Robot hàn và hàn thủ công: Khi nào doanh nghiệp nên đầu tư robot?

Trong nhiều nhà máy cơ khí, hàn thủ công vẫn đáp ứng tốt những đơn hàng nhỏ và thường xuyên thay đổi. Tuy nhiên, khi sản lượng tăng, doanh nghiệp bắt đầu gặp bài toán về năng suất và tính ổn định. Đây cũng là thời điểm câu hỏi “có nên đầu tư robot hàn?” thường được đặt ra. Robot không phải lúc nào cũng tốt hơn hàn thủ công trong mọi trường hợp. Hiệu quả đầu tư phụ thuộc vào sản phẩm, sản lượng, đường hàn và cách tổ chức sản xuất. Bài viết dưới đây sẽ giúp doanh nghiệp xác định thời điểm phù hợp để chuyển sang robot hàn tự động.

Robot hàn và hàn thủ công khác nhau như thế nào?

Hàn thủ công dựa chủ yếu vào người thợ để điều khiển mỏ và thực hiện đường hàn. Chất lượng vì vậy liên quan nhiều đến kỹ năng và kinh nghiệm của từng người. Với robot hàn, chuyển động của mỏ được thực hiện theo chương trình đã thiết lập. Robot có thể lặp lại quỹ đạo, tốc độ và tư thế trong nhiều chu kỳ sản xuất. Tuy nhiên, robot không tự giải quyết mọi vấn đề của công đoạn hàn. Phôi, đồ gá và quy trình công nghệ vẫn phải đáp ứng yêu cầu của hệ thống. Đây chính là khác biệt quan trọng khi doanh nghiệp đánh giá hai phương án.

So sánh robot hàn và hàn thủ công

Không nên dựa vào riêng bảng trên để quyết định đầu tư. Mỗi nhà máy cần đánh giá trên chính sản phẩm đang sản xuất.

1. Hàn thủ công có lợi thế khi sản phẩm thay đổi thường xuyên

Hàn thủ công có một lợi thế rất lớn: tính linh hoạt. Người thợ có thể quan sát sản phẩm và điều chỉnh thao tác theo tình trạng thực tế. Điều này đặc biệt hữu ích với các đơn hàng nhỏ hoặc sản phẩm thay đổi liên tục. Ví dụ, một xưởng thường xuyên nhận các kết cấu khác nhau sẽ phải thay đổi chương trình robot nhiều lần. Đồ gá cũng có thể phải thiết kế lại cho từng sản phẩm.

Trong trường hợp này, đầu tư robot chưa chắc mang lại hiệu quả kinh tế tốt nhất. Doanh nghiệp nên tiếp tục cân nhắc hàn thủ công khi:

• Sản lượng mỗi mã sản phẩm thấp;
• Sản phẩm thay đổi liên tục;
• Phôi có sai lệch lớn;
• Đường hàn ít lặp lại;
• Khó xây dựng đồ gá ổn định;
• Chi phí chuyển đổi sản phẩm chiếm tỷ trọng lớn.

Như vậy, mục tiêu không phải thay thế toàn bộ hàn thủ công. Doanh nghiệp nên tự động hóa những công đoạn thực sự phù hợp.

2. Robot hàn có lợi thế với công việc lặp lại

Giả sử doanh nghiệp sản xuất hàng nghìn khung kim loại có kết cấu tương tự. Người thợ phải thực hiện cùng những đường hàn trong nhiều ca sản xuất. Đây là dạng công việc đáng để đánh giá khả năng robot hóa. Sau khi được lập trình, robot thực hiện lại quỹ đạo theo chương trình. Khi phôi được định vị ổn định, tính lặp lại của quá trình cũng dễ kiểm soát hơn. Người vận hành lúc này có thể tập trung vào cấp phôi, lấy sản phẩm và giám sát hệ thống. Vì vậy, số lượng sản phẩm và mức độ lặp lại của đường hàn là hai yếu tố quan trọng trước khi đầu tư.

3. Khi doanh nghiệp khó duy trì chất lượng đồng đều

Một thợ hàn có kinh nghiệm có thể tạo ra những mối hàn chất lượng cao. Vấn đề xuất hiện khi doanh nghiệp cần duy trì kết quả tương tự trên số lượng lớn sản phẩm. Trong một ca làm việc, điều kiện thực tế có thể thay đổi. Kỹ năng giữa các nhân sự cũng không hoàn toàn giống nhau. Robot giúp chuẩn hóa phần chuyển động đã được lập trình. Tốc độ di chuyển và tư thế mỏ có thể được lặp lại giữa các chu kỳ. Tuy nhiên, robot không thể bù cho mọi sai lệch của sản phẩm. Nếu vị trí đường hàn trên phôi thay đổi, quỹ đạo đã lập trình có thể không còn phù hợp. Do đó, robot hóa thường đi cùng yêu cầu kiểm soát phôi và đồ gá tốt hơn.

4. Khi năng suất hàn trở thành điểm nghẽn sản xuất

Một dấu hiệu khác để cân nhắc robot là công đoạn hàn đang hạn chế năng lực của dây chuyền. Doanh nghiệp có thể tăng số thợ để mở rộng sản lượng. Nhưng giải pháp này kéo theo nhu cầu tuyển dụng, đào tạo và bố trí thêm vị trí làm việc. Khi sản lượng đủ lớn, doanh nghiệp có thể so sánh phương án này với robot hóa. Robot đặc biệt có lợi thế với những chu kỳ được lặp lại trong thời gian dài. Tuy nhiên, năng suất thực tế phải tính trên toàn bộ cycle time của cell. Không nên chỉ nhìn vào tốc độ chuyển động của robot. Thời gian cấp phôi, gá đặt, hàn và lấy sản phẩm đều phải được tính. Nếu sử dụng positioner, thời gian xoay và chuyển vị trí cũng cần được đưa vào đánh giá.

5. Khi doanh nghiệp gặp khó khăn về nhân lực hàn

Thợ hàn có kinh nghiệm là nguồn nhân lực quan trọng của doanh nghiệp cơ khí. Khi sản lượng tăng nhanh, việc bổ sung đủ nhân sự có kỹ năng có thể trở thành một bài toán. Đào tạo người mới cũng cần thời gian. Robot hàn có thể đảm nhiệm một phần những công việc mang tính lặp lại cao. Nhân sự có kinh nghiệm được chuyển sang các công việc cần phán đoán và kỹ thuật cao hơn. Đây là cách nhìn phù hợp hơn so với mục tiêu đơn thuần là “thay thế con người”. Doanh nghiệp có thể sử dụng robot cho những đường hàn tiêu chuẩn. Thợ hàn tiếp tục xử lý sản phẩm đặc biệt, công việc phức tạp hoặc các vị trí khó tự động hóa.

6. Khi muốn giảm thời gian người lao động trực tiếp tại vùng hàn

Hàn phát sinh hồ quang, nhiệt và tia bắn trong quá trình làm việc. Với hàn thủ công, người lao động phải trực tiếp thao tác tại khu vực này. Robot cho phép tách người vận hành khỏi quá trình chuyển động của mỏ hàn. Tuy nhiên, một cell robot vẫn cần được thiết kế hệ thống an toàn phù hợp. Robot công nghiệp không đồng nghĩa với việc có thể vận hành cạnh người mà không có biện pháp bảo vệ. Hàng rào, cửa an toàn, interlock và các thiết bị liên quan cần được tính toán theo cấu hình thực tế.

7. Có robot rồi, tại sao đồ gá vẫn rất quan trọng?

Đây là vấn đề doanh nghiệp dễ bỏ qua khi lần đầu tìm hiểu robot hàn tự động. Robot thực hiện quỹ đạo dựa trên chương trình. Nếu vị trí sản phẩm thay đổi nhưng chương trình không thay đổi, đường đi của robot vẫn giữ nguyên.

Ví dụ, phôi thứ nhất được đặt đúng vị trí nhưng phôi thứ hai lệch vài milimet. Robot vẫn chạy theo tọa độ đã được thiết lập. Do đó, độ ổn định của phôi và đồ gá ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu quả robot hóa. Trước khi đầu tư một robot đắt tiền, đôi khi doanh nghiệp cần cải thiện chính quy trình gia công và định vị phôi.

8. Không phải cứ mua robot là có một hệ thống hàn tự động

Một sai lầm khác là chỉ tính giá của cánh tay robot. Thực tế, robot chỉ là một thành phần trong cell hàn.

Một hệ thống có thể bao gồm: Robot → controller → nguồn hàn → bộ cấp dây → mỏ hàn → đồ gá → positioner → PLC/HMI → thiết bị an toàn.

Không phải ứng dụng nào cũng cần toàn bộ các thành phần trên. Cấu hình phải được xác định theo sản phẩm thực tế. Với sản phẩm có nhiều mặt, positioner có thể giúp thay đổi tư thế phôi. Robot nhờ đó tiếp cận đường hàn thuận lợi hơn. Vì vậy, doanh nghiệp nên tính tổng chi phí của cell thay vì chỉ hỏi “robot hàn giá bao nhiêu?”.

9. Khi nào chưa nên đầu tư robot hàn?

Không phải doanh nghiệp nào có công đoạn hàn cũng cần robot ngay. Nếu sản phẩm liên tục thay đổi và mỗi mã chỉ sản xuất số lượng nhỏ, hàn thủ công có thể linh hoạt hơn. Điều tương tự xảy ra khi sai số phôi chưa được kiểm soát tốt. Doanh nghiệp cũng nên thận trọng nếu chưa xác định được cycle time mục tiêu. Việc đầu tư trước rồi mới tìm sản phẩm phù hợp thường làm tăng rủi ro.

Một câu hỏi hữu ích trước khi đầu tư là: “Chúng ta muốn robot giải quyết vấn đề cụ thể nào?”. Đó có thể là năng suất, chất lượng, thiếu nhân lực hoặc yêu cầu tự động hóa. Khi vấn đề được xác định rõ, việc đánh giá hiệu quả sẽ thực tế hơn.

10. Khi nào doanh nghiệp NÊN cân nhắc đầu tư robot hàn?

Có thể sử dụng một checklist đơn giản. Robot hàn càng đáng cân nhắc khi doanh nghiệp có nhiều câu trả lời “Có”:

• Sản phẩm được sản xuất với số lượng tương đối lớn?
• Đường hàn có tính lặp lại cao?
• Kích thước và vị trí phôi tương đối ổn định?
• Có thể thiết kế đồ gá đảm bảo vị trí?
• Công đoạn hàn đang là điểm nghẽn năng suất?
• Doanh nghiệp khó bổ sung đủ thợ hàn?
• Yêu cầu chất lượng giữa các sản phẩm cần đồng đều?
• Sản phẩm có thể duy trì đủ lâu để thu hồi đầu tư?
• Nhà máy muốn nâng mức tự động hóa trong dài hạn?

Nếu phần lớn điều kiện đều phù hợp, doanh nghiệp nên tiến thêm một bước: đánh giá tính khả thi của ứng dụng robot.

11. Tính thời gian hoàn vốn robot hàn như thế nào?

Không nên đánh giá đầu tư robot chỉ bằng việc so sánh giá robot với tiền lương của một thợ hàn. Doanh nghiệp cần xem xét tổng thể hơn.

Có thể bắt đầu bằng công thức: Thời gian hoàn vốn = Tổng chi phí đầu tư / Lợi ích kinh tế ròng mỗi năm.

Trong đó, tổng đầu tư có thể bao gồm robot, nguồn hàn và đồ gá. Positioner, hệ thống an toàn và chi phí tích hợp cũng cần được tính nếu có. Phần lợi ích cần xem xét năng suất tăng thêm và chi phí nhân công thay đổi. Mức giảm sửa lỗi hoặc làm lại cũng có thể được đưa vào nếu doanh nghiệp có dữ liệu. Quan trọng nhất là sử dụng dữ liệu sản xuất thực tế, không nên tính ROI chỉ từ các con số lý tưởng.

Robot hàn STEP – Một lựa chọn cho doanh nghiệp muốn tự động hóa hàn

Với những ứng dụng phù hợp, doanh nghiệp có thể nghiên cứu các dòng robot hàn STEP. STEP phát triển hệ sinh thái dành cho tự động hóa hàn gồm robot, controller và phần mềm công nghệ. Hãng cũng có nguồn hàn và khả năng kết hợp các thiết bị ngoại vi.

Trong đó, SA Series là nhóm robot đáng chú ý cho các ứng dụng hàn. Doanh nghiệp có thể lựa chọn nhiều phạm vi làm việc khác nhau.

STEP SA1400 và SA1800

SA1400 có tải trọng cổ tay 6 kg và bán kính làm việc tối đa 1.405 mm. Model phù hợp để nghiên cứu cho những cell có phạm vi làm việc vừa phải.

SA1800 tăng tải trọng lên 8 kg và bán kính làm việc đạt 1.818 mm. Tầm với lớn hơn tạo thêm lựa chọn cho những sản phẩm có kích thước lớn.

STEP SA12/1490H và SA12/2000H

Nền tảng SA12 có tải trọng 12 kg với hai lựa chọn tầm với. SA12/1490H có tầm với tiêu chuẩn 1.498,5 mm. Trong khi đó, SA12/2000H mở rộng tầm với lên 2.012 mm. Cả hai model có độ lặp lại ±0,03 mm theo tài liệu STEP. Nền tảng SA12 còn sử dụng thiết kế cổ tay rỗng Ø57 mm. Việc chọn model nào vẫn phải bắt đầu từ sản phẩm. Không nên mặc định robot tải trọng hoặc tầm với lớn hơn sẽ mang lại hiệu quả tốt hơn.

HDE tư vấn robot hàn dựa trên bài toán sản xuất thực tế

HDE – Công ty Cổ phần Điện Hải Dương hiện cung cấp các giải pháp robot hàn STEP tại Việt Nam. HDE hiện đang là đại lý độc quyền STEP tại Việt Nam. Thay vì chỉ lựa chọn model theo catalogue, HDE định hướng đánh giá ứng dụng từ sản phẩm thực tế.

Doanh nghiệp nên chuẩn bị các thông tin gồm bản vẽ 2D/3D và vật liệu sản phẩm. Chiều dày, vị trí đường hàn và công nghệ hàn hiện tại cũng rất quan trọng. Sản lượng mục tiêu và cycle time mong muốn giúp quá trình đánh giá đầy đủ hơn. Từ những dữ liệu này, HDE có thể xem xét vùng làm việc và model robot phù hợp. Nguồn hàn, đồ gá, positioner và thiết bị ngoại vi cũng được tính đến trong cấu hình. Cách tiếp cận này giúp trả lời câu hỏi quan trọng trước khi đầu tư: Robot có thực sự phù hợp với sản phẩm và mang lại hiệu quả cho nhà máy hay không?

Kết luận

Robot hàn và hàn thủ công đều có những ứng dụng phù hợp. Hàn thủ công có lợi thế với sản phẩm thay đổi nhiều và số lượng thấp. Robot hàn đáng cân nhắc khi sản phẩm ổn định, đường hàn lặp lại và sản lượng đủ lớn. Doanh nghiệp không nên bắt đầu bằng câu hỏi “nên mua robot nào?”. Hãy bắt đầu từ sản phẩm, cycle time và vấn đề cần giải quyết. Nếu đang cân nhắc tự động hóa công đoạn hàn, doanh nghiệp có thể gửi bản vẽ, mẫu sản phẩm hoặc video công đoạn hiện tại cho HDE. Đây là cơ sở để đánh giá khả năng ứng dụng robot STEP trước khi quyết định đầu tư.

• Hotline: 0988 124 864
• Website cùng hệ thống: https://inovancevietnam.vn/
• Facebook: Công Ty CP Điện Hải Dương – HDE
• Youtube: HDE Tech
• Tiktok: HDE Tech