Nghiên cứu ứng dụng kỹ thuật đồng thời để phát triển sản phẩm đúc mẫu chảy

Võ Văn Thịnh

LỜI CẢM ƠN
Trước hết, tôi chân thành cảm ơn q thầy cơ Phịng Đào Tạo Sau Đại
Học, Bộ Môn Vật Liệu Kim Loại - Hợp Kim, trường ĐH Bách Khoa TP.HCM
cùng quý thầy cô tham gia giảng dạy chương trình đào tạo Thạc sĩ Vật liệu
Kim loại. Kiến thức và sự giúp đỡ từ quý thầy cô là nền tảng hình thành nên
Luận văn.
Bên cạnh đó, tơi cũng gởi lời cảm ơn sâu sắc đến gia đình và người
yêu. Đây là nguồn động viên và hỗ trợ lớn lao giúp tơi theo hết chương trình
đào tạo Thạc sĩ.
Cuối cùng, tôi xin đặc biệt gởi lời cảm ơn đến PGS. TS. Nguyễn Ngọc
Hà, các chuyên viên FOSECO, Giám đốc và nhân viên Xí nghiệp chế tạo phơi
An Lạc, Cơng ty sản xuất và thương mại Ngọc Minh.
Chúc mọi người sức khỏe, hạnh phúc và thành đạt.

TP. HCM, 18/01/2010.
Tác giả,

Võ Văn Thịnh

- iv -


Võ Văn Thịnh

TÓM TẮT
Hiện tại tất cả nhà sản xuất đúc Việt Nam tốn nhiều chi phí và thời gian
cho giai đoạn phát triển sản phẩm mới (bao gồm thiết kế và sản xuất thử).
Trong đó, giai đoạn thiết kế không đưa ra cơ sở đáng tin cậy để phân tích sai
sót và khơng giúp hình thành nên thơng số sản xuất có tính cạnh tranh cao.

Kỹ Thuật Đồng Thời là một hệ thống quản lý thiết kế tiên tiến giúp tiết
kiệm thời gian và chi phí phát triển sản phẩm, hình thành các thơng số sản
xuất có tính cạnh tranh. Trên cơ sở này, đề tài tìm cách ứng dụng Kỹ Thuật
Đồng Thời cho nhà sản xuất đúc. Phương pháp đúc được chọn là Đúc Mẫu
Chảy vỏ mỏng.
Bước đầu đề tài ghi nhận kết quả sản xuất theo cách phát triển sản
phẩm thường dùng, sau đó ứng dụng Kỹ Thuật Đồng Thời để tăng hiệu quả
sản xuất bằng cách giảm phế phẩm, thời gian thử nghiệm và chi phí sản xuất.
Các cơng cụ chính được dùng gồm: phần mềm hỗ trợ thiết kế, phần mềm phân
tích mơ phỏng q trình đúc, bảng tổng hợp chi phí sản xuất đúc mẫu chảy và
nguyên tắc thiết kế đúc mẫu chảy.
Kết quả, Kỹ Thuật Đồng Thời đã giúp nhà sản xuất đúc:
-

Giảm tỷ lệ phế phẩm từ 70% xuống 25%.

-

Giảm chi phí sản xuất từ hơn 90.000 VND/kg xuống gần 65.000
VND/kg.

-

Giảm thời gian phát triển sản phẩm từ 2-3 tháng xuống 10 ngày.

Đề tài đã chứng minh được vai trò quan trọng của Kỹ Thuật Đồng Thời
đối với quá trình phát triển sản phẩm đúc mẫu chảy. Bước phát triển tiếp theo
của đề tài là hệ thống website nội bộ giúp nhà sản xuất cập nhật nhanh thông
số từ thiết kế dùng cho các hoạt động sản xuất, kinh doanh và quản lý thiết kế.

-v-


Võ Văn Thịnh

ABSTRACT

Presently had all Vietnamese foundries been wasting a lot of money
and time for product development stage (including design and trial production). In which, design step could not identify errors early nor establish clear
parameters for a competitive production process.
Concurrent Engineering (CE) is a new design management system aiming to reduce cost and time for product development, establish clear parameters for a competitive process. Hence the thesis applied CE for new product
development at a foundry. The chosen casting process is investment casting
(shell mold).
After noting production results with production parameters from traditional model, the thesis applied CE to increase production efficiency by reducing rejection rate, trial and error time and production cost. The tools used during CE process were CAD software, casting process simulation software, Table of cost estimation for investment casting and Principles of investment casting design.
Finally, CE helped the foundry:
-

Reduce rejection rate from 70% to 25%.

-

Reduce production cost from 90.000 VND/kg to 65.000 VND/kg.

-

Reduce product development time from 2-3 months to 10 days.

Thesis had successfully proved the important roles of CE during the
development process for investment casting product. The next development of
Thesis is an internal website system updating quickly all parameters from CE

process for design management, business and production.

- vi -


Võ Văn Thịnh

MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN ................................................................................................. iv
TÓM TẮT .........................................................................................................v
MỤC LỤC ...................................................................................................... vii
DANH SÁCH CÁC BẢNG............................................................................ vii
DANH SÁCH CÁC HÌNH ........................................................................... viii
CHƢƠNG 1: MỞ ĐẦU ................................................................................... 1
1.1.

Giới thiệu .............................................................................................. 1

1.2.

Mục tiêu đề tài ...................................................................................... 2

1.3.

Nội dung ............................................................................................... 2

CHƢƠNG 2: HIỆN TRẠNG VÀ XU THẾ VẬN ĐỘNG CỦA NGÀNH
ĐÚC ................................................................................................................... 4
2.1.

Hiện trạng và xu thế vận động tại các nước. ........................................ 4

2.1.1.

Hiện trạng ...................................................................................... 4

2.1.2.

Cơ hội và xu thế ............................................................................. 9

2.2.

Hiện trạng ngành đúc Việt Nam. ........................................................ 13

2.2.1.

Vấn đề về mô hình phát triển sản phẩm của nhà sản xuất ........... 14

2.2.2.

Vấn đề về vốn và định hướng đầu tư ........................................... 17

2.3.

Tổng kết .............................................................................................. 17

CHƢƠNG 3: TỔNG QUAN VỀ KỸ THUẬT ĐỒNG THỜI .................... 18
3.1.

Khái niệm về Kỹ Thuật Đồng Thời .................................................... 18

3.2.

Nền tảng của Kỹ Thuật Đồng Thời .................................................... 20

3.3.

Những nhận thức cơn bản để áp dụng Kỹ thuật đồng thời ................. 25

3.3.1.

Xuất phát điểm ............................................................................. 25

3.3.2.

Định hướng lập ngân sách ........................................................... 26

3.3.3.

Ý nghĩa của các khoản đầu tư ...................................................... 26

3.4.

Đặc điểm của nhóm Kỹ Thuật Đồng Thời ......................................... 29

3.5.

Kỹ Thuật Đồng Thời và ngành Đúc Việt Nam .................................. 32

- vii -

Võ Văn Thịnh

CHƢƠNG 4: ỨNG DỤNG KỸ THUẬT ĐỒNG THỜI VÀO PHÁT
TRIỂN SẢN PHẨM ĐÚC MẪU CHẢY ...................................................... 34
4.1.

Tổng quan về Công Nghệ Đúc Mẫu Chảy ......................................... 34

4.2.

Vài nét về Công Nghệ Đúc Mẫu Chảy tại Ngọc Minh ...................... 38

4.3.

Tổng quan về sản phẩm ...................................................................... 38

4.3.1.

Giới thiệu sản phẩm ..................................................................... 38

4.3.2.

Yêu cầu chất lượng ...................................................................... 39

4.3.3.

Phương pháp kiểm tra .................................................................. 39

4.4.

Kết quả sản xuất khi không dùng Kỹ Thuật Đồng Thời .................... 39

4.4.1.

Mơ hình và quy trình phát triển sản phẩm ................................... 39

4.4.2.

Thiết kế ban đầu và thông số quá trình ........................................ 40

4.4.3.

Kết quả kiểm tra ........................................................................... 42

4.5.

Mơ hình và quy trình phát triển thiết kế theo Kỹ Thuật Đồng Thời .. 42

4.5.1.

Mơ hình quản lý thiết kế .............................................................. 43

4.5.2.

Quy trình phát triển thiết kế ......................................................... 44

4.6.

Các cơng cụ chính được sử dụng vào Quy trình phát triển thiết kế ... 46

4.6.1.

Pro/Engineer ................................................................................ 46

4.6.2.

Magmasoft ................................................................................... 47

4.6.3.

Bảng tổng hợp chi phí sản xuất ................................................... 49

4.6.4.

Nguyên tắc thiết kế đúc mẫu chảy ............................................... 63

CHƢƠNG 5: PHƢƠNG ÁN ĐÚC KHI DÙNG KỸ THUẬT ĐỒNG THỜI
.......................................................................................................................... 75
5.1.

Kết quả khảo sát phương án đúc ban đầu ........................................... 75

5.1.1.

Kết quả mơ phỏng ........................................................................ 75

5.1.2.

Chi phí sản xuất ........................................................................... 79

5.1.3.

Nhận xét ....................................................................................... 80

5.2.

Phương án đúc cải tiến ....................................................................... 80

5.2.1.

Kết quả mô phỏng ........................................................................ 83

5.2.2.

Bản thiết kế khuôn ....................................................................... 89

- viii -


Võ Văn Thịnh

5.2.3.

Bảng dự tốn chi phí sản xuất ...................................................... 90

CHƢƠNG 6: KẾT QUẢ VÀ NHẬN XÉT ................................................... 91
6.1.

Kết quả kiểm tra ................................................................................. 91

6.2.

Bảng tổng kết chi phí sản xuất ........................................................... 93

6.3.

So sánh phương pháp Kỹ Thuật Đồng Thời và truyền thống ............ 94

6.4.

Nhận xét .............................................................................................. 94

TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................. 95

- ix -


Võ Văn Thịnh

DANH SÁCH CÁC BẢNG
Bảng 4.1. Một số hợp kim phù hợp cho đúc mẫu chảy .................................. 36
Bảng 4.2. Thành phần hóa học của SUS316 ................................................... 38
Bảng 4.3. Cơ tính của SUS316 ....................................................................... 39
Bảng 4.4. Hệ số hao hụt kim loại và hệ số hiệu quả lò nấu luyện .................. 51
Bảng 4.5. Hệ số do phế phẩm ......................................................................... 51
Bảng 4.6. Bảng tổng hợp chi phí vật liệu cho một vật đúc. ............................ 53
Bảng 4.7. Bảng tổng hợp chi phí nhân công để sản xuất một vật đúc ............ 57
Bảng 4.8. Chi phí nhân cơng trong một tháng ................................................ 60

Bảng 4.9. Bảng tổng hợp đơn giá chi phí duy trì ............................................ 63
Bảng 4.10. Bảng tổng hợp chi phí sản xuất một vật đúc ................................ 63
Bảng 4.11. Bề dày thành nhỏ nhất cho các hợp kim đúc mẫu chảy ............... 64
Bảng 4.12. Dung sai cho kích thước dài nói chung ........................................ 70
Bảng 4.13. Độ khơng trịn đối với tiết diện trịn, dạng ống ............................ 71
Bảng 4.14. Dung sai cho độ phẳng và độ thẳng .............................................. 71
Bảng 5.1. Chi phí sản xuất một kg vật đúc khi tỷ lệ thành phẩm là 30%. ...... 80
Bảng 5.2. Chi phí sản xuất một kg vật đúc khi tỷ lệ thành phẩm là 90%. ...... 90
Bảng 6.1. Chi phí sản xuất một kg vật đúc khi tỷ lệ thành phẩm là 75%. ...... 93
Bảng 6.2. Bảng so sánh kết quả công việc giữa không và có dùng Kỹ Thuật
Đồng Thời....................................................................................... 94

- vii -


Võ Văn Thịnh

DANH SÁCH CÁC HÌNH
Hình 2.1. Phân bố sản lượng vật đúc của các khu vực trên thế giới ..................4
Hình 2.2. Năng suất nhà máy đúc ở một số nước ..............................................5
Hình 2.3. Năng suất sản xuất vật đúc gang thép tại các nước châu Âu .............6
Hình 2.4. Chi phí năng lượng của các khâu trong sản xuất đúc ........................6
Hình 2.5. Thống kê lương của lao động có từ khóa “engineer” ........................8
Hình 2.6. Thay đổi số lao động (000 người) qua các năm tại Úc ......................9
Hình 2.7. Phân bố độ tuổi người lao động trong ngành tại Úc ..........................9
Hình 2.8. Mơ hình phát triển thiết kế kiểu tập trung ........................................14
Hình 2.9. Mơ hình phát triển thiết kế theo cơng đoạn .....................................15
Hình 2.10. Quy trình phát triển sản phẩm của nhà sản xuất Việt Nam ...........16
Hình 3.1. Mơ hình “Thác nước” ......................................................................19
Hình 3.2. Mơ hình tổng qt của Phương pháp phát triển có tính tương

tác.....................................................................................................19
Hình 3.3. Ba yếu tố nền tảng của Kỹ Thuật Đồng Thời ..................................20
Hình 3.4. Quá trình hội tụ ý tưởng trong Kỹ Thuật Đồng Thời ......................24
Hình 3.5. So sánh biến đổi chi phí vịng đời của sản phẩm được phát
triển theo truyền thống và Kỹ Thuật Đồng Thời .............................27
Hình 3.6. Tầm quan trọng của phát triển ý tưởng (concept development) ......29
Hình 3.7. Các mơ hình nhóm trong công nghiệp gồm: Bức tường chức
năng (Funtional Approach), Ma trận (Matrix Approach) và Kỹ
Thuật Đồng Thời (Team Approach)................................................32
Hình 3.8. Quá trình Kỹ Thuật Đồng Thời cho thiết kế đúc .............................33
Hình 4.1. Quy trình cơng nghệ đúc mẫu chảy .................................................34
Hình 4.2. Mơ hình phát triển sản phẩm tại Ngọc Minh ...................................40
Hình 4.3. Hình ảnh chùm mẫu (thiết kế đúc ban đầu) .....................................41
Hình 4.4. Tiết diện A và vị trí có chiều dày thành 12mm (có khoanh trịn) ....41
Hình 4.5. Hình ảnh chùm vật đúc khi đã làm nguội ........................................42

- viii -


Võ Văn Thịnh

Hình 4.6. Các vị trí chính xuất hiện rỗ .............................................................42
Hình 4.7. Mơ hình quản lý thiết kế có dùng Kỹ Thuật Đồng Thời..................43
Hình 4.8. Quy trình phát triển sản phẩm đúc mẫu chảy có dùng Kỹ Thuật
Đồng Thời........................................................................................44
Hình 4.9. Các nguyên công đúc mẫu chảy tại Ngọc Minh ..............................56
Hình 4.10. Giữ bề dày thành đều để tránh lõm ................................................65
Hình 4.11. Nên dùng các bán kính và góc lượn ...............................................66
Hình 4.12. Mối liên hệ giữa W và T của chi tiết dạng chạc ba ........................66
Hình 4.13. Chi tiết dạng kẹp vịng ...................................................................67

Hình 4.14. Chi tiết dạng chìa khóa và rãnh ổ khóa ..........................................67
Hình 4.15. Nên có độ xiên thành để dễ rút mẫu sáp khỏi khn .....................68
Hình 4.16. Dung sai cho góc ............................................................................70
Hình 5.1. Kết quả tiêu chuẩn Feedmod của phương án đúc ban đầu ...............76
Hình 5.2. So sánh kết quả mô phỏng đông đặc và thực tế (bên trong
ngàm) ...............................................................................................78
Hình 5.3. So sánh kết quả mơ phỏng đơng đặc với thực tế (trên bề mặt) ........79
Hình 5.4. Bản thiết kế đúc của phương án cải tiến ..........................................82
Hình 5.5. Tiết diện A và vị trí có chiều dày thành 18mm (có khoanh trịn) ....82
Hình 5.6. Biến đổi nhiệt độ của kim loại lỏng trong quá trình điền đầy..........85
Hình 5.7. Kết quả mơ phỏng Tracer (dấu vết dịng chảy) ................................86
Hình 5.8. Kết quả tiêu chuẩn Feedmod của phương án đúc cải tiến ...............87
Hình 5.9. Kết quả mơ phỏng Porosity (rỗ do co ngót) .....................................88
Hình 5.10. Hình ảnh khn được tách trong mơi trường Pro/Engineer ..........89
Hình 6.1. Hình ảnh khn vỏ trước khi rót ......................................................91
Hình 6.2. Kết quả quan sát rỗ co trên bề mặt vật đúc ......................................92
Hình 6.3. Kết quả quan sát rỗ co trong ngàm ..................................................92
Hình 6.4. Kết quả kiểm tra bằng X-quang .......................................................93

- ix -


Võ Văn Thịnh

CHƢƠNG 1: MỞ ĐẦU

1.1.

Giới thiệu
Đúc kim loại là phương pháp chế tạo sản phẩm bằng cách rót kim loại

lỏng vào hốc khn để tạo ra sản phẩm có hình dạng như khn mẫu. Đây là
ngành quan trọng với đất nước vì sản xuất ra các chi tiết thiết yếu cho quốc
phịng, năng lượng, cơng nghiệp, nơng nghiệp, xây dựng, tiêu dùng… và thân
thiện với môi trường khi xét ở góc độ tái chế vật liệu. Chi tiết đúc có nhiều ưu
điểm như khối lượng nhẹ, độ bền mỏi cao, chắc chắn, giá thành hợp lý.
Ở nước ta, sau một thời gian dài trì trệ ngành đúc đã có những chuyển
biến tích cực với nhu cầu lớn về trang thiết bị các phương pháp và công nghệ
đúc tiên tiến. Tuy nhiên, dù sỡ hữu công nghệ tiên tiến nhưng thời gian phát
triển sản phẩm của nhà sản xuất đúc vẫn còn dài, tỷ lệ phế phẩm cao và giá
thành sản phẩm đắt.
Tất cả nhà sản xuất đúc Việt Nam sử dụng mơ hình phát triển sản phẩm
theo cơng đoạn hoặc tập trung với phương pháp Thử - Sửa sai. Cách làm này
tốn rất nhiều chi phí và thời gian đồng thời không cung cấp được cơ sở rõ ràng
để tìm ra ngun nhân của sai sót. Theo thống kê, 90% khuyết tật đúc có thể
tránh được từ khâu thiết kế [12]. Tuy nhiên các nhà sản xuất đúc Việt Nam
thiếu công cụ và phương pháp để phát hiện sai sót ngay từ khâu thiết kế.
Mặt khác, cơng tác thiết kế đúc hiện nay chưa cho được bản dự toán chi
phí sản xuất đáng tin cậy (cơ sở hình thành bản báo giá hợp lý). Một phần vì
tính đa dạng của vật đúc, một phần vì khơng dự đốn được chất lượng quá
trình đúc. Điều này khiến nhà sản xuất đưa ra bản báo giá chưa hợp lý và đôi
khi gây thiệt hại cho chính mình.
Cuối cùng, tình hình cạnh tranh ngày càng gay gắt (không chỉ cạnh
tranh cùng ngành mà còn với các lĩnh vực chế tạo khác) khiến nhà sản xuất
phải đầu tư để đứng vững. Với nhiều phương án đầu tư về thiết bị, công nghệ,
con người, phần mềm… nhà sản xuất đơi lúc có lựa chọn chưa hợp lý.

Trang 1

Võ Văn Thịnh

Trong hồn cảnh đó, Kỹ Thuật Đồng Thời có thể giúp tăng năng lực
khâu thiết kế và định hướng phương án đầu tư cho nhà sản xuất.
Tiền đề cơ bản của Kỹ Thuật Đồng Thời xoay quanh hai khái niệm.
Thứ nhất, tất cả yếu tố của vòng đời sản phẩm bao gồm chức năng, khả năng
sản xuất, lắp ráp, kiểm tra, bảo trì và tác động mơi trường được xem xét cẩn
thận ngay từ giai đoạn thiết kế. Thứ hai, các hoạt động thiết kế tuần tự nên
được tiến hành cùng lúc Mục tiêu cuối cùng là rút ngắn thời gian thiết kế, tăng
năng suất và chất lượng hướng đến sản phẩm cho lợi nhuận cao.
Vì có xem xét hết các yêu tố liên quan đến vòng đời sản phẩm ngay từ
khâu thiết kế, nhà sản xuất biết mình cần đầu tư khâu gì, bắt đầu từ đâu. Giống
như trị chơi xếp hình, Kỹ Thuật Đồng Thời đưa ra bức tranh tổng quan, nhà
sản xuất nhìn vào bức tranh tổng quan để xếp các mảnh ghép về con người,
thiết bị, công nghệ… cho phù hợp.
1.2.

Mục tiêu đề tài
Chứng minh được vai trò của Kỹ Thuật Đồng Thời trong việc giảm chi

phí sản xuất và thời gian phát triển sản phẩm đúc mà cụ thể là cho đúc mẫu
chảy (sản xuất ra vật đúc đáp ứng yêu cầu chất lượng).
1.3.

Nội dung
Nội dung chính gồm:
-

Tổng hợp hiện trạng và xu thế vận động của ngành đúc, nền tảng
của Kỹ Thuật Đồng Thời. Từ đó hiểu được tính cấp thiết của đề tài.

-

Ứng dụng Kỹ Thuật Đồng Thời vào quá trình phát triển sản phẩm
đúc mẫu chảy, gồm:
o Giới thiệu sản phẩm cần được sản xuất.
o Kết quả công việc khi không dùng Kỹ Thuật Đồng Thời.
o Tổng hợp công cụ cần thiết để áp dụng Kỹ Thuật Đồng Thời
cho phát triển sản phẩm đúc mẫu chảy, gồm:
 Phần mềm thiết kế Pro/Engineer.
 Phần mềm mơ phỏng q trình đúc Magmasoft.

Trang 2


Võ Văn Thịnh

 Bảng tổng hợp chi phí đúc mẫu chảy.
 Các nguyên tắc thiết kế đúc mẫu chảy.
o Đưa ra phương án đúc khi dùng Kỹ Thuật Đồng Thời.
-

So sánh kết quả công việc giữa hai phương pháp làm việc theo Kỹ
Thuật Đồng Thời và theo truyền thống. Đưa ra hướng phát triển của
đề tài.

Trang 3


Võ Văn Thịnh

CHƢƠNG 2: HIỆN TRẠNG VÀ XU THẾ VẬN ĐỘNG CỦA NGÀNH
ĐÚC
2.1.

Hiện trạng và xu thế vận động tại các nƣớc.
2.1.1. Hiện trạng
a. Tình hình sản xuất
Theo [1], sản lượng vật đúc toàn cầu năm 2007 đạt 95 triệu tấn, tăng

4% so với năm trước. Mức tăng này giảm so với mức tăng của năm 2005 2006 (7.4%). Một số quốc gia giữ được đà tăng trưởng như Trung Quốc tăng
11,3%, chiếm 1/3 sản lượng toàn cầu; Ấn Độ tăng 8% với sản lượng đạt gấp
đôi so với 5 năm trước; ngồi ra, Nga tăng 13% tính từ năm 2005. Ngược lại,
sản lượng vật đúc của các nước Mỹ, Nhật và Vương quốc Anh giảm 5%, 12%,
34% theo thứ tự.
Nga
7,8 triệu tấn

Châu Âu
17,7 triệu tấn

Nhật Bản
7 triệu tấn

Bắc Mỹ
14,4 triệu tấn
Trung Quốc
31,3 triệu tấn
Bra-xin
3,2 triệu tấn

Ấn Độ
7,8 triệu tấn

Hình 2.1: Phân bố sản lượng vật đúc của các khu vực trên thế giới [1].
Tình hình sản xuất đúc ghi nhận một số nước dù không nằm trong top
10 nhưng có tốc độ tăng đáng kể như:
-

Đài Loan: tăng 4,6% so với năm 2006 đưa sản lượng nước này đạt
1,6 triệu tấn. Đài Loan đang hướng đến một vị trí trong top 10.

-

Thổ Nhĩ Kỳ: tăng hơn 43% trong 5 năm gần đây. Trong đó, sản
lượng năm 2007 tăng 9% so với năm trước. Trong năm 2007, nhà
sản xuất Thổ Nhĩ Kỳ phải vận hành hơn 90% công suất.
Trang 4


Võ Văn Thịnh

-

Ba Lan: sản lượng của nước này gần đạt 1 triệu tấn, tăng 11% so với
năm trước. Từ 2002 - 2007, sản lượng của Ba Lan tăng 43%, đưa
nước này trở thành một phần quan trọng của châu Âu.

Tình hình sản xuất đúc cịn ghi nhận vai trị ngày một quan trọng của
các quốc gia như Trung Quốc, Ấn Độ và Bra-xin [1].

Trong top 10 quốc gia sản xuất nhiều vật đúc, Đức vẫn là quốc gia hiệu
quả nhất với năng suất 9.799 tấn vật đúc/ 1 nhà máy. Trong khi đó, Nhật Bản
dẫn đầu ở khu vực châu Á với năng suất 4.089 tấn/ 1 nhà máy (hình 2.2).

Hình 2.2: Năng suất nhà máy đúc ở một số nước [1].
Khách hàng chính của ngành đúc là cơng nghiệp ơ-tơ (chiếm 50% thị
phần), kỹ thuật nói chung (30%) và xây dựng (10%). Trong đó, hơn 60% vật
đúc gang được dùng trong cơng nghiệp ơ-tơ, cịn vật đúc thép được dùng chủ
yếu trong ngành xây dựng, chế tạo máy và valve công nghiệp.
b. Qui mô nhà sản xuất

Trang 5


Võ Văn Thịnh

Sản xuất đúc ngày càng dùng ít nhân cơng, diện tích nhà xưởng vì mức
độ tự động hóa tăng. Mối quan hệ giữa qui mô xưởng, năng suất và nhân cơng
được thể hiện ở hình 2.3.

(1)

(2)

Hình 2.3: Năng suất sản xuất vật đúc gang thép tại các nước châu Âu [3].
(1) Số nhân cơng trung bình trong xưởng; (2) Sản lượng trên một nhân cơng.
c. Chí phí và Lợi nhuận
Ngành đúc chi phí nhiều năng lượng, chủ yếu là khí thiên nhiên và
điện. Trong đó, nấu luyện là khâu tốn nhiều năng lượng nhất khi chiếm 55%
tổng năng lượng sử dụng. Kế đến là các khâu làm khuôn và ruột, chiếm 20%.

Nấu luyện 55%
Nhiệt luyện 6%

Xử lý sau đúc 7%
Làm ruột 8%

Làm khn 12%
Khác 12%

Hình 2.4: Chi phí năng lượng của các khâu trong sản xuất đúc [2].

Trang 6


Võ Văn Thịnh

Trong thời gian gần đây, ngành đúc tại một số nước phát triển sa sút vì
cơng nghiệp ơ-tơ đi xuống và chịu sự cạnh tranh gay gắt từ các nước đang phát
triển như Trung Quốc, Ấn Độ, Bra-xin, Mê-hi-cơ… Theo đó, giá trị gia tăng
của vật đúc được sản xuất tại các nước phát triển giảm. Điển hình là Mỹ, nơi
giá trị gia tăng giảm 5,4% trong giai đoạn 2000-2004.
d. Thị trường lao động
Ngành đúc trên thế giới đang thiếu nhân lực. Số sinh viên theo học
ngành giảm dần. Số trường đào tạo ngành cũng giảm theo. Hiện tại lao động
ngành đúc tại các nước có mức lương trung bình khá so với nhân viên các
ngành kỹ thuật khác, đồng thời có khuynh hướng giảm và già hóa.
Theo , thống kê lương tính đến 18/04/2009 của
lao động có từ khóa “foundry engineer” và “metal casting engineer” lần lượt là
66.000 USD/năm và 62.000 USD/năm. Đây là mức trung bình so với các cơng
việc có từ khóa “engineer” khác (hình 2.5).

Trang 7


Võ Văn Thịnh

Hình 2.5: Thống kê lương của lao động có từ khóa “engineer” [4].
Ngồi ra, theo thống kê việc làm của chính phủ Úc tại website
cho cơng việc “Metal casting, Forging and Finish
Trades”, số lao động trong ngành giảm từ năm 1996 – 2008 (hình 2.6). Ngồi
ra, độ tuổi của phần lớn lao động từ 34 – 54 (hình 2.7).

Trang 8


Võ Văn Thịnh

Hình 2.6: Thay đổi số lao động (000 người) qua các năm tại Úc [5].

Hình 2.7: Phân bố độ tuổi người lao động trong ngành tại Úc [5].
2.1.2. Cơ hội và xu thế
Theo [6], ngành công nghiệp đúc đã có những bước tiến vượt bậc như:
 từ sử dụng nhiều nhân cơng đến tự động hóa,
 từ sản xuất thủ cơng đến máy móc,
 từ “đúc và cầu nguyện” đến “hợp lý ngay từ đầu”,
Trang 9


Võ Văn Thịnh

 từ “nghệ thuật” đến “khoa học”,
 từ vật đúc nhỏ đến khổng lồ,
 từ độ xiên thành 5o đến 0o,
 từ làm mẫu thủ công đến làm mẫu bằng máy CNC 5 trục,
 từ hàng tháng đến vài ngày chuẩn bị,
 từ một hợp kim/ một phương pháp đến nhiều lựa chọn cho chất
lượng và hiệu quả kinh tế cao,
 từ hàng hóa thơng thường đến sản phẩm có giá trị gia tăng.
Theo [2], hoạt động của ngành đúc sẽ tập trung vào những việc sau:
 Giáo dục về sự cần thiết của ngành đối với nền kinh tế. Đối
tượng và nội dung giáo dục:
- Khách hàng. Từ nhân viên viên thiết kế đến người quyết định
mua hàng, cần hiểu về ưu điểm của chi tiết đúc ở tính mềm
dẻo (dễ thay đổi hình dạng và hợp kim) và chất lượng tốt (độ
bền mỏi cao…).
- Chính phủ. Ngành đúc cần tăng cường đối thoại với các tổ
chức chính phủ phụ trách những vấn đề về thương mại, môi
trường… cũng như các tổ chức tài trợ cho công tác R&D.
- Nhà sản xuất, công chúng và tập thể có nhu cầu đặc biệt.
Tun truyền cho cơng chúng và nhà sản xuất hiểu được
những đóng góp của ngành vào nền kinh tế. Nhấn mạnh vào
khả năng tái chế và chế tạo các chi tiết quan trọng cho ngành
giao thông, năng lượng, quốc phòng…
- Cộng đồng xung quanh. Làm cho nhà chức trách, người dân
xung quanh nhà sản xuất hiểu thêm về ngành. Theo đó, nhà
sản xuất cần xây dựng hình ảnh tích cực về một “người bạn”
tốt khi mang đến việc làm thu nhập cao, an toàn và sạch sẽ.


Thiết kế vật đúc cho thị trƣờng mới. Nội dung thực hiện gồm:

Trang 10


Võ Văn Thịnh

- Hoàn thiện các hướng dẫn thiết kế. Kỹ sư sản xuất đúc sẽ có
vai trị chủ động hơn trong cơng tác thiết kế, thêm vào đó
ngun lý thiết kế cần được cập nhật. Ngoài ra, cần cải tiến
các tiêu chuẩn và hướng dẫn về dung sai và kích thước hình
học, thiết kế hệ thống rót, cơ tính/ tính chất vật liệu, tính đúc
và nguyên tắc thiết kế đúc.
- Cải tiến công cụ thiết kế. Cần phát triển thêm cơng cụ thiết
kế đúc. Ngồi ra, cần mở rộng tính năng cho các cơng cụ
hiện hành.
- Giáo dục và đào tạo thiết kế. Kỹ sư công nghệ đúc cần giúp
bộ phận thiết kế sản phẩm và khách hàng hiểu rằng chi tiết
đúc là lựa chọn tốt vì cho độ bền riêng cao, không giới hạn
hợp kim và dễ thay đổi hình dạng. Thêm vào đó, bộ phận
thiết kế cần cập nhật thường xuyên các công cụ thiết kế. Sinh
viên và người ra quyết định cần được đào tạo để nhận biết cơ
hội cho chi tiết đúc.
- Mơ hình kinh doanh mới. Cần nghiên cứu mơ hình kinh
doanh mới để tăng tính tích hợp cho khâu thiết kế. Mục đích
là tăng hiệu quả và năng suất cho quá trình sản xuất và thỏa
mãn nhu cầu khách hàng.
- Vật liệu mới. Nghiên cứu và đào tạo về cách thiết kế, ứng
dụng và sản xuất các loại hợp kim mới cho ngành đúc.
 Cải tiến quá trình đúc. Ngành đúc cần cải tiến q trình bằng cách
giảm phế phẩm, chi phí sản xuất và tăng chất lượng vật đúc. Nội
dung thực hiện gồm:

- Giảm chi phí sản xuất. Áp dụng Sản Xuất Tinh Gọn, 6 Sigma
và các hệ thống, công cụ quản lý khác để tăng hiệu quả sản
xuất. Nghiên cứu và ứng dụng các phương pháp và công
nghệ đúc mới hướng tới việc tạo mẫu không qua gia công.

Trang 11


Võ Văn Thịnh

Cần nghiên cứu và ứng dụng cách bố trí xưởng hợp lý, ứng
dụng điều khiển số vào sản xuất…
- Giảm chi phí năng lượng trong sản phẩm đúc. Chi phí năng
lượng được giảm bằng cách tăng chất lượng sản phẩm thông qua việc giảm phế phẩm, vụn kim loại (hệ thống rót,
đậu ngót, bavia…) và nấu luyện. Cần hiểu rõ các hành vi của
hợp kim khi nấu luyện, điền đầy khuôn và kết tinh cũng như
việc mô phỏng chính xác các hành vi trên.
- Quản lý lãng phí. Cải tiến quá trình liên quan đến việc tái sử
dụng cát đúc, hồi liệu, nước, đồng thời dùng chất kết dính
thân thiện với mơi trường và xử lý bụi trong xưởng. Cải tiến
để giảm phế phẩm, vụn kim loại là giảm lãng phí cho q
trình đúc.
- Giảm chi phí nhân cơng trong sản phẩm đúc. Cần tìm ra cơ
hội để rút bớt công đoạn, phát triển và ứng dụng các phương
pháp đúc không dùng tay, ứng dụng công nghệ thông tin và
điều kiển số.
- Tăng chất lượng sản phẩm đúc. Tăng chất lượng, độ chính
xác vật đúc đồng nghĩa với việc giảm hàng bị trả về. Ngoài
ra, chất lượng vật đúc tăng sẽ mở ra thị trường mới. Do đó,
cần tìm ra các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng vật đúc và

kiểm soát chúng. Biện pháp: ứng dụng các cơng cụ bắt tín
hiệu (digital, analog…) tại các khâu để nắm hiện trạng sản
xuất và có biện pháp hiệu chỉnh kịp thời.
 Thu hút nguồn nhân lực và học viên. Ngành đúc phải thu hút và
giữ chân lao động có tay nghề và học viên mới để kế thừa. Nội dung
thực hiện gồm:
- Ngành đúc cần có cách tiếp cận vấn đề theo nhiều hướng.
Ngành phải tăng cường quan hệ với các cơ sở giáo dục và là

Trang 12


Võ Văn Thịnh

cải thiện năng lực nhân viên về lượng lẫn chất. Từ ban đầu,
sinh viên phải được giới thiệu cơ hội nghề nghiệp trong
ngành. Ngành cần được nhìn nhận như là nơi ứng dụng nhiều
thành tựu khoa học - công nghệ hiện đại như thiết kế với sự
trợ giúp của máy tính, vật liệu mới, robot. Nơi làm việc phải
đảm bảo sạch sẽ và an toàn. Ngành cần phải tiếp tục chú
trọng đến sự an toàn và giảm số ca tai nạn. Song song đó là
phát hiện và tuyển dụng lao động có năng lực.
- Ngành nên mở rộng hợp tác với các cơ sở giáo dục, đào tạo.
Theo đó, trường dạy nghề sẽ cung cấp phần lớn lao động cho
ngành đúc. Trường đại học nghiên cứu ứng dụng các vật
liệu, quy trình… để củng cố vị thế cho ngành. Mối quan hệ
giữa doanh nghiệp, tổ chức và các cơ sở đào tạo sẽ đảm bảo
nguồn lao động chất lượng cao.
2.2.

Hiện trạng ngành đúc Việt Nam.
Hiện trạng của sản xuất đúc ở Việt Nam đang có nhiều chuyển biến tích

cực nhưng vẫn cịn trong tình trạng chưa phát triển, thể hiện qua thiết bị và
công nghệ đa phần lạc hậu, các sản phẩm làm ra thuộc trình độ trung bình. Các
cơng nghệ đúc chính xác, đúc các vật liệu có mác cịn ít. Đúc chi tiết bằng
thép, nhất là thép hợp kim chưa đạt yêu cầu về thành phần và tổ chức. Mức độ
phế phẩm còn cao.
Nguồn nhân lực, nhất là nhân lực đã qua đào tạo còn thấp và có xu
hướng già hóa. Các nguồn nhân lực nhằm trẻ hóa đội ngũ cán bộ kỹ thuật đều
khơng có.
Điều kiện lao động nặng nhọc, độc hại và thu nhập người lao động
trong ngành rất thấp. Vì vậy rất khó khuyến khích thanh niên học nghề.
Giá nguyên liệu tăng nhanh trong thời gian vừa qua cũng ảnh hưởng
nhiều đến sự phát triển của ngành. Các nguồn phế liệu trong nước dần cạn
kiệt. Các hợp kim trung gian đều phải nhập khẩu.

Trang 13


Võ Văn Thịnh

Mơ hình quản lý, quy trình thiết kế lạc hậu, thêm vào đó, nhà sản xuất
đúc chưa năng động trên thương trường.
Phụ thuộc nhiều vào sự đầu tư từ nước ngồi.
Nhìn chung, những khó khăn trên là hệ quả của mơ hình quản lý lỗi
thời (trong đó nổi bật là quy trình thiết kế đúc lạc hậu) và thiếu định hướng
đầu tư.
2.2.1. Vấn đề về mơ hình phát triển sản phẩm của nhà sản xuất
Dựa vào khách hàng phục vụ, có thể chia nhà sản xuất thành 3 nhóm:

- Nhóm 1: sản xuất vật đúc có yêu cầu chất lượng thấp - trung bình.
- Nhóm 2: sản xuất vật đúc có u cầu chất lượng trung bình - cao.
Đối với nhóm 1, việc thiết kế đúc được thực hiện tập trung bởi người
làm mẫu hoặc công nhân sản xuất hoặc chủ xưởng đúc. Khi có đơn hàng, cá
nhân trên đứng ra thiết kế đúc, sau đó tạo mẫu (có khi mẫu là chi tiết của
khách hàng) và tiến hành sản xuất. Do tính tập trung nên chất lượng thiết kế
phụ thuộc rất nhiều vào một số ít cá nhân và các cá nhân này thường đa năng.
Theo thống kê riêng, thời gian phát triển sản phẩm (tính từ lúc có đơn hàng
đến những sản phẩm hồn chỉnh đầu tiên) của nhóm 1 là một tháng đối với
đơn hàng đơn chiếc, chi tiết đơn giản và hai tháng đối đơn hàng số lượng lớn,
chi tiết phức tạp. Các nhà sản xuất đại diện cho nhóm này gồm: Cơng ty Đúc
Trường Giang (Bình Dương), DNTN Đúc Gang Mười Hợi (TP.HCM)…

Hình 2.8: Mơ hình phát triển sản phẩm kiểu tập trung.

Trang 14


Võ Văn Thịnh

Ngược lại, nhóm 2 tổ chức phát triển sản phẩm theo công đoạn- bắt
đầu từ yêu cầu cho đến sản xuất (hình 2.9). Khi có đơn hàng, bộ phận thiết kế
đúc hồn thành cơng việc và chuyển kết quả đến bộ phận làm mẫu. Sau khi
hoàn thành bộ mẫu, việc đúc thử được thực hiện. Mơ hình theo cơng đoạn địi
hỏi các cá nhân có chun mơn hóa và được phân công theo chức năng. Các
nhà sản xuất tiêu biểu cho nhóm này gồm SADAKIM (Biên Hịa), SAMECO
(TP.HCM), Cơ Khí Đơng Anh (Hà Nội)…
The mơ hình này, các công đoạn được tách ra riêng biệt nên nếu một
công đoạn gặp vấn đề thì nhà sản xuất phải mất thời gian quay lại để kiểm tra.
Ngồi ra, mơ hình này làm nảy sinh hiện tượng đùn và tắc việc vì các phịng

có chức năng khác nhau có những ưu tiên khác nhau. Kết quả là nhà sản xuất
mất nhiều thời gian và chi phí phát triển sản phẩm. Theo thống kê riêng, thời
gian phát triển sản phẩm của nhóm này là 2-3 tuần đối với đơn hàng đơn
chiếc, chi tiết đơn giản.
Yêu cầu
Thiết kế đúc
Chế tạo mẫu
Sản xuất
Bảo trì

Hình 2.9: Mơ hình phát triển sản phẩm theo cơng đoạn.
Ngồi ra, cả hai mơ hình trên đều tốn nhiều chi phí và thời gian cho
sản xuất thử. Khi nhận yêu cầu của khách hàng, nhà sản xuất tiến hành thiết kế
đúc và sản xuất thử. Nếu không thành công, nhà sản xuất sẽ liên hệ với khách
hàng để hiệu chỉnh thiết kế. Tuy nhiên, vì đã sản xuất thử nên thời gian chuẩn
bị và chi phí sản xuất đã tăng (hình 2.10).

Trang 15


Võ Văn Thịnh

Cơng tác thiết kế khơng dự tốn đúng chi phí sản xuất- cơ sở đưa ra
báo giá cho khách hàng. Điều này do tính đa dạng của vật đúc nên mơ hình
tính tốn chi phí sản xuất khơng giống nhau cho những vật đúc khác nhau. Từ
đó, nhà sản xuất có thể đưa ra báo giá khơng chính xác, đơi lúc gây tổn thất
cho chính mình và khách hàng.
Khách hàng

Thiết kế

lại chi tiết

Bản vẽ

Thiết kế Đúc theo
truyền thống

Sản xuất thử

Thiết kế lại
HTR, ĐN…

Ý kiến
Khách Hàng

Được

Khơng

Chấp
nhận?

Chưa

Chất
lượng?
Đạt
Sản xuất

Hình 2.10: Quy trình phát triển sản phẩm của nhà sản xuất Việt Nam.

Đường đậm chỉ những cơng đoạn tốn nhiều chi phí.

Trang 16