Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Ngành công nghiệp chế biến và xuất khẩu gỗ của Việt Nam đạt kim ngạch xuất khẩu 15,87 tỉ USD vào năm 2021, đưa Việt Nam vào nhóm 10 quốc gia xuất khẩu sản phẩm gỗ lớn nhất thế giới và dẫn đầu khu vực Đông Nam Á. Tuy nhiên, ngành chế biến gỗ trong nước đang đối mặt với nhiều rào cản lớn: năng suất lao động còn thấp (chỉ bằng 40% so với Trung Quốc và 20% so với Liên minh Châu Âu), tỷ lệ hao hụt nguyên liệu cao, phụ thuộc nhiều vào nguồn gỗ nhập khẩu (chiếm 30–50%) và chịu các quy định nghiêm ngặt về nguồn gốc hợp pháp như chứng chỉ FSC hay đạo luật FLEGT từ các thị trường nhập khẩu lớn. Trong bối cảnh đó, việc khảo sát thực tế quy trình công nghệ gia công, xác định tỷ lệ khuyết tật nguyên liệu đầu vào và phân tích tỷ lệ lợi dụng gỗ tại các nhà máy sản xuất quy mô công nghiệp là yêu cầu cấp thiết nhằm tối ưu hóa chi phí sản xuất và nâng cao hiệu quả kinh tế.

Khóa luận tốt nghiệp "Khảo sát quy trình công nghệ sản xuất sản phẩm ghế NAMMARO Reclining Chair tại Công ty TNHH Scansia Pacific" được thực hiện bởi sinh viên Trần Nhật Trường, dưới sự hướng dẫn của ThS. Hoàng Văn Hòa tại Trường Đại học Nông Lâm TP. Hồ Chí Minh (Khoa Lâm Nghiệp, Bộ môn Công nghệ chế biến lâm sản), nhằm giải quyết bài toán kiểm soát công nghệ và định mức nguyên liệu trong sản xuất đồ mộc xuất khẩu.

Mục tiêu nghiên cứu của đề tài được tác giả xác định cụ thể qua 6 nhiệm vụ:

  1. Khảo sát các loại nguyên liệu được sử dụng để sản xuất sản phẩm.
  2. Khảo sát cấu tạo, quy cách và đặc điểm kỹ thuật của sản phẩm ghế NAMMARO Reclining Chair.
  3. Khảo sát dây chuyền quy trình công nghệ và hệ thống máy móc thiết bị gia công sản phẩm.
  4. Khảo sát và tính toán tỷ lệ lợi dụng gỗ qua từng công đoạn sản xuất.
  5. Tính toán tỷ lệ phế phẩm, khuyết tật qua từng công đoạn gia công và xác định nguyên nhân phát sinh.
  6. Phân tích, đánh giá ưu nhược điểm của quy trình sản xuất hiện hành và đề xuất các giải pháp kỹ thuật nhằm hoàn thiện quy trình công nghệ, nâng cao năng suất và tiết kiệm nguyên liệu.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

  • Đối tượng nghiên cứu: Dây chuyền công nghệ sản xuất, định mức tiêu hao nguyên liệu, tỷ lệ khuyết tật và sản phẩm ghế gỗ ngả lưng ngoài trời NAMMARO Reclining Chair (mã sản phẩm xuất khẩu theo đơn đặt hàng của tập đoàn IKEA).
  • Phạm vi không gian: Nhà máy sản xuất thuộc Công ty TNHH Scansia Pacific, địa chỉ tại Lô A1, Đường D2, Khu công nghiệp Dệt may Vinatex Tân Tạo, Huyện Nhơn Trạch, Tỉnh Đồng Nai (tổng diện tích nhà xưởng 135.013 m² trên khuôn viên 175.068 m²).
  • Phạm vi thời gian: Quá trình theo dõi, đo đạc và thu thập số liệu thực tế được tiến hành từ tháng 5/2023 đến tháng 9/2023.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khung kỹ thuật, tiêu chuẩn chất lượng và cơ lý tính nguyên liệu

Nghiên cứu dựa trên hệ thống tiêu chuẩn kỹ thuật công nghiệp áp dụng cho đồ gỗ nội ngoại thất xuất khẩu của hãng IKEA, tài liệu hồ sơ sản xuất (Production Document - PDOC) và hệ thống kiểm soát chất lượng Connect của nhà máy.

Nguyên liệu chính được khảo sát là gỗ Keo lá tràm (Acacia auriculiformis), có các chỉ tiêu cơ lý tính cơ bản ở độ ẩm 12%:

  • Khối lượng thể tích: $597\text{ kg/m}^3$.
  • Hệ số co rút thể tích trung bình: $0,41$.
  • Giới hạn bền nén dọc thớ: $462\text{ kg/cm}^2$.
  • Giới hạn bền uốn tĩnh: $1.009\text{ kg/cm}^2$.
  • Sức chống tách trung bình: $11\text{ kg/cm}$.
  • Hệ số uốn va đập: $1,2$.

Tiêu chuẩn độ ẩm nguyên liệu đầu vào bắt buộc đạt từ 8% đến 14%, độ ẩm đồng đều giữa các vị trí với mức chênh lệch không vượt quá 2%. Yêu cầu độ đồng màu trên bề mặt sản phẩm đạt tối thiểu 80% cho toàn bộ lô hàng; không chấp nhận các khuyết tật nấm mốc, mối mọt, sạm mục, dính dát hoặc lẹm cạnh ở các chi tiết mặt ngoài.

Phương pháp nghiên cứu

Tác giả kết hợp đồng thời hai nhóm phương pháp nghiên cứu lâm sản:

  • Phương pháp ngoại nghiệp: Quan sát trực tiếp tại các phân xưởng sản xuất; chụp ảnh ghi nhận hiện trạng; sử dụng các dụng cụ đo kiểm chuyên dụng gồm thước cuộn thép, thước kẹp cơ khí (caliper), đồng hồ bấm giờ để đo kích thước phôi, thời gian gia công và số lượng phôi tại từng máy.
  • Phương pháp nội nghiệp:
    • Thu thập bản vẽ kỹ thuật, tài liệu thẻ công nghệ, định mức từ phòng kỹ thuật và phòng quản lý chất lượng (KCS).
    • Sử dụng phần mềm AutoCAD để lập bản vẽ 3 hình chiếu, bản vẽ phối cảnh và sơ đồ liên kết kết cấu.
    • Sử dụng phần mềm Microsoft Excel để xử lý thống kê toán học các tập dữ liệu thực nghiệm.

Hệ thống công thức toán học sử dụng trong tính toán:

  1. Thể tích từng chi tiết tinh chế ($V_i$): $$V_i = a \times b \times c \times n \times 10^{-9}\quad (\text{m}^3)$$ Trong đó: $a, b, c$ lần lượt là chiều dày, chiều rộng, chiều dài của chi tiết (mm); $n$ là số lượng chi tiết; $10^{-9}$ là hệ số quy đổi đơn vị sang mét khối.
  2. Thể tích toàn bộ sản phẩm ($V$): $$V = \sum V_i\quad (\text{m}^3)$$
  3. Tỷ lệ lợi dụng gỗ qua từng công đoạn ($K$): $$K = \frac{V_s}{V_t} \times 100%$$ Trong đó: $V_s$ là thể tích gỗ sau khi gia công ($\text{m}^3$); $V_t$ là thể tích gỗ trước khi gia công ($\text{m}^3$).
  4. Tỷ lệ lợi dụng gỗ tổng thể của toàn bộ quy trình sản xuất: $$K_{tong} = K_1 \times K_2 \times K_3 \times \dots \times K_n$$ Trong đó: $K_1, K_2, \dots, K_n$ là tỷ lệ lợi dụng gỗ qua từng công đoạn thứ $n$.
  5. Tỷ lệ khuyết tật, phế phẩm ($P$): $$P = \frac{N_{kt}}{N_{ks}} \times 100%$$ Trong đó: $N_{kt}$ là số lượng phôi bị hỏng/khuyết tật; $N_{ks}$ là tổng số lượng phôi khảo sát theo dõi.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Mở đầu

Chương này phân tích tính cấp thiết của đề tài trong bối cảnh ngành chế biến gỗ Việt Nam cần tối ưu hóa công nghệ để đáp ứng các tiêu chuẩn khắt khe từ thị trường quốc tế. Tác giả xác định rõ mục đích nghiên cứu, 6 mục tiêu cụ thể, ý nghĩa khoa học và giá trị thực tiễn đối với việc quản trị định mức nguyên liệu gỗ keo lá tràm tại doanh nghiệp.

Chương 2: Tổng quan

Chương 2 trình bày bức tranh toàn diện về ngành chế biến gỗ Việt Nam, thực trạng nguồn nguyên liệu gỗ rừng trồng nội địa (khoảng 3,2 triệu ha rừng trồng sản xuất, sản lượng trên 5 triệu m³/năm chủ yếu là keo và bạch đàn) và sự phụ thuộc vào nguồn gỗ nhập khẩu.

Tác giả giới thiệu cơ cấu tổ chức và năng lực sản xuất của Công ty TNHH Scansia Pacific (thành lập năm 2001, vốn đầu tư nước ngoài Anh và Na Uy, quy mô trên 1.000 lao động, tỷ lệ xuất khẩu đạt trên 90%). Chương này thống kê chi tiết hiện trạng trang thiết bị máy móc tại nhà máy với 41 chủng loại máy chuyên dụng:

Nhóm máy gia công Chủng loại máy móc tại xưởng Số lượng (cái)
Máy xẻ, cắt, phân hình Máy cưa CD nằm, cưa vòng đứng, cưa vòng bàn đẩy, máy cắt hơi, máy cắt khuyết tật 30
Máy bào và xẻ phôi Máy bào 4 mặt, máy bào 2 mặt, máy bào Ripsaw, máy ripsaw (lưỡi trên, lưỡi dưới, nhiều lưỡi) 38
Máy định hình và mộng Máy toupi đơn/cuộn, máy chép hình (dài, tròn), máy mộng Oval (1, 2, 4 đầu), máy mộng vuông 2 đầu, máy mộng finger, máy đục Oval 58
Máy khoan và ghép Máy khoan đa năng, khoan chuyên dùng, khoan đa đầu (đứng, nằm), khoan ngang 12 đầu, máy ép ghép dọc/ngang/thủy lực/cao tầng 40
Máy xử lý bề mặt, sấy Máy nhám thùng các khổ (400, 600, 900, 1300 mm), nhám chổi, máy uốn nan, hệ thống máy sấy không khí 26

Bên cạnh đó, chương tổng quan còn mô tả đặc điểm nguyên liệu gỗ Keo lá tràm, gỗ Bạch đàn và giới thiệu các dòng sản phẩm xuất khẩu tiêu biểu của công ty như ghế Nackanas, ghế bành Bondholmen, ghế sofa ngoài trời Bondholmen.

Chương 3: Nội dung và phương pháp nghiên cứu

Chương 3 xây dựng khung phương pháp luận nghiên cứu gồm phương pháp ngoại nghiệp (thu thập số liệu tại hiện trường, bấm giờ, đo đếm bằng thước kẹp) và phương pháp nội nghiệp (tính toán toán học, lập biểu đồ gia công, xử lý số liệu bằng Excel, vẽ kỹ thuật bằng AutoCAD). Tác giả thiết lập hệ thống công thức tính toán thể tích chi tiết tinh chế, tỷ lệ lợi dụng gỗ ($K$) và tỷ lệ phế phẩm ($P$) áp dụng cho từng công đoạn sơ chế, tinh chế, lắp ráp và trang sức bề mặt.

Chương 4: Kết quả - Thảo luận

Chương 4 là phần nội dung trọng tâm của khóa luận, bao gồm các phát hiện và số liệu thực nghiệm:

  • Khảo sát nguyên liệu đầu vào: Tiến hành theo dõi 28 đợt mẫu với tổng số 840 thanh gỗ Tràm xẻ quy cách $29 \times 45 \times 750\text{ mm}$. Kết quả ghi nhận 174 thanh không đạt chuẩn, tỷ lệ khuyết tật trung bình là 20,7%.
  • Quy cách sản phẩm ghế NAMMARO Reclining Chair: Sản phẩm có kích thước tổng thể $579 \times 778 \times 1065\text{ mm}$, thiết kế ngả 5 cấp độ bằng cơ cấu cơ khí, bề mặt xử lý 3 lớp sơn nước ngoài trời. Sản phẩm cấu thành từ 4 cụm kết cấu chính với 19 chi tiết gỗ tinh chế:
Cụm kết cấu Tên chi tiết Số lượng Quy cách tinh chế $Dày \times Rộng \times Dài$ (mm) Thể tích ($m^3$)
Vế tựa Thanh tựa đứng (trái, phải) 2 $25 \times 40 \times 720$ 0,0014
Vai tựa (trên, giữa, dưới) 3 $19 \times 40 \times 418$ 0,0009
Nan tựa lớn / Nan tựa nhỏ / Nan tựa xéo 8 $15 \times 30 \times (346 / 183 / 148)$ 0,0014
Vế mặt ngồi Vai dọc (trái, phải) 2 $25 \times 40 \times 525$ 0,0012
Nan ngồi bìa / Nan ngồi trong 7 $19/17 \times 40 \times 468$ 0,0024
Vế chân & tay vịn Chân trước (trái, phải) 2 $25 \times 50 \times 652$ 0,0018
Chân sau (trái, phải) 2 $25 \times 50 \times 714$ 0,0018
Tay vịnh (trái, phải) 2 $25 \times 58 \times 502$ 0,0014
Xà chân 2 $19 \times 50 \times 501$ 0,0009
  • Kết cấu liên kết phụ kiện: Ghế sử dụng 22 loại vật tư liên kết cơ khí và phụ kiện chuyên dụng: 5 pát nối chữ U, 2 pát chìm Nordby, 2 pát hộp 7 bậc điều chỉnh góc ngả lưng, 22 chốt gỗ, 10 bulong, 4 tán ngang $\varnothing 10 \times 20$, vít đầu bằng $\varnothing 3,5 \times 20$, tán có ron nhựa, long đền và 4 đế chân nhựa bảo vệ chống ẩm.
  • Quy trình công nghệ 5 công đoạn:
    1. Sơ chế: Cắt ngắn $\rightarrow$ Bào cuốn $\rightarrow$ Bào 4 mặt (vát cạnh $2 \times 45^\circ$).
    2. Tinh chế: Xử lý bề mặt $\rightarrow$ Chà nhám thùng $\rightarrow$ Cắt tinh chế $\rightarrow$ Đánh mộng dương/đục mộng âm $\rightarrow$ Khoan lỗ $\rightarrow$ Phay rãnh/bo đầu R.
    3. Lắp ráp cụm & làm nguội: Lắp ráp các cụm vế tựa, vế mặt ngồi, vế chân; làm nguội sơ bộ.
    4. Trang sức bề mặt: Làm nguội tinh $\rightarrow$ Sơn lót, sơn phủ hệ sơn nước (water-base) 3 lớp.
    5. Đóng gói: Kiểm tra KCS $\rightarrow$ Đóng gói phụ kiện, carton xuất khẩu.

Chương 5: Kết luận - Kiến nghị

Tác giả tổng kết các thông số kỹ thuật đã khảo sát, khẳng định tính hợp lý của dây chuyền công nghệ và đề xuất các giải pháp kỹ thuật nhằm xử lý khuyết tật gỗ, nâng cao tỷ lệ lợi dụng gỗ và giảm tỷ lệ phế phẩm trong sản xuất.


Kết quả và đóng góp

Kết quả khảo sát thực nghiệm

Khóa luận đã xác lập bộ dữ liệu thực nghiệm về tỷ lệ khuyết tật của nguồn gỗ Keo lá tràm nguyên liệu đầu vào tại nhà máy Scansia Pacific:

Dạng khuyết tật khảo sát Số lượng thanh hỏng (trên 840 thanh) Tỷ lệ phần trăm (%)
Nứt tét 58 6,90%
Cong vênh 35 4,17%
Tim gỗ 33 3,93%
Lẹm vỏ 28 3,33%
Nấm mốc 11 1,07%
Mục 9 1,07%
Tổng số phôi không đạt chuẩn 174 20,70%

Ngoài ra, khảo sát thực tế cho thấy phần lớn các thanh gỗ Keo lá tràm đều xuất hiện từ 3 đến 4 mắt chết tự nhiên trên một thanh phôi.

Giải pháp và kiến nghị kỹ thuật

Trên cơ sở phân tích nguyên nhân khuyết tật và phế phẩm qua từng khâu gia công, tác giả đề xuất các giải pháp kỹ thuật cụ thể:

  • Tận dụng phôi khuyết tật: Đối với phôi bị nứt tét hoặc cong vênh cục bộ, thực hiện cắt hạ quy cách xuống các kích thước ngắn hơn để làm nan tựa nhỏ ($15 \times 30 \times 183\text{ mm}$) hoặc nan tựa xéo ($15 \times 30 \times 148\text{ mm}$).
  • Phân loại sử dụng theo chất lượng bề mặt: Các thanh phôi dính mắt gỗ, tim gỗ được điều chuyển sang sản xuất các chi tiết khuất (mặt C), mặt gầm không lộ ra ngoài, hoặc dùng cho các dòng sản phẩm phủ sơn màu trắng/xám và sản phẩm dán phủ veneer.
  • Xử lý bề mặt cục bộ: Sử dụng hỗn hợp bột gỗ mịn kết hợp với keo chuyên dụng để trám trét các lỗ mắt chết nhỏ trước khi đưa vào công đoạn chà nhám và sơn phủ.
  • Kiểm soát chuỗi cung ứng: Đề xuất nhà máy đánh giá lại tiêu chuẩn phân hạng và lựa chọn các đơn vị cung ứng xẻ sấy gỗ tràm có uy tín nhằm ổn định chất lượng gỗ đầu vào.

Đóng góp của đề tài

  • Hệ thống hóa toàn bộ quy trình công nghệ, xây dựng lưu trình công nghệ chi tiết từ phôi thô đến thành phẩm đóng gói cho dòng sản phẩm ghế ngả lưng xuất khẩu NAMMARO Reclining Chair.
  • Cung cấp bảng quy cách kích thước 19 chi tiết tinh chế, bảng thống kê 22 loại phụ kiện lắp ráp cơ khí và thông số máy móc phục vụ trực tiếp cho công tác kiểm soát sản xuất tại xưởng.
  • Xác định tỷ lệ khuyết tật thực tế (20,7%) của gỗ Keo lá tràm, làm cơ sở định lượng cho việc lập kế hoạch vật tư và tính toán giá thành sản phẩm.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

  • Hạn chế: Nghiên cứu được thực hiện giới hạn trên một mã sản phẩm cụ thể (ghế NAMMARO Reclining Chair) tại một nhà máy chế biến gỗ (Công ty TNHH Scansia Pacific) trong khoảng thời gian 5 tháng (tháng 5/2023 – tháng 9/2023). Các số liệu khuyết tật và tỷ lệ lợi dụng gỗ phản ánh đặc tính của nguồn gỗ Keo lá tràm tại thời điểm khảo sát.
  • Hướng nghiên cứu mở rộng: Nghiên cứu tiếp tục mở rộng khảo sát tỷ lệ lợi dụng gỗ trên toàn bộ các dòng sản phẩm nội thất và ngoại thất kết hợp (bàn, ghế bành, sofa); nghiên cứu ứng dụng công nghệ tối ưu hóa đường cắt tự động trên máy cưa cắt khuyết tật nhằm giảm thiểu hơn nữa tỷ lệ hao hụt gỗ xẻ.

Giá trị tham khảo

Khóa luận là tài liệu tham khảo chuyên môn hữu ích đối với:

  • Sinh viên và học viên: Chuyên ngành Công nghệ chế biến lâm sản, Kỹ thuật chế biến gỗ, Thiết kế và sản xuất đồ nội thất cần tài liệu thực tế về phương pháp khảo sát dây chuyền sản xuất công nghiệp, cách lập biểu đồ gia công và tính toán định mức gỗ.
  • Kỹ sư công nghệ và cán bộ quản lý sản xuất: Các nhà máy chế biến gỗ xuất khẩu tham khảo bảng quy cách chi tiết 19 mã phôi, kết cấu liên kết phụ kiện (pát U, pát Nordby, pát hộp 7 bậc) và các giải pháp hạ quy cách phôi để nâng cao tỷ lệ thu hồi gỗ Keo lá tràm.
  • Bộ phận Quản lý chất lượng (QA/QC): Tham khảo quy trình kiểm soát độ ẩm (8–14%), tiêu chuẩn phân hạng khuyết tật và các bước làm nguội - sơn 3 lớp hệ nước theo tiêu chuẩn IKEA.

Câu hỏi thường gặp

1. Sản phẩm ghế NAMMARO Reclining Chair được sản xuất từ loại gỗ nào và sử dụng hệ sơn gì?
Sản phẩm sử dụng 100% nguyên liệu gỗ Keo lá tràm (Acacia) xẻ sấy đạt độ ẩm từ 8% đến 14%, bề mặt được hoàn thiện bằng hệ sơn nước (water-base) gồm 3 lớp phủ để đảm bảo độ bền trong môi trường sử dụng ngoài trời.

2. Kích thước tổng thể và các thông số kết cấu chính của ghế là bao nhiêu?
Ghế có kích thước tổng thể $579 \times 778 \times 1065\text{ mm}$, thiết kế ngả 5 cấp độ tiện lợi cho việc tựa lưng hoặc ngồi thẳng, cấu thành từ 4 cụm kết cấu chính với 19 chi tiết gỗ tinh chế và 22 loại chi tiết/phụ kiện cơ khí lắp ráp.

3. Tỷ lệ khuyết tật của nguồn gỗ Keo lá tràm đầu vào được xác định là bao nhiêu và khuyết tật nào chiếm tỷ lệ cao nhất?
Qua khảo sát 28 đợt mẫu trên 840 thanh gỗ tràm quy cách $29 \times 45 \times 750\text{ mm}$, tổng tỷ lệ phôi khuyết tật không đạt chuẩn là 20,70% (174 thanh). Trong đó, khuyết tật nứt tét chiếm tỷ lệ cao nhất với 6,90%, tiếp theo là cong vênh (4,17%), tim gỗ (3,93%), lẹm vỏ (3,33%), nấm mốc (1,07%) và mục (1,07%).

4. Cơ chế ngả 5 bậc của ghế NAMMARO Reclining Chair hoạt động nhờ những liên kết phụ kiện nào?
Ghế sử dụng cơ cấu pát hộp 7 bậc liên kết giữa tay vịn và khung chân/tựa, kết hợp với các pát nối chữ U, pát chìm Nordby, bulong, tán có ron nhựa và long đền nhựa để tạo chuyển động xoay và khóa góc nghiêng vững chắc.

5. Quy trình công nghệ sản xuất sản phẩm tại Scansia Pacific gồm những công đoạn chính nào?
Quy trình sản xuất gồm 5 công đoạn chính: Sơ chế (cắt ngắn, bào cuốn, bào 4 mặt vát cạnh), Tinh chế (chà nhám thùng, cắt tinh, đánh mộng dương, đục mộng âm, khoan lỗ, phay rãnh), Lắp ráp cụm và làm nguội, Trang sức bề mặt (làm nguội tinh và sơn 3 lớp sơn nước), Đóng gói (kiểm tra chất lượng KCS, dán nhãn và đóng thùng carton).


Kết luận

Khóa luận của tác giả Trần Nhật Trường đã hoàn thành việc khảo sát toàn diện quy trình công nghệ sản xuất ghế ngả lưng NAMMARO Reclining Chair tại Công ty TNHH Scansia Pacific. Công trình cung cấp hệ thống dữ liệu thực nghiệm chuẩn xác về cơ lý tính gỗ Keo lá tràm, tỷ lệ khuyết tật đầu vào (20,7%) và các thông số công nghệ gia công chi tiết qua 5 công đoạn sản xuất. Các giải pháp tận dụng phôi hạ quy cách và phân loại chi tiết được đề xuất trong đề tài mang tính ứng dụng thực tiễn cao, góp phần giải quyết bài toán nâng cao tỷ lệ lợi dụng gỗ và hạ giá thành cho doanh nghiệp chế biến gỗ xuất khẩu.