Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Ngành chế biến và xuất khẩu gỗ của Việt Nam đang trên đà phát triển mạnh mẽ với định hướng trở thành một trong những trung tâm sản xuất đồ gỗ hàng đầu thế giới. Theo thống kê của Hiệp hội Gỗ và Lâm sản, kim ngạch xuất khẩu gỗ và sản phẩm gỗ của Việt Nam trong 4 tháng đầu năm 2022 đạt 5,48 tỷ USD, riêng tháng 4 đạt 1,5 tỷ USD (tăng 7,3% so với cùng kỳ năm 2021). Thị trường xuất khẩu của Việt Nam trải rộng trên 140 quốc gia, trong đó Hoa Kỳ và Châu Âu chiếm tới 80% thị phần. Nước ta hiện có khoảng 4.500 doanh nghiệp chế biến gỗ (gồm 3.900 doanh nghiệp trong nước và 600 doanh nghiệp có vốn đầu tư nước ngoài FDI), 340 làng nghề gỗ cùng lực lượng lao động khoảng 500.000 người.

Tuy nhiên, ngành gỗ Việt Nam vẫn đang đối mặt với những hạn chế lớn về năng suất và phương thức sản xuất. Năng suất lao động của ngành chỉ bằng 50% so với Philippines, 40% so với Trung Quốc và 20% so với khu vực Liên minh Châu Âu (EU). Phần lớn các sản phẩm đồ gỗ cao cấp phục vụ xuất khẩu đều phụ thuộc vào đơn đặt hàng hoặc catalogue mẫu có sẵn từ đối tác nước ngoài; trong khi đó, các sản phẩm tiêu thụ nội địa chủ yếu được sản xuất dựa trên kinh nghiệm thực tiễn truyền thống, thiếu sự đầu tư bài bản về mặt thiết kế kỹ thuật và đổi mới kiểu dáng.

Trước thực trạng đó, khóa luận tốt nghiệp "Thiết kế sản phẩm bàn trang điểm theo phong cách hiện đại tại Công ty Cổ phần Forimex Thịnh Hoàng" được thực hiện nhằm giải quyết các nhiệm vụ trọng tâm sau:

  1. Khảo sát thực tế các dòng sản phẩm bàn trang điểm cùng loại trên thị trường và tại doanh nghiệp thực tập để tìm kiếm ý tưởng thiết kế phù hợp với thị hiếu người tiêu dùng hiện đại.
  2. Lựa chọn chủng loại nguyên vật liệu phù hợp (ván công nghiệp MDF dán phủ veneer) nhằm giảm giá thành, tiết kiệm tài nguyên gỗ và tối ưu hóa tính thẩm mỹ.
  3. Xây dựng mô hình thiết kế 3D và bóc tách hệ thống bản vẽ kỹ thuật 2D cho sản phẩm bàn trang điểm.
  4. Tính toán các chỉ tiêu kỹ thuật cơ bản: kiểm tra sức bền uốn, nén của các kết cấu chịu lực chính; xác định lượng dư gia công, dung sai lắp ghép.
  5. Tính toán định mức tiêu hao nguyên phụ liệu (ván MDF, nẹp chỉ dán cạnh, vật liệu chà nhám, sơn phủ, phụ kiện liên kết và hardware), xác định hiệu suất pha cắt và tỷ lệ lợi dụng vật liệu.
  6. Thiết lập lưu trình công nghệ gia công chi tiết, lập phiếu công nghệ và quy trình lắp ráp sản phẩm mẫu trên dây chuyền máy móc của nhà máy.
  7. Dự toán chi phí và tính toán giá thành xuất xưởng cho một đơn vị sản phẩm, đồng thời đề xuất các giải pháp kỹ thuật hạ giá thành.

Phạm vi nghiên cứu:

  • Phạm vi không gian: Nhà máy Công ty Cổ phần Forimex Thịnh Hoàng (Số 16, Quốc lộ 1A, phường An Phú Đông, Quận 12, TP. Hồ Chí Minh; Trụ sở chính tại Ấp Phước Thành, xã Tân Hòa, Thị xã Phú Mỹ, tỉnh Bà Rịa - Vũng Tàu).
  • Phạm vi thời gian: Đề tài triển khai từ ngày 25/10/2023 đến ngày 21/02/2024.
  • Đối tượng nghiên cứu: Sản phẩm bàn trang điểm nội thất phòng ngủ phong cách hiện đại.
  • Đối tượng sử dụng: Phụ nữ (căn cứ theo chiều cao trung bình chuẩn 160 cm để thiết kế tầm với và không gian thao tác).
  • Vật liệu nghiên cứu chính: Ván nhân tạo MDF phủ veneer, liên kết mộng, chốt gỗ và phụ kiện vis kim loại.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khóa luận kết hợp giữa lý thuyết thiết kế đồ mộc dân dụng, nguyên lý nhân trắc học (Ergonomics), lý thuyết sức bền vật liệu và công nghệ chế biến gỗ công nghiệp.

Khung lý thuyết và tiêu chuẩn áp dụng

  • Lý thuyết phong cách hiện đại: Kế thừa các nguyên lý tạo hình xuất phát từ công trình Cung Thủy Tinh (Crystal Palace - 1851, Anh) và trường phái Bauhaus (1919, Đức), chú trọng vào tính công năng, hình khối tối giản, đường nét gọn gàng, giảm thiểu chi tiết rườm rà và sử dụng vật liệu công nghiệp hiện đại.
  • Tiêu chuẩn cấp chính xác và dung sai: Căn cứ cấp chính xác gia công cấp 2 theo bảng tiêu chuẩn dung sai gia công chi tiết gỗ (Tiêu chuẩn Liên Xô).
  • Tiêu chuẩn lượng dư gia công: Áp dụng theo quy định số 10/LNSX ngày 08/02/1971 của Tổng cục Lâm nghiệp:
    • Chiều dày: Lấy lượng dư theo quy định.
    • Chiều dài và chiều rộng: Kích thước từ 50 mm trở xuống lấy lượng dư 3 – 5 mm; từ 60 – 90 mm lấy 5 – 7 mm; từ 100 mm trở lên lấy 7 – 15 mm.
    • Khối lượng gỗ thô/nguyên liệu cần thiết tính bằng tổng thể tích sơ chế cộng thêm 15% – 20% hao hụt do pha cắt và phế phẩm.

Phương pháp nghiên cứu và công cụ xử lý

  • Phương pháp khảo sát và phân tích so sánh: Khảo sát các mẫu sản phẩm bàn trang điểm hiện có trên thị trường nội địa (như mẫu GHS-4810, FB BTD 142) để đánh giá ưu nhược điểm về kích thước, công năng lưu trữ và giá thành.
  • Phương pháp tính toán sức bền vật liệu:
    • Kiểm tra khả năng chịu uốn của mặt bàn và các thanh đỡ: $$\text{Momen uốn nguy hiểm: } M_u = R_B \times \frac{L}{2} \text{ (N.cm)}$$ $$\text{Momen chống uốn: } W_u = \frac{B \times H^2}{6} \text{ (cm}^3\text{)}$$ $$\text{Ứng suất uốn: } \sigma_u = \frac{M_u}{W_u} \le [\sigma_u] \text{ (N/cm}^2\text{)}$$
    • Kiểm tra khả năng chịu nén của kết cấu chân bàn: $$\text{Ứng suất nén: } \sigma_z = \frac{N_z}{F_z} \le [\sigma_z] \text{ (N/cm}^2\text{)}$$ (Trong đó $N_z$ là nội lực dọc tác dụng, $F_z$ là diện tích mặt cắt ngang của chi tiết).
  • Phương pháp tính toán định mức và tỷ lệ lợi dụng nguyên liệu:
    • Thể tích tinh chế chi tiết: $V_{TCCT} = a \times b \times c \times n \times 10^{-9} \text{ (m}^3\text{)}$
    • Thể tích sơ chế chi tiết: $V_{SCCT} = a' \times b' \times c' \times n \times 10^{-9} \text{ (m}^3\text{)}$
    • Thể tích nguyên liệu cần thiết cho một sản phẩm: $V_{NL} = \frac{V_{SCPP}}{N} \times 100%$
    • Tỷ lệ lợi dụng nguyên liệu: $P = \frac{V_{TCSP}}{V_{NL}} \times 100%$
    • Giá thành toàn bộ sản phẩm: $G_{SP} = G_{NL} + G_{VLP} + G_{ĐL} + G_L + G_M + G_{QL} - G_{PL}$
  • Công cụ phần mềm hỗ trợ: AutoCAD (triển khai bản vẽ 2D, hình chiếu và bóc tách kỹ thuật), 3Ds Max (mô phỏng hình học phối cảnh 3D không gian), Microsoft Excel và Microsoft Word (xử lý bảng biểu, tính toán số liệu và biên tập nội dung).

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Đặt vấn đề

Chương này làm rõ tính cấp thiết của việc nâng cao năng lực thiết kế kiểu dáng sản phẩm trong ngành công nghiệp chế biến gỗ tại Việt Nam. Tác giả nhấn mạnh tầm quan trọng của việc nghiên cứu và phát triển sản phẩm đồ mộc nội thất mang dấu ấn riêng nhằm thay thế dần phương thức sản xuất gia công thụ động theo mẫu chỉ định của khách hàng nước ngoài hoặc làm theo thói quen kinh nghiệm trong nước. Bên cạnh đó, chương 1 xác định rõ mục tiêu, ý nghĩa khoa học, giá trị thực tiễn và giới hạn phạm vi nghiên cứu của đề tài tại nhà máy Công ty Cổ phần Forimex Thịnh Hoàng.

Chương 2: Tổng quan

Chương 2 trình bày bức tranh tổng thể về ngành công nghiệp chế biến gỗ Việt Nam, tổng quan về đơn vị thực tập và cơ sở lý luận về sản phẩm bàn trang điểm phong cách hiện đại.

  • Tổng quan về Công ty Cổ phần Forimex Thịnh Hoàng: Thành lập năm 2016 (tiền thân là xưởng chế biến gỗ Thịnh Hoàng thành lập năm 2006 thuộc Công ty Lâm nghiệp Sài Gòn), doanh nghiệp vận hành 2 nhà máy tại TP.HCM và Bà Rịa - Vũng Tàu với năng lực sản xuất 25 – 30 container 40 feet/tháng. Công ty áp dụng các tiêu chuẩn quản lý quốc tế gồm ISO 9001-2008, CoC FSC và BSCI.
  • Năng lực thiết bị và nguyên liệu: Hệ thống lò sấy gồm 4 buồng sấy (dung tích tối đa 20 $\text{m}^3$/mẻ/lò), thời gian sấy gỗ Tràm đạt độ ẩm tiêu chuẩn 8% – 12% kéo dài 20 ngày. Nhà máy được trang bị đồng bộ các nhóm máy sơ chế, tinh chế và hoàn thiện bề mặt:
Nhóm thiết bị Tên máy móc chính Số lượng Xuất xứ
Máy sơ chế Cưa lọng, cưa đĩa cắt ngắn, máy té đầu, máy lăn keo, máy ghép tấm, máy ghép ngang/dọc, máy cắt ván khổ rộng 14 Việt Nam, Đài Loan
Máy tinh chế Bào 2 mặt, máy Ripsaw, cưa đĩa 2 đầu, máy cắt CNC, máy chép hình, khoan đứng 1-2 trục, khoan ngang đa trục, máy Router đứng, Toupi đơn/đôi, máy phay mộng âm/oval/finger 24 Việt Nam, Đài Loan, Trung Quốc
Máy chà nhám Máy chà nhám chổi, máy chà nhám băng, máy chà nhám trục, máy chà nhám thùng, máy chà nhám biên dạng 2/3 mặt, máy chà nhám rung 24 Việt Nam, Đài Loan, Trung Quốc
  • Tổng quan bàn trang điểm và phong cách hiện đại: Phân tích đặc điểm tâm lý, nhân trắc học của phụ nữ và các đặc trưng cốt lõi của phong cách thiết kế hiện đại (sự tối giản, sử dụng vật liệu công nghiệp, gam màu trung tính, không gian mở).

Chương 3: Nội dung và phương pháp thiết kế

Chương này thiết lập hệ thống phương pháp luận và trình tự triển khai thiết kế sản phẩm đồ mộc nội thất:

  • Hệ thống yêu cầu thiết kế: Phân tích chi tiết 4 nhóm yêu cầu gồm:
    • Yêu cầu thẩm mỹ: Tỷ lệ hài hòa, màu sắc vân gỗ veneer trang nhã, kiểu dáng hiện đại.
    • Yêu cầu sử dụng: Độ bền kết cấu, chống cong vênh mối mọt, bảo đảm tiện nghi với các ngăn chứa đa năng, thuận tiện tháo lắp và di chuyển.
    • Yêu cầu kinh tế: Tối ưu hóa định mức nguyên liệu (chi phí vật tư thường chiếm khoảng 70% giá thành), công nghệ gia công hợp lý nhằm giảm chi phí nhân công và năng lượng.
    • Yêu cầu môi trường: Sử dụng nguyên liệu có chứng nhận nguồn gốc xuất xứ rõ ràng, keo dán và sơn phủ an toàn, không gây độc hại.
  • Nguyên tắc và trình tự thiết kế: Đề xuất quy trình thiết kế qua 4 giai đoạn logic: (1) Hình thành ý tưởng $\rightarrow$ (2) Thiết kế sơ bộ $\rightarrow$ (3) Chế tạo sản phẩm mẫu $\rightarrow$ (4) Chuẩn bị sản xuất hàng loạt và kiểm soát chất lượng.

Chương 4: Kết quả và thảo luận

Chương 4 là phần nội dung trọng tâm, phản ánh toàn bộ kết quả tính toán kỹ thuật, công nghệ và kinh tế của đề tài:

  • Khảo sát sản phẩm đối chứng: Đánh giá ưu nhược điểm của các mẫu bàn trang điểm hiện có trên thị trường:
Mẫu sản phẩm Kích thước chính (mm) Nguyên liệu Đặc điểm cấu tạo & Nhận xét
GHS-4810 Bàn: $800 \times 400 \times 760$
Tủ: $600 \times 400 \times 600$
MDF lõi xanh chống ẩm phủ veneer, chân gỗ tự nhiên Đa năng, dễ phối hợp nội thất; tuy nhiên kích thước cồng kềnh, yêu cầu không gian phòng ngủ rộng, chi phí bao bì vận chuyển cao.
FB BTD 142 Bàn: $130 \times 645 \times 705$
Tủ: $500 \times 500 \times 1210$
MDF phủ veneer vân gỗ Dạng bàn góc tam giác phù hợp góc hẹp, dễ vệ sinh lau chùi nhưng dung tích chứa đồ hạn chế.
  • Mô hình thiết kế sản phẩm đề xuất:
    • Kích thước tổng thể sản phẩm: $718 \times 718 \times 827$ (mm).
    • Cấu trúc công năng: Gồm 3 ngăn kéo ray trượt và hệ thống khoang tủ lưu trữ tiện dụng, tối ưu hóa không gian phòng ngủ.
    • Chủng loại vật liệu: Ván MDF dán veneer độ dày tiêu chuẩn 18 mm, 15 mm và 6 mm; liên kết chủ đạo bằng mộng gỗ, chốt kết hợp phụ kiện vis siết.
  • Tính toán kỹ thuật và công nghệ:
    • Kiểm tra điều kiện bền uốn và nén của các kết cấu chịu tải đạt tiêu chuẩn an toàn.
    • Lập sơ đồ cắt ván MDF (độ dày 18 mm, 15 mm, 6 mm) tối ưu nhằm giảm thiểu phế liệu đầu thừa đuôi thẹo.
    • Tính toán định mức nẹp dán cạnh, lượng băng nhám chà nhám, định mức keo lăn, sơn phủ và phụ kiện hardware.
    • Thiết kế hoàn chỉnh lưu trình công nghệ gia công cho từng chi tiết độc lập, biểu đồ gia công và quy trình lắp ráp sản phẩm hoàn chỉnh tại xưởng.
  • Tính toán giá thành sản phẩm: Tổng hợp toàn bộ chi phí nguyên vật liệu chính, vật liệu phụ, nẹp cạnh, chi phí nhân công, khấu hao máy móc và quản lý phân xưởng. Tổng giá thành xuất xưởng tính toán cho một sản phẩm bàn trang điểm đạt 3.482.898 VNĐ.

Kết quả và đóng góp

Kết quả nghiên cứu cụ thể

  1. Hoàn thiện hồ sơ thiết kế kỹ thuật: Xây dựng đầy đủ bản vẽ phối cảnh 3D không gian và hệ thống bản vẽ 2D bóc tách chi tiết của sản phẩm bàn trang điểm kích thước $718 \times 718 \times 827$ (mm), tích hợp 3 ngăn kéo và các khoang chức năng.
  2. Kiểm chứng độ bền và khả năng chịu lực: Các chi tiết mặt bàn chịu uốn và chân trụ chịu nén đều được tính toán theo các công thức cơ học lý thuyết, đáp ứng tiêu chuẩn an toàn chịu tải trọng trong điều kiện sử dụng thực tế.
  3. Xây dựng quy trình công nghệ khả thi: Xác lập lưu trình công nghệ chi tiết từ khâu pha cắt ván tấm, gia công tinh trên máy CNC/Router/khoan đa trục, chà nhám hoàn thiện đến quy trình dán nẹp cạnh và trang sức bề mặt, phù hợp với hệ thống thiết bị sẵn có tại xưởng Forimex Thịnh Hoàng.
  4. Xác định chỉ tiêu kinh tế: Định lượng chi tiết định mức tiêu hao nguyên phụ liệu và dự toán chính xác giá thành xuất xưởng sản phẩm ở mức 3.482.898 VNĐ.

Đóng góp thực tiễn của đề tài

  • Khóa luận góp phần giúp doanh nghiệp chủ động đa dạng hóa mẫu mã sản phẩm nội thất gỗ, từng bước chuyển dịch từ phương thức gia công thuần túy sang tự chủ khâu thiết kế mẫu.
  • Cung cấp một mô hình tính toán định mức kinh tế - kỹ thuật mẫu cho sản phẩm mộc công nghiệp (tính toán dung sai, lượng dư gia công, hiệu suất pha cắt ván MDF và dự toán giá thành xuất xưởng) có thể ứng dụng trực tiếp trong thực tế sản xuất tại các xưởng chế biến gỗ.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

  • Hạn chế: Đề tài được thực hiện trong khoảng thời gian giới hạn (từ 25/10/2023 đến 21/02/2024), phạm vi vật liệu nghiên cứu chủ yếu tập trung vào ván nhân tạo MDF phủ veneer dán nẹp cạnh trên một mẫu thiết kế đơn lẻ, chưa khảo sát sâu sự kết hợp đa dạng với các loại vật liệu hiện đại khác như kim loại, kính cường lực hay hệ thống đèn LED cảm ứng tích hợp.
  • Hướng nghiên cứu tiếp:
    • Triển khai sản xuất thử nghiệm hàng loạt trên dây chuyền công nghiệp để đánh giá chính xác hao hụt thực tế và thời gian chu kỳ gia công từng công đoạn.
    • Ứng dụng các thuật toán tối ưu hóa sơ đồ cắt tấm (Nesting/Cutting Optimization) trên máy CNC nhằm nâng cao hơn nữa tỷ lệ lợi dụng ván MDF.
    • Nghiên cứu phát triển trọn bộ sưu tập nội thất phòng ngủ phong cách hiện đại (giường, tủ áo, bàn trang điểm) đồng bộ về ngôn ngữ thiết kế và công nghệ gia công.

Giá trị tham khảo

  • Đối tượng thụ hưởng:
    • Sinh viên và học viên chuyên ngành Chế biến Lâm sản, Công nghệ Gỗ, Thiết kế Nội thất làm tài liệu tham khảo cho các học phần Thiết kế đồ mộc, Đồ án môn học và Khóa luận tốt nghiệp.
    • Kỹ sư thiết kế, cán bộ kỹ thuật và quản lý sản xuất tại các nhà máy sản xuất đồ gỗ nội thất công nghiệp.
  • Nội dung có giá trị tham khảo cao:
    • Quy trình bóc tách chi tiết và các công thức tính toán kiểm tra sức bền uốn, nén cho đồ mộc gia dụng.
    • Phương pháp xác định lượng dư gia công theo tiêu chuẩn số 10/LNSX và bảng tính toán định mức nguyên phụ liệu ván MDF.
    • Biểu mẫu thiết lập lưu trình công nghệ và phiếu công nghệ gia công chi tiết tại nhà máy.

Câu hỏi thường gặp

1. Bàn trang điểm trong khóa luận có kích thước tổng thể và kết cấu chức năng như thế nào?

Sản phẩm được thiết kế với kích thước tổng thể $718 \times 718 \times 827$ (mm). Kết cấu bao gồm 3 ngăn kéo trượt tiện dụng và hệ thống khoang/tủ chứa đồ được bố trí khoa học, giúp người dùng sắp xếp mỹ phẩm và vật dụng cá nhân gọn gàng, phù hợp với không gian phòng ngủ hiện đại.

2. Vật liệu chính được sử dụng để chế tạo sản phẩm là gì?

Sản phẩm sử dụng nguyên liệu chính là ván công nghiệp MDF phủ veneer có độ dày tiêu chuẩn 18 mm, 15 mm và 6 mm. Các cạnh biên được dán nẹp bảo vệ và trang sức bề mặt, các liên kết kết cấu sử dụng chốt gỗ, mộng kết hợp vis siết kim loại chuyên dụng.

3. Khóa luận áp dụng những tiêu chuẩn kỹ thuật nào để tính toán lượng dư gia công và dung sai?

Đề tài áp dụng bảng tiêu chuẩn dung sai gia công chi tiết gỗ cấp chính xác 2 (theo tiêu chuẩn Liên Xô) và quy định về lượng dư gia công theo Quyết định số 10/LNSX ngày 08/02/1971 của Tổng cục Lâm nghiệp (cho phép lấy lượng dư theo chiều dày và phân cấp lượng dư chiều dài/rộng từ 3 – 15 mm tùy kích thước).

4. Tổng giá thành xuất xưởng tính toán cho một sản phẩm bàn trang điểm là bao nhiêu?

Sau khi tổng hợp đầy đủ các chi phí nguyên liệu chính (ván MDF), nguyên liệu phụ (nẹp cạnh, vật liệu chà nhám, sơn), phụ kiện liên kết, chi phí nhân công, điện năng, khấu hao máy móc và chi phí quản lý xưởng, giá thành xuất xưởng dự toán của một sản phẩm là 3.482.898 VNĐ.

5. Quy mô thiết bị và năng lực sấy gỗ tại Công ty Cổ phần Forimex Thịnh Hoàng được ghi nhận như thế nào?

Nhà máy Forimex Thịnh Hoàng sở hữu 62 máy chế biến gỗ các loại (gồm 14 máy sơ chế, 24 máy tinh chế và 24 máy chà nhám) nhập khẩu từ Đài Loan, Trung Quốc và Việt Nam. Hệ thống sấy gồm 4 buồng sấy với dung tích tối đa 20 $\text{m}^3$/mẻ/lò, sấy gỗ Tràm đạt độ ẩm tiêu chuẩn 8% – 12% trong thời gian 20 ngày.


Kết luận

Khóa luận tốt nghiệp "Thiết kế sản phẩm bàn trang điểm theo phong cách hiện đại tại Công ty Cổ phần Forimex Thịnh Hoàng" của tác giả Huỳnh Thị Lý đã hoàn thành trọn vẹn mục tiêu thiết kế một sản phẩm nội thất gia dụng đáp ứng yêu cầu thẩm mỹ, công năng và tính khả thi công nghệ. Nghiên cứu cung cấp hệ thống tính toán chi tiết từ kiểm tra sức bền cơ học, định mức nguyên phụ liệu ván MDF đến lập lưu trình công nghệ gia công trên máy móc thực tế tại nhà máy với giá thành xuất xưởng 3.482.898 VNĐ. Đây là tài liệu tham khảo có giá trị ứng dụng cao cho sinh viên ngành Chế biến Lâm sản và các kỹ sư thiết kế đồ gỗ nội thất công nghiệp.