Giải pháp công nghệ ngành Thiết kế và sản xuất nội thất

Bối cảnh thị trường

Xuất khẩu gỗ 6 tháng đầu năm 2019 tăng vượt bậc. Theo số liệu của Tổng cục Lâm nghiệp, giá trị xuất khẩu gỗ và sản phẩm gỗ 6 tháng đầu năm 2019 đạt khoảng 4,87 tỷ USD, tăng 17,7% so với cùng kỳ năm 2018, đạt 50% kế hoạch năm. Ước cả năm 2019, giá trị xuất khẩu gỗ và lâm sản đạt khoảng 11 tỷ USD. 
Trong nửa cuối năm 2019, xuất khẩu gỗ và sản phẩm gỗ của Việt Nam dự báo tiếp tục tăng mạnh. Theo chu kỳ hàng năm, xuất khẩu gỗ và sản phẩm gỗ thường tăng mạnh vào những tháng cuối năm, nhờ hoạt động xây dựng tại các thị trường xuất khẩu đi vào hoàn thiện, cùng với nhu cầu tu sửa, thay thế trang thiết bị nội thất tăng mạnh để đón chào năm mới.
Căng thẳng thương mại Mỹ-Trung Quốc góp phần gia tăng đầu tư FDI vào ngành gỗ Việt Nam, tạo công ăn việc làm và tăng trưởng xuất khẩu. Hiệp định EVFTA được ký kết và thực thi, với cam kết xóa bỏ thuế nhập khẩu lên tới gần 100% biểu thuế và giá trị thương mại mà hai bên đã thống nhất là cơ hội gia tăng xuất khẩu đồ gỗ sang thị trường EU trong thời gian tới tăng đáng kể. Ngoài ra, doanh nghiệp sản xuất đồ gỗ của Việt Nam còn tiếp cận các thị trường, thu hút vốn và đầu tư công nghệ của EU nhằm nâng cao sức cạnh tranh.
 Với các cơ hội phát triển mạnh mẽ trên thị trường toàn cầu, các doanh nghiệp gỗ cần khẩn trương cải tiến hoạt động sản xuất để gia tăng năng suất và chất lượng sản phẩm hơn, sẵn sàng cho những bước nhảy vượt bậc.
 Để làm được điều đó, giải pháp ứng dụng phần mềm sản xuất là sự lựa chọn sáng suốt và mang tính cấp bách trong giai đoạn này

Quy trình sản xuất đồ nội thất truyền thống

Quy trình sản xuất đồ gỗ nội thất của phần lớn các doanh nghiệp vừa và nhỏ tại Việt Nam được thể hiện theo sơ đồ sau

Từ sơ đồ trên, dễ dàng thấy được việc sử dụng các phần mềm chuyên dụng và mang tính hoàn thiện toàn bộ quy trình sản xuất sẽ rút ngắn được thời gian, giảm thiểu được số lượng nhân lực không cần thiết cũng như các sai sót có thể gây ra lãng phí nguyên vật liệu, góp phần tiết kiệm tài nguyên cho doanh nghiệp. Câu hỏi đặt ra là: Phần mềm nào sẽ là giải pháp tốt nhất cho bài toán về năng suất và giá cả hiện tại cho ngành sản xuất gỗ tại Việt Nam?
Hiện nay, trên thị trường có thể điểm qua 1 vài phần mềm sản xuất được phân loại cho các phân khúc người dùng khác nhau với những ưu, nhược điểm riêng biệt.

1. Phần mềm CabinetVision:

Tổng quan phần mềm:

Cabinet Vision là giải pháp kỹ thuật hoàn thiện cho ngành sản xuất tủ gỗ công nghiệp. Với lực lượng kĩ sư thiết kế chuyên và không chuyên lên đến 35000 người tại hơn 52 quốc gia, Cabinet Vision đã xây dựng phát triển các giải pháp phần mềm, nâng cao chất lượng và tính áp dụng trong hơn 30 năm và có đến 13 ngôn ngữ để lựa chọn.

Giao diện Cabinet Vision

Tính năng chính:

- Thiết kế: Tạo dựng và chỉnh sửa các mẫu tủ có sẵn được lưu trong bộ thư viện phong phú và có thể mở rộng. Hỗ trợ xuất file .dxf để chỉnh sửa trên các phần mềm CAD thông dụng.

- Kết xuất đồ họa: Xây dựng phối cảnh nhanh chóng, chỉnh sửa các tùy chọn về ánh sáng, phản xạ vật thể, độ phân giải,.. với tính năng PhotoVision

- Tạo báo cáo: Tính năng Report Center cho phép tạo trên 200 báo cáo nhằm theo dõi về danh sách các nguyên vật liệu, cấu kiện, chi tiết,... theo số lượng, kích thước, cách thức lắp đặt, gia công. Thêm vào đó, Bid Center cho người dùng tùy chọn các yếu tố ảnh hưởng đến giá thành vận chuyển, tính toán nhân công hay lợi nhuận của công việc,...

- Tạo bản vẽ kĩ thuật (Drawing):
Tự động tạo các bản vẽ kĩ thuật, bản vẽ lắp hoặc bản vẽ chi tiết từ mô hình 3D đã có trước đó. Công cụ hiệu chỉnh CAD đa dụng giúp tối ưu hóa việc chỉnh sửa cũng như hiển thị các kích thước liên quan đến sản xuất, hoặc phục vụ sale, marketing,...      

- Tối ưu xếp ván (Panel Optimiser):
Với công cụ S2M Center, các tấm ván được sử dụng trong lắp ráp sẽ được xếp cắt đảm bảo tiêu chí tiết kiệm nguyên vật liệu nhất, kể cả khi sử dụng máy cưa bàn trượt (Panel Saw) hoặc trung tâm gia công CNC (CNC Router).    

- Xuất lệnh G Code và in tem nhãn:
Dựa trên các thiết kế đã có, phần mềm tự động xây dựng các đường chạy dao với từng dụng cụ cắt cho trước; kết hợp với trình biên dịch (Post Processor) của từng hãng máy CNC sẽ tạo được bộ mã lệnh G Code phục vụ việc cắt ván theo yêu cầu

Ưu điểm:
-  Đảm bảo tính liền mạch xuyên suốt từ quá trình thiết kế đến gia công
-  Dễ dàng cập nhật thư viện các máy CNC, thay đổi nội dung các báo cáo, thống kê theo yêu cầu của khách hàng
- Thực hiện việc tối ưu xếp ván không cần thêm phần mềm hỗ trợ
- Thích hợp cho bộ phận dán tem nhãn tự động của máy CNC trung tâm
- Tính năng tiêu chuẩn người dùng (UCS) khả tùy biến mạnh mẽ, đáp ứng các nhu cầu phức tạp của các đơn vị sản xuất theo xu thế nội thất hiện đại; UCS mang lại giá trị cốt lõi của Cabinet Vision.

Nhược điểm:
- Tạo hình đối tượng mới phụ thuộc nhiều vào các tham số hình học
- Công cụ kết xuất hình ảnh không quá mạnh mẽ
- Đòi hỏi người sử dụng hiểu về biến số và hàm, nắm vững số lượng kiến thức lớn
- Giá thành cao.

2. Phần mềm Haixun 

Tổng quan phần mềm
Haixun được phát triển bởi Hisoonsoft, công ty chuyên cung cấp các giải pháp về thiết kế nội thất gỗ công nghiệp, có trụ sở tại Thanh Đảo (Trung Quốc). Đây được coi là giải pháp thiết kế và sản xuất toàn diện hàng đầu tại khu vực, đối thủ nặng ký của các phần mềm khác về tính ứng dụng.

Giao diện Haixun

Tính năng chính:

- Thiết kế: Phần mềm hỗ trợ sản xuất các mẫu tủ, kệ từ các bản vẽ nhập từ AutoCAD, hoặc từ các module tủ có sẵn. Người dùng có thể dễ dàng thiết kế các hình dạng đặc biệt bằng tay một cách nhanh chóng mà không cần sử dụng bất cứ công cụ thiết kế hay các lệnh, mã phức tạp nào.
- Xuất nhập CAD: Các chi tiết CAD có thể được thêm vào và tự động điều chỉnh theo không gian thiết kế. Các chi tiết này có thể lưu được thành các mẫu và cập nhật vào trong cơ sở dữ liệu.      
- Rendering: Tính năng Super Rendering cho phép người sử dụng tùy chỉnh các thiết kế trong ngôi nhà, tạo ảnh góc rộng lên tới 720 độ  và ảnh nhìn đa hướng bên trong nhà, thêm hiệu ứng ánh sáng chân thực, giữ được màu nguyên bản và giúp gia tăng trải nghiệm khách hàng với các sản phẩm nội thất, từ đó nâng cao hiệu quả marketing
- Xây dựng báo cáo phục vụ sản xuất: Tự động xây dựng các báo cáo dưới dạng Excel về nguyên vật liệu, chi tiết phụ kiện, báo giá. Sau đó sử dung các dữ liệu này phục vụ sản xuất bằng Haixun Production System 
- Tạo và xuất G Code để chạy máy CNC:  Sau khi tối ưu hóa, phần mềm có thể trực tiếp tạo ra nhiều loại tài liệu cần thiết cho gia công cũng như các kết nối liên tục giữa các trang thiết bị như cưa điện, máy dán tem tự động, trung tâm gia công P2P, khoan 5 trục,….
- In tem nhãn: Phần nhãn thông tin hiển thị thông tin trực quan cần thiết cho sản xuất và gia công, như là các thông tin về chi tiết đơn hàng, bản vẽ bố cục, thông tin ván và các thông tin khác... Rút ngắn thời gian sắp xếp nguyên liệu cho công nhân

Ưu điểm:
-  Công cụ tạo hình đa dạng về cách thức, linh hoạt về việc chỉnh sửa kích thước, tương quan vị trí của các chi tiết trong tủ
-  Quản lý các đơn hàng nhanh chóng, thuận tiện
- Thực hiện việc tối ưu xếp ván không cần thêm phần mềm hỗ trợ
- Thích hợp cho bộ phận dán tem nhãn tự động của máy CNC trung tâm
- Hỗ trợ tính năng Cloud Rendering cập nhật theo thời gian thực

Nhược điểm:
- Thiếu tính liên tục từ quá trình sản xuất đến gia công khi tách đôi 2 phần mềm
- Công cụ kết xuất hình ảnh không quá mạnh mẽ
- Đòi hỏi người sử dụng cần có kiến thức về dụng cụ cắt và các lệnh G Code cơ bản để quản lý bộ dụng cụ cắt
- Giá thành tương đối cao.
 

3. PYTHA

Tổng quan phần mềm
PYTHA được phát triển bởi PYTHA Lab (1978), công ty chuyên cung cấp các giải pháp về thiết kế nội thất gỗ công nghiệp tại Đức.  Đây được coi là một trong những giải pháp thiết kế và sản xuất toàn diện hàng đầu trên thế giới bởi tính linh hoạt tạo hình, tính thống nhất trong toàn bộ quy trình sản xuất. Đặc biệt, PYTHA được xem là công cụ không thể thiếu sử dụng cho mục đích marketing của doanh nghiệp.

Tính năng chính:

- Thiết kế: Module 3D Modeller mạnh mẽ hỗ trợ tạo hình các đối tượng hình học với đa dạng kích thước và hình dáng. Người dùng có thể dễ dàng thiết kế các hình dạng đặc biệt bằng  một cách nhanh chóng mà không cần sử dụng bất cứ công cụ hay kinh nghiệm thiết kế nào

 -Tạo Cabinet tự động: Với Auto Generator, người thiết kế dễ dàng tạo dựng các đối tượng tủ, kệ chỉ với vài nút nhấn. Toàn bộ thông tin tạo hình đặc thù của tủ bếp được tùy chỉnh nhanh chóng theo thông số nhập vào. Sau đó, các liên kết trong tủ được thiết lập nhanh gọn với module Workshop

- Rendering:  Module Radio Lab cho phép người sử dụng tùy chỉnh các thiết kế trong không gian nội thất, tạo ảnh góc rộng lên tới 720 độ , thêm hiệu ứng ánh sáng chân thực, thể hiện chính xác mã màu nguyên bản, giúp gia tăng trải nghiệm khách hàng với các sản phẩm nội thất, từ đó nâng cao hiệu quả marketing

- Xây dựng báo cáo phục vụ sản xuất:  Tính năng Part List tự động xây dựng các báo cáo theo yêu cầu người dùng và có thể xuất dưới dạng Excel về nguyên vật liệu, chi tiết phụ kiện, báo giá. 

- Tạo và xuất G Code để chạy máy CNC:  Sau khi tối ưu hóa sơ đồ cắt, phần mềm có thể trực tiếp tạo ra nhiều tệp tin cần thiết cho gia công cũng như các kết nối liên tục giữa các trang thiết bị như cưa điện, máy dán tem tự động, trung tâm gia công P2P, khoan 5 trục,…. Hỗ trợ kết nối đa dạng nhiều loại máy phổ biến trên thế giới (Homag, Biesse, SCM, ....)

Ưu điểm:
- Công cụ tạo hình mạnh mẽ, đa dạng về cách thức, linh hoạt trong tùy biến a kích thước, tương quan vị trí của các chi tiết trong đối tượng 3D
- Thực hiện việc tối ưu xếp ván không cần thêm phần mềm hỗ trợ 
- Thích hợp cho bộ phận dán tem nhãn tự động của máy CNC trung tâm
- Tính năng Radio Lab mạnh mẽ, chân thực

Nhược điểm:
- Giá bản quyền tương đối cao.

4. ALPHACAM

Tổng quan phần mềm

ALPHACAM là giải pháp CAD/CAM trực quan mạnh mẽ cho các ngành công nghiệp gỗ, kim loại, đá. Phần mềm có tính linh hoạt  và độ tin cậy cao, xây dựng nhiều module gồm phay, khắc, tiện, gia công 2 đến 5 trục,…

Tính năng chính

- Alphacam Router: Tích hợp nhiều chế độ gia công 3D thô và tinh  của các khối hình học, các bề mặt hay các file STL có sẵn trong thư viện. Các chế độ gia công kể trên có thể sử dụng trên hầu hết các bề mặt và thực hiện bởi đa dạng loại máy CNC từ 3 – 5 trục
 
- Planar Machining – Gia công 2D: Alphacam hỗ trợ lập trình để các dụng cụ cắt thông thường có thể làm việc tại bất cứ mặt phẳng tọa độ nào. Đối với các trục xoay được bổ sung, người dùng vẫn có thể lập trình và kiểm soát các thông số liên quan đến góc nghiệng và các thuật toán nội suy dùng cho máy CNC 5 trục. 
 
- Multi-Axis Machining (gia công nhiều trục):Việc sản xuất trên các máy trung tâm gia công  4 và 5 trục được hỗ trợ tối ưu với Alphacam. Các bộ phận có thể được kéo và thả vào một đối tượng cố định, thiết lập gốc tọa độ  và trình tự gia công tự động theo tiêu chí tối ưu thời gian gia công cho dây chuyền sản xuất Công cụ mô phỏng  chân thực, với đầy đủ thuật toán  xây dựng  trong Alphacam  nhằm kiểm soát các rủi ro lập trình có thể xảy ra trước khi gia công thực, từ đó đảm bảo việc lập trình chính xác ngay từ đầu, giúp tăng năng suất cho quy trình 
 

- 3D Milling (Phay 3D): Tích hợp nhiều chế độ gia công 3D thô và tinh  của các khối hình học, các bề mặt hay các file STL có sẵn trong thư viện. Các chế độ gia công kể trên có thể sử dụng trên hầu hết các bề mặt và thực hiện bởi đa dạng loại máy CNC từ 3 – 5 trục.
 

- 3D Engraving (Khắc chữ,hoa văn): Tính năng 3D Engraving mạnh mẽ thích hợp cho việc tạo dựng các tác phẩm nghệ thuật điêu khắc với độ chính xác cao
 
- Alphacam Turning (Tiện): Áp dụng thư viện tiêu chuẩn, hỗ trợ lập trình gia công tiện theo nhiều đường kính trục cũng như các biên dạng hình học khác nhau
 
- Alphacam Art (Điêu khắc): Công cụ hỗ trợ tối đa việc xây dựng các tham số hình học 2D và chuyển đổi sang các được chạy dao CNC với độ chính xác cao. Các tính năng bổ trợ của Alphacam Art giúp đơn giản hóa việc chỉnh sửa mô hình 3D có sẵn cũng như mô hình 3D được xây dựng từ ý tưởng thiết kế của người dùng. Tích hợp công cụ Aspire for Alphacam phục vụ cho nhu cầu tạo hình các bề mặt trang trí công phu, các đường gờ kiến trúc, biển hiệu, đồ trang sức,….
 

Ưu điểm:
-Giao diện đơn giản 
-Gia công mặt phẳng bất kỳ (2D) 
-3D Milling mạnh mẽ -3D Engraving and Art 
-Mô phỏng Robot (2017) truyền trực tiếp qua OLP của phần mềm RoboDK 
- Tích hợp S2M for Alphacam (Cabinet Vision)

Nhược điểm:
- Giá thành tương đối cao.
 

5. Top Solid

TopSolid là giải pháp CAD/CAM hàng đầu cho ngành cơ khí ở Pháp. Là phần mềm có ưu điểm lợi thế  trong lĩnh vực thiết kế và gia công gỗ, phần mềm này có nhiều công cụ hỗ trợ khi thiết kế các bộ phân như chân bàn, chân ghế, vai tựa, .... TopSolid là giải pháp được ưa thích bởi các nhà sản xuất và các linh kiện  phụ trong hàng không, ô tô, máy công cụ, cơ khí tổng hợp các lĩnh vực.

Các module chính của phần mềm TopSolid:
-TopSolid’Design :  module thiết kế Solid và Surface 
- TopSolid’Draft: module  tính năng vẽ và thiết kế 2D.
-TopSolid’Punch : modul lập trình máy đột dập, máy cắt.
-TopSolid’Mold : module thiết kế khuôn nhựa, khuôn áp lực.
-TopSolid’Cam :  module lập trình cho gia công tự động 3 trục, 4, 5 trục.
-TopSolid’Wood : module dùng để thiết kế và gia công gỗ.
-TopSolid’Motion : module dùng để tính toán về chuyển động.
-TopSolid’Castor : phân tích kết cấu về khối lượng dầm.
-TopSolid’Progress : module thiết kế khuôn dập.
TopSolid’Wood là gói phần mềm CAD/CAM tích hợp phát triển để đáp ứng nhu cầu đặc biệt của ngành công nghiệp gỗ. Dựa trên mô hình hóa Parasolid, phần mềm mang đến khả năng sáng tạo không giới hạn các hình khối, biên dạng của vật thể. Ngoài ra, khả năng liên kết của TopSolid’Wood với các module khác cho phép người dùng tạo nên 1 sản phẩm có tính đa dạng về vật liệu khi có trong đó các chi tiết làm từ thép, nhựa, composite,…

Ưu điểm: Thư viện máy ngành gỗ phong phú (Hầu hết là máy có xuất xứ từ Châu Âu)
Nhược điểm: Không quá tập trung vào các sản phẩm về gỗ so với các giải pháp tương tự

6. Vectric Aspire

Vectric Aspire là giải pháp phần mềm đơn giản để tạo dựng biên dạng, hình khối cũng như xây dựng các đường chạy dao và mã lệnh CNC. Phần mềm có các công cụ để thiết kế 2D và tính toán các đường chạy dao 2D như Profiling, Pocketing và khoan cũng như các đường chạy dao 2.5D bao gồm; V-khắc, khắc lăng kính, khuôn công cụ đúc, Fluting ,….

Giao diện Vectric Aspire

Các công cụ tạo dựng  mô hình 3D độc đáo của Aspire cùng với bộ công cụ chỉnh sửa và thiết kế 2D toàn diện giúp bạn dễ dàng tạo các phần 2D và 3D từ đầu cũng như khả năng nhập và chỉnh sửa dữ liệu 2D và 3D bên ngoài. Phần mềm được ứng dụng rộng rãi trong điêu khắc và tranh lithophane
Ưu điểm:
Đơn giản, dễ sử dụng, dễ đào tạo, nhanh chóng áp dụng thực tiễn sản xuất
Nhược điểm:
Chưa giải quyết được cái bài toán phức tạp mang tính hệ thống của những đơn vị sản xuất lớn, quy mô công nghiệp
 

KẾT LUẬN

Như vậy, việc áp dụng các giải pháp công nghệ để cải thiện năng suất và giảm thiểu chi phí đã trở thành điều tất yếu đối với các doanh nghiệp sản xuất trong ngành nội thất. Với từng quy mô  và mô hình hoạt động riêng biệt, các doanh nghiệp có thể lựa chọn cho mình 1 giải pháp phù hợp, đáp ứng nhu cầu sản xuất và nâng cao hiệu quả kinh tế lâu dài.