Tổng quan nghiên cứu

Ngành công nghiệp sản xuất giày dép tại Việt Nam hiện đang giữ vị trí thứ ba về kim ngạch xuất khẩu với doanh thu đạt khoảng 6,5 tỷ USD, tăng 27,39% so với cùng kỳ năm trước. Thị trường xuất khẩu chủ yếu tập trung vào EU, Mỹ và Nhật Bản, chiếm tới 80% tỷ trọng xuất khẩu. Trong khi đó, thị trường nội địa tiêu thụ khoảng 130-140 triệu đôi giày dép mỗi năm, trong đó ngành công nghiệp đáp ứng được gần 50% nhu cầu với khoảng 70 triệu đôi. Tuy nhiên, công đoạn bôi keo cho chi tiết đế và mũ giày vẫn chủ yếu được thực hiện thủ công bằng bàn chải đánh răng, gây ảnh hưởng xấu đến sức khỏe người lao động và hạn chế năng suất sản xuất.

Mục tiêu của luận văn là thiết kế một máy bôi keo tự động cho chi tiết đế và mũ giày nhằm nâng cao năng suất lên 1000 chiếc/giờ, cải thiện chất lượng sản phẩm và điều kiện làm việc cho công nhân. Phạm vi nghiên cứu tập trung vào thiết kế cấu hình, hệ thống cơ khí và điều khiển cho máy bôi keo tại Việt Nam, với thời gian thực hiện từ tháng 7 đến tháng 11 năm 2012. Việc ứng dụng máy bôi keo tự động không chỉ giúp giảm thiểu tác hại của khí độc trong quá trình làm việc mà còn tạo lợi thế cạnh tranh cho ngành da giày Việt Nam trong bối cảnh thị trường toàn cầu ngày càng khắt khe về chất lượng và tốc độ sản xuất.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên các lý thuyết và mô hình kỹ thuật trong lĩnh vực công nghệ chế tạo máy, đặc biệt là:

  • Lý thuyết tự động hóa và điều khiển CNC: Ứng dụng trong thiết kế hệ thống điều khiển máy bôi keo với 5 bậc tự do, giúp thực hiện các chuyển động phức tạp và chính xác theo biên dạng chi tiết giày.
  • Mô hình thiết kế đồng thời (Concurrent Engineering): Áp dụng trong quá trình thiết kế đồng bộ các cụm máy và tích hợp thành hệ thống hoàn chỉnh nhằm rút ngắn thời gian thiết kế và nâng cao hiệu quả.
  • Khái niệm về công nghệ phun keo và bôi keo: Phân tích ưu nhược điểm của các phương pháp phun keo dạng nhỏ giọt, dạng đường và bôi keo truyền thống để lựa chọn phương án tối ưu cho máy.
  • Khái niệm về cơ cấu chuyển động đa bậc tự do: Thiết kế các cơ cấu cơ khí cho đầu phun keo và bàn máy với các trục tịnh tiến và quay nhằm đảm bảo khả năng tiếp cận toàn diện bề mặt chi tiết giày.

Phương pháp nghiên cứu

Luận văn sử dụng phương pháp nghiên cứu kết hợp:

  • Thu thập dữ liệu thứ cấp: Tổng hợp và phân tích các tài liệu, báo cáo kỹ thuật, các thiết bị máy bôi keo đã được thương mại hóa trên thế giới như máy của hãng Leibrock (Đức), Omav (Italia), và các nghiên cứu từ các phòng thí nghiệm quốc tế.
  • Phân tích so sánh và lựa chọn thiết kế: So sánh các phương án cấu hình máy bôi keo dựa trên các tiêu chí về độ cứng vững, năng suất, độ linh hoạt và không gian lắp đặt.
  • Thiết kế kỹ thuật ngược: Dựa trên các máy bôi keo hiện có để thiết kế máy phù hợp với điều kiện sản xuất tại Việt Nam.
  • Phân tích công nghệ và thông số kỹ thuật: Xác định các yếu tố công nghệ quan trọng như diện tích bề mặt phun keo, kiểu miệng phun, áp suất phun, vận tốc di chuyển đầu phun.
  • Cỡ mẫu và timeline nghiên cứu: Nghiên cứu được thực hiện trong khoảng 5 tháng (07/2012 - 11/2012) với sự hỗ trợ của các chuyên gia và thực nghiệm tại Công ty CP Giày Việt.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Năng suất máy bôi keo tự động đạt 1000 chiếc/giờ với hai trạm công tác riêng biệt cho đế và mũ giày, cao gấp đôi so với năng suất trung bình của các máy bôi keo trên thế giới (khoảng 500 chiếc/giờ).
  2. Máy được thiết kế với 5 bậc tự do, trong đó đầu phun keo có khả năng xoay và tịnh tiến linh hoạt, giúp phun keo đều và chính xác trên bề mặt chi tiết giày có kích thước và hình dạng phức tạp.
  3. Hệ thống điều khiển CNC tích hợp các giải thuật điều khiển chuyển động dọc, ngang, xoay và nghiêng đầu phun keo, đảm bảo vận hành ổn định và dễ dàng thay đổi chương trình phun keo theo yêu cầu sản phẩm.
  4. Công nhân không phải tiếp xúc trực tiếp với keo và khí độc, nhờ đó cải thiện điều kiện làm việc và sức khỏe, đồng thời giảm tỷ lệ phế phẩm do lỗi bôi keo không đều.

Thảo luận kết quả

Kết quả nghiên cứu cho thấy việc ứng dụng máy bôi keo tự động 5 bậc tự do là giải pháp hiệu quả để nâng cao năng suất và chất lượng sản phẩm trong ngành giày dép Việt Nam. So với các máy bôi keo CNC 3-4 trục trên thế giới, máy được thiết kế có độ linh hoạt cao hơn, phù hợp với đa dạng chi tiết giày. Việc tích hợp hệ thống hút hơi keo và điều khiển tự động giúp giảm thiểu tác hại môi trường và sức khỏe người lao động, phù hợp với tiêu chuẩn trách nhiệm xã hội SA8000.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ so sánh năng suất giữa máy bôi keo tự động và phương pháp thủ công, cũng như bảng thống kê các thông số kỹ thuật của máy và các thiết bị tham khảo. So sánh với các nghiên cứu quốc tế, máy bôi keo này có tính ứng dụng cao trong điều kiện sản xuất tại Việt Nam, góp phần nâng cao năng lực cạnh tranh của ngành da giày.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Triển khai ứng dụng máy bôi keo tự động trong các doanh nghiệp sản xuất giày dép nhằm nâng cao năng suất lên ít nhất 1000 chiếc/giờ, giảm thiểu phế phẩm và cải thiện điều kiện làm việc. Thời gian thực hiện: 6-12 tháng, chủ thể: các công ty sản xuất giày dép.
  2. Đào tạo nhân lực vận hành và bảo trì máy bôi keo tự động để đảm bảo vận hành hiệu quả và kéo dài tuổi thọ thiết bị. Thời gian: 3-6 tháng, chủ thể: các trung tâm đào tạo kỹ thuật và doanh nghiệp.
  3. Nâng cao tỷ lệ nội địa hóa các linh kiện máy bôi keo nhằm giảm chi phí đầu tư và tăng khả năng bảo trì, sửa chữa tại chỗ. Thời gian: 1-2 năm, chủ thể: các nhà sản xuất thiết bị cơ khí trong nước.
  4. Phát triển nghiên cứu tiếp theo về tự động hóa các công đoạn khác trong quy trình sản xuất giày dép, như mài, lắp ráp, nhằm tạo chuỗi sản xuất tự động hoàn chỉnh. Thời gian: 2-3 năm, chủ thể: các viện nghiên cứu và trường đại học.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Doanh nghiệp sản xuất giày dép: Nắm bắt công nghệ tự động hóa trong công đoạn bôi keo để nâng cao năng suất và chất lượng sản phẩm, giảm chi phí nhân công và bảo vệ sức khỏe người lao động.
  2. Các nhà thiết kế và kỹ sư cơ khí chế tạo máy: Tham khảo mô hình thiết kế máy bôi keo 5 bậc tự do, hệ thống điều khiển CNC và các giải thuật điều khiển chuyển động phức tạp.
  3. Các viện nghiên cứu và trường đại học chuyên ngành công nghệ chế tạo máy: Là tài liệu tham khảo cho các đề tài nghiên cứu phát triển thiết bị tự động hóa trong ngành công nghiệp giày dép và các ngành liên quan.
  4. Cơ quan quản lý và hoạch định chính sách công nghiệp: Hiểu rõ về xu hướng tự động hóa trong ngành da giày để xây dựng các chính sách hỗ trợ phát triển công nghiệp chế tạo máy và nâng cao năng lực cạnh tranh quốc gia.

Câu hỏi thường gặp

  1. Máy bôi keo tự động có thể áp dụng cho các loại giày nào?
    Máy được thiết kế để bôi keo cho nhiều loại giày khác nhau, bao gồm giày thể thao, giày trẻ em, giày nam và nữ, với khả năng điều chỉnh chương trình phun keo phù hợp từng loại chi tiết.

  2. Năng suất của máy bôi keo tự động so với phương pháp thủ công như thế nào?
    Máy đạt năng suất khoảng 1000 chiếc/giờ, gấp đôi so với năng suất trung bình của phương pháp thủ công và các máy bôi keo hiện có trên thị trường, giúp giảm thời gian sản xuất và tăng hiệu quả.

  3. Máy có đảm bảo an toàn cho người vận hành không?
    Có, máy được thiết kế để công nhân không phải tiếp xúc trực tiếp với keo và khí độc, đồng thời tích hợp hệ thống hút hơi keo, cải thiện điều kiện làm việc và bảo vệ sức khỏe người lao động.

  4. Phương pháp điều khiển máy bôi keo là gì?
    Máy sử dụng hệ thống điều khiển CNC với 5 bậc tự do, kết hợp các giải thuật điều khiển chuyển động dọc, ngang, xoay và nghiêng đầu phun keo, đảm bảo độ chính xác và linh hoạt trong quá trình vận hành.

  5. Máy có thể tích hợp vào dây chuyền sản xuất hiện có không?
    Máy được thiết kế có khả năng tích hợp và đồng bộ hóa với các thiết bị khác trong dây chuyền sản xuất, giúp tự động hóa toàn bộ công đoạn mài và bôi keo, nâng cao hiệu quả sản xuất tổng thể.

Kết luận

  • Luận văn đã thiết kế thành công máy bôi keo tự động 5 bậc tự do cho chi tiết đế và mũ giày với năng suất 1000 chiếc/giờ, đáp ứng yêu cầu sản xuất công nghiệp tại Việt Nam.
  • Hệ thống điều khiển CNC và các giải thuật điều khiển chuyển động giúp máy vận hành chính xác, linh hoạt và dễ dàng thay đổi chương trình phun keo.
  • Máy góp phần cải thiện điều kiện làm việc, bảo vệ sức khỏe người lao động và giảm tỷ lệ phế phẩm trong sản xuất giày dép.
  • Kết quả nghiên cứu có ý nghĩa thực tiễn cao, được ứng dụng tại Công ty CP Giày Việt và có tiềm năng mở rộng trong ngành công nghiệp da giày.
  • Đề xuất các bước tiếp theo bao gồm đào tạo nhân lực, nâng cao tỷ lệ nội địa hóa và phát triển tự động hóa các công đoạn khác trong quy trình sản xuất giày dép.

Quý độc giả và các doanh nghiệp trong ngành da giày được khuyến khích nghiên cứu và ứng dụng các giải pháp tự động hóa trong sản xuất để nâng cao năng lực cạnh tranh và phát triển bền vững.