Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Ngành công nghiệp chế biến gỗ Việt Nam trong những năm gần đây đã có sự phát triển vượt bậc, trở thành ngành hàng xuất khẩu chủ lực và đưa Việt Nam lên vị trí dẫn đầu khu vực Đông Nam Á về xuất khẩu đồ gỗ. Tuy nhiên, sự phát triển nhanh chóng này cũng đi kèm với nhiều thách thức lớn, đặc biệt là tình trạng khan hiếm nguồn nguyên liệu gỗ tự nhiên, yêu cầu khắt khe về việc truy xuất nguồn gốc gỗ hợp pháp theo các hiệp định thương mại tự do như EVFTA, cùng các cam kết bảo vệ môi trường và chứng chỉ rừng FSC. Trước bối cảnh chi phí nguyên vật liệu ngày càng tăng, các doanh nghiệp chế biến gỗ xuất khẩu buộc phải tìm giải pháp tối ưu hóa quy trình công nghệ sản xuất, nâng cao tỷ lệ lợi dụng nguyên liệu, hạn chế sai sót và giảm thiểu tỷ lệ phế phẩm nhằm nâng cao năng lực cạnh tranh trên thị trường quốc tế.

Xuất phát từ thực tiễn sản xuất tại Công ty Cổ phần Trần Đức – một doanh nghiệp chuyên sản xuất đồ gỗ nội thất và cấu kiện gỗ xây dựng xuất khẩu sang thị trường Âu - Mỹ, đề tài khóa luận "Khảo sát quy trình công nghệ sản xuất tủ đầu giường TV22 tại Công ty Cổ phần Trần Đức" được thực hiện nhằm giải quyết các yêu cầu kỹ thuật cụ thể tại nhà xưởng.

Đề tài xác định mục đích khảo sát quy trình công nghệ sản xuất thực tế tại nhà máy, đánh giá ưu nhược điểm trong việc bố trí dây chuyền và thiết bị, từ đó đề xuất các biện pháp kỹ thuật cải tiến quy trình nhằm nâng cao năng suất và chất lượng sản phẩm. Nhiệm vụ và mục tiêu nghiên cứu cụ thể bao gồm:

  1. Khảo sát nguyên, vật liệu sử dụng để sản xuất sản phẩm tủ đầu giường TV22.
  2. Khảo sát quy trình và dây chuyền công nghệ sản xuất sản phẩm tại các phân xưởng.
  3. Lập biểu đồ gia công và xác định lưu trình công nghệ sản xuất từng chi tiết, cụm chi tiết.
  4. Tính toán tỷ lệ lợi dụng gỗ và ván qua từng công đoạn sản xuất (sơ chế, tinh chế).
  5. Xác định tỷ lệ khuyết tật (tỷ lệ phế phẩm) xuất hiện qua các công đoạn gia công.
  6. Phân tích, đánh giá quy trình và đề xuất các giải pháp kỹ thuật khắc phục tồn tại.

Phạm vi nghiên cứu của đề tài được giới hạn tại các phân xưởng sản xuất thuộc Công ty Cổ phần Trần Đức (địa chỉ: Số 69/13, đường Bình Chuẩn, TP. Thuận An, tỉnh Bình Dương). Thời gian thực hiện khảo sát, thu thập số liệu thực tế tại nhà máy diễn ra từ ngày 04/10/2022 đến ngày 04/12/2022 (khoảng thời gian thực hiện đề tài từ ngày 01/10/2022 đến ngày 31/12/2022 và hoàn thành báo cáo vào tháng 02/2023).


Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khóa luận được xây dựng dựa trên các nguyên lý kỹ thuật của ngành Công nghệ Chế biến Lâm sản, bao gồm công nghệ xẻ sấy gỗ, kỹ thuật gia công phôi mộc từ gỗ tự nhiên và ván nhân tạo, nguyên lý tạo hình chi tiết, công nghệ dán phủ bề mặt (ép veneer), kỹ thuật liên kết mộc và công nghệ trang sức bề mặt đồ gỗ (sơn phủ bảo vệ và hoàn thiện thẩm mỹ).

Tác giả đã kết hợp phương pháp nghiên cứu ngoại nghiệp và nội nghiệp để thu thập, phân tích dữ liệu:

  • Phương pháp ngoại nghiệp (Khảo sát trực tiếp tại xưởng sản xuất):
    • Tiến hành quan sát, theo dõi trực tiếp các bước gia công trên từng cụm chi tiết của tủ đầu giường TV22 tại các tổ sản xuất: tổ sơ chế, tổ tinh chế, tổ chà nhám, tổ lắp ráp, tổ sơn và tổ đóng gói.
    • Sử dụng các dụng cụ đo kiểm chuyên dụng như thước dây, thước kẹp cơ khí để đo đạc quy cách phôi nguyên liệu đầu vào và kích thước thành phẩm qua từng bước công nghệ; sử dụng súng bắn nhiệt hồng ngoại để đo nhiệt độ thực tế của máy ép nhiệt.
    • Theo dõi, phân loại và đếm số lượng các dạng khuyết tật, phế phẩm phát sinh trên các lô sản phẩm mẫu ở từng công đoạn máy.
  • Phương pháp nội nghiệp (Xử lý số liệu và mô hình hóa):
    • Sử dụng phần mềm Microsoft Excel để lập bảng tính, tổng hợp số liệu đo đạc kích thước, tính toán thể tích phôi mộc trước và sau gia công, từ đó tính toán tỷ lệ lợi dụng gỗ và tỷ lệ khuyết tật.
    • Sử dụng phần mềm AutoCAD để vẽ và trình bày các bản vẽ kỹ thuật chi tiết, bản vẽ phối cảnh tổng thể và sơ đồ kết cấu của sản phẩm.

Các công thức toán học được sử dụng để tính toán định lượng:

  • Thể tích của từng chi tiết gỗ: $$V = L \times W \times T \quad (\text{m}^3)$$ (Trong đó: $L$ là chiều dài, $W$ là chiều rộng, $T$ là chiều dày).
  • 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, $V_t$ là thể tích gỗ trước khi gia công).
  • Tỷ lệ lợi dụng gỗ tổng hợp của toàn bộ quá trình: $$K_{\text{chung}} = \prod K_i$$ (Trong đó: $K_i$ là tỷ lệ lợi dụng của từng công đoạn thứ $i$).
  • Tỷ lệ khuyết tật ($P%$): $$P% = \frac{P_h}{n} \times 100%$$ (Trong đó: $P_h$ là số chi tiết hỏng/khuyết tật, $n$ là tổng số chi tiết theo dõi trong lô sản xuất).

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Đặt vấn đề

Chương này trình bày tính cấp thiết của việc hoàn thiện quy trình công nghệ chế biến đồ gỗ xuất khẩu trước áp lực thiếu hụt nguyên liệu và cạnh tranh thị trường. Tác giả xác định rõ mục đích, mục tiêu, đối tượng, phạm vi nghiên cứu tại Công ty Cổ phần Trần Đức cùng ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài trong việc hỗ trợ doanh nghiệp tiết kiệm nguyên liệu, giảm giá thành sản xuất.

Chương 2: Tổng quan

Chương 2 tổng thuật tình hình phát triển của ngành công nghiệp chế biến gỗ Việt Nam, các cơ hội thị trường và rào cản kỹ thuật (EVFTA, truy xuất nguồn gốc, chứng chỉ FSC, cam kết của các hiệp hội gỗ VIFORES, HAWA, BIFA, FPA Bình Định). Đồng thời, chương này giới thiệu tổng quan về Công ty Cổ phần Trần Đức (thành lập năm 2003, diện tích nhà xưởng 100.000 m², quy mô hơn 2.000 lao động), phân tích cơ cấu tổ chức bộ máy sản xuất, tình hình máy móc thiết bị (nguồn gốc từ Đài Loan, Đức, Hà Lan, Việt Nam) và việc duy trì mô hình quản lý 5S tại các phân xưởng.

Chương 3: Nội dung và phương pháp nghiên cứu

Tác giả cụ thể hóa 8 nội dung nghiên cứu kỹ thuật và trình bày chi tiết các phương pháp khảo sát nguyên vật liệu, phân tích quy trình gia công, phương pháp đo đạc kích thước thực tế, phương pháp tính toán thể tích và xác lập các công thức toán học xác định tỷ lệ lợi dụng nguyên liệu, tỷ lệ khuyết tật qua 4 công đoạn sản xuất.

Chương 4: Kết quả và thảo luận

Đây là chương nội dung chính của khóa luận, bao gồm các khảo sát định lượng và phân tích kỹ thuật:

  • Đặc điểm nguyên vật liệu sử dụng:
    • Gỗ Cao su (Hevea brasiliensis): Gỗ xẻ có độ ẩm 8 - 12%, quy cách dày 18 - 23 mm, rộng 150 - 220 mm, dài 1200 - 1500 mm. Dùng làm các thanh giằng, bọ liên kết, đố chịu lực.
    • Gỗ Tần bì (Ash - Fraxinus spp.): Quy cách dày 20 - 23 mm, rộng 250 - 500 mm, dài 1500 mm. Sử dụng cho các chi tiết mặt ngoài đòi hỏi thẩm mỹ cao như nẹp, đai ngang, đai dọc, ván mặt ngăn kéo.
    • Ván dán (Plywood): Tỷ trọng 600 - 700 kg/m³, dùng cho khung ngăn kéo, mộng lưỡi gà, ke góc.
    • Ván MDF: Quy cách chiều dày 3, 6, 9, 12, 15, 18, 21, 25 mm; khổ tiêu chuẩn 1220 x 2440 mm và 1830 x 2440 mm. Dùng làm ván nóc, ván hông, ván đáy, ván hậu.
    • Veneer và vật liệu phụ trợ: Veneer tự nhiên (Flat cut, Quarter cut, Rift cut), keo sữa dán gỗ, keo 502, bột khô trám trét, ray trượt giảm chấn mở toàn phần $L=400$ mm (chịu lực 35 kg), vít ren, chốt gỗ.
  • Đặc điểm kết cấu sản phẩm tủ đầu giường TV22:
    • Kích thước tổng thể: $585 \times 559 \times 762$ mm.
    • Cấu trúc gồm 5 cụm chính với tổng cộng 34 chi tiết linh kiện:
      1. Cụm nóc: Gồm 8 chi tiết (ván nóc MDF, các thanh ghép gỗ Cao su/MDF, đai dọc, đai ngang, thanh liên kết gỗ Tần bì).
      2. Cụm hông - đáy: Gồm 7 chi tiết (ván hông MDF, nẹp gỗ Tần bì, ván kệ chết MDF, bọ liên kết gỗ Cao su, ván đáy MDF).
      3. Cụm chân: Gồm 6 chi tiết (đai ngang, đai dọc Plywood, bọ liên kết, bọ bắt đế chân tăng gỗ Cao su, mộng lưỡi gà).
      4. Cụm ván hậu: Gồm 2 chi tiết (ván hậu MDF $13 \times 420 \times 731$ mm và bọ liên kết gỗ Cao su).
      5. Cụm ngăn kéo: Gồm 10 chi tiết (ván mặt ngăn kéo gỗ Tần bì, nẹp gỗ Tần bì, ván tiền/hông/hậu/đáy ngăn kéo Plywood, tấm xi măng tăng trọng lượng $18 \times 300 \times 450$ mm, ke góc đáy).
    • Các dạng liên kết sử dụng: Liên kết vít sắt xi 7 màu, liên kết chốt gỗ $\varnothing 6 \times 30$ mm và $\varnothing 8 \times 30$ mm gia cố bằng keo sữa, liên kết rãnh mộng lưỡi gà và mộng én (mộng mang cá).
  • Quy trình và dây chuyền công nghệ gia công:
    • Khâu ép veneer: Sử dụng máy lăn keo và máy ép nhiệt. Thời gian đặt ván vào ép quy định dưới 10 giây để tránh khô keo bề mặt. Nhiệt độ cài đặt trên máy là 120°C, thời gian 1 phút; tuy nhiên số liệu đo kiểm thực tế bằng súng nhiệt cho thấy nhiệt độ bàn ép chỉ đạt 80 - 100°C và thời gian ép kéo dài 3 - 4 phút tùy loại veneer.
    • Khâu sơ chế: Sử dụng máy cưa đĩa cắt ngắn, máy rong cạnh (ripsaw), máy bào 2 mặt, máy cắt ván tự động CNC.
    • Khâu tinh chế: Máy cắt tinh 2 đầu, máy cắt góc 45°, máy phay router, máy phay mộng mang cá, máy khoan lỗ liên kết.
    • Khâu chà nhám và xử lý bề mặt: Máy chà nhám thùng, máy chà nhám băng, máy chà nhám chổi, máy chà nhám rung và nhám tay; xử lý khuyết tật bề mặt bằng bột gỗ kết hợp keo 502.
    • Khâu lắp ráp, trang sức và đóng gói: Lắp ráp cụm bằng vam kẹp thủy lực và bắn vít, chuyển qua chuyền sơn (sơn lót, lau glaze, sơn bóng), kiểm tra chất lượng KCS và đóng gói thành phẩm theo tiêu chuẩn xuất khẩu.
  • Xác định tỷ lệ lợi dụng nguyên liệu và tỷ lệ khuyết tật: Đề tài tính toán cụ thể tỷ lệ sử dụng phôi qua từng bước máy của công đoạn sơ chế, tinh chế và tổng hợp tỷ lệ khuyết tật qua 4 công đoạn sản xuất.

Chương 5: Kết luận và kiến nghị

Tóm tắt các kết quả đạt được về tỷ lệ lợi dụng gỗ, tỷ lệ phế phẩm và đưa ra các kiến nghị kỹ thuật nhằm nâng cao độ chính xác gia công tại nhà máy.


Kết quả và đóng góp

Khóa luận đã đưa ra các kết quả định lượng cụ thể về hiệu quả sử dụng nguyên liệu và chất lượng gia công sản phẩm tủ đầu giường TV22 tại Công ty Cổ phần Trần Đức:

Chỉ tiêu kỹ thuật / Công đoạn Tỷ lệ lợi dụng nguyên liệu (%) Tỷ lệ khuyết tật / Phế phẩm (%)
Công đoạn sơ chế (cắt ngắn, rong cạnh, bào) 60,0% 0,08%
Công đoạn tinh chế (cắt tinh, phay mộng, khoan, chà nhám) 87,4% 0,01%
Tỷ lệ lợi dụng ván nhân tạo 69,3%
Tỷ lệ lợi dụng gỗ tổng thể toàn quy trình 53,0%
Công đoạn lắp ráp 4,40%
Công đoạn trang sức bề mặt (sơn lót, glaze, bóng) 2,70%

Các phát hiện kỹ thuật và đóng góp của đề tài

  1. Xác lập bộ hồ sơ công nghệ chuẩn cho sản phẩm TV22: Thiết lập đầy đủ bản vẽ kỹ thuật 34 chi tiết, bảng kê vật tư phụ liệu (BOM), lưu trình công nghệ chi tiết cho từng cụm (nóc, hông - đáy, chân, hậu, ngăn kéo) và biểu đồ gia công tổng thể.
  2. Chỉ ra sự sai lệch thông số ép nhiệt: Phát hiện sự chênh lệch đáng kể giữa thông số cài đặt trên máy ép nhiệt (120°C / 1 phút) so với thông số đo thực tế bằng súng nhiệt (chỉ đạt 80 - 100°C, kéo dài 3 - 4 phút), làm cơ sở để bộ phận cơ điện và kỹ thuật cân chỉnh lại áp suất và nhiệt độ bàn ép.
  3. Định vị khâu phát sinh khuyết tật cao nhất: Số liệu khảo sát cho thấy tỷ lệ phế phẩm tập trung lớn nhất ở công đoạn lắp ráp (4,40%) và công đoạn trang sức bề mặt (2,70%), trong khi khâu sơ chế (0,08%) và tinh chế (0,01%) có tỷ lệ khuyết tật rất thấp.

Đề xuất và giải pháp kỹ thuật của tác giả

  • Cần kiểm soát chặt chẽ nhiệt độ và thời gian chu kỳ của máy ép nhiệt; thực hiện bôi keo đồng đều và đưa phôi vào máy ép trong khoảng thời gian dưới 10 giây để tránh hiện tượng khô keo cục bộ gây phồng rộp veneer.
  • Tăng cường công tác kiểm tra kích thước chi tiết sau khâu tinh chế trước khi chuyển sang khâu lắp ráp nhằm giảm thiểu sai lệch kích thước tích lũy, từ đó kéo giảm tỷ lệ khuyết tật 4,40% ở công đoạn lắp ráp.
  • Chuẩn hóa quy trình xử lý khuyết tật bằng bột trét và chà nhám mịn trước khi sơn để hạn chế các lỗi hạt bụi, vết rạn nứt hoặc bong tróc sơn ở khâu hoàn thiện bề mặt.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

  • Hạn chế:
    • Phạm vi khảo sát chỉ thực hiện trên một mẫu sản phẩm đơn lẻ (Tủ đầu giường TV22) trong một khoảng thời gian ngắn (02 tháng thực tập).
    • Nghiên cứu chưa đi sâu tính toán chi phí giá thành sản xuất chi tiết cho từng công đoạn và chưa đánh giá toàn diện mức độ tiêu hao năng lượng điện của hệ thống máy móc.
  • Hướng nghiên cứu tiếp:
    • Mở rộng khảo sát định mức sử dụng gỗ và tỷ lệ khuyết tật trên các dòng sản phẩm nội thất phức tạp hơn (sản phẩm kết hợp kim loại, kính hoặc bọc nệm).
    • Nghiên cứu ứng dụng các phần mềm tối ưu hóa sơ đồ cắt xẻ phôi tự động (Cutting Optimization) trên máy CNC để nâng cao tỷ lệ lợi dụng ván nhân tạo vượt mức 69,3%.
    • Thử nghiệm tối ưu hóa các thông số công nghệ của hệ thống sơn tự động nhằm giảm thiểu tỷ lệ lỗi 2,70% ở khâu trang sức bề mặt.

Giá trị tham khảo

Khóa luận là tài liệu tham khảo thực tiễn hữu ích dành cho:

  • Sinh viên ngành Chế biến Lâm sản, Kỹ thuật Gỗ, Thiết kế Nội thất: Cung cấp phương pháp luận chuẩn mực về cách khảo sát nhà máy, phương pháp lập bảng kê chi tiết (BOM), xây dựng lưu trình công nghệ từng bước và công thức tính toán tỷ lệ lợi dụng gỗ/ván trong môi trường công nghiệp thực tế.
  • Kỹ sư công nghệ và cán bộ quản lý sản xuất tại các nhà máy chế biến gỗ: Cung cấp số liệu tham khảo về định mức phôi mộc, các thông số vận hành máy ép veneer, máy bào, máy phay mộng én và các điểm kiểm soát chất lượng (QC) quan trọng tại các khâu gia công đồ gỗ xuất khẩu.

Câu hỏi thường gặp

1. Kích thước tổng thể và kết cấu của tủ đầu giường TV22 được thiết kế như thế nào?
Tủ đầu giường TV22 có kích thước tổng thể là $585 \times 559 \times 762$ mm. Sản phẩm được cấu thành từ 5 cụm chi tiết chính: Cụm nóc, Cụm hông - đáy, Cụm chân, Cụm ván hậu và Cụm ngăn kéo, bao gồm tổng cộng 34 chi tiết linh kiện gỗ tự nhiên và ván nhân tạo.

2. Các loại nguyên vật liệu chính được sử dụng để sản xuất tủ TV22 gồm những gì?
Nguyên liệu chính bao gồm: gỗ Cao su ghép thanh (độ ẩm 8 - 12%), gỗ Tần bì (Ash), ván dán Plywood (tỷ trọng 600 - 700 kg/m³), ván sợi MDF (dày từ 3 đến 25 mm) phủ veneer tự nhiên/nhân tạo, kết hợp tấm xi măng tăng trọng lượng đáy ngăn kéo cùng các phụ liệu như keo sữa, keo 502, vít sắt xi, chốt gỗ và ray trượt giảm chấn $L=400$ mm.

3. Tỷ lệ lợi dụng nguyên liệu của sản phẩm tủ đầu giường TV22 đạt bao nhiêu?
Tỷ lệ lợi dụng gỗ tổng thể của toàn bộ quá trình sản xuất tủ TV22 đạt 53,0%. Trong đó, tỷ lệ lợi dụng gỗ ở công đoạn sơ chế đạt 60,0%, công đoạn tinh chế đạt 87,4%, và tỷ lệ lợi dụng đối với ván nhân tạo đạt 69,3%.

4. Khâu sản xuất nào có tỷ lệ phát sinh khuyết tật cao nhất theo kết quả khảo sát?
Khâu lắp ráp có tỷ lệ khuyết tật cao nhất với 4,40%, tiếp theo là khâu trang sức bề mặt với 2,70%. Trong khi đó, các khâu gia công cơ khí ban đầu có tỷ lệ khuyết tật rất thấp (sơ chế là 0,08% và tinh chế là 0,01%).

5. Điểm sai lệch kỹ thuật đáng chú ý nhất tại dây chuyền máy móc được tác giả phát hiện là gì?
Tại khâu ép nhiệt dán veneer, thông số cài đặt trên máy là nhiệt độ 120°C và thời gian ép 1 phút, nhưng kết quả đo kiểm thực tế bằng súng nhiệt cho thấy nhiệt độ bàn ép chỉ đạt 80 - 100°C và thời gian ép thực tế phải kéo dài từ 3 - 4 phút để keo đóng rắn hoàn toàn.


Kết luận

Khóa luận tốt nghiệp của tác giả Nguyễn Thị Nương đã hoàn thành việc khảo sát toàn diện quy trình công nghệ sản xuất tủ đầu giường TV22 tại Công ty Cổ phần Trần Đức. Đề tài đã hệ thống hóa chi tiết lưu trình gia công 34 linh kiện mộc, bóc tách cấu trúc 5 cụm sản phẩm và xác định chính xác các thông số định lượng gồm tỷ lệ lợi dụng gỗ tổng thể (53,0%) cùng tỷ lệ khuyết tật qua 4 công đoạn chính. Những phát hiện về sự chênh lệch thông số ép nhiệt và các đề xuất kỹ thuật được đưa ra là nguồn dữ liệu thực chứng có giá trị ứng dụng trực tiếp cho công tác quản lý chất lượng và cải tiến quy trình sản xuất đồ gỗ nội thất tại doanh nghiệp.