Thiết Kế Trong Ngành Kỹ Thuật Cơ Khí

Trong rất nhiều ngành nghề cần phải lựa chọn khi chúng ta đắn đo ghi nguyện vọng thi vào Đại học, vào cuối năm phổ thông Trung học, thì có lẽ các bạn trai rất quan tâm tới các trường đại học kỹ thuật, đặc biệt là Bách Khoa. Tuy nhiên, chỉ những bạn tự tin lắm mới liều mạng thử thời vận vào ngôi trường danh giá và “khủng bố” này và chỉ những bạn xuất sắc nhất, với ít nhiều may mắn, mới có vinh dự trở thành sinh viên của nó. Trong các chuyên môn được đào tạo, thiết kế là đỉnh cao của việc đúc kết và hiện thực hóa những kiến thức tích lũy được trong những năm tháng vất vả trên các giảng đường. Có thể với các tên gọi giống hay khác nhau, nhưng chuyên ngành nào cũng buộc sinh viên thực hiện nhiều thiết kế: bài tập lớn, chuyên đề, dự án, đề tài, luận văn tốt nghiệp… Vậy thì “Thiết kế” là gì mà ghê gớm thế?

Sau khi tốt nghiệp, chúng ta lại tiếp xúc thêm với nhiều lĩnh vực khác trong thực tiễn, ở đâu, vai trò của “Thiết kế” cũng được tôn vinh và mang tính chỉ đạo, định hướng, thậm chí quyết định sự sống còn cho cả một tập thể mà nó là thành viên. Các lĩnh vực phụ thuộc vào “thiết kế” thì nhiều vô kể, thậm chí, nếu ta thống kê ngược lại để xem lĩnh vực nào không liên quan đến thiết kế thì có lẽ dễ hơn chăng? Hóa ra không phải vậy, vì ta rất khó tìm thấy lĩnh vực nào không liên quan đến “thiết kế”, tức là công tác hoạch định cho tương lai, căn cứ vào các tính toán kỹ thuật hoặc kinh nghiệm mà lập kế hoạch dài hay ngắn hạn cho sự phát triển của một sản phẩm hay cho một tổ chức kinh tế hoặc xã hội, thậm chí cả thể chế chính trị. Trong đời sống, ta đôi khi nghe nói: “Ông A. là kiến trúc sư của hệ thống ngân hàng dữ liệu XYZ” hoặc “Ông B là nhà thiết kế cho dự án năng lượng tái tạo OPQ”…

Nhưng với lĩnh vực kỹ thuật thuần túy thì có lẽ công việc thiết kế, với ngữ cảnh hẹp của nó, chỉ thường được quan niệm như trong các ngành Chế tạo máy, Kiến trúc, Xây dựng; trong những ngành này, sản phẩm của thiết kế là các bản vẽ kỹ thuật, bản vẽ thi công và các thuyết minh cần thiết. Chúng sẽ được dùng làm các tài liệu cơ bản để hướng dẫn cách làm ra sản phẩm (chế tạo máy, xây dựng công trình…) và làm tiêu chuẩn để kiểm tra nghiệm thu sản phẩm.

Vì vậy, để tránh ngộ nhận, mình sẽ chỉ nói đến Thiết kế Cơ khí nói riêng nhé.

I. Tổng quan về thiết kế:

“Thiết kế” là một khái niệm rất rộng, do được sử dụng trong rất nhiều lĩnh vực. Trong mỗi lĩnh vực đó, thuật ngữ “Thiết kế” lại có những màu sắc ngữ nghĩa và phạm vi tác động ít nhiều khác nhau. Vì thế, việc đưa ra một định nghĩa tổng quát để gói ghém trọn vẹn ý nghĩa của từ này trong mọi lĩnh vực thường ít có giá trị thực tiễn, mơ hồ và rắc rối đến mức tối nghĩa hoặc nếu cụ thể quá thì không đầy đủ.

Ví dụ, trong vài dự án Từ điển tiếng Việt, ta thấy họ định nghĩa như sau:

“Thiết kế”:
I đgt. Làm đồ án, xây dựng một bản vẽ với tất cả những tính toán cần thiết để theo đó mà xây dựng công trình, sản xuất sản phẩm: thiết kế công trình nhà văn hoá thiết kế và thi công.
II. dt. Bản thiết kế: xây dựng theo thiết kế mới.
Riêng định nghĩa như vậy đã thiếu chính xác trong ngữ cảnh của nó rồi. Trong khi đó, ta còn bắt gặp thuật ngữ này cả trong những lĩnh vực khác, như THỜI TRANG, MỸ THUẬT, PHẦN MỀM và nhiều lĩnh vực kỹ thuật và đời sống khác nữa.

Trong lĩnh vực Thời trang và trang phục, ta thường thấy các họa sĩ vẽ các mẫu quần áo bằng tay ra giấy mang nặng tính ý tưởng và hầu như không có các thông số cũng như yêu cầu cụ thể nào, sau đó họ cắt vải và may đo rồi chỉnh sửa tùm lum, thậm chí bỏ đi và làm lại cách khác… để rồi sau nhiều lần làm như vậy, mới có sản phẩm. Vậy thì quá trình thiết kế ở đây bao gồm cả các thử nghiệm cắt may chứ không chỉ dừng lại ở các phác họa ban đầu.

Trong lĩnh vực phần mềm, khâu thiết kế lại hầu như chẳng có bản vẽ nào và quá trình viết, hiệu chỉnh, thử nghiệm… chính là công tác thiết kế; sau khi hoàn thành thiết kế thì ta có ngay sản phẩm là phần mềm mà không cần qua khâu chế tạo nào thêm nữa.
Trong hóa kỹ thuật, thiết kế các công thức hóa chất và vật liệu lại khác nữa: các kỹ sư hóa không tạo ra bản vẽ mà xây dựng các bộ đơn pha chế gồm nhiều thành phần hóa chất khác nhau, thử nghiệm và hiệu chỉnh sao cho tạo ra được các hợp chất hoặc hỗn hợp có được các tính năng cơ-lý-hóa phù hợp; họ còn phải xây dựng quy trình công nghệ để sản xuất ra sản phẩm đó nữa, gồm các điều kiện công nghệ như áp suất, thời gian, nhiệt độ, xúc tác và từng bước quy trình thực hiện…
Tớ từng chứng kiến thái độ miệt thị của một kỹ sư hóa khi nghe thấy một kỹ sư cơ khí nói rằng anh ta đang thiết kế 1 cái trục, anh kỹ sư hóa bĩu môi: “Vẽ cái trục mà cũng gọi là thiết kế á?” Và tớ chợt hiểu “thiết kế” mang những ý nghĩa khác nhau đến thế nào trong những lĩnh vực khác nhau.

Vì vậy ta thống nhất từ  “Thiết kế” dùng trong bài này từ  đây sẽ dùng cho ý nghĩa thiết kế trong ngành kỹ thuật cơ khí nói riêng.

Ta có thể thấy rằng đã nói đến thiết kế, trước tiên là nói đến một dự định, hoặc một kế hoạch để làm một việc nào đó. Tuy nhiên, Dự định có vẻ thiên về một ý tưởng chợt nảy sinh, chưa trên cơ sở cân nhắc tính toán cụ thể. Còn nói đến kế hoạch thì tức là đã có những tính toán nhất định về thời hạn, tiến độ, chi phí và nhân lực… nhưng mới chỉ có ý nghĩa tổng thể chứ chưa đi vào chi tiết, nên còn mang nhiều cảm tính chủ quan và chấp nhận những sai số đáng kể trong quá trình triển khai.

Thế nhưng thiết kế thì khác, sau khi đã có dự định, thường được thể hiện trong công nghiệp bằng các văn bản chỉ thị như là Nhiệm vụ Thiết kế, thì đơn vị thiết kế phải lên Kế hoạch Phát triển Sản phẩm. Trong bản Kế hoạch này, ta phải nêu các dữ kiện đầu vào:

• Cụ thể hóa Nhiệm vụ TK thành các chỉ tiêu kỹ thuật của sản phẩm mới, tham chiếu với các chỉ tiêu tương đương của sản phẩm hiện hành mà ta đang sản xuất hoặc các sản phẩm cạnh tranh của các nhà sản xuất khác: để thấy có nên phát triển sản phẩm mới hay không, nó có hơn gì hoặc có chiến thắng được các sản phẩm hiện hữu về mặt kỹ thuật hay không.
• Nêu các biện pháp kinh tế-kỹ thuật để sản xuất sản phẩm mới: để thấy việc sản xuất ra nó có hiện thực không, sản phẩm có cạnh tranh không và chốt lại thì sản xuất ra nó thì mang lại hiệu quả bao nhiêu, có đáng đầu tư không.
• Lập tiến độ triển khai, chi phí nghiên cứu, nhân lực thiết kế và các đơn vị phối hợp, chi phí chế thử và thử nghiệm.

Sau khi Kế hoạch Thiết kế được phê chuẩn, bộ phận Thiết kế và các đơn vị phối hợp sẽ tiến hành các công việc chuyên môn theo nội dung này. Các bước điển hình là:

• Bộ phận Thiết kế: thực hiện các tính toán kỹ thuật và kinh tế, xây dựng các bản vẽ kỹ thuật và thuyết minh kỹ thuật phục vụ việc chế tạo, lập danh mục vật tư cần dùng rồi trình duyệt. Tài liệu thiết kế gồm cả phần thiết kế để chế tạo máy móc thiết bị cần thiết cho việc sản xuất sản phẩm mới và phần thiết kế để chế tạo ra chính sản phẩm mới đó. Sau khi chỉnh sửa lại (nếu cần) để các tài liệu đó được phê duyệt thì gửi chúng đến các đơn vị phối hợp.
• Bộ phận Kỹ thuật Công nghệ có nhiệm vụ nghiên cứu công nghệ sản xuất ra sản phẩm mới, căn cứ vào thiết kế sản phẩm; họ thường cùng nghiên cứu và được sự chấp thuận của bộ phận thiết kế trong mọi chi tiết nhỏ.
• Phòng Vật tư (Phòng Mua) có nhiệm vụ đáp ứng nhu cầu vật tư, nguyên vật liệu.
• Xưởng Cơ-Điện (hoặc đơn vị cơ khí bên ngoài) chế tạo máy móc và các thiết bị/dụng cụ công nghệ cần thiết cho việc sản xuất sản phẩm mới.
• Xưởng chế thử (bộ phận SX Thực nghiệm) tiếp nhận máy móc thiết bị mới và vật tư nguyên vật liệu mới (nếu có), phối hợp cùng bộ phân thiết kế và Kỹ thuật Công nghệ để chế tạo thử sản phẩm mới. Nói chung, đây thường là công nghệ có ít nhiều đặc điểm mới, nên người thiết kế và bộ phận kỹ thuật công nghệ thường chính là người trực tiếp sản xuất thử rồi dạy nghề cho công nhân.
• Lấy sản phẩm mới đem đi tiến hành các thí nghiệm cần thiết trong phòng thí nghiệm, trên bãi thử nội bộ rồi đưa cho khách hàng hoặc người tiêu dùng thử nghiệm thực tế. Các kết quả thử nghiệm này được phân tích để nếu cần thì quay lại từ bước đầu tiên để hiệu chỉnh thiết kế, hoặc thay đổi nguyên vật liệu, chế tạo/sửa đổi máy móc và chỉnh lý công nghệ… (tùy theo tình hình cụ thể) cho đến khi có được sản phẩm thỏa mãn đầu bài.
• Viết quy trình công nghệ sản xuất, làm các thủ tục báo cáo kết quả và chấm dứt đề tài Thiết kế.
• Làm Chỉ thị sản xuất chính thức: Bộ phân Kế Hoạch lập kế hoạch sản xuất giao cho xưởng sản xuất, bộ phận mua vật tư lập kế hoạch và ký các hợp đồng mua nguyên vật liệu, bộ phận kho tàng chuẩn bị tiếp nhận và bảo quản sản phẩm mới, bộ phận bán hàng lên kế hoạch cung cấp và triển khai tiếp thị sản phẩm.

Chỉ đến khi đó, nhiệm vụ Thiết kế mới xong về cơ bản. Trong quá trình sản xuất sau này, thường có những biến động về điều kiện sản xuất, tình trạng cung cấp/giá cả vật tư, đòi hỏi mới của khách hàng… mà vẫn liên tục cần có những hiệu chỉnh kinh tế-kỹ thuật để duy trì sản xuất một cách hiệu quả và vì thế mà người thiết kế vẫn phải “đầu tắt mặt tối”.

Như vậy, rõ ràng là ngay trong lĩnh vực cơ khí thì Thiết kế không đơn thuần chỉ là tạo ra mấy bản vẽ kỹ thuật rồi thì làm sao để chế tạo ra sản phẩm là việc của người khác và việc ai đó chỉ mới biết sử dụng máy tính với mấy phần mềm đồ họa chưa thể được chọn vào làm việc tại bộ phận thiết kế của các công ty làm ăn có bài bản. Nói chung, công việc này đòi hỏi những kỹ sư có trình độ chuyên môn cao, có tính sáng tạo và khá bao quát trong toàn bộ lĩnh vực sản xuất liên quan, gắn bó với công việc, thấu hiểu nhu cầu thị trường. Trước đây, công việc thiết kế cần nhiều nhân lực, gồm cả đồ họa viên, thợ can in; nhưng nay nhờ những tiến bộ trong lĩnh vực CAD nên nhân sự giảm rất nhiều, song chính vì thế mà các công ty lại càng “kén cá chọn canh” cho lĩnh vực này. Thường thì họ tuyển kỹ sư thiết kế trong số các kỹ sư lâu năm của công ty chứ ít khi tuyển người mới về làm, vừa thiếu kinh nghiệm, ít tâm huyết và nhiều nguy cơ mất “chất xám”!

Trên đây là vài mô tả sơ lược về công tác thiết kế tại 1 doanh nghiệp, không có tính điển hình và không phải là thông lệ, chỉ để các bạn tham khảo.