Công nghệ và thiết bị sản xuất linh hoạt điều khiển số.

CHƯƠNG TRÌNH NCKH CẤP QUỐC GIA
GIAI ĐOẠN 2011-2015
I. Định hướng hoạt động khoa học và công nghệ đến năm 2015
Việt nam hiện đang phấn đấu đến năm 2015-2020 về cơ bản trở thành một nước công
nghiệp, bởi vậy từ nay đến lúc đó chúng ta phải xây dựng cho được một nền công nghiệp cơ
khí chế tạo đủ sức đáp ứng được cả về số lượng lẫn chất lượng những nhu cầu về các sản
phNm cơ khí phục vụ cho các ngành kinh tế khác trong nước. Ngày nay trong bối cảnh toàn
cầu hóa, hội nhập và giao thương quốc tế ngày càng gia tăng thì Viện Cơ khí – ĐHBK Hà
Nội luôn phải phấn đấu là một trung tâm nghiên cứu, phát triển khoa học công nghệ và ưu
tiêu phát triển một số lĩnh vực mà Viện có thế mạnh, có nhiều tiềm năng và có khả năng
cạnh tranh. Vì vậy, định hướng đến năm 2010, Viện Cơ khí tạo ra các sản phNm có hàm
lượng chất xám cao, phục vụ cho các ngành công nghiệp trọng điểm và có khả năng xuất
khNu các sản phNm máy móc, công nghệ. Để làm được điều này, việc đề xuất một chương
trình nghiên cứu lớn rất quan trọng, làm sao để tập hợp được các nhà khoa học, trí tuệ tập thể
và thực sự đưa ra được các sản phNm mang thương hiệu của Viện. Xem xét về thế mạnh của
Viện cũng như những chương trình nghiên cứu cấp quốc gia của các đơn vị khác trên cả
nước, Viện Cơ khí đề xuất chương trình mang tên: Công nghệ và thiết bị sản xuất linh
hoạt điều khiển số.
II. Chương trình KHCN giai đoạn 2011-2015
1. Tên chương trình:
CÔNG NGHỆ VÀ THIẾT BN SẢN XUẤT LINH HOẠT ĐIỀU KHIỂN SỐ
Đơn vị chủ trì: Trường Đại học Bách khoa Hà nội
2. Thời gian thực hiện: 5 năm, từ 2011 đến 2015
3. Các sản ph m nghiên cứu chủ yếu của chương trình
-

Máy công cụ và thiết bị công nghiệp điều khiển số

-

Rôbốt công nghiệp và rôbốt thông minh

-

Các thiết bị phụ trợ phục vụ các ngành công nghiệp then chốt thay thế nhập kh u

-

Các thiết bị Cơ điện tử và vi cơ điện tử


III. Nội dung chương trình
3.1. Nhóm sản ph m:
Chế tạo máy công cụ và thiết bị công nghiệp điều khiển số
3.1.1. Tính cấp thiết
o Các máy công cụ (máy cái) là trụ cột của 1 nền kinh tế sản xuất: nó không những
làm ra các sản phNm mà còn làm ra các thiết bị và hệ thống khác phục vụ cho tất cả
các ngành kinh tế. Nhu cầu về các thiết bị nói chung ngày càng tăng của các doanh
nghiệp trong nước, đặc biệt là trong giai đoạn hội nhập sau khi gia nhập WTO. Các
doanh nghiệp phải đối mặt với việc cạnh tranh khốc liệt không những ở thị trường
nước ngoài (hàng xuất khNu) mà còn ngay chính ở trong thị trường trong nước nên
các thiết bị sản xuất đóng một vai trò sống còn đối với các doanh nghiệp. Năm 2007,
chúng ta đã phải bỏ ra trên 10 tỷ USD để nhập khNu nhóm sản phNm máy móc, thiết
bị, dụng cụ và phụ tùng phục vụ cho sản xuất chế tạo. Cũng với nhóm mặt hàng này,
tổng kim ngạch nhập khNu năm 2008 là 13,99 tỷ USD. Trong 5 tháng đầu năm 2009,
con số này là 4,39 tỷ USD. Dự kiến đến năm 2011 sẽ phải bỏ ra trên 15 tỷ USD hàng
năm để nhập thiết bị máy móc bởi vì sau khủng hoảng là giai đoan các doanh nghiệp
phải loại bỏ công nghệ cũ, đầu tư công nghệ mới nhằm nhanh chóng chiếm lĩnh thị
trường.
o Nâng cao chất lượng sản ph m hàng hoá Việt Nam: Việt Nam hiện đang xuất khNu
hầu hết các nguyên liệu thô (than, dầu, gạo,…). Công nghệ chế biến hầu như chỉ dừng

ở mức độ rất thủ công, công nghệ thấp nên hao phí nhiều, chất lượng sau chế biến
thấp nên giá thành rất thấp so với các sản phNm cùng loại do các nước xung quanh
chúng ta xuất khNu. Ngoài ra, chất lượng của các sản phNm công nghiệp và tiêu dùng
của chúng ta còn thấp, không đồng đều, không có độ tin cậy. Việc đầu tư các hệ thống
chế biến là nhu cầu rất cấp thiết hiện nay nhằm nâng cao chất lượng của sản phNm
xuất khNu, tránh tình trạng bán sản phNm thô với giá rẻ.
o Đảm bảo an ninh công nghiệp: hầu hết các công nghệ chúng ta đang sử dụng đều
phải nhập khNu. Trong quá trình sử dụng, sẽ có rất nhiều hệ thống cần phải thay thế,
sửa chữa, nâng cấp và chúng vẫn phải nhập khNu vì trong nước không có những thiết
bị, dây chuyền để chế tạo ra các hệ thống đó. Thực tế đã có nhiều bài học về việc này:
có những công trình trọng điểm quốc gia song chỉ vì hỏng hệ thống trạm cấp nguồn
mà phải dừng lại hàng tháng trời để có thể nhập khNu và khắc phục. Nếu các hệ thống


trên thuộc về Quốc phòng thì vấn để này lại càng trở nên cấp thiết hơn bao giờ hết.
Máy CNC sẽ là chìa khoá để đảm bảo chúng ta có thể nhanh chóng có thể chế tạo
được các hệ thống thay thế phù hợp.
o Vấn đề đào tạo nguồn nhân lực: không thể có được chất lượng công nhân tốt nếu
hàng nghìn học viên mà chỉ có từ 1 đến 2 chiếc máy để thực hành. Giá thành cao, đồ
thay thế đắt, thầy giáo không được đào tạo bài bản và tâm lý sợ “làm hỏng” các thiết
bị đắt tiền đã làm cho việc đưa máy CNC vào đào tạo gặp rất nhiều khó khăn. Nếu
chúng ta chủ động chế tạo được máy CNC trong nước thì sẽ là điểm tựa để việc đào
tạo nhân lực cấp cao được thuận lợi hơn.
Kết luận: việc phát triển ngành sản xuất máy CNC là chìa khoá để chúng ta đảm bảo
nguồn cung cấp các thiết bị cho tất cả các ngành kinh tế khác – làm điểm tựa cho các
ngành kinh tế nói chung và ngành công nghiệp sản xuất nói riêng phát triển mạnh mẽ.
3.1.2. Tổng quan tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước
• Các chủng loại máy thuộc máy CNC
Máy công cụ tự động CNC được coi là các loại “máy cái” mà công dụng chính là dùng
để tạo ra các loại máy móc thiết bị, dây chuyền sản xuất để phục vụ tất cả các ngành

công nghiệp khác. Có thể phân loại các máy CNC như sau:
- Các máy CNC dùng để cắt gọt kim loại bằng dụng cụ cắt (theo công nghệ truyền
thống): máy phay CNC, máy tiện CNC, các trung tâm tiện và phay CNC, máy mài CNC
- Các máy CNC dùng để gia công theo công nghệ phi truyền thống: máy xung tia lửa
điện, máy cắt dây tia lửa điện, máy cắt bằng Plasma, cắt bằng Laser, máy tạo mẫu
nhanh RP
- Các máy CNC dùng để gia công biến dạng bằng áp lực: máy đột tự động theo chương
trình, máy cán, máy ép, máy dập điều khiển số
- Các máy CNC chuyên dụng phục vụ cho các ngành công nghiệp sản xuất hàng loạt
hoặc đặc biệt: sản xuất phụ tùng ô tô, đồ tiêu dùng, sản xuất vũ khí, hoá chất độc hại,…
• Các lĩnh vực ứng dụng của máy CNC và các sản ph m do máy CNC tạo ra
- Máy CNC dùng để chế tạo ra các máy móc, thiết bị và dây chuyền sản xuất phục vụ
toàn bộ các ngành kinh tế khác như: công nghiệp nặng (đóng tàu, khai thác mỏ, điện,
dầu khí, thiết bị vận chuyển như ô tô, tàu hoả,…), công nghiệp nhẹ (dệt may, đóng giày,
thực phNm,…), công nghiệp quốc phòng (dây chuyền sản xuất vũ khí, thuốc nổ,…),


công nghệ thông tin (dây chuyền sản xuất vi mạch điện tử, lắp ráp máy tính và thiết bị
viễn thông,…), các thiết bị dùng cho giáo dục và đào tạo, các thiết bị y học,…
- Máy CNC cũng có thể dùng để tạo ra các sản phNm thông dụng và sản phNm công
nghệ cao được sử dụng trong cuộc sống và trong công nghiệp: khuôn mẫu dùng để tạo
ra các chi tiết bằng nhựa dùng trong cuộc sống hàng ngày, các chi tiết để cấy và chế tạo
các ống nano, các chi tiết bằng vật liệu sinh học để thay thế xương trong y học, các đồ
gá dùng trong sản xuất chíp điện tử,…
3.1.3. Các đề tài/ dự án
Để có thể nhanh chóng đưa các sản phNm máy CNC vào ứng dụng, đề xuất các chủng loại
sản phNm sau thuộc máy CNC để nghiên cứu và phát triển trong giai đoạn 2010 đến 2015
như bảng 1 dưới đây.

Bảng 1. Các sản phNm công nghệ cao (máy CNC) đề xuất thực hiện từ 2010 đến 2015
STT
Tên sản ph m CNC
1
Trung tâm gia công phay ngang tự động CNC 4
trục có các chỉ tiêu chính sau:
- Hành trình bàn X
- Độ chính xác vị trí không tải
- Tốc độ trục chính lớn nhất
- Hệ thống thay dao tự động
- Tốc độ di chuyển nhanh
- Góc quay của bàn máy
2
Trung tâm gia công tiện phay CNC tích hợp có các
chỉ tiêu sau:
- Đường kính lớn nhất có thể tiện được
- Chiều dài lớn nhất có thể tiện được
- Độ chính xác vị trí không tải
- Tốc độ trục chính lớn nhất
- Tốc độ quay của trục dao
- Hệ thống thay dao tự động
- Tốc độ di chuyển nhanh
3
Trung tâm gia công phay tự động CNC tốc độ cao
với các chỉ tiêu chính như sau:
- Hành trình bàn X
- Độ chính xác vị trí không tải
- Tốc độ trục chính lớn nhất
- Hệ thống thay dao tự động
- Tốc độ di chuyển nhanh

4
Trung tâm gia công phay tự động CNC cỡ lớn có
các chỉ tiêu chính như sau:
- Hành trình bàn X
- Độ chính xác vị trí không tải

Đơn vị

Giá trị cần đạt

mm
mm
vòng/phút
ổ dao
m/phút
độ

từ 500 đến 1500
0.005
Từ 4.000 đến 8.000
Từ 16 đến 32
trên 10
360O

mm
mm
mm
vòng/phút
vòng/phút
ổ dao

m/phút

Từ 100 đến 800
Từ 400 đến 600
0.005
Từ 2.500 đến 6.000
Từ 1000 đến 6000
Từ 4 đến 16
trên 15

mm
mm
vòng/phút
ổ dao
m/phút
mm
mm

Từ 500 đến 1000
0.002
Từ 20.000 đến 40.000
Từ 8 đến 32
trên 25
Từ 3.000 đến 10.000
Từ 0.005 đến 0.01

Ghi chú
Sử dụng phổ biến cho các nhà máy
sản xuất các linh phụ kiện dùng
cho ô tô, xe máy, hàng tiêu dùng,...

Loại máy CNC này chiếm khoảng
60% nhu cầu về máy CNC của thị
trường (bao gồm cả lĩnh vực đào
tạo)

Được dùng trong các nhà máy sản
xuất các chi tiết công nghệ cao
như: máy ảnh, điện thoại, sản xuất
chíp, công nghiệp điện tử, sản
phNm Nano, sản xuất robot,....

Ứng dụng trong các ngành công
nghiệp nặng như đóng tàu, khai
khoáng, sản xuất vũ khí hạng nặng,
máy bay, tên lửa,...


5

6

7

8

- Tốc độ trục chính lớn nhất
- Hệ thống thay dao tự động
- Tốc độ di chuyển nhanh
Máy đột dập tự động CNC với các chỉ tiêu chính
sau:

- Kích thước tấm thép đột dập được
- Chiều dày tấm thép lớn nhất có thể đột dập được
- Tốc độ đột lớn nhất
- Số lượng ổ chứa chày đột
- Độ chính xác vị trí không tải
Thiết bị khoan lỗ sâu điều khiển số CNC
- Đường kính lỗ có thể gia công được
- Chiều sâu có thể khoan được

vòng/phút
ổ dao
m/phút
mm
mm
nhát/phút
ổ chày
mm
mm
mm

Trung tâm phay CNC nhiều trục kiểu PSK có cấu
trúc động học song song lai chuỗi động hở
Các thông số kỹ thuật:
- Tốc độ trục chính
rpm
- Không gian làm việc:
- Tốc độ cắt lớn nhất
m/phút
+ Khi gia công 3 trục
mm

+ Khi gia công 5 trục
mm
- Gia tốc
m/s2
- Công suất
Kw
- Bộ điều khiển
Trung tâm phay CNC 3 trục có cấu trúc động học
song song
Các thông số kỹ thuật:
- Tốc độ trục chính
rpm

Từ 6.000 đến 10.000
Từ 24 đến 128
trên 15
từ 1.000 đến 4.000
từ 1 đến 5
từ 60 đến 300
từ 8 đến 24
0.01
từ 5 đến 20
đến 1000mm
Gia công 5 trục ảo

24000

Được dùng trong công nghiệp chế
tạo các sản phNm vỏ thép mỏng
như: điện tử, viễn thông, hệ thống

bảo vệ các thiết bị như vỏ bao che,
thùng đựng, cabin tàu, vỏ xe oto,..

Ứng dụng trong sản xuất các xi
lanh thuỷ lực, nòng súng và nòng
pháo, ống chịu áp suất cao, khuôn
có kích thước lớn
Ứng dụng trong gia công các chi
tiết có bề mặt phức tạp như cánh
tua bin động cơ máy bay, chân vịt
tàu thủy v.v….

60
720x720x450 (x,y,z)
600x600x300 (x,y,z)
10
20
Siemens
Sinumerik
840D
Hoặc Andronic 2000
Gia công 5 trục ảo
Sử dụng cho các nhà máy sản xuất
các linh phụ kiện dùng cho ô tô, xe
máy, hàng tiêu dùng,...
Gia công khuôn mẫu
24000


- Không gian làm việc:

- Tốc độ cắt lớn nhất
+ Khi gia công 3 trục
- Gia tốc
- Công suất
- Bộ điều khiển

m/phút
mm
m/s2
Kw

30
500x500x400 (x,y,z)
10
14
Siemens
Sinumerik
840D
Hoặc Andronic 400 PCcontrol

Ghi chú:
- Giá trị ghi trong bảng “từ .... đến ... “: có nghĩa là chỉ tiêu đó có thể lấy giá trị bất kỳ trong khoảng giá trị đã nêu
- Hầu hết các sản phNm công nghệ cao nêu trong bảng trên đều xuất phát từ các Đề tài NCKH cấp Thành phố và cấp
Nhà nước đã được nghiệm thu đạt kết quả tốt. Đây là tiền đề quan trong để nhanh chóng đưa các sản phNm trên vào
sản xuất đại trà cung cấp cho thị trường
- Nhu cầu của thị trường hiện nay và trong vòng 10 năm tới đối với máy CNC rất cao do việc đầu tư đổi mới và nâng
cao năng lực cạnh tranh của các doanh nghiệp trong nước. Các sản phNm được lựa chọn ở trên là đã có căn cứ vào
nhu cầu phát triển trong vòng 10-30 năm tới của các doanh nghiệp cũng như định hướng phát triển của Nhà nước.

3.1.4. Các sản ph m và lộ trình nghiên cứu
Kế hoạch tổng quan được trình bày ở bảng 2. Trong các nghiên cứu và chế tạo thử nghiệm
các loại máy CNC như trong bảng 1 và 2, việc nghiên cứu chuyên sâu để nâng cao chất
lượng, khả năng ứng dụng và dần dần thay thế các phụ kiện nhập khNu bằng các phụ kiện sản
xuất được trong nước sẽ được coi trọng. Hai cụm chính chiếm % giá thành lớn là: kết cấu cơ
khí và phần mềm điều khiển sẽ được ưu tiên nghiên cứu bởi vì nó phù hợp với trình độ
công nghệ hiện nay ở Việt Nam.
Bên cạnh việc nghiên cứu chế tạo máy CNC, việc ứng dụng máy CNC trong các lĩnh vực
cũng sẽ được nghiên cứu sâu nhằm khai thác tối đa các thiết bị hiện có. Có thể ví dụ như:
ứng dụng máy CNC trong công nghiệp quốc phòng (sản xuất vũ khí), trong công nghiệp
Nhựa, da giầy, điện tử, đào tạo,.
Dự kiến kết quả nghiên cứu
Sau năm 2015, chất lượng và trình độ máy CNC do Việt Nam sản xuất có chất lượng tương
đương và có giá thành thấp hơn tối thiểu là 25% so với các sản phNm cùng chủng loại của
Đài Loan.
Phấn đấu đạt trình độ nằm trong TOP 10 của Đài Loan cho đến năm 2020
3.1.5. Đề xuất chính sách hỗ trợ từ Nhà nước
Rút kinh nghiệm từ việc triển khai các Đề tài cấp Nhà nước trước đây, cùng với sự thay đổi
của chính sách (ưu đãi) của Chính phủ về KHCN trong thời gian qua, chúng tôi có một số
các đề xuất sau để tăng tính hiệu quả của Đề xuất trong việc nghiên cứu và triển khai Đề án:
a) Đề xuất về thị trường
Hàng năm, các doanh nghiệp Nhà nước, các Trường học (Đại học, Cao đẳng, dạy nghề) đều
mua các máy CNC bằng nguồn vốn Ngân sách Nhà nước. Theo thống kế thì chỉ riêng các
trường học và dạy nghề đã tiêu hơn 500 tỷ tiền nhập khNu các máy CNC. Tuy nhiên, hiệu
quả khai thác chưa cao do nhiều nguyên nhân chủ quan và khách quan.
Có thể thấy 1 nghịch lý: Một mặt, Nhà nước cấp tiền cho các nhà Khoa học làm nghiên cứu
được ra sản phNm. Mặt khác, Nhà nước lại đưa tiền cho khách hàng để cho họ mua các sản
phNm tương tự từ nước ngoài.
Đề nghị Chính phủ đưa các sản phNm máy CNC “made in Việt Nam” vào trong các chương
trình như vậy bằng các chính sách cụ thể để tạo điều kiện hình thành thị trường như: các dự

án sử dụng vốn Ngân sách Nhà nước phải mua các sản ph m tương tự trong nước sản


xuất, hỗ trợ kinh phí hay lãi suất để các doanh nghiệp trong nước mạnh dạn sử dụng
sản ph m KHCN trong nước,....
Việc làm này có rất nhiều lợi ích:
- Sản phNm KHCN có được thị trường ban đầu, kích thích sự sáng tạo và tạo động lực cho
các nhà khoa học làm việc.
-

Giảm được nhập khNu, tránh được hiện tượng nhập siêu như đã xảy ra trong các năm
trước đây, tiết kiệm được nhiều ngoại tệ.
Giá thành sản phNm sẽ rẻ hơn nhiều so với nhập ngoại nên giảm giá thành sản xuất, tăng
tính cạnh tranh cho các sản phNm trong nước trước hàng hoá nhập ngoại. Theo dự tính,
sản phNm 1 và 2 có thể giảm được khoảng 20%, sản phNm 3 có thể giảm 30%, sản phNm
4 và 5 có thể giảm được trên 40% so với giá thành nhập khNu từ Đài Loan.

-

Các cơ sở sử dụng máy CNC có thể yên tâm sử dụng bởi vì các máy đó được thiết kế và
chế tạo ở trong nước nên các dịch vụ sẽ tốt hơn: đào tạo, vận hành, sửa chữa, thay thế.
Đặc biệt là tạo được sự yên tâm cho công nhân vận hành khi có đội ngũ kỹ thuật trong
nước đảm bảo.

b) Đề xuất về chính sách hỗ trợ cho các nhà sản xuất phụ trợ
Việc hình thành được mạng lưới các nhà sản xuất phụ trợ là yếu tố tiên quyết để Dự án có
thể thành công. Do vậy, Chính phủ cần có những chính sách linh hoạt để các nhà đầu tư yên
tâm đầu tư vào việc xây dựng các nhà máy sản xuất phụ trợ. Những chính sách cụ thể có thể
như sau:
- Xác định rõ thị trường cho sản phNm KHCN. Nếu Nhà nước làm tốt mục a (nêu ở trên)

-

thì các nhà sản xuất phụ trợ sẽ sẵn sàng đầu tư để sản xuất phụ kiện cho các sản phNm
KHCN nói chung và máy CNC nói riêng.
Xác định lại mức thuế nhập khNu các linh phụ kiện, nguyên vật liệu để chế tạo ra các chi
tiết trong máy CNC. Hiện nay có rất nhiều bất cập trong việc xác định thuế nhập khNu.
Có nhiều chi tiết, phụ kiện đã được tiêu chuNn hoá, mô đun hoá và được dùng trên toàn
thế giới với giá thấp, độ tin cậy cao thì việc cố gắng chế tạo trong nước là không cần thiết
và rất lãng phí. Ví dụ: Bộ điều khiển động cơ (Driver) hiện đã được mô đun hoá và đã
được sản xuất đại trà, có chất lượng ổn định, giá thành hợp lý nhưng nếu nhập khNu sẽ có
thuế nhập là trên 30% vì nó bị coi là “Bộ điều khiển”.

-

Vay vốn ưu đãi: việc chế tạo các phụ kiện đạt yêu cầu đòi hòi nhiều yếu tố - song yếu tố
công nghệ rất quan trọng. Nếu Nhà nước có thể cho các doanh nghiệp vay vốn ưu đãi để


mua công nghệ, đổi mới công nghệ thì sẽ giúp doanh nghiệp phát triển nhanh hơn, chế
tạo được các phụ kiện tốt hơn.
c) Đề xuất cơ chế cho các Đề tài nghiên cứu, Dự án SXTN
Có thể nói cơ chế quản lý tài chính hiện nay không phù hợp với xu thế phát triển của xã hội:
phức tạp, không nhất quán (mỗi cán bộ thực hiện có cách hiểu khác nhau) khiến cho những
người nghiên cứu mất quá nhiều thời gian vào công tác hành chính. Một số điểm cần mạnh
dạn đổi mới:
- Đấu thầu mua nguyên vật liệu: có thể bỏ và thay thế đó bằng việc thNm định giá của Cơ
quan có chức năng
-

-

Mạnh dạn giao quyền cho Cơ quan chủ trì kiểm soát và điều phối nguồn kinh phí. Việc
hành chính hoá mọi thủ tục giấy tờ có thể làm mất cơ hội, gia tăng các thủ tục rườm rà
không cần thiết.
Bãi bỏ những hạn chế về kinh phí khi thực hiện như đi công tác, thuê khoán chuyên môn,
phụ cấp thuê nhân công,.... Với tổng kinh phí đã được duyệt thì Cơ quan chủ trì phải chịu
trách nhiệm hoàn thành nhiệm vụ nghiên cứu được giao – do vậy, nếu tăng chi ở điểm
này sẽ giảm chi ở điểm khác. Việc hạn chế này sẽ không có ý nghĩa thực tế.

-

Cần có cơ chế khuyến khích thực hiện Dự án SXTN vì đây mới là bước đưa sản phNm ra
thị trường – nó quyết định sự sống còn của 1 sản phNm KHCN: cần bỏ quy định “thu hồi
kinh phí” bởi vì Cơ quan chủ trì cũng đã phải tìm kiếm nguồn kinh phí bổ sung cho Dự
án để cùng thực hiện, bỏ cơ chế đấu thầu mua nguyên vật liệu và thiết bị bởi vì giá sẽ
nằm trong giá thành sản phNm và sẽ không có việc Dự án mua đắt và bán rẻ.

Như vậy, có thể thấy: nếu Nhà nước bên cạnh việc hỗ trợ kinh phí, ưu đãi,... cho các sản
phNm công nghệ cao thì việc hỗ trợ về thị trường là một yếu tố mang tính đột phá làm cho
các sản phNm CNC nhanh chóng có được chỗ đứng trên thị trường.


Bảng 2. Kế hoạch nghiên cứu và dự toán sơ bộ chế tạo các sản ph m quốc gia đã đề xuất
STT
1

Tên sản ph m CNC triển khai

Bắt đầu

Đề tài “Nghiên cứu chế tạo trung tâm gia 1/2011
công phay ngang tự động CNC 4 trục”

Kết thúc
12/2012

Đề xuất
Thực hiện Đề tài nghiên cứu tiếp theo từ các kết quả của
KC.05.28 và KC.05.DA03/06-10 với các sản phNm là máy
phay ngang 4 trục phục vụ công nghệ chế tạo hộp số cho ô
tô, tàu thuỷ, động cơ phát điện,….
Dự kiến kinh phí: 3 tỷ VND
Cơ quan chủ trì: Trường ĐHBK Hà Nội

2

Đề tài “Nghiên cứu thiết kế và chế tạo 1/2011

12/2011

trung tâm tiện phay CNC tích hợp”

Thực hiện Đề tài nghiên cứu với sản phNm là máy tiện phay
tích hợp phục vụ cho dây chuyền sản xuất hàng loạt lớn các
chi tiết chính xác cho oto, xe máy, công nghiệp điện tử,….
Dự kiến kinh phí: 2tỷ VND

3

Đề tài “Nghiên cứu thiết kế và chế tạo 1/2013

12/2015

trung tâm gia công phay tự động CNC 3
trục cỡ lớn”

Đề xuất thực hiện Đề tài nghiên cứu từ năm 2013. Đây là
sản phNm khổng lồ có nhiều ứng dụng chiến lược trong
đóng tàu, mỏ than, công nghiệp quốc phòng (sản xuất tên
lửa và vũ khí hạng nặng) nên cần 1 cơ chế đặc biệt để thực
hiện đề tài
Dự kiến kinh phí: 30 tỷ VND

4

Đề tài “Nghiên cứu thiết kế chế tạo máy 1/2011

12/2013

Đề xuất thực hiện Đề tài nghiên cứu cấp Nhà nước từ năm


đột tự động CNC”

2011
Dự kiến kinh phí: 5 tỷ VND

5

Đề tài “Nghiên cứu giải mã và chế tạo 1/2011
thiết bị khoan lỗ sâu điều khiển số”

12/2012

Đề xuất thực hiện Đề tài nghiên cứu cấp Nhà nước từ năm
2011
Dự kiến kinh phí: 4 tỷ VND

6

7

Đề tài “Trung tâm phay CNC nhiều trục 1/2013
kiểu PSK có cấu trúc động học song song
lai chuỗi động hở”

12/2014

Đề tài “Trung tâm phay CNC 3 trục có cấu 1/2011
trúc động học song song”

12/2012

Đề xuất thực hiện Đề tài nghiên cứu cấp Nhà nước từ năm
2013
Dự kiến kinh phí: 5 tỷ VND
Đề xuất thực hiện Đề tài nghiên cứu cấp Nhà nước từ năm
2011
Dự kiến kinh phí: 3 tỷ VND

7

8

Dự án SXTN “Hoàn thiện công nghệ chế 1/2013
tạo trung tâm gia công phay tự động CNC
3 trục tốc độ cao”

12/2015

Dự án SXTN “Hoàn thiện công nghệ thiết 1/2011

12/2013

Thực hiện Dự án SXTN cấp Nhà nước từ kết quả đề tài
01C-01/20-2009-2
Dự kiến kinh phí: 5 tỷ VND

kế và chế tạo trung tâm tiện CNC”

Thực hiện Dự án SXTN cấp Nhà nước từ kết quả các đề tài
KC.05.DA03, KC.05.25
Dự kiến kinh phí: 5 tỷ VND

9

Các Đề tài hỗ trợ các nhà sản xuất phụ 1/2011
kiện áp dụng các biện pháp công nghệ mới

12/2015

Các Đề tài được thực hiện liên tục với mục tiêu:


để chế tạo các phụ kiện cho chương trình:
1- Đề tài “Nghiên cứu thiết kế và chế tạo
cụm trục chính cho máy phay và máy tiện
CNC”
2- Đề tài “Nghiên cứu thiết kế và chế tạo
bộ điều khiển CNC cho máy công cụ
CNC”

- Nội địa hoá được trên 80% các chi tiết quan trọng mà vẫn
đảm bảo được chất lượng
- Nâng cao hiệu quả sử dụng thiết bị, tạo được bộ thư viện
các chế độ cắt tối ưu để các khách hàng có thể tiết kiệm
được tối đa chi phí sản xuất, tạo điều kiện cho việc cạnh
tranh so với sản phNm ngoại nhập

3- Đề tài “Nghiên cứu thiết kế hệ thống
làm mát cưỡng bức tủ điều khiển”

- Dần thay thế các vật liệu ô nhiễm, gia công khó như gang
bằng các loại vật liệu mới thân thiện với môi trường, gia
công chế tạo dễ dàng

4- Đề tài “Nghiên cứu thiết kế và chế tạo

- Thực hiện tốt chủ trương “các doanh nghiệp Việt Nam dần

hệ thống làm mát cụm trục chính tốc độ
cao từ 6000 vòng/phút đến 30.000
vòng/phút”
5- Đề tài “Nghiên cứu thiết kế và chế tạo
hệ thống bôi trơn và làm mát hệ thống
trượt dùng cho máy công cụ CNC”
6- Đề tài “Nghiên cứu chế tạo các hệ thống
thay dao tự động dùng trong hệ thống gia
công CNC”
7- Đề tài “Nghiên cứu chế tạo các hệ thống
rô bốt tích hợp với máy công cụ CNC thay
thế hệ thống chuyền tải phôi”

có được những sản phNm chủ lực, công nghệ cao của chính
mình để có thể cạnh tranh với các sản phNm của nước ngoài,
đáp ứng được nhu cầu công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất
nước”
Kinh phí dự kiến: khoảng 40 tỷ VND
Tất cả các doanh nghiệp công nghiệp ở VN đều có thể
đăng ký làm chủ trì để thực hiện các đề tài này nhằm tạo
điều kiện hình thành mạng lưới các nhà cung cấp phụ kiện
cho các dự án lớn khác trong tương lai.


8- Đề tài “Nghiên cứu vật liệu mới dùng
cho việc chế tạo thân bệ máy công cụ CNC
giảm ô nhiễm môi trường”
9- Đề tài “Nghiên cứu và tối ưu hoá quá
trình gia công vật liệu khi gia công trên các

máy công cụ CNC”
10- Đề tài “Nghiên cứu và nâng cao đặc
tính cắt gọt của dụng cụ cắt khi gia công
trên máy công cụ CNC”
11- Một số các đề tài khác để thiết kế và
chế tạo các dung cụ cắt, thiết bị mài, thiết
bị chế tạo dụng cụ và phụ kiện khác, các
thiết bị nhỏ lẻ phụ trợ khác
Tổng kinh phí

103 tỷ VND

Ghi chú:
- Bên cạnh việc thực hiện các nội dung nghiên cứu và chế tạo, việc xây dựng hệ thống mạng lưới các nhà sản xuất
phụ trợ sẽ là điểm then chốt để dẫn đến thành công của toàn bộ chương trình cũng được hoàn thiện trong khi thực
hiện chương trình. Đặc biệt là cơ chế hỗ trợ cho vay để các nhà sản xuất phụ trợ có thể nhanh chóng nắm được công
-

nghệ cũng là 1 yếu tố quan trọng trong chương trình.
Hiện nay, tính theo giá trị về kinh tế, các mẫu máy CNC đã và đang được chế tạo có tỷ lệ nội địa hoá vào khoảng 4045%. Khi các nhà sản xuất phụ trợ vào cuộc thì tỷ lệ này sẽ có thể đạt tới 75-80%.


-

-

Tỷ lệ theo trình độ công nghệ có thể tăng lên rất cao (đạt khoảng 90%) sau khi hoàn thành xong quá trình nghiên cứu
vì lúc đó chúng ta đã hoàn toàn có thể làm chủ về mặt công nghệ, không phụ thuộc vào bất kỳ một nhà cung cấp phụ
kiện và công nghệ nào trên thế giới.
Việc nghiên cứu và chế tạo sẽ có sự phối kết hợp giữa Trường ĐH và các doanh nghiệp KHCN khác nhằm mục tiêu

có thể đưa ra ứng dụng các kết quả nghiên cứu sớm nhất.


3.2. Nhóm sản ph m:
Rôbốt công nghiệp và rôbốt thông minh
3.2.1. Tính cấp thiết
-

Robot công nghiệp là tên gọi chung của những máy móc, thiết bị có khả năng tự động
hoá cao nhằm đáp ứng một yêu cầu sản xuất cụ thể. Cho đến nay có rất nhiều các ý
kiến đề xuất về các chương trình nghiên cứu, thiết kế và chế tạo rô bốt công nghiệp
phục vụ các doanh nghiệp và tiến tới xuất khNu của nhiều sở khoa học công nghệ các
thành phố trong cả nước. Nhiều chương trình nghiên cứu về rô bốt cũng được hỗ trợ
từ phía các Bộ, Ban, Ngành. Tại Viện Cơ khí, ĐHBK Hà Nội, việc nghiên cứu về các
loại rô bốt phục vụ trong nhiều lĩnh vực công nghiệp khác nhau từ chế tạo, tự động
hóa quá trình sản xuất đến các loại rô bốt đặc chủng, làm việc trong các điều kiện đặc
biệt mà con người không thể tham gia đã được nghiên cứu và chế tạo mô hình trong
khoảng 10 năm trở lại đây. Hiện nay, nhu cầu về Rô bốt công nghiệp đã đến một mức
cao, nhiều doanh nghiệp có nhu cầu sử dụng rô bốt nhưng vẫn phải nhập ngoại, chính
vì vậy việc đề xuất chương trình nghiên cứu thiết kế và chế tạo rô bốt công nghiệp
phục vụ cho các ngành công nghiệp ở Việt Nam của Viện Cơ khí là rất cần thiết, vừa
tập hợp được kinh nghiệm nghiên cứu của đội ngũ những nhà khoa học giầu kinh
nghiệm, vừa nâng tầm nghiên cứu và chế tạo sản phNm vươn ra thị trường sản xuất
công nghiệp thực sự đồng thời nâng khả năng cạnh tranh sản phNm nội địa với các sản
phNm nước ngoài.

-

Rô bốt thông minh là một lĩnh vực còn khá mới mẻ ở Việt nam, trong khi lĩnh vực
này đã khá phát triển ở các nước công nghiệp hàng đầu thế giới như Mỹ, CHLB Đức,

Nhật Bản, Hàn quốc… Trong vòng 5 năm trở lại đây, trình độ thiết kế và chế tạo Rô
bốt thông minh thực sự đã phát triển đến đỉnh cao KHCN và tạo ra lợi nhuận khổng
lồ. Để chế tạo được Rô bốt thông minh cần thiết phải có sự kết hợp nghiên cứu của
nhiều lĩnh vực cơ khí, tự động hóa, công nghệ thông tin… Vì vậy, việc nghiên cứu
chế tạo rô bốt thông minh ở tại Việt nam còn sơ khai. Việc đề xuất định hướng nghiên
cứu chế tạo rô bốt thông minh rất cần thiết đẻ tiếp cận với trình độ khoa học công
nghệ thế thời đồng thời khơi dậy khả năng thiết kế chế tạo của các nhà kỹ thuật Việt


nam, dần chiếm lĩnh một lĩnh vực khoa học có tiềm năng trong tương lai, đồng thời
tạo được một vài loại rô bốt thực sự hữu ích phục vụ cho đời sống con người.
3.2.2. Tổng quan tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước
Rôbốt được bắt đầu nghiên cứu từ đầu thế kỷ thứ 19 ban đầu được nghiên cứu và ứng dụng
trong công nghiệp cơ khí cho đến nay phát triển rất đa dạng và phong phú và ứng dụng hầu
hết cho các ngành công nghiệp, nghiên cứu, phục vụ cuộc sống dân sinh cho đến an ninh
quốc phòng. Rôbốt được phân loại theo rất nhiều phương pháp khác nhau tuy nhiên thông
thường được phân loại theo cấu trúc động học, hình dạng hình học của không gian hoạt
động, theo thế hệ, theo nguồn dẫn động điều khiển v.v.. dưới đây
o Theo cấu trúc: có cấu trúc động học hở và động học kín
o Theo nguồn dẫn động: rôbốt khí nén, thủy lực, động cơ điện
o Theo không gian hoạt động của cơ cấu chấp hành: rôbốt trong tọa độ đề các, tọa độ
trụ, tọa độ cầu
o Theo thế hệ : Rôbốt thế hệ thứ nhất, thế hệ thứ hai, thế hệ thứ ba, thứ tư và thứ năm
Các lĩnh vực ứng dụng rôbốt
Sản phNm rôbốt rất đa rạng về chủng loại, kích cỡ phù để phục vụ cho hầu hết các ngành từ
công nghiệp đến quốc phòng an ninh cho đến cuộc sống dân sinh và phục vụ cho các chương
trình nghiên cứu tuy nhiên dưới đây có thể liệt kê một số loại phổ biến sau phục vụ cho
o Ứng dụng trong công nghiệp: như rôbốt lắp ráp, rôbốt sơn, rôbốt hàn, rôbốt lấy sản
phNm, gia công cơ khí, sửa nóng đường dây cao thế v.v..
o Ứng dụng trong y học: rôbốt siêu âm, mổ nội soi, rôbốt vệ sinh trong các vùng dịch

bệnh
o Ứng dụng trong nông nghiệp: rôbốt thu hoạch hoa quả
o Ứng dụng sinh hoạt và giải trí: rôbốt hút bụi, rôbốt múa rối theo chương trình
o Ứng dụng trong công tác cứu hộ: thăm dò cung cấp thông tin trong các vụ cháy, nổ,
động đất v.v.. phục vụ công tác cứu hộ
o Ứng dụng trong quốc phòng và an ninh: như rôbốt dò mìn, rôbốt thu thập thông tin
chống khúng bố, rôbốt do thám, tàu lặn


o Ứng dụng trong các phòng thí nghiệm
o Ứng dụng thao tác trong các môi trường độc hại
o Ứng dụng rôbốt trong các môi trường đặc biệt: dàn khoan ngoài biển, khai thác, thăm
dò, làm sạch cống ngầm
o Ứng dụng trong ngành hàng không: được thiết kế làm các máy thử độ bền lốp máy
bay, các hệ thống mô phỏng tập lái máy bay.
Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước
Rôbốt đã được nghiên cứu ở hầu hết các quốc gia phát triển trên thế giới(Mỹ, Nhật, Nga,
Trung Quốc, v.v…) ban đầu từ các trường đại học rồi dần dần đến các công ty nghiên cứu và
phát triển thành các sản phNm thương mại phục vụ cho hầu hết các lĩnh vực trong công
nghiệp, đời sống dân sinh đến an ninh quốc phòng với chủng loại đa dạng và phong phú
rôbốt từ chuỗi động hở ứng dụng trong công nghiệp đến các mẫu máy chuối động kín, rôbốt
tự hành, rôbốt dưới nước, rôbốt bay trong không gian, rôbốt phỏng sinh dạng người ứng
dụng trong các mục đích khác nhau. Đã có rất nhiều công bố quốc tế về lĩnh vực này, tuy
nhiên có những bí quyết riêng không được công bố bởi bản quyền của các hãng cũng như
của những chương trình nghiên cứu. Ngày nay su hướng các chương trình nghiên cứu chính
về rôbốt tập trung vào nghiên cứu các rôbốt thông minh cũng như đi vào tìm các mấu máy
mới phục vụ cho các ứng dụng riêng biệt. Về quy mô nghiên cứu thì hầu hết các trường đại
học kỹ thuật, các viện nghiên cứu trên thế giới đều có các phòng thí nghiệm thực hiện các
chương trình nghiên cứu về rôbốt tuy nhiên do thế mạnh của từng nơi hay do đặt hàng mà
mỗi phòng thí nghiệm nghiên cứu một vấn đề khác nhau cho đến nay lĩnh vực này vẫn được

đông đảo các nhà khoa học ở các quốc gia quan tâm nghiên cứu nhằm phát triển và hoàn
thiện ở mức độ thông minh. Ở Việt Nam được sự ưu tiên của Đảng và Chính phủ đối với
công nghệ cao mang tính đột phá trong công nghệ đã có những chương trình nghiên cứu cấp
nhà nước từ những năm 1990 do GS.Nguyễn Thiện Phúc – ĐHBK chủ trì và gần đây tại
BKTPHCM cũng đã bắt đầu nghiên cứu hầu hết các chương trình nghiên cứu này tập trung
vào rôbốt công nghiệp là các rôbốt dạng chuỗi và trong 5 năm trở lại đây có phát triển về
một số loại rôbốt khác như rôbốt hàn, rôbốt tự hành phục vụ trong bệnh viện. Tuy nhiên mức
độ thông minh và độ chính xác chưa cao đây là tiền đề để tiếp tục nghiên cứu phát triển các


loại rôbốt ở mức độ cao hơn. Do đó hầu hết các doanh nghiệp ngay cả các phòng thí nghiệm
vẫn phải nhập khNu rôbốt phục vụ cho nhu cầu sản xuất và nghiên cứu của mình con số này
sẽ còn tăng rất nhiều trong tương lai khi chúng ta hội nhập WTO.
Kết luận:
Qua những phân tích khai quát trên đây cho thấy Rôbốt là một thiết bị công nghệ cao tích
hợp rất nhiều ngành (Cơ khí, điện, điện tử, công nghệ tự động và công nghệ thông tin).
nghiên cứu phát triển có tính liên ngành. Ở trong nước mới chỉ có các nghiên cứu bước đầu
mang ý nghĩa về học thuật chưa có tính ứng dụng triển khai cao. Chính vì vậy mà chương
trình 2 được đề xuất với mục tiêu và sản phNm được trình bày ở mục 3.2.3 và 3.2.4 dưới đây.
3.2.3. Mục tiêu
- Nghiên cứu và làm chủ công nghệ chế tạo các modul cơ khí chính xác phục vụ chế tạo
rôbốt công nghiệp
- Làm chủ các thành tự mới nhất về công nghệ điều khiển có dây và không dây.
- Nghiên cứu làm chủ các thành tựu mới nhất của công nghệ thông tin-truyền thông hướng
tới nhận dạng, điều khiển thông minh.
- Nghiên cứu và chế tạo các bộ điều khiển thông minh và điều khiển công nghiệp
- Nghiên cứu thiết kế, chế tạo theo hướng modul hóa
- Xây dựng các phần mềm và giải pháp điều khiển theo chuNn công nghiệp
- Làm chủ các thành tựu về các hệ thống sensor ứng dụng trong rôbốt
3.2.4. Các đề tài/ dự án

STT

Tên đề tài

Dự kiến kinh phí

1

Nghiên cứu, thiết kế chế tạo robot di động kiểm tra, giám sát

3 tỷ

hầm lò trong khai thác mỏ
2

Nghiên cứu thiết kế chế tạo rôbốt dò mìn phục vụ cho quốc

2 tỷ

phòng
3

Nghiên cứu thiết kế chế tạo rôbốt dưới nước phục vụ công tác

2 tỷ

thám hiểm
4

Nghiên cứu thiết kế chế tạo rôbốt phục vụ cho công tác cứu hộ

3 tỷ


5

Nghiên cứu chế tạo rôbốt bay phục vụ công tác thu thập thông

3 tỷ

tin giải cứu con tin phục vụ chống khủng bố và do thám
6

Nghiên cứu thiết kế chế tạo rôbốt phục vụ trong các dây chuyền

2 tỷ

sản xuất linh hoạt
7

Nghiên cứu thiết kế và chế tạo robot thông minh để sửa chữa

10 tỷ

nóng đường điện cao thế
8

Nghiên cứu chế tạo rôbốt 6 bậc tự do tích hợp đồ gá hàn phục

3tỷ

vụ cho công nghiệp sản xuất xe máy
9

Nghiên cứu rôbốt bốc xếp phục vụ ngành công nghiệp thực

2 tỷ

phNm
10

Dự án nghiên cứu công nghệ chế tạo phụ kiện phục vụ cho sản

30 tỷ

xuất rôbốt công nghiệp
11

Nghiên cứu thiết kế chế tạo rôbốt phỏng sinh biết đi dạng người

10 tỷ

12

Thiết kế Robot tự hành thông minh

5 tỷ

13

Nghiên cứu thiết kế chế tạo máy cắt biên dạng ống CNC làm

3 tỷ

việc tại hiện trường
14

Thiết kế và chế tạo thiết bị đo và phân tích rung động quá trình

0.5 tỷ

cắt trên các máy công cụ
15

Nghiên cứu ảnh hưởng của tải trọng, lực cắt đến độ chính xác

0.3 tỷ

gia công trên máy CNC
Tổng kinh phí

78.8 tỷ

3.2.5. Các nội dung nghiên cứu
a) Về mặt lý thuyết
- Nghiên cứu thiết kế cấu trúc của rôbốt nhằm tối ưu và đưa ra cấu trúc hợp lý nhất cho ứng
dụng cụ thể
- Tính toán phân tích và tổng hợp động học cơ cấu rôbốt
- Phân tích tổng hợp động lực học và điều khiển

- Khảo sát độ cứng vững và tính ổn định của hệ thống
- Tính toán cân bằng và tự cân bằng đối với rôbốt phỏng sinh dạng người
- Phân tích, tính toán, thiết kế kết cấu cơ khí ứng dụng trong chế tạo rôbốt
- Đưa ra các giải pháp nhận dạng và giám sát hệ thống
- Xử lý ảnh nhận dạng và tự động tìm đối tượng di động qua camera
- Xử lý thông tin và xử lý nhiễu cho hệ thống
- Nghiên cứu các công nghệ điều khiển có dây và không dây
- Phân tích và tổng hợp các bộ điều khiển thông minh
- Làm chủ các công nghệ điều khiển tiên tiến như logic mờ, điều khiển phân tán, trí tuệ nhân
tạo vv….
- Nghiên cứu ứng dụng công nghệ vật liệu mới ứng dụng trong lĩnh vực chế tạo rôbốt và hệ
thống cơ điện tử.
b) Về mặt thực nghiệm
- Xây dựng các phần mềm tính toán động học, động lực học và mô phỏng các đối tượng
rôbốt
- Xây dựng các phần mềm, nhận dạng, xử lý thông tin, điều khiển hệ thống
- Xây dựng quy trình công nghệ chế tạo và chế tạo các modul cơ khí chính xác phục vụ sản
xuất rôbốt công nghiệp
- Nghiên cứu thiết kế, chế tạo chi tiết và lắp ráp tổng thành các sản phNm của những đề tài đề
xuất trong mục 4.2.4.
- Nghiên cứu thiết kế chế tạo các bộ điều khiển cũng như điều khiển thông minh phục vụ chế
tạo rôbốt.
- Nghiên cứu, chế tạo các phần tử tự động trong điều khiển rôbốt (cơ khí, điện, khí nén, thủy
lực v.v…)
3.3. Nhóm sản ph m:
Các thiết bị phụ trợ phục vụ các ngành công nghiệp then chốt thay thế nhập kh u
3.3.1. Định hướng hoạt động khoa học và công nghệ đến năm 2020

Tập trung nghiên cứu, giải quyết các vấn đề của một số ngành công nghiệp then chốt
của nước nhà, đặc biệt là các ngành có xuất khNu như thủy điện, dầu khí; Nghiên cứu, thiết
kế, chế tạo được các sản phNm có trình độ khoa học cao ứng dụng trong công nghiệp đóng
tàu, thủy điện, dầu khí nhằm từng bước thay thế nhập khNu, nâng cao năng lực sản xuất, tăng
năng suất và chất lượng sản phNm, hạ giá thành, đưa ngành thủy điện, dầu khí tiến mạnh,
vững chắc để đạt được vị trí thứ tư trên thế giới vào năm 2020
1. Tính cấp thiết:
a) Nước ta có điều kiện thuận lợi cho việc phát triển công nghiệp đóng tàu, thủy điện, dầu
khí
b) Sự ưu tiên phát triển của Đảng và Chính phủ đối với công nghiệp đóng tàu, thủy điện, dầu
khí
c) Việt nam đã thu được nhiều kết quả khả quan trong công nghiệp đóng tàu, thủy điện, dầu
khí
d) Những tồn tại và bất cập trong các ngành công nghiệp then chốt Việt nam hiện nay
- Cạnh tranh: Hiện nay tại khu vực châu Á đang có sự cạnh tranh quyết liệt về khoa học kỹ
thuật trong chế tạo các trang thiết bị phục vụ công nghiệp.
- Tính không chuyên nghiệp: Các ngành công nghiệp then chốt của Việt Nam hiện vẫn còn
nhỏ, trình độ kỹ thuật, công nghệ còn thấp, năng suất và chất lượng chưa cao, khó đáp
ứng được nhu cầu của khách hàng trong giai đoạn cạnh tranh hiện nay
- Tính tự chủ chưa cao, tỷ lệ nội địa hóa thấp: Mua thiết kế, mua hầu hết thiết bị công nghệ
và vật tư chính, thuê giám sát, thuê đăng kiểm, chỉ còn khoảng 20% hàm lượng nội địa, bao
gồm nhân công và một số nguyên liệu phụ.
- Chưa có chiến lược đầu tư và phát triển hợp lý: Đầu tư dàn trải, chưa chú ý phát triển công
nghiệp phụ trợ, chưa ứng dụng được những thành tựu khoa học kỹ thuật để hiện đại hóa sản
xuất, chưa chú trọng khâu thiết kế.
2. Mục tiêu
a) Mục tiêu chung:
“Nghiên cứu ứng dụng các công nghệ và vật liệu mới, nghiên cứu thiết kế chế tạo các thiết
bị công nghệ cao phục vụ cho ngành công nghiệp then chốt, đặc biệt là các ngành có yếu tố
xuất kh u, nhằm hiện đại hoá sản xuất, nâng cao năng suất và chất lượng chế tạo, tăng tỷ lệ

nội địa hoá, hạ giá thành, tăng thị phần xuất kh u trên thị trường thế giới, tạo cho các
ngành công nghiệp then chốt của Việt nam, phát triển mạnh mẽ và bền vững”.
b) Mục tiêu cụ thể:
- Chế tạo các thiết bị công nghệ phục vụ công nghiệp đóng tàu, thủy điện, dầu khí thay thế
nhập khNu, giảm đầu tư cho các cơ sở trong nước.


- Ứng dụng các công nghệ tiên tiến, các giải pháp tự động hóa trong nhằm hiện đại hóa sản
xuất từ đó nâng cao năng suất, chất lượng .
- Chế tạo các thiết bị phụ trợ cho đóng tàu, thủy điện, dầu khí thay thế nhập khNu, giảm chi
phí đàu tư, hạ giá thành, tăng tính cạnh tranh trên thị trường quốc tế.
3. Dự kiến kết quả, tác động của chương trình
Sản ph m dự kiến của chương trình:
-

Nghiên cứu thiết kế chế tạo rôbốt thong minh sửa chữa nóng đường dây tải điện.

-

Nghiên cứu ứng dụng cộng nghệ hàn nối ống đường kính lớn.

-

Nghiên cứu thiết kế chế tạo thiết bị hàn tự động ống đường kính lớn phục vụ thủy
điện

-

Nghiên cứu ứng dụng công nghệ hàn một lớp các kết cấu bồn bể trong công nghiệp
dầu khí

-

Nghiên cứu thiết kế chế tạo thiết bị hàn điện khí ứng dụng trong công nghiệp đóng tàu
và dầu khí.

Các sản ph m của chương trình có trình độ khoa học công nghệ cao, được cấp giấy chứng
nhận đăng kiểm quốc tế, giá thành rẻ, có thể thay thế hoàn toàn cho nhập kh u.
4. Nhu cầu về kinh phí: 55 tỷ đồng
3.4. Nhóm sản ph m: Các thiết bị Cơ điện tử và vi cơ điện tử
3.4.1. Tính cấp thiết
Hệ thống vi cơ điện tử MEMS (Micro-Electro-Mechanical Systems) là thuật ngữ dùng
để chỉ các hệ thống tích hợp các thành phần điện tử và cơ khí có kích thước cỡ micromet.
Lí do mà công nghệ MEMS nhanh chóng được ứng dụng là vì các mục đích sau:
- Thu nhỏ các thiết bị hiện tại. Giảm bớt khối lượng, kích thước của chúng.
- Phát triển thiết bị mới dựa trên những nguyên lí chỉ hoạt động đối với vi kích thước.
- Phát triển các công cụ mới để giao tiếp với thế giới micro.
Ngày nay trong công nghiệp cũng như đời sống, một trong những xu hướng tất yếu là
sản xuất các máy móc, hệ thống kỹ thuật với kích thước nhỏ tính theo đơn vị micro hoặc
nano. Những lý do có thể liệt kê là hệ thống với kích thước nhỏ có thể thực hiện những công
việc mà hệ thống thông thường không thực hiện được (ví dụ như phẫu thuật vi xâm lấn trong
y tế), đồng thời kích thước nhỏ gọn giúp cho các sản phNm được ứng dụng thuận tiện hơn
nhiều (ví dụ như điện thoại di động công nghệ GSM, các thiết bị số). Mặt khác, nhờ sự phát


triển của khoa học, những công nghệ mới cho phép chúng ta có thể chế tạo hàng loạt các linh
kiện, hệ thống kích thước micro hoặc nano với giá thành rẻ. Do đó, Vi Cơ Điện tử (MEMS)
đang là một trong những lĩnh vực công nghệ phát triển nhanh nhất hiện nay trên thế giới với

W orldw ide revenu e (Bil. U S$)

thị trường hàng chục tỷ đô la và liên tục tăng trưởng (Hình 1).
10
8
6
4
2
0
20 02

2 00 3

20 04

2 005

200 6

2 007

Ye ar

Hình 1: Thị trường MEMS thế giới vài năm gần đây
Các cảm biến và bộ kích hoạt có thể được coi là hai dòng sản phNm chính của công
nghệ Vi Cơ Điện tử. Dùng để đo chuyển vị, lực, vận tốc, gia tốc …vv, các cảm biến được sử
dụng ngày càng nhiều trong công nghiệp robot, tự động hóa, ô tô, hàng không vũ trụ… cũng
như trong cuộc sống thường ngày. Trong khi đó, bộ kích hoạt cùng với các micro-robot ứng
dụng trong các hệ vận tải và lắp ráp kích thước micro, là những thành phần quan trọng không
thể thiếu được dùng để vận chuyển, phân loại và lắp ghép những vi mẫu trong các hệ vi phân
tích tổng hợp (µ-TAS), phòng thí nghiệm trên một mạch chip (lab on a chip), phân tích sinh

hóa, robot và tự động hóa …
3.4.2. Tình hình tổng quan nghiên cứu trong và ngoài nước
MEMS đã được phát triển trên thế giới vài chục năm trở lại đây. Ở Việt Nam, công
nghệ MEMS cũng bắt đầu được quan tâm và phát triển trong vài năm qua. Thông qua hợp
tác với các nước phát triển như Hà Lan, Nhật Bản, Pháp…, Viện đào tạo quốc tế về khoa học


vật liệu (ITIMS) thuộc trường Đại học Bách khoa Hà Nội đã xây dựng được một phòng thí
nghiệm công nghệ MEMS bao gồm các trang thiết bị hiện đại như phòng sạch (Clean room),
hệ thống quang khắc 2 mặt (Lithography), hệ thống ăn mòn khô (Deep Reactive Ion
Etching)… Trên cơ sở đó đã nghiên cứu, chế tạo thành công cảm biến áp suất và cảm biến
gia tốc loại áp điện trở ứng dụng trong y học và công nghiệp. Kết hợp với bộ môn Cơ sở
thiết kế máy và Robot, viện Cơ khí chế tạo và kiểm tra hoạt động của hệ thống actuator kiểu
tĩnh điện, ứng dụng trong các hệ phân tích y sinh…
3.4.3. Mục tiêu
Cho đến nay, đã có khá nhiều công trình nghiên cứu về các hệ thống lắp ráp và vận
chuyển kích cỡ micro được công bố. Chúng ta có thể phân các hệ đó thành ba loại chính dựa
trên kiểu tiếp xúc giữa đối tượng cần vận chuyển với bộ kích hoạt hoặc micro-robot, đó là hệ
dùng lưu chất, hệ tương tác trực tiếp và hệ dùng đệm khí. Một điểm chung trong tất cả các hệ
lắp ráp và vận chuyển nói trên, các micro-robot đều được sử dụng để thực hiện các nhiệm vụ
đa dạng như gắp, vận chuyển, định vị và thậm chí là cắt mẫu hoặc lắp ghép.
Mục tiêu của đề án này là nghiên cứu, thiết kế, chế tạo một số hệ thống micro robot,
vi cơ cấu với kích thước một vài milimét dựa trên công nghệ MEMS nhằm mục đích ứng
dụng trong các hệ thống vi lắp ráp, vi vận chuyển và định vị (Micro Total Analysis System,
Micro Transportation System…) hoặc trong công nghệ y sinh.
3.4.4. Các đề tài
1. Thiết kế, chế tạo hệ thống truyền động bánh răng kích thước micro (micro gearing system)
ứng dụng cho micro robot dựa trên công nghệ MEMS.
2. Thiết kế, chế tạo tay kẹp micro nhiều bậc tự do ứng dụng cho micro robot dựa trên công
nghệ MEMS.

3. Cảm biến đo lực nhiều bậc tự do lắp trên tay máy robot chế tạo dựa trên công nghệ
MEMS.
3.4.5. Kế hoạch triển khai nghiên cứu
Dự án nghiên cứu, chế tạo cho giai đoạn 2010-2015.
-

2010-2011: Xây dựng cơ sở lý thuyết tính toán, mô phỏng. Xây dựng hệ thống thí
nghiệm.