Polyvinyl Acetate (PVA) một thành phần không chứa Formaldehyde của Công ty AICA Đồng Nai.
  • Hiện trạng máy móc - thiết bị: Cơ cấu máy móc tại hai phân xưởng chính được tổng hợp chi tiết theo bảng sau:
Phân xưởng Chủng loại máy móc chính Tổng số thiết bị Số nhân viên vận hành Hiện trạng kỹ thuật trung bình Xuất xứ chủ yếu
Xưởng sơ chế & tạo phôi Cắt bàn trượt (4), Bào 4 mặt (2), Bào 2 mặt (1), Rong xích Ripsaw (4), Bào cuốn (1), Máy lọng (1), Đánh finger (2), Ghép dọc (1), Ghép ngang (1), Ép cao tầng (1) 18 máy 16 người 60% – 80% Đài Loan, Việt Nam
Xưởng tinh chế & định hình Cưa lạng (1), Chà nhám thùng (2), Cắt phay 2 đầu (2), Máy Toupi (5), Khoan đa năng (1), Đánh mộng âm (1), Đánh mộng dương (1), Khoan cần (6), Cắt đứng MDF (2), Router (3), Cắt bàn trượt (4), Cưa cầm tay (1), Dán veneer (1) 31 máy 20 người 70% – 90% Đài Loan, Trung Quốc, Việt Nam

Chương 3: Mục tiêu, nội dung và phương pháp khảo sát

Nội dung chương 3 thiết lập các mục tiêu chi tiết, các nội dung công việc khảo sát từ khâu tiếp nhận nguyên liệu, gia công phôi, định hình chi tiết, kết cấu liên kết đến lắp ráp và hoàn thiện sản phẩm bàn Linea Medium Buffet. Chương này trình bày toàn bộ hệ thống công thức giải tích xác định thể tích phôi gỗ, tỷ lệ lợi dụng gỗ ($K$), tỷ lệ phế phẩm ($P$) và quy trình kiểm định sai số lấy mẫu ngẫu nhiên trong điều kiện thực tế sản xuất tại nhà máy.

Chương 4: Kết quả và thảo luận

Chương 4 là phần nội dung trọng tâm, tập trung phân tích các số liệu thực nghiệm thu thập được:

  • Khảo sát nguyên liệu đầu vào: Khảo sát 3 kiện gỗ Tràm quy cách $45 \times 80 \times 1200\text{ mm}$ (tổng số 270 thanh/tấm) ghi nhận tỷ lệ khuyết tật tổng thể là 28,52% (77 tấm không đạt tiêu chuẩn ban đầu).
Dạng khuyết tật nguyên liệu đầu vào Số lượng (tấm) Tỷ lệ (%)
Mắt sống đường kính > 10 mm 23 8,52%
Nứt tét 16 5,93%
Mắt chết đường kính > 5 mm 9 3,33%
Gỗ mục 7 2,59%
Gỗ bị võng 6 2,22%
Tim gỗ 6 2,22%
Mối mọt 5 1,85%
Nấm mốc 5 1,85%
Tổng số phôi khuyết tật 77 28,52%
  • Đặc điểm kỹ thuật sản phẩm: Bàn Linea Medium Buffet (tên bản vẽ Linea Dining Table 2000, mã LMA11, khách hàng FURNITURE TRADER, xuất khẩu thị trường Anh) có kích thước tổng thể $2000 \times 1000 \times 770\text{ mm}$, dung sai kích thước $\pm 2\text{ mm}$. Sản phẩm sử dụng các dạng liên kết: liên kết vít, liên kết đinh công nghiệp, liên kết ốc cấy và liên kết chốt BeadLock.
  • Tỷ lệ lợi dụng gỗ qua các công đoạn:
    • Tỷ lệ lợi dụng gỗ công đoạn sơ chế (tạo phôi thô): đạt 61,30%.
    • Tỷ lệ lợi dụng gỗ công đoạn tinh chế (gia công chi tiết chính xác): đạt 89%.
    • Tỷ lệ lợi dụng gỗ tổng thể toàn bộ chu trình sản xuất sản phẩm: đạt 55%.
  • Tỷ lệ khuyết tật/phế phẩm phát sinh qua các công đoạn chế biến:
    • Công đoạn pha phôi sơ chế: 6,06% (chủ yếu do nứt đầu phôi, cong vênh, lẹm cạnh khi cắt và bào).
    • Công đoạn tinh chế: 2,87% (do mẻ cạnh khi phay toupi, sai lệch kích thước khi khoan cấy mộng).
    • Công đoạn lắp ráp cụm chi tiết: 2,27% (do nứt vỡ khi bắn đinh, lệch vị trí ốc cấy).
    • Công đoạn trang sức bề mặt: 2% (do lỗi bám bụi màng sơn, co rút màng sơn NC chưa khô, lệch màu sơn).
  • Biện pháp kỹ thuật đề xuất: Đánh giá nguyên nhân phát sinh lỗi tại từng máy (máy cưa đĩa, máy rong ripsaw, máy bào 4 mặt) và đưa ra giải pháp khắc phục bằng cách điều chỉnh cữ chặn, kiểm tra độ sắc bén của lưỡi cắt, tận dụng phôi hạ quy cách để ghép finger/ghép thanh cho các chi tiết phụ nhằm giảm thiểu hao hụt nguyên liệu.

Kết quả và đóng góp

Kết quả chính

  • Xác định được đầy đủ các thông số kỹ thuật, quy trình công nghệ và lưu trình gia công sản phẩm bàn xuất khẩu Linea Medium Buffet tại phân xưởng A.
  • Lượng hóa chính xác tỷ lệ lợi dụng gỗ qua các công đoạn sản xuất: công đoạn sơ chế đạt 61,30%, công đoạn tinh chế đạt 89%, đưa tỷ lệ lợi dụng gỗ chung của toàn bộ sản phẩm đạt 55%.
  • Xác định cơ cấu khuyết tật nguyên liệu gỗ Tràm đầu vào (tổng tỷ lệ khuyết tật 28,52%, trong đó mắt sống > 10 mm chiếm 8,52%, nứt tét chiếm 5,93%, mắt chết > 5 mm chiếm 3,33%).
  • Đánh giá định lượng tỷ lệ khuyết tật kỹ thuật phát sinh qua từng công đoạn: pha phôi sơ chế (6,06%), tinh chế (2,87%), lắp ráp (2,27%), trang sức bề mặt (2%).

Giải pháp và kiến nghị tác giả đề xuất

  • Xử lý nguyên liệu và phôi: Sử dụng keo 502 kết hợp bột gỗ mịn để trám trét triệt để các mắt gỗ nhỏ và tim gỗ; phân loại cắt ngắn các đoạn nứt tét đầu gỗ trước khi đưa vào bào nhằm hạn chế hiện tượng vỡ phôi trên máy bào 4 mặt.
  • Tận dụng phôi thừa: Tái chế các đầu mẩu phôi không đủ tiêu chuẩn kích thước lớn bằng công nghệ đánh mộng finger, ghép dọc và ghép ngang thành phôi tấm phục vụ các chi tiết bên trong hoặc các dòng sản phẩm có quy cách nhỏ hơn.
  • Hoàn thiện công đoạn hoàn thiện bề mặt: Kiểm soát chặt chẽ thời gian khô của màng sơn NC (tối thiểu 15 phút trong điều kiện nhiệt độ - độ ẩm tiêu chuẩn), tránh xếp chồng sản phẩm khi màng sơn chưa ổn định để ngăn ngừa hiện tượng co rút và dính bề mặt.
  • Bảo dưỡng và vận hành thiết bị: Thường xuyên mài bảo dưỡng lưỡi cưa đĩa, dao bào và bảo trì hệ thống xích cuốn phôi của máy rong Ripsaw để giảm thiểu khuyết tật xơ xước bề mặt và lệch cữ gia công.

Đóng góp thực tiễn

Khóa luận cung cấp hệ thống số liệu thực nghiệm thực tế tại dây chuyền sản xuất của Công ty TNHH MTV Chế biến gỗ Đông Hòa. Kết quả tính toán về định mức tiêu hao nguyên liệu, tỷ lệ lợi dụng gỗ và tỷ lệ khuyết tật từng công đoạn đóng vai trò là tài liệu tham khảo kỹ thuật để bộ phận quản lý sản xuất và phòng kỹ thuật của nhà máy điều chỉnh định mức kinh tế - kỹ thuật, tối ưu hóa bố trí thiết bị và cải tiến chất lượng sản phẩm nội thất xuất khẩu.


Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Khóa luận tự xác định các hạn chế kỹ thuật do giới hạn về thời gian và điều kiện khảo sát thực tế:

  • Đề tài chỉ tập trung khảo sát trên một dòng sản phẩm đơn lẻ là bàn Linea Medium Buffet và một chủng loại gỗ Tràm xẻ, chưa mở rộng khảo sát toàn bộ các sản phẩm khác (bàn ghế, kệ tivi, tủ) hay các loại gỗ khác (gỗ Sồi, Cao su, ván công nghiệp) đang sản xuất tại công ty.
  • Nghiên cứu chưa tiến hành lập sơ đồ bố trí mặt bằng máy móc tổng thể toàn nhà máy; chưa đo đếm hệ số sử dụng thời gian của thiết bị, công suất thực tế và định mức thời gian lao động (chụp ảnh ngày làm việc) của từng vị trí công nhân.
  • Các tính toán tỷ lệ lợi dụng gỗ và tỷ lệ khuyết tật chủ yếu dựa trên số liệu trung bình đại diện của các lô mẫu thực tế trong thời gian khảo sát 2 tháng, chưa áp dụng các mô hình tối ưu hóa quy hoạch thực nghiệm nâng cao.

Hướng nghiên cứu tiếp theo có thể mở rộng khảo sát toàn diện hệ thống dây chuyền công nghệ cho các nhóm sản phẩm nội thất hỗn hợp, tính toán định mức thời gian chi tiết cho từng bước nguyên công và ứng dụng công nghệ tự động hóa (máy CNC, dây chuyền sơn tự động) nhằm nâng cao tỷ lệ lợi dụng gỗ tự nhiên.


Giá trị tham khảo

Báo cáo khóa luận là tài liệu tham khảo hữu ích cho:

  • Sinh viên ngành Chế biến lâm sản, Công nghệ gỗ và Thiết kế nội thất: Tham khảo phương pháp xây dựng lưu trình công nghệ gia công chi tiết gỗ tự nhiên, phương pháp đo đếm và lập công thức tính toán tỷ lệ lợi dụng gỗ, tỷ lệ phế phẩm theo tiêu chuẩn sản xuất công nghiệp.
  • Cán bộ kỹ thuật, quản trị sản xuất tại các nhà máy chế biến gỗ: Tham khảo quy cách phân loại khuyết tật gỗ Tràm đầu vào, hệ thống máy móc thiết bị xưởng mộc tinh chế và các giải pháp thực tế nhằm kiểm soát lỗi gia công mộc, kỹ thuật sử dụng sơn NC và keo ghép PVA.

Câu hỏi thường gặp

1. Sản phẩm bàn Linea Medium Buffet sử dụng loại gỗ gì và kích thước tiêu chuẩn là bao nhiêu?

Sản phẩm được sản xuất từ 100% gỗ Tràm tự nhiên (Acacia auriculiformis, độ ẩm yêu cầu 8–12%). Kích thước quy cách tổng thể của bàn là dài $2000\text{ mm} \times \text{rộng } 1000\text{ mm} \times \text{cao } 770\text{ mm}$, với dung sai kích thước cho phép là $\pm 2\text{ mm}$.

2. Tỷ lệ lợi dụng gỗ trong quy trình sản xuất bàn Linea Medium Buffet đạt bao nhiêu phần trăm?

Tỷ lệ lợi dụng gỗ của sản phẩm đạt 61,30% ở công đoạn sơ chế (pha phôi thô), đạt 89% ở công đoạn tinh chế (gia công chi tiết chính xác) và tỷ lệ lợi dụng gỗ tính chung cho toàn bộ quy trình sản xuất là 55%.

3. Những dạng khuyết tật nào xuất hiện nhiều nhất ở nguồn nguyên liệu gỗ Tràm đầu vào của nhà máy?

Qua khảo sát 270 tấm gỗ Tràm quy cách $45 \times 80 \times 1200\text{ mm}$, tổng tỷ lệ khuyết tật là 28,52%. Trong đó, dạng khuyết tật chiếm tỷ lệ cao nhất là mắt sống đường kính > 10 mm (chiếm 8,52%) và nứt tét (chiếm 5,93%), tiếp theo là mắt chết > 5 mm (3,33%), gỗ mục (2,59%), gỗ bị võng (2,22%) và tim gỗ (2,22%).

4. Bàn Linea Medium Buffet sử dụng những phương pháp liên kết và hệ sơn hoàn thiện nào?

Sản phẩm sử dụng kết hợp 4 phương pháp liên kết chính gồm: liên kết vít, liên kết đinh công nghiệp, liên kết ốc cấy và liên kết BeadLock. Hệ sơn hoàn thiện bề mặt chủ yếu là sơn NC (Nitrocellulose) một thành phần có thời gian khô chuyển trạng thái rắn trong 15 phút, kết hợp keo sữa Polyvinyl Acetate (PVA) không chứa Formaldehyde để ghép thanh.

5. Tỷ lệ khuyết tật phát sinh cao nhất ở công đoạn gia công nào trong nhà máy?

Tỷ lệ khuyết tật phát sinh cao nhất ở công đoạn pha phôi sơ chế với 6,06%, sau đó giảm dần qua các công đoạn: tinh chế (2,87%), lắp ráp (2,27%) và hoàn thiện trang sức bề mặt (2%).


Kết luận

Khóa luận tốt nghiệp của tác giả Nguyễn Thị Hồng Hạnh đã phản ánh chi tiết thực trạng quy trình công nghệ sản xuất bàn gỗ Tràm xuất khẩu Linea Medium Buffet tại Công ty TNHH MTV Chế biến gỗ Đông Hòa. Bằng phương pháp đo đạc thực nghiệm và thống kê số liệu tại hiện trường xưởng sản xuất, nghiên cứu đã lượng hóa được tỷ lệ lợi dụng gỗ đạt 55% toàn chu trình cùng cơ cấu phế phẩm qua từng nguyên công gia công. Các giải pháp kỹ thuật được đề xuất về phân loại phôi, tận dụng gỗ ghép thanh và hoàn thiện chế độ gia công mang tính thực tiễn cao, hỗ trợ thiết thực cho việc nâng cao năng suất và hiệu quả sử dụng nguyên liệu trong ngành chế biến gỗ.