Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Trong lĩnh vực công nghiệp in ấn, sự phát triển nhanh chóng của khoa học kỹ thuật và nhu cầu thị trường đã đặt ra những yêu cầu khắt khe về thời gian và chi phí sản xuất. Các phương pháp in truyền thống như in Offset hay in Flexo thường đòi hỏi chi phí chế tạo bản in ban đầu lớn và thời gian chuẩn bị khuôn in kéo dài, do đó khó đáp ứng hiệu quả phân khúc đơn hàng số lượng nhỏ, cá nhân hóa hoặc cần lấy ngay. Trong bối cảnh đó, công nghệ in kỹ thuật số (in nhanh) đã gia tăng tỷ trọng rõ rệt. Cụ thể, theo số liệu được tác giả viện dẫn trong văn bản, thị phần giá trị của công nghệ in kỹ thuật số trên toàn thị trường đã tăng từ mức 15,7% vào năm 2017 lên 19,3% vào năm 2022. Ưu thế cốt lõi của in kỹ thuật số nằm ở khả năng in dữ liệu biến đổi (Variable Data Printing - VDP), không phụ thuộc vào bản in vật lý, giúp tiết kiệm thời gian chuẩn bị và giảm thiểu chi phí cho các đơn hàng ngắn hạn.

Đối với môi trường giáo dục đại học, đặc biệt tại Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh, nhu cầu in ấn tài liệu học tập, các bộ ấn phẩm đồ án môn học và đồ án tốt nghiệp của sinh viên (nhất là sinh viên thuộc Khoa Thiết kế đồ họa) là rất lớn và mang tính đặc thù cao. Các ấn phẩm này đòi hỏi đa dạng về cấu trúc, chất liệu và kỹ thuật gia công thành phẩm phức tạp, đồng thời chịu áp lực lớn về thời gian và ngân sách của người học. Từ thực tế đó, nhóm tác giả Hồ Quang Trường và Nguyễn Mai Thanh Vũ, dưới sự hướng dẫn của TS. Nguyễn Long Giang, đã thực hiện đồ án tốt nghiệp với đề tài: "Nghiên cứu xây dựng quy trình sản xuất in nhanh tại xưởng in khoa in và truyền thông".

Mục tiêu nghiên cứu của đồ án được xác định cụ thể gồm ba nội dung:

  1. Nghiên cứu thực trạng và tính hiệu quả của quy trình in cho bộ sản phẩm tại xưởng in Khoa In và Truyền thông.
  2. Phân tích ưu điểm, nhược điểm của quá trình vận hành thiết bị thực tế và đề xuất các phương án cải tiến quy trình sản xuất.
  3. Đánh giá tính khả thi và hiệu quả của quy trình hiện tại so với quy trình cải tiến dựa trên điều kiện cơ sở vật chất thực tế tại xưởng in Khoa In và Truyền thông.

Đối tượng nghiên cứu của đề tài là quy trình sản xuất các sản phẩm đặc trưng của công nghệ in nhanh dựa trên điều kiện trang thiết bị thực tế tại xưởng in cấp khoa. Về phạm vi nghiên cứu, không gian thực hiện đề tài giới hạn tại xưởng in Khoa In và Truyền thông (Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM) kết hợp khảo sát đối chứng tại Công ty Cổ phần In An Nhân; đối tượng sản phẩm trọng tâm được giới hạn ở bộ sản phẩm đồ án tốt nghiệp của sinh viên thông thường và bộ đồ án tốt nghiệp của sinh viên ngành thiết kế đồ họa; thời gian thực hiện nghiên cứu kéo dài từ ngày 19 tháng 02 năm 2023 đến ngày 20 tháng 06 năm 2023.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu được thiết lập dựa trên hệ thống cơ sở lý thuyết về kỹ thuật in nhanh (in kỹ thuật số) và các tiêu chuẩn kiểm soát quá trình sản xuất in thương mại. Khung lý thuyết và tài liệu kỹ thuật ban đầu được tác giả áp dụng bao gồm:

  • Tài liệu thông số kỹ thuật hệ thống máy in kỹ thuật số công nghiệp Versant-2100-specifications.
  • Khung hướng dẫn trình bày đồ án tốt nghiệp Format_Capstone Project_CLC 5_27_2014.
  • Tiêu chuẩn kỹ thuật in ấn MediaStandard_Print_2018.
  • Khái niệm tính phí click-charge trong in kỹ thuật số: Chi phí chi trả cho nhà cung cấp thiết bị tính cố định trên một lượt in chạy qua máy mà không phụ thuộc vào độ phủ mực. Khái niệm này là cơ sở để tác giả phân tích việc lựa chọn khổ in tối ưu nhằm hạ giá thành sản phẩm (chẳng hạn khổ in tối đa có thể mở rộng lên tới 330 mm x 355 mm trên một số hệ thống máy in chuyên dụng mà vẫn chỉ ghi nhận một lượt tính click-charge chuẩn A4).

Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm và phân tích quy trình được triển khai qua các bước cụ thể:

  • Phương pháp quan sát và ghi nhận thực tế: Tiếp cận trực tiếp dây chuyền sản xuất tại Công ty Cổ phần In An Nhân để ghi chép các bước xử lý file, thao tác vận hành hệ thống in kỹ thuật số và các dòng máy gia công thành phẩm sau in.
  • Phương pháp thực nghiệm vận hành thiết bị: Trực tiếp thao tác, căn chỉnh thông số kỹ thuật trên các thiết bị in và thành phẩm tại xưởng in Khoa In và Truyền thông dưới sự hướng dẫn của cán bộ phụ trách.
  • Phương pháp phân tích, tổng hợp và so sánh: Đánh giá dữ liệu thu thập được từ doanh nghiệp sản xuất thực tế đối chiếu với năng lực thiết bị tại xưởng in của khoa, từ đó xác lập các thông số dung sai, quy cách kiểm tra và xây dựng các bảng quy trình công nghệ chuẩn hóa.

Nguồn dữ liệu của nghiên cứu bao gồm số liệu đo đạc thực tế từ quá trình vận hành các dòng máy in kỹ thuật số (như Konica Minolta C6085, Konica Minolta C2060, Canon OCE VarioPrint 115, Xerox Versant 2100 Press) và các thiết bị gia công (như Horizon BQ-270, SMFM-390, SX-340DP, Polar N115, Kongsberg, Dumor 331, ML-750).

Nội dung chính theo từng chương

Chương I: Tổng quát

Chương mở đầu tập trung trình bày tính cấp thiết của việc áp dụng in kỹ thuật số trong sản xuất thương mại và đào tạo thực hành. Tác giả chỉ rõ các rào cản của in truyền thống đối với các đơn hàng nhỏ lẻ, phân tích xu hướng tăng trưởng thị phần in nhanh toàn cầu. Chương này xác định rõ mục tiêu nghiên cứu gồm 3 nhiệm vụ trọng tâm, khoanh vùng đối tượng khảo sát là quy trình sản xuất bộ sản phẩm đồ án sinh viên và thiết lập giới hạn nghiên cứu trong khoảng thời gian 4 tháng thực tập tại doanh nghiệp và xưởng trường.

Chương II: Cơ sở lý luận

Chương II hệ thống hóa toàn diện các lý thuyết về công nghệ in nhanh, chỉ rõ đặc trưng không dùng bản in vật lý giúp thay đổi nội dung linh hoạt theo từng bản in (in dữ liệu biến đổi). Tác giả phân tích thực trạng nguồn nhân lực tại các xưởng in nhanh: phần lớn người vận hành không qua đào tạo bài bản từ đầu mà chủ yếu học việc truyền miệng, dẫn đến nguy cơ sai hỏng cao; từ đó chứng minh sự cần thiết phải chuẩn hóa quy trình thao tác.

Quy trình sản xuất chung được phân rã thành 6 công đoạn:

  1. Trao đổi ý tưởng với khách hàng (chốt loại giấy, khổ in, mục đích sử dụng, số lượng và thời gian giao hàng).
  2. Thiết kế file (chuẩn hóa maket trên phần mềm chuyên dụng).
  3. In thử (kiểm tra nội dung, lỗi chính tả, phông chữ, độ lệch màu, bố cục và lề chừa xén).
  4. In sản lượng (điều chỉnh thông số theo vật liệu, kiểm soát lỗi và in bù hao hợp lý).
  5. Gia công sau in (cắt xén, cán màng nhiệt hoặc băng keo, cấn, gấp, dập chìm, dập nổi, ép kim, vào bìa keo nhiệt, bồi bìa cứng).
  6. Kiểm tra chất lượng sản phẩm (đối chiếu tiêu chuẩn kỹ thuật trước khi giao hàng).

Đồng thời, chương này tổng hợp quy cách kỹ thuật của 6 nhóm sản phẩm in nhanh tiêu biểu:

STT Tên sản phẩm Vật liệu chính Quy cách thành phẩm chính
1 Tem nhãn Decal mặt giấy, nhựa, màng, nhôm Cán màng, bế demi hoặc cắt thành phẩm rời
2 Hộp, túi xách, bao thư Giấy, cuộn màng, keo sữa, keo phá màng, dây xỏ, cuộn nhũ Cán màng, ép nhũ, cấn, bế, đục lỗ, dán thủ công
3 Sách bìa mềm, catalog Giấy, cuộn màng, keo nhiệt, ghim, kim, chỉ, cuộn nhũ Cán màng, ép nhũ, khâu chỉ, đóng ghim, vào bìa keo nhiệt, cấn bìa, cắt
4 Sách bìa cứng, menu Giấy, cuộn màng, bìa cứng, cuộn nhũ, kim, chỉ, keo nhiệt Cán màng, ép nhũ, khâu chỉ, cắt, bồi bìa, đục lỗ
5 Giấy khen, thiệp mời, namecard, brochure Giấy, cuộn màng, cuộn nhũ Cán màng, ép nhũ, cắt, cấn, bế (khổ namecard: 90 x 55 mm, giấy khen và brochure: A4)
6 Sổ tay, lịch để bàn Giấy, cuộn nhũ, lò xo, bìa cứng, kim, chỉ Cán màng, ép nhũ, khâu chỉ, bồi bìa (đế lịch), cắt, đục lỗ, đóng lò xo

Chương II cũng đưa ra tiêu chuẩn đánh giá chất lượng các khâu: độ phân giải in ấn phải đạt 300 dpi; khoảng cách chừa xén (bleed) quy định xén đầu 2 mm, xén bụng và chân 3 mm; kiểm tra nhiệt độ bám dính của màng và chất lượng liên kết của keo nhiệt.

Chương III: Thực trạng tại Công ty Cổ phần In An Nhân

Chương III trình bày kết quả khảo sát thực tế tại Công ty Cổ phần In An Nhân. Quy trình xử lý file được mô tả chi tiết: nhân viên nhận file từ bộ phận kinh doanh qua phần mềm dùng chung; kiểm tra kích thước, khuôn bế; xử lý tràn lề (bleed); loại bỏ hoàn toàn hệ màu Pantone khỏi file in vì hệ thống in kỹ thuật số không diễn dịch được màu pha này; kiểm tra số trang và lưu trữ độc lập file gốc để đối chiếu khi có sự cố. Định dạng xuất file chuẩn bao gồm: file ảnh đơn lẻ, file gốc đã convert phông chữ kèm file JPG đối chiếu, hoặc trọn bộ dữ liệu gồm phông chữ và liên kết hình ảnh.

Quy trình gia công thành phẩm tại An Nhân chú trọng việc tối ưu hóa diện tích in theo khổ click-charge (tối đa 330 x 355 mm cho một click A4 trên máy Konica Minolta) để tránh chi phí phụ trội. Do số lượng in nhanh nhỏ, lượng giấy in bù hao được tính toán chặt chẽ nhằm tránh lãng phí vật tư. Chương này thống kê chi tiết các thông số kỹ thuật của trang thiết bị tại công ty:

Tên thiết bị Chức năng Thông số kỹ thuật chính
Konica Minolta C6085 In màu kỹ thuật số Khổ tối đa: 330 x 487 mm; Tốc độ: 85 trang A4/phút; Định lượng: 52 – 400 gsm; Công suất: 1.800.000 bản/tháng
Konica Minolta C2060 In màu kỹ thuật số Khổ tối đa: 330 x 487 mm; Tốc độ: 60 trang A4/phút; Định lượng: 62 – 350 gsm; Công suất: 750.000 bản/tháng
Canon OCE VarioPrint 115 In đơn sắc kỹ thuật số Khổ tối đa: 320 x 488 mm; Tốc độ: 117 trang A4/phút; Định lượng: 50 – 300 gsm; Công suất: 1.700.000 bản/tháng
SMFM-390 Cán màng nhiệt Khổ cán lớn nhất: 370 mm; Tốc độ: 0 – 13 m/phút; Nhiệt độ cán: 50 – 120 °C; Công suất: 2 kW
SX-340DP Khâu chỉ sách Khổ khâu lớn nhất: 340 x 310 mm; Nhỏ nhất: 100 x 100 mm; Tốc độ: 40 lần/phút; Trọng lượng: 420 kg
Horizon BQ-270 Vào bìa keo nhiệt Khổ sách tối đa: 320 x 320 mm, tối thiểu: 135 x 105 mm; Độ dày: 1 – 50 mm; Tốc độ: 500 quyển/giờ; Bể keo: 120 – 180 °C (làm nóng 40 phút); Phay gáy tối đa: 3 mm
Ép nhũ thủy lực A3 Ép nhũ nhiệt Kích thước bàn ép: 300 x 400 mm

Chương IV: Nghiên cứu xây dựng quy trình sản xuất in nhanh tại xưởng in Khoa In và Truyền thông

Chương IV trình bày việc áp dụng thực tế và xây dựng quy trình riêng cho xưởng in của khoa. Tác giả khảo sát năng lực thiết bị sẵn có tại xưởng, bao gồm máy in màu Xerox Versant 2100 Press, máy cắt tốc độ cao POLAR N115, máy khâu chỉ sách SX-01, máy ép nhũ STMminima-F và máy cắt kỹ thuật số Kongsberg. Trên cơ sở đó, tác giả thiết lập quy trình chuẩn hóa từ khâu xử lý file in, khâu in ấn đến các quy trình gia công thành phẩm cụ thể cho 7 nhóm sản phẩm: brochure, bao thư, namecard, túi giấy, hộp giấy, tem nhãn decal và cuốn đồ án tốt nghiệp. Đồng thời, chương này giới thiệu bộ template kỹ thuật chuẩn (kích thước, đường gấp cấn, lề xén) cho các dạng bao thư, hộp giấy và tem nhãn.

Chương V: Đánh giá và đề xuất giải pháp

Chương V so sánh hiệu quả sản xuất giữa mô hình doanh nghiệp ngoài thị trường và xưởng in thực hành của trường. Tác giả chỉ ra các dạng sai hỏng thường gặp trong từng công đoạn như cán màng (bong bóng khí, nhăn màng), vào bìa keo nhiệt (lệch gáy, thiếu keo, dính trang), cắt xén (sai kích thước, lệch góc) và bế demi (đứt lớp đế, lệch biên dạng). Từ đó, tác giả đề xuất 7 phương án cải tiến quy trình công nghệ cụ thể:

  1. Cải tiến công đoạn nhận tờ in.
  2. Cải tiến công đoạn cắt.
  3. Cải tiến công đoạn cán màng.
  4. Cải tiến công đoạn ép nhũ.
  5. Cải tiến công đoạn bế.
  6. Cải tiến công đoạn gấp dán.
  7. Cải tiến công đoạn kiểm tra và đóng gói.

Bên cạnh đó, tác giả đề xuất giải pháp đào tạo, phân bổ nguồn nhân lực tại chỗ là các sinh viên thực tập để đảm bảo khả năng tự vận hành liên tục cho xưởng in.

Chương VI: Kết luận

Chương tổng kết đánh giá mức độ hoàn thành so với mục tiêu ban đầu, xác nhận đã xây dựng được quy trình vận hành đồng bộ và bộ tiêu chuẩn kiểm soát chất lượng. Tác giả cũng chỉ rõ các mặt hạn chế còn tồn tại và đề xuất định hướng tiếp tục hoàn thiện đề tài trong tương lai.

Kết quả và đóng góp

Nghiên cứu đã ghi nhận và tổng hợp các kết quả kỹ thuật cụ thể từ dữ liệu thực nghiệm:

  • Xác lập bộ thông số kỹ thuật chuẩn của các dòng máy in và thiết bị sau in (Horizon BQ-270 với nhiệt độ keo vận hành 120 – 180 °C, máy cán màng SMFM-390 với dải nhiệt 50 – 120 °C, máy Canon OCE VarioPrint 115 tốc độ 117 trang A4/phút, Konica Minolta C6085 tốc độ 85 trang A4/phút).
  • Thiết lập quy chuẩn kiểm soát trước in: độ phân giải cố định 300 dpi, kích thước chừa xén bắt buộc 2 mm đối với đầu trang và 3 mm đối với bụng và chân trang; quy tắc chuyển đổi/loại bỏ màu Pantone sang hệ màu CMYK kỹ thuật số.
  • Xây dựng 7 giải pháp cải tiến công nghệ cho các công đoạn sản xuất: từ tiếp nhận tờ in, cắt bán thành phẩm, cán màng, ép nhũ, bế hình, gấp dán thủ công/bán tự động cho đến kiểm tra đóng gói xuất xưởng.
  • Xây dựng hệ thống template mẫu và quy trình kiểm tra chất lượng riêng biệt cho hai sản phẩm trọng tâm: tập đồ án tốt nghiệp của sinh viên thông thường (đóng gáy keo nhiệt/khâu chỉ) và bộ ấn phẩm đồ án của sinh viên ngành thiết kế đồ họa (kết hợp namecard, brochure, túi giấy, hộp giấy, tem nhãn).

Về mặt đóng góp học thuật và thực tiễn, đề tài đã cụ thể hóa mối liên kết giữa kiến thức lý thuyết trong chương trình đào tạo và thực tiễn sản xuất tại doanh nghiệp in ấn thương mại. Việc xây dựng quy trình thao tác chuẩn từng bước giúp giảm bớt sự phụ thuộc vào kinh nghiệm cá nhân của người vận hành, hạn chế sai hỏng phôi in và tối ưu hóa lượng vật tư tiêu hao trong điều kiện xưởng thực hành có kinh phí giới hạn.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Về mặt hạn chế, do thời gian nghiên cứu và thực nghiệm tại chỗ có giới hạn (khoảng 4 tháng), đề tài chủ yếu tập trung khảo sát trên mô hình của một doanh nghiệp đối chứng (Công ty Cổ phần In An Nhân) và áp dụng trực tiếp cho nhóm sản phẩm đồ án tốt nghiệp tại xưởng trường. Các thử nghiệm chưa bao quát được toàn bộ các chủng loại bao bì phức tạp hoặc các dạng hiệu ứng bề mặt cao cấp khác.

Về hướng nghiên cứu tiếp theo, tác giả định hướng:

  • Mở rộng phạm vi nghiên cứu sang các dòng sản phẩm bao bì cao cấp và ấn phẩm quảng cáo có cấu trúc phức tạp.
  • Nghiên cứu sâu hơn về việc tối ưu hóa định mức tiêu hao nguyên vật liệu và bài toán tính giá thành chi tiết dựa trên chỉ số click-charge của từng loại máy in.
  • Xây dựng tài liệu hướng dẫn vận hành chi tiết hóa kèm hình ảnh trực quan cho toàn bộ hệ thống máy gia công bán tự động tại xưởng in của trường.

Giá trị tham khảo

Đồ án tốt nghiệp này mang lại giá trị tham khảo thiết thực cho nhiều nhóm đối tượng:

  • Sinh viên ngành Công nghệ Kỹ thuật In: Tài liệu cung cấp cơ sở dữ liệu thực tế về thông số máy móc, nguyên lý vận hành thiết bị sau in và các sự cố kỹ thuật thường gặp kèm giải pháp khắc phục.
  • Sinh viên ngành Thiết kế Đồ họa: Cung cấp các thông số kỹ thuật chuẩn khi thiết kế ấn phẩm (kích thước chừa xén, bleed, cách xuất file, hạn chế của màu Pantone trong in kỹ thuật số) để đảm bảo file thiết kế có thể sản xuất thực tế chính xác.
  • Kỹ thuật viên và giảng viên phụ trách xưởng in thực hành: Cung cấp khung quy trình chuẩn hóa và bảng tiêu chuẩn kiểm soát chất lượng để tổ chức, vận hành xưởng in nội bộ hiệu quả.
  • Các nội dung có giá trị tham khảo cao nhất trong tài liệu gồm: Hệ thống bảng thông số kỹ thuật máy in và máy gia công (Horizon BQ-270, SMFM-390, Konica Minolta, Canon OCE), bảng phân loại sai hỏng thường gặp ở các khâu cán màng/vào bìa keo/cắt/bế và 7 phương án cải tiến quy trình gia công thành phẩm.

Câu hỏi thường gặp

Chi phí "click-charge" trong in nhanh được hiểu như thế nào và ảnh hưởng gì đến việc chọn khổ giấy in?
Click-charge là khoản chi phí cố định phải trả cho nhà cung cấp thiết bị tính trên một lượt bản in chạy qua máy, không phụ thuộc vào lượng mực tiêu thụ nhiều hay ít. Trong đề tài, tác giả phân tích việc chọn khổ giấy in tối ưu (ví dụ khổ 330 mm x 355 mm trên máy Konica Minolta vẫn chỉ tính 1 click-charge A4) giúp bố trí được nhiều con bài trên một tờ in, từ đó giảm thiểu tối đa chi phí sản xuất trên từng đơn vị sản phẩm.

Tại sao trong quy trình xử lý file tại Công ty In An Nhân phải loại bỏ các màu Pantone?
Máy in kỹ thuật số vận hành trên hệ màu CMYK và không sử dụng các trục mực pha sẵn như in Offset, do đó hệ thống không thể diễn dịch chính xác màu Pantone. Nhân viên xử lý file bắt buộc phải loại bỏ hoặc chuyển đổi các màu Pantone sang giá trị màu tương đương trước khi chuyển sang phòng in để tránh lỗi in sai màu.

Nhiệt độ bể keo và tốc độ vận hành của máy vào bìa keo nhiệt Horizon BQ-270 được xác định ở mức nào?
Theo thông số kỹ thuật được tác giả ghi nhận, máy vào bìa keo nhiệt Horizon BQ-270 có nhiệt độ bể keo vận hành từ 120 °C đến 180 °C, thời gian làm nóng bể keo mất khoảng 40 phút và tốc độ vào bìa tối đa đạt 500 quyển/giờ.

Khoảng cách chừa xén (bleed) tiêu chuẩn được đề tài xác lập là bao nhiêu?
Đề tài quy định khoảng cách chừa xén kỹ thuật khi bình file in là: xén đầu 2 mm; xén bụng và xén chân là 3 mm. Đồng thời độ phân giải hình ảnh đưa vào in phải đạt mức chuẩn 300 dpi để không bị vỡ hạt hay mờ nét.

Tác giả đã đề xuất cải tiến cho những công đoạn cụ thể nào tại xưởng in của khoa?
Tác giả đã đề xuất 7 phương án cải tiến bao gồm: công đoạn nhận tờ in, công đoạn cắt, công đoạn cán màng, công đoạn ép nhũ, công đoạn bế, công đoạn gấp dán, và công đoạn kiểm tra - đóng gói.

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp của Hồ Quang Trường và Nguyễn Mai Thanh Vũ đã giải quyết trọn vẹn bài toán xây dựng quy trình công nghệ in nhanh áp dụng trực tiếp tại xưởng in Khoa In và Truyền thông, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM. Bằng việc kết hợp giữa dữ liệu khảo sát thực tế tại Công ty Cổ phần In An Nhân và năng lực thiết bị sẵn có tại trường, nghiên cứu đã chuẩn hóa các khâu từ xử lý file, in ấn đến gia công thành phẩm. Công trình cung cấp hệ thống thông số kỹ thuật, phương án cải tiến và bộ template mẫu có giá trị ứng dụng cao cho công tác đào tạo thực hành và phục vụ nhu cầu in ấn học thuật tại nhà trường.