2021

Thuyền viên và các lực lượng kiểm soát hoạt động của tàu biển tại khu vực cảng, luồng hàng hải có thể lựa chọn thông tin rõ ràng cập nhật theo thời gian thực của các tình h[r]

Nhân dịp năm 2021 Tết cổ truyền Tân Sửu, thay mặt Tập thể lãnh đạo Trường Hội đồng biên tập Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Hàng hải, tơi trân trọng kính gửi tới tồn thể cán bộ, giảng viên, nhà khoa học, cộng tác viên, quý độc giả gia đình lời chúc mừng năm tốt đẹp

Năm 2020, năm bị ảnh hưởng nặng nề đại dịch COVID-19, dù khép lại cịn bao khó khăn, thách thức, toàn thể cán bộ, giảng viên nhà khoa học Nhà trường đã đoàn kết, nỗ lực vượt bậc, đổi mới, sáng tạo đạt số thành tựu khoa học bật với 129 báo công bố tạp chí hội nghị quốc tế (trong 63 báo thuộc danh mục ISI, 25 báo thuộc danh mục Scopus), 133 báo tạp chí/hội nghị nước Vào tháng 01/2020, Trường Đại học Hàng hải Việt Nam vinh dự UPM (University Performance Metrics) xếp hạng nhóm trường đại học có số nghiên cứu khoa học hàng đầu Việt Nam (vị trí thứ 21 tổng thể số nghiên cứu, vị trí thứ về số nghiên cứu nội lực) Số lượng báo khoa học đăng Tạp chí KHCNHH ngày nâng cao số lượng chất lượng với 79 báo xuất số Tạp chí năm 2020 Những thành tựu khẳng định quan tâm tập thể lãnh đạo Trường, định hướng hoạt động nghiên cứu khoa học, chuyển giao công nghệ công tác then chốt, động lực phát triển Nhà trường trình tự chủ hội nhập quốc tế

Năm 2021, năm đánh dấu 65 năm xây dựng phát triển Nhà trường, đồng thời mở nhiều hội thách thức Với mục tiêu đẩy mạnh hoạt động nghiên cứu khoa học chuyển giao công nghệ, Nhà trường định hướng tiếp tục đổi quản lý, chế hoạt động, khoa học, công nghệ, hợp tác doanh nghiệp lĩnh vực KHCN, phát triển hình thức nghiên cứu khoa học, xây dựng nhóm nghiên cứu chuyên sâu chính sách thu hút các nhà khoa học có trình độ cao, đồng thời tiếp tục khuyến khích công bố quốc tế

Thay mặt cho Tập thể lãnh đạo Trường Hội đồng biên tập Tạp chí, tơi kêu gọi tồn thể cán bộ, giảng viên, nhà khoa học Nhà trường tích cực thi đua đạt nhiều thành tích cơng tác, tăng cường hoạt động hướng tới dịp kỷ niệm 65 năm ngày thành lập Trường, nghiên cứu khoa học trở thành hoạt động cốt lõi Nhà trường năm 2021 năm tiếp theo, đặc biệt lĩnh vực điện, điện tử, khí, đóng tàu, xây dựng, quản lý, khai thác cảng biển, logistics, Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Hàng hải cầu nối, diễn đàn khoa học để nhà khoa học công bố, trao đổi thông tin, kết nghiên cứu đề xuất các định hướng phát triển khoa học công nghệ chuyên ngành

Mừng xuân với tất tình cảm q mến trân trọng, tơi thân gửi đến cán bộ, giảng viên, nhà khoa học, cộng tác viên, quý vị độc giả gia đình năm sức khỏe, an lành, hạnh phúc thành công!

HIỆU TRƯỞNG

Tạp chí Khoa học Công nghệ Hàng hải Số 65 - 01/2021

tạp chí khoa học công nghệ hàng hải JOURNAL OF MARINE SCIENCE

and TECHNOLOGY

ISSN 1859 - 316X SỐ 65 01/2021

Trong sè nµy

KHOA HỌC - CÔNG NGHỆ

1 XÁC ĐỊNH VỊ TRÍ TÀU BẰNG PHƯƠNG PHÁP BÌNH PHƯƠNG

NHỎ NHẤT HIỆU ĐỘ CAO THIÊN THỂ

DETERMINING THE SHIP’S POSITION BY THE CELESTIAL ALTITUDE DIFFERENCE BASED ON THE LEAST SQUARE METHOD

NGUYỄN THÁI DƯƠNG Khoa Hàng hải, Trường Đại học Hàng hải Việt Nam Email lien hệ: nguyenthaiduong@vimaru.edu.vn

5

2 TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN TÀU CẬP CẦU XÉT ĐẾN ẢNH HƯỞNG

CỦA GIÓ SỬ DỤNG MẠNG NƠ RON TÁCH KÊNH

AUTOMATIC SHIP BERTHING UNDER THE EFFECT OF WIND USING A NEURAL NETWORK WITH DECOUPLE STRUCTURE

NGUYỄN VĂN SƯỚNG Khoa Hàng hải, Trường Đại học Hàng hải Việt Nam Email liên hệ: nguyenvansuong@vimaru.edu.vn

10

3 TÍNH CHỌN LẮP GHÉP TIÊU CHUẨN GIỮA ÁO TRỤC VÀ TRỤC

CHÂN VỊT TÀU THỦY

CALCULATION AND SELECTION OF STANDARD FIT BETWEEN SHIP PROPELLER SHAFT AND ITS SLEEVE

ĐÀO NGỌC BIÊN Viện Cơ khí, Trường Đại học Hàng hải Việt Nam Email liên hệ: biendn@vimaru.edu.vn

16

4 ẢNH HƯỞNG XỬ LÝ CƠ NHIỆT ĐẾN TỔ CHỨC VÀ TÍNH CHẤT

HỢP KIM CuNi9Sn3

INFLUENCE OF THERMO-MECHANICAL TREATMENT ON THE MICROSTRUCTURE AND PROPERTIES OF CuNi9Sn3 ALLOY

SÀI MẠNH THẮNG1, NGUYỄN DƯƠNG NAM2*, HOÀNG THANH THỦY3

1Viện Tên lửa, Viện Khoa học Cơng nghệ Qn 2Viện Cơ khí, Trường Đại học Hàng hải Việt Nam 3Văn phòng Đảng ủy, Trường Đại học Hàng hải Việt Nam *Email liên hệ: namnd.khcs@vimaru.edu.vn

20

5 ẢNH HƯỞNG CỦA LỚP THẤM NITƠ ĐẾN KHẢ NĂNG CHỐNG MÀI MỊN

VÀ ĂN MỊN CỦA GANG CRƠM CAO

THE EFFECT OF NITRIDED LAYER ON THE ABRASION AND CORROSION RESISTANCE OF HIGH CHROMIUM CAST IRON

LÊ THỊ NHUNG Viện Cơ khí, Trường Đại học Hàng hải Việt Nam Email liên hệ: nhunglt.vck@vimaru.edu.vn

26

6 ẢNH HƯỞNG CỦA Ce ĐẾN HIỆU ỨNG CHẶN VỊ TRÍ Ở LỚP MÀNG

THỤ ĐỘNG HÌNH THÀNH TRÊN LỚP PHỦ Ni-Cu

SITE-BLOCKING EFFECT OF Ce ON THE PASSIVE FILM FORMED ON Ni-Cu COATINGS

ĐỖ QUANG QUẬN*, CÙ HUY CHÍNH

Khoa Đóng tàu, Trường Đại học Hàng hải Việt Nam *Email liên hệ: quandq.dt@vimaru.edu.vn

33

7 ĐIỀU KHIỂN DỰ BÁO TUBE-MPC THÍCH NGHI CHO HỆ PHI TUYẾN

CĨ KHÂU PHI TUYẾN KHƠNG BIẾT TRƯỚC THỎA MÃN ĐIỀU KIỆN LIÊN TỤC LIPSCHITZ

ADAPTIVE TUBE-MPC FOR NONLINEAR SYSTEMS WITH UNKNOWN NONLINEARITY SATISFYING LIPSCHITZ CONTINUITY NGUYỄN TIẾN BAN1*, NGUYỄN HOÀNG HẢI2

1Khoa Điện cơ, Trường Đại học Hải Phòng 2Viện Cơ khí, Trường Đại học Hàng hải Việt Nam *Email liên hệ: bannguyentien@gmail.com

39 TỔNG BIÊN TẬP:

PGS.TS Nguyễn Thanh Sơn

PHÓ TỔNG BIÊN TẬP:

ThS Lê Kim Hoàn

HỘI ĐỒNG BIÊN TẬP:

PGS.TS Phạm Xuân Dương

PGS.TS Nguyễn Khắc Khiêm

PGS.TS Nguyễn Minh Đức PGS.TS Nguyễn Mạnh Cường TS Nguyễn Trí Minh

PGS.TS Lê Văn Điểm PGS.TS Đỗ Quang Khải PGS.TS Đào Văn Tuấn PGS.TS Trần Anh Dũng TS Phạm Văn Minh

PGS.TS Đặng Công Xưởng PGS.TS Vũ Trụ Phi

TS Nguyễn Hữu Tuân

PGS.TS Nguyễn Kim Phương

PGS.TSKH Đỗ Đức Lưu PGS.TS Trần Văn Lượng TS Trần Thế Nam

THƯ KÝ TẠP CHÍ

ThS Nguyễn Trung Kiên

TÒA SOẠN P 206B - Nhà A1

Trường Đại học Hàng hải Việt Nam 484 Lạch Tray - Hải Phòng

Email: jmst@vimaru.edu.vn

8 XÁC ĐỊNH PHA TRONG LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI HẠ ÁP SỬ DỤNG THUẬT TOÁN PHÂN CỤM

PHASE IDENTIFICATION IN LOW-VOLTAGE DISTRIBUTION NETWORK BY CLUSTERING ALGORITHM ĐOÀN HỮU KHÁNH*, PHAN ĐĂNG ĐÀO Khoa Điện - Điện tử, Trường Đại học Hàng hải Việt Nam *Email liên hệ: khanhdh.ddt@vimaru.edu.vn

44

9 NGHIÊN CỨU NÂNG CAO HIỆU QUẢ BÔI TRƠN CHO DẦU NHỜN BẰNG PHỤ GIA NANO GRAPHENE

DẠNG TẤM

RESEARCH ON IMPROVEMENT OF LUBRICANT PERFORMANCE BY GRAPHENE NANOPLATELETS PHẠM TIẾN DŨNG1, TRẦN THẾ NAM2*, VÕ HỒNG TÙNG1*

1Viện Mơi Trường, Trường Đại học Hàng hải Việt Nam 2Phòng Khoa học - Công nghệ, Trường Đại học Hàng hải Việt Nam *Email liên hệ: thenam@vimaru.edu.vn, tungvh.vmt@vimaru.edu.vn

50

10 ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ KINH TẾ, KỸ THUẬT KHI LẮP ĐẶT CHÂN VỊT PHỤ (PBCF) CHO ĐỘI TÀU

CỦA CÔNG TY CỔ PHẦN VẬN TẢI BIỂN VIỆT NAM

ASSESSMENT OF ECONOMIC AND TECHNICAL EFFICIENCY WHEN INSTALLING PROPELLER BOSS CAP FINS (PBCF) FOR THE FLEET OF VIETNAM OCEAN SHIPPING JOINT STOCK COMPANY

NGUYỄN ĐỨC HẠNH1*, NGUYỄN ĐẠI AN2

1TT Hợp tác & Đào tạo liên tục, Trường Đại học Hàng hải Việt Nam 2Khoa Máy tàu biển, Trường Đại học Hàng hải Việt Nam *Email liên hệ: duchanh@vimaru.edu.vn

54

11 NGHIÊN CỨU GIA CỐ VẬT CHẤT NẠO VÉT LUỒNG LẠCH HUYỆN LÀM VẬT LIỆU XÂY DỰNG

CƠNG TRÌNH

STUDY ON STABILIZATION OF DREDGING MATERIAL IN LACH HUYEN NAVIGATIONAL CHANNEL FOR CONSTRUCTION MATERIAL

TRẦN LONG GIANG Viện NCKH&CN Hàng hải, Trường Đại học Hàng hải Việt Nam Email liên hệ: giangtl.ird@vimaru.edu.vn

59

KINH TẾ - XÃ HỘI

12 NGHIÊN CỨU CÁC YẾU TỐ TỔ CHỨC KHAI THÁC HIỆU QUẢ VẬN TẢI ĐA PHƯƠNG THỨC CHỞ HÀNG

CONTAINER TUYẾN HẢI PHÒNG - BẮC NINH

RESEARCH ON ELEMENTS OF EFFICIENT OPERATION OF MULTIMODAL TRANSPORT FOR CONTAINERIZED CARGOES BETWEEN HAI PHONG AND BAC NINH

NGUYỄN MINH ĐỨC*, BÙI THANH HẢI, NGUYỄN HỮU HƯNG Khoa Kinh tế, Trường Đại học Hàng hải Việt Nam *Email liên hệ: ducnguyen@vimaru.edu.vn

63

13 NGHIÊN CỨU MỐI QUAN HỆ TƯƠNG QUAN TRONG NGẮN HẠN VÀ DÀI HẠN GIỮA MỘT SỐ BIẾN SỐ

KINH TẾ VĨ MÔ CỦA VIỆT NAM

NGHIÊN CỨU MỐI QUAN HỆ TƯƠNG QUAN TRONG NGẮN HẠN VÀ DÀI HẠN GIỮA MỘT SỐ BIẾN SỐ KINH TẾ VĨ MÔ CỦA VIỆT NAM

HÀN HUYỀN HƯƠNG*, TRƯƠNG THỊ NHƯ HÀ Khoa Kinh tế, Trường Đại học Hàng hải Việt Nam *Email liên hệ: huonghh.ktcb@vimaru.edu.vn

69

14 ỨNG DỤNG MƠ HÌNH ĐỊNH LƯỢNG TÌM HIỂU MỐI QUAN HỆ GIỮA VỐN ĐẦU TƯ VÀ TĂNG TRƯỞNG KINH TẾ CỦA VIỆT NAM GIAI ĐOẠN 2010-2019

APPLICATION OF THE QUANTITATIVE MODEL FOR LEARNING THE RELATIONSHIP BETWEEN VIETNAM'S INVESTMENT AND GROWTH IN THE PERIOD 2010-2019

TRẦN NGỌC HƯNG Khoa Kinh tế, Trường Đại học Hàng hải Việt Nam Email liên hệ: hungtn.ktcb@vimaru.edu.vn

75

15 PHÂN TÍCH TIÊU CHÍ LỰA CHỌN ĐỐI TÁC CỦA DOANH NGHIỆP LOGISTICS: ÁP DỤNG PHƯƠNG PHÁP

THIẾT KẾ KHỐI NGẪU NHIÊN

ANALYZING CRITERIA TO SELECT BUSINESS PARTNERS FOR LOGISTICS FIRMS: APPLYING RANDOMIZED BLOCK DESIGN

VŨ THANH TRUNG*, PHẠM THỊ THU HẰNG Khoa Kinh tế, Trường Đại học Hàng hải Việt Nam *Email liên hệ: trungvt@vimaru.edu.vn

Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Hàng hải Số 65 - 01/2021

16 HIỆU QUẢ KỸ THUẬT NGÀNH SẢN XUẤT ĐỒ UỐNG VIỆT NAM: CÁCH TIẾP CẬN HÀM SẢN XUẤT

BIÊN CHUNG NGẪU NHIÊN

TECHNICAL EFFICIENCY IN VIETNAMESE BEVERAGE INDUSTRY: A STOCHASTIC META FRONTIER PRODUCTION FUNTION APPROACH

NGUYỄN VĂN Khoa Cơ sở - Cơ bản, Trường Đại học Hàng hải Việt Nam *Email liên hệ: vanxpo@vimaru.edu.vn

86

17 CHIẾN LƯỢC PHÁP LÝ ÁP DỤNG VỚI KHẢ NĂNG ĐI BIỂN CỦA TÀU BIỂN TRONG TRƯỜNG HỢP

TỔN THẤT HÀNG HÓA VẬN CHUYỂN BẰNG ĐƯỜNG BIỂN

LEGAL STRATEGY APPLIED TO THE SEAWORTHINESS IN CASE OF DAMAGED GOODS CARRIED BY SEA NGUYỄN THÀNH LÊ*, NGUYỄN ĐÌNH THÚY HƯỜNG Khoa Hàng hải, Trường Đại học Hàng hải Việt Nam *Email liên hệ: nguyenthanhle@vimaru.edu.vn

91

18 NHỮNG LỢI ÍCH CỦA E-NAVIGATION VÀ XU HƯỚNG PHÁT TRIỂN

BENEFITS OF E-NAVIGATION AND DEVELOPMENT TRENDS

NGUYỄN MẠNH CƯỜNG, PHAN VĂN HƯNG* Khoa Hàng hải, Trường Đại học Hàng hải Việt Nam *Email liên hệ: phanvanhung@vimaru.edu.vn

SỐ 65 (01-2021) 5

XÁC ĐỊNH VỊ TRÍ TÀU BẰNG PHƯƠNG PHÁP BÌNH PHƯƠNG NHỎ NHẤT HIỆU ĐỘ CAO THIÊN THỂ

DETERMINING THE SHIP’S POSITION BY THE CELESTIAL ALTITUDE DIFFERENCE BASED ON THE LEAST SQUARE METHOD

NGUYỄN THÁI DƯƠNG

Khoa Hàng hải, Trường Đại học Hàng hải Việt Nam Email: nguyenthaiduong@vimaru.edu.vn Tóm tắt

Xác định vị trí tàu phương pháp thiên văn mặc dù có độ xác khơng cao phương pháp có tính độc lập, đặc biệt hàng hải xa bờ Trong xu hướng hàng hải đại, tàu trang bị hai hệ thống thông tin hiển thị hải đồ điện tử (ECDIS), xác định vị trí tàu bằng độ cao thiên thể phương pháp dự phịng chính Trong trường hợp này, yêu cầu độ xác vị trí thiên văn khơng cao sử dụng làm vị trí dẫn đường phương pháp hàng hải trước Phương pháp truyền thống, sĩ quan hàng hải đo đạc, tính tốn thao tác đường vị trí thiên văn để xác định vị trí tàu hải đồ Hiện nay, có số nghiên cứu đề xuất phương pháp giải toán thiên văn xác định kinh vĩ độ vị trí tàu ứng dụng thuật toán phù hợp Tuy nhiên, phương pháp có ưu nhược điểm tính ứng dụng định thực tiễn Bài báo đề xuất phương pháp tìm kiếm giá trị bình phương nhỏ hiệu độ cao thiên thể để xác định vị trí xác suất

Từ khóa: Phương pháp thiên văn xác định vị trí

tàu, hiệu độ cao thiên thể, bình phương nhỏ

Abstract

Although the ship's position by the celestial navigation fix method is not very accurate, it is an independent method, especially when navigating on the open sea In the modern maritime, the ship's position by celestial altitude is the main backup method because the ship will be equipped with two the Electronic Chart Display and Information Systems For that, the requirement for the accuracy of the astronomical position will not be as strict as used navigation in previous navigational methods In the traditional navigational method, the officer of watch must measure, calculate, and manipulate astronomical position lines to determine the ship's position on

the chart Currently, there have been several studies that used appropriate algorithms for determining the ship's position by the astronomical method However, each method has certain advantages and disadvantages and certain applicability in practice This research proposes a method to find the minimum squared value of the difference of the celestial altitude to determine the ship's position with the most probability.

Keywords: The celestial navigation fix method, the

difference of celestial altitude, least square method.

1 Đặt vấn đề

Hàng hải dẫn đường ngày chủ yếu sử dụng hệ thống định vị vệ tinh như: GPS, GLONASS, GALIEO, Tuy nhiên, nguyên tắc an tồn hàng hải cần có phương pháp xác định vị trí tàu dự phịng cho trường hợp cố bất thường biển Hội nghị Tổ chức hàng hải quốc tế (IMO) năm 2010 Manila, Philipine ban hành sửa đổi Công ước Quốc tế tiêu chuẩn huấn luyện, cấp chứng trực ca thuyền viên (STCW 78/2010), tiếp tục nhấn mạnh tầm quan trọng việc đào tạo huấn luyện khả xác định vị trí tàu phương pháp thiên văn [1] Sự tiếp tục nâng cao yêu cầu kiến thức kỹ xác định vị trí tàu thiên thể xuất phát từ xu hướng tàu trang bị ECDIS thay hải đồ giấy truyền thống Trường hợp tàu hàng hải xa bờ, lý khách quan hay chủ quan dẫn đến khơng thể nhận vị trí vệ tinh, sĩ quan trực ca phải quan trắc thiên thể để xác định vị trí tàu Tuy nhiên, phương pháp dự phòng nên yêu cầu độ xác vị trí thiên văn khơng cao sử dụng vị trí dẫn đường trước Để xác định vị trí tàu phương pháp thiên văn nhanh chóng, hạn chế ảnh hưởng sai số vị trí dự đốn, báo tập trung giải số vấn đề sau:

- Cơ sở lý thuyết việc xác định vị trí tàu phương pháp thiên văn;

- Đánh giá độ xác vị trí dự đốn; - Tính tốn giá trị bình phương nhỏ hiệu độ cao thiên thể;

- Xác định vị trí tàu xác suất

2 Cơ sở xác định vị trí tàu phương pháp thiên văn

Một nhiệm vụ quan trọng sĩ quan hàng hải cơng tác điều khiển tàu xác định vị trí thật tàu mặt biển thao tác lên hải đồ Xác định vị trí tàu biển xác định kinh vĩ độ địa dư ( , ) người quan sát thời điểm định Trong thiên văn hàng hải, vị trí người quan sát xác định cách tính tốn vị trí thiên đỉnh thiên cầu, chuyển đổi sang hệ tọa độ địa dư thao tác trực tiếp hải đồ Vì thế, bước phải xét đến mối quan hệ tọa độ địa dư với vị trí thiên đỉnh người quan sát thiên cầu

2.1 Quan hệ vị trí tàu vị trí thiên đỉnh của vị trí tàu thiên cầu

Hình biểu diễn thiên cầu, từ vị trí tàu M(𝑀,

𝑀) bề mặt trái đất, chiếu M lên thiên cầu theo hướng dây dọi ta thiên đỉnh ZM Tương tự, với điểm G kinh tuyến gốc, ta có thiên đỉnh ZG Mối liên hệ vị trí tàu bề mặt trái đất thiên đỉnh thiên cầu thể qua biểu thức [2]:

EZM eMvà E Eo e eo (1)

Hay:

M Zvà M L G

c c

t t

   (2)

Với:

e : giao kinh tuyến người quan sát với xích đạo,

eo : giao kinh tuyến gốc với xích đạo,

E : giao thiên kinh tuyến người quan sát với thiên xích đạo,

Eo : giao thiên kinh tuyến gốc với thiên xích đạo,

Z

 : xích vĩ thiên đỉnh người quan sát,

C L

t : góc địa phương thiên thể C,

C G

t : góc giới thiên thể C

Hình Thiên đỉnh vị trí tàu thiên cầu

2.2 Nguyên lý xác định vị trí người quan sát trên trái đất

Trên tàu, sĩ quan hàng hải tiến hành quan trắc độ cao (h) phương vị (A) thiên thể, đồng thời ghi lại thời kế TTK Giải tam giác thiên văn có phương trình đường cao vị trí [3]:

W

sinhsin sin cos cos cos(  tG E) (3)

Với:

: xích vĩ thiên thể (tra lịch thiên văn hàng hải với đối số TTK),

G

t : góc giới điểm xuân phân (tra lịch thiên văn hàng hải với đối số TTK),

E W

t : kinh độ vị trí dự đốn

Về mặt lý thuyết, để có vị trí tàu phải quan trắc đồng thời từ hai thiên thể trở lên Hệ phương trình xác định vị trí tàu phương pháp thiên văn có dạng:

1 1

2 2

sinh sin sin cos cos cos( ) sinh sin sin cos cos cos( )

sinh sin sin cos cos cos( ) E G W E G W

E

n n n G W

t t

t



    



    



    

   



   

   

  



(4)

Hệ phương trình (4) giải phương pháp khác để xác định vị trí tàu

3 Phương pháp đồ giải

Quan sát hai thiên thể C1 C2 độ cao h1

và h2, đỉnh cự Z1 Z2 tương ứng tính theo cơng

thức:

0 90

Z  h 90

Z  h (5)

7

SỐ 65 (01-2021)

cầu cho đường vị trí đường BB’ Tương tự, mặt cầu tâm C2, bán kính Z2 giao với thiên cầu cho đường vị trí AA’ Giao hai đường vị trí AA’ BB’ thiên đỉnh người quan sát ZM(Hình 2)

Chiếu xuyên tâm thiên cầu lên bề mặt trái đất nhận được:

- Cực chiếu sáng thiên thể C1 C2

𝑎1 𝑎2,

- Cực chiếu sáng thiên đỉnh ZM vị trí người quan sát M ,

- Cạnh C Z1 tam giác vị trí cung a M1 , - Hình chiếu đường vị trí AA’ bề mặt trái đất cung trịn aa’, tâm a1, bán kính

0

1 90

a MZ  h,

- Hình chiếu đường vị trí BB’ bề mặt trái đất cung trịn bb’, tâm b1, bán kính

0

1 90

b MZ  h

Hai đường vị trí giao cho vị trí tàu:

' '

aabb M

Phương pháp đồ giải khó thực thực tế phải xây dựng cầu để thao tác xác định vị trí tàu Với tỷ lệ 1mm cầu tương ứng với 1’ (hay hải lý), đường kính cầu là: 360x60/3,14=6878.98mm 7m, kích thước khơng phù hợp với điều kiện tàu biển

Hình Phương pháp đồ giải

4 Phương pháp đường cao vị trí

Phương pháp đường cao vị trí áp dụng phương pháp Saint - Hilaire (phương pháp hiệu độ cao) Bản chất phương pháp thao tác

đường cao vị trí dựa vào yếu tố dịch chuyển so với vị trí dự đốn [4] Các yếu tố đường cao vị trí là:

Hướng dịch chuyển: AC,

Lượng dịch chuyển :  h hShC Với:

C

A : phương vị dự đốn (phương vị tính), h

 : hiệu độ cao,

C

h : độ cao tính tốn,

S

h : độ cao thật (đo đạc),

C

Z : đỉnh cự tính tốn,

S

Z : đỉnh cự thật

Thời điểm xác định vị trí tàu, vị trí dự đốn ( , )

C C C

M   , thiên đỉnh người quan sát độ cao thiên thể tính tốn tương ứng ZC hC(Hình 3) Thiên đỉnh ZCsẽ nằm vòng tròn đẳng cao '

C C

h h , tâm vị trí thiên thể C, bán kính đỉnh cự

0

90

ZC C

Z  h

Giả sử thời điểm, vị trí thật tàu

0( 0, 0)

M   , đo hiệu chỉnh độ cao thật tới

thiên thể C hS, đỉnh cự thật ZS 900hS Vị trí thật nằm vòng tròn đẳng cao '

S S

h h , tâm vị trí thiên thể C, bán kính đỉnh cự thật

90

S S

Z  h

Hình Phương pháp đường cao vị trí

Dựng mặt phẳng thẳng đứng qua thiên thể C, mặt phẳng hợp với mặt phẳng thiên kinh tuyến người quan sát cho giá trị phương vị AC tới thiên thể Vòng thẳng đứng (Z CC ) cắt vòng đẳng cao thật hShS’ điểm K gần với thiên đỉnh ZC:

0

(90 ) (90 ) h

C C S c S

S C

h Z K Z Z h h

h h

       

Đường thẳng I-I tiếp tuyến với cung vịng đẳng cao thật hShS’ (I-I vng góc với phương vị

C

Z C) đường cao vị trí Chiếu đường vị trí từ thiên

cầu lên địa cầu thao tác hải đồ (Hình 4):

Hình Đường cao vị trí hải đồ Như vậy, để vẽ đường cao vị trí hải đồ cần yếu tố: vị trí dự đốn MC, phương vị dự đốn AC

và hiệu độ cao h Vị trí tàu giao hai hay nhiều đường vị trí thiên văn tương ứng với số lượng thiên thể quan trắc

Hình Thao tác xác định vị trí tàu hải đồ

5 Phương pháp thiên văn xác định vị trí tàu trên sở giá trị bình phương nhỏ sai số độ cao phương vị thiên thể

Trên nguyên tắc tính tốn vị trí xác suất miền tìm kiếm lân cận vị trí dự đốn Mc đường cao vị trí Vị trí xác suất xác định theo phương pháp bình phương trung bình kết tìm kiếm đơn Các bước tiến hành sau:

Bước 1: Xác định giới hạn miền tìm kiếm

Vĩ độ giới hạn: minmax (giới hạn phía Nam

  giới hạn phía Bắc  a max)

Kinh độ giới hạn: minmax (giới hạn phía Tây 0min giới hạn phía Đơng bmax)

Với:

min C C

   , maxC C ,C sai số vĩ độ dự đốn C, dấu (-) xác định vị trí tàu Bắc bán cầu, dấu (+) xác định vị trí tàu Nam bán cầu

min C C

   , max C C ,C sai số vĩ độ dự đoán C, dấu (-) xác định vị trí tàu Đơng bán cầu, dấu (+) xác định vị trí tàu Tây bán cầu,

Sai số vị trí dự đốn (C,C)được xác định phương pháp sai số bình phương trung bình tùy thuộc vào điều kiện hàng hải cụ thể cho xác suất vị trí thật tàu nằm tập  A lớn 95% Thực tế, trường hợp đặc biệt phải sử dụng phương pháp thiên văn dự phịng để xác định vị trí chắn tàu có vị trí dự đốn Khi đó, bán kính sai số bình phương trung bình (R) vị trí dự đốn theo cơng thức [5]:

2

( L) ( TK)

M  S  S (7)

Với:

S: quãng đường tàu chạy,

L

 : sai số số hiệu chỉnh la bàn,

TK

 : sai số số hiệu chỉnh tốc độ kế

Bước 2: Thiết lập tập hợp vị trí tàu giả định

miền tìm kiếm

Xây dựng mạng kinh vĩ tạo thành tập hợp điểm

 xy

A F với: x1, 2, ,b y 1, 2, ,a Vĩ độ giới hạn phía Nam  0 vĩ độ giới hạn phía Bắc  a max

Kinh độ giới hạn phía Tây 0min kinh độ giới hạn phía Đơng bmax

Khoảng giãn cách đảm bảo:

0

1 i 0 000001 và 1 i 0 000001

     

Bước 3: Tìm vị trí xác suất tương ứng với

một độ cao đo (vị trí xác suất đơn)

9

SỐ 65 (01-2021)

Hình Tập hợp điểm miền xác định Xét vị trí tàu giả định F (xy  x, y), độ cao

tính xác định theo công thức sau:

1

h sin [sin sin

cos cos cos( ]

Cxy x

yE

x tG yW

 

  





  (8)

Hiệu độ cao:

1

xy Cxy O

h h h

   (9)

Vị trí xác suất nhấtF (k  k, k)tương ứng với độ

cao đo thiên thể C1 thỏa mãn điều kiện:

    1 1 2 2 01

( ) ( h )

( ) ( )

m n xy

Cxy O m n h h h h h        (10) Với:    

1 1, 2, , 1, 2, ,

m  b n  a

Như vậy, đo độ cao thiên thể C1, tìm vị trí xác suất đơn tương ứng

1 1( 1, 1) m n m n m n

F  

Bước 4: Xác định vị trí tàu xác suất

Để có vị trí tàu, cần đo độ cao hai thiên thể

Xét trường hợp tổng quát, đo độ cao nhiều thiên thể: C1, C , ,2 Ck, vị trí xác suất đơn tương ứng

là:  

1 1, 2, , k k

m n m n m n

F F F

Vị trí tàu xác suất F( , )  có tọa độ tính theo phương pháp sai số bình phương trung bình [8]:

2 1 ( ) ( ) k k mi ni và k k  

    (11)

Tên  và lấy theo tên CvàCtrong trường hợp tổng quát Trường hợp đặc biệt, miền xác định nằm hai phía đường xích đạo, cần xác định tên theo bán cầu riêng biệt

6 Kết luận

Bài báo đề xuất phương pháp tìm kiếm giá trị bình phương nhỏ hiệu độ cao thiên thể để xác định vị trí tàu xác suất Phương pháp phù hợp với yêu cầu việc xác định vị trí thiên văn dự phịng cho hệ thống thơng tin hiển thị hải đồ điện tử theo sửa đổi Công ước STCW 78/2010 Điểm mạnh phương pháp vị trí tàu nhận khơng phụ thuộc vào độ xác vị trí dự đốn Cơ sở tốn học phương pháp đơn giản, phù hợp với trình độ sĩ quan hàng hải Trong nghiên cứu tiếp theo, tác giả xây dựng chương trình xác định vị trí tàu tự động, ứng dụng bảng tính Excel Chương trình thử nghiệm tàu biển, so sánh với phương pháp truyền thống triển khai áp dụng vào thực tế

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] International Maritime Organization

International Convention on Standards of Training, Certification and Watchkeeping for Seafarers (STCW 78/2010).

[2] B Krasavtsev, B Khlyustin, Nautical Astronomy,

Mir Publishers, Moscow, 1970

[3] Nathaniel Bowditch, LL.D, The American Practical Navigator, National Imagery and Mapping Agency, Bethesda, Maryland, 2002 [4] David Burch, Celestial Navigation, Starpath

Publications, 2010

[5] Phạm Kỳ Quang, Nguyễn Thái Dương, Nguyễn Phùng Hưng Địa văn hàng hải 2 NXB Khoa học Kỹ thuật, 2012

[6] Thai Duong Nguyen Evaluation of the accuracy of the ship location determined by GPS global positioning system on a given sea area. Journal of Physics: Conference Series Vol.1515, 2020 [7] В И Дмитриев, В.Л Григорян, В.А Катении

Навигация и Лоция Учебник для вузов - Москва «Моркнига», 458 с 2009

[8] Steven J Miller The Method of Least SquaresMathematics Department Brown University Providence, RI 02912

TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN TÀU CẬP CẦU XÉT ĐẾN ẢNH HƯỞNG CỦA GIÓ SỬ DỤNG MẠNG NƠ RON TÁCH KÊNH

AUTOMATIC SHIP BERTHING UNDER THE EFFECT OF WIND USING A NEURAL NETWORK WITH DECOUPLE STRUCTURE

NGUYỄN VĂN SƯỚNG

Khoa Hàng hải, Trường Đại học Hàng hải Việt Nam Email liên hệ: nguyenvansuong@vimaru.edu.vn

Tóm tắt

Trong nghiên cứu trước đây, mạng nơ ron với cấu trúc tách kênh giới thiệu cho toán điều khiển tàu cập cầu tự động So với điều khiển nơ ron khác, cấu trúc tách kênh đem lại hiệu quả tốt điều khiển góc bẻ lái vịng tua chân vịt Tuy nhiên, ảnh hưởng gió chưa được xem xét đến sử dụng điều khiển Trong nghiên cứu này, ảnh hưởng gió xem xét tốn điều khiển tàu cập cầu tự động sử dụng mạng nơ ron tách kênh Các kết mô thực ưu điểm hệ thống cập cầu tàu sử dụng mạng nơ ron tách kênh là tốt so với không tách kênh xét đến ảnh hưởng gió

Từ khóa: Tự động cập cầu tàu, mơ hình tàu, ảnh hưởng gió, mạng nơ ron tách kênh.

Abstract

In previous studies, decouple neural networks have been studied to automatic ship berthing control as main controller Conpared to existing controllers, the decouple structure of networks obtains better efficintive in controlling the rudder angle and the propeller revolution However, the effect of wind disturbance have been still not considered in automatic ship berthing using the decouple structure In this study, the effect of wind has been rearched on automatic ship berthing control based on decouple neural networks Numerical simulation results carried out show that the advantage of proposed berthing system under wind disturbace is better than that using the

non-decouple neural network controller

Keywords: Automatic ship berthing, ship model, wind effect, decouple neural networks

1 Đặt vấn đề

Tự động điều khiển tàu cập cầu toán khó lĩnh vực điều khiển chuyển động tàu Khi di chuyển điều kiện tốc độ thấp, việc điều

động tàu trở lên khó khăn hiệu điều khiển bánh lái tàu thấp Nói cách khác, điều động tàu vào cập cầu, tàu khó nghe lái, dẫn đến cần phải điều khiển bánh lái cách hợp lý Do đó, q trình cập cầu tàu thường chia làm ba giai đoạn cụ thể: giai đoạn thứ bẻ lái đưa vào hướng tiếp cận cầu, giai đoạn cần thực nhanh chóng để lợi dụng việc tàu cịn điều khiển thay đổi hướng mũi bánh lái; giai đoạn thứ hai máy tàu thay đổi để tiếp cận cầu với tốc độ hợp lý; giai đoạn cuối máy dừng máy tiếp cận cầu với trớn phù hợp để tiếp cận cầu tàu Với cách tiếp cận giống não người điều khiển tàu, mạng nơ ron nhân tạo xem cách tiếp cận hiệu để tự động điều khiển tàu cập cầu mạng nơ ron có khả học thực bước cập cầu giống hành động người điều khiển

Người ứng dụng mạng nơ ron để học thực toán tự động cập cầu nhóm tác giả H Yamato et al [1], nghiên cứu điều khiển đề xuất để điều khiển hai đầu góc bẻ bánh lái tốc độ vòng tua chân vịt Theo ý tưởng tiếp cận này, liệu tạo từ q trình cập cầu tàu đó, sau liệu sử dụng để dạy mạng nơ ron Mạng nơ ron bao gồm lớp đầu vào: vị trí địa lý tàu cảng huấn luyện, hướng

11

SỐ 65 (01-2021)

mũi tàu thời điểm xuất phát, trạng thái tốc độ tàu Lớp đầu mạng bao gồm hai tín hiệu điều khiển góc bẻ bánh lái tốc độ vịng tua chân vịt Các trạng thái tàu thời điểm xuất phát Hình tạo đủ để huấn luyện mạng nơ ron

Như kế thừa ý tưởng từ nhóm tác giả [1], nghiên cứu đề xuất để giải toán khác lĩnh vực cập cầu tàu tự động sử dụng mạng nơn ron [2, 3, 4, 5, 6] Trong nghiên cứu [2], nhóm tác giả sử dụng đầu vào góc mạn tiếp cận khoảng cách từ tàu đến cầu cảng, ưu điểm tiếp cận mạng nơ ron áp dụng cho nhiều cầu cảng khác mà không cần phải huấn luyện lại mạng Với mong muốn áp dụng cho tàu khơng người lái, nhóm tác giả [4, 5], sử dụng đầu vào khoảng cách đến cảng thay góc mạn khoảng cách nghiên cứu [2] Trong nghiên cứu [6], điều khiển nơ ron tạo để thực đa nhiệm vụ bao gồm cập cầu cho nhiều cảng khác hai hướng tiếp cận khác mà không cần huấn luyện lại mạng nơ ron

Trong nghiên cứu [3], đề xuất điều khiển nơ ron tách kênh cho cập cầu, điểm mạng nơ ron so với nghiên cứu trước thể chỗ làm giảm tác động đầu vào không liên quan đến đầu điều khiển từ mạng Tức việc điều khiển tín hiệu phụ thuộc vào tín hiệu vào liên quan thay phụ thuộc vào tất tín hiệu điều khiển trước Điều làm cho hiệu điều khiển góc bẻ bánh lái tốc độ vòng tua chân vịt đạt hiệu cao Do đó, hiệu điều khiển tàu cập cầu nghiên cứu nâng cao so với nghiên cứu trước

Tuy nhiên, thực tế hàng hải, ảnh hưởng ngoại cảnh tác động đến tàu trình cập cầu đáng kể Do vậy, nghiên cứu này, ảnh hưởng gió xem xét đến q trình điều khiển tàu cập cầu tự động sử dụng mạng nơ ron tách kênh Nghiên cứu nghiên cứu để phát triển điều khiển mạng nơ ron tách kênh cho hệ thống tự động cập cầu tàu xét đến ảnh hưởng ngoại cảnh phức tạp khác tàu cập cầu

2 Mơ hình tốn động học chuyển động tàu

2.1 Mơ hình động học chuyển động tàu

Để thiết kế hệ thống tự động điều khiển tàu cập cầu, mơ hình tốn chuyển động ba bậc tự đề cập cho tàu mặt nước (Surge - Sway - Yaw) Trong nghiên cứu mơ hình tốn MMG (Mathematical

Modeling Group) nhóm tác giả người Nhật Bản sử dụng, hệ thức tốn học mơ hình thể hiện:

(𝑚 + 𝑚𝑥)𝑢̇ − (𝑚 + 𝑚𝑦)𝑣𝑟 = 𝑋𝐻+ 𝑋𝑃+ 𝑋𝑅+ 𝑋𝑊

(𝑚 + 𝑚𝑦)𝑣̇ + (𝑚 + 𝑚𝑥)𝑢𝑟 = 𝑌𝐻+ 𝑌𝑊

(𝐼𝑧𝑧+ 𝐽𝑧𝑧)𝑟̇ = 𝑁𝐻+ 𝑁𝑅+ 𝑁𝑊

(1) Trong đó: (x, y) toạ độ địa lý tàu cảng,

Ψ là hướng mũi tàu, m, mx, my khối lượng tàu, khối

lượng thêm tàu chuyển động nước theo trục dọc trục ngang; Izz, Jzzlà mô men khối lượng

và mô men khối lượng thêm tàu chuyển chuyển động quay; u, v, r tốc độ tàu trục dọc, trục ngang, trục thẳng đứng

Lực dọc tác dụng lên chuyển động tàu sinh chân vịt mô tả hệ thức sau:

{𝑋𝑃= (1 − 𝑡𝑃)𝑇

𝑇 = 𝜌𝐷𝑝4𝑛2𝐾𝑇(𝐽) (2)

Lực mô men tác dụng lên tàu sinh bánh lái thể qua hệ phương trình đây:

{

𝑋𝑅= −(1 − 𝑡𝑅)𝐹𝑁sin 𝛿

𝑌𝑅= −(1 + 𝑎𝐻)𝐹𝑁cos 𝛿

𝑁𝑅= −(𝑥𝑅+ 𝑎𝐻𝑥𝐻)𝐹𝑁cos 𝛿

𝐹𝑁= 𝜌

2𝑓𝛼(Λ)𝐴𝑅𝑈𝑅

2sin 𝛼 𝑅

(3)

Trong đó: n là tốc độ vịng tua chân vịt, 𝛿 góc bẻ lái Đây hai đầu điều khiển để điều khiển tàu tiếp cận cầu

Mơ hình chuyển động tàu dầu tốc độ thấp áp dụng nghiên cứu Chi tiết mơ hình tham khảo nghiên cứu [7]

2.2 Mô hình tác động gió

Trong thực tế hàng hải, yếu tố gió tác động đến tàu hoàn toàn xác định thiết bị đo gió, chiều cao mạn khơ tàu Do lực mơ men hồn tồn xác định trình cập cầu tàu tự động Trong nghiên cứu này, hệ số gió xác định theo phương pháp Isherwood [8]

{

XW = CX12ρVR2AT YW = CY12ρVR2AL NW = CN12ρVR2ALLOA

(4)

3 Tự động cập cầu tàu xét đến ảnh hưởng gió sử dụng mạng nơ ron tách kênh

3.1 Đề xuất hệ thống tự động cập cầu xét đến ảnh hưởng gió

Trong nghiên cứu trước [3], nhóm tác giả đề xuất điều khiển nơ ron tách kênh ứng dụng cho toán tự động điều khiển tàu cập cầu Ưu điểm điều khiển đề xuất so với cấu trúc không tách kênh thể chỗ: Bộ điều khiển không tách kênh cho kết nối đầu điều khiển (góc bẻ bánh lái tốc độ vòng tua chân vịt) với tất đầu vào, thực tế đầu điều khiển không phụ thuộc vào tất đầu vào mạng Điều làm cho hiệu điều khiển mạng nơ ron không tách kênh so với mạng nơ ron tách kênh Trong nghiên cứu này, nhóm tác giả tiếp tục nghiên cứu hiệu điều khiển cấu trúc tách kênh mạng nơ ron so với cấu trúc khơng tách kênh có ảnh hưởng gió tác động đến q trình cập cầu tàu Đây xem nghiên cứu phát triển nghiên cứu [3]

Các bước thực toán:

Bước 1: Tạo liệu cập cầu để huấn luyện điều

khiển Cũng giống nghiên cứu trước đây, liệu ghi lại để tạo thành liệu tổng hợp Đầu vào liệu bao gồm: vị trí tàu, hướng mũi tàu, tốc độ tàu theo trục dọc, ngang, tốc độ góc quay Đầu bao gồm hai tín hiệu điều khiển góc bẻ bánh lái tốc độ vịng tua chân vịt Trong q trình tạo liệu, gió đề cập cách đề cập lực mô men hệ thức (4) Việc tạo liệu huấn luyện thực phần mềm MATLAB minh hoạ Hình

Bước 2: Lựa chọn cấu trúc mạng, nghiên

cứu cấu trúc mạng mạng nơ ron tách kênh nghiên cứu [3] Tuy nhiên, xét thêm ảnh hưởng gió, đại lượng: lực tác dụng gió gây trục dọc (Xw), lực tác dụng trục ngang (Yw),

và mơ men gió (Nw) chia theo hai nhánh riêng

biệt để điều khiển bánh lái tốc độ vòng tua chân vịt cách hợp lý so với cấu trúc tách kênh

Cụ thể, mạng nơ ron tách kênh thiết kế Hình có cấu trúc hai mạng nơ ron nhỏ riêng biệt để áp dụng cho toán cập cầu tàu tự động xét đến ảnh hưởng gió Trong đó:

Mạng nơ ron thứ có cấu trúc gồm: lớp vào gồm đầu vào (toạ độ địa lý tàu cảng (x, y), tốc độ tàu trục dọc (u)), lực tác dụng gió lên tàu theo trục dọc (XW); lớp ẩn, lớp tốc độ vòng tua chân vịt (n)

Mạng nơ ron thứ hai có cấu trúc gồm: lớp vào gồm đầu vào (tốc độ tàu trục ngang tốc độ góc (v, r), hướng mũi tàu (Ψ)), lực tác dụng gió lên tàu theo trục ngang (YW), mô men tác dụng quay tàu (NW); lớp ẩn, lớp góc bẻ bánh lái (δ)

Hình Cấu trúc mạng nơ ron khơng tách kênh được lựa chọn đề cập đến ảnh hưởng gió

cho tốn cập cầu tàu

13

SỐ 65 (01-2021)

Để huấn luyện mạng, nghiên cứu sử dụng phương pháp học giám sát kỹ thuật lan truyền ngược để đảm bảo sau huấn luyện mạng, đầu phản hồi mạng gần giống với đầu liệu dạy học cho mạng Hàm mục tiêu để huấn luyện phương pháp lan truyền ngược thể hệ thức đây:

( ( ))

2

P L M

i 2 ij 1 jk k j i

i=1 j=1 k=1

E = desired_O - f W f W I +b - b

 

   (5)

Nhiệm vụ huấn luyện tối ưu hệ thức (5) Kết thúc trình huấn luyện mạng, giá trị trọng số tính tốn cập nhật đảm bảo hàm mục tiêu

Bước 3: Tự động cập cầu tàu, đặt tàu vị trí

ban đầu có trạng thái đầu vào giống gần giống với liệu huấn luyện mạng Bước 1, điều khiển tính tốn giá trị góc bẻ lái thay đổi tốc độ vòng tua chân vịt để đưa tàu vào cập cầu ảnh hưởng gió cách tự động

Sơ đồ khối hệ thống biểu diễn Hình 4, đầu vào ban đầu giá trị trạng thái tàu thời điểm xuất phát, qua điều khiển tính tốn giá trị góc bẻ lái tốc độ vịng tua chân vịt để đưa mơ hình tốn MMG, qua mơ hình tốn MMG, trạng thái tàu bước thời gian tính toán phản hồi điều khiển để thực vòng lặp ban đầu Trong sơ đồ này, gió đề cập cho điều khiển Vì gió (bao gồm hướng tốc độ hoàn toàn xác định thơng qua thiết bị đo gió) nên tác động gió hồn tồn xác định

Hình Sơ đồ tự động điều khiển cập cầu dưới ảnh hưởng gió sử dụng điều khiển tách kênh

3.2 Mô số phân tích kết

Để xác thực hiệu hệ thống điều khiển đề xuất xét đến ảnh hưởng gió, mơ số thực sử dụng phần mềm MATLAB Toạ độ khu vực cảng chuyển thành dạng thứ nguyên để dễ dàng thực cho việc mơ máy tính, thang kinh vĩ độ thuộc giải từ -2 đến

Kết nghiên cứu mô thể Hình Hình vẽ màu xanh thể quỹ đạo tàu chạy điều khiển điều khiển tách kênh Còn màu

đỏ quỹ đạo tàu chạy điều khiển điều khiển không tách kênh

Trường hợp thứ nhất: Hình 5a, tàu xuất phát từ vị trí ban đầu (vĩ độ, kinh độ) = (6, 7.5), hướng mũi tàu 260 độ, hướng gió 340 độ tốc độ gió 10 (m/s) Kết mô số cho thấy quỹ đạo tự động điều khiển chuyển động tàu điều khiển khác có khác rõ rệt tác dụng gió

Phân tích trường hợp này, thấy ảnh hưởng gió thổi từ mạn phải sang mạn trái (ký hiệu hoa gió hình vẽ), ban đầu hai điều khiển bẻ bánh lái phía mạn trái để đưa tàu tiếp cận cầu hướng hợp lý, điều khiển tách kênh sử dụng góc bẻ lái nhỏ để chống lại ảnh hưởng gió thổi từ mạn phải sang tốt Điều làm cho quỹ

đạo chuyển động tàu điều khiển điều khiển tách kênh bị dạt so với quỹ đạo điều khiển điều khiển không tách kênh Kết là, ảnh hưởng gió, vị trí tàu cập cầu điều khiển điều khiển tách kênh gần vị trí mong muốn so với vị trí tàu cuối điều khiển điều khiển không tách kênh

Trường hợp thứ hai: Hình 5b, tàu xuất phát có trạng thái tàu giống trường hợp thứ nhất, vị trí ban đầu tàu (vĩ độ, kinh độ) = (6, 7.5), hướng mũi tàu 260 độ, tốc độ gió 10 (m/s) Tuy nhiên, hướng tác dụng gió hướng 135 độ (Gió thổi từ mạn trái sang mạn phải tàu) Phân tích kết thấy rằng: ban đầu để tiếp cận hướng vào cầu hợp lý, hai điều khiển bẻ lái sang mạn trái Tuy nhiên, điều khiển tách kênh bẻ lái góc lái lớn để tránh cho tàu bị dạt phía mạn phải Kết quỹ đạo tàu điều khiển điều khiển tách kênh gần với đường tiếp cận cầu mong muốn Điều có nghĩa hiệu điều khiển điều khiển nơ ron tách kênh tốt so với điều khiển không tách kênh trường hợp

Trường hợp thứ ba: Hình 5c, tàu xuất phát vị trí ban đầu tàu (vĩ độ, kinh độ) = (4, 7.5), hướng mũi tàu 220 độ, tốc độ gió 10 (m/s) Hướng tác dụng gió hướng 250 độ (gần gió thổi ngược với hướng tàu chạy) Phân tích kết thấy rằng: hai điều khiển bẻ góc bánh lái sang bên phải để tiếp cận cầu (đồ thị phần Rudder phía trên), nhiên, góc bẻ bánh lái điều khiển nơ ron tách kênh có xu hướng lớn tốc độ thay đổi lớn hơn, điều giải thích gió thổi vát mũi tàu nên ảnh hưởng gây dạt ngang khơng nhiều mục đích bám đường tiếp cận nên điều khiển cho góc bẻ lái thay đổi liên tục lúc bẻ sang hết phía mạn phải Quỹ đạo chuyển động tàu điều khiển tách kênh trường hợp gần đường mong muốn so với quỹ đạo điều khiển điều khiển không tách kênh

Kết ba trường hợp mô cho thấy ứng dụng điều khiển nơ ron tách kênh cho tốn cập cầu có hiệu điều khiển tốt so với điều khiển không tách kênh đề cập ảnh hưởng gió tác động đến chuyển động tàu

4 Kết luận

Bài báo đề xuất nghiên cứu ứng dụng mạng nơ ron có cấu trúc tách kênh cho toán tự động cập cầu tàu xét đến ảnh hưởng gió Kết mơ rằng: tác động gió, quỹ đạo chuyển động tàu điều khiển điều khiển đề

c)

Hình Kết mơ tự động cập cầu tàu sử dụng mạng nơ ron tách kênh so sánh với cấu trúc

không tách kênh

15

SỐ 65 (01-2021)

xuất bám sát đường tiếp cận cầu mong muốn so với quỹ đạo chuyển động tàu điều khiển điều khiển nơ ron khơng tách kênh Điều hiểu điều khiển đề xuất nghiên cứu có hiệu tốt so với điều khiển có cấu trúc tách kênh đề cập ảnh hưởng gió Trong nghiên cứu tiếp theo, tiếp tục phát triển điều khiển nơ ron để điều khiển tàu tự động cập cầu tính đến ảnh hưởng gió động học (gió thay đổi hướng liên tục q trình cập cầu), gió giật, tác dụng dịng chảy đến q trình cập cầu

Lời cảm ơn

Nghiên cứu tài trợ Trường Đại học Hàng hải Việt Nam đề tài mã số: DT20-21.01

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] H Yamato and etc “Automatic Berthing by the Neural Controller”, Proc Of Ninth Ship Control

Systems Symposium, Vol.3, pp.183-201, Bethesda, U.S.A., Sep 1990

[2] Nam Kyun Im, Van Suong Nguyen. “Artificial neural network controller for automatic ship berthing using head-up coordinate system”

International Journal of Naval Architechture and Ocean Engineering, Vol.10, pp.235-249, 2018 doi:10.1016/j.ijnaoe.2017.08.003

[3] Nguyễn Văn Sướng “Nghiên cứu tự động cập cầu tàu sử dụng mạng nơ ron tách kênh” Tạp chí khoa

học Công nghệ Hàng hải, Số 64, tr.36-40, 2020

[4] Van Suong Nguyen, Van Cuong Do, Nam Kyun Im. “Development of Automatic Ship Berthing System Using Artificial Neural Network and Distance Measurement System” International

journal of fuzy logic and intelligent systems,

Vol.18,pp.41-49, 2018

doi:10.5391/IJFIS.2018.18.1.41

[5] Van Suong Nguyen. “Investigation on a novel support system for automatic ship berthing in marine practice”.Journal of marine science and engineering, Vol.4, pp.1-22, 2019 doi: 10.3390/jmse7040114

[6] Van Suong Nguyen. “Investigation of a multitasking system for automatic ship berthing based on an integrated neural controller

Mathematics, Vol.8, Issue 7, pp.1-23, 2020 doi: /10.3390/math8071167

[7] K Kose et al, On a Mathematical Model of Maneuvering Motions of Ships in Low Speeds, Journal of Ship and Naval Architecute of Japan, Vol.155, pp.132-138, June 1984 (In Japanese) [8] Isherwood, R.M Wind Resistance of Merchant

Ship Trans RINA 1972, Vol.115, pp.327-338, 1972

TÍNH CHỌN LẮP GHÉP TIÊU CHUẨN GIỮA ÁO TRỤC VÀ TRỤC CHÂN VỊT TÀU THỦY

CALCULATION AND SELECTION OF STANDARD FIT BETWEEN SHIP PROPELLER SHAFT AND ITS SLEEVE

ĐÀO NGỌC BIÊN

Viện Cơ khí, Trường Đại học Hàng hải Việt Nam Email liên hệ: biendn@vimaru.edu.vn

Tóm tắt

Bài báo trình bày việc tính tốn lựa chọn lắp ghép tiêu chuẩn áo trục trục chân vịt của tàu thủy dựa áp lực riêng cần thiết bề mặt lắp ghép Đồng thời, báo giới thiệu cách xây dựng chương trình tự động tính tốn để lựa chọn lắp ghép phù hợp

Từ khóa: Áo trục, trục chân vịt, lắp ghép, độ dôi

Abstract

This article presents the calculation and selection of standard fit between the propeller shaft and its sleeve of a ship based on the allowed pressure of the mounting surface The article also introduces how to build a program that allows automatically looking up the tables to select appropriate fitting

Keywords: Shaft sleeve, propeller shaft, fit, interference

1 Đặt vấn đề

Trục chân vịt tàu thủy thường bọc ống kim loại, gọi áo trục Áo trục bảo vệ trục làm việc môi trường nước biển dầu nhờn áp lực, đồng thời, tránh cho trục không bị ma sát tiếp xúc trực tiếp với bạc đỡ trục Các phần trục cịn lại bọc ống đồng với chiều dày nhỏ quấn lớp bảo vệ (bằng chất dẻo, vải sợi thủy tinh composite), bảo vệ trục khỏi bị mài mòn tiếp xúc trực tiếp với nước biển với mục đích khơng cho nước biển lọt vào bề mặt trục, đặc biệt chỗ chuyển tiếp hai mép áo trục với trục, đồng thời để thuận tiện cho lắp ráp sửa chữa (Hình 1)

Khi làm việc, áo trục khơng phép trượt tương trục, lắp ghép chúng phải lắp ghép có độ dơi Dựa theo độ dôi này, lắp ghép phù hợp lựa chọn nhằm đảm bảo điều kiện làm việc bình thường cho mối ghép, độ bền áo trục

Hiện nay, việc lựa chọn lắp ghép áo trục trục chân vịt tàu thủy chưa có sở khoa học rõ ràng, chủ yếu dựa theo kinh nghiệm ngành

đóng tàu Việt Nam Nga (Liên Xô cũ) [4, 5, 7] mà khơng dựa theo độ dơi tính tốn cần thiết mối ghép

Để lựa chọn lắp ghép cho mối ghép áo trục trục chân vịt, trước tiên cần xác định áp suất bề mặt lắp ghép, từ xác định độ dơi cần thiết từ độ dôi này, tra bảng tiêu chuẩn dung sai lắp ghép để chọn lắp ghép phù hợp, đảm bảo điều kiện làm việc bình thường mối ghép Lắp ghép chọn ngồi việc đảm bảo cho áo trục trục khơng dịch chuyển tương phải đảm bảo khơng gây biến dạng đàn hồi q lớn gây hỏng áo trục trục Bài báo trình bày việc tính tốn lựa chọn lắp ghép (gọi tắt tính chọn) áo trục trục chân vịt tàu thủy, dựa áp lực riêng cần thiết cho trước, việc xác định áp lực riêng cần thiết trình bày [1]

2 Tính tốn, lựa chọn lắp ghép tiêu chuẩn cho mối ghép

Chọn kiểu lắp chặt tiêu chuẩn cho mối ghép áo trục trục chân vịt tàu thủy cần đảm bảo hai điều kiện sau:

- Áo trục không dịch chuyển tương trục chịu tác dụng ngoại lực (Điều kiện bền mối ghép);

- Đảm bảo độ bền áo trục trục, nghĩa bề mặt tiếp xúc chúng không bị phá hỏng hay biến dạng dư lớn tác dụng độ dôi lớn (Độ bền tiết máy mối ghép)

17

SỐ 61 (01-2021)

Điều kiện thứ cho phép xác định độ dôi cần thiết Nc đủ để truyền lực (mô men xoắn, mô men uốn lực dọc trục) Điều kiện thứ hai cho phép xác định độ dôi cho phép lớn [Nmax], đảm bảo không gây biến dạng dẻo bề mặt lắp ghép tác động độ dơi

Trình tự tính chọn lắp ghép sau [8]:

- Tính độ dơi tính tốn bề mặt lắp ghép Ntt, xuất phát từ áp lực riêng p cho (Hình 2) Theo cơng thức La mê lý thuyết ống dày, độ dôi bề mặt tiếp xúc áp lực riêng có hệ thức [10]:

 1 2

3

tt 10 pdC /E C /E

N   (m), (1) C1, C2 - hệ số tính sau:

; ) d d /( ) d d ( C 2 2

1   

, ) d d /( ) d d ( C 2 2 2

2   

Trong đó: E1, E2 μ1, μ2 - mơ đun đàn hồi hệ số Pốt xơng trục áo trục; d - đường kính danh nghĩa mối ghép, d1 - đường kính tiết máy bị bao (đối với trục chân vịt đặc d1 = 0); d2 - đường kính ngồi áo trục

Hình Áp lực riêng lực ma sát riêng bề mặt tiếp xúc mối ghép độ dơi

- Tính độ dơi cần thiết Nc Sau lắp ráp, đỉnh nhấp nhô bị san phẳng phần, nên độ dơi tính tốn (độ dơi làm việc) nhỏ độ dôi cần thiết ban đầu Vì độ dơi cần thiết phải độ đơi tính tốn bù thêm lượng phần bị san phẳng:

), R R ( , N

Nc tt z1 z2 (2) Trong đó: Rz1, Rz2 - chiều cao mấp mô tế vi bề mặt trục bề mặt lỗ; 1,2 - hệ số an toàn [8]

- Tính áp lực riêng lớn pmax đảm bảo không phát sinh biến dạng dẻo bề mặt tiếp xúc áo trục trục, giá trị nhỏ hai giá trị sau [8]:

          ), ) d / d ( ( 58 , p ); ) d / d ( ( 58 , p 2 ch 2 1 ch (3)

Trong đó: p1, p2 - áp lực riêng cho phép bề mặt

ngoài trục bề mặt áo trục Đối với trục, đường kính d1 = 0; ch1, ch2 - giới hạn chảy vật liệu trục áo trục

- Tính độ dơi tính tốn lớn Nttmax từ áp lực riêng lớn pmax, theo công thức La mê [10]:

) m ( ) E / C E / C ( d p 10

N m ax 1 2

3 m ax

tt    (4)

- Tính độ dơi cho phép lớn [Nmax] (Độ dơi cho phép trước lắp ráp):

NmaxNttmax1,2(Rz1Rz2) (5)

- Tra bảng tiêu chuẩn dung sai lắp ghép [8] để chọn kiểu lắp thỏa mãn điều kiện:

       , N N ; N N m ax m ax c m in (6)

Trong đó: Nmin, Nmax - độ dôi nhỏ độ dôi lớn lắp ghép chọn

Nếu khơng có lắp ghép thỏa mãn điều kiện (6) nghĩa trị số áp lực riêng p cho không phù hợp, cần thay đổi kết cấu mối ghép (kích thước vật liệu trục áo trục) để thay đổi trị số p Nếu có nhiều lắp ghép chọn cần chọn lắp ghép có Nmax nhỏ để tăng độ bền áo trục

3 Xây dựng chương trình tự động tính tốn lựa chọn lắp ghép

3.1 Giới thiệu ngơn ngữ lập trình Delphi

Delphi ngơn ngữ lập trình dựa tảng ngơn ngữ lập trình hướng đối tượng Object Pascal, có cấu trúc chặt chẽ, mạch lạc, rõ ràng, thích hợp để giải tốn kỹ thuật [6, 9]

Khi tính tốn lựa chọn lắp ghép tiêu chuẩn cho mối ghép áo trục trục chân vịt tàu thủy, cần thực bước tính tốn đồng thời phải nhiều lần tra nội suy số liệu từ bảng tiêu chuẩn dung sai lắp ghép Những việc làm thực cách tự động thủ thuật lập trình tương ứng Delphi

3.2 Xây dựng chương trình

Chương trình tính chọn lắp ghép tiêu chuẩn cho mối ghép áo trục trục chân vịt tàu thủy xây dựng dựa theo áp lực riêng p cho trước bề mặt lắp ghép Từ áp lực riêng p, việc chọn lắp ghép tiêu chuẩn tiến hành theo trình tự trình bày mục báo

1) Phần Nhập liệu ban đầu:

Các liệu ban đầu cần nhập là: Áp lực riêng cần thiết bề mặt lắp ghép p; đường kính danh nghĩa d mối ghép; đường kính ngồi d2 áo trục; hệ số Pốt xơng μ1, μ2 mô đun đàn hồi E1, E2 vật liệu trục áo trục; độ nhám bề mặt trục Rz1 bề mặt áo trục Rz2; giới hạn chảy σch1 trục σch2 áo trục Các liệu nhập vào chương trình việc sử dụng đối tượng Editbox Delphi

2) Phần Tính tốn:

Việc tính tốn thực nhờ sử dụng đối tượng Button (Nút nhấn) Delphi Bằng cách nhấn nút tương ứng, Chương trình tự động thực tính tốn thơng số cần thiết sau tự động tra bảng tiêu chuẩn hiển thị lắp ghép thỏa mãn yêu cầu Memo giao diện chương trình Các lắp ghép thỏa mãn điều kiện hiển thị ký hiệu lắp ghép với trị số độ dôi giới hạn Nmax, Nmin chúng

Nếu khơng có lắp ghép chọn nghĩa với chế độ tải trọng, kết cấu vật liệu mối ghép khơng thể có lắp ghép tiêu chuẩn thỏa mãn yêu cầu Người sử dụng cần thay đổi thông số trên, nhập số liệu thực tính tốn lại Nếu có nhiều lắp ghép đồng thời thỏa mãn nên chọn lắp ghép có Nmax nhỏ để đáp ứng yêu

cầu lắp ghép, mà nâng cao độ bền mối ghép

3) Phần ghi kết quả:

Kết tồn q trình tính tốn hiển thị Memo kết chương trình Người sử dụng ghi kết dạng tập tin (file) văn cách nhấn nút Ghi kết giao diện chương trình Khi chương trình ghi kết lưu trữ folder Kết kèm với chương trình

4) Phần Lựa chọn

Phần cho phép người dùng lựa chọn ghi kết thoát chương trình

3.3 Ví dụ sử dụng chương trình

Ví dụ: Tính chọn lắp ghép tiêu chuẩn cho mối ghép áo trục trục chân vịt tàu chở hàng khô 6200 với số liệu sau: Áp suất cần thiết bề mặt ghép p = 3MPa; đường kính danh nghĩa mối ghép d = 290mm; đường kính ngồi áo trục d2 = 309mm; hệ số Pốt xơng trục (thép) μ1 = 0,3 áo trục (hợp kim đồng) μ2 = 0,33; mô đun đàn hồi trục E1 = 2,1.105MPa áo trục E2 = 105MPa; độ nhám bề mặt trục Rz1 = 6,3μm bề mặt áo trục Rz2 = 10μm; giới hạn chảy trục σch1 = 250MPa áo trục σch2 = 200MPa

Sử dụng chương trình xây dựng để tính cho ví dụ trên, kết thu sau:

19

SỐ 61 (01-2021)

Các số liệu nhập là:

Áp lực riêng cần thiết bề mặt ghép: p = 3MPa; Đường kính danh nghĩa mối ghép: d = 290mm; Đường kính ngồi áo trục: d2 = 309mm; Hệ số Pốt xơng trục: 1 = 0,3;

Hệ số Pốt xơng áo trục: 2 = 0,33; Mô đun đàn hồi trục E1: = 2,1.105MPa; Mô đun đàn hồi áo trục: E2 = 105MPa; Độ nhám bề mặt trục: Rz1 = 6,3m; Độ nhám bề mặt áo trục: Rz2 = 10m; Gới hạn chảy vật liệu trục: ch1 = 250MPa; Giới hạn chảy vật liệu áo trục: ch2 = 200MPa Kết tính tốn là:

Độ dơi tính tốn: Ntt = 143m; Độ dơi cần thiết: Nc = 162,6m; Áp lực riêng lớn nhất: pmax = 13,83MPa; Độ dơi tính tốn lớn nhất: Nttmax = 659,3m; Độ dôi cho phép lớn nhất: [Nmax] = 678,9m Các lắp ghép chọn là:

H7/t6, Nmax = 272m; Nmin = 188m; H7/u7, Nmax = 402m; Nmin = 298m; H8/u8, Nmax = 431m; Nmin = 269m; H8/x8, Nmax = 606m; Nmin = 444 m; T7/h6, Nmax = 272m; Nmin = 188m; U8/h7, Nmax = 431m; Nmin = 298m

Như có sáu lắp ghép chọn, thỏa mãn yêu cầu cho Để nâng cao độ bền mối ghép cần chọn lắp ghép có độ dơi lớn Nmax nhỏ hai lắp ghép H7/t6 (Lắp ghép hệ thống lỗ) T7/h6 (Lắp ghép hệ thống trục) Trong hai lắp ghép nên chọn lắp ghép hệ thống lỗ H7/t6 để gia công thuận tiện giá thành rẻ lắp ghép hệ thống trục

Kết tính tốn chương trình hồn tồn trùng lặp với kết tính tốn phương pháp thủ công kiểm chứng lại Điều minh chứng cho tính xác chương trình xây dựng

4 Kết luận

Bài báo trình bày việc tính tốn lựa chọn lắp ghép tiêu chuẩn cho mối ghép áo trục trục chân vịt tàu thủy dựa áp lực riêng cần thiết bề mặt tiếp xúc mối ghép Với trị số áp lực có nhiều lắp ghép thỏa mãn Lắp ghép chọn lắp ghép có độ dơi lớn Nmax nhỏ để tăng độ bền mối ghép Nếu có hai lắp ghép đặc tính (như ví dụ trên) nên chọn lắp ghép

trong hệ thống lỗ để thuận tiện cho q trình gia cơng hạ giá thành sản phẩm Nếu khơng có lắp ghép lựa chọn, nghĩa trị số áp lực riêng p cho trước không hợp lý, cần thay đổi yếu tố kích thước vật liệu mối ghép để thay đổi trị số p, từ lựa chọn lắp ghép thỏa mãn yêu cầu

Bài báo trình bày việc xây dựng sử dụng chương trình tính tốn tra bảng tự động để tìm lắp ghép, thay cho phương pháp tính tốn tra bảng thủ cơng Chương trình cho phép thực tính tốn nhanh chóng, xác, tránh nhầm lẫn, giảm thời gian công sức, đặc biệt việc tra bảng thường thời gian, sai sót bất tiện ln phải mang theo tra cứu bảng tiêu chuẩn

Lời cảm ơn

Nghiên cứu tài trợ Trường Đại học Hàng hải Việt Nam đề tài mã số: DT20-21.26

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] Đào Ngọc Biên, Xác định áp suất cần thiết cho mối ghép độ dôi áo trục trục chân vịt tàu thủy, Tạp chí Khoa học Công nghệ Hàng hải Số 64 (11/2020), tr.19-23, 2020

[2] Nguyễn Đăng Cường, Thiết kế lắp ráp thiết bị tàu thủy, NXB Khoa học Kĩ thuật, Hà Nội, 2000 [3] Nguyễn Đăng Cường, Hà Tôn, Lắp ráp sửa

chữa thiết bị tàu thủy, NXB Nông nghiệp, Hà Nội, 1983

[4] Đặng Hộ, Thiết kế trang trí động lực tàu thủy, tập 1, NXB Giao thông vận tải, Hà Nội, 1985 [5] Đặng Hộ, Thiết kế trang trí động lực tàu thủy, tập

2, NXB Giao thông vận tải, Hà Nội, 1986 [6] Lê Phương Lan, Hoàng Đức Hải, Giáo trình lý

thuyết tập Borland Delphi, NXB Lao động

và Xã hội, Hà Nội, 2002

[7] Nguyễn Huy Tiến, Xây dựng tiêu chuẩn mối ghép hệ trục tàu thủy, Đề tài NCKH cấp trường,

Trường Đại học Hàng hải, 2004

[8] Ninh Đức Tốn, Dung sai Lắp ghép, NXB Giáo dục, Hà Nội, 2007

[9] Nguyễn Viết Trung, Nguyễn Bắc Hà, Lập trình Delphi 5.0, NXB Giao thông vận tải, Hà Nội, 2001 [10] Ряховский О Ф., Детали Машин, Изд МГТУ

ẢNH HƯỞNG XỬ LÝ CƠ NHIỆT ĐẾN TỔ CHỨC VÀ TÍNH CHẤT HỢP KIM CuNi9Sn3

INFLUENCE OF THERMO-MECHANICAL TREATMENT

ON THE MICROSTRUCTURE AND PROPERTIES OF CuNi9Sn3 ALLOY

SÀI MẠNH THẮNG1,NGUYỄN DƯƠNG NAM2*, HOÀNG THANH THỦY3

1Viện Tên lửa, Viện Khoa học Công nghệ Quân 2Viện Cơ khí, Trường Đại học Hàng hải Việt Nam 3Văn phòng Đảng ủy, Trường Đại học Hàng hải Việt Nam

*Email liên hệ: namnd.khcs@vimaru.edu.vn

Tóm tắt

Trong cơng trình trình bày kết nghiên cứu ảnh hưởng xử lý nhiệt đến tổ chức tính chất hợp kim CuNi9Sn3 Những kết nghiên cứu cho thấy biến dạng kết hợp với xử lý nhiệt cho thấy xuất của tổ chức dạng spinodal hợp kim nghiên cứu Về mặt tính biến dạng kết hợp với xử lý nhiệt 35oC 2h làm giá trị giới hạn bền

kéo đạt tới 1000Mpa; độ dãn dài đạt tới 8% và giá trị độ dẫn điện 14% IACS

Từ khóa:Spinodal, độ dẫn điện, tổ chức, tính.

Abstract

In this work, the results on the effect of thermo-mechanical treatment on the structure and properties of CuNi9Sn3 alloy are presented The results shows that the process of deformation combined with heat treatment causes the appearance of spinodal decomposition in the research alloy After deformation combined with aging at 350oC in hours, tensile strength of the

CuNi9Sn3 alloy reaches up to 1000MPa, elongation reaches up to 10%, meanwhile conductivity value is 14% IACS

Keywords: Spinodal, conductivity, microstructure, mechanical

1 Mở đầu

Hệ đồng Cu-Ni-Sn gọi hệ đồng spinodal có độ bền cao tương đương với đồng berili đánh giá hợp kim quan trọng công nghiệp Hệ hợp kim số nước nghiên cứu Mỹ, Nhật Bản, Trung Quốc,… nghiên cứu đưa vào ứng dụng mãnh mẽ ngành kỹ thuật điện, hàng không số ngành khác thay cho hợp kim đồng berili có giá thành cao, độc hại chế tạo sử dụng sức khỏe người Nhu cầu đồng độ bền cao nước lớn, việc nhập chế tạo đồng berili với giá thành cao lại khó khăn, việc

nghiên cứu, chế tạo loại hợp kim đồng độ bền cao có tính tương đương hợp kim đồng berili, giá thành hạ để thay đồng berili cấp thiết Hợp kim đồng độ bền cao Cu-Ni-Sn từ ngun tố thơng dụng có sẵn nước hồn tồn đáp ứng thay cho hệ đồng berili

Hợp kim Cu-Ni-Sn hóa bền dựa kết hợp hai trình chuyển pha đặc trưng chuyển pha spinodal chuyển pha trật tự hóa xử lý nhiệt Chuyển pha spinodal hợp kim Cu-Ni-Sn trình phân rã dung dịch rắn đồng nguyên tố Cu-Ni-Sn, tạo nên cấu trúc modul giàu nghèo Sn có kích thước vài chục nanơmét phân bố liên tục đặn toàn nền, cản trở chuyển động lệch,… Chuyển pha spinodal tiền đề cho chuyển pha trật tự hóa Cấu trúc tạo hai chuyển pha làm thay đổi tính chất hợp kim theo hướng hóa bền hợp kim [1]-[4]

Nhóm nhà nghiên cứu Nhật Bản Mahasaru Kato, Shoichi, Shigenori Okamine A Sato nghiên cứu ảnh hưởng biến dạng lên phân rã spinodal hợp kim Cu-10Ni-6Sn, nghiên cứu hóa bền hóa già thơng qua hành vi lệch mạng hợp kim vào thập kỷ 80 kỷ 20 [5]

21

SỐ 65 01-2021)

Các công trình nghiên cứu L.H Schwarts đồng nghiệp nghiên cứu hợp kim Cu-10Ni-6Sn (1979), sử dụng kỹ thuật nhiễu xạ chọn vùng Xray TEM xác định phù hợp lý thuyết phân rã spinodal hợp kim, phân tích trạng thái phát triển trình từ trạng thái ban đầu phân rã tới trạng thái thơ hóa q trình trật tự hóa đặc trưng vật liệu q trình Đã có nhiều nghiên cứu phụ thuộc vào nhiệt độ trường ứng suất hóa bền học phân rã spinodal cuối năm 70 đầu năm 80 kỷ 20 [5], [8], [9]

L Deyong, R.Tremblay R Angers nghiên cứu cấu trúc tính chất học hợp kim Cu-Ni-Sn nguội nhanh Kết nghiên cứu cho thấy nguội nhanh tạo vật liệu đồng có lợi cho tăng bền Ngồi cịn nhận thấy cấu trúc có kích thước nhỏ khơng có biểu tích tụ Sn so với hợp kim đúc theo cách thông thường, có phân tụ nhỏ Sn dạng pha γ tiết biên hạt dạng xương cá nguội nhanh mức độ kết tụ giảm đáng kể Hóa già hóa bền phân rã spinodal tăng theo hàm lượng Sn Ni có hợp kim Hàm lượng hòa tan Sn dung dịch rắn chế tạo theo phương pháp nguội nhanh cao hẳn theo cách

nguội thông thường [10]

Xử lý nhiệt ảnh hưởng đến phân rã spinodal từ làm thay đổi tổ chức tính chất hợp kim Cu-Ni-Sn Trong cơng trình nghiên cứu này, trình bày kết nghiên cứu ảnh hưởng xử lý nhiệt đến tổ chức tính chất hợp kim CuNi9Sn3

2 Phương pháp nghiên cứu

Các mác hợp kim đồng Cu-Ni-Sn nấu nhiệt độ khoảng 13500C, nguyên liệu nấu từ kim loại nguyên chất Cu, Ni, Sn Các kim loại có khoảng nhiệt độ nóng chảy chênh lớn để nấu mác hợp kim cần phải tuân thủ quy trình nấu thao tác nấu

Hợp kim tiến hành cán biến dạng theo bước Bảng

Sau cán mẫu tiến hành xử lý nhiệt hóa già 350oC khoảng thời gian khác Tóm tắt chế độ xử lý nhiệt mẫu thể Bảng

Đánh giá tổ chức mẫu sau bước thí nghiệm tiến hành phân tích tổ chức tế vi kính hiển vi quang học Axiovert 100A Phân tích cấu trúc spinodal hợp kim thực phân tích FESEM, Xray phân tích nhiệt vi sai

Bảng Thành phần nguyên tố hợp kim

Cu Sn P Fe Ni

88,5 2,99 0,003 0,0126 8,27

Bảng Các bước trình biến dạng

Thứ tự cán

Nhiệt độ cán, 0C

Chiều dày phôi cán, mm Lượng nén BD tổng Trước cán Sau cán h, mm , % , %

1 700 18 15,5 2,5 13,9 13,9

2 700 15,5 13,5 12,9 25

3 700 13,5 11,5 14,8 36,1

4 700 11,5 10 1,5 13 44,4

5 700 10 8,5 1,5 15 52,8

6 700 8,5 7,5 11,8 58,3

7 700 7,5 6,5 13,3 63,9

8 700 6,5 5,5 15,4 69,4

9 700 5,5 4,5 18,2 75

10 700 4,5 3,7 0,8 17,8 79,4

11 700 3,7 0,7 18,9 83,3

12 700 2,4 0,6 20 86,7

13 700 2,4 1,8 0,6 16,7 88,9

14 700 1,8 0,8 33,3 94,4

15 700 0,6 0,4 40,0 96,6

Ngồi ra, để đánh giá tính chất hợp kim thực phân tích tính, độ dẫn điện

Về mẫu thử nghiệm giới hạn bền kéo, độ dãn dài thực máy kéo WP300 - Phịng thí nghiệm động lực học - Viện Tên lửa - Viện Khoa học Công nghệ quân Mẫu thử kéo chế tạo theo tiêu chuẩn TCVN 197-85

Thiết bị thử độ dẫn điện thực máy đo cầu RLC Leader Nhật Bản phép đo thực đo nhiệt độ môi trường Mẫu thử độ dẫn điện cắt với chiều dài 0,517m, chiều rộng 1,9x10-3m, chiều dày 0,3x10-3m Diện tích mặt cắt ngang 0,57x10-6m2

3 Kết bàn luận

Tổ chức tế vi sau đúc thể Hình

Hình Tổ chức đúc hợp kim Cu-9Ni-3Sn

Hình Tổ chức hợp kim Cu-9Ni-3Sn sau cán nóng và cán nguội 40%

a)

b)

Hình Tổ chức hợp kim Cu-9Ni-3Sn sau cán nóng và cán nguội 40%, hóa già 3500C, 1h; a-x500; b-

x1000 Hình Tổ chức hợp kim Cu-9Ni-3Sn sau đồng

7500C, thời gian giữ nhiệt 2h, nguội nước

Bảng Chế độ xử lý hợp kim CuNi9Sn3

Ký hiệu mẫu Hợp kim chế độ xử lý

1-C Cu-9Ni-3Sn, 7500C, cán nguội 40% tới độ dày 0,35mm

23

SỐ 65 01-2021)

Tổ chức sau đúc cho thấy kích thước hạt sau đúc thơ, kích thước khoảng 200μm Tổ chức sau đúc có thiên tích thành phần gây trình kết tinh đúc

Quá trình xử lý nhiệt đồng nhằm mục đích khử bỏ tượng thiên tích phôi đúc tạo tổ chức pha α, phân bố nguyên tố hợp kim đồng, sở đề nguyên tố hợp kim khuếch tán tạo tổ chức spinodal trình xử lý nhiệt phân rã spinodal Tổ chức tế vi hợp kim sau đồng hóa 7500C, thời gian giữ nhiệt 2h Hình

Sau đồng hóa 7500C thời gian 2h hợp kim Cu-9Ni-3Sn, tổ chức đạt dung dịch rắn pha α Cu-Ni-Sn, kích thước hạt lớn sau đúc Ảnh tổ chức Hình cho thấy hạt không đều, biên giới đa cạnh, xuất vệt dạng tổ chức song tinh thường gặp với hợp kim đồng sau ủ

Tổ chức sau cán hợp kim Cu-9Ni-3Sn có tổ chức hạt nhỏ mịn cỡ hạt khoảng 10-15m Cỡ hạt đạt thông qua trình điều chỉnh cỡ hạt cán ủ kết tinh lại sau bước cán

a b

Hình Hợp kim Cu-9Ni-3Sn biến dạng, hóa già 3500C, 2h

Ảnh SEM hợp kim Cu-9Ni-3Sn sau tơi đồng nhất, cán, hóa già 3500C- 2h Hình với độ phóng đại 100.000 150.000 lần cho thấy tổ chức nhỏ mịn Đây trường hợp đặc biệt hợp kim

vào giai đoạn ban đầu kết tinh lại tạo hạt nhỏ Có thể nói tổ chức có khả tăng bền tăng độ giãn dài cho hợp kim Tuy nhiên, kỹ thuật SEM chưa khẳng định chắn cấu trúc hợp kim spinodal hay trật tự hóa Bằng kỹ thuật X-ray chứng minh:

Các thông số: Điện cực Cu, xạ Kα1, bước sóng  = 1,05406A0

d(111)= 2,087 A0 ; d(200) = 1,812 A0 ; d(220) = 1,279 A0

Với giá trị khoảng cách mặt d góc 2 nhiễu xạ xác định máy đo, từ tính thơng số mạng cho kiểu mạng lập phương

Nhiễu xạ rơn ghen hợp kim Cu-9Ni-3Sn sau biến dạng cán nguội hóa già tăng bền 3500C thời gian 2h (Hình 6) Các vạch đồ thị tương ứng với vạch Cu ứng với mặt (111); (200) (220) cho kiểu mạng lập phương tâm mặt với số mạng Cu 3,61A0 Các vạch cho thấy hỗn hợp dung dịch rắn đồng Các vạch trùng với vạch chuẩn Cu, vạch có vị trí (200) lệch chút so với vạch chuẩn có ngun nhân hợp kim hố

Hình Phân tích rơnghen hợp kim Cu-9Ni-3Sn, biến dạng hóa già 3500C, 2h

Bảng Tính thơng số mạng hợp kim Cu-9Ni-3Sn, biến dạng hóa già 3500C, 2h

TT HKL Kiểu mạng

Hợp kim Cu-9Ni-3Sn sau biến dạng cán tấm, hóa già 2h

dhkl[A0] 2 (độ) Thơng số mạng a[A0] (1 1) lptm 2,087 43,357 3,6078 (2 0) lptm 1,812 50,3598 3,6240 (2 0) lptm 1,279 74,1365 3,6175

Bảng Tổng hợp kết nghiên cứu

Mẫu Giới hạn bền, MPa Giới hạn đàn hồi, MPa Độ dãn dài, %

1-C 962 874 -

2-1 932 874 -

2-1 903 874 -

2-R1 991 874 10%

2-R2 1060 903 10%

(111)

(200)

mạng bị biến dạng Khoảng cách thông số mạng tương đương thông số mạng Cu

Về nhiệt động học ΔG < cho phân rã spinodal nhỏ, vấn đề phân rã spinodal chủ yếu động học khuếch tán thời điểm phân rã xẩy khó phát phân tích nhiệt

Đối với chuyển pha trật tự hóa cần phân chuyển pha bậc chuyển pha bậc cao Chuyển pha bậc có bước nhảy lượng so với chuyển pha thông thường lượng nhỏ Với chuyển pha trật tự hóa bậc cao q trình trật tự hóa xảy khơng có bước nhảy lượng phân tích nhiệt khó phát q trình

Kết phân tích nhiệt vi sai cho thấy hợp kim Cu-9Ni-3Sn sau cán (Hình 7) không phát chuyển pha xảy nung Các biến động đường lượng hiệu ứng q trình giải phóng lượng biến dạng gây

3.2 Phân tích tính chất

Giá trị đo với hợp kim Cu-9Ni-3Sn qua cán nhiệt luyện có giới hạn bền kéo cao lên tới 900MPa, giới hạn đàn hồi đạt 874MPa Riêng với mẫu 2-R giới hạn bền kéo cịn đạt tới 1060Mpa có độ giãn dài đạt tới 10% Hai mẫu ứng với trường hợp mẫu sau cán đưa hạt nhỏ <20μm; tạo cho vật liệu vừa kết hợp có giới hạn bền kéo cao vừa có độ dẻo cao

Hình Phân tích nhiệt vi sai

Bảng Kết phân tích độ dẫn điện

Hợp kim Giá trị điện trở

đo R,  Giá trị độ dẫn , .m

Giá trị

25

SỐ 65 01-2021)

Giá trị công bố kim đồng C72500 Cu-9Ni-2.3Sn độ dẫn điện sau xử lý nhiệt tăng bền 11%IACS Hợp kim đồng C72900 Cu-15Ni-8Sn độ dẫn điện sau xử lý nhiệt tăng bền 7,8%IACS so sánh với giá trị độ dẫn điện đo hợp kim nhận thấy:

- Độ dẫn điện hợp kim đồng chế tạo có giá trị tương đương với giá trị công bố với hợp kim đồng Cu-9Ni-2.3Sn Cu-15Ni-8Sn

- Kết thay đổi độ dẫn điện theo chế độ xử lý nhiệt theo thành phần phản ánh trình chuyển pha hợp kim

- Khi xử lý nhiệt tạo pha tăng bền độ dẫn cao so với hợp kim trạng thái dung dịch rắn đồng chứng tỏ xử lý hóa già làm giảm điện trở hợp kim

5 Kết luận

Bằng kết hợp phương pháp phân tích SEM, Xray phân tích nhiệt vi sai (DSC) xác định cấu trúc spinodal hợp kim CuNi9Sn3 sau biến dạng xử lý nhiệt Sự thay đổi cấu trúc tế vi hợp kim dẫn đến tính chất hợp kim thay đổi

Với chế độ xử lý kết hợp biến dạng xử lý nhiệt sau hóa già 3500C 2h cho giới hạn bền kéo đạt tới 1060Mpa, giới hạn đàn hồi hợp kim 874Mpa, độ dãn dài 10%

Cũng với chế độ giá trị độ dẫn điện hợp kim 14%IACS

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] A I H Committee, ‘ASM handbook: Heat treating’, 1991

[2] C P Wang, X J Liu, M Jiang, I Ohnuma, R Kainuma, and K Ishida, ‘Thermodynamic database of the phase diagrams in copper base alloy systems’, pp.1265-1272, 2003

[3] P I Hurtado, J Marro, and E V Albano, ‘Growth and scaling in anisotropic spinodal decomposition’, Europhysics Letters, Vol.59, no.1, pp.14-20, 2002

[4] T Merkle, ‘The Cahn-Larché system : a model for spinodal decomposition in eutectic solder ; modelling, analysis and simulation’, Fakultät Mathematik und Physik, vol Ph.D., 2005

[5] M Kato, S Katsuka, S Okamine, and A Sato, ‘Deformation behaviour and microstructure of Cu-10Ni-6Sn spinodal alloy single crystals’,

Materials Science and Engineering, Vol.77, No.C, 1986

[6] C Le Thi, T S Manh, N N Duong, and K P Mai, ‘The Effect of Deformation on Microstructure of Cu-Ni-Sn Aging Alloys’, Key Engineering Materials, Vol.682, pp.113-118, Feb 2016

[7] Y OUYANG et al., ‘Age-hardening behavior and

microstructure of Cu-15Ni-8Sn-0.3Nb alloy prepared by powder metallurgy and hot extrusion’,

Transactions of Nonferrous Metals Society of China (English Edition), Vol.27, No.9, 2017 [8] J Caris, D Hovis, and J J Lewandowski, ‘In Situ

Phase Evolution of Cu-15Ni-8Sn with Thermal Exposure’, p 600

[9] L Johnson and kemi och biologi Linköpings universitet Institutionen för fysik, Inside the miscibility gap nanostructuring and phase transformations in hard nitride coatings

Department of Physics, Chemistry, and Biology (IFM), Linköping University, 2012

[10] L Deyong, R Tremblay, and R Angers, ‘Microstructural and Mechanical Properties of Rapidly Solidified Cu-Ni-Sn Alloys’, 1990

ẢNH HƯỞNG CỦA LỚP THẤM NITƠ ĐẾN KHẢ NĂNG CHỐNG MÀI MÒN VÀ ĂN MỊN CỦA GANG CRƠM CAO

THE EFFECT OF NITRIDED LAYER ON THE ABRASION AND CORROSION RESISTANCE OF HIGH CHROMIUM CAST IRON

LÊ THỊ NHUNG

Viện Cơ khí, Trường Đại học Hàng hải Việt Nam Email liên hệ: nhunglt.vck@vimaru.edu.vn

Tóm tắt

Bài báo thảo luận ảnh hưởng thấm nitơ tới tổ chức tính chất gang 300Cr18Mn3 Các mẫu ram trước tiến hành thấm Sau chế độ xử lý, mẫu phân tích kính hiển vi quang học, EDS, Xray, đo độ cứng, đo độ mài đo mức độ ăn mòn Kết quả thu cho thấy, khả chống mài mòn trong điều kiện thử nghiệm gang hợp kim sau khi thấm tăng lên cách rõ rệt so với mẫu khơng thấm (độ mài mịn trước thấm 5μm, sau thấm 0μm) Bên cạnh đó, khả chống ăn mịn mẫu sau thấm tăng lần Trên bề mặt mẫu sau thấm xuất một dải nitrit liên tục với độ cứng lên tới 1114HV

Từ khóa: Gang crơm, thấm nitơ, lớp thấm, tổ chức tế vi, ăn mòn, mài mòn.

Abstract

This paper discusses the effect of nitriding on the microstructure and properties of 300Mn18Cr3 cast iron The samples were quenched and tempered before nitriding After heat treatment, the samples were analyzed by using optical microscope, EDX, Xray, hardness measurement, and abrasion and corrosion tests The results indicate that the abrasion resistance of sample after nitriding increases significantly by comparing to the initial ones (abrasion values are 5μm and 0μm, respectively) Furthermore, the corrosion resistance also increases more than times It can be observed a nitrite layer on the surface after nitriding with 1114HV hardness

Keywords: Chromium cast iron, nitriding, nitrided layer, microstructure, abrasion, corrosion

1 Mở đầu

Hợp kim gang crôm cao ngày sử dụng rộng rãi để chế tạo chi tiết chống mài mòn đầu búa đập nghiền chi tiết máy nghiền quặng, máy phun bi… Theo nghiên cứu nước rõ, ưu điểm loại vật liệu tính đúc tốt, khả chịu va đập, đặc biệt tính chống mài mòn chịu mỏi tốt so với loại gang khác [1, 2, 3] Khả chống mài mịn hợp kim gang crơm cao diện cacbit M7C3, độ cứng vào khoảng 1200HV, nằm mactenxit austenit dư kết hợp với hịa tan crơm vào kim loại [4, 5, 6] Đối với chi tiết máy làm việc điều kiện chịu mài mịn mạnh việc tìm hiểu nguyên nhân chế trình mài mịn bề mặt có vai trị vơ quan trọng Một số nghiên cứu sâu vào thay đổi tổ chức pha, tính lớp bề mặt đưa chế mài mòn gang loại mài mòn [7-10] Riahi Alpas [11] tiến hành xây dựng biểu đồ mài mịn trượt khơ cho gang xám, mài mịn phân loại thành mài mòn siêu nhẹ, nhẹ nặng Mài mòn siêu nhẹ tương ứng với lớp màng oxit nén chặt bao phủ bề mặt tiếp xúc Mài mòn nhẹ định nghĩa mài mòn oxy hóa Mài mịn nặng xuất lớp oxit hình thành khơng ổn định phân tách tribo-oxit Nhóm tác giả nhận định, gang xám có khả chống mài mịn tốt q trình trượt khô điều kiện tải trọng nhẹ dẫn đến graphit bị bong hình thành lớp graphit Hiện nay, có nhiều phương pháp nâng cao khả chống mài mòn bề mặt gang Theo tài liệu [12], thực đẳng nhiệt 350oC cho gang dẻo hình thành lớp cacbit bề mặt giúp nâng cao khả chịu mài mòn, chí tốt so với thép Hadfield Trong nghiên cứu [13-15], tác giả sử dụng phương pháp phun nhiệt oxy tốc độ cao (HVOF) lên gang trắng thu kết khả quan Bài báo tập trung nghiên cứu khả nâng cao tính chống mài mịn gang phương pháp thấm nitơ

27

SỐ 65 (01-2021)

nâng cao độ bền, khả chống mài mòn cho gang Nayak cộng [16] tiến hành thấm nitơ cho gang xám 1000-1100°C nghiên cứu thay đổi tổ chức tính thay đổi thời gian thấm nitơ, lưu lượng nitơ thành phần khí thấm Các kết cho thấy độ cứng lớp bề mặt tăng gấp hai lần so với trước thấm Kiểm tra độ phân giải nano giảm độ dẻo bề mặt gang Trong nghiên cứu X.Nie a [17], ông cộng tiến hành thấm nitơ plasma bề mặt gang G3500 gia tăng đáng kể khả mài mòn cho bề mặt gang Ngồi ra, q trình thấm nitơ cịn tăng khả chịu mỏi cho gang [18, 19, 20] Để xây dựng đường cong mỏi chế phá hủy mỏi sau thấm nitơ, Konečná cộng [21] đưa quy trình thấm có kiểm sốt NitregR gang dẻo Ferit EN - GJS 400 Nhóm tác giả chứng minh khả cải thiện đáng kể phản ứng mỏi xác nhận phạm vi cải thiện sau quy trình thấm Độ bền mỏi cao khơng hình thành pha có độ cứng cao lớp bề mặt mà cịn hình thành ứng suất dư nén Lớp ứng suất dư hình thành biến dạng mạng tinh thể nitơ khuếch tán vào bề mặt vật liệu, dẫn tới thay đổi thể tích riêng lớp bề mặt Trong nghiên cứu Tohru Nobuki [22], ông tiến hành so sánh khả chịu mỏi gang dẻo trường hợp thấm nitơ thấm nitơ kèm thêm hợp kim hóa V, Al, Cr Kết cho thấy khả chịu mỏi gang trường hợp hợp kim hóa cao so với trường hợp thấm thơng thường

Dựa điều kiện làm việc khắc nghiệt chi tiết làm hợp kim gang crôm cao, nhà khoa học thử nghiệm quy trình thấm nitơ lên nhóm vật liệu thu kết khả quan Nitơ bổ sung vào lớp bề mặt trình thấm giúp nâng cao độ cứng tăng khả chống mài mòn hình thành nitrit phụ mactenxit sau nhiệt luyện [23] Sự có mặt mactenxit tạo thuận lợi cho khuếch tán nguyên tử nitơ [24], nitơ dễ dàng khuếch tán qua vị trí lỗ hổng bát diện Fe-BCC [25] Lớp nitrit tạo thành từ nitrit thuộc loại ε-Fe2-3N thuộc loại γ'-Fe4N, tạo biến dạng ferit Độ dày lớp nitrit gang trắng chứa 18% Cr vào khoảng 60-70 microns [26] Đồng thời, trình thấm nitơ tạo điều kiện cho trình chuyển hóa cacbit M7C3 thành cacbonitrit [27]

Bài báo tiếp nối cơng trình nghiên cứu tác giả ảnh hưởng lớp thấm nitơ [28] lên hợp kim gang crơm cao 300Cr18Mn3 Ngồi kết nghiên cứu thay đổi tổ chức, độ cứng khả

năng chịu mài mòn, tác giả tìm hiểu khả chịu ăn mịn lớp thấm nitơ mơi trường thí nghiệm

2 Phương pháp thực nghiệm

Mẫu 300Cr18Mn3 cắt nhỏ dạng hình hộp có kích thước 15x15x4mm để nghiên cứu tổ chức, tính chống mài mịn, đo độ cứng trước sau thấm nitơ

Để nghiên cứu khả chống ăn mòn vật liệu trước sau thấm, mẫu cắt thành dạng hình trụ có đường kính 4mm chiều dài 15mm

Trước thực trình thấm, mẫu ram cao với quy trình nhiệt luyện sau: Mẫu hợp kim gang nung lên đến 920oC, giữ nhiệt 30 phút nguội khơng khí Sau mẫu nung tiếp lên đến 590oC, giữ nhiệt 120 phút nguội khơng khí Nhiệt độ tơi chọn để đảm bảo hòa tan cacbit tạo đồng thành phần sau đúc Sau chi tiết ram cao nhiệt độ cao nhiệt độ thấm 30oC nên tổ chức khơng bị biến đổi sau thấm Sau xử lý nhiệt ram cao, mẫu tiến hành thấm với hai chế độ khác nhau:

Chế độ 1: thấm giai đoạn 540oC thời gian 180 phút với độ phân hủy 35% Mẫu thấm lị thấm cơng nghiệp Cơng ty TNHH Nhà nước Một thành viên xích líp Đơng Anh

Chế độ 2: thấm hai giai đoạn: giai đoạn 530oC với độ phân hủy 50-55% giai đoạn độ phân hủy 70-75% Mỗi giai đoạn giữ thời gian 4h Thí nghiệm thực thiết bị thấm Nhà máy nhôm Đông Anh

AUX (platin), điện cực so sánh SCE (điện cực calomen bão hòa) điện cực làm việc WE (mẫu kim loại nghiên cứu) để đo đường cong phân cực - mật độ dịng Ngồi ra, thiết bị phân tích EDX thiết bị phân tích nhiễu xạ Rơnghen X’pert sử dụng để minh chứng cho hình thành nitrit xuất nitơ lớp bề mặt gang Hai thí nghiệm thực Viện Vật lý - Trường Đại học Bách khoa Hà Nội

3 Kết bàn luận

3.1 Phân tích tổ chức tế vi

Đối với chế độ thấm 1, hình ảnh tổ chức phân bố lớp thấm thể rõ ràng Hình Trên ảnh tổ chức tế vi bề mặt mẫu thấy xuất dải trắng liên tục có chiều dày khoảng 12μm (Hình 1a) Phía bên chủ yếu tổ chức gang với hạt cácbit peclit (Hình 1b) Điều giải thích thực thấm nitơ hình thành pha hóa bền, tạo dải liên tục bề mặt phân bố gián đoạn vào sâu lõi

Trong chế độ 2, thực thấm hai giai đoạn có độ phân hủy cao so với chế độ Kết ảnh tổ chức cho thấy có khác biệt so với chế độ

Nhận thấy, tổ chức bề mặt mẫu thu không xuất lớp trắng chế độ (Hình 2) Điều giải thích nitrit tạo thành bị phân tán nhỏ mịn vào mẫu

Theo kết phân tích EDX, nitơ xuất giản đồ với đỉnh Peak mạnh Tuy nhiên kết mang giá trị định tính khơng xác định xác hàm lượng nitơ phân bố nitơ từ ngồi vào bên lõi mẫu

Hình giản đồ nhiễu xạ rơngen lớp thấm nitơ gang 300Cr18Mn3 Kết hợp kết EDX kết phân tích rơngen cho phép kết luận pha hóa bền hạt nitrit với đỉnh pha Fe3N, CrN biểu rõ ràng Các pha hóa bền đóng vai trò việc làm tăng mạnh độ cứng lớp thấm

a) Bề mặt a) Bề mặt

b) Lõi b) Lõi

Hình Ảnh tổ chức tế vi gang 300Cr18Mn3 x500 (thấm nitơ chế độ 1)

29

SỐ 65 (01-2021)

Tuy nhiên, ảnh tổ chức tế vi với độ phóng đại 500 lần khơng quan sát thấy pha hóa bền nêu trên, điều chứng tỏ pha có kích thước nhỏ mịn điều góp phần làm tăng mạnh độ cứng mẫu phân tích

3.2 Phân tích tính Độ cứng

Trước tiến hành thấm nitơ cho hợp kim gang crôm cao, mẫu nhiệt luyện với mục đích đồng hóa thành phần sau đúc đảm bảo ổn định tổ chức Độ cứng mẫu sau nhiệt luyện chuẩn bị cho trình thấm đạt Bảng

Từ đồ thị biểu diễn độ cứng mẫu sau thấm chế độ cho thấy có giảm độ cứng từ bề mặt lớp thấm vào lõi Lớp bên ngồi có độ cứng cao, đạt 1114HV (trên 70HRC) so với độ cứng trước nhiệt luyện 60HRC Sự tăng mạnh độ cứng lớp thấm hình thành nitrit bề mặt Từ bề mặt vào lõi, độ cứng có giảm đồng khơng có tượng giảm đột ngột giải thích pha hóa bền phân tán sau lớp trắng Sự giảm dần đặn độ cứng lớp thấm tạo nên ứng suất dư nén bề mặt chi tiết Căn kết độ cứng nhận thấy, chiều sâu lớp thấm vào khoảng 150μm tính từ bề mặt chi tiết

Đồ thị biểu diễn phân bố độ cứng tế vi thấm chế độ biểu diễn Hình So với chế độ 1, độ cứng bề mặt chế độ có giảm có ưu điểm không để lại lớp nitrit bề mặt Các nitrit crơm bị hịa tan vào bên hình thành dạng dung dịch rắn

Hình Giản đồ phân tích ngun tố mẫu 300Cr18Mn3

Hình Giản đồ nhiễu xạ Rơngen mẫu 300Cr18Mn3 sau thấm nitơ

Bảng Độ cứng mẫu sau nhiệt luyện Chế độ nhiệt luyện Kết

Chiều sâu lớp thấm đạt lớn hơn, vào khoảng 180μm, thời gian lưu lò thấm lớn, lên đến

Kết thử độ mài mòn:

Bảng Kết thử độ mài mòn mẫu 300Cr18Mn3

Vật liệu

Trước thấm

μm

Sau thấm μm

300Cr18Mn3 Chế độ Chế độ

0

Kết thử nghiệm mài mòn cho thấy độ mài mòn trước sau thấm có thay đổi rõ rệt Độ mài mịn sau thấm chế độ thử nghiệm 0μm, mẫu trước thấm 5μm Điều chứng tỏ với chế độ thử nghiệm mẫu sau thấm hồn tồn khơng bị mài mịn Qua kết luận trình thấm nitơ giúp nâng cao khả chịu mài mòn bề mặt cho gang 300Cr18Mn3

Kết thử độ ăn mòn

Để thử nghiệm mơi trường ăn mịn mẫu gang trước sau thấm, tiến hành đo phân cực dung dịch NaCl 3.5% Đường cong ăn mịn biểu diễn Hình

Hình Kết phép đo phân cực

Thực ngoại suy đoạn tuyến tính nhánh catơt anơt để xác định tốc độ ăn mịn mẫu gang Kết thu Bảng

Bảng Tốc độ ăn mòn mẫu hợp kim gang Tốc độ ăn mòn

(mm/năm)

Trước thấm Sau thấm 0,2678 0,08356 Qua đồ thị bảng tốc độ ăn mòn cho thấy ăn mịn mẫu gang có thấm dương mẫu chưa thấm nên trơ dung dịch NaCl 3,5% Mật độ dịng nhánh anơt mẫu gang có thấm nhỏ mẫu chưa thấm nên tốc độ ăn mòn nhỏ dung dịch Ngồi ra, tốc độ ăn mịn mẫu gang sau thấm nhỏ lần so với mẫu chưa thấm

4 Kết luận

Khả chống mài mòn điều kiện thử nghiệm mẫu hợp kim gang crôm cao sau thấm tăng lên cách rõ rệt so với mẫu không thấm (độ mài mòn mẫu 300Cr18Mn3 trước thấm 5μm, sau thấm μm) Bên cạnh đó, mẫu sau thấm có khả chống ăn mịn điều kiện thử nghiệm tăng lần Do vậy, mẫu hợp kim gang có khả tăng tuổi thọ sau thấm nitơ Bằng phương pháp phân tích xác định tổ chức lớp thấm nitơ gang crôm cao Với chế độ dải nitrit liên tục bề mặt mẫu; chế độ hạt nitrit nhỏ mịn phân tán bề mặt mẫu nghiên cứu

Lời cảm ơn

Nghiên cứu tài trợ Trường Đại học Hàng hải Việt Nam đề tài mã số: DT20-21.32

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] Trần Văn Bản, Chế tạo vật liệu gang hợp kim chịu ăn mòn mài mịn, Viện Cơng nghệ [2] Hồng Thị Ngọc Qun, Nghiên cứu ảnh hưởng

của Titan nguyên tố đất đến tính chất mài mịn, độ dai va đập gang trắng 13%

X18

1.0E-08 1.0E-07 1.0E-06 1.0E-05 1.0E-04 1.0E-03 1.0E-02 1.0E-01 1.0E+00

-1 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0.2 0.4 0.6 0.8

E (V)

i

(A

/c

m

2

)

X18-N X18

Hình Đồ thị biểu diễn phân bố độ cứng tế vi gang 300Cr18Mn3 (thấm nitơ chế độ 1)

Hình Đồ thị biểu diễn phân bố độ cứng tế vi gang 300Cr18Mn3 (thấm nitơ chế độ 2)

500 700 900 1100 1300

Bề mặt

20 50 80 110 140 170 lõi

Độ

c

ứn

g

(HV

)

Khoảng cách so với bề mặt mẫu (μm)

450 650 850 1050 1250

30 80 130 180 230 280 lõi

Độ

c

ứn

g

(HV

)

31

SỐ 65 (01-2021)

Crôm, Luận án Tiến Sĩ Trường Đại học Bách khoa Hà Nội 2014

[3] Đoàn Đình Phương, Nghiên cứu phát triển hợp kim hệ Fe-Cr-C làm việc điều kiện mài mòn ăn mòn xâm thực, Luận án Tiến sỹ kỹ thuật Trường Đại học Bách khoa Hà Nội 2008 [4] Chung, R J., Tang, X., Li, D Y., Hinckley, B.,

& Dolman, K Effects of titanium addition on microstructure and wear resistance of hypereutectic high chromium cast iron Fe-25wt.% Cr–4wt.% C Wear, Vol.267(1-4), pp 356-361 2009

[5] Zhang, Y., Shimizu, K., Yaer, X., Kusumoto, K., & Efremenko, V G Erosive wear performance of heat treated multi-component cast iron containing Cr, V, Mn and Ni eroded by alumina spheres at elevated temperatures Wear, Vol.390, pp.135-145 2017

[6] Guitar, M A., Suárez, S., Prat, O., Guigou, M D., Gari, V., Pereira, G., & Mücklich, F High chromium cast irons: destabilized-subcritical secondary carbide precipitation and its effect on hardness and wear properties Journal of Materials Engineering and Performance, Vol.27(8), pp.3877-3885 2018

[7] Nie, X., Wang, L., Yao, Z C., Zhang, L., & Cheng, F Sliding wear behaviour of electrolytic plasma nitrided cast iron and steel Surface and Coatings Technology, Vol.200(5-6), pp.1745-1750 2005

[8] Xie, J P., Wang, A Q., Wang, W Y., & Li, L L

Study on Erosion Wear Property of Nickel-Chromium Cast Iron In Applied Mechanics and Materials. Vol.117, pp.1084-1087 Trans Tech Publications Ltd 2012

[9] Wei, M X., Wang, S Q., & Cui, X H

Comparative research on wear characteristics of spheroidal graphite cast iron and carbon steel Wear, Vol.274, pp.84-93 2012

[10] Yang, Z., Northwood, D O., Sun, X., Lumbreras, R., Barber, G C., & Zou, Q The use of nitriding to enhance wear resistance of cast irons WIT Transactions on Engineering Sciences, Vol.78, pp.171-182 2013

[11] Riahi, A R., & Alpas, A T Wear map for grey cast iron Wear, Vol.255(1-6), pp.401-409 2003 [12] Podgornik, B., Vizintin, J., Thorbjornsson, I., Johannesson, B., Thorgrimsson, J T., Celis, M M., & Valle, N Improvement of ductile iron wear

resistance through local surface reinforcement Wear, Vol 274, pp 267-273 2012

[13] Maranho, O., Rodrigues, D., Boccalini Jr, M., & Sinatora, A Mass loss and wear mechanisms of HVOF-sprayed multi-component white cast iron coatings Wear, Vol 274, pp 162-167 2012 [14] CALIK, A., Karakas, S., & UÇAR, N Wear

Behaviour of Boronised and Induction Hardened Spheroidal Graphite Cast Iron 2012

[15] Gurevich, Y G Wear-resistant coatings of white cast iron on powder steels Powder metallurgy and metal ceramics, Vol.50(9-10), pp 619-624 2012

[16] Nayak, B B., Kar, O P N., Behera, D., & Mishra, B K High temperature nitriding of grey cast iron substrates in arc plasma heated furnace Surface engineering, Vol.27(2), pp.99-107 2011

[17] Nie, X., Wang, L., Yao, Z C., Zhang, L., & Cheng, F Sliding wear behaviour of electrolytic plasma nitrided cast iron and steel Surface and Coatings Technology, Vol.200(5-6), pp.1745-1750 2005

[18] Davis, J Cast irons/metallurgy and properties of ductile cast irons ASM Specialty Handbook, The Materials Information Society, USA 1996 [19] Nicoletto, G., Tucci, A., & Esposito, L Sliding

wear behavior of nitrided and nitrocarburized cast irons Wear, Vol.197(1-2), pp.38-44 1996 [20] Tošić, M M., & Gligorijević, R Plasma

nitriding improvements of fatigue properties of nodular cast iron crankshafts Materials Science and Engineering: A, Vol.140, pp.469-473 1991 [21] Konečná, R., Nicoletto, G., & Majerová, V

Structure and fatigue failure analysis of nitrided nodular cast iron Metal 2006

[22] Nobuki, T., Hatate, M., Kawasaki, Y., Ikuta, A., & Hamasaka, N Effects of Nitriding and Nitro-carburizing on the Fatigue Properties of Ductile Cast Iron International Journal of Metalcasting, Vol.11(1), pp.52-60 2017

[23] Binder, C., Bendo, T., Hammes, G., Klein, A N., & de Mello, J D B Effect of nature of nitride phases on sliding wear of plasma nitrided sintered iron. Wear, Vol 332, pp.995-1005 2015

[25] Gonzalez-Pociño, A., Alvarez-Antolin, F., & Asensio-Lozano, J Improvement of adhesive wear behavior by variable heat treatment of a tool steel for sheet metal forming Materials, Vol 12(17), 2019

[26] Garzón, C M., Franco Jr, A R., & Tschiptschin, A P Thermodynamic analysis of M7C3 carbide dissolution during plasma nitriding of an AISI D2 tool steel ISIJ International, ISIJINT-2016 2017

[27] Gonzalez-Pociño, A., Alvarez-Antolin, F., & Asensio-Lozano, J Optimization, by Means of a Design of Experiments, of Heat Processes to Increase the Erosive Wear Resistance of White Hypoeutectic Cast Irons Alloyed with Cr and Mo Metals, Vol 9(4), 2019

[28] Lê Thị Nhung, Vũ Thị Trang, Ảnh hưởng lớp

thấm nitơ đến tổ chức tính chất thép khơng gỉ 304, Tạp chí Khoa học Công nghệ Hàng hải, Số 61 (01/2020), tr.53-57, 2020

SỐ 65 (01-2021) 33

ẢNH HƯỞNG CỦA Ce ĐẾN HIỆU ỨNG CHẶN VỊ TRÍ

Ở LỚP MÀNG THỤ ĐỘNG HÌNH THÀNH TRÊN LỚP PHỦ Ni-Cu SITE-BLOCKING EFFECT OF Ce ON THE PASSIVE FILM FORMED

ON Ni-Cu COATINGS

ĐỖ QUANG QUẬN*, CÙ HUY CHÍNH Khoa Đóng tàu, Trường Đại học Hàng hải Việt Nam

*Email liên hệ: quandq.dt@vimaru.edu.vn

Tóm tắt

Các lớp phủ Ni-Cu tổng hợp kỹ thuật mạ điện xung từ dung dịch chứa 0, 150, 190 và 230mg/L xeri sulfat Tác động Ce với lớp phủ Ni-Cu đến tổ chức tế vi khả ăn mòn điện hóa kiểm tra Màng thụ động hình thành lớp phủ kiểm tra thành phần Các kết rằng, lớp phủ Ni-Cu tổng hợp từ 190 mg/L xeri sulfat bể mạ cho khả chống ăn mòn tốt nhất, Ce phân bố gần bề mặt phân cách (lớp phủ/màng thụ động) phát sinh hiệu ứng “chặn vị trí” ngăn dịch chuyển ngồi lỗ trống oxy dịch chuyển lỗ trống ion dương vào Sự có mặt Ce làm tăng cường khả chống ăn mòn lớp phủ Ni-Cu

Từ khóa: Chống ăn mịn, màng thụ động, lớp phủ Ni-Cu, phân cực điện động, lỗ trống.

Abstract

In this work, Ni-Cu coatings were obtained using the pulse current electrodeposition technique from electrolyte with 0, 150, 190 and 230mg/L ceric sulfate The modification of Ce on microstructure and electrochemical of Ni-Cu coatings were examined The composition of the passive film forms on samples were examined The results demonstrate that Ni-Cu coating synthesized from 190 mg/L ceric sulfate in the bath shows the best corrosion resistance, Ce accumulates close to the interface (coating/passive film) and gives rise to a “site-blocking” effect on the outward transport of the oxygen vacancies and inward transport of cation vacancies Ce accumulation enhances the corrosion resistance of Ni-Cu coatings

Keywords: Corrosion, passive film, Ni-Cu coating, polarization, vacancies

1 Giới thiệu

Vai trò ảnh hưởng đất đến tăng cường khả chống ăn mòn cho kim loại

rất nhiều nhà nghiên cứu quan tâm Việc bổ sung Ce vào thép khơng gỉ tăng cường khả chống ăn mịn đặc tính khác cơng bố Jeon cộng [1] báo cáo việc bổ sung Ce vào thép khơng gỉ duplex lớp màng oxít xeri hình thành bề mặt thép có tác dụng làm giảm xuất hố ăn mòn cải thiện khả chống ăn mòn rỗ cho thép không gỉ duplex Một nghiên cứu khác việc bổ sung Ce vào thép khơng gỉ 27Cr-7Ni ức chế ăn mòn tinh giới hạt, làm giảm ảnh hưởng xấu việc chuyển biến pha [2] Hơn nữa, Ce thường sử dụng chất ức chế ăn mòn làm lớp bảo vệ cho kim loại, Matter nhóm nghiên cứu [3] cơng bố việc bổ sung Ce3+ ức chế đáng kể ăn mòn hợp kim AA2024 dung dịch Cl nồng độ thấp Li nhóm nghiên cứu [4, 5] báo cáo Ce (IV) ức chế đáng kể ăn mịn thép cán nguội dung dịch H2SO4 axit photphoric

Ở nghiên cứu trước [6, 7] kết với có mặt Cu lớp phủ Ni-Cu làm tăng khả chống ăn mòn hợp kim Ni-Cu so với lớp phủ Ni Với mục tiêu nâng cao thời gian sử dụng thiết bị, yêu cầu đặt với hợp kim khả chống ăn mịn cao môi trường sử dụng thiết bị Ở báo nhóm nghiên cứu tiếp tục khảo sát nghiên cứu tăng cường khả chống ăn mòn lớp phủ hợp kim Ni-Cu với tham gia Ce

2 Thí nghiệm

2.1 Tổng hợp lớp phủ

được sử dụng điện cực Ni tinh khiết (99,9%) với kích thước 60mm×40mm×10mm

2.2 Các phép đo cấu trúc tế vi, thành phần màng thụ động

Trong nghiên cứu mẫu thực phép đo cấu trúc tế vi kính hiển vi điện tử quét bề mặt (SEM), hình ảnh cấu trúc lớp phủ thơng qua kính hiển vi điện tử truyền qua mẫu khảo sát (TEM) cấu trúc tinh thể thực hiên thông qua phép đo nhiễu xạ XRD Thành phần lớp phủ thực phép đo quang phổ lượng (EDS) mô tả [7] Mẫu khảo sát sau tạo màng

thụ động phân cực điện thực đo quang phổ tia điện tử (XPS) mô tả [6, 7]

2.3 Các phép đo điện hóa

Các mẫu tổng hợp nghiên cứu chuẩn bị với kích thước bề mặt 10×10mm2 để thực phép đo điện hóa Dung dịch sử dụng nghiên cứu NaCl 3,5% nhiệt độ 25±1oC Thiết bị sử dụng thực cho phép đo điện hóa điện cực đo mô tả [6] Trong báo dung dịch 0,2M NaCl sử dụng để làm rõ kết phép đo phân cực điện hóa

35

SỐ 65 (01-2021)

3 Kết thảo luận

3.1 Tổ chức tế vi lớp phủ

Hình cho thấy hình thái bề mặt mặt cắt lớp phủ Ni-Cu từ bể mạ với lượng xeri sulfat 0, 150, 190 230m/L Kết từ Hình 1a-d cho thấy, với lớp phủ với hàm lượng xeri sulfat mg/L, bề mặt có nhiều lỗ kim bề mặt, mẫu lại bề mặt đồng Điều lý giải, lỗ kim phát sinh khí q trình mạ điện Có thể thấy có mặt xeri sulfat dung dịch mạ cải thiện độ đồng bề mặt lớp phủ Hình 1e-h cho thấy mặt cắt ngang lớp phủ, tất lớp phủ liên kết chặt chẽ với phôi có độ dày đồng Kết phép đo EDS (Hình 1) phân tích số liệu EDS (Hình 2) cho thấy nguyên tố Ni, Cu Ce xuất mẫu tổng hợp với tham gia xeri sulfat dung dịch mạ Hàm lượng Ce 0, 0,26, 0,50 0,32% cho lớp phủ tổng hợp từ 0, 150, 190 230mg/L xeri sulfat bể mạ theo thứ tự Từ kết EDS cho thấy tổng hợp thành công lớp phủ Ni-Cu với tham gia Ce

Kết XRD (Hình 3) cho thấy việc bổ sung xeri sulfate không làm thay đổi cấu trúc hạt lớp phủ Ni-Cu, mà thay đổi kích thước hạt Kết XRD cho thấy hai đỉnh 2θ giá trị 44,5o 51,7o, tương ứng với định hướng hạt theo (111) (200) pha γ Kích thước hạt trung bình lớp phủ Ni-Cu tính cơng thức Scherrer [8] kết cỡ hạt trung bình lớp phủ 47, 42, 39 44nm tương ứng với hàm lượng xeri sulfat bể mạ 0, 150, 190 230mg/L Khi kích thước hạt nhỏ bề mặt mịn (lỗ nhỏ) Kết phù hợp với bề mặt lớp phủ từ 190 mg/L xeri sulfat (Hình 1c) có bề mặt đồng

3.2 Đặc tính ăn mịn điện hóa lớp phủ

Từ phép đo phân cực dung dịch thử nghiệm 3,5% NaCl (Hình 4a) 0,2M NaCl (Hình 4b) 25OC, kết cho thấy lớp phủ Ni-Cu tổng hợp từ dung dịch thêm 190mg/L xeri sulfat có khả chống ăn mòn tốt lớp phủ Kết phù hợp với kết chụp SEM bề mặt mẫu phép đo XRD với bề mặt đồng cỡ hạt nhỏ mẫu tổng hợp

Hình Tỉ lệ thành phần nguyên tố lớp phủ

3.3 Thành phần màng thụ động

Thành phần màng thụ động hình thành lớp phủ xác định phép đo quang phổ tia điện tử XPS (X-ray photoelectron spectroscopy) Các màng thụ hình thành dung dịch 3,5% NaCl 25OC thời gian 30 phút với điện 150mV

SHE (điện cực hydro tiêu chuẩn) Từ kết đo thành phần màng thụ động (Hình 5), thấy lớp phủ có đỉnh Ni, đỉnh Cu nhiên tất màng thụ động hình thành lớp phủ khơng xuất đỉnh Ce Để xác định Ce màng thụ động lớp phủ, kỹ thuật chụp kính hiển vi điện tử truyền dẫn TEM sử dụng để quan sát cấu trúc thành phần màng thụ động Ở nội dung với tỉ lệ % Ce cao lớp phủ (Hình 2) mẫu tổng hợp từ dung dịch chứa 190 mg/L xeri sulfat tiếp tục khảo sát Để khảo sát thay đổi cục thành phần hóa học, cấu trúc tinh thể thay đổi độ dày lớp khác kỹ thuật chụp trường tối hình khuyên (HAADF-STEM) [9] sử dụng Hình 6a, cho thấy lớp dính tập trung FA (focused adhere layer) tiếp đến màng thụ động lớp phủ Ở Hình 6b, kết màng thụ động ổn định đồng hình thành bề mặt lớp phủ với

độ dày cỡ 10nm với cấu trúc vơ định hình (amorphous), khác biệt hồn tồn với lớp phủ (cấu trúc đa tinh thể) Hơn nữa, mặt phân cách màng thụ động lớp phủ phân biệt độ sáng tối hình ảnh khơng có khe hở rõ ràng, điều chứng tỏ màng thụ động lớp phủ có lực liên kết tốt

Hình 6c-e hiển thị kết đo EDS kỹ thuật TEM mẫu sau phân cực điện 30 phút 150mVSHE dung dịch thử nghiệm Hình 6c d cho thấy lượng đáng kể Ni Cu tồn màng thụ động lớp phủ Ni-Cu, chứng tỏ màng thụ động màng oxit Ni Cu, phù hợp với kết XPS (Hình 5)

Ở Hình 6e kết lớp phủ Ni-Cu gần ranh giới, có lượng nhỏ quang phổ Ce phát không xuất quang phổ Ce màng thụ động Điều cho thấy ranh giới lớp phủ Ni-Cu màng thụ động có chứa lượng Ce màng thụ động không chứa Ce Tổng hợp quang phổ cho vùng đánh dấu (Hình 6f) bao gồm quang phổ cho lớp FA, màng thụ động (dày cỡ 10nm) lớp phủ

37

SỐ 65 (01-2021)

Kết XPS (Hình 5) thấy chắn khơng tồn ơxít xeri màng thụ động Với kết EDS (Hình 6e), quan sát thấy Ce ranh giới màng thụ động lớp phủ Ni-Cu Bán kính nguyên tử Ce lớn đáng kể Ni Cu, mà Ce khó di chuyển từ giao diện kim loại/ màng thụ động sang giao diện màng thụ động/ dung dịch Do đó, khơng phát diện Ce màng thụ động Trong số công bố cho kim loại ứng dụng nhiệt độ cao, nhóm nghiên cứu thêm số nguyên tố đất (La, Ce, Y) vào hợp kim để tạo “hiệu ứng nguyên tố phản ứng”, hiệu ứng giải thích cho nâng cao khả chống oxy hóa thép [10, 11] Với lý thuyết “hiệu ứng

nguyên tố phản ứng” thực tế từ kết xác định thành phần vật chất màng thụ động lớp phủ (Hình 6) giải thích Ce khơng dịch chuyển vào màng thụ động mà phân bố ranh giới bề mặt kim loại /màng thụ động, phân bố cản trở dịch chuyển chất màng thụ động cản trở dịch chuyển lỗ trống oxy, lỗ trống ion màng thụ động, hiệu ứng “chặn vị trí” Như

tham gia Ce vào lớp phủ Ni-Cu có tác dụng ngăn cản dịch chuyển vật chất lớp phủ màng thụ động, lỗ trống tiền đề khởi phát hốc, lỗ ăn mịn qua tăng cường khả chống ăn mòn lớp phủ Ni-Cu

4 Kết luận

Các lớp phủ Ni-Cu thực kỹ thuật mạ điện xung với dung dịch mạ với hàm lượng xeri sulfat khác Sự bổ sung Ce vào lớp phủ Ni-Cu có tác dụng nâng cao khả chống ăn mòn lớp phủ Ni-Cu

Kết phép đo phân cực điện hóa dung dịch 3,5% 0,2M NaCl lớp phủ tổng hợp từ 190mg/L xeri sulfat bể mạ cho khả chống ăn mòn tốt

Hàm lượng Ce 0, 0,26, 0,50 0,32% cho lớp phủ kích thước hạt trung bình lớp phủ Ni-Cu 47, 42, 39 44nm cho lớp phủ tổng hợp từ 0, 150, 190 230mg/L xeri sulfat bể mạ theo thứ tự

Bổ sung Ce không tạo pha Ce phân bố gần Hình Kết ảnh chụp TEM cho lớp phủ Ni-Cu tổng hợp từ 190 mg/L Ce(SO4)2 trong bể mạ (a) hình ảnh trường tối hình khuyên (HAADF), (b) ảnh TEM biến đổi lớp phủ màng thụ động (FFT), quang phổ lượng

mặt phân cách màng thụ động với lớp phủ tạo hiệu ứng “chặn vị trí”, hiệu ứng nâng cao khả chống ăn mịn lớp phủ Ni-Cu có tham gia Ce

Lời cảm ơn

Nghiên cứu tài trợ Trường Đại học Hàng hải Việt Nam đề tài mã số: DT20-21.22

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] Soon Hyeok Jeon, Soon Tae Kim, Min Seok Choi, Ji Soo Kim, Kwang Tae Kim, Yong Soo Park,

Effects of cerium on the compositional variations in and around inclusions and the initiation and propagation of pitting corrosion in hyperduplex stainless steels, Corrosion Science, Vol.75, pp.367-375, 2013

[2] Soon Hyeok Jeon, Do Haeng Hur, Hye Jin Kim, Yong Soo Park, Effect of Ce addition on the precipitation of deleterious phases and the associated intergranular corrosion resistance of 27Cr-7Ni hyper duplex stainless steels, Corrosion Science, Vol 90, pp.313-322, 2015

[3] E A Matter, S Kozhukharov, M Machkova, V Kozhukharov, Comparison between the inhibition efficiencies of Ce(III) and Ce(IV) ammonium nitrates against corrosion of AA2024 aluminum alloy in solutions of low chloride concentration,

Corrosion Science, Vol 62, pp.22-33, 2012 [4] Xianghong Li, Shuduan Deng, Hui Fu, Guannan

Mu, Synergistic inhibition effect of rare earth cerium(IV) ion and sodium oleate on the corrosion of cold rolled steel in phosphoric acid solution,

Corrosion Science, Vol.52, pp.1167-1178, 2010 [5] Xianghong Li, Shuduan Deng, Hui Fu, Guannan

Mu, Synergistic inhibition effect of rare earth cerium(IV) ion and 3,4-dihydroxybenzaldehye on the corrosion of cold rolled steel in H2SO4 solution,

Corrosion Science, Vol.51, pp.2639-2651, 2009

[6] Đỗ Quang Quận, Cù Huy Chính, Màng thụ động trên lớp phủ cẩu trúc nano Ni Ni-Cu dung dịch borat, Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Hàng hải, Số 62, tr.26-30, 2020

[7] Quangquan Do, Hongze An, Guoxing Wang, Guozhe Meng, Yangqiu Wang, Bin Liu, Junyi Wang, Fuhui Wang, Effect of cupric sulfate on the microstructure and corrosion behavior of nickel-copper nanostructure coatings synthesized by pulsed electrodeposition technique, Corrosion Science, Vol.147, pp.246-259, 2019

[8] Julian R H Ross, Chapter - Catalyst Characterization, in: J.R.H Ross (Ed.) Contemporary Catalysis, Elsevier, Amsterdam, pp 121-132, 2019

[9] X Y San, B Zhang, B Wu, X X Wei, E E Oguzie, X L Ma, Investigating the effect of Cu-rich phase on the corrosion behavior of Super 304H austenitic stainless steel by TEM, Corrosion Science, Vol.130, pp.143-152, 2018

[10] Liangliang Wei, Jiahao Zheng, Liqing Chen, Raja Devesh Kumar Misra, High Temperature Oxidation Behavior of Ferritic Stainless Steel Containing W and Ce, Corrosion Science, Vol.142, pp.79-92, 2018

[11] Q Pang, Z L Hu, D L Sun, The influence of Ce content and preparation temperature on the microstructure and oxidation behavior of Ce-modified Cr coating on open-cell NiCrFe alloy foam, Vacuum, Vol.129, pp.86-98, 2016

SỐ 65 (01-2021) 39

ĐIỀU KHIỂN DỰ BÁO TUBE-MPC THÍCH NGHI CHO HỆ PHI TUYẾN CĨ KHÂU PHI TUYẾN KHÔNG BIẾT TRƯỚC THỎA MÃN ĐIỀU KIỆN

LIÊN TỤC LIPSCHITZ

ADAPTIVE TUBE-MPC FOR NONLINEAR SYSTEMS WITH UNKNOWN NONLINEARITY SATISFYING LIPSCHITZ CONTINUITY

NGUYỄN TIẾN BAN1*, NGUYỄN HOÀNG HẢI2

1Khoa Điện cơ, Trường Đại học Hải Phịng 2Viện Cơ khí, Trường Đại học Hàng hải Việt Nam

*Email liên hệ: bannguyentien@gmail.com Tóm tắt

Bài báo trình bày phương pháp điều khiển dự báo MPC thích nghi - bền vững cho mơ hình hệ phi tuyến khâu phi tuyến khơng biết trước thỏa mãn điều kiện liên tục Lipschitz MPC phương pháp điều khiển dựa vào mơ hình hệ Vì thế, mơ hình hệ khơng biết rõ ảnh hưởng đến chất lượng điều khiển, chí khơng thể tìm được lời giải Ý tưởng phương pháp dựa vào liệu thu trình vận hành và điều kiện liên tục Lipschitz hàm phi tuyến chưa biết, xây dựng hàm chặn hàm chặn hàm chưa biết này, qua sai số hàm xấp xỉ hàm số thực tế chứng minh nằm khoảng xác định Dựa vào khoảng bị chặn xác định này, toán điều khiển đưa phương pháp điều khiển bền vững TubeMPC hồn tồn có thể tìm lời giải

Từ khóa:MPC - Bộ điều khiển dự báo, điều khiển phi tuyến, LMI, điều khiển tối ưu, điều khiển thích nghi, TubeMPC, tính liên tục Lipschitz.

Abstract

This paper proposes a method to design an adaptive-robust model predictive controller for nonlinear systems in which the unknown nonlinearity is assumed to be Lipschitz continuous MPC is a model-based control strategy, which means the control performance can be severely affected by the uncertainties inside the system The key idea is that by using the data collected during the operation, we can establish upper bound and lower bound functions of the unknown nonlinearities, which can provide a computable bound for the unknown nonlinearities With this information, we can formulate the problem into a TubeMPC, which can be solved by current available methods

Keywords: MPC, Nonlinear Control, LMI, Optimal control, Adaptive Control, TubeMPC, Lipschitz Continuity

1 Mở đầu

Điều khiển dự báo MPC (Model Predictive Control) ([1, 3, 4, 5]) ngày trở nên phổ biến nghiên cứu thực tế nhờ vào tính ưu việt so với phương pháp điều khiển đương đại khác, cho phép đưa vào trình tìm lời giải tốn điều khiển giới hạn hệ thống Ý tưởng điều khiển dự báo MPC bước tính, điều khiển MPC giải toán tối ưu tìm lời giải (u(0), u(1),…, u(h)), sau

chỉ sử dụng tín hiệu u(0) để điều khiển đối tượng Tiếp theo, trạng thái x(k) hệ cập nhật trình lặp lại MPC áp dụng hiệu cho hệ tuyến tính phi tuyến Trong lời giải cho toán MPC với hệ tuyến tính trọn vẹn, MPC cho hệ phi tuyến nghiên cứu

Một vấn đề toán điều khiển tham số tốn thường khơng biết rõ Việc không chắn đồng thời làm tăng độ phức tạp cho việc tìm lời giải cho tốn điều khiển phi tuyến nói chung Một cách tiếp cận với hệ phi tuyến có tham số khơng tường minh sử dụng phương pháp điều khiển bền vững Vấn đề điều khiển dự báo MPC với trường hợp nghiên cứu nhiều cách tiếp cận khác nhau, bao gồm phương pháp TubeMPC, Worst-case Scenerio-based MPC ([1, 3, 4, 5]) Tuy nhiên, tất phương pháp điều khiển bền vững nói chung dẫn đến conservatism, tức ước lượng ngưỡng giá trị an tồn cao cần thiết khơng đủ thông tin, khiến cho tập xác định lời giải bị thu hẹp, chí khơng tìm lời giải, thực tế lời giải cho toán tồn với giá trị ước lượng tốt

là cập nhật giá trị cận giới hạn tham số không tường minh trình điều khiển, trình điều khiển thu thập thêm thông tin hệ thống Sử dụng thơng tin để tính tốn lại ước lượng ban đầu, qua giảm conservatism tốn Cách tiếp cận gọi thích nghi (adaptive), từ phổ biến thời điểm “học“ (learning)

Trong báo này, đối tượng điều khiển nghiên cứu hệ điều khiển phi tuyến bao gồm hệ tuyến tính nối với hàm phi tuyến khơng nhớ (memoryless), hàm phi tuyến khơng biết trước, biết số Lipschitz hàm số Cần tìm tín hiệu điều khiển để tối ưu hàm mục tiêu lượng đưa hệ vị trí đảm bảo hệ ổn định, đồng thời tín hiệu điều khiển trạng thái hệ phải nằm giới hạn kỹ thuật cho phép Đã có nghiên cứu trước áp dụng MPC cho hệ phi tuyến tương tự, ví dụ [3, 4] Những phương pháp đảm bảo tính bền vững cho hệ dù rõ hàm phi tuyến Tuy nhiên, hạn chế phương pháp xây dựng dựa LMIs (Linear Matrix Inequalities), tốn đưa tìm elipsoid nằm polytope tạo constraints (giới hạn) khơng giải thẳng tốn NLP (Nonlinear Programming), nên dẫn đến conservatism Trong phương pháp đề xuất đây, thông tin sử dụng để xây dựng hàm số chặn chặn hàm phi tuyến nhằm giảm phần khơng tường minh xuống, đồng thời tốn đưa dạng NLP, qua giảm conservatism

Tiếp theo báo bố cục sau: Phần trình bày rõ vấn đề cần giải dạng toán học Phần trình bày ý tưởng phương pháp Phần trình bày ví dụ minh họa kết mơ Cuối cùng, phần kết luận định hướng nghiên cứu

2 Vấn đề cần giải

Hệ phi tuyến xem xét báo hệ phi tuyến phổ biến, ví dụ hệ thống tay máy robot linh hoạt (xem [9]), mơ tả phương trình:

(1)

Trong x, u vector biến trạng thái tín hiệu điều khiển A, B ma trận trạng thái ma trận tín hiệu vào, có chiều n × n n × m G H

là ma trận biết hàm số 𝛾(𝑧): 𝐑 ⟶ 𝐑 khâu phi tuyến khơng biết rõ, giả thiết có

hằng số Lipschitz 𝐿 ≥ hàm phi tuyến biết trước, có nghĩa với 𝑧1, 𝑧2 ta ln có:

||𝛾(𝑧1) − 𝛾(𝑧2)|| ≤ 𝐿||𝑧1− 𝑧2||∀𝑧1, 𝑧2∈ 𝑅(2a) Và:

(0)

  (2b) Yêu cầu toán tín hiệu điều khiển

trạng thái hệ phải nằm giới hạn cho trước, giả thiết hai tập giới hạn X U tập lồi:

x(k)X, u(k)U, k (3) Giả thiết trạng thái hệ 𝑥(𝑘) quan sát hệ điều khiển hoàn toàn Bài tốn đặt tìm tín hiệu điều khiển u để tối ưu lượng tiêu thụ hệ, hay nói cách khác phiếm hàm mục tiêu

J đại diện cho lượng hệ đạt giá trị nhỏ

3 Sử dụng liệu để xây dựng hàm chặn và hàm chặn

Phần trình bày cách xây dựng hàm chặn hàm chặn cho hàm phi tuyến 𝛾(𝑧) chưa biết Giả thiết trình vận hành, thu liệu tương ứng hàm số 𝛾(𝑧) dạng số (𝑧𝑖, 𝛾𝑖) với 𝑖 = 1, … , 𝑙, gọi tập liệu

𝒟 Giả thiết thực theo giả thiết trạng thái hệ 𝑥(𝑘) quan sát thời điểm k, ta xác định 𝑧(𝑘) giá trị 𝛾(𝑧) từ (1) Đồng thời giả thiết bỏ qua sai lệch đo đạc thu thập liệu Khơng làm tính tổng qt, ta xét với liệu 𝑧 > Trường hợp 𝑧 < thực tương tự Giả thiết liệu xếp theo thứ tự < 𝑧1< 𝑧2< ⋯ 𝑧𝑙 Gọi hàm 𝛾̅ 𝛾 hàm chặn hàm chặn hàm phi tuyến 𝛾(𝑧) chưa biết, xây dựng dựa vào giả thiết số Lipschitz (2) sau Xét điểm (𝑧𝑖, 𝛾𝑖), hàm số 𝛾(𝑧) qua điểm nên hàm số bắt buộc phải nằm vùng màu trắng Hình Tập hợp tất điểm mà hàm số 𝛾(𝑧) phải qua, ta thấy bắt buộc hàm số phải nằm miền nằm hai hàm số liên tục có dạng cưa Hình 1c Vì giá trị (𝑧𝑖, 𝛾𝑖) xác định khoảng từ

[0, 𝑧𝑙] nên hàm chặn chặn hoàn toàn xác

định miền Ký hiệu:

Theo ký hiệu ta có:

( 1) Ax(k)+G (z(k))+Bu(k), z(k)=Hx(k)

x k  

 

max 1

max 1 1 1, 2, ,

d z z

Zi D

d zi z i i

Zi D

 



     

41

SỐ 65 (01-2021)

 0,i

max i i

d d z z



  

Với cách xây dựng hai hàm chặn chặn

𝛾̅ 𝛾 trên, hiệu số hai hàm này bị chặn bởi: W (z)- (z)  2LdW với W=2Ld Nếu ta chọn hàm nằm hai hàm chặn chặn dưới, tức

(z) (z) (z)

   , hiển nhiên ta có:

(z)- (z) W

   (4) Và W hoàn toàn xác định Như vậy, thay cần hàm số 𝛾(𝑧), mà ta khơng biết, để tính tốn tín hiệu điều khiển, ta chọn hàm 𝛾̃ nằm hai hàm số chặn chặn để đưa vào điểu khiển, đưa toán MPC bền vững với sai số hàm phi tuyến W ước lượng Tiếp theo trình bày phương pháp điều khiển TubeMPC áp dụng cho trường hợp toán

Hình 1a Nếu ta biết điểm (𝒛𝒌, 𝜸𝒌) hàm số chưa biết,

điều kiện liên tục Lipschitz với số Lipschitz L cho ta biết hàm số nằm miền có màu trắng, khơng thể nằm miền có màu xanh Ranh

giới miền màu xanh đậm có hệ số góc L

Hình 1b Nếu ta biết thêm điểm (𝒛𝒌+𝟏, 𝜸𝒌+𝟏) hàm số

chưa biết, tiếp tục áp dụng điều kiện liên tục Lipschitz cho ta biết hàm số nằm miền có màu trắng, khơng thể nằm miền có màu xanh

Hình 1c Khi ta có thêm nhiều điểm khác, miền mà hàm số tồn (vùng màu trắng) hẹp lại, bị chặn

hai hàm liên tục có dạng cưa màu hồng màu xanh hình vẽ Hiệu số hai hàm xác

định qua công thức (4)

4 TubeMPC cho toán điều khiển bền vững

Ý tưởng toán điều khiển TubeMPC đối tượng điều khiển thực tế có sai số không biết, biết chặn sai số đó, phương pháp MPC cần phải có mơ hình tường minh đối tượng Giải pháp phương pháp TubeMPC ta chọn mô hình đối tượng danh nghĩa (nominal system) xây dựng điều khiển MPC dựa mơ hình danh nghĩa này, đồng thời đảm bảo sai số trạng thái mơ hình danh nghĩa so với trạng thái mơ hình thực tế ln nằm giới hạn cho phép Tưởng tượng hình học giống ta giữ sai số 𝑒(𝑡) nằm ống (tube), lý gọi TubeMPC Sau ta xét mơ hình đối tượng danh nghĩa sau:

Trong đó, ma trận A, B, C, G, H ma trận mơ hình đối tượng thực tế (1), có hàm phi tuyến 𝛾̃ khác với mơ hình thực tế Sự khác biệt dẫn đến trạng thái hệ danh nghĩa 𝑥̃ khác với trạng thái 𝑥 hệ thực tế Phiếm hàm mục tiêu hàm kết thúc định nghĩa:

T (x) : x Px

E 

T T

F(x, u) : x Qx u Ru 

Trong Q, R, P ma trận xác định dương có kích thước tương ứng Bài tốn tối ưu cần giải cho bước tính là:

(6)

(5)

x(k 1) Ax(k) ( (k)) (k), z(k) Hx(k)

G z Bu

   



( )

min (x( ), (k)) E(x(k N))

N u k

k

F k u  

x(k 1) Ax( )k G(Hx( ))k Bu k( ),

𝑥̃(𝑘) ∈ 𝑋 ⊖ 𝑅(𝑘), 𝑢̃(𝑘) ∈ 𝑈 ⊖ 𝐾𝑒𝑅(𝑘),

𝑥̃(𝑘 + 𝑁) ∈ 𝐸 ⊖ 𝑅(𝑘 + 𝑁)

Ký hiệu ⊖ phép trừ Minkowski hai tập Nếu so sánh điều kiện ràng buộc hệ thực tế (3) với hệ danh nghĩa (6) thấy tập xác định hệ danh nghĩa hẹp phải trừ tập

ℛ(𝑘) Tập ℛ(𝑘) xuất phải tính đến sai lệch W hàm phi tuyến Cụ thể, cho phép trạng thái 𝑥̃ hệ danh nghĩa thuộc tập X, 𝑥̃ biên X, sai số tạo nên tính khơng xác hàm phi tuyến 𝛾̃, chắn trạng thái thực tế 𝑥 thuộc tập X Vì vậy, tập

ℛ(𝑘) phải tính tốn cho không thời điểm 𝑘 tại, mà tất trạng thái từ 𝑘 đến

𝑘 + 𝑁, (6) thỏa mãn chắn trạng thái thực

tế 𝑥 thuộc tập X Để tính tốn tập ℛ(𝑘) đảm bảo sai số hệ danh nghĩa hệ thực tế hữu hạn, xét sai số trạng thái hai hệ:

𝑒(𝑘) = 𝑥(𝑘) − 𝑥̃(𝑘) (7) Tín hiệu điều khiển cho hệ có dạng:

𝑢(𝑘) = 𝑢̃(𝑘) + 𝐾𝑒𝑒(𝑘) (8) Trong thành phần 𝑢̃ tính tốn từ điều

khiển MPC dành cho hệ danh nghĩa, thành phần lại để ổn định hệ sai số với 𝐾𝑒 tham số chọn Hệ sai số thu sử dụng tín hiệu điều khiển (8) cho hệ (6), trừ hệ (1) cho hệ (6) ta có:

𝑒(𝑘 + 1) = (𝐴 + 𝐵𝐾𝑒)𝑒(𝑘) + 𝐺𝑑(𝑘),

Trong đó, 𝑑(𝑘) = 𝛾(𝑧(𝑘)) − 𝛾̃(𝑧̃(𝑘)) (9) Tiếp theo trình bày tiêu chí chọn tham số 𝐾𝑒 cho hệ (9) Chú ý 𝑑(𝑘) bị chặn bởi:

||𝛾(𝑧) − 𝛾̃(𝑧̃)|| ≤ ||𝛾(𝑧) − 𝛾(𝑧̃)|| + ||𝛾(𝑧̃) − 𝛾̃(𝑧̃)|| (10) Số hạng trái chặn (sử dụng tính liên tục Lipschitz (2)):

||𝛾(𝑧) − 𝛾(𝑧̃)|| ≤ 𝐿||𝑧 − 𝑧̃|| ≤ 𝐿||𝐻||||𝑥 − 𝑥̃|| = 𝐿||𝐻||||𝑒||

Và số hạng thứ hai (10) bị chặn (4) Từ đó, ta có chặn tín hiệu 𝑑(𝑘):

||𝑑(𝑘)|| ≤ 𝐿̃||𝑒(𝑘)|| + 𝑊 (11)

với 𝐿̃ = 𝐿||𝐻|| Như vậy, xét hệ sai số (9)

một hệ có trạng thái 𝑒(𝑘) tín hiệu nhiễu

𝑑(𝑘) 𝑑(𝑘) bị chặn (11), câu hỏi đặt làm để chọn 𝐾𝑒 cho 𝑒(𝑘) không tiến đến vô (khi đó, sai lệch trạng thái hệ thực tế hệ danh nghĩa lớn) Đồng thời, chọn 𝐾𝑒 để 𝑒(𝑘) hữu hạn, làm để tính giá trị cực đại 𝑒(𝑘) đó, từ giá trị cực đại 𝑒(𝑘) ta tính giá trị cực đại cho phép 𝑥̃ theo quan hệ (7), hay nói cách khác tính tập ℛ(𝑘) Bài tốn tốn tính tập

bất biến (invariant set) điều khiển phi tuyến ([2]) Một cách để giải toán đưa toán LMI để tính xấp xỉ ngồi (outer approximation) tập dạng ellipsoid đề cập [8] Cụ thể tốn đưa tìm giá trị Ω > Θ để hệ LMI sau có nghiệm:

𝜏1𝑊̃ + 𝜏2≤ 1, 𝑊̃ = 2𝑊2 (12) Khi 𝐾𝑒 xác định cơng thức:

𝐾𝑒= ΘΩ−1 (13) Vì tốn đưa hồn tồn tốn Tube MPC tiêu chuẩn đề cập [6] nên dẫn đến kết sau

Xét đối tượng điều khiển (1) thỏa mãn điều kiện (2) Nếu toán tối ưu (6) tồn lời giải 𝑢̃(𝑘) hệ thống thực tế (1) điều khiển tín hiệu (8) sẽ thỏa mãn điều kiện (3) giới hạn trạng thái và tín hiệu điều khiển ([6])

Vì tốn đưa hồn tồn tốn Tube MPC tiêu chuẩn đề cập [6] nên kết trực tiếp có từ kết [6]

5 Ví dụ kết mơ

Trong phần ví dụ trình bày để minh họa phương pháp thiết kế điều khiển dự báo bền vững trình bày Xét đối tượng điều khiển tay máy robot ([9]) (Hình 2) mơ tả phương trình tốn sau:

𝑥1(𝑘 + 1) = 𝑥1(𝑘) + 0.05 𝑥2(𝑘)

𝑥2(𝑘 + 1) = −2,43𝑥1(𝑘) − 0,9375𝑥2(𝑘) + 2.43𝑥3(𝑘) + 1,08𝑢(𝑘) 𝑥3(𝑘 + 1) = 𝑥3(𝑘) + 0,05𝑥4(𝑘)

𝑥4(𝑘 + 1) = 0,975𝑥1(𝑘) − 0,835𝑥3(𝑘) + 𝑥4(𝑘) − 0.1665𝑔(𝑥3(𝑘))

Trong hàm số g(z) hàm phi tuyến, có dạng:

𝑔(𝑧) = 0,25(𝑧 + 𝑠𝑖𝑛(𝑧))

Như hàm g(x) nằm miền ≤

𝑔(𝑧) ≤ 0.5𝑧, thỏa mãn điều kiện (2) với L=0,5

Trạng thái ban đầu hệ x0=(1;0,2;0;0) Yêu

43

SỐ 65 (01-2021)

cầu điều khiển gốc tọa độ với:

|𝑢| < 1,5, |𝑥1| < 𝜋 2⁄ , |𝑥3| < 𝜋 2⁄

Phiếm hàm mục tiêu có Q= 0,01diag(1;0,1;1;0,1), R= 0,01 Dữ liệu giả thiết có sẵn từ lần hoạt động trước Giải hệ LMI (12,13) ta thu 𝐾𝑒=

[−4,8; −1,2; 2,6; −0.5]

Các tập giới hạn (6) tính toolbox MPT3 (https://www.mpt3.org/) Matlab Bài toán bền vững MPC (6) giải toolbox do-mpc (www.do-do-mpc.com) Python

Kết mô thể Hình cho thấy tín hiệu điều khiển u nằm giới hạn cho phép từ -1,5 đến 1,5 ràng buộc giới hạn trạng thái x1 x3 thỏa mãn

Như phương pháp điều khiển đề xuất giải hồn tồn tốn điều khiển đề

Hình 3.Kết mơ trạng thái tín hiệu điều khiển hệ

6 Kết luận

Bài báo trình bày phương pháp điều khiển dự báo thích nghi - bền vững dành cho hệ phi tuyến có hàm số phi tuyến chưa biết với giả thiết hàm số liên tục Lipschitz với số L điều kiện ràng buộc trạng thái tín hiệu điều khiển Vì phương pháp điều khiển dự báo MPC phụ thuộc vào

mơ hình đối tượng nên việc tận dụng liệu thu trình vận hành để học thêm mơ hình hệ góp phần nâng cao chất lượng điều khiển Bằng chứng minh tốn học rõ ràng ví dụ minh họa mô phỏng, báo cho thấy phương pháp thiết kế điều khiển giải toán đề Bài báo bước đầu nghiên cứu mở rộng sau Một hướng nghiên cứu mở rộng cho tốn liệu đo đạc khơng xác, có kèm theo nhiễu đo Việc khơng bỏ qua sai số đo đạc góp phần cải thiện chất lượng điều khiển

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1]Basil Kouvaritakis, Mark Cannon: Model Predictive Control, Springer, 2016

[2]Stephen Boyd, Laurent El Ghaoui, Eric Feron, Venkataramanan Balakrishnan: Linear matrix inequalities in system and control theory, SIAM, 1994 [3]Rolf Findeisen, Frank Allgöwer, Lorenz T Biegler: Assessment and Future Directions of Nonlinear Model Predictive Control (Lecture Notes in Control and Information Sciences),

Springer, 2007

[4]Sasa V Rakovic, William S Levine: Handbook of Model Predictive Control, Birkhause, 2019 [5]Lars Grune, Jurgen Pannek: Nonlinear Model

Predictive Control: Theory and Algorithms,

Springer, 2017

[6]D.Q Mayne, E.C Kerrigan, E Van Wyk, and P Falugi, Tube-based robust nonlinear model predictive control, International Journal of Robust and Nonlinear Control, Vol.21(11), pp.1341-1353, 2011 [7]G Beliakov, Interpolation of Lipschitz functions,

Journal of Computational and Applied Mathematics, Vol.196(1), pp.20-44, 2006 [8]J Lofberg, Min-Max Approaches to Robust

ModelPredictive Control, Dissertation, Link ̈oping University, 2003

[9]C Bohm, S Yu, R Findeisen, and F Allgower, Predictive control for Lure systems subject to constraints using LMIs, 2009 European Control Conference (ECC), pp.3389-3394, 2009

XÁC ĐỊNH PHA TRONG LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI HẠ ÁP SỬ DỤNG THUẬT TOÁN PHÂN CỤM

PHASE IDENTIFICATION IN LOW-VOLTAGE DISTRIBUTION NETWORK BY CLUSTERING ALGORITHM

ĐOÀN HỮU KHÁNH*, PHAN ĐĂNG ĐÀO Khoa Điện - Điện tử, Trường Đại học Hàng hải Việt Nam

*Email liên hệ: khanhdh.ddt@vimaru.edu.vn

Tóm tắt

Bài báo trình bày việc nghiên cứu, xác định pha phụ tải lưới điện phân phối (0,4kV) Phương pháp nhóm tác giả sử dụng xử lý liệu chuỗi thời gian điện áp đo từ công tơ điện tử (Smart meters), chuỗi thời gian đặc trưng cho hộ tiêu thụ lưới điện phân phối Các liệu chuỗi thời gian được tiền xử lý trước tách thành phân cụm đặc trưng cho pha R, S, T lưới điện bằng thuật toán phân cụm mờ Fuzzy C-means Kết q trình mơ phần mềm Matlab cho thấy thuật toán xác định pha phụ tải làm việc xác, có khả cao để áp dụng thực tế cho lưới phân phối Việt Nam

Từ khóa: Xác định pha phụ tải, lưới phân phối hạ

áp, chuỗi thời gian, công tơ điện tử, Fuzzy C-means.

Abstract

This paper presents the research and indentification of the phases in the low-voltage distribution grid (0.4kV) The method used by the authors is to process time series data measured from smart meters, each time series will be characteristic of a consumer in the low-voltage distribution grid The time series data will be preprocessed before being clustering into three clusters for phases R, S, T in the grid using the Fuzzy C-means clustering algorithm The results of the simulation using Matlab software show that the algorithm for phase identification is very accurate and has a high ability to apply in practice to the low-voltage distribution network in Vietnam

Keywords: Phase indentification, low-voltage distribution network, time series, smart meter, Fuzzy C-means

1 Mở đầu

Việt Nam nước phát triển, có tốc độ tăng trưởng kinh tế nhanh, nhu cầu sử dụng điện ngày tăng cao Theo công bố công thương, sản lượng điện thương phẩm năm 2017 174,65 tỷ kWh, năm 2018 192,93 tỷ kWh 209,42 tỷ kWh với năm 2019 Như ta thấy vòng năm từ 2017 đến 2019 sản lượng điện thương phẩm tăng lên 19,91%

Để vận hành hệ thống lưới điện đạt hiệu suất cao tin cậy cần nhiều cơng cụ ứng dụng ứng dụng tính tốn tối ưu dịng cơng suất, xác định trạng thái hệ thống lưới phân phối, toán tái cấu trúc khôi phục lưới [1] Tất ứng dụng cần mơ hình lưới phân phối kết nối pha xác Mơ hình lưới phân phối hầu hết xác mơ hình kết nối pha thường có nhiều sai sót [2] Các cơng ty điện lực thường khơng có thơng tin xác mơ hình kết nối pha Hơn mơ hình lại liên tục thay đổi có thêm khách hàng tiêu thụ điện Vì việc xác định xác pha phụ tải đóng vai trò ngày quan trọng lưới điện Bài báo đề xuất thuật toán giúp xác định pha phụ tải lưới điện phân phối hạ áp từ liệu thu thập từ công tơ điện tử từ hệ thống điều khiển giám sát thu thập liệu (SCADA)

Phần lại báo xếp sau: Mục giới thiệu khái qt chung cơng trình liên quan Mục đề xuất thuật toán để xác định pha phụ tải dựa liệu chuỗi thời gian điện áp Mục mơ thuật tốn phần mềm Matlab phần kết luận trình bày mục

2 Khái quát chung cơng trình liên quan

2.1 Khái qt chung

45

SỐ 65 (01-2021)

cấp điện lưới điện cấp từ máy phát điện pha Ở chế độ bình thường, mạng lưới điện pha điện áp pha (gọi pha: R-S-T N trung tính) giống lệch pha góc 1200 Các khách hàng trung tâm thương mại hay cơng ty sử dụng hệ thống điện pha, dây Trong hộ tiêu thụ gia đình sử dụng hệ thống điện pha (gồm dây pha R, S T với dây trung tính N) Mỗi khu vực dân cư cung cấp biến áp pha hạ áp với phạm vi khoảng 50-200 hộ [3] Tuy nhiên hộ kết nối tới pha R, S T Thực tế có hộ tiêu thụ mới, liệu kết nối đến pha hệ thống khơng phải lúc lưu trữ cập nhật đầy đủ Hơn nữa, liệu mơ hình kết nối pha cịn bị thay đổi q trình sửa chữa bảo dưỡng [3] Vì lý có cơng ty điện lực có số liệu xác mơ hình kết nối pha phụ tải, đặc biệt lưới điện hạ áp

2.2 Các công trình liên quan đóng góp bài báo

Hiện thực tế có phương pháp phổ biến để xác định pha phụ tải lưới điện hạ áp Phương pháp thứ sử dụng giải pháp vật lý với thiết bị đo đặc biệt hệ thống micro-synchrophasor [4], signal generators and discriminators [5] Các giải pháp phổ biến chúng có nhược điểm đắt tiền chi phí nhân cơng cao Phương pháp thứ hai sử dụng liệu đo từ Smart meters hay hệ thống SCADA,… việc phân tích liệu cơng cụ tốn học, dùng phương pháp mơ hình hóa xác định pha phụ tải

Trong báo [2], Tom A Short trình bày phương pháp xác định pha phụ tải cách sử dụng thuật tốn hồi quy tuyến tính để nâng cao độ xác dựa tương quan điện áp khách hàng Trong báo [6], Houman Pezeshki cộng giả thiết pha điện áp khách có tương quan tốt với nhau, nhóm tác giả dùng cơng nghệ tương quan để tách thành phần mong muốn nhiễu trắng Gaussian chuỗi thời gian điện áp khách hàng trước so sánh để phân nhóm chúng Trong báo [1], Wenyu Wang cộng sử dụng thuật tốn K-means có ràng buộc để phân cụm chuỗi thời gian điện áp Frédéric OLIVIER báo [7]

cải tiến thuật toán để xác định pha phụ tải Nhằm giảm ảnh hưởng điện áp rơi dây dẫn từ trục đến hộ tiêu thụ, Wenpeng Luan cộng báo [8] không sử dụng trực tiếp liệu điện áp thô đo từ Smart meters mà dùng cơng thức tính tốn để tính điện áp nút giao hộ với đường trục trước phân tích tương quan

Các phương pháp nêu có ưu, nhược điểm riêng, độ xác số phương pháp chưa đạt đến giá trị xác mong muốn, báo [1], có trường hợp độ xác đạt 90,40% Khơng có thuật tốn phân cụm phù với tất loại liệu, báo nhóm tác giả xây dựng phương pháp xác định pha phụ tải dựa thuật tốn phân cụm mờ Fuzzy C-means thí nghiệm liệu chuỗi thời gian điện áp Kết thử nghiệm cho thấy phương pháp đề xuất độ xác cao (lên đến 100%) hồn tồn có khả áp dụng với liệu thật để triển khai vào thực tế

3 Thuật toán xác định pha phụ tải từ liệu thu thập cơng tơ điện tử

Hình Ví dụ tương quan điện áp Ý tưởng cốt lõi thuật toán đề xuất dựa tương quan điện áp hộ tiêu thụ pha [1, 2, 6, 9] Hình ví dụ tương quan điện áp hộ tiêu thụ [9] Mỗi hộ tiêu thụ ứng với chuỗi thời gian điện áp phân làm cụm khác Mỗi cụm pha phụ tải (R, S, T) Từ hình vẽ ta thấy tương quan điện áp thể rõ hộ pha

phân loại chuỗi thời gian điện áp đại diện cho hộ tiêu thụ thành cụm khác tương ứng với pha phụ tải ta xác định pha tương ứng

Có nhiều thuật toán để phân cụm liệu thuật toán K-means, phương pháp đồ tự tổ chức SOM, thuật toán phân cụm phân lớp Hiarachical clustering, thuật toán dựa hình dáng động DTW, thuật tốn thành phần PCA,… Mỗi thuật tốn có ưu, nhược điểm áp dụng tùy vào trường hợp cụ thể Trong báo nhóm tác giả sử dụng thuật toán Fuzzy C-means để phân loại chuỗi thời gian điện áp Phương pháp xác định pha phụ tải dựa thuật toán phân cụm Fuzzy C-means trình bày Mục 3.1 Mục 3.2 nhóm tác giả giới thiệu thuật tốn Fuzzy C-means áp dụng để xác định pha phụ tải

3.1 Xây dựng thuật toán xác định pha phụ tải

Thuật tốn xây dựng trình bày Hình Dữ liệu thơ chuỗi thời gian điện áp ban đầu, thực tế liệu tiền xử lý để loại bỏ liệu xấu lỗi đường truyền, công tơ lỗi,…(được gọi outliers) [10] trước thực bước Tuy nhiên báo không xét đến liệu xấu mà tập trung vào xây dựng thuật toán xác định pha phụ tải Thuật toán đề xuất gồm bước cụ thể sau:

Ở bước thứ nhất, liệu thơ ban đầu chuẩn hóa trước phân cụm, tất chuỗi thời gian điện áp hộ tiêu thụ chuẩn hóa theo công thức (2) để tất điểm điện áp rơi vào khoảng 0-1 Nghĩa giá trị điện áp nhỏ 0V ứng với lớn ứng với

Ở bước thứ hai, liệu sau chuẩn hóa đưa vào thuật toán Fuzzy C-means để phân làm cụm (C=3 ứng với pha R, S, T nguồn)

Trong cụm phân chứa chuỗi thời gian điện áp đại diện cho hộ tiêu thụ nối tới pha nguồn việc đánh giá kết thực bước cuối

3.2 Thuật toán Fuzzy C-means

Với phương pháp phân cụm Fuzzy C-means điểm liệu thuộc clusters trở nên tùy vào mức độ thành viên điểm liệu với tâm cụm Mỗi bước lặp thuật tốn nhằm mục đích tối thiểu hóa hàm mục tiêu dựa việc tính tốn khoảng cách từ điểm liệu đồ thị phụ tải đến tâm cụm dựa giá trị thành viên [11] Hàm mục tiêu tính theo cơng thức (1) sau:

2 D N

m

m ij i j

i j

J x c

 

  (1) Với D: tổng số điểm liệu, N: số lượng cụm, m: số mũ trọng số; xi điểm liệu thứ i, cj : tâm cụm thứ j, ij: giá trị thành viên xi cụm j

Thuật toán áp dụng toán xác định pha phụ tải tạo thành bước cụ thể sau:

Bước 1: Chuẩn hóa liệu với công thức (2):

(i,h ) (i,h norm) h max u u u  

 (2)

u(i,h-norm) : điện áp chuẩn hóa; u(i,h) : giá trị điện áp thực;

u(h-max) : giá trị điện áp lớn nhất;

i: chuỗi thời gian điện áp hộ thứ i; i=1,2,…,N (N: tổng số hộ khảo sát);

h: giá trị điện áp thời điểm thứ h chuỗi thời gian điện áp; h=1,2,…,H (H số điểm liệu chuỗi thời gian điện áp)

Bước 2: Chọn ngẫu nhiên vị trí cho tâm cụm

Bước 3: Tính tốn ma trận mức độ thành viên, giá trị thành viên ui cụm j tính:

ij

m c

i j k i k

1 u c u c                (3)

Với uicj khoảng cách Euclidean từ chuỗi thời gian điện áp i đến trọng tâm cụm thứ j

Bước 4: Tính ma trận tâm cụm theo cơng thức (4): D m ij i i j D m ij i x c      

 (4) Với số mũ trọng số m thường chọn 1.5 ứng dụng thực tế [12]

Bước 5: Lặp lại bước bước hàm mục tiêu nhỏ ngưỡng cho phép sau số lần lặp tối đa quy định

4 Mô kiểm chứng thuật toán

47

SỐ 65 (01-2021)

đặt để lấy giá trị điện áp Vì để có liệu để kiểm chứng thuật tốn mình, nhóm tác giả xây dựng mơ hình lưới điện phân phối hạ áp gồm 51 hộ tiêu thụ bố trí pha R, S, T Mơ hình thiết kế phần mềm Matlab/Simulink trình bày Mục 4.1

4.1 Thiết kế mơ hình lưới phân phối hạ áp

Mơ hình lưới phân phối hạ áp thiết kế phần mềm Matlab/Simulink Sơ đồ thiết kế tổng quát thể Hình Tổng số khách hàng thiết kế 51 hộ tiêu thụ Trong 16 hộ nối vào pha R, 17 hộ nối vào pha S 18 hộ lại nối vào pha T Mỗi hộ pha thiết kế gồm nhiều loại phụ tải tải trở, động điện không đồng bộ,… với quy luật đóng mở ngẫu nhiên khác giống thực tế Điện áp đầu nguồn hộ đo khối “Voltage Measurement” “RMS” Sau tín hiệu điện áp lấy mẫu để gửi đến cửa sổ không gian biến “Workspace” Matlab khối “To Workspace” để tạo thành liệu đầu vào cho thuật tốn xác định pha Hình

Sau chạy phần mềm thu 51 chuỗi thời gian (mỗi chuỗi tác giả lấy 25 điểm liệu) điện áp tương ứng hộ Các chuỗi thời gian xử lý để xác định pha thuật toán đề xuất kiểm chứng kết Mục 4.2

4.2 Thử nghiệm thuật toán đề xuất

Ban đầu liệu tạo gồm 51 hộ gia đình, chuỗi thời gian điện áp tất hộ thể Hình Khi tiến hành chạy thuật toán đề xuất với liệu mà không quan tâm đến sơ đồ nối pha ban đầu hộ, phần mềm cho kết

quả ma trận mức độ thành viên ij 16 chuỗi thời gian điện áp phân vào cụm ứng với pha R, 17 chuỗi thời gian điện áp phân vào cụm ứng với pha S 18 chuỗi thời gian lại phân vào cụm ứng với pha T Hình 6, Hình Hình tương ứng

Nhìn từ Hình 6, Hình Hình ta dễ dàng nhận thấy thân cụm phân loại, chuỗi thời gian có tương quan với tốt, điện áp có biên độ khác nhau, xu hướng thay đổi có tương đồng Sau đối chiếu với sơ đồ nối pha thiết kế Simulink, kết phần mềm đề xuất cho kết hoàn toàn trùng khớp, đạt tỷ lệ xác 100%

Hàm mục tiêu Jm đạt giá trị mong muốn sau 14 bước lặp thể Hình

Hình Thuật tốn xác định pha phụ tải

Hình Mơ hình tải hộ gia đình số

Hình Dữ liệu điện áp tất 51 hộ

Hình 16 hộ nối vào pha R

5 Kết luận

Bài báo nghiên cứu xây dựng phương pháp để xác định pha phụ tải lưới điện hạ áp sử dụng thuật tốn Fuzzy C-means Kết mơ cho thấy thuật toán hoạt động hiệu với độ xác cao Hướng phát triển tương lai báo tiếp tục thử nghiệm thuật toán với liệu chuỗi thời gian điện áp thật đo từ công tơ điện tử lắp đặt hộ gia đình để đánh giá kết tổng thể trước áp dụng vào thực tế

Hình 17 hộ nối vào pha S

Hình 18 hộ nối vào pha T

Hình Hàm mục tiêu Jm

Lời cảm ơn

49

SỐ 65 (01-2021)

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1]Wenyu Wang, Yu, Foggo, Davis, Phase Identification in Electric Power Distribution Systems by Clustering of Smart Meter Data, 15th IEEE International Conference on Machine Learning and Applications, 2016

[2]Tom A Short, Advanced Metering for Phase Identification, Transformer Identification, and Secondary Modeling, EEE Transactions on smart grid, Vol.4, No.2, June 2013

[3]V Arya, D Seetharam, Kalyanaraman, Dontas, Pavlovski, Hoy, Kalagnanam, Phase Identification in Smart Grids, IEEE 2011 IEEE Second International Conference on Smart Grid Communications - Brussels, Belgium, 2011 [4]Df Miles H.F Wen, Arghandehy, Meiery,Poollay,

Li, Phase Identification in Distribution Networks with Micro-Synchrophasors, Power and Energy Society General Meeting IEEE, pp 1-5, 2015 [5]K Caird, Meter phase identification, U.S Patent

App 12/345,702 [Online], 2010

[6]H Pezeshki, P J Wolfs, Consumer Phase Identification in a Three Phase Unbalanced LV Distribution Network, 3rd IEEE PES Innovative Smart Grid Technologies Europe (ISGT Europe), Berlin, 2012

[7]Frédéric OLIVIER, Antonio SUTERA, Pierre GEURTS, Raphael FONTENEAU, Damien ERNST, Phase Identification of Smart Metersby Clustering Voltage Measurements, IEEE 2018 Power Systems Computation Conference (PSCC) - Dublin, Ireland, 2018

[8]Wenpeng Luan, Peng, Maras, Lo, and Harapnuk,

Smart Meter Data Analytics for Distribution Network Connectivity Verification, IEEE Transactions on Smart Grid, Vol.6(4), 2015 [9]Logan Blakely, Reno, Feng, Spectral Clustering

for Customer Phase Identification Using AMI Voltage Timeseries, IEEE 2019 IEEE Power and Energy Conference at Illinois (PECI) - Champaign, IL, USA, 2019

[10] Rob J Hyndman, Earo Wang, Nikolay Laptev,

Large-Scale Unusual Time Series Detection, IEEE International Conference on Data Mining Workshop (ICDMW) - Atlantic City, NJ, USA, 2015

[11] Prahastono, Iswan; King, David J.; Ozveren, Bradley, Electricity load profile classification using Fuzzy C-Means method, IEEE 2008 43rd International Universities Power Engineering Conference (UPEC) - Padova, 2008

[12] PEI Jihong a, YANG Xuan a, GAO Xinbo a and XIE Weixin, On the weighting exponent m in fuzzy C means (FCM) clustering algorithm, SPIE Proceedings, China, 2001

NGHIÊN CỨU NÂNG CAO HIỆU QUẢ BÔI TRƠN CHO DẦU NHỜN BẰNG PHỤ GIA NANO GRAPHENE DẠNG TẤM

RESEARCH ON IMPROVEMENT OF LUBRICANT PERFORMANCE BY GRAPHENE NANOPLATELETS

PHẠM TIẾN DŨNG1, TRẦN THẾ NAM2*, VÕ HỒNG TÙNG1*

1Viện Mơi Trường, Trường Đại học Hàng hải Việt Nam 2Phòng Khoa học - Công nghệ, Trường Đại học Hàng hải Việt Nam

Email liên hệ: thenam@vimaru.edu.vn, tungvh.vmt@vimaru.edu.vn

Tóm tắt

Ngày việc sử dụng vật liệu nano làm phụ gia cho dầu nhờn coi phương pháp hiệu quả với giá thành rẻ nhằm nâng cao hiệu bôi trơn, tiết kiệm lượng nhờ giảm ma sát mài mòn, đặc biệt với động diesel Nghiên cứu bước đầu chứng minh hiệu việc sử dụng nano graphene dạng việc nâng cao hiệu bôi trơn dầu nhờn Các đặc trưng vật liệu nano graphene xác định bằng phương pháp phân tích hóa lý đại như phổ nhiễu xạ tia X (XRD), kính hiển vi điện tử quét (SEM) Các nano graphene có cấu trúc nhăn nhàu với đường kính từ 10 đến 30µm độ dày nhỏ 15nm Mẫu dầu nhờn pha phụ gia tấm nano graphene 0,05% cho hiệu giảm mài mòn cao khoảng 35% xác định phương pháp đường kính vết mài mịn (WSD)

Từ khóa: Nano graphene tấm, phụ gia graphene, chống mài mịn, phụ gia dầu bơi trơn, chống ma sát.

Abstract

The use of nano-additives is widely recognized as a cheap and effective pathway to improve the performance of lubrication by minimizing the energy loss from friction and wear, especially in diesel engines This work has demonstrated the lubrication performance improvement by graphene nanoplatelets (GNPs) The GNPs additive were characterized using scanning electron microscopy, X-ray diffraction The prepared GNPs had wrinkled and crumpled structures with a diameter of 10-30µm and a thickness of less than 15nm The highest reduction of 35% was determined for the wear scar diameter with a GNP additive concentration of approximately 0.05%

Keywords: Graphene nanoplatelets, graphene additives, antifriction, lubricant additives, anti-wear

1 Giới thiệu

Giảm thiểu ảnh hưởng khí nhà kính biến đổi khí hậu u cầu cấp bách tồn giới, địi hỏi biện pháp để cải thiện hiệu suất động [1] Các tổn thất tự ma sát động diesel chiếm khoảng 10% tổng lượng nhiên liệu [2] Việc giảm tổn thất quan trọng sử dụng tiết kiệm hiệu lượng Một cách tiếp cận để giảm ma sát sử dụng chất bơi trơn, áp dụng rộng rãi tơ, khí, phận khác Chất bơi trơn làm giảm ma sát giao diện hai phận kim loại chuyển động tương đối [3] Các chất phụ gia thường thêm vào hỗn hợp chất bôi trơn để cải thiện hiệu bôi trơn [4, 5]

Ngày nay, công nghệ nano chứng minh đặc tính vượt trội so với vật liệu truyền thống vật liệu nano sử dụng làm chất phụ gia nhiều để tăng cường hiệu suất bôi trơn Graphene, vật liệu carbon hai chiều (2D) với tính chất học, điện nhiệt đáng kể, sử dụng rộng rãi loạt ứng dụng công nghiệp lĩnh vực kỹ thuật, hóa học vật lý [3, 6-11] Ngồi ra, cấu trúc 2D dễ dàng trượt nhau, làm cho graphene trở thành phụ gia hiệu để giảm ma sát phận khí động xe [1a2, 13]

51

SỐ 65 (01-2021)

2 Thực nghiệm

2.1 Vật liệu

Mảnh than chì tự nhiên mua từ Công ty VNgraphene Acetone khô, axit sunfuric đậm đặc (98%), etanol, natri dodecyl Persulfate (SDS), Natri Persulfate (Na2S2O8) axit oleic mua từ Công ty TNHH Văn Minh, Hà Nội, Việt Nam Dầu HD-50 thương mại lấy từ trạm xăng Tất hóa chất dạng tinh khiết mà không cần tinh chế thêm

2.2 Tổng hợp nano graphene dạng

Mảnh than chì tự nhiên thêm vào lị phản ứng 1000ml có chứa axit sulfuric đậm đặc khuấy 30 phút Natri persulfate thêm vào hỗn hợp phản ứng tiếp tục khuấy nhiệt độ phòng Hỗn hợp phản ứng kết lọc trực tiếp lọc thiêu kết thủy tinh rửa kỹ ba lần acetone khô nước để loại bỏ chất phản ứng cịn sót lại Bột GNP sấy khơ 60◦C khơng khí lưu trữ để xử lý tiếp

2.3 Phân tích đặc trưng vật liệu thử nghiệm hiệu bôi trơn

Kính hiển vi điện tử quét (SEM), FEI Nova NanoSEM (Hillsboro, OR, Hoa Kỳ), sử dụng để nghiên cứu hình thái nano graphene thu từ tróc mảnh than chì

Phổ nhiễu xạ tia X (XRD) phân tích thiết bị Bruker AXS D8 Discover (Texas, Hoa Kỳ)

Thử nghiệm ma sát đo thiết bị đo ma sát bốn bi (MRS-10A, Shandong, Trung Quốc) nhiệt độ phòng với lực bi 400N tốc độ 1450 vòng/phút

3 Kết thảo luận

Các hạt nano graphene chế tạo cách thuận lợi cách sử dụng phương pháp tách lớp hóa học trực tiếp than chì [14] Phương pháp thân thiện với mơi trường sử dụng quy mô công nghiệp, điều quan trọng cho ứng dụng thực tế

Hình thái than chì tự nhiên GNP điều chế cơng trình quan sát SEM (Hình 1) Các mảnh than chì tự nhiên có cấu trúc dày với lớp graphene dày đặc (Hình 1a)

Sau tách lớp hóa học chất oxy hóa, lớp graphene tách từ than chì dày, Hình 1b Các GNP có cấu trúc nhăn đường kính 10-30µm Hình thái nhăn nhàu nát GNP thu bao gồm vài lớp graphene ngăn xếp, chứng minh trước [15, 16] Ngoài ra, GNPs

bán suốt chùm electron (Hình 1b), chứng rõ ràng cho thấy GNP chứa 30 lớp graphene, tương ứng độ dày nhỏ 15nm [17-19]

Phổ XRD graphit cho thấy peak đặc trưng rõ nét 26,90, tín hiệu nhiễu xạ 002 [20] Hình đồng thời cho thấy mẫu XRD GNP, đỉnh dịch chuyển đến 26,40 với cường độ mở rộng suy yếu đáng kể so với graphit, cho thấy cấu trúc trật tự với graphene nhiều lớp [17] Kết phù hợp với hình ảnh SEM trình bày Các lớp graphene liên tục cấu trúc mảnh graphit tự nhiên khơng cịn tồn [14]

Đường kính vết mịn (WSD) thơng số quan trọng để xác định tính chống mài mịn dầu bơi trơn WSD đánh giá cách sử dụng tribometer bốn bóng (MRS-10A) Thử nghiệm chống mài mòn thực nhiệt độ phòng tải trọng 400 N tốc độ 1450 vịng/phút Một kính hiển vi quang học sử dụng để đo đường

Hình Ảnh SEM a) Than chì tự nhiên; b) nano graphene

15 20 25 30 35 40 45

Intensit

y (a.u.)

GNPs

2(degree)

Graphite

kính vết sẹo mịn bóng (Hình 3) WSD giảm đáng kể sau bổ sung phụ gia GNP với nồng độ từ 0,005 đến 0,01% khối lượng, cho thấy việc bổ sung lượng nhỏ graphene nâng cao đáng kể tính chống mài mịn dầu bôi trơn Việc tăng thêm nồng độ GNP từ 0,01-0,05% khối lượng làm giảm WSD, đạt đường kính tối thiểu 0,65mm với nồng độ phụ gia 0,05% khối lượng, giảm 35% so với WSD sử dụng dầu gốc HD-50 Tiếp tục tăng hàm lượng GNP từ 0,05 đến 0,1% khối lượng, đặc tính chống mài mịn giảm Do đó, nồng độ GNPs điều chỉnh tối đa với đặc tính chống mài mịn cao xấp xỉ 0,05% trọng lượng Do đó, nồng độ phụ gia GNPs 0,05% chọn làm hàm lượng tối ưu cho dầu bơi trơn Hiệu suất chống mài mịn nâng cao bổ sung lượng nhỏ graphene giải thích việc hình thành lớp graphene bảo vệ bề mặt thép Tuy nhiên, hàm lượng graphene tăng lên, tích tụ màng graphene khơng liên tục làm giảm tính chất chống mài mịn gây tượng khô ma sát [21]

Bề mặt vết sẹo mòn sử dụng chất bôi trơn với hàm lượng GNP khác nghiên cứu kính hiển vi quang học Hình Có thể thấy rõ qua hình sử dụng dầu gốc, vết sẹo mòn lớn bề mặt thô ráp với rãnh sâu, hẹp Khi bổ sung lượng nhỏ GNP (0,005%), đường kính vết sẹo mòn giảm bề mặt trở nên mịn hơn, rãnh sâu Tuy nhiên, tăng hàm lượng phụ gia GNP lên 0,01%, đường kính vết mịn giảm đáng kể xuống cịn khoảng 0,7mm bề mặt trở nên mịn nhiều (Hình 4e & f) Sự gia tăng hàm lượng phụ gia làm giảm đáng kể WSD độ nhẵn bề mặt sẹo mòn Tuy nhiên, 0,01% trọng lượng phụ gia GNP cho dầu bôi trơn chọn nồng độ tối ưu hóa mặt kinh tế

4 Kết luận

Nghiên cứu tổng hợp thành công vật liệu nano graphene dạng phương pháp tách lớp hóa học than chì tự nhiên với ưu điểm dễ thực có tính kinh tế cao Các nano graphene có cấu trúc nhăn nhàu với đường kính từ 10 đến 30µm độ dày nhỏ 15nm Nghiên cứu bước đầu chứng minh hiệu việc sử dụng nano graphene dạng nhằm nâng cao hiệu bôi trơn dầu nhờn Mẫu dầu nhờn pha phụ gia nano graphene 0,05% cho hiệu giảm mài mòn cao khoảng 35%

Lời cảm ơn

Nghiên cứu tài trợ Trường Đại học Hàng hải Việt Nam đề tài mã số: DT20-21.106

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] Wong, V.W.; Tung, S.C, Overview of automotive engine friction and reduction trends-Effects of surface, material, and lubricant-additive technologies Friction 4, pp 1-28 2016 [2] Holmberg, K.; Andersson, P.; Erdemir, A, Global

energy consumption due to friction in passenger cars Tribol Int Vol.47, pp 221-234 2012

0.00 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10

0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.1

Wear Scar

Diame

ter

(m

m)

Modifed GNPs concentration (%)

Hình Khả chống mài mịn sử dụng hàm lượng GNP khác

Hình Hình thái bề mặt vết sẹo mịn quan sát kính hiển vi quang học sử dụng chất

53

SỐ 65 (01-2021)

[3] Abdalla, H.; Patel, S, The performance and oxidation stability of sustainable metalworking fluid derived from vegetable extracts Proc Inst Mech Eng., Part B 220, pp 2027-2040 2006 [4] Rizvi, S,. Lubricant additives and their functions

Mater Park, OH: ASM International 1992, pp 98-112 1992

[5] Li, C.; Li, M.; Wang, X.; Feng, W.; Zhang, Q.; Wu, B.; Hu, X, Novel Carbon Nanoparticles Derived from Biodiesel Soot as Lubricant Additives Nanomaterials Vol.9, 2019

[6] Wu, T.; Chen, M.; Zhang, L.; Xu, X.; Liu, Y.; Yan, J.; Wang, W.; Gao, J, Three-dimensional graphene-based aerogels prepared by a self-assembly process and its excellent catalytic and absorbing performance J Mater Chem A 1, pp.7612-7621, 2013

[7] Kopelevich, Y.; Esquinazi, P, Graphene physics in graphite Adv Mater Vol.19, pp 4559-4563 2007 [8] Yang, K.; Huang, L.-j.; Wang, x.; Du,

Y.-c.; Zhang, Z.-j.; Wang, Y.; Kipper, M.J.; Belfiore, L.A.; Tang, J.-g, Graphene Oxide Nanofiltration Membranes Containing Silver Nanoparticles: Tuning Separation Efficiency via Nanoparticle Size Nanomaterials Vol.10, 2020

[9] La, D.D.; Hangarge, R.V.; V Bhosale, S.; Ninh, H.D.; Jones, L.A.; Bhosale, S.V, 2017 Arginine-mediated self-assembly of porphyrin on graphene: a photocatalyst for degradation of dyes Appl Sci Vol 7, 2017

[10] [La, D.D.; Nguyen, T.A.; Nguyen, T.T.; Ninh, H.D.; Thi, H.P.N.; Nguyen, T.T.; Nguyen, D.A.; Dang, T.D.; Rene, E.R.; Chang, S.W, Absorption Behavior of Graphene Nanoplates toward Oils and Organic Solvents in Contaminated Water Sustainability Vol.11, 2019

[11] La, D.D.; Patwari, J.M.; Jones, L.A.; Antolasic, F.; Bhosale, S.V, Fabrication of a GNP/Fe–Mg binary oxide composite for effective removal of arsenic from aqueous solution ACS Omega Vol.2, pp.218-226, 2017

[12] Berman, D.; Erdemir, A.; Sumant, A.V,

Graphene: a new emerging lubricant Mater Today Vol.17, pp.31-42, 2014

[13] Kiu, S.S.K.; Yusup, S.; Soon, C.V.; Arpin, T.; Samion, S.; Kamil, R.N.M, Tribological investigation of graphene as lubricant additive in vegetable oil J Phys Sci Vol.28, 2017

[14] La, M.D.D.; Bhargava, S.; Bhosale, S.V, Improved and a simple approach for mass production of graphene nanoplatelets material Chemistry Select Vol.1, pp.949-952, 2016 [15] Parvez, K.; Wu, Z.-S.; Li, R.; Liu, X.; Graf, R.;

Feng, X.; Müllen, K, Exfoliation of graphite into graphene in aqueous solutions of inorganic salts Journal of the American Chemical Society Vol.136, pp.6083-6091, 2014

[16] Sheka, E.F.; Hołderna-Natkaniec, K.; Natkaniec, I.; Krawczyk, J.X.; Golubev, Y.A.; Rozhkova, N.N.; Kim, V.V.; Popova, N.A.; Popova, V.A,

Computationally Supported Neutron Scattering Study of Natural and Synthetic Amorphous Carbons The Journal of Physical Chemistry C Vol.123, pp.15841-15850, 2019

[17] Lotya, M.; Hernandez, Y.; King, P.J.; Smith, R.J.; Nicolosi, V.; Karlsson, L.S.; Blighe, F.M.; De, S.; Wang, Z.; McGovern, I, Liquid phase production of graphene by exfoliation of graphite in surfactant/water solutions Journal of the American Chemical Society Vol.131, pp 3611-3620, 2009

[18] Dimiev, A.; Kosynkin, D.V.; Sinitskii, A.; Slesarev, A.; Sun, Z.; Tour, J.M, Layer-by-layer removal of graphene for device patterning Science Vol.331, pp.1168-1172, 2011

[19] Genorio, B.; Lu, W.; Dimiev, A.M.; Zhu, Y.; Raji, A.-R.O.; Novosel, B.; Alemany, L.B.; Tour, J.M,

In situ intercalation replacement and selective functionalization of graphene nanoribbon stacks ACS nano Vol.6, pp.4231-4240, 2012

[20] Sayah, A.; Habelhames, F.; Bahloul, A.; Nessark, B.; Bonnassieux, Y.; Tendelier, D.; El Jouad, M,

Electrochemical synthesis of polyaniline-exfoliated graphene composite films and their capacitance properties J Electroanalytical Chem Vol.818, pp.26-34, 2018

[21] Zhang, W.; Zhou, M.; Zhu, H.; Tian, Y.; Wang, K.; Wei, J.; Ji, F.; Li, X.; Li, Z.; Zhang, P,

Tribological properties of oleic acid-modified graphene as lubricant oil additives J Phys D Appl Phys Vol.44, 2011

ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ KINH TẾ, KỸ THUẬT KHI LẮP ĐẶT CHÂN VỊT PHỤ (PBCF) CHO ĐỘI TÀU CỦA CÔNG TY CỔ PHẦN VẬN TẢI BIỂN VIỆT NAM

ASSESSMENT OF ECONOMIC AND TECHNICAL EFFICIENCY WHEN INSTALLING PROPELLER BOSS CAP FINS (PBCF) FOR THE FLEET OF

VIETNAM OCEAN SHIPPING JOINT STOCK COMPANY

NGUYỄN ĐỨC HẠNH1*, NGUYỄN ĐẠI AN2

1TT Hợp tác & Đào tạo liên tục, Trường Đại học Hàng hải Việt Nam 2Khoa Máy tàu biển, Trường Đại học Hàng hải Việt Nam

*Email liên hệ: duchanh@vimaru.edu.vn

Tóm tắt

Hiện có nhiều giải pháp cải tiến nhằm giảm thiểu tác động khí thải tàu biển đến môi trường, tăng cường hiệu lượng hệ động lực tàu biển Một giải pháp được ứng dụng rộng rãi lắp đặt thêm chân vịt phụ cho tàu thủy áp dụng nhiều nơi, nhiều công ty giới, Việt Nam, VOSCO tiến hành lắp đặt cho đội tàu dựa các khuyến cáo tiết kiệm nhiên liệu đảm bảo kỹ thuật hãng chế tạo chân vịt đưa Tuy nhiên thực tế khai thác tàu có rất nhiều yếu tố ảnh hưởng, báo đánh giá chi tiết hiệu kinh tế, kỹ thuật giải pháp sau thời gian áp dụng tàu vận tải Container VOSCO

Từ khóa: Chân vịt phụ, giảm tiêu thụ nhiên liệu, hiệu kinh tế - kỹ thuật, tăng tốc độ tàu.

Abstract

Currently, the solution to install auxiliary propellers for ships has been applied in many places, many companies around the world, in which in Vietnam, VOSCO has installed for fleets based on recommendations on savings, fuel as well as technical assurance of the propeller manufacturer made However, in practice, there are many influencing factors, so this article will evaluate in detail the economic and technical efficiency of this solution after a period of application on Container transport ships by VOSCO

Keywords: Propeller boss cap fins, reducing fuel consumption, economic - technical efficiency, increasing ship speed

1 Đặt vấn đề

Tổ chức Hàng hải quốc tế (IMO) định ngày 01/01/2020 thời điểm có hiệu lực thi hành quy định giới hạn hàm lượng lưu huỳnh 0,50% có nhiên liệu hàng hải theo Phụ lục VI Công ước quốc tế ngăn ngừa ô nhiễm tàu gây (MARPOL) [1] Với tàu Container chi phí nhiên liệu chiếm tỷ lệ cao chi phí khai thác tàu thời gian chạy nhiều, nên tổng chi phí cho nhiên liệu tàu tăng lên

55

SỐ 65 (01-2021)

Hình Bản vẽ thiết kế PBCF tàu F FR [2]

2 Phương pháp thực nghiệm

Tác giả tham gia trình giám sát, lắp đặt kỹ sư giám sát kỹ thuật VOSCO đưa tàu lên đà NOSCO thời gian ngày tàu: Fortune Freighter (F.FR) lắp ngày 03/10/2019 (6773GT, 566TEU, ME 5979KW, đóng năm 1997 Nhật Bản) Fortune Navigator (F.NA) lắp ngày 28/8/2019 (6543GT, 560TEU, ME 7040KW, đóng năm 1998 Nhật Bản) PBCF tàu F.NA có cánh, đường kính 1.046mm; tàu F.FR có cánh, đường kính 1.259,6mm Bản vẽ thiết kế nhà máy Nakashima - Đình Vũ [2, 3, 6]:

Một số hình ảnh lắp đặt vào tàu Fortune Freighter đà NOSCO:

3 Kết thảo luận

Sau lắp đặt xong tàu có chuyến chạy kiểm tra, đo tịnh nhiên liệu, đo chi tiết thông số quan trọng máy chính, hệ động lực tàu có để so sánh với thơng số trước lắp, từ xem xét, đánh giá cụ thể hiệu kỹ thuật, kinh tế Các thông số ghi điều kiện hành hải gần giống nhau, tương đương địa lý, điều kiện sóng, gió, tư tàu; tình trạng vỏ tàu, chân vịt tương đương theo thời gian kiểm định tàu để vận tải số container có tải trọng gần cho chuyến khép kín Hải Phịng - TP.HCM - Hải Phịng Dưới bảng thơng số đo tàu:

Hình Hình ảnh tổng thể PBCF Hình Lắp PBCF

Hình Xác định độ dịch TOP 195 mm

Hình Bản vẽ thiết kế PBCF tàu F NA [3]

Đối với tàu Fortune Navigator, so sánh vịng quay khai thác trung bình 173 vịng/phút, lượng tiêu thụ FO trung bình ngày 13,26 tấn/ngày (FO ME perday) so với trước 13,51 tấn/ngày, giảm khoảng 1,9%; tổng lượng tiêu thụ FO trung bình cho chuyến khép kín từ

Hải Phịng - TP Hồ Chí Minh - Hải Phòng bao gồm chạy biển manơ điều động tàu vào luồng giảm khoảng 8,2% (trước 85,07 sau 78,13 ); tốc độ tàu trung bình 11,78 knots so với trước lắp PBCF 11,01 knots (tăng khoảng 7%)

Bảng Đánh giá hiệu sau lắp PBCF tàu Fortune Navigator [5] Cùng thời gian năm 2018 trước lắp PBCF:

Voyage

No Vessel From Date To Date RPM

Sailing Day

FO ME perday

FO

Total Speed Slip FN1826 FN 1-Sep-18 8-Sep-18 173,42 5,51 13,46 84,57 11,1 20,9 FN1827 FN 9-Sep-18 17-Sep-18 172,84 5,69 13,46 86,95 10,8 23,1 FN1828 FN 18-Sep-18 25-Sep-18 173,17 5,56 13,44 84,17 11 21,5 FN1829 FN 26-Sep-18 3-Oct-18 173,7 5,63 13,48 85,53 10,9 22,7 FN1831 FN 11-Oct-18 18-Oct-18 173,56 5,4 13,69 84,48 11,3 19,3 FN1832 FN 19-Oct-18 27-Oct-18 173,89 5,36 13,59 82,21 11,4 18,9 FN1833 FN 28-Oct-18 4-Nov-18 173,57 5,78 13,46 87,57 10,6 24,6 Average 2018 173,45 5,56 13,51 85,07 11,01 21,57 Sau lắp PBCF:

FN1929 FN 4-Sep-19 10-Sep-19 173,03 5,33 13,25 80,49 11,5 17,9 FN1930 FN 12-Sep-19 19-Sep-19 173,44 5,01 13,33 76,61 12,2 12,9 FN1931 FN 20-Sep-19 27-Sep-19 172,66 5,33 13,19 78,84 11,5 17,8 FN1932 FN 28-Sep-19 5-Oct-19 173,28 4,9 13,27 73,17 12,5 10,8 FN1933 FN 6-Oct-19 13-Oct-19 172,89 5,3 13,22 78,62 11,6 17,3 FN1935 FN 21-Oct-19 28-Oct-19 173,27 5,4 13,29 81,04 11,4 19,1 Average 2019 173,10 5,21 13,26 78,13 11,78 15,97

Hiệu -6,3% -1,9% -8,2% +7,0%

Hình Biểu đồ so sánh thơng số quan trọng trước sau lắp PBCF tàu Fortune Navigator

57

SỐ 65 (01-2021)

Đối với tàu Fortune Freighter, so sánh vịng quay khai thác 137 vịng/phút, lượng FO tiêu thụ trung bình ngày 13,13 tấn/ngày (FO ME perday) so với trước 13,51 tấn/ngày, giảm khoảng 2,8%; tổng lượng tiêu thụ FO trung bình cho chuyến khép kín từ Hải Phịng - TP Hồ Chí Minh - Hải Phịng bao gồm chạy biển manơ điều động tàu vào cảng giảm khoảng 9,56% (trước 87,23 sau 78,89); tốc độ tàu trung bình 11,77 knots so với trước lắp PBCF 10,85 knots (tăng khoảng 8,4%)

Ngồi thơng số khai thác khác máy tàu Fortune Freighter, Fortune Navigator ghi lại thời điểm so sánh với thông số khai thác trước ghi sổ nhật ký báo cáo hàng ngày, báo cáo chuyến để xem xét, đánh giá Ví dụ hai báo cáo chi tiết thơng số máy trình bày Bảng Bảng Nhóm tác giả kiểm tra kỹ chưa nhận thấy thông số bất thường ảnh hưởng đến hoạt động bình thường máy Bảng Đánh giá hiệu sau lắp PBCF tàu Fortune Freighter [4]

1 Cùng thời gian năm 2018 trước lắp PBCF: Voyage

No Vessel From Date To Date RPM

Sailing Day

FO ME perday

FO

Total Speed Slip FF1834 FF 7-Oct-18 14-Oct-18 137,05 5,65 13,44 87,38 10,8 22,6 FF1835 FF 15-Oct-18 22-Oct-18 137,68 5,46 13,57 83,81 11,2 20,2 FF1836 FF 23-Oct-18 1-Nov-18 138,07 6,1 13,66 93,77 10 28,7 FF1837 FF 3-Nov-18 10-Nov-18 136,97 5,38 13,37 83,95 11,4 18,5 Average 2018 137,44 5,65 13,51 87,23 10,85 22,50 Sau lắp PBCF:

FF1934 FF 9-Oct-19 16-Oct-19 137,1 4,98 13,12 76,96 12,3 12,1 FF1935 FF 17-Oct-19 24-Oct-19 137,16 5,23 13,13 78,76 11,7 16,3 FF1936 FF 25-Oct-19 2-Nov-19 136,85 5,42 13,15 80,95 11,3 19,1 Average 2019 137,04 5,21 13,13 78,89 11,77 15,83

Hiệu quả: -7,7% -2,8% -9,56% 8,4%

Hình Biểu đồ so sánh thơng số quan trọng trước sau lắp PBCF tàu Fortune Freighter

58 SỐ 65 (01-2021)

THƠNG SỐ MÁY CHÍNH TÀU F.NA

T em p er atu re ( 0C)

Engine room 45

Sea water 30

Jacket cooling Inlet 73 Outlet (min) 83 Outlet (max) 83 Piston cooling Inlet 45 Outlet (min) 54 Outlet (max) 57 Nozzle cooling Inlet 73 Outlet 82 LO cooler Inlet 56 Outlet 43

FO pump inlet 130

LO engine inlet 43

Pre ss u re (b ar

) Jacket cooling 1,2

Piston cooling 2,0

Bearing Oil 2,0

Crosshead 2,0

Fuel Oil 7,0

Scav Air 1,36

4 Kết luận

Theo bảng đánh giá ta thấy rõ hiệu sau lắp chân vịt phụ, cụ thể tốc độ tàu tăng lên từ 7-8% mà đảm bảo tất thông số khai thác tàu hệ động lực máy chính, cịn tiêu thụ FO máy theo ngày giảm từ 2-3%, tổng tiêu thụ FO cho chuyến khép kín Hải Phịng - TP Hồ Chí Minh - Hải Phòng giảm từ 8-9% (Theo giới thiệu nhà chế tạo từ 3-5%)

Trong năm 2018 tàu Fortune Freighter Fortune Navigator tiêu thụ hết khoảng 7.000 MT dầu FO cho máy chính, lấy mức giảm 8% giá nhiên liệu 500 USD/MT lượng tiền tiết kiệm năm 7.000*8%*500 = 280.000 (USD) Tổng chi phí cho việc mua chân vịt phụ từ hãng MOL với chi phí lên đà NOSCO lắp đặt cho tàu là: 102.000 (USD) Tiết kiệm khoảng 3.000/lần*2 tàu = 6.000 (USD) chi phí mời chuyên gia nước sang Việt Nam Như sau năm trừ chi phí tiết kiệm được: 178.000 (USD), tương đương khoảng tỷ (VND)

Như lắp PBCF cho tàu Fortune Navigator Fortune Freighter, mang lại hiệu kinh tế, kỹ thuật thiết thực cho việc kinh doanh vận tải cơng ty VOSCO Vì giai đoạn năm 2021, dựa nghiên cứu này, nhóm tác giả khuyến cáo cơng ty VOSCO tiến hành lắp đặt thêm vào tàu hàng rời năm 2022 tiến hành lắp toàn cho đội tàu công ty

Như vậy, dựa nghiên cứu lý thuyết khác nghiên cứu thực nghiệm nhóm tác giả khuyến cáo công ty vận tải biển Việt Nam lắp đặt PBCF sớm cho đội tàu nhằm tiết kiệm chi phí khai thác mà đảm bảo trì yếu tố kỹ thuật

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1]Tổ chức Hàng hải Quốc tế, Công ước Quốc tế

MARPOL 73/78, 2005

[2]Fortune Freighter - PBCF Installation Technical Report 03-10-2019 and drawing

[3]Fortune Navigator - PBCF Installation Technical Report 28/8/2019 and drawing

[4]Full report and Noon report from M/V container Fortune Freighter (voy Haiphong - Hochiminh - Haiphong)

[5]Full report and Noon report from M/V container Fortune Navigator (voy Haiphong - Hochiminh - Haiphong)

[6]https://www.nakashimavietnam.com/ [7]https://www.pbcf.jp/

THƠNG SỐ MÁY CHÍNH TÀU F.FR

T em p er atu re ( C)

Engine room 43

Sea water 31

Jacket cooling Inlet 73 Outlet (min) 81 Outlet (max) 82 Piston cooling Inlet 45 Outlet (min) 54 Outlet (max) 55 Nozzle cooling Inlet 73

Outlet 83

LO cooler Inlet 55

Outlet 45

FO pump inlet 120

LO engine inlet 45

Pre ss u re (b ar )

Jacket cooling 2,0

Piston cooling 2,1

Bearing Oil 2,0

Crosshead 2,0

Fuel Oil 7,0

Scav Air 0,9

Bảng Báo cáo thơng số Máy tàu Fortune Navigator chuyến No.12 ngày 8/9/2019 [5]

Bảng Báo cáo thông số Máy tàu Fortune Freighter chuyến No.05 ngày 11/10/2019 [4]

Ngày nhận bài: 22/11/2020 Ngày nhận sửa: 04/01/2021 Ngày nhận bài: 11/12/2020

59

SỐ 65 (01-2021)

Hình Vị trí nạo vét vị trí đổ vật chất nạo vét tuyến luồng vào cảng Hải Phòng

NGHIÊN CỨU GIA CỐ VẬT CHẤT NẠO VÉT LUỒNG LẠCH HUYỆN LÀM VẬT LIỆU XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH

STUDY ON STABILIZATION OF DREDGING MATERIAL IN LACH HUYEN NAVIGATIONAL CHANNEL FOR CONSTRUCTION MATERIAL

TRẦN LONG GIANG

Viện NCKH&CN Hàng hải, Trường Đại học Hàng hải Việt Nam Email liên hệ: giangtl.ird@vimaru.edu.vn

Tóm tắt

Trong báo này, tác giả phân tích thành phần hạt vật chất nạo vét luồng Lạch Huyện - Hải Phịng, đồng thời tiến hành thí nghiệm, đánh giá và lựa chọn phụ gia phù hợp để gia cố vật chất nạo vét làm vật liệu thi cơng bãi chứa hàng hóa Tác giả tiến hành thực nghiệm hiện trường với mơ hình bãi chứa hàng hóa rộng 50m2, thơng qua mơ hình thực nghiệm

đánh giá tiêu lý mẫu khoan hiện trường so sánh với yêu cầu kỹ thuật theo quy định TCVN 10379:2014 Theo tính tốn sơ áp dụng cơng nghệ hóa cứng vật chất nạo vét để làm kho bãi, làm đường tiết kiệm khoảng 30% chi phí so với phương pháp xây dựng truyền thống, đồng thời góp phần bảo đảm mơi trường sinh thái biển

Từ khóa: Thành phần hạt, phụ gia hóa học, vật chất nạo vét, cường độ chịu nén, cường độ ép chẻ.

Abstract

In this paper, the author analyzes the particle size composition of the dredged material of Lach Huyen channel in Hai Phong, and carries out the experiments, assesses, and selects suitable chemical additives to stabilized this dredged material for reusing it as construction materials The author has conducted experiments in the field with the 50m2 of the cargo yard, through the

model, the mechanical properties of the field drilling samples have been evaluated and compared with the technical requirements in TCVN 10379: 2014

According to preliminary estimation, if this technology is used to build warehouse and road foundation, it will save about 30% of the cost compared to the traditional construction methods, and contribute to ensuring the ecological sea environment

Keywords: Particle size analysis, chemical additives, dredging material, compressive strength, splitting tensile strength

1 Vấn đề vật chất nạo vét luồng hàng hải

Theo ước tính năm vật liệu thải, dạng: bùn, đất, cát từ hoạt động nạo vét luồng phục vụ cho ngành hàng hải đạt số 12 triệu m3 Lượng vật chất nạo vét thường xử lý thải bỏ theo phương án vận chuyển, nhấn chìm khu vực biển ngồi khơi có độ sâu lớn khơng làm phát sinh nhiều chi phí việc vận chuyển xa (Hình 1), nhấn chìm mà cịn ảnh hưởng đến mơi trường sinh thái biển Trong nguồn tài nguyên cát làm vật liệu xây dựng, ngày trở nên khan mà nhu cầu sử dụng ngày tăng [1]

Bảng Thành phần cấp phối vật chất nạo vét gia cố bằng phụ gia hóa cứng đất

TT Phụ gia sử dụng Vật chất nạo vét

(%)

Xi măng

(%)

Phụ gia

CP1 Không 94 CP2 RRP (Đức) 94 lít CP3 TS (Việt Nam) 94 lít CP4 Lignosunphonate 94 0,4%

Bảng Kết thí nghiệm nén mẫu vật chất nạo vét gia cố phụ gia hóa cứng đất

Ngày nén mẫu

(Ngày)

Cường độ chịu nén trung bình mẫu

(MPa)

CP1 CP2 CP3 CP4 0,91 2,21 1,92 3,05 14 1,79 2,89 2,61 3,91 28 1,93 3,32 2,98 4,34

Hình Sự phụ thuộc cường độ chịu nén vào thời gian

2

0 10 20 30

Cư

ờn

g

độ

c

hịu

n

én

(M

P

a)

Thời gian (Ngày) Cường độ chịu nén - Thời gian

CP1 CP2 CP3 CP4

Hình Thành phần hạt vật chất nạo vét tuyến luồng Lạch Huyện Hải Phòng

nạo vét lấy bãi chứa khu vực Nam Đình Vũ, Hải Phịng sau gia cố với 6% xi măng phụ gia hóa cứng đất đạt cường độ trung bình 3,5MPa sau thời gian bảo dưỡng 07 ngày 4,1MPa sau thời gian bảo dưỡng 28 ngày đảm bảo tiêu chuẩn sức chịu nén sử dụng làm cơng trình đường giao thơng kho, bãi chứa hàng hóa

Trong báo này, nhóm tác giả trình bày cách phân tích lựa chọn phụ gia hóa cứng đất kết nghiên cứu sử dụng chất kết dính kết hợp với loại phụ gia để hóa cứng vật chất nạo vét nạo vét sau sử dụng hỗn hợp vật liệu xử lý để thi cơng đường giao thơng làm cơng trình kho, bãi chứa hàng hóa

2 Phân tích lựa chọn loại phụ gia hóa cứng vật chất nạo vét luồng Lạch Huyện

Theo báo cáo kết thí nghiệm thành phần hạt đơn vị thí nghiệm Cơng ty Cổ phần thí nghiệm khảo sát xây dựng Bạch Đằng [6] Vật chất nạo vét luồng Lạch Huyện - Hải Phịng có thành phần hạt Hình 2:

Từ kết phân tích thành phần hạt vật chất nạo vét tuyến luồng Lạch Huyện - Hải Phịng nêu thấy hàm lượng cát chiếm đến 59,35%; hàm lượng bụi sét cao tương ứng 20,76% 19,89% Đối chiếu với yêu cầu vật liệu dùng san lấp làm cơng trình [3], [4] hàm lượng bụi vượt 20% sử dụng làm vật liệu san lấp trực tiếp Do vậy, để sử dụng vật chất nạo vét làm vật liệu san lấp cần phải gia cố để đạt yêu cầu kỹ thuật vật liệu làm cơng trình Trên sở kế thừa kết nghiên cứu trước [1], nghiên cứu này, nhóm tác giả sử dụng xi măng 03 loại phụ gia hóa cứng đất để tiến hành hóa cứng vật chất nạo vét phục vụ thi cơng bãi chứa hàng hóa Bốn loại cấp phối ký hiệu CP1, CP2, CP3 CP4 phục vụ công tác nghiên cứu có thành phần hỗn hợp vật liệu sau (Bảng 1), cấp phối

gồm 03 tổ mẫu để thí nghiệm xác định cường độ chịu nén thời điểm 07 ngày, 14 ngày 28 ngày, tổ mẫu gồm 03 mẫu, trình thí nghiệm nhóm nghiên cứu lấy giá trị trung bình 03 mẫu để so sánh phân tích khả chịu lực cấp phối lựa chọn, kết thí nghiệm nén mẫu vật chất nạo vét gia cố phụ gia hóa cứng đất trình bày Bảng Hình 3:

61

SỐ 65 (01-2021)

Hình Cơng tác khoan lấy mẫu ngồi trường và chuẩn bị mẫu để thí nghiệm

Hình Thí nghiệm mẫu khoan HK1 đến HK9

Bảng Cường độ chịu nén mẫu khoan bãi thử nghiệm

Loại mẫu Ký hiệu Đường kính mẫu, mm Tiết diện, mm2 Lực phá hoại, kN Cường độ kháng nén, MPa Nén

HK1 102 8171,3 14,643 1,792 HK2 102 8171,3 29,784 2,543 HK3 102 8171,3 15,613 1,910

Bảng Mô đun đàn hồi mẫu khoan bãi thử nghiệm

Loại mẫu Ký hiệu Đường kính mẫu, mm Tiết diện, mm2 Lực tác dụng, kN Mô đun đàn hồi, MPa Mô đun đàn hồi

HK4 102 8171,3 3,256 320,919 HK5 102 8171,3 3,122 366,881 HK6 102 8171,3 3,202 391,324

Bảng Cường độ ép chẻ mẫu khoan bãi thử nghiệm

Loại mẫu Ký hiệu Đường kính mẫu, mm Chiều dài đường sinh, mm Lực phá hoại, kN Cường độ ép chẻ, MPa Ép chẻ

HK7 102 118,51 7,837 0,413 HK8 102 117,25 9,136 0,486 HK9 102 120,00 9,447 0,491 ngày CP4 đạt giá trị 3,05MPa, thời điểm 14 ngày

đạt 3,91MPa 28 ngày đạt 4,34MPa Do đó, nhóm nghiên cứu lựa chọn CP4 để triển khai mô hình bãi chứa hàng hóa thử nghiệm với diện tích 50m2, toàn vật chất nạo vét sử dụng mơ hình thử nghiệm lấy khu vực Nam Đình Vũ - Hải Phịng

3 Đánh giá kết mơ hình thử nghiệm

Kết thí nghiệm mẫu vật chất nạo vét gia cố phịng cho thấy CP4 hồn tồn đáp ứng tiêu chuẩn kỹ thuật để làm bãi chứa hàng hóa (Bảng 1-TCVN 10397: 2014) Để đánh giá xác kết nghiên cứu yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng cơng trình, cơng tác thí nghiệm ngồi trường đóng vai trị quan trọng Chính 09 mẫu khoan trường ký hiệu HK1 đến HK9 lấy để đánh giá tiêu lý bãi thử nghiệm (Hình 4), 03 mẫu HK1 đến HK3 dùng để xác định cường độ chịu nén, 03 mẫu HK4 đến HK6 để xác định mô đun đàn hồi 03 mẫu HK7 đến HK9 để xác định cường độ ép chẻ

Kết thí nghiệm cường độ chịu nén, mô đun đàn hồi cường độ ép chẻ mẫu khoan ngồi trường trình bày Bảng 3, Bảng Bảng

So sánh kết chịu nén mẫu đúc

phịng thí nghiệm mẫu khoan ngồi trường thấy chênh lệch lên đến 52% (4,34MPa so với 2,08MPa), yếu tố ảnh hưởng đến chênh lệch kết mẫu đúc phịng mẫu khoan ngồi trường q trình trộn hỗn hợp vật liệu trường chưa đồng đều, công tác lu nèn chưa đảm bảo số lượt ảnh hưởng thời tiết, nhiệt độ độ ẩm q trình thi cơng Tuy nhiên, kết tiêu lý mẫu khoan trường cường độ chịu nén, mô đun đàn hồi, cường độ chịu ép chẻ đảm bảo yêu cầu kỹ thuật bãi cơng trình theo qui định Bảng TCVN 10379: 2014 [5]

4 Kết luận kiến nghị

vét luồng Lạch Huyện lấy bãi chứa khu vực Nam Đình Vũ, Hải Phịng sau gia cố với 6% xi măng phụ gia hóa cứng đất đạt cường độ chịu nén trung bình 2,08MPa, mơ đun đàn hồi trung bình 359,71MPa cường độ chịu ép chẻ 0,46MPa sau thời gian bảo dưỡng 07 ngày đảm bảo tiêu chuẩn kỹ thuật để làm công trình đường giao thơng kho, bãi chứa hàng hóa theo quy định [5]

Theo tính tốn sơ áp dụng cơng nghệ hóa cứng vật chất nạo vét luồng Lạch Huyện - Hải Phòng để làm kho bãi, làm đường sử dụng phụ gia hóa cứng đất Lignosunphonate tiết kiệm chi phí thi cơng đường tái sử dụng nguồn vật chất nạo vét tuyến luồng hàng hải Cùng với tiết kiệm chi phí vận chuyển đổ bỏ vật liệu nạo vét lợi ích bảo đảm mơi trường sinh thái biển Góp phần hướng tới phát triển thành phố Hải Phòng đất nước theo hướng bền vững, thân thiện với môi trường

Đối với kết thí nghiệm ép chẻ mẫu đất gia cố nhóm tác giả dùng thiết bị để ép chẻ cho mẫu bê tông nên phá hoại mẫu sớm, kết chưa sát thực tế, nhóm tác giả kiến nghị cần làm thêm thí nghiệm bổ sung để đánh giá tiêu thiết bị phù hợp

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] Trần Long Giang, Nguyễn Thị Diễm Chi, Đánh

giá tiêu lý vật chất nạo vét luồng hàng hải trước sau xử lý, Tạp chí giao thơng vận tải Thành phố Hồ chí Minh, No 2, 2020

[2] Long Giang Tran, Study on Use of Dredging Materials in Hai Phong Navigational Access Channel for Construction of Infrastructure and Protecting the Environment in Hai Phong Port, Journal of Mechanical Engineering Research and Developments, ISSN: 1024-1752, Vol 43, No 2, pp 01-10 2019

[3] TCVN 5747: 1993, Đất xây dựng - Phân loại [4] TCVN 4198:2014, Đất xây dựng - Phương pháp

phân tích thành phần hạt phịng thí nghiệm [5] TCVN 10379:2014, Gia cố đất chất kết dính

vơ hóa chất tổng hợp sử dụng thi công đường Thi công nghiệm thu

[6] Cơng ty Cổ phần Thí nghiệm Khảo sát xây dựng Bạch Đằng, Báo cáo kết thí nghiệm thí nghiệm thành phần hạt vật chất nạo vét luồng Lạch Huyện Hải Phòng 2019

SỐ 65 (01-2021) 63

NGHIÊN CỨU CÁC YẾU TỐ TỔ CHỨC KHAI THÁC HIỆU QUẢ VẬN TẢI ĐA PHƯƠNG THỨC CHỞ HÀNG CONTAINER

TUYẾN HẢI PHÒNG - BẮC NINH

RESEARCH ON ELEMENTS OF EFFICIENT OPERATION

OF MULTIMODAL TRANSPORT FOR CONTAINERIZED CARGOES BETWEEN HAI PHONG AND BAC NINH

NGUYỄN MINH ĐỨC*, BÙI THANH HẢI, NGUYỄN HỮU HƯNG Khoa Kinh tế, Trường Đại học Hàng hải Việt Nam

*Email liên hệ: ducnguyen@vimaru.edu.vn

Tóm tắt

Cảng Hải Phịng có vị trí quan trọng, đóng vai trị là cửa ngõ quốc tế cho hàng hóa xuất nhập của miền Bắc đất nước Trong năm gần đây, lượng hàng qua cảng liên tục tăng lên, đặc biệt hàng đóng container Bên cạnh việc phát triển quy mô lực thông qua hệ thống cảng biển, đáp ứng yêu cầu kinh tế nhiệm vụ kết nối cảng biển với miền hậu phương đồng thời trở nên cấp thiết Ngoài nhiệm vụ giải phóng hàng hóa, tránh ách tắc tổ chức khai thác mạng lưới vận tải cách hiệu quả, nhằm giảm chi phí logistics cho hàng hóa mục tiêu vơ quan trọng Nghiên cứu phân tích thực trạng hệ thống giao thơng vận tải phía Bắc để từ đề xuất mơ hình vận tải đa phương thức chở hàng container kết nối khu vực Bắc Ninh cảng Hải Phòng, đồng thời xác định yếu tố để tổ chức khai thác cách hiệu Kết nghiên cứu bước đầu trước khảo sát chi phí thực tế để xác định vai trò yếu tố đến tổng chi phí khai thác chung mơ hình thực

Từ khóa: Vận tải đa phương thức, chi phí khai thác, cảng Hải Phòng, hàng container.

Abstract

Haiphong port plays an important role as the international gateway of Northern Vietnam and the whole country In recent years, the volume of cargoes, especially containerized, through the port has increased gradually The efficient and effective operation and management of transport network to both reduce logistics cost and avoid congestion therefore are extremely important This

paper will firstly analyze the current situation of transport network connecting Haiphong port and then, suggest appropriate multimodal transport carrying containers on the route between Haiphong port and Bac Ninh, as well as identify elements that might impact on the operational efficient of the modal The research results will be the input for later studies on examining the role of given elements to the transport modal operation

Keywords: Multimodal transport, operational cost, Haiphong port, containerized cargoes

1 Đặt vấn đề

Cảng Hải Phịng có vị trí quan trọng, đóng vai trị cửa ngõ quốc tế cho hàng hóa xuất nhập miền Bắc đất nước Trong năm gần đây, lượng hàng qua cảng liên tục tăng lên, đặc biệt hàng đóng container Bên cạnh việc phát triển quy mô lực thông qua hệ thống cảng biển, đáp ứng yêu cầu kinh tế nhiệm vụ kết nối cảng biển với miền hậu phương đồng thời trở nên cấp thiết Ngồi nhiệm vụ giải phóng hàng hóa, tránh ách tắc tổ chức khai thác mạng lưới vận tải cách hiệu quả, nhằm giảm chi phí logistics cho hàng hóa mục tiêu vô quan trọng

vận tải đa phương thức việc vận chuyển hàng hóa hai phương thức vận tải sở hợp đồng vận tải đa phương thức Hợp đồng vận tải đa phương thức hợp đồng giao kết người gửi hàng người kinh doanh vận tải đa phương thức, theo người kinh doanh vận tải đa phương thức đảm nhận thực dịch vụ vận chuyển hàng hóa để thu tiền cước cho tồn trình vận chuyển, từ địa điểm nhận hàng đến địa điểm trả hàng cho người nhận hàng [2]

Nghiên cứu phân tích thực trạng hệ thống giao thơng vận tải phía Bắc để từ đề xuất mơ hình vận tải đa phương thức chở hàng container kết nối khu vực Bắc Ninh cảng Hải Phòng, đồng thời xác định yếu tố để tổ chức khai thác cách hiệu Kết nghiên cứu bước đầu trước khảo sát chi phí thực tế để xác định vai trị yếu tố đến tổng chi phí khai thác chung mơ hình thực

2 Phân tích thực trạng mạng lưới vận tải phía Bắc kết nối cảng Hải Phịng đề xuất mơ hình vận tải đa phương thức

Trong năm gần đây, với phát triển kinh tế, khối lượng hàng hóa vận chuyển khu vực Đồng sông Hồng vận tải đường vận tải đường thủy nội địa có xu hướng tăng lên Trong đó, lượng hàng hóa vận chuyển đường sắt lại có xu hướng giảm xuống

Bảng Khối lượng hàng hóa vận chuyển khu vực Đồng bằng sông Hồng giai đoạn 2014-2017

Đơn vị: nghìn

Năm 2014 2015 2016 2017

Đường 265.067 288.159 315.345 343.241 Đường sắt 1.018 977 789 749 Đường thủy

nội địa 99.322 108.100 121.285 131.941

Nguồn: Niên giám vận tải logistics, 2018 [3] Thực trạng phương thức vận tải phía Bắc kết nối cảng Hải Phịng trình bày sau đây:

2.1 Vận tải đường

Tổng số km đường vùng có 117.017,2km, Đường: cao tốc 620km chiếm 0,77%; Quốc lộ 6.810,5km chiếm 4,21%; Đường tỉnh 13.795km chiếm 7,50%; Đường huyện 24.408,2 km chiếm 18,14%; Đường xã 71.383,5km chiếm 69,38% Mật độ đường so với diện tích 0,92 km/km2 (cao so với bình quân nước 0,76

km/km2, so với dân số 3,19 km/1.000 dân (cao so với bình quân nước 2,96 km/1.000 dân)

Mạng đường vùng phân bố tương đối hợp lý, hình thành trục nối trọng tâm kinh tế Hà Nội, Hải Phòng Quảng Ninh với địa phương khác vùng, đồng thời kết nối vùng với vùng miền khác nước Từ thủ đô Hà Nội hình thành đường vành đai thành phố trục nan quạt Mạng lưới quốc lộ, tỉnh lộ khu vực phía Bắc hầu hết nối từ thủ Hà Nội đến tất tỉnh theo cấu trúc hình giải quạt, với trục ngang Đông Tây, vành đai Mạng lưới đường huyện, xã hình thành phát triển nhanh Hệ thống đường khu vực phía Bắc bao gồm quốc lộ, nối liền vùng, tỉnh, đến cửa quốc tế với Trung Quốc, CHDCND Lào

2.2 Vận tải đường sắt

Đường sắt gồm tuyến chính: tuyến lên biên giới Trung Quốc (tuyến Hà Nội - Lào Cai Hà Nội - Lạng Sơn), tuyến vùng duyên hải (Hà Nội - Hải Phòng Lưu Xá - Kép - Quảng Ninh - Cái Lân), tuyến vào phía Nam (tuyến Hà Nội - TP HCM) Do nguyên nhân khách quan nguyên nhân chủ quan khó khăn vốn, đầu tư dàn trải, thay đổi chủ trương, nên dự án đường sắt nước nói chung vùng KTTĐ Bắc Bộ nói riêng triển khai chậm

Việc nâng cấp tuyến đường sắt có đạt tiêu chuẩn cấp I chưa thực được; việc xây dựng tuyến đường sắt tốc độ cao, đường sắt đơi điện khí hóa tuyến Hà Nội - Hải Phòng, kết nối đường sắt với cảng biển quốc tế, khu kinh tế lớn chưa triển khai

65

SỐ 65 (01-2021)

cảng Chùa Vẽ Hải Phòng bến cảng Cái Lân Quảng Ninh Tuy nhiên, hai bến cảng kết hợp làm hàng tổng hợp, lượng hàng container cịn lại sức cạnh tranh hai bến cảng thị trường hạn chế

2.3 Vận tải đường thủy nội địa

Mạng lưới sơng ĐBSH hình thành hai hệ thống sơng hệ thống sơng Hồng sơng Thái Bình, hai hệ thống sơng nối với sơng Đuống, sơng Luộc, có tiềm khai thác vận tải thủy lớn Thời gian qua thực đầu tư đảm bảo tuyến vận tải Quảng Ninh - Hải Phòng, Quảng Ninh - Hải Phòng - Ninh Bình có báo hiệu 100%, chạy tàu ca 100% tổng chiều dài sông Đã nâng cấp tuyến Quảng Ninh - Phả Lại (128km), Hải Phòng - Hồ Bình - Sơn La, Lạch Giang - Hà Nội, Hải Phịng - Việt Trì Đã xây dựng cảng Ninh Phúc (công suất khoảng 1,8 triệu T/năm) để triển khai phương án vận tải container vào sâu nội địa Đặc biệt, 02 năm trở lại đây, xu hướng phát triển vận tải container đường sông dần trở nên rõ rệt Năm 2019, công ty Bắc Kỳ Logistics khai trương cảng thủy nội địa Tri Phương công ty Lokaport bắt đầu khai thác cảng thủy Dabaco Tân Chi Bắc Ninh, sông Đuống Năm 2020, công ty Lokaport tiếp tục kết hợp với CTCP Vận tải thủy Tân Cảng đưa vào khai thác cảng thủy Hoàng Anh Hải Dương Các cảng thủy phục vụ xếp dỡ hàng container tuyến Hải Phịng - Bắc Ninh với sà lan có sức chở từ 40TEUs đến 150TEUs Chiều cao tĩnh không cầu bắc qua sông tuyến cho phép sà lan xếp container cao đến ba lớp Chiều dài tuyến đường thủy từ cảng thủy đến cụm cảng Hải Phịng 120km với hành trình chiều trung bình 12 Giá cước vận tải thủy chở hàng container đưa mức thấp từ 20% đến 30% so với vận chuyển đường Ngoài ra, việc sử dụng vận tải thủy nội địa có tác dụng góp phần giảm áp lực cho vận tải đường bộ, giảm ách tắc, tai nạn giao thông sà lan sức chở 120TEUs thay cho 60 xe đầu kéo Trong thời gian tới, doanh nghiệp vận tải nâng cao hiệu khai thác vận tải đa phương thức có sử dụng vận tải thủy nội địa việc sử dụng đường sơng kết nối miền hậu phương với cảng biển Hải Phòng chắn chiếm tỷ trọng lớn đáng kể

Từ phân tích thực trạng phương thức giao thơng vận tải phía Bắc, mơ hình vận tải đa phương thức phù hợp mơ hình kết hợp

vận tải đường vận tải thủy nội địa, chủ yếu phục vụ giải phóng hàng container cho cảng biển Hải Phịng Đường sắt, hiệu tổ chức vận tải đa phương thức, yêu cầu lượng vốn đầu tư lớn, với điều kiện tại, chưa thể đáp ứng yêu cầu vận tải đường sắt nói riêng, chưa thể phục vụ cho vận tải đa phương thức, giải phóng hàng container cho cảng biển

3 Cơ sở lý luận chi phí vận tải container đường bộ, đường thủy

Có nhiều cách tiếp cận để xây dựng mơ hình tính tốn chi phí vận tải Các cách tiếp cận theo Cooper & Kaplan (1999) là: 1) chi phí trực tiếp hay gián tiếp; 2) chi phí cố định hay chi phí biến đổi; 3) chi phí cá nhân q tồn hay phần; 4) định giá dựa hoạt động [4] Trong nghiên cứu này, cách tiếp cận chi phí cố định chi phí biến đổi vốn chấp nhận rộng rãi sử dụng

Vận tải đa phương thức kết hợp vận tải thủy nội địa vận tải đường bao gồm ba phận chi phí bản, là: chi phí vận tải đầu cuối, chi phí nâng hạ container cảng thủy nội địa chi phí vận tải thủy nội địa

3.1 Chi phí vận tải đường

ra địa điểm người gửi hàng Suốt trình lên/xuống tải container, xe đầu kéo trở cảng, không với sơ mi rơ mooc container Nó bước di chuyển người gửi hàng thứ hai để đem sơ mi rơ mooc khác với container Các sơ mi rơ mooc với container bị bỏ lại kéo đầu kéo sau

3.2 Chi phí nâng hạ container cảng thủy nội địa

Có loại trang thiết bị khác nhau, từ cần cẩu đa mục đích chuyên dụng từ trang thiết bị (cần cẩu hay máy xếp dỡ) di động cố định Các cảng container, nhiên, thường có nhiều trang thiết bị nhiều để hỗ trợ việc trung chuyển Ví dụ, khu vực lưu container tạm thời, việc trung chuyển tàu xe tải thường bất khả thi Trong thực tế, đa dạng cấu trúc cảng, số lượng chủng loại trang thiết bị bố cục, tìm thấy Chúng ta thể chi phí cấu thành việc chuyển tải cảng thuỷ nội địa với tiểu sử cảng khác để phân tích qui mơ kinh tế tiềm Chi phí cố định bao gồm chi phí mặt bằng, xây dựng bến cảng, đầu tư trang thiết bị, chi phí biến đổi bao gồm nhiên liệu, ICT, chi phí khác, vv Các chi phí phụ thuộc vào lực làm hàng, trang thiết bị cảng, diện tích cảng độ dài cầu bến

Áp lực tắc nghẽn cơng đoạn làm hàng cảng (ví dụ tàu thuỷ nội địa lớn đến phải bốc dỡ hàng nhanh) dẫn đến việc tăng chi phí lần làm hàng Cuối cùng, vận hành cảng bị ảnh hưởng khả dụng liệu thông tin kết nối với vận tải Thực tế chi phí cố định chiếm phần lớn tổng chi phí vận hành cảng vận tải thuỷ nội địa, số lần di chuyển tác động lớn đến chi phí lần di chuyển

3.3 Chi phí vận tải thủy nội địa

Các chi phí vận tải thủy nội địa chia thành chi phí cố định biến đổi Các chi phí biến đổi bao gồm nhiên liệu, bảo trì sửa chữa Các chi phí cố định bao gồm nhân cơng vốn Các chi phí vốn bao gồm khấu hao, lãi suất, bảo hiểm, sửa chữa bảo dưỡng, lưu cảng, chi phí khác (hành chính, liên lạc, chứng nhận, chi phí chìm, khác) Các chi phí sửa chữa bảo dưỡng, nhiên, cố định phần, chi phí tăng tàu sử dụng nhiều Chi phí nhiên liệu tính theo mức tiêu thụ nhiên liệu giá nhiên liệu Rất nhiều điều kiện ảnh hưởng tới

việc tiêu thụ nhiên liệu, tốc độ, kích thước hình dáng tàu, lực dòng nước, sức máy định sẵn đặc điểm cụ thể động Do số điều kiện này, chi phí nhiên liệu thay đổi theo tuyến đường thuỷ khác nhau, mà thực tế khiến chi phí nhiêu liệu thay đổi theo chuyến cụ thể Hơn nữa, yếu tố tải trọng sà lan đóng vai trò quan trọng việc tiêu thụ nhiên liệu Như vậy, chi phí nhiên liệu cho chuyến vịng trịn, hai chiều có tải chuyến chiều, chiều có tải chiều ngược lại chở rỗng khác

Tầm quan trọng chi phí cố định điển hình cấu trúc chi phí vận tải thuỷ nội địa Hơn nữa, chi phí cố định bao gồm phần lớn vốn, mà cụ thể chi phí khấu hao lãi suất tàu Hệ chi phí cố định tương đối cao hệ số tải trọng cao tàu yêu cầu để đạt chi phí vận chuyển thấp đơn vị tải Tất nhiên, vận hành tàu lớn có khả đạt qui mô kinh tế, nhu cầu vận chuyển đủ lớn Thêm vào đó, để khai thác hiệu tàu, tỉ lệ sử dụng quan trọng, tỉ lệ liên quan chặt chẽ đến thời gian tàu Một chuyến có thời gian ngắn cho phép có nhiều chuyến khoảng thời gian Do đó, chi phí cố định trải nhiều dịch vụ vận tải kết chi phí vận tải đơn vị giảm Các yếu tố định cho thời gian chuyến thời gian qua khoá cầu (nếu chúng cần mở) thời gian làm hàng chờ tàu cảng Hơn nữa, cầu ảnh hưởng đến hiệu suất chi phí vận tải thuỷ đường bộ, qua cầu hạn chế số lớp container vận chuyển Vì vậy, tuyến cụ thể dịch vụ vận tải thuỷ nội địa hiệu suất cảng ảnh hưởng đến hiệu suất chi phí vận tải thuỷ nội địa

4 Xác định yếu tố tác động đến hiệu khai thác mô hình vận tải đa phương thức chở hàng container

Một mơ hình vận tải đa phương thức vận chuyển hàng container kết hợp vận tải thủy nội địa vận tải đường bao gồm 06 yếu tố, đồng thời yếu tố định đến tính kinh tế chi phí vận tải đa phương thức so với vận tải đơn phương thức đường bộ, sau:

a Quãng đường vận tải

67

SỐ 65 (01-2021)

Bảng Phân loại cảng thủy nội địa theo quy mơ

Tiêu chí Cảng nhỏ Cảng trung Cảng lớn Cảng rất lớn Lượng hàng thông qua (TEU)

20.00

0 50.000 120.000 200.000

Số lượng TTBXD cần trục di động, xe nâng cần trục di động, xe nâng cần trục chân đế, cần trục di động, xe nâng cần trục chân đế, xe nâng

Diện tích

(ha) 1,5 3 Chiều dài

cầu tàu (m)

100 200 240 300

Nguồn: Zhang đồng (2009)

địa lý cảng thủy nội địa so với vị trí địa điểm trả hàng/nhận hàng Địa điểm trả hàng/nhận hàng sở logistics ICD, kho CFS kho hàng người gửi hàng/nhận hàng Do đó, vị trí cảng thủy nội địa cần tính tốn cho gần điểm trả hàng/nhận hàng khách hàng tiềm năng, khu công nghiệp thuận lợi đường giao thông kết nối

b Cách thức tổ chức khai thác vận tải

Như phân tích trên, thơng thường, có ba cách tổ chức khai thác vận tải đầu cuối, qua đó, tác động đến chi phí chặng vận tải đường mơ hình vận tải đa phương thức

- Một là: phương tiện vận tải chở hàng từ cảng thủy nội địa nơi trả hàng, đồng thời xếp hàng vào container trước quay trở lại cảng thủy nội địa Trong trường hợp này, tỷ lệ % quãng đường chạy rỗng hành trình phương tiện vận tải 0%

- Hai là: phương tiện vận tải chở hàng từ cảng thủy nội địa nơi trả hàng, sau chở container rỗng quay trở lại cảng thủy nội địa Trong trường hợp này, tỷ lệ % quãng đường chạy rỗng hành trình phương tiện vận tải 50%

- Ba là: phương tiện vận tải chở hàng từ cảng thủy nội địa nơi trả hàng, sau chở container rỗng đến địa điểm khác để xếp hàng, trước quay trở cảng thủy nội địa Trong trường hợp này, tỷ lệ % quãng đường chạy rỗng hành trình phương tiện vận tải nằm khoảng từ 0% đến 50%, phụ thuộc vào khoảng cách điểm trả hàng điểm xếp hàng

c Kích thước container vận chuyển

Được sử dụng phổ biến thực tế container 20’ (1TEU) container 40’ (2 TEUs) Nếu vận tải đường bộ, chi phí cho vận chuyển container 40’ container 20’ chặng đường coi nhau, thực xe đầu kéo Tuy nhiên, vận tải thủy nội địa, chi phí nâng hạ container 40’ container 20’ cảng thủy nội địa khác nhau, phương tiện xe nâng, cần trục cần lần nâng hạ cho container 20’, phải thực lần nâng hạ cho container 40’

d Quy mô cảng thủy nội địa

Quy mô cảng thủy nội địa có tác động đến

chi phí nâng hạ container ngun lý tính kinh tế nhờ quy mơ

Khi cảng lớn, lượng hàng qua cảng nhiều chi phí đơn vị để nâng hạ container có hội tiết kiệm Theo Zhang đồng (2009), theo quy mô, cảng thủy nội địa chia thành cảng nhỏ lượng hàng thông qua hàng năm 20.000TEUs, cảng trung bình lượng hàng thơng qua hàng năm 50.000TEUs, cảng lớn lượng hàng thông qua hàng năm đạt 120.000TEUs [7]

e Sức chở phương tiện vận tải thủy nội địa

Sức chở phương tiện vận tải thủy nội địa tác động đến chi phí vận chuyển đơn vị qua tính kinh tế nhờ quy mơ Trên giới, kích thước phương tiện vận tải thủy phổ biến cỡ 200 TEUs, nhiên thực tế khai thác sử dụng phương tiện có kích thước lớn nhỏ Trên tuyến Bắc Ninh - Hải Phòng sử dụng cỡ tàu 40TEUs, 70TEUs 120TEUs Một số doanh nghiệp chuẩn bị đưa vào sử dụng cỡ tàu 150TEUs

f Cách thức tổ chức khai thác chuyến vận tải thủy nội địa

chiều có chiều hàng hóa chiều chạy rỗng Với hai cách thức tổ chức này, tỷ lệ % quãng đường chạy rỗng phương tiện hành trình tương ứng 0% 50% Khi phương tiện chạy rỗng, chi phí nhiên liệu tiết kiệm so với chở hàng chi phí vận chuyển đơn vị chuyến vòng tròn lại thường thấp

5 Kết luận

Nghiên cứu hệ thống hóa sở lý luận cấu chi phí yếu tố ảnh hưởng đến chi phí vận tải kết hợp phương thức vận tải vận tải đường thủy Thơng qua phân tích thực trạng hệ thống vận tải miền Bắc đến cảng Hải Phòng, nghiên cứu đề xuất phương án vận tải đa phương thức khả thi kết hợp vận tải thủy nội địa Nghiên cứu đồng thời xây dựng yếu tố tác động đến kết chi phí mơ hình đồng thời lấy làm sở cho nghiên cứu mức độ tác động yếu tố chi phí tới vận tải đa phương thức chở hàng container tuyến đường Bắc Ninh đến cảng Hải Phòng

Lời cảm ơn

Nghiên cứu tài trợ Trường Đại học Hàng hải Việt Nam đề tài mã số: DT20-21.74

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] United Nations, Convention on International Multimodal transport of Goods 1980

[2] Bộ Giao thông vận tải, Văn hợp số

03/VBHN-BGTVT Vận tải đa phương thức 2019 [3] Viện Chiến lược Giao thông vận tải, Niên giám

thống kê vận tải logistics 2018

[4]Cooper, R and Kaplan, R.S, The design of cost managent systems, Prentice Hall, 2nd edition, Upper Saddle River, New Jersey 1999

[5] Kreutzberger, E., Konings, R and Aronson, L.,

Evaluation of the cost performance of pre- and post-haulage in intermodal freight networks: analysis of the interaction of production models and demand characteristics, in: B Jourquin, P Rietveld and K Westin (eds), Towards better performing transport networks, Routledge, Taylor & Francis Group, pp.256-284 2006 [6] Konings, R., Drayage and the competitiveness of

intermodal freight transport, Proceedings of the 87th Annual Transport Research Board Annual

Meeting, Washington 2008

[7] Zhang, M.,Wiegmans, B.W and Tavasszy, L.A.,

A Comparative study on port hinterland intermodal container transport: Shanghai and Rotterdam, 5th Advanced Forum on Transport of China, IET Conference Publications, Vol 2009, Issue 50 CP, pp.15-25 2009

SỐ 65 (01-2021) 69

NGHIÊN CỨU MỐI QUAN HỆ TƯƠNG QUAN TRONG NGẮN HẠN VÀ DÀI HẠN GIỮA MỘT SỐ BIẾN SỐ KINH TẾ VĨ MÔ CỦA VIỆT NAM A RESEARCH OF MACROECONOMIC INTERRELATIONSHIPS OF VIETNAM

IN SHORT-RUN AND LONG-RUN

HÀN HUYỀN HƯƠNG*, TRƯƠNG THỊ NHƯ HÀ Khoa Kinh tế, Trường Đại học Hàng hải Việt Nam

*Email liên hệ: huonghh.ktcb@vimaru.edu.vn

Tóm tắt

Bài viết sử dụng phương pháp VEC (vector error correction) với số liệu phân tích được thu thập theo quý từ năm 2010 đến năm 2019 nhằm nghiên cứu mối quan hệ tương quan giữa GDP, đầu tư trực tiếp nước ngoài FDI, thương mại quốc tế, tỷ lệ lạm phát, cung tiền và đầu tư công Việt Nam Kết của kiểm định đồng liên kết Johansen khẳng định rằng, có tồn mối quan hệ dài hạn giữa các biến Phân tích yếu tố động trong ngắn hạn cho thấy rằng, đầu tư công và FDI có sự ảnh hưởng lớn tới tăng trưởng kinh tế Ở chiều ngược lại, tăng trưởng kinh tế và lạm phát là hai nhân tố chính tác động tới dòng vốn FDI chảy vào Việt Nam Ngoài ra, ngoại thương phụ thuộc rất lớn vào FDI và tỷ lệ lạm phát của Việt Nam đóng vai trò quan trọng sự ảnh hưởng tới động lực của một số biến kinh tế chủ yếu Bài viết nhấn mạnh cần những chính sách kinh tế hiệu và ổn định để kiểm soát lạm phát và phát triển kinh tế bền vững

Từ khóa: Mơ hình VECM, quan hệ tương quan

giữa các biến số vĩ mô, quan hệ ngắn hạn, quan hệ dài hạn, mô hình vector hiệu chỉnh sai số

Abstract

Employing VEC (vector error correction) methodology and using quarterly data over 10 - year period from March 2010 to December 2019, this paper studies the interrelationships among GDP, foreign direct investment FDI, foreign trade, inflation rate, money supply and state investment in Vietnam Results of the Johansen cointegration test affirm the presence of a long-run relationship among variables The analysis of the short-run dynamics shows that state investment and FDI have great impact on GDP growth On the other hand, GDP growth and inflation rate are two main factors affecting FDI inflow Furthermore, foreign trade is relied much on FDI and inflation

rate appears to play a crucial role in affecting the dynamics of some of the key economic variables The research emphasizes the need for effective and consistent economic policies to control the rate of inflation and promote sustainable economic growth

Keywords: VEC model, macroeconomic interrelationships, short-run relationship, long-run relationship, VECM

1 Đặt vấn đề

những tài liệu dẫn chứng thì mối quan hệ tương quan phụ thuộc và tác động lẫn giữa những biến số này vẫn chưa được quan tâm nghiên cứu Vì vậy, sự hiểu biết về mối quan hệ tương quan phụ thuộc lẫn giữa các biến số sẽ góp phần giúp các nhà làm luật đưa được những chiến lược hiệu quả tình huống gặp phải những cú sốc khác của nền kinh tế Điều này có ý nghĩa quan trọng điều kiện hiện nền kinh tế Việt Nam hội nhập nhanh với nền kinh tế toàn cầu và cùng với đó cũng dễ bị tác động bởi những cú sốc từ bên ngoài

2 Kết quả phân tích thực nghiệm

a Kiểm tra tính dừng, lựa chọn độ trễ tối ưu và kiểm tra quan hệ dài hạn giữa các biến

Ký hiệu các biến mô hình sau: CPI (lạm phát bản so với cùng kỳ đơn vị %), FDI (đầu tư trực tiếp nước ngoài đơn vị triệu USD), GGDP (tổng tăng trưởng GDP đơn vị %), M2 (cung tiền đơn vị tỷ đồng), NK (tổng giá trị nhập khẩu đơn vị triệu USD), XK (tổng giá trị xuất khẩu đơn vị triệu USD), PINV (đầu tư công đơn vị tỷ đồng)

Để kiểm định tính dừng của chuỗi số liệu, hai phương pháp phổ biến được sử dụng cỡ mẫu nhỏ là kiểm định ADF (Agment Dickey và Fuller) và kiểm định PP (Phillips - Perron) Trong bài nghiên cứu này, tác giả sử dụng kiểm định Augmented Dickey - Fuller (ADF) để kiểm tra Kết quả kiểm tra tính dừng cho thấy, các biến mô hình là không dừng dừng ở sai phân bậc (Xem bảng 1)

Bảng Kết quả kiểm định tính dừng Biến Chuỗi dữ

liệu gốc

Chuỗi dữ liệu sai phân bậc CPI 0,5930 0,0091 FDI 0,9114 0,0001 GGDP 0,2681 0,0000 M2 0,3248 0,0001 NK 0,6680 0,0000 XK 0,0752 0,0000 PINV 0,6481 0,0000

Nguồn: Tính toán từ phần mềm Eviews 8.0

Kết quả độ trễ tối ưu được lựa chọn theo tiêu AIC

Để kiểm tra mối quan hệ dài hạn giữa các biến, phương pháp đồng liên kết Johansen (1988) được sử dụng Bảng và thể hiện kết quả kiểm định đồng liên kết Johansen dựa dạng nguyên gốc của số liệu. Kết

quả kiểm định cho thấy, ta chấp nhận giả thiết H0 của kiểm định Trace (H0: r ≤ 4) và kiểm định Max (H0: r = 4) ở mức ý nghĩa 5% Như vậy, có thể kết luận rằng, tồn tại vector đồng liên kết Nói cách khác, tồn tại bằng chứng của mối quan hệ tuyến tính dài hạn giữa các biến mô hình nên mơ hình VECM được thực hiện để tìm quan hệ giữa biến

Bảng Kết quả kiểm định Trace về mối quan hệ dài hạn giữa các biến với mức ý nghĩa 5%

Hypothesized

No of CE(s) Prob.

None 0,0000 At almost 0,0000 At almost 0,0000 At almost 0,0002 At almost 0,0257 At almost 0,4304

Nguồn: Tổng hợp từ phần mềm Eviews 8.0 Bảng Kết quả kiểm định giá trị riêng cực đại với mức ý

nghĩa 5%

Hypothesized

No of CE(s) Prob.

None 0,0001 At almost 0,0004 At almost 0,0010 At almost 0,0024 At almost 0,0198 At almost 0,5766

Nguồn: Tổng hợp từ phần mềm Eviews 8.0

b Phân tích quan hệ ngắn hạn

Kết quả phân tích mô hình VECM cho thấy:

Với biến phản ứng là chỉ số giá tiêu dùng CPI:

71

SỐ 65 (01-2021)

Bảng Kết quả đánh giá tác động dài hạn

Error Correction: D(CPI) D(GGDP) D(LFDI) D(LM2) D(LNK) D(LPINV) D(LXK)

CointEq1 -0,321295 -0,032572 7,525059 0,042481 -0,121251 0,157726 0,702623 (0,11948) (0,04050) (4,33422) (0,12864) (0,31833) (0,96872) (0,21946) [-2,68908] [-0,80420] [ 1,73620] [ 0,33022] [-0,38090] [ 0,16282] [ 3,20158]

CointEq2 0,820560 -0,037929 26,90930 -0,404438 -0,314127 -1,190217 -0,504184 (0,23279) (0,07891) (8,44441) (0,25064) (0,62021) (1,88737) (0,42758) [ 3,52494] [-0,48066] [3,18664] [-1,61362] [-0,50649] [-0,63062] [-1,17916]

CointEq3 0,021209 -0,010234 -1,785255 -0,023629 0,064556 -0,035248 0,082382 (0,01001) (0,00339) (0,36328) (0,01078) (0,02668) (0,08119) (0,01839) [ 2,11786] [-3,01463] [-4,91429] [-2,19141] [ 2,41954] [-0,43411] [ 4,47864]

CointEq4 -0,130380 -0,033265 -2,111819 0,006116 0,753602 0,368586 0,563124 (0,07329) (0,02484) (2,65843) (0,07891) (0,19525) (0,59417) (0,13461) [-1,77909] [-1,33904] [-0,79438] [ 0,07750] [ 3,85966] [ 0,62033] [ 4,18341]

Nguồn: Tính toán từ phần mềm Eviews

Với biến phản ứng là tăng trưởng kinh tế GGDP: CPI có ảnh hưởng tích cực lên GGDP ở đợ trễ 1, nghĩa là CPI của giai đoạn trước tăng thì GGDP ở giai đoạn này có xu hướng tăng theo FDI có ảnh hưởng chiều lên GGDP ở cả độ trễ và 2, nghĩa là nếu FDI của quý trước tăng, thì GDP của quý này cũng có xu hướng tăng theo Đầu tư công có ảnh hưởng chiều lên GGDP ở độ trễ 1, nghĩa là nếu quý trước đầu tư công tăng thì GGDP của quý này có xu hướng tăng Giá trị XK có ảnh hưởng chiều lên GGDP ở đợ trễ Giá trị M2 tác động chiều lên GGDP ở độ trễ Giá trị NK không ảnh hưởng lên GGDP

Với biến phản ứng là đầu tư trực tiếp nước ngoài FDI: CPI không ảnh hưởng tới FDI, tăng trưởng kinh tế GGDP ảnh hưởng chiều lên FDI ở độ trễ Các biến M2, XK, NK đều không ảnh hưởng tới việc thu hút đầu tư FDI

Với biến phản ứng là cung tiền M2: khơng có biến ảnh hưởng tới M2

Với biến phản ứng là đầu tư cơng PINV: khơng có biến ảnh hưởng tới đầu tư công

Với biến phản ứng là giá trị xuất khẩu XK: chịu ảnh hưởng ngược chiều của đầu tư trực tiếp nước FDI

Với biến phản ứng là giá trị nhập khẩu NK: chịu ảnh hưởng chiều của CPI ở độ trễ Tăng trưởng kinh tế GGDP ảnh hưởng ngược chiều lên NK ở độ trễ FDI ảnh hưởng chiều lên NK ở

độ trễ Đầu tư công tác động chiều lên NK ở cả độ trễ

c Phân tích quan hệ dài hạn

Đánh giá về mối quan hệ dài hạn qua phương trình hiệu chỉnh sai sớ ra:

CPI chịu ảnh hưởng dài hạn qua hiệu chỉnh sai số CointEq1 (hệ số beta âm p-value nhỏ 0.05- t-stats<-1.96) từ biến NK, PINV XK Trong đó, NK và XK có ảnh hưởng tích cực kéo dài lên CPI Đầu tư công PINV ảnh hưởng ngược chiều dài hạn lên CPI

Tăng trưởng kinh tế GGDP chịu ảnh hưởng quan hệ dài hạn từ CointEq3 Trong đó, GGDP chịu ảnh hưởng ngược chiều của NK chịu ảnh hưởng chiều dài hạn của đầu tư công PINV

Biến đầu tư trực tiếp nước FDI chịu ảnh hưởng quan hệ dài hạn từ CointEq3 Trong đó, FDI chịu ảnh hưởng ngược chiều của NK chịu ảnh hưởng chiều dài hạn của đầu tư công PINV

Các biến XK, PINV, M2 không chịu ảnh hưởng dài hạn từ biến khác mơ hình (hệ sớ của CointEq đều dương nên không chịu ảnh hưởng của quan hệ dài hạn)

Hàm phản ứng đẩy

biến này tiếp nhận những tác động bất thường (shocks) từ biến khác Ngoài ra, kết quả phân tích hàm phản ứng đẩy cịn cho biến hiệu ứng tác đợng của biến theo thời gian Hệ số phản ứng của từng biến biến thay đổi (+ phản ứng chiều, - phản ứng ngược chiều) Gần = không phản ứng Kết quả hàm phản ứng đẩy nhằm bở trợ cho phân tích VECM

Khi có sự thay đổi từ những biến số khác thì tỷ lệ lạm phát chưa phản ứng ngay, mà từ quý trở thì sự phản ứng mạnh dần, đạt đỉnh ở quý 4, và từ quý trở thì mức độ phản ứng giảm dần Tỷ lệ lạm phát phản ứng mạnh nhất với đầu tư trực tiếp nước ngoài và chính nó quá khứ Trong quý đầu, cung tiền có ảnh hưởng ngược chiều lên lạm phát, sau đó lại ảnh hưởng cùng chiều

-.010 -.005 000 005 010 015 020 025

1 10 LM2 LFDI LPINV

LXK LNK GGDP CPI

Response of CPI to Cholesky One S.D Innovations

Nguồn: Tính toán từ phần mềm Eviews 8.0 Hình Kết quả hàm phản ứng của CPI

-.005 -.004 -.003 -.002 -.001 000 001 002 003 004

1 10 LM2 LFDI LPINV

LXK LNK GGDP CPI

Response of GGDP to Cholesky One S.D Innovations

Nguồn: Tính toán từ phần mềm Eviews 8.0 Hình Kết quả hàm phản ứng của GGDP

Phản ứng của GGDP biến động liên tục suốt thời kỳ nghiên cứu Những cú sốc của GGDP quá khứ và đầu tư công là nhân tố có ảnh hưởng mạnh nhất tới GGDP của hiện tại và nhân tố này có ảnh hưởng ngược chiều Trong quý đầu, ảnh hưởng của FDI lên GGDP là chưa rõ nét, từ quý trở đi, FDI có ảnh hưởng cùng chiều lên GGDP

-.2 -.1

1 10 LM2 LFDI LPINV

LXK LNK GGDP CPI

Response of LFDI to Cholesky One S.D Innovations

Nguồn: Tính toán từ phần mềm Eviews 8.0 Hình Kết quả hàm phản ứng của LFDI Nhìn chung, tất cả các biến đều có tác động đến FDI FDI phản ứng mạnh nhất với những cú sốc của chính nó quá khứ, sau đó là những biến động từ CPI và GGDP

-.04 -.03 -.02 -.01 00 01 02

1 10 LM2 LFDI LPINV

LXK LNK GGDP CPI

Response of LM2 to Cholesky One S.D Innovations

73

SỐ 65 (01-2021)

quý trở đi, những phản ứng này mới ngày càng rõ nét Ba nhân tố NK, XK và CPI có ảnh hưởng ngược chiều lên M2 GGDP, M2 và đầu tư công có ảnh hưởng cùng chiều lên M2

-.03 -.02 -.01 00 01 02 03

1 10 LM2 LFDI LPINV

LXK LNK GGDP CPI

Response of LNK to Cholesky One S.D Innovations

Nguồn: Tính toán từ phần mềm Eviews 8.0 Hình Kết quả hàm phản ứng của LNK Những cú sốc từ FDI có ảnh hưởng mạnh nhất tới NK Nếu có một sự thay đổi từ FDI thì lập NK sẽ có phản ứng cùng chiều và phản ứng này mạnh dần, đạt đỉnh ở quý 3, sau đó sẽ giảm dần và từ quý thì có ảnh hưởng ngược chiều Những thay đổi tỷ lệ lạm phát có tác động tới NK khoảng quý đầu và sau đó những ảnh hưởng này mất dần

-.08 -.04 00 04 08 12

1 10 LM2 LFDI LPINV

LXK LNK GGDP CPI

Response of LPINV to Cholesky One S.D Innovations

Nguồn: Tính toán từ phần mềm Eviews 8.0 Hình Kết quả hàm phản ứng của LPINV Những thay đổi của đầu tư công quá khứ có ảnh hưởng mạnh nhất tới giá trị đầu tư công ở hiện tại, tiếp theo là FDI Tác động từ những thay đổi của

FDI tới PINV tương đối ổn định suốt cả giai đoạn nghiên cứu và là ảnh hưởng ngược chiều Bốn nhân tố GGDP, XK, NK, CPI dường không có tác động tới đầu tư công

-.015 -.010 -.005 000 005 010 015 020 025

1 10 LM2 LFDI LPINV

LXK LNK GGDP CPI

Response of LXK to Cholesky One S.D Innovations

Nguồn: Tính toán từ phần mềm Eviews 8.0 Hình Kết quả hàm phản ứng của LXK Xuất khẩu có phản ứng mạnh nhất với những cú sốc từ lạm phát và FDI Ngoại trừ những thay đổi từ GGDP, các nhân tố khác hầu hết đều có tác động cùng chiều tới xuất khẩu Tác động của CPI tới XK tăng dần, đạt đỉnh ở quý và sau đó gần giữ nguyên mức ảnh hưởng Nhìn chung, phản ứng của xuất khẩu đối với những cú sốc từ những biến còn lại biến động liên tục suốt thời kỳ nghiên cứu

4 Kết luận

Sử dụng số liệu thống kê theo quý từ năm 2010 đến 2019, tác giả nghiên cứu mối quan hệ tương quan giữa GDP, đầu tư trực tiếp nước ngoài FDI, ngoại thương, tỷ lệ lạm phát, đầu tư công và cung tiền tại Việt Nam Kết quả của kiểm định đồng liên kết Johansen rằng, tồn tại mối quan hệ dài hạn giữa các biến Ngoài ra, dựa phân tích hàm phản ứng đẩy, sự chặt chẽ mối quan hệ tương quan ngắn hạn rất khác giữa các biến Từ đó có thể rút được một số gợi ý chính sách sau:

Thứ nhất, đầu tư công và FDI có sự ảnh hưởng lớn tới tăng trưởng kinh tế của Việt Nam Điều này là đúng với thực tế tại Việt Nam giai đoạn từ năm 2010 đến Đầu tư công là rất cần thiết việc tạo động lực cho nền kinh tế Do vậy, cần trì và làm chặt chẽ thêm các chính sách sử dụng hiệu quả vốn đầu tư công và tăng cường thu hút FDI

Việt Nam Như vậy, FDI và tăng trưởng có mối quan hệ tác động qua lại lẫn Điều này ngụ ý rằng các nhà làm luật tại Việt Nam cần tiếp tục ưu tiên các biện pháp trì sự tăng trưởng ổn định, tập trung vào tái cấu trúc nền kinh tế, nâng cao hiệu quả và sức cạnh tranh, cải cách hệ thống ngân hàng và các công ty nhà nước Le, Cabalu và Salim (2014) tìm rằng việc cổ phần hóa các doanh nghiệp nhà nước có quy mô vừa và lớn có thể cải thiện đáng kể suất làm việc của các doanh nghiệp nước, qua đó kích thích tăng trưởng dài hạn tại Việt Nam

Thứ hai, cả nhập khẩu và xuất khẩu của Việt Nam đều chịu tác động lớn từ FDI Điều này càng khẳng định vai trò của FDI đối với sự thịnh vượng và phát triển của nền kinh tế Việt Nam Chính phủ Việt Nam cần có những chính sách thiết thực, hiệu quả, kịp thời để thu hút và hấp thụ nguồn vốn FDI chảy vào nền kinh tế Kết quả này cũng đảm bảo cho những phân tích tiếp theo Việt Nam đã ký kết được một số các hiệp định thương mại tự với những đối tác chiến lược liên minh châu Âu EU, Hàn Quốc hay Liên minh kinh tế Á Âu EAEU

Cuối cùng, tỷ lệ lạm phát là một nhân tố quan trọng ảnh hưởng tới một số biến vĩ mô cốt lõi mô hình VECM được nghiên cứu Tỷ lệ lạm phát là biến có tác động mạnh nhất tới xuất khẩu và là biến có sự ảnh hưởng đứng thứ hai tới FDI Nếu có cú sốc xảy với tỷ lệ lạm phát thì sẽ làm một số biến khác dao động mạnh Vì vậy, việc trì một mức lạm phát hợp lý và ổn định là rất cần thiết Ngoài ra, kiểm soát lạm phát cũng góp phần ổn định kinh tế vĩ mô và thúc đẩy tăng trưởng dài hạn, đặc biệt bối cảnh Việt Nam hội nhập mạnh mẽ với nền kinh tế khu vực và thế giới hiện

Lời cảm ơn

Nghiên cứu này được tài trợ bởi Trường Đại học Hàng hải Việt Nam đề tài mã số: DT20-21.72

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1]CEIC Database Country Statistics Truy cập năm 2020 từ:

http://www.ceicdata.com/en/statistics/Vietnam [2]Fischer, S The role of macroeconomic factors in

growth. Journal of monetary economics, Vol.32(3), pp.485-512 1993

[3]Nguyễn Thị Kim Chung Mối quan hệ giữa đầu tư công với tăng trưởng kinh tế lạm phát: Kinh nghiệm quốc tế học cho Việt Nam 2020 Truy cập ngày 10/1/2021 từ:

http://tapchinganhang.gov.vn/moi-quan-he-giua-dau-tu-cong-voi-tang-truong-kinh-te-va-lam-phat-kin h-nghiem-quoc-te-va-bai-hoc-cho-.htm

[4]Nguyễn Đức Độ Mối quan hệ giữa tăng trưởng,

lạm phát, tiết kiệm và đầu tư công Việt Nam.

2014 Truy cập ngày 10/1/2021 từ:

http://tapchitaichinh.vn/nghien-cuu-trao-doi/moi-qua n-he-giua-tang-truong-lam-phat-tiet-kiem-va-dau -tu-tai-viet-nam-phan-2-83119.html

[5]Johansen, S Statistical analysis of cointegration vectors Journal of economic dynamics and control, Vol.12(2), pp.231-254 1998

[6]Tăng Mỹ Sang Tác đợng của sách tiền tệ

đến tăng trưởng kinh tế 2019 Truy cập ngày 10/1/2021 từ:

http://tapchitaichinh.vn/ngan-hang/tac-dong-cua-chinh-sach-tien-te-den-tang-truong-kinh-te-315668.html [7]World Bank World Development Indicators

Truy cập năm 2020 từ:

http://databank.worldbank.org/data/views/reports/tab leview.aspx

SỐ 65 (01-2021) 75

ỨNG DỤNG MƠ HÌNH ĐỊNH LƯỢNG TÌM HIỂU MỐI QUAN HỆ GIỮA VỐN ĐẦU TƯ VÀ TĂNG TRƯỞNG KINH TẾ CỦA VIỆT NAM

GIAI ĐOẠN 2010-2019

APPLICATION OF THE QUANTITATIVE MODEL FOR LEARNING

THE RELATIONSHIP BETWEEN VIETNAM'S INVESTMENT AND GROWTH IN THE PERIOD 2010-2019

TRẦN NGỌC HƯNG

Khoa Kinh tế, Trường Đại học Hàng hải Việt Nam Email liên hệ: hungtn.ktcb@vimaru.edu.vn Tóm tắt

Nghiên cứu tác giả tập trung vào phân tích mối quan hệ biện chứng hai biến số kinh tế quan trọng tăng trưởng kinh tế vốn đầu tư của Việt Nam thực giai đoạn từ năm 2010 đến năm 2019 Tác giả tiến hành thu thập số liệu theo quý tiến hành phân tích định lượng việc sử dụng kiểm định nhân Granger, mơ hình vector, hàm phản ứng đẩy, phân tích phân rã phương sai nhằm đánh giá chi tiết cụ thể tác động vốn đầu tư đến tăng trưởng kinh tế liệu có mối quan hệ ngược tăng trưởng kinh tế đến việc thu hút nguồn vốn đầu tư

Từ khóa: Tăng trưởng kinh tế, vốn đầu tư, mơ hình định lượng

Abstract

This study focuses on analyzing the dialectical relationship between two important economic variables: Vietnam's economic growth and investment capital, which were carried out in the period from 2010 to 2019 It is supposed to collect data quarterly and conduct quantitative analysis using Granger causality test, vector model, push-response function, analysis of variance decomposition to evaluate specific details about the impact of investment capital on economic growth as well as whether there is an inverse relationship of economic growth to attracting investment capital

Keywords: Economic growth, investment capital, quantitative model

1 Giới thiệu chung

Theo nhiều luồng quan điểm mà điển hình theo OECD năm 2002 có vốn đầu tư nguồn quan trọng việc thúc đẩy tăng trưởng kinh tế

thông qua kênh chủ yếu lĩnh vực khoa học công nghệ thông qua chuyển giao cơng nghệ bí quyết; tạo nguồn nhân lực chất lượng cao; tạo hội việc hội nhập vào kinh tế quốc tế; thúc đẩy môi trường cạnh tranh nước chủ nhà; cuối hỗ trợ đắc lực việc phát triển doanh nghiệp tái cấu

Tuy nhiên nguồn vốn đầu tư khơng hồn tồn tác động tích cực chiều đến tăng trưởng mà tồn tác động ngược chiều, tức cản trở tăng trưởng kinh tế nước sở việc tăng trưởng lệ thuộc vào ngoại lực mà yếu nội lực Bên cạnh cịn gây nhiều khó khăn việc thực sách kinh tế

2 Cơ sở lý luận

Về cơng thức tính tốn theo phương pháp chi tiêu ta có mối liên hệ tổng sản phẩm quốc nội (GDP) đầu tư (I) sau: GDP = C + G + I + NX [1], C chi tiêu hộ gia đình, G chi tiêu phủ NX xuất rịng, điều cho thấy tăng đầu tư làm tăng giá trị GDP Bên cạnh tăng trưởng GDP xuất phát từ thành phần C, G hay NX

Đã có số nghiên cứu mối quan hệ biến số kinh tế này, có nghiên cứu tồn quan hệ chiều từ đầu tư đến tăng trưởng kinh tế, có quan điểm lại tồn mối quan hệ hai chiều chúng Cụ thể theo nghiên cứu Champa Bati Dutta cộng nghiên cứu họ có mối quan hệ chiều từ nguồn vốn đầu tư trực tiếp nước FDI đến tăng trưởng lại mối quan hệ hai chiều vốn đầu tư nước đến tăng trưởng từ thực tiễn Bangladesh [3] Trong nghiên cứu Obiamaka P.Egbo có kết tương tự có mối liên hệ chiều từ nguồn vốn FDI đến tăng trưởng kinh tế mà khơng có mối quan hệ ngược lại từ thực tiễn quốc gia Nigeria [6]

Nghiên cứu thực nghiệm Turkey nhà nghiên cứu Hasan Bakir lại tồn mối quan hệ hai chiều tăng trưởng kinh tế đầu tư trực tiếp nước [4]; kết thu nghiên cứu Mr Rahmatullah Pashtoon quốc gia Afghanistan [7] Mối quan hệ hai chiều hai biến nhà nghiên cứu Burcu Turkcan thực nghiệm 23 quốc gia thuộc tổ chức Hợp tác Phát triển kinh tế (OECD) với kết tác động tăng trưởng kinh tế đến thu hút nguồn vốn đầu tư lớn so với đóng góp nguồn vốn đầu tư đến tăng trưởng kinh tế [8]

Cũng theo nghiên cứu khác Anita Kumari nghiên cứu mối quan hệ điện tiêu thụ, đầu tư trực tiếp nước tăng trưởng kinh tế India lại có kết luận mối quan hệ chiều từ tăng trưởng kinh tế đến thu hút vốn đầu tư nước [5]

Với mục tiêu củng cố lý luận thực tiễn Việt Nam, tác giả tập trung tìm hiểu mối quan hệ tăng trưởng đầu tư giai đoạn từ 2010 đến 2019 với nguồn số liệu theo quý, việc sử dụng công cụ định lượng kiểm định mơ hình vector tự hồi quy (VAR-Vector Autoregression Model) phân tích theo mơ hình hiệu chỉnh sai số (VECM-Vector Error

Correction Model), mối quan hệ nhân Granger,… nhằm đưa kết luận xác đáng tin cậy cho Việt Nam

3 Phương pháp nghiên cứu

Trong nghiên cứu này, tác giả tìm hiểu mối quan hệ tăng trưởng kinh tế, với nguồn liệu mà tác giả thu thập theo quý từ năm 2010-2019, nguồn số liệu thứ cấp mà tác giả thu thập từ Bộ Công thương, Tổng cục Thống kê phạm vi quốc gia Tác giả tiến hành kiểm định cần thiết kiểm định tính dừng chuỗi liệu, kiểm tra nhân Grager, tiến hành kiểm định đồng liên kết Co-integration, từ làm sở cho tiến hành lựa chọn ước lượng theo mơ hình VAR (khi biến không tồn đồng liên kết) VECM (khi biến có tồn đồng liên kết),

Xét hai chuỗi thời gian Y1 Y2 Mơ hình VAR tổng quát Y1 Y2 [2]:

Y1t = α + ∑ 𝛽𝑝1 𝑖Y1t-1 + ∑ 𝛾𝑝1 𝑖Y2t-1 + u1t Y2t =  + ∑ 𝑖

𝑝

1 Y1t-1 + ∑ 𝜃𝑖 𝑝

1 Y2t-1 + u2t

Trong mơ hình trên, phương trình chứa p độ trễ biến

Mơ hình VECM có dạng sau:

Yt = Yt-1 + c1Yt-1 +…+cp-1Yt-p+1 + ut (2) Với Yt-1 phần hiệu chỉnh sai số Sau tác giả tiến hành kiểm định phù hợp, ổn định mơ hình, kiểm định Granger phân tích phân rã phương sai mơ hình để tìm hiểu đưa kết luận

4 Kết nghiên cứu thu

Điều nghiên cứu số liệu theo thời gian việc xem xét liệu chuỗi số thời gian có tính dừng hay khơng Hậu chuỗi số khơng có tính dừng làm cho kết ước lượng trở nên khơng xác khơng cịn đáng tin cậy Nếu chuỗi số dạng thơ chưa có tính dừng ta tiến hành lấy sai phân chuỗi số liệu gốc tiến hành kiểm định tính dừng chuỗi sai phân ta thu

Bảng Kiểm định tính dừng

H0: Chuỗi không dừng

Raw Data I p-value= 0.9995 GDP p-value= 0.9412 1st

differenced

I p-value= 0.0000* GDP p-value= 0.0001*

Nguồn: Tác giả chiết xuất từ kết chạy mơ hình

77

SỐ 65 (01-2021)

chuỗi số dừng được, gọi chuỗi số chuỗi tích hợp bậc d Trong nghiên cứu này, tác giả sử dụng phương pháp kiểm định đơn vị Augmented Dickey-Fuller (ADF), thu kết Bảng

Nhận thấy rằng, chuỗi số liệu thơ ban đầu khơng có tính dừng P-value> Tác giả tiến hành kiểm định ADF nguồn số liệu lấy sai phân cấp kết thu tốt có tính dừng chí với mức ý nghĩa 1%

Tiếp theo tác giả tiến hành kiểm định tính đồng liên kết biến để xem liệu có tồn mối quan hệ đồng liên kết chúng không Nếu biến tồn đồng liên kết, tác giả sử dụng mơ hình VECM, khơng tác giả sử dụng mơ hình VAR Để thực kiểm định tính đồng liên kết, tác giả sử dụng Johansen Cointegration Test thu kết Bảng 2:

Bảng Kiểm định tính đồng kết hợp

Giả thiết H0

Giá trị thống kê Trace

Giá trị thống kê Max-eigen None 77.90584

[0.0000]

50.47030 [0.0000] At most 24.43553

[0.0000]

27.43553 [0.0000]

Nguồn: Tác giả chiết xuất từ kết chạy mơ hình

Nhìn vào kết thu ta dễ dàng thấy kiểm định Trace Test Max-eigenvalue Test cho kết có mối quan hệ đồng tích hợp mức ý nghĩa 5% Do tác giả định sử dụng mơ hình VECM để xem xét mối quan hệ biến số trên:

Bảng Kiểm định độ trễ cho mơ hình VECM Chi-squared test statistics for lag exclusion: Numbers in [ ] are p-values

D(DGDP) D(DI) Joint DLag 161.5606

[ 0.0000]

47.61698 [ 0.0000]

193.4950 [ 0.0000] DLag 69.65157

[ 0.0000]

26.56785 [ 0.0000]

88.16897 [ 0.0000] DLag 78.59463

[ 0.0000]

4.556041 [ 0.1025]

80.35656 [ 0.0000]

Nguồn: Tác giả chiết xuất từ kết chạy mơ hình

Với kết thu từ việc kiểm tra độ trễ biến nội sinh thấy rằng, độ trễ tối đa nằm phạm vi biến 2, sang đến độ trễ có xuất giá trị p-value > 0,05, tác giả định sử dụng độ trễ thu kết mơ hình VECM Bảng

Kết thu từ mơ hình VECM khả quan,

chỉ số cho thấy mức độ phù hợp mô hình đạt cao 96,52% Tiếp theo tác giả tiến hành kiểm định mối quan hệ nhân biến số thông qua kiểm định Granger thể Bảng

Bảng Kết mô hình VECM Vector Error Correction Estimates Standard errors in ( ) & t-statistics in [ ] Cointegrating Eq: CointEq1

DGDP(-1) 1.000000

DI(-1)

68.31783 (15.6169) [ 4.37460] C -33017.09

Error Correction: D(DGDP) D(DI)

CointEq1 -3.586055 (0.20044) [-17.8910] -0.007571 (0.00146) [-5.19242] D(DGDP(-1)) 1.648566 (0.14987) [ 10.9996] 0.006274 (0.00109) [ 5.75422] D(DGDP(-2)) 0.830348 (0.07799) [ 10.6470] 0.003640 (0.00057) [ 6.41586] D(DI(-1)) 192.5764 (21.2112) [ 9.07900] -0.614861 (0.15431) [-3.98468] D(DI(-2)) 86.53297 (18.5883) [ 4.65523] -0.386611 (0.13523) [-2.85901] C -2480.054 (18455.0) [-0.13438] -0.201316 (134.256) [-0.00150] R-squared 0.965261 0.818548 F-statistic 166.7148 27.06666 Mean dependent 10112.53 29.44444 S.D dependent 549162.8 1748.032

Nguồn: Tác giả chiết xuất từ kết chạy mơ hình Bảng Kết kiểm định nhân Granger Dependent variable: D(DGDP)

Excluded Chi-sq df Prob D(DI) 90.04034 0.0000

All 90.04034 0.0000 Dependent variable: D(DI)

Excluded Chi-sq df Prob D(DGDP) 42.11114 0.0000

All 42.11114 0.0000

Kết cho thấy, thực tế từ nguồn số liệu thực nghiệm thu thập GDP I tồn mối quan hệ hai chiều, I tác động đến GDP theo chiều ngược lại Sự ổn định mơ hình tác giả thực Hình 1:

-1.5 -1.0 -0.5 0.0 0.5 1.0 1.5

-1.5 -1.0 -0.5 0.0 0.5 1.0 1.5

Nguồn: Tác giả chiết xuất từ kết chạy mô hình Hình Kiểm định đơn vị

Qua Hình ta thấy mơ hình thu có ổn định mức chấp nhận được, nghiệm tìm phân bố phần lớn nằm vịng trịn đơn vị

Thơng qua hàm phản ứng đẩy tác giả trích dẫn từ kết mơ hình Hình 2, ta thấy tác động thay đổi nguồn vốn đầu tư đến tăng trưởng kinh tế diễn chiều sau chu kỳ yếu dần vào chu kỳ theo hướng âm, chứng tỏ việc đầu tư vào môi trường kinh tế Việt Nam chưa thực có nhiều tác động lớn đến tăng trưởng Lý giải điều giải thích việc lĩnh vực mà nhà đầu tư họ vào Việt Nam chủ yếu vào ngành, khu vực nhạy cảm bất động sản, ngành công nhiệp ô nhiễm… thời gian ngắn làm tăng trưởng dài hạn lại có tác động không tốt đến kinh tế nước nhà Mặt khác lý giải việc tăng trưởng kinh tế Việt Nam phụ thuộc nhiều vào tiêu dùng nước thơng qua sách kích cầu hay thông qua hoạt động xuất

Theo chiều ngược lại quan sát thấy tác động cú sốc kinh tế đến hoạt động thu hút nguồn vốn đầu tư sau từ đến chu kỳ có tác động lâu dai dẳng, điều đồng nghĩa việc nguồn vốn đầu tư vào Việt Nam có dồi ổn định hay không phụ thuộc vào tăng trưởng kinh tế nước sở tại, nhà đầu tư họ coi trọng môi trường sinh lời Việt Nam

Để có kết luận xác mối quan hệ đầu tư tăng trường GDP, tác giả tiến hành kiểm định phân rã phương sai thu kết Bảng

-80,000 -40,000 40,000 80,000

1 10

Response of DGDP to DGDP

-80,000 -40,000 40,000 80,000

1 10

Response of DGDP to DI

-400 -200 200 400 600

1 10

Response of DI to DGDP

-400 -200 200 400 600

1 10

Response of DI to DI

Nguồn: Tác giả chiết xuất từ kết chạy mơ hình Hình Phân tích phản ứng đẩy

Bảng Kết phân rã phương sai Variance Decomposition of DGDP: Period S.E DGDP DI

110556.8 100.0000 0.000000 143951.8 93.23914 6.760857 151876.6 88.40380 11.59620 151888.5 88.40427 11.59573 180934.7 89.95195 10.04805 203023.9 82.42198 17.57802 205786.1 81.14990 18.85010 205848.6 81.10435 18.89565 234262.6 84.72145 15.27855 10 254628.3 81.79968 18.20032 11 257562.5 80.59412 19.40588 12 257666.1 80.55199 19.44801 13 282991.1 83.01522 16.98478 14 302323.0 80.51148 19.48852 15 304756.4 79.53958 20.46042 16 304949.5 79.46538 20.53462 17 330107.9 81.70736 18.29264 18 349328.9 79.87671 20.12329 19 351640.7 78.98635 21.01365 20 351935.6 78.89601 21.10399

Variance Decomposition of DI:

Period S.E DGDP DI

79

SỐ 65 (01-2021)

1169.791 41.37015 58.62985 1200.341 42.31154 57.68846 1237.037 42.55347 57.44653 1299.286 38.57421 61.42579 10 1350.006 42.26164 57.73836 11 1378.392 43.17048 56.82952 12 1432.433 43.40062 56.59938 13 1474.460 41.29703 58.70297 14 1533.326 44.71778 55.28222 15 1559.660 45.51642 54.48358 16 1600.137 45.49664 54.50336 17 1645.619 43.26532 56.73468 18 1696.932 46.00818 53.99182 19 1720.881 46.77004 53.22996 20 1761.119 46.65919 53.34081

Cholesky Ordering: DGDP DI

Nguồn: Tác giả chiết xuất từ kết chạy mơ hình

Tác giả sử dụng kết cho 20 chu kỳ với kết thu bước đầu sau:

- Trong giai đoạn vừa qua tăng trưởng kinh tế Việt Nam có đóng góp tích cực từ nguồn vốn đầu tư mà cụ thể từ chu kỳ thứ 10 trở tác động lên đến 20% Đây số lớn xuất phát từ nguyên nhân mà tác giả trình bày mang ý nghĩa quan trọng thể việc tăng đầu tư có ý nghĩa đóng góp tích cực thúc đẩy tăng trưởng kinh tế

- Liệu việc thu hút nguồn vốn đầu tư vào Việt Nam có phụ thuộc vào tăng trưởng khơng? Câu trả lời có, cụ thể từ chu kỳ thứ 10 tăng trưởng kinh tế định tới 45% thu hút nguồn vốn đầu tư Điều đồng nghĩa nhà đầu tư thật coi trọng tăng trưởng Việt Nam, suất sinh lời nước sở định nhiều đến việc đầu tư họ

5 Kết luận thu từ nghiên cứu

Nghiên cứu thực nghiệm Việt Nam với nguồn số liệu theo quý từ năm 2010 đến năm 2019 hai biến số vĩ mô đầu tư tăng trưởng kinh tế với hỗ trợ kiểm định nhân Granger dựa mô hình hiệu chỉnh sai số VECM biến số dừng sau lấy sai phân cấp Qua kết kiểm định hai biến số có tồn mối quan hệ đồng kết hợp sở để ước lượng mơ hình VECM Việc áp dụng kiểm định nhân Granger, thấy tồn mối quan hệ chiều tăng trưởng kinh tế nguồn vốn đầu tư Việt Nam giai đoạn từ năm 2010 đến năm 2019 Có thể nói nguồn vốn đầu tư có tác động khiêm tốn đến tăng

trưởng kinh tế mức đóng góp 20% lý giải điều nguyên nhân thứ nguồn đầu tư vào Việt Nam chủ yếu vào ngành gây tác động xấu đến môi trường bất động sản, công nghiệp nặng, gia cơng phụ thuộc nhà thầu nước ngồi mà không trọng việc chuyển giao công nghệ hay lĩnh vực tác động chuyển dịch cấu kinh tế nguyên nhân thứ hai tăng trưởng kinh tế Việt Nam phụ thuộc nhiều vào tiêu dùng nước hộ gia đình Chính phủ thêm đóng góp xuất phát từ hoạt động xuất Đi với việc tăng trưởng Việt Nam sở quan trọng thu hút nguồn vốn đầu tư thấy rằng, việc tăng trưởng chưa thực có sở bền vững lâu dài

Từ kết nghiên cứu thu được, thiết nghĩ nhà cầm quyền, nhà hoạch định cần có sách thu hút nguồn vốn đầu tư để đem lại mức tăng trưởng kinh tế cao Song song bên cạnh khơng ngừng trì nhịp độ tăng trưởng kinh tế sở quan trọng việc thu hút nguồn vốn đầu tư nước

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] PGS.TS Nguyễn Văn Dần, Giáo trình kinh tế học vĩ mơ, NXB Tài chính, 2010

[2] GS.TS Nguyễn Quang Dong, Giáo trình kinh tế lượng, NXB Đại học Kinh tế quốc dân, 2013 [3] Champa Bati Dutta, Mohammed Ziaul Haider and

Debasish Kumar Das, Dynamics of Economic Growth, Investment and Trade Openness: Evidence from Bangladesh, South Asian Journal of Macroeconomics and Public Finance, 2017 [4] Hasan Bakir and Filiz Eryilmaz, Causal

Relationship between Foreign Direct Investment and Economic Growth: Evidence from Turkey, Handbook of Research on Strategic Developments and Regulatory Practice in Global Finance (Ed Ozlem Olgu), USA: IGI-Global Publishing, pp.319-330, 2015

[5] Anita Kumar, Causal relationships among electricity consumption, foreign direct investment and economic growth in India, The Electricity Journal, Volume 31, Issue 7, 2018

[6] Obiamaka P Egbo, Foreign direct investment and economic growth in Nigeria: A Granger causality analysis, International Journal of Current Research Vol 3, Issue 11, pp.225-232, October, 2011 [7] Mr Rahmatullah Pashtoon, Impact of Foreign

Afghanistan, We’Ken International Journal of

Basic and Applied Sciences, Volume 2, Issue 2, December, 2017

[8] Burcu Turkcan, How does FDI and Economic growth affect each other? The OECD case?,

International Conference On Emerging Economic Issues In A Globalizing World, Izmir, 2008

SỐ 65 (01-2021) 81

PHÂN TÍCH TIÊU CHÍ LỰA CHỌN ĐỐI TÁC CỦA DOANH NGHIỆP LOGISTICS: ÁP DỤNG PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ KHỐI NGẪU NHIÊN ANALYZING CRITERIA TO SELECT BUSINESS PARTNERS FOR LOGISTICS

FIRMS: APPLYING RANDOMIZED BLOCK DESIGN

VŨ THANH TRUNG*, PHẠM THỊ THU HẰNG Khoa Kinh tế, Trường Đại học Hàng hải Việt Nam

*Email liên hệ: trungvt@vimaru.edu.vn

Tóm tắt

Trong giai đoạn nay, xu hướng đẩy mạnh liên kết, hợp tác doanh nghiệp nước dần trở nên phổ biến Đây xu tất yếu vì có nhiều nghiên cứu thực tiễn chứng minh những lợi ích kinh tế mà mang lại cho doanh nghiệp Các doanh nghiệp logistics ngoại lệ Tuy nhiên, lợi ích kinh tế mà hợp tác mang lại cho doanh nghiệp nhiều hay cịn phụ thuộc vào đối tác mà họ hợp tác Chính vì doanh nghiệp logistics phải xem xét các tiêu chí rõ ràng q trình lựa chọn đối tác Bài báo sử dụng phương pháp thiết kế khối ngẫu nhiên để đánh giá khác biệt mức độ quan trọng của tiêu chí lựa chọn với nhóm doanh nghiệp khác nhau Kết cho thấy nhóm doanh nghiệp khác nhau có thứ tự ưu tiên mức độ quan trọng tiêu chí khác Tuy nhiên có điểm chung đó nhóm đánh giá yếu tố quan trọng nhất Uy tín đối tác quan trọng Khoảng cách địa lý

Từ khóa: Hợp tác, doanh nghiệp logistics, tiêu chí lựa chọn đối tác, thiết kế khối ngẫu nhiên.

Abstract

In recent years, cooperation between firms has gradually become one of the most common forms of running a business because empirical evidence suggests that it is beneficial to firms Logistics firms are not an exception Furthermore, the overall benefits brought by the partnership are also determined by business partners Therefore, logistics firms tend to have their own set of criteria for choosing appropriate partners because they want to maximize the benefits of cooperation This article employs a randomized block design method to assess the importance of these criteria The results show a statistically significant difference between the importance of these criteria among different firms However, all firms agree on the fact that the most

crucial criterion is Partner reputation, and the least important criterion is the Geographical distance between firms

Keywords: Co-operation, logistics firms, Partner selection criteria, randomized block design

1 Mở đầu

Trong năm vừa qua, xu hướng tồn cầu hóa hội nhập quốc tế mở hội phát triển cho quốc gia Các hoạt động thương mại phát triển nhanh chóng tạo động lực tăng trưởng cho doanh nghiệp cung cấp dịch vụ logistics nước Điều thể số lượng doanh nghiệp logistics nước có xu hướng tăng từ số 3.000 doanh nghiệp năm 2018 lên đến 4.000 doanh nghiệp logistics năm 2020 [1] Tuy nhiên phần lớn doanh nghiệp có lực sức cạnh tranh yếu Các doanh nghiệp có hạn chế định vốn, kinh nghiệm, trình độ quản lý khả áp dụng công nghệ thông tin [1], [2] Theo thống kê Hiệp hội Logistics Việt Nam số lượng doanh nghiệp logistics Việt Nam có vốn điều lệ đăng ký 10 tỉ đồng chiếm tỉ trọng lên đến 90% [1] Bên cạnh có đến 60% doanh nghiệp logistics quản lý hoạt động sử dụng giải pháp đơn lẻ chưa có tính tích hợp cao [2]

Do doanh nghiệp logistics nội địa cần phải có định hướng đầu tư phát triển hợp lý để nâng cao sức cạnh tranh Bên cạnh đó, doanh nghiệp nước nên có phương thức hợp tác hiệu để mở rộng thị trường, khai thác hiệu nguồn lực có để tồn phát triển dài hạn

mà doanh nghiệp logistics cung cấp nhóm doanh nghiệp có mối quan hệ hợp tác chặt chẽ với doanh nghiệp logistics nhóm doanh nghiệp xếp dỡ để thực khảo sát

Theo kết khảo sát nhóm tác giả thực hiện, tỉ lệ doanh nghiệp thực hoạt động hợp tác cao doanh nghiệp cung cấp dịch vụ xếp dỡ với 74% sau kho bãi giao nhận 71% cuối vận chuyển 62% Trong số doanh nghiệp thường xuyên liên kết với đối tác để thực hợp đồng, tỉ lệ doanh nghiệp tận dụng ưu hoạt động hợp tác để làm tăng lợi ích doanh nghiệp chiếm tỉ trọng lớn 34% tổng doanh nghiệp cung cấp dịch vụ vận chuyển, 46% doanh nghiệp cung cấp dịch kho bãi Tuy nhiên doanh nghiệp gặp khó khăn định việc thực hoạt động hợp tác Cũng theo khảo sát 54% doanh nghiệp gặp phải khơng tìm hình thức hợp tác, đối tác phù hợp Trong cao doanh nghiệp vận chuyển gần 61%, doanh nghiệp lại dao động xung quanh 50% Cuối vấn đề chia sẻ thông tin đối tác - chiếm 51%

Việc không lựa chọn đối tác phù hợp doanh nghiệp có tiêu chí lựa chọn khác thứ tự ưu tiên tiêu chí lựa chọn khác Do nhóm nghiên cứu thực nghiên cứu với mục đích tìm hiểu tiêu chí lựa chọn đối tác doanh nghiệp logistic Việt Nam mức độ quan trọng tiêu nhóm doanh nghiệp bao gồm: doanh nghiệp giao nhận, kho bãi, vận chuyển xếp dỡ Nghiên cứu sử dụng phương pháp thiết kế khối ngẫu nhiên để đánh giá mức độ quan trọng tiêu chí lựa chọn đối tác đồng đánh giá doanh nghiệp Phương pháp thiết kế khối ngẫu nhiên có số ưu điểm định khơng u cầu phương thức tính tốn phức tạp, đảm bảo mức độ xác kiểm định cách lựa chọn mẫu phù hợp mà đảm bảo đạt mục tiêu nghiên cứu đề

2 Cơ sở lý luận

Hợp tác hoạt động sản xuất kinh doanh xu hướng phát triển chung doanh nghiệp Việc hợp tác giúp doanh nghiệp chia sẻ nguồn lực, tận dụng nguồn lực dư thừa đối tác để thúc đẩy tăng trưởng kinh tế Trong q trình tìm kiếm đối tác, doanh nghiệp nói chung doanh nghiệp logistics nói riêng thường quan tâm đến số đặc điểm như: thị phần, uy tín, mức độ đầu tư cho cơng nghệ,

năng lực cạnh tranh hay khoảng cách địa lý với đối tác

Uy tín đánh giá yếu tố quan trọng nhất, tác động trực tiếp đến định lựa chọn đối tác doanh nghiệp Uy tín doanh nghiệp tài sản vơ hình tác động trực tiếp đến lợi nhuận, khả thâm nhập thị trường khả huy động nguồn lực doanh nghiệp [10], [9] Cũng mà uy tín có ảnh hưởng lớn đến hiệu kinh tế cho không doanh nghiệp mà doanh nghiệp đối tác [7]

Các hoạt động đầu tư cho khoa học công nghệ hay hoạt động đầu tư cho nghiên cứu triển khai (R&D) yếu tố giúp nâng cao hiệu hoạt động doanh nghiệp Trong khoản đầu tư để đẩy mạnh việc ứng dụng công nghệ thông tin hoạt động sản xuất kinh doanh quản lý doanh nghiệp quan trọng, giúp cho đối tượng quản lý trích xuất thơng tin doanh nghiệp dễ dàng phục vụ cho việc định Đồng thời đối tác hay khách hàng dễ dàng tiếp cận với doanh nghiệp, tăng tính tương tác với khách hàng từ cải thiện nâng cao chất lượng sản phẩm dịch vụ [11]

Năng lực cạnh tranh yếu tố quan trọng để lựa chọn đối tác, lực cạnh tranh đánh giá chất lượng sản phẩm, dịch vụ mà doanh nghiệp cung cấp Doanh nghiệp có lợi cạnh tranh cung cấp thị trường sản phẩm có chất lượng tốt hơn, giá rẻ so với doanh nghiệp khác [5], [8], [3] Để cải thiện lực cạnh tranh doanh nghiệp phải nâng cao tiềm lực đầu tư cải thiện chất lượng nhân lực, sở vật chất Việc hợp tác với đối tác có lực cạnh tranh cao giúp cho doanh nghiệp thúc đẩy tăng trưởng kinh tế thông qua việc nâng cao hiệu động [6], [13]

83

SỐ 65 (01-2021)

doanh nghiệp Như có tiêu chí liên quan đến doanh nghiệp đối tác mà doanh nghiệp logistics quan tâm trình lựa chọn

3 Phương pháp thiết kế khối ngẫu nhiên

Bài báo sử dụng phương pháp thiết kế khối ngẫu nhiên để đánh giá mức độ quan trọng thống đánh giá mức độ quan trọng tiêu chí lựa chọn đối tác doanh nghiệp logistics Mỗi tiêu chí nhóm riêng biệt Về mặt lý thuyết, phương pháp thiết kế khối ngẫu nhiên sử dụng để đánh giá khác biệt giá trị trung bình nhóm Trong nhóm mẫu đánh giá lặp lặp lại nhóm đối tượng định đặt vào khối Những khối tập hợp không đồng cá nhân định đánh giá mức độ quan trọng tiêu chí lựa chọn đối tác

Phương pháp thiết kế khối ngẫu nhiên có số ưu điểm như: phương pháp phân tích thống kê đơn giản linh hoạt Ngay liệu bị thiếu tiến hành phân tích sử dụng kỹ thuật ước lượng liệu thiếu (missing plot technique) [12] Bên cạnh số lượng quan sát lớn liệu khơng hồn tồn khác biệt với phân phối chuẩn kiểm định F không bị ảnh hưởng số quan sát nhóm phương sai khơng đồng không tác động nhiều đến độ chuẩn xác kết [4] Đồng thời, việc thiết lập khối giúp loại bỏ đến mức tối đa biến thiên việc đo lường sai số ngẫu nhiên Từ khác biệt nhóm thể rõ ràng Về mặt thống kê, phương pháp thiết kế khối ngẫu nhiên có ưu điểm đưa kết phân tích xác với phương pháp đánh giá lặp Các yếu tố tác động đến định hợp tác đánh giá lặp lặp lại cá nhân (doanh nghiệp tham gia khảo sát) khác

Bước thiết lập danh sách tiêu chí lựa chọn đối tác doanh nghiệp Có tiêu chí nhiều doanh nghiệp quan tâm Thị phần đối tác, Khoảng cách địa lý, Mức độ ứng dụng công nghệ thông tin, Tần suất giao dịch, Uy tín, Khả tài chính, Tiềm lực doanh nghiệp Sau doanh nghiệp đánh giá mức độ quan trọng tiêu chí dựa vào kiến thức chuyên môn kinh nghiệm thực tế doanh nghiệp

Các bước tiến hành kiểm định khác biệt mức độ quan trọng nhóm bắt đầu việc đo lường số tiêu: STT, SSA, SSBL Sự khác biệt tổng thể (SST - Sum of Squares Total) phân tách

thành Sự biến động tác động nhóm (SSA - Sum of Squares Among), Sự biến động tác động khối (SSBL - Sum of Squares among Blocks) Sự biến động yếu tố ngẫu nghiên (SSE - Sum of Squares Error) với bậc tự (d.f - Degree of Freedom) khác

Hình Mối quan hệ SST, SSA, SSBL Trong đó:

𝑆𝑆𝑇 = ∑𝑐𝑗=1∑𝑟𝑖=1(𝑋𝑖− 𝑋̿)2 (1)

𝑆𝑆𝐴 = 𝑟 ∑𝑐𝑗=1𝑛𝑗(𝑋.𝑗− 𝑋̿)2 (2)

𝑆𝑆𝐵𝐿 = 𝑐 ∑𝑟𝑖=1(𝑋̅𝑖− 𝑋̿)2 (3)

𝑆𝑆𝐸 = ∑𝑐𝑗=1∑𝑟𝑖=1(𝑋𝑖𝑗− 𝑋̅.𝑗− 𝑋̅𝑖.+ 𝑋̿)2 (4)

𝑋̿ =∑ ∑ 𝑋𝑖𝑗

𝑟 𝑖=1 𝑐 𝑗=1

𝑟𝑐 (5)

𝑋̅𝑖.= ∑𝑐𝑗=1𝑋𝑖𝑗

𝑐 (6)

𝑋̅.𝑗= ∑𝑟𝑖=1𝑋𝑖𝑗

𝑟 (7) Trong đó: r số lượng khối, c số lượng nhóm, n số giá trị (n=r*c), 𝑋𝑖𝑗 giá trị khối i cho nhóm j, 𝑋̅𝑖 giá trị trung bình khối i, 𝑋̅.𝑗 giá trị trung bình nhóm j

Dựa vào kiểm định mức độ khác biệt giá trị trung bình nhóm khác hai tác động: tính chất nhóm tính chất khối kiểm định F Giả thiết 𝐻0 bị bác bỏ 𝐹𝑠𝑡𝑎𝑡> 𝐹𝑐𝑟𝑖𝑡𝑖𝑐𝑎𝑙

Cặp giả thiết:

𝐻0: Khơng có khác biệt nhóm

𝐻1: Có khác biệt nhóm Kiểm định F cho tác động tính chất nhóm:

𝐹𝑠𝑡𝑎𝑡=

𝑆𝑆𝐴/(𝐶−1)

𝑆𝑆𝐸/((𝑟−1)(𝑐−1)) (8) Kiểm định F cho tác động tính chất khối:

𝐹𝑠𝑡𝑎𝑡=

𝑆𝑆𝐵𝐿/(𝑟−1)

𝑆𝑆𝐸/((𝑟−1)(𝑐−1)) (9) Để tìm nhóm có khác biệt so với phần cịn lại sử dụng phương pháp Tukey Kremer Phương pháp so sánh khác biệt giá trị trung bình nhóm theo cặp với giá trị tới hạn tính công thức:

Giá trị tới hạn= 𝑄𝛼√ 𝑀𝑆𝐸

Nếu khác biệt giá trị trung bình hai nhóm lớn giá trị tới hạn kết luận có đủ chứng mặt thống kê để kết luận giá trị trung bình hai nhóm khác

4 Kết đánh giá

Để khảo sát mức độ quan trọng tiêu chí lựa chọn đối tác nhóm nghiên cứu sử dụng phiếu điều tra để thu thập số liệu Số liệu bao gồm số thông tin như: dịch vụ doanh nghiệp cung cấp, quy mơ doanh nghiệp, khó khăn, lợi ích mức độ thường xuyên hợp tác doanh nghiệp mức độ quan trọng tiêu chí lựa chọn đối tác Đối lượng khảo sát lao động bao gồm nhân viên nhà quản lý doanh nghiệp Mức độ quan trọng đánh giá dựa vào thang Likert với điểm số từ đến Trong - Rất khơng quan trọng, - Khơng quan trọng, - Trung bình, - Quan trọng - Rất quan trọng

Đã có 303 phiếu khảo sát gửi tới doanh nghiệp cung cấp dịch vụ logistics hai phương pháp gửi trực tiếp tới đối tượng vấn gửi câu hỏi điện tử qua Google Form Nhóm nghiên cứu thu 158 phản hồi hợp lệ từ phía doanh nghiệp với tỉ lệ phản hồi 52% Sau lựa chọn 152 doanh nghiệp phù hợp chia thành khối với tỷ trọng doanh nghiệp khối 25% để loại bỏ tác động phương sai không đồng đến kết phân tích

Kết khảo sát cho thấy việc hợp tác trình thực hợp đồng mang lại lợi ích cho hầu hết doanh nghiệp tồn khó khăn định thực Do để tận dụng tối đa lợi ích hoạt động hợp tác doanh nghiệp phải lựa chọn cho đối tác phù hợp Có tiêu chí mà doanh nghiệp quan tâm trình lựa chọn đối tác trình bày Bảng bao gồm: Thị phần đối tác, Khoảng cách địa lý, Khả ứng dụng công nghệ thông tin, Tần suất giao dịch, Uy tín khách hàng, Năng lực đối tác

Bảng cho biết kết đánh giá mức độ quan trọng tiêu lựa chọn đối tác doanh nghiệp Nhìn chung phần lớn tiêu đánh giá điểm số (3 - trung hòa - quan trọng) Điều cho thấy doanh nghiệp tiêu quan trọng cần phải xem xét trình lựa chọn đối tác

Điểm trung bình mức độ quan trọng yếu tố khơng hồn tồn đồng với Sự chênh lệch mức độ quan trọng yếu tố mà doanh nghiệp xem xét thực hoạt động hợp tác hai tác động: tác động nhóm - đặc điểm yếu tố tác động khối - đặc thù doanh nghiệp

Bảng Kết đánh giá mức độ quan trọng chỉ tiêu

Tiêu chí Mức độ

quan trọng

A Thị phần đối tác 3,69 B Khoảng cách địa lý 2,89 C Khả ứng dụng công nghệ thông tin 3,55 D Tần suất giao dịch 3,54 E Uy tín đối tác 4,10 F Tài đối tác 3,71 G Tiềm lực doanh nghiệp 3,70

Kiểm định ANOVA kết hợp với phương pháp thiết kế khối ngẫu nhiên áp dụng cho kết Bảng Dựa vào giá trị P-value (đều 0) cho thấy bác bỏ giả thiết tất mẫu có giá trị trung bình kết luận mức độ quan trọng yếu tố khác Để rõ yếu tố khác biệt so với phần cịn lại sử dụng phương pháp Tukey Kremer so sánh khác biệt giá trị trung bình nhóm với giá trị tới hạn

Bảng Kết phân tích phương pháp thiết kế khối ngẫu nhiên

Source of

Variation SS MS F

P-value

Nhóm 218,31 1,46 8,05 0,00 Khối 118,51 19,75 108,56 0,00 Ngẫu nhiên 162,65 0,18

Tổng 499,48

Bảng Phân tích Tukey Kremer cho nhóm doanh nghiệp Doanh

nghiệp

Giá trị tới hạn

Chỉ tiêu khác

Chỉ tiêu như

Vận chuyển 0,18 A, C, B, E D, F, G Giao nhận 0,16 A, B, E C, D, F, G Kho bãi 0,22 A, B, E C, D, F, G Xếp dỡ 0,22 A, B, E C, D, F, G

Để rõ yếu tố khác biệt so với phần lại sử dụng phương pháp Tukey Kremer so sánh khác biệt giá trị trung bình mức độ quan trọng cặp tiêu chí với giá trị tới hạn Kiểm định Tukey Kremer áp dụng cho nhóm doanh nghiệp cung cấp dịch vụ khác để có nhìn tổng quan mức độ quan trọng yếu tố cho nhóm doanh nghiệp khác

85

SỐ 65 (01-2021)

5 Kết luận

Việc hợp tác giúp cho doanh nghiệp giải hạn chế sở vật chất, chia sẻ thông tin hiệu mở rộng thị phần, tăng cường sức cạnh tranh doanh nghiệp Tuy nhiên nửa doanh nghiệp khảo sát gặp khó khăn định trình hợp tác lo lắng mức độ tin cậy đối tác dẫn đến khó khăn chia sẻ thơng tin (đây rào cản lớn q trình hợp tác), khó khăn lựa chọn hình thức hợp tác đối tác Một ngun nhân nhóm doanh nghiệp khác có thứ tự ưu tiên tiêu chí lựa chọn đối tác khác

Nghiên cứu mức độ quan trọng tiêu chí việc lựa chọn đối tác nhóm doanh nghiệp khơng hoàn toàn đồng Sự khác biệt thứ tự ưu tiên tiêu chí lựa chọn đối tác hai nguyên nhân: yếu tố nhóm - mức độ khác biệt tiêu chí lựa chọn yếu tố khối - đặc thù doanh nghiệp Kết phân tích cho thấy hai tác động có ý nghĩa mặt thống kê Trong nhóm tiêu Thị phần, Khoảng cách địa lý, Khả ứng dụng cơng nghệ thơng tin Uy tín đối tác tiêu mà có mức độ quan trọng với ba tiêu chí cịn lại Đối với nhóm doanh nghiệp, nhóm doanh nghiệp cung cấp dịch vụ vận chuyển có quan điểm khác so với nhóm lại mức độ quan trọng tiêu chí Điều làm cho việc tìm kiếm đối tác phù hợp doanh nghiệp vận chuyển khó khăn - 61% doanh nghiệp vận chuyển cho gặp khó khăn việc tìm kiếm đối tác phù hợp

Tuy nhiên, kiểm định cung cấp chứng mặt thống kê để đưa kết luận kết đánh giá có khác biệt nhóm mà chưa cụ thể yếu tố tạo khác biệt Trong nghiên cứu doanh nghiệp phân tách thành khối nhỏ với đặc thù riêng để tìm ngun nhân tạo khác biệt Đồng thời tìm hiểu thêm yếu tố khác ảnh hưởng đến việc lựa chọn đối tác để có đánh giá xác tiêu chí lựa chọn đối tác doanh nghiệp cung cấp dịch vụ logistics

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] Bộ Công thương, Báo cáo Logistics Việt Nam 2020: cắt giảm chi phí logistics 2020

[2] Bộ Công thương, Báo cáo Logistics Việt Nam

2019: cắt giảm chi phí logistics 2019

[3] Lê Duy Khoa, Phạm Việt Hùng, Lại Xuân Thủy L.X cộng sự, Các yếu tố ảnh hưởng đến lực cạnh tranh doanh nghiệp du lịch tỉnh Quảng Ngãi Hue Univ J Sci Econ Dev, Vol.126(5D), pp.125-137 2017

[4] Berenson M.L., Levine D.M., & Krehbiel T.C ,

Basic Business Statistics: Concepts and Applications, Prentice Hall, Boston 2011 [5] Barnett B.D & Clark K.B., Problem solving in

product development: a model for the advanced materials industries Int J Technol Manag, Vol.15(8), pp.805-820 1998

[6] Becker W & Dietz J., R&D cooperation and innovation activities of firms-evidence for the German manufacturing industry Res Policy, Vol.33(2), pp.209-223 2004

[7] Castilla-Polo F., Gallardo-Vázquez D., Sánchez-Hernández M.I et al, An empirical approach to analyse the reputation-performance linkage in agrifood cooperatives J Clean Prod, Vol.195, pp.163-175 2018

[8] Dunning J.H & Lundan S.M., Multinational enterprises and the global economy, Edward Elgar Publishing 2008

[9] Goldberg A.I., Cohen G., & Fiegenbaum A.,

Reputation building: Small business strategies for successful venture development J Small Bus Manag, Vol.41(2), pp.168-186 2003

[10] Hong P., Dobrzykowski D., Park Y.W et al, Revisiting corporate reputation and firm performance link Benchmarking Int J 2012 [11] Li J & Jiang B., Cooperation performance

evaluation between seaport and dry port; case of Qingdao port and Xi’an port Int J E-Navig Marit Econ, Vol 1, pp.99-109 2014

[12] Liu L & Berger V.W., Randomized Block Design: Nonparametric Analyses Wiley StatsRef: Statistics Reference Online American Cancer Society 2014

[13] Un C.A., Cuervo-Cazurra A., & Asakawa K.,

R&D collaborations and product innovation J Prod Innov Manag, Vol.27(5), pp.673-689 2010

HIỆU QUẢ KỸ THUẬT NGÀNH SẢN XUẤT ĐỒ UỐNG VIỆT NAM: CÁCH TIẾP CẬN HÀM SẢN XUẤT BIÊN CHUNG NGẪU NHIÊN TECHNICAL EFFICIENCY IN VIETNAMESE BEVERAGE INDUSTRY: A STOCHASTIC META FRONTIER PRODUCTION FUNTION APPROACH

NGUYỄN VĂN

Khoa Cơ sở - Cơ bản, Trường Đại học Hàng hải Việt Nam Email liên hệ: vanxpo@vimaru.edu.vn

Tóm tắt

Nghiên cứu phân tích hiệu kỹ thuật tỷ số khoảng cách công nghệ doanh nghiệp sản xuất đồ uống Việt Nam Nghiên cứu sử dụng mô hình hàm sản xuất biên chung ngẫu nhiên với dữ liệu tổng điều tra doanh nghiệp ngành sản xuất đồ uống thu thập Tổng cục thống kê Việt Nam Kết ước lượng cho thấy doanh nghiệp sản xuất đồ uống có cơng nghệ sản xuất hiện đại, doanh nghiệp nước tiếp cận áp dụng công nghệ tốt doanh nghiệp FDI Tuy nhiên, doanh nghiệp FDI khai thác tối đa nguồn lực sản xuất có nên hiệu kỹ thuật biên chung doanh nghiệp tốt so với doanh nước

Từ khóa: Hiệu kỹ thuật, đường biên sản xuất chung ngẫu nhiên, ngành sản xuất đồ uống.

Abstract

This study aims to analyze technical efficiency and technology gap ratio of Vietnamese beverage firms The research uses the stochasticmeta-frontier production function model and the enterprise census data of the beverage industry collected by the Vietnam General Statistics Office The estimated results show that beverage firms have modern production technology, in which domestic firms have approached and applied technology better than FDI firms However, FDI firms have maximized the available production resources, so the meta technical efficiency of these firmsis better than that of domestic firms

Keywords: Technical efficiency, stochastic meta-frontier production, beverage industry

1 Đặt vấn đề

Việt Nam quốc gia có nguồn nguyên liệu thuận lợi cho ngành sản xuất đồ uống Bên cạnh với dân số gần 97 triệu người, Việt Nam thị trường tiêu thụ sản phẩm đồ uống tiềm Với thuận lợi trên, năm qua ngành sản xuất đồ uống Việt Nam có bước phát triển vượt bậc với mức tăng trưởng trung bình khoảng 6% năm giai đoạn 2013-2018 [4]

Với tiềm trên, ngành sản xuất đồ uống Việt Nam thu hút lượng lớn vốn đầu tư trực tiếp nước (FDI) Hàng loạt doanh nghiệp nước với lợi nguồn vốn công nghệ tham gia vào thị trường sản xuất đồ uống Việt Nam Hơn nữa, bối cảnh Cách mạng Công nghiệp 4.0, doanh nghiệp sản xuất đồ uống tích cực việc áp dụng phân tích liệu lớn trí tuệ nhân tạo vào sản xuất kinh doanh Do đó, hiệu suất doanh nghiệp ngành đồ uống Việt Nam năm qua cải thiện rõ rệt Tuy nhiên, thách thức với doanh nghiệp sản xuất đồ uống nước với sức cạnh tranh yếu Điều đặt câu hỏi khoảng cách công nghệ hiệu kỹ thuật doanh nghiệp sản xuất đồ uống FDI doanh nghiệp nước

Xuất phát từ lý trên, nghiên cứu nhằm đo lường, phân tích hiệu kỹ thuật biên chung tỷ số khoảng cách công nghệ doanh nghiệp sản xuất đồ uống Việt Nam

2 Tổng quan tài liệu sở lý thuyết

Hiệu kỹ thuật (TE) khả cực tiểu hóa sử dụng đầu vào để sản xuất véc tơ đầu cho trước, khả thu đầu cực đại từ véc tơ đầu vào cho trước, phản ánh doanh nghiệp cố gắng tránh lãng phí việc sử dụng kết hợp tối ưu yếu tố sản xuất (Farell,1957) [5]

87

SỐ 65 (01-2021)

Khoảng cách công nghệ sản xuất khác biệt công nghệ tốt công nghệ mà doanh nghiệp chọn Tức khoảng cách đường biên nhóm (group-specific frontier) đường biên chung (meta frontier) Việc ước lượng đường biên sản xuất chung cách gộp tất liệu từ nhóm khác khơng xác, làm đường biên chung khơng phủ tất đường biên nhóm Việc tính đường biên sản xuất cho nhóm tính hiệu kỹ thuật (TE) sau so sánh TE nhóm khơng hợp lý, điểm TE đánh giá liên quan đến đường biên sản xuất khác

Mơ hình hàm sản xuất biên chung phát triển Battese cộng (2002, 2004), O’Donnell cộng (2008) ([2], [3], [11]) khắc phục hạn chế Trong mơ hình này, việc ước lượng đường biên chung thực thủ tục ước lượng hỗn hợp hai bước Trong đó, bước ước lượng đường biên nhóm phương pháp hồi quy biên ngẫu nhiên, việc ước lượng đường biên chung kỹ thuật quy hoạch tuyến tính thực bước hai

Giả sử hàm sản xuất biên ngẫu nhiên doanh nghiệp i thuộc nhóm j khoảng thời gian T sau:

  vijt uijt ; ; 

ijt jt ijt j

y  f x e  i n j m t T (1)

Trong yijt xijt đầu véc tơ đầu vào

của doanh nghiệp i, vijt nhiễu thống kê giả

định có phân phối bán chuẩn  

0,

ijt N jv

v  , uijt là

sai số ngẫu nhiên không âm đại diện cho phi hiệu kỹ thuật giả định có phân phối chuẩn cụt

 2

0,

ijt ju

u N  , vijt độc lập với uijt Hiệu kỹ thuật

của doanh nghiệp i cơng nghệ sản xuất nhóm

j được xác định sau [1]:

  ijt

ijt u ijt ijt v jt ijt y TE e

f x e



  (2)

Do hàm sản xuất biên chung M  t ijt

f x cho tất nhóm khoảng thời gian T phủ tất đường biên nhóm nên xác định sau:

  M  uijtM

jt ijt t ijt

f x  f x e (3)

Trong M

ijt

u  để ftM xijt  fjt xijt tỷ số đường biên sản xuất nhóm thứ j so với đường biên sản xuất chung gọi tỷ số khoảng cách công nghệ (TGR) [2]

 

  ijtM

jt ijt u ijt M t ijt f x TGR e f x 

   (4)

Sự tồn tỷ số khoảng cách công nghệ xuất phát từ nguyên nhân doanh nghiệp phải lựa chọn công nghệ cho riêng Sự lựa chọn khơng

phụ thuộc vào yếu tố nội doanh nghiệp mà cịn phụ thuộc vào mơi trường sản xuất, đặc điểm kinh tế xã hội cụ thể Tức là, TGR phụ thuộc vào khả tiếp cận mức độ áp dụng công nghệ sản xuất chung có

Bước một, ước lượng hợp lý cực đại (ML) Battese cộng (2004), O’Donnell cộng (2008) ([3], [11]) áp dụng cho đường biên nhóm cụ thể biểu thức (1) với liệu mảng sau:

   

lnyijt lnfjt xijt ijt i1 ;n jj 1 ;m t1 T (5)

Với sai số tổng hợp ijt vijtuijt , đó:

0, ;   ,  

ijt jv ijt j ijt ju ijt

v N  u N  Z  Z

Gọi fˆjt xijt ước lượng hợp lý cực đại đường biên sản xuất nhóm j, hiệu kỹ thuật

doanh nghiệp i ứng với đường biên nhóm ước lượng kỳ vọng có điều kiện sau:

 

ˆ ˆ uijt | ˆ

ijt

TEE e  (6) Trong đó:

  ˆ ˆijt lnyijt ln fijt xijt

   (7)

Trong bước thứ hai, Battese cộng (2004), O’Donnell cộng (2008) ([3], [11]) ước lượng hàm sản xuất biên chung M 

t

f (3) việc giải toán quy hoạch tuyến tính mà sử dụng ước lượng có từ đường biên nhóm thực bước

Việc ước lượng đường biên chung kỹ thuật quy hoạch tuyến tính khơng có kiểm định thống kê thực Thêm vào đó, việc sử dụng ước lượng có từ đường biên nhóm để ước lượng cho đường biên sản xuất chung không phù hợp, kết ước lượng bị chệch Hơn nữa, kỹ thuật ước lượng khơng tính tốn đến yếu tố môi trường sản xuất khác cú sốc riêng biệt tác động đến doanh nghiệp Nhằm vượt qua hạn chế Huang cộng (2014) [9] đề xuất việc ước lượng đường biên chung bước thứ hai O’Donnell cộng (2008) cách tiếp cận bên ngẫu nhiên

Theo Huang cộng (2014) thì:

( ) ijt v ijt ijt ijt M t ijt y

TGR TE e

f x    (8)

biểu thức (8) viết lại sau:

( ) ijt

ijt

ijt M v ijt ijt

t ijt

y

MTE TGR TE

f x e

   (9)

Trong MTEijt định nghĩa hiệu kỹ

thuật doanh nghiệp i nhóm j ứng với cơng nghệ sản xuất biên chung [9]

Từ đó, Huang cộng (2014) [9] đề xuất phương pháp hồi quy biên ngẫu nhiên hai giai đoạn để xác định đường biên chung sau:

 

 

ln ln

1 ; ;

ijt jt ijt ijt ijt

j

y f x v u

i n j m t T

  

   (5)

   

 

ˆ

ln ln

1 ; ;

M M M

jt ijt t ijt ijt ijt

j

f x f x v u

i n j m t T

  

   (10)

Trong fˆjt xijt ước lượng đường biên

nhóm bước thực biểu thức (5), hồi quy (5) m lần để có fˆjt xijt Tiếp đến, ước lượng gộp lại để ước lượng biểu thức (10) Sau đó, hiệu kỹ thuật biên chung (MTE) tính tích tỷ số khoảng cách công nghệ (TGR) hiệu kỹ thuật biên nhóm (TE) [8]

ˆ ˆ ˆ

ijt ijt ijt

MTE TGR TE (11)

3 Kết nghiên cứu

3.1 Số liệu, biến số lựa chọn mơ hình

Nghiên cứu sử dụng liệu thứ cấp từ tổng điều tra doanh nghiệp Tổng cục thống kế (GSO) năm 2018 [6] Qua xử lý liệu, nghiên cứu thu liệu 420 doanh nghiệp sản xuất đồ uống Việt Nam, có 373 doanh nghiệp nước 47 doanh nghiệp FDI Theo lý thuyết hiệu kỹ thuật biên chung [9], nghiên cứu sử dụng biến trình bày Bảng để ước lượng TE, TGR MTE cho doanh nghiệp ngành sản xuất đồ uống Việt Nam

Giá trị thống kê mô tả biến mơ hình trình bày Bảng

Nghiên cứu áp dụng hai dạng hàm sản xuất Cobb-Douglas Translog cho doanh nghiệp ngành sản xuất đồ uống Vệt Nam Tuy nhiên kết kiểm định hợp lý tổng quát (LRT) cho thấy giá trị thống kê LR 89,235, sử dụng bảng

Kodde&Palm (1986) [10] giá trị tới hạn cho thấy giả thuyết (H0) bị bác bỏ Do đó, dạng hàm Translog phù hợp Vì mơ hình biên ngẫu nhiên doanh nghiệp sản xuất đồ uống Việt Nam sau:

     

0

2 2

4

7

8

ln ln ln ln

ln ln ln

ln ln ln ln

ln ln

i i i i

i i i

i i i i

i i i i

k l Cost

k l Cost

k l k Cost

l Cos v t R v e u                   

   (12)

Sử dụng kiểm định LRT để kiểm tra giả thuyết (H0) khơng có khác biệt cơng nghệ sản xuất doanh nghiệp sản xuất đồ uống nước doanh nghiệp FDI

   

 

2 log ( ) log ( )

LRT  L H  L H (13) Trong đó, log[L(H0)] logarit thập phân hàm

hợp lý cực đại ước lượng gộp Log[L(H1)]

tổng logarit thập phân hàm hợp lý cực đại ước lượng biên nhóm Kết cho thấy giả

Bảng Thống kê mô tả biến số mơ hình

Variable Obs Mean Std

Dev Min Max

lnrev 420 7,799 3,220 0,000 16,560

lnk 420 8,803 2,517 3,784 16,588

lnl 420 6,401 2,446 1,386 13,914

lnCost 420 24,817 21,112 0,000 112,747 lnkk 420 17,868 0,115 17,500 17,904 in_zone 420 0,143 0,350 0,000 1,000 ownership 420 1,088 0,284 1,000 2,000

Nguồn: Tính tốn tác giả từ liệu GSO

Bảng Mơ tả biến số mơ hình

Biến số Giải thích đo lường

Biến đầu rev Là tổng doanh thu bán hàng doanh thu từ hoạt động tài chínhcủa doanh nghiệp năm

Các biến đầu vào

k Tổng tài sản đầu năm doanh nghiệp

l Là tổng thu nhập người lao động doanh nghiệp năm

Cost Tổng chi phí tài chính, chi phí bán hàng, chi phí quản lý chi phí khác doanh nghiệp

Các biến đặc trưng doanh nghiệp

ownership Nhận giá trị doanh nghiệp nước, nhận giá trị doanh nghiệp FDI

kk Là biến mơi trường, tính tổng tài sản theo loại hình doanh nghiệp

in_zone

89

SỐ 65 (01-2021)

thuyết (H0) bị bác bỏ, điều ủng hộ việc áp dụng mơ hình đường biên sản xuất chung doanh nghiệp sản xuất đồ uống Việt Nam

3.2 Ước lượng TE, TGR MTE doanh nghiệp

Các kết ước lượng hiệu kỹ thuật biên nhóm (TE), tỷ số khoảng cách công nghệ (TGR) hiệu kỹ thuật biên chung (MTE) ngành sản xuất đồ uống Việt Nam trình bày Bảng Chúng ta thấy TE ngành sản xuất đồ uống Việt Nam đạt trung bình 0,58 Điều cho thấy doanh nghiệp sản xuất đồ uống chưa tận dụng tối đa cơng nghệ sản xuất có, kết hợp yếu tố đầu vào sản xuất chưa tối ưu nên dư địa hiệu kỹ thuật nhóm cịn nhiều Đây ngun nhân dẫn đến MTE ngành sản xuất đồ uống Việt Nam thấp Tuy nhiên TGR đạt trung bình cao (khoảng 0,939), điều chứng tỏ công nghệ sản xuất ngành phát triển mức độ áp dụng công nghệ vào hoạt động sản xuất kinh doanh cao

Kết ước lượng TE, TGR MTE theo khu vực doanh nghiệp trình bày Bảng Chúng ta thấy doanh nghiệp nước có mức TE thấp nhiều so với doanh nghiệp FDI (0,54 0,994) Điều cho thấy doanh nghiệp FDI tận dụng tối đa nguồn lực có sản xuất Tỷ số khoảng cách công nghệ hai khu vực doanh nghiệp cao, chứng tỏ đại công nghệ sản xuất tất khu vực doanh nghiệp sản xuất đồ uống Việt Nam Tuy nhiên TGR khu vực doanh nghiệp nước lại cao đôi chút so với doanh nghiệp FDI, điều phản ánh doanh nghiệp nước tiếp cận công nghệ sản xuất tiên tiến áp dụng công nghệ tốt doanh nghiệp FDI Về hiệu kỹ thuật biên chung (MTE), kết cho thấy: Các doanh nghiệp nước có mức MTE thấp nhiều so với doanh nghiệp FDI Hơn nữa, Tổ chức đồ mật độ Kernel MTE hai khu vực doanh nghiệp Hình chứng tỏ đa phần doanh nghiệp nước có MTE thấp trung bình Ngược lại, phần lớn doanh nghiệp FDI có mức MTE cao trung bình

4 Kết luận

Nghiên cứu sử dụng lý thuyết đường biên sản xuất chung phương pháp phân tích biên ngẫu nhiên để nghiên cứu mối quan hệ loại hình sở hữu hiệu kỹ thuật, khoảng cách công nghệ doanh nghiệp sản xuất đồ uống Việt Nam Kết nghiên cứu cho thấy, doanh nghiệp sản xuất đồ uống Việt Nam có cơng nghệ sản xuất đại Tuy nhiên, hiệu kỹ thuật biên chung (MTE) ngành cịn thấp ngun nhân hiệu sản xuất kinh doanh khu vực doanh nghiệp nước

Bảng Phân phối TE, TGR MTE ngành sản xuất đồ uồng Việt Nam

Variable Obs Mean Std

Dev Min Max

TE 420 0,580 0,190 0,027 0,994

TGR 420 0,939 0,027 0,688 0,989

MTE 420 0,543 0,173 0,025 0,982

Nguồn: Kết ước lượng tác giả Bảng TE, TGR MTE doanh nghiệp

sản xuất đồ uống theo loại hình sở hữu

Variable Mean Std

Dev Min Max

Doanh nghiệp nước

TE 0,540 0,147 0,027 0,837

TGR 0,943 0,009 0,853 0,977

MTE 0,509 0,138 0,025 0,793 Doanh

nghiệp FDI

TE 0,994 0,001 0,994 0,994

TGR 0,901 0,078 0,688 0,989

MTE 0,896 0,078 0,684 0,982

Nguồn: Kết ước lượng tác giả

Hình Histogram mật độ Kernel MTE khu vực doanh nghiệp sản xuất đồ uống

0

1

2

3

4

D

e

n

si

ty

0

MTE

MTE doanh nghiệp nước

0

5

10

15

D

en

si

ty

.7

MTE

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] Battese, G E & Coelli, T J., A model for technical inefficiency effects in a stochastic frontier production function for panel data, Empirical Econ, Vol.20, pp.325-332, 1995 [2] Battese, G.E & Rao, D.S.P., Technology gap,

efficiency, and a stochastic metafrontier function, International Journal of Business and Economics, Vol.1(2), pp.87-93, 2002

[3] Battese, G.E., Rao, D.S.P & O’Donnell, C.J., A metafrontier production function for estimation of technical efficiencies and technology potentials for firms operating under different technologies, Jounal of Product Anal, Vol.21, pp.91-103, 2004 [4] Bộ cơng thương, Báo cáo tình hình sản xuất cơng nghiệp 2018, NXB Cơng thương, Hà Nội, 2019

[5] Farrell, M, J., The Measurement of Productive Efficiency, Journal of the Royal Statistical Society,

Series A, No.120, pp.253-281, 1957

[6] GSO, Tổng điều tra doanh nghiệp năm 2018, NXB Thống kê, Hà Nội, 2019

[7] Hayami, Y & Ruttan, V W., Agricultural productivity differences among countries, The American Economic Review, Vol.60(5), pp.895-911, 1970

[8] Hayami, Y., Sources of agricultural productivity gap among selected countries, American Journal of Agricultural Economics, Vol.51(3), pp.564-575, 1969

[9] Huang, C J., Huang, T H., & Liu, N H., A new approach to estimating the metafrontier production function based on a stochastic frontier framework, Journal of productivity Analysis, Vol.42(3), pp.241-254, 2014

[10] Kodde, D A & Palm F C., Wald criteria for jointly testing equality and inequality restrictions,

Econometrica , Vol.5, No.54, pp.1243-1248, 1986 [11] O’Donnell, C.J., Rao, D.S.P & Battese, G.E.,

Metafrontier frameworks for the study of firm-level efficiencies and technology ratios, Empirical Economics, Vol.34, pp.231-255, 2008

91

SỐ 65 (01-2021)

CHIẾN LƯỢC PHÁP LÝ ÁP DỤNG VỚI KHẢ NĂNG ĐI BIỂN CỦA TÀU BIỂN TRONG TRƯỜNG HỢP TỔN THẤT HÀNG HÓA

VẬN CHUYỂN BẰNG ĐƯỜNG BIỂN

LEGAL STRATEGY APPLIED TO THE SEAWORTHINESS IN CASE OF DAMAGED GOODS CARRIED BY SEA

NGUYỄN THÀNH LÊ*, NGUYỄN ĐÌNH THÚY HƯỜNG Khoa Hànghải, Trường Đại học Hàng hải Việt Nam

*Email liên hệ: nguyenthanhle@vimaru.edu.vn Tóm tắt

Nghĩa vụ đảm bảo khả biển của tàu biển là một những nghĩa vụ của hợp đồng thuê tàu Trải qua 200 năm phát triển, lịch sử ngành công nghiệp hàng hải thế giới đại đã ghi nhận sự hình thành và phát triển của các học thuyết về khả biển của tàu biển Bài báo nhằm mục đích sáng tỏ giá trị pháp lí của khả biển của tàu biển đặc biệt trường hợp phát sinh các tranh chấp liên quan đến tổn thất hàng hóa Cụ thể, những ý nghĩa pháp lí trên cũng sẽ được phân tích dựa theo tiến trình phát triển của các học thuyết về khả biển của tàu biển Chiến lược pháp lí của người vận chuyển, chủ hàng sẽ được làm sáng tỏ áp dụng pháp luật về khả biển của tàu biển trường hợp xảy tổn thất cho hàng hóa vận chuyển

Từ khóa: Khả biển của tàu biển, người

vận chuyển, chủ tàu, tổn thất hàng hóa

Abstract

The duty to provide a seaworthy ship is considered as one of fundemental obligations in charterparty Through nearly 200 years, the existence and development of the doctrine relating to the seaworthi-ness has appreciated in the history of maritime industry This article aims to clarify the legal meanings of seaworthiness, espcially on the subject of damaged goods In particular, the legal meanings of seaworthiness, following the revolution of seaworthiness, will be analyzed Taking these analysis into account, the legal strategies of carrier, shipper will be clarified in case of claim relating to the seaworthiness in case of damaged goods

Keywords: Seaworthiness, shipper, shipowner, damaged goods

1 Đặt vấn đề

Điều 150 (Bộ luật Hàng hải 2015) và Điều 75 (Bộ luật Hàng hải 2005) là hai điều luật trực tiếp nói đến khả biển của tàu biển Theo đó, “Người vận chuyển phải mẫn cán để trước bắt đầu chuyến đi, tàu biển có đủ khả biển, (…)” Tuy nhiên, nếu phân tích sâu hơn, chúng ta sẽ tìm thấy dấu vết về nghĩa vụ đảm bảo khả biển của tàu biển thông qua cụm từ “an toàn hàng hải, an ninh hàng hải, điều kiện bảo đảm lao động hàng hải phịng ngừa nhiễm mơi trường” được lặp lặp lại tại quy định về đăng kiểm tàu biển, trách nhiệm của chủ tàu, nghĩa vụ của thuyền trưởng, thuyền bộ Khả biển của tàu biển là nghĩa vụ thuộc về chủ thể nào quan hệ hợp đồng thuê tàu? Khả biển của tàu biển có mối quan hệ thế nào với an toàn hàng hải? Đồng thời, thực tế hàng hải, bên sử dụng khả biển của tàu biển thế nào bài toán tìm kiếm và/ hoặc bảo vệ lợi ích xẩy tổn thất cho hàng hóa? Bài nghiên cứu sẽ làm rõ những điểm bằng kết cấu hai phần chính, bao gồm phần thứ nhất về sự hình thành, phát triển và giá trị pháp lí của học thuyết về khả biển của tàu biển và phần thứ hai đề cập đến chiến lược áp dụng pháp luật của bên khiếu nại về khả biển của tàu biển trường hợp hàng hóa xảy tổn thất

2 Sự hình thành, phát triển và giá trị pháp lí của các học thuyết khả biển của tàu biển

Nghĩa vụ đảm bảo một tàu có đủ khả biển đã có sự biến đổi đáng kể cùng với sự phát triển của công nghiệp tàu thủy từ những tàu khơi hoạt động bằng gió cùng sức người với phần thân vỏ bằng gỗ, cho đến ngày nay, tất cả đã được thay thế bởi động cơ, thân vỏ sắt và rất có thể kỉ nguyên 4.0 hướng tới tương lai, tàu không người lái

dấu sự xuất chính thức về khả biển của tàu biển nghiên cứu về luật hàng hải Đây là vụ việc mà bị đơn nhận vận chuyển len của nguyên đơn bằng xà-lan từ cầu cảng ở Hull tới một tàu tại vũng đậu tàu tại Humber, thuộc Vương Quốc Anh Xà lan bị nước tràn vào và mắc cạn một phần gây tổn thất cho lượng len vận chuyển Người vận chuyển đã dựa một quy định pháp luật cho phép giới hạn trách nhiệm của người vận chuyển khu vực cảng đến Humber [2] Hệ quả của phán quyết này là việc nghĩa vụ đảm bảo khả biển của tàu trở thành một quy định ngầm định cả trường hợp không có thỏa thuận theo hợp đồng, ràng buộc người vận chuyển hoặc chủ xà-lan phải cung cấp một tàu không thấm nước và phù hợp cho việc sử dụng mà người vận chuyển đã công bố công khai trước công chúng Nghĩa vụ đảm bảo khả biển của tàu là một nghĩa vụ nền tảng và bản có hiệu lực tức thì và thuộc về người vận chuyển

Hệ quả của phán quyết hàng hải đã mang đến những lý thuyết sơ khai về khả biển của tàu biển Cụ thể:

Về việc thực nghĩa vụ đảm bảo khả biển của tàu, câu hỏi mấu chốt cần được trả lời là: Liệu tàu đã có mức độ phù hợp mà một người chủ tàu cẩn trọng hợp lí hoàn cảnh bình thường có thể yêu cầu từ phía tàu để bắt đầu chuyến đi, mối tương quan với điều kiện hoàn cảnh có thể xảy tới

Thứ ba, về phía chủ tàu, cần phải nhắc lại một cách tuyệt đối rằng tàu cung cấp phải phù hợp và bất kì sự không biết nào đều không được miễn trừ trách nhiệm Cụ thể, nếu tàu có một khiếm khuyết, cần phải xem xét rằng liệu một người chủ sở hữu cẩn trọng, trước đưa tàu của mình biển, có biết về khiếm khuyết này không? Nếu có, tàu được coi là không có khả biển

200 năm sau kể từ nghĩa vụ đảm bảo khả biển của tàu được thừa nhận từ vụ Lyon v Mells, thực tế đã trở nên ngày càng phức tạp Từ khái niệm cổ điển về khả biển của tàu biển, án lệ hàng hải đã phát triển cụ thể luận điểm thành những vấn đề đây:

a) Hiện trạng thực tế và trang thiết bị của tàu [3];

b) Khả năng/ hiệu quả làm việc của thuyền trưởng và thủy thủ đoàn [4];

c) Khả vận chuyển hàng hóa của tàu [5]; d) Các tài liệu liên quan đến chuyến [6] Dường với sự mở rộng của học thuyết này,

người vận chuyển có lẽ rơi vào thế bất lợi, phải đáp ứng đầy đủ, mẫn cán hợp lí và cẩn trọng những yêu cầu đã liệt kê phía Tuy nhiên, thực tế, việc mở rộng yêu cầu về khả biển của tàu biển lại được nhìn nhận là những thuận lợi góp phần đảm bảo an ninh hàng hải là những đòi hỏi, yêu sách từ bên hữu quan, xét đến ý nghĩa sâu xa của việc mở rộng học thuyết Trong một số tranh chấp, khiếu nại hàng hải, bên không chỉ có chủ hàng mà còn có cả người vận chuyển sử dụng lập luận về khả biển của tàu biển để bảo vệ lợi ích hoặc củng cố cho yêu cầu của bên mình Điều này thúc chúng ta phải tìm hiểu kĩ về chiến lược áp dụng pháp luật của bên khiếu nại liên quan đến khả biển của tàu biển, nhất là đảm bảo khả biển của tàu biển vốn là một nghĩa vụ thuộc về người vận chuyển

3 Chiến lược áp dụng pháp luật của các bên khi khiếu nại khả biển của tàu biển trong trường hợp tổn thất hàng hóa

Học thuyết về khả biển của tàu biển được hình thành phát triển dựa án lệ hàng hải của Vương quốc Anh Tuy nhiên, thực sự vấn đề chung của tất cả tàu trước śt q trình tiến hành chún người vận chuyển phải có nghĩa vụ đảm bảo khả biển của tàu Điều 150 Bộ luật Hàng hải Việt Nam cũng ghi nhận và quy định về nghĩa vụ của người vận chuyển Qua đây, có thể thấy được một sự tiệm cận hài hòa của pháp luật Việt Nam với pháp luật Vương quốc Anh cả pháp luật quốc tế (Công ước Rotterdam 2009, Công ước Hague-Visby 1968) [7] bởi khả biển quả thật vấn đề chung, cần thiết phải điều chỉnh luật hóa Có thể cách thức lựa chọn quy định pháp luật của mỗi quốc gia khác (theo học thuyết cổ điển hoặc đại), khả biển của tàu biển luôn được coi là nghĩa vụ của người vận chuyển, phải thực nhất tại thời điểm "trước

và bắt đầu chuyến đi"

Vì quan hệ thương mại lĩnh vực hàng hải được cho là vô cùng phức tạp có sự tham gia của rất nhiều bên hữu quan với nhiều quốc tịch khác nhau, cho nên, phạm vi nghiên cứu, nhóm chủ thể là người vận chuyển, chủ hàng, sẽ được phân tích cụ thể liên quan đến chiến lược pháp lí mà họ sử dụng về khả biển của tàu biển hàng hóa vận chuyển bị tổn thất [8]

3.1 Chiến lược áp dụng pháp luật của người vận chuyển

93

SỐ 65 (01-2021)

lợi ích của chủ hàng có khả bị đe dọa phía chủ tàu - người vận chuyển - thuyền viên lại chiếm được sự ủng hộ, thu hẹp nghĩa vụ ở mức tối thiểu theo pháp luật thực định quy định [9]

Tóm lại, hợp đồng vận chuyển hàng hóa bằng đường biển, người vận chuyển phải đảm bảo rằng tàu vận chuyển có khả biển là một nghĩa vụ luôn tồn tại dù không có điều khoản nào thể hợp đồng vận chuyển Tuy nghĩa vụ đảm bảo khả biển của tàu biển được thực bởi người vận chuyển, thực tế, người vận chuyển có khả sử dụng lập luận để đảm bảo khả biển của tàu biển nhằm mục đích miễn trừ trách nhiệm xảy tổn thất đối với hàng hóa vận chuyển Người vận chuyển tranh chấp hàng hải về bồi thường thiệt hại đối với tổn thất gây cho hàng hóa trình vận chuyển sẽ tìm mọi cách chứng minh đã vi phạm nghĩa vụ vận chuyển giao hàng nhằm mục đích đảm bảo khả biển của tàu Đây chính là chiến lược áp dụng lập luận đảm bảo khả biển của tàu biển từ phía người vận chuyển nếu có khiếu nại phát sinh từ chủ hàng nếu có tổn thất đối với hàng hóa vận chuyển

Điều kiện để chiến lược pháp lí này có thể thành công là:

Thứ nhất, hợp đồng vận chuyển phải có thỏa thuận rõ ràng về miễn trừ trách nhiệm của người vận chuyển trường hợp đảm bảo khả biển của tàu biển

Thứ hai, người vận chuyển muốn được miễn trừ trách nhiệm theo thỏa thuận từ hợp đồng vận chuyển phải chứng minh rằng người vận chuyển đã thực nghĩa vụ vận chuyển và giao hàng của mình một cách cẩn trọng mẫn cán và hợp lí Tuy nhiên, để đảm bảo khả biển của tàu biển, nghĩa vụ vận chuyển hàng hóa của người vận chuyển này đã không thể thực được

Phân tích trường hợp thuyền trưởng đã lệnh ném hàng xuống biển để đảm bảo an toàn cho tàu bão, người chủ hàng sẽ phải chịu thiệt hại vì tổn thất cho hàng hóa vì mệnh lệnh ném hàng xuống biển đó người vận chuyển sẽ được miễn trừ trách nhiệm bồi thường thiệt hại cho chủ tàu nếu trường hợp đáp ứng đủ hai điều kiện Trước hết, hợp đồng vận chuyển phải có điều khoản thỏa thuận miễn trừ trách nhiệm cho người vận chuyển trường hợp tàu vận chuyển gặp bão lớn, mạnh gấp nhiều

lần so với sức chịu đựng thực tế của tàu cả đã có cảnh báo về bão từ trước đó Điều kiện đủ kế tiếp sau điều kiện cần về sự tồn tại của thỏa thuận miễn trừ trách nhiệm trường hợp có tổn thất cho hàng hóa đó là chứng minh người vận chuyển đã thực nghĩa vụ vận chuyển và giao hàng một cách cẩn trọng, mẫn cán, hợp lí đối với hàng hóa Cụ thể, nếu tàu có một khiếm khuyết dẫn đến tổn thất cho hàng hóa vận chuyển, cần phải xem xét rằng liệu một người vận chuyển cẩn trọng, mẫn cán, trước bắt đầu hải trình, một cách hợp lí có biết về khiếm khuyết này không? Nếu có, tàu được coi là không có khả biển Còn nếu không, vì nguyên nhân hoặc những nguyên nhân được liệt kê điều khoản miễn trừ trách nhiệm, nghĩa vụ vận chuyển và giao hàng hóa đã bị vi phạm không mong muốn từ phía người vận chuyển để đảm bảo khả biển của tàu biển và an toàn hàng hải suốt hải trình sẽ được miễn trừ trách nhiệm

Minh họa thực tiễn: Án lệ Elder, Dempster & Co Ltd v Paterson, Zochonis & Co Ltd [1924] A.C 522 Grelwen là tên tàu thuê để chở dầu cọ bằng thùng và hạt cọ được bọc bao Bao hạt cọ được chằng ở phía thùng dầu cọ Khi tàu đến Hull, người ta nhận thấy rằng thùng dầu cọ đã bị đè nát bởi bao hạt cọ rất nặng Chủ hàng yêu cầu bồi thường vì vi phạm hợp đồng vận chuyển đồng thời khiếu nại sự bất cẩn của người vận chuyển và vi phạm nghĩa vụ hợp đồng Nếu tổn thất gây bởi sự chằng buộc kém hàng hóa, Elder Dempster người vận chuyển sẽ được bảo vệ khỏi trách nhiệm bồi thường bởi quy định có vận đơn Tuy nhiên nếu là một sự vi phạm nghĩa vụ đảm bảo khả biển của tàu, họ phải chịu trách nhiệm hoàn toàn

3.2 Chiến lược áp dụng pháp luật của chủ hàng

Để nhận diện rõ chiến lược pháp lí của chủ hàng, cần thiết phải quay trở lại án lệ Lyon v Mells (1804) đã được trích dẫn từ phần Rõ ràng rằng mục đích của người chủ xà-lan vụ việc này là để giới hạn trách nhiệm của mình Còn người chủ hàng, ngược lại, mong muốn có được một khoản đền bù lớn so với mức giới hạn trách nhiệm thông thường Tại thời điểm xảy vụ việc, trước cả mốc 1804, mà chưa tồn tại bất kì một điều ước quốc tế điều chỉnh vấn đề giới hạn trách nhiệm của người vận chuyển lĩnh vực hàng hải, việc định mức giới hạn trách nhiệm đền bù, thực tế đã tồn tại Bên được hưởng lợi từ quy định giới hạn trách nhiệm vận chuyển là chủ tàu - người vận chuyển tổn thất mà chủ hàng phải chịu, đa số trường hợp đều cao nhiều lần so với giá trị kinh tế được nhận nếu chủ hàng đòi bồi thường thành công từ người vận chuyển [10] Nhận thức được rõ ưu và nhược điểm của quy định về nghĩa vụ phải cung cấp một tàu có đủ khả biển, phía chủ hàng thường sử dụng lập luận tàu không đủ khả biển để đạt được khoản bồi thường cao so với mức giới hạn bồi thường

Để thành công với chiến lược pháp lí này, phía chủ hàng sẽ phải chứng minh rằng chủ tàu đã không thực nghĩa vụ đủ cẩn trọng, mẫn cán và hợp lí chỉ một những yêu cầu nằm nghĩa vụ đảm bảo khả biển của người vận chuyển hoặc tàu không được trang bị đủ dụng cụ cần thiết để đảm bảo an toàn cho hải trình (cần phải phân biệt giữa những thiếu sót về mặt trang thiết bị không quan trọng, có thể sửa chữa sau, không ảnh hưởng lớn đến an toàn của chuyến đi); hoặc thuyền viên không có khả đáp ứng được yêu cầu công việc; hoặc tàu không được trang bị phù hợp để vận chuyển hàng hóa đặc thù đã được thỏa thuận hợp đồng; hoặc tàu thiếu giấy tờ cần thiết cho chuyến

Minh họa thực tiễn: Án lệ Tattersall v National Steamship Co (1884) 12 QBD 297, DC án lệ có phán quyết nghiêng về chủ hàng Bối cảnh của vụ việc chủ tàu không trang bị đủ chuồng trại vệ sinh sạch tàu vận chuyển bò khiến cho bò chết bệnh bị thương rất nhiều Thành công của chủ hàng là đã nhận được mức bồi thường khác biệt hoàn toàn với mức giới hạn rất thấp £5/1 bò hợp đồng vận chuyển Không đủ chuồng trại không làm vệ sinh sạch được coi khơng thích hợp với hàng hóa vận chuyển, vậy tàu không đủ khả biển

Nếu nhìn mớc thời gian mớc 1804 của án

lệ Lyon v Mells đến vụ án Tattersall vào năm 1884, quãng thời gian cách chỉ 80 năm học thuyết về khả biển đã có sự biến đổi Biến đổi có thể tớt với chủ hàng khơng hẳn với chủ tàu Sự biến đổi này cũng một phần nói lên cán cân lợi ích hàng hải tại thời điểm đó nghiêng về phía bên

5 Kết luận

Việc vận dụng pháp luật nói chung pháp luật hàng hải cụ thể về khả biển của tàu biển của chủ hàng và người vận chuyển theo hướng có lợi cho bản thân họ hoàn toàn hợp pháp Đặc biệt, nhờ có sự hài hịa pháp ḷt Việt Nam pháp ḷt q́c tế, bên có thể áp dụng chiến lược mà khơng có sự thay đởi về mục đích sử dụng Do đó, vai trò quyết định nằm về phía người thẩm phán với yêu cầu phải xem xét tồn bợ chi tiết vụ tranh chấp mợt cách trung lập, cơng bằng Việc phân tích chỉ rõ chiến lược áp dụng pháp luật về khả biển của tàu biển sẽ giúp cho bên hữu quan hiểu rõ được lợi thế cũng những bất lợi mà họ gặp phải Từ đó, bên sẽ có được vị trí chủ đợng trình giải quyết tranh chấp

Trên thực tế, “an toàn hàng hải, an ninh hàng hải, điều kiện bảo đảm lao đợng hàng hải phịng ngừa ô nhiễm môi trường” chính là định hướng của Bộ luật

Hàng hải, là nguyên tắc hoạt động chủ yếu ngành công nghiệp hàng hải Quả thực, giữa vấn đề an toàn hàng hải với nghĩa vụ đảm bảo khả biển của tàu biển có mối quan hệ mật thiết tương hỗ lẫn Trên thực tế, nghĩa vụ đảm bảo khả biển của tàu biển không nên xem là một yêu sách hành chính, kĩ thuật mà cần được chính xác nhìn nhận là mợt bước kiểm sốt an toàn giúp cho chuyến hải trình diễn thuận lợi và an toàn cập cảng đến Đảm bảo tàu có khả biển bằng một danh sách điều cần kiểm tra “check list” là điều cần thiết phải làm mỗi có một

con tàu khơi, nhằm củng cố an toàn hàng hải, đảm bảo mạng sống của thủy thủ đoàn cũng an toàn của hàng hóa

Lời cảm ơn

Nghiên cứu này được tài trợ bởi Trường Đại học Hàng hải Việt Nam đề tài mã số: DT20-21.09

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] Lyon v Mells East 428 1804

[2] Lyon v Mells East 428 per Lord Ellenborough CJ at p.436 1804

95

SỐ 65 (01-2021)

[4] Martin, D, Cases & materials on the carriage of goods by sea, Cavendish Publishing Limited, London, Third Edition, 2004

[5] Empresa Cubana Importada de Alimentos ‘Alimport’ v Iasmos Shipping Co SA, Lloyd’s Rep 586, 1984

[6] Alfred C Toepfer Schiffahrtsgesellschaft GmbH v Tossa Marine Co Ltd Lloyd’s Rep 325, 1985 [7] Nguyễn Thành Lê, Nguyễn Đình Thúy Hường,

"Quy định khả biển của tàu biển vận chuyển hàng hóa bằng đường biển: sự hài hòa hóa pháp luật hàng hải Việt Nam và pháp luật hàng hải q́c tế”, Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Hàng hải Số 64 (11/2020), tr.100-106, 2020

[8] Clarke, M, ‘Seaworthiness in time charters’ LMCLQ 493 1977

[9] C.LESNI, The ship owner’s obligation to ensure

seaworthiness of the ship - implicit obligation of the ship owner in the charter party, Contemporary Readings in Law and Social Justice (ISSN 1948-9137), Vol 4(1), pp.563-569, 2012

[10] Điều 152 Giới hạn trách nhiệm của người vận chuyển, Bộ luật Hàng hải Việt Nam 2015

Ngày nhận bài: 09/12/2020 Ngày nhận bản sửa: 07/01/2021 Ngày duyệt đăng: 18/01/2021 Ngày nhận bài: 21/12/2020

NHỮNG LỢI ÍCH CỦA E-NAVIGATION VÀ XU HƯỚNG PHÁT TRIỂN BENEFITS OF E-NAVIGATION AND DEVELOPMENT TRENDS

NGUYỄN MẠNH CƯỜNG, PHAN VĂN HƯNG*

Khoa Hàng hải, Trường Đại học Hàng hải Việt Nam

*Email liên hệ: phanvanhung@vimaru.edu.vn

Tóm tắt

Thế giới chuyển dịch mạnh mẽ theo công nghệ số, e-navigation tảng để phát triển ngành vận tải biển dịch chuyển theo xu Năm 2006, Tổ chức Hàng hải Quốc tế (IMO) bắt đầu phát triển khái niệm e-navigation: “E-navigation thu thập, tích hợp, trao đổi, biểu thị phân tích thơng tin hải tàu bờ làm hài hòa phương pháp điện tử nhằm nâng cao hàng hải từ cầu cảng đến cầu cảng và dịch vụ liên quan đảm bảo an toàn, an ninh trên biển bảo vệ môi trường biển” Trải qua hơn 15 năm, chứng kiến những hoạt động quan trọng e-navigation, đặc biệt chuỗi cung ứng, kinh tế môi trường điều khiển Xu hướng phát triển e-navigation bị tác động yếu tố công nghệ mới, biến đổi khí hậu, đại dịch COVID-19, rủi ro mạng vai trị tự động hóa Bài báo làm sáng tỏ lợi ích e-navigation, đồng thời phân tích xu hướng phát triển e-navigation tương lai

Từ khóa: E-navigation, lợi ích, xu hướng phát triển.

Abstract

The world is changing strongly according to digital technology, e-navigation is the foundation for the development of the shipping industry to move in this trend In 2006, the International Maritime Organization began to develop the concept of e-navigation: "The harmonized collection, integration, exchange, presentation and analysis of marine information on board and ashore by electronic means to enhance berth to berth navigation and related services for safety and security at sea and protection of the marine environment"[1] Over the past 15 years, we have been seeing throught the important activities in e-navigation, especially in economics, chain supply and environmental directions The trends in e-navigation are also affected by various factors

such as new technologies, climate change, the COVID-19 pandemic, cyber risks and the role of automation This article will shed light on the benefits of e-navigation, while also analyzing the development trends in e-navigation in the future

Keywords: E-navigation, benefits, development trends

1 Mở đầu

Tại kỳ họp lần thứ 81 Ủy ban An toàn Hàng hải (MSC-81) vào tháng 12/2005, quốc gia gồm Anh, Mỹ, Nhật Bản, Nauy, Hà Lan, Marshall Islands Singapore, “đề nghị đưa e-navigation vào chương trình làm việc Tiểu ban An tồn Hàng hải (NAV) Tiểu ban Truyền thơng vơ tuyến Tìm kiếm Cứu nạn (COMSAR) nhằm phát triển tầm nhìn chiến lược việc áp dụng hài hịa cơng cụ hàng hải có công cụ tương lai thiết bị công nghệ” nhằm giảm tai nạn hàng hải, sai sót thông qua việc xây dựng tiêu chuẩn cho hệ thống e-navigation để đảm bảo an toàn, an ninh phịng ngừa nhiễm mơi trường MSC thơng qua Nghị MSC.81 (5/2006) thức đề cập khái niệm e-navigation phần nội dung Nghị MSC phê chuẩn chiến lược e-navigation vào tháng 11/2008, xây dựng kế hoạch thực đưa định nghĩa e-navigation Nghị MSC.85 sau: “E-navigation thu thập, tích hợp, trao đổi, biểu thị phân tích thơng tin hải tàu bờ làm hài hòa phương pháp điện tử nhằm nâng cao hàng hải từ cầu cảng đến cầu cảng dịch vụ liên quan đảm bảo an tồn, an ninh biển bảo vệ mơi trường biển” [1,2] Đến năm 2009, Ủy ban an toàn hàng hải - MSC IMO phê chuẩn “đề xuất sáng kiến phối hợp để tiếp cận việc thực chiến lược e-navigation”

97

SỐ 65 (01-2021)

ứng nhu cầu hàng hải an toàn hiệu cho ngành giao thông vận tải kỷ 21"[3]

Năm 2013, giải khác biệt mối liên kết chung phân tích rủi ro chi phí-lợi ích, sở MSC chuyển sang hồn thiện Kế hoạch Thực thi Chiến lược e-navigation viết tắt SIP (e-navigation Strategy Implementation Plan) Nghị MSC.94 (11/2014) [4] SIP cập nhật lần thứ vào ngày 25/5/2018 MSC.1/Circ.1595 Cách thức hoạt động e-navigation bao gồm hệ thống hàng hải tích hợp cảm biến tàu, hỗ trợ thông tin, giao diện tiêu chuẩn hệ thống toàn diện để quản lý vùng cảnh báo an toàn thơng qua tham gia tích cực sĩ quan hàng hải buồng lái để dẫn tàu an toàn hiệu Đồng thời, e-Navigation nâng cao lực quản lý giao thông hàng hải dịch vụ liên quan thông qua điều tiết, phối hợp trao đổi liệu chi tiết theo thời gian thực tàu bờ hoạt động hỗ trợ cho tàu cách an toàn hiệu (Hình 1)

Trong vài năm trở lại đây, có nhiều quốc gia triển khai dịch vụ e-navigation chương trình SMART- Navigation Hàn Quốc (Hình 2), liên minh e-navigation tuyến luồng Singapore Malaca, Smart MCP Đan Mạnh, Navelink Thụy Điển, Mỹ, Úc, Đức, Nhật Bản [5], Việt Nam quốc gia ven biển, có đội tàu vận tải biển đứng thứ khu vực Đông Nam Á đứng ngồi xu hướng chung ngành cơng nghiệp hàng hải giới

Vì vậy, báo phân tích làm sáng tỏ lợi ích mà e-navigation mang lại, xu hướng phát triển e-navigation Nghiên cứu tảng để Việt Nam nghiên cứu triển khai dịch vụ số ngành Hàng hải theo xu hướng chung giới

2 Lợi ích e-navigation

Khi bàn đến tác động tích cực e-navigation, nhiều nhà nghiên cứu đưa nhiều lợi ích triển khai e-navigation mang lại quốc gia ven biển, cảng biển tàu biển Trong viết nhóm tác giả trình bày lợi ích mà e-navigation mang lại sau

Một là, e-navigation giúp cải thiện an tồn thơng qua việc thúc đẩy tiêu chuẩn an toàn hàng hải.

Thuyền viên lực lượng kiểm soát hoạt động tàu biển khu vực cảng, luồng hàng hải lựa chọn thơng tin rõ ràng cập nhật theo thời gian thực tình thực tế để cải thiện hỗ trợ định; Giảm thiểu sai sót người thơng qua việc cung cấp báo, cảnh báo tự động phương pháp an toàn cho cố; Cải thiện phạm vi phủ sóng tính sẵn có hải đồ điện tử chất lượng đồng (ENC); Giới thiệu thiết bị tiêu chuẩn hóa với tùy chọn S-Mode, khơng hạn chế khả đổi nhà sản xuất; Nâng cao khả phục hồi hệ thống định vị, dẫn đến cải thiện độ tin cậy tính tồn vẹn; Tích hợp tốt hệ thống tàu bờ, dẫn đến việc sử dụng tốt tất nguồn nhân lực

Hai là, môi trường bảo vệ tốt Cải thiện an toàn hàng hải trên, giảm nguy đâm va mắc cạn, cố tràn nhiễm khác; Giảm lượng khí thải cách sử dụng tuyến đường tốc độ tối ưu; Nâng cao khả lực việc ứng phó xử lý trường hợp khẩn cấp, chẳng hạn cố tràn dầu

Ba là, e-navigation giúp tăng cường an ninh hoạt động hàng hải Thực chế độ hoạt động tĩnh cho việc theo dõi miền giám sát bên liên quan bờ

Bốn là, nâng cao hiệu khai thác tàu giảm giá cước vận tải Tiêu chuẩn hóa tồn cầu cách thức phê duyệt thiết bị tăng cường quy trình quản

Hình Mơ hình SMART-Navigation Hàn Quốc

lý thay đổi 'theo dõi nhanh' (các tiêu chuẩn kỹ thuật cho thiết bị); Các thủ tục báo cáo tự động chuẩn hóa, giúp giảm chi phí quản lý; Cải thiện hiệu hoạt động buồng lái, cho phép sĩ qua trực ca tiết kiệm tối đa thời gian để quan sát cách áp dụng phương pháp hay có, chẳng hạn sử dụng nhiều phương pháp để xác định vị trí tàu; Tích hợp hệ thống có sẵn, thúc đẩy việc sử dụng hiệu chặt chẽ thiết bị đáp ứng yêu cầu người sử dụng

Năm là, nâng cao quản lý nguồn nhân lực Nâng cao kinh nghiệm vị đội tàu Những tác động tích cực việc áp dụng e-navigation gia tăng nhờ việc loại bỏ lỗi người Quá trình diễn điện tử, đảm bảo hiệu đầu Các dịch vụ người dễ xảy sai sót, điều làm cho hoạt động vơ ích Việc xem xét thực tế cung cấp chứng chi phí thương vong khơng thể lường trước nhờ e-navigation Điều làm giảm thiểu khả xảy lỗi người cập nhật thông tin tàu; cung cấp thơng tin khơng xác cho nhân viên bờ tàu khác

Để minh họa, tình sau cung cấp tác động hữu hình việc sử dụng thơng tin khơng xác q trình hàng hải Lấy ví dụ cảng chuẩn bị tiếp nhận tàu Nếu nhân viên cảng nhận thông tin khơng xác, cảng dịch vụ khác chưa sẵn sàng cho tàu đến, điều dẫn đến tình trạng khơng an tồn hướng dẫn đến khơng phù hợp dẫn đến thảm họa Ví dụ, tàu gửi thơng tin mớn nước cho thấy tàu độ sâu thấp mức bình thường, Hoa tiêu VTS thông báo cho tàu sử dụng kênh không phù hợp với tàu Nếu khu vực có chất đáy đá, điều dẫn đến hư hỏng vỏ tàu, nhiễm tính mạng sức khỏe Tương tự vậy, thông tin cũ sử dụng thuyền viên khơng biết thơng tin cập nhật, hành động tàu khơng thích hợp, tàu rơi vào trạng thái nguy hiểm gây nguy hiểm cho tàu khác cầu cảng

Vì vậy, thông tin cung cấp cần cập nhật theo thời gian thực đăng ký theo thiết bị qua thiết bị nên loại bỏ khả sai sót hiểu sai, thơng tin kịp thời, hiệu đáng tin cậy phạm vi toàn cầu Tuy nhiên, e-navigation khoanh vùng triển khai tàu thuộc SOLAS, điều dẫn đến nguy cân chất lượng thơng tin quy trình sử dụng tàu gần Cho nên, triển khai e-navigation,

cần triển khai đồng cho tàu với chất lượng thông tin nhau, tất tàu ven biển cần triển khai e-navigation, nhiên nhân để triển khai tàu dịch vụ cảng, tàu thủy nội địa rào cản đáng kể địi hỏi phải có nghiên cứu thử nhiệm để triển khai

3 Xu hướng phát triển e-navigation

Khi triển khai e-navigation phải đảm bảo tất người sử dụng tiếp cận tiêu chuẩn dịch vụ chung mà khơng phải trả chi phí lớn cho tàu, đặc biệt hàng triệu tàu nhỏ toàn cầu Hiện tại, e-navigation đáp ứng số lượng nhỏ người dùng chịu trách nhiệm thương mại giới sử dụng tàu lớn, tinh vi Do đó, cộng đồng có trách nhiệm cung cấp khả kết nối mạng để đảm bảo tàu chia sẻ thơng tin đại mà tàu tuân thủ e-navigation hưởng Mặc dù tất thông tin cần thiết cho tàu không thuộc SOLAS, phải xem xét rủi ro mắc cạn va chạm xảy tàu không trang bị e-navigation cách công Hơn nữa, phải đào tạo để người vận hành phải có kỹ năng, kỹ thuật thích hợp vận hành; làm quen kiến thức để quản lý thông tin Cần lưu ý điều quan trọng người trung tâm việc đưa định Máy móc, thiết bị sử dụng để xử lý nhiều liệu/thơng tin nhanh chóng khơng có lỗi Nhưng cần đến phán đốn, kinh nghiệm “cảm nhận thân” yếu tố người tối quan trọng Rút kinh nghiệm từ số vụ tai nạn cho thấy tự động hóa, người phải đào tạo để thực Yếu tố người cần có hiểu biết, phát triển mức độ tự động hóa có khả hiểu quy trình tự động hóa

99

SỐ 65 (01-2021)

mạng cần xem xét việc triển khai e-navigation Những người tham gia cho khái niệm Đám mây Hàng hải (MCP) hỗ trợ sở hạ tầng ban hành thử nghiệm tiến hành Cần xác định trường hợp kinh doanh, thương mại đáng tin cậy để e-navigation giải lợi ích bên liên quan Kết nối chia sẻ liệu yếu tố giải pháp e-navigation tương lai

Xu hướng phát triển e-navigation (hình 3) thể thông qua S-mode, an ninh mạng (Cybersecurity), vạn vật kết nối (IoT), MASS, MRN, MASSPort, tảng kết nối hàng hải, công nghệ blockchain, drones, dịch vụ hàng hải,

Khái niệm chế độ tiêu chuẩn “S-mode” lần đầu đề xuất tới IMO Viện hàng hải vào năm 2010 S-Mode sử dụng trình bày tiêu chuẩn, menu giao diện tiêu chuẩn e-navigation tích hợp để hiển thị mặc định hệ thống đề xuất, sử dụng cài đặt người sử dụng lưu hệ thống Vì vậy, IMO đề xuất S-mode tài liệu NAV 59/6 Phụ lục 1, đặc biệt RCO3 Ngoài ra, S-Mode thiết kế hệ thống phức tạp tàu để đảm bảo người hàng hải không bị tải

Theo sửa đổi Ủy ban An toàn Hàng hải IMO (MSC-98): “An ninh mạng định nghĩa phạm vi quy trình cơng nghệ thơng tin nhằm bảo vệ dữ liệu truyền qua Internet để chống lại mối đe dọa cài đặt phần mềm độc hại chương trình”[5]

MASSPorts, mạng lưới hình thành quốc gia tổ chức có chí hướng để giải thách thức đạt thống tiêu chuẩn sử dụng cho thử nghiệm khai thác MASS cảng MASS IMO định nghĩa tàu thủy hoạt động độc lập với tương tác người mức độ khác [6,7]

E-navigation có nghĩa có khả tiếp cận nhiều thơng tin Đây lợi ích nguy Nếu thơng tin dẫn đến q tải, e-navigation

thực dẫn đến tai nạn

S-mode thực người điều khiển bị lấn át thông tin, cho phép người điều khiển loại bỏ thông tin lộn xộn không cần thiết, cấp quyền truy cập vào thông tin chuyên gia đặt hệ thống trở thành cấu hình ưa thích họ

E-navigation phụ thuộc vào sở hạ tầng định tuyến giao tiếp phức tạp có khơng bao gồm liệu lớn đám mây Tuy nhiên, dịch vụ truyền thông, đám mây tài nguyên liệu lớn bị lỗi vào lúc hay lúc khác E-navigation phải xem xét bối cảnh tương tự [8] Làm người hàng hải cung cấp thông tin để tiếp tục với nhu cầu hoạt động mình? Vì để đảm bảo “Chế độ an toàn” cần lưu ý:

a Thiết bị dịch vụ phụ thuộc vào e-navigation phải cung cấp cảnh báo cho người hàng hải hệ thống bị xâm phạm, lỗi xảy đâu

b Cung cấp dự phòng dịch vụ e-navigation phải có sẵn cho tất tàu thuyền tác nhân bờ vào thời điểm cần cập nhật thông tin

c Tất tàu (SOLAS không thuộc SOLAS) phải thơng báo phát hỏng hóc có sẵn nguồn thơng tin thay

d Các biện pháp để bù đắp cân tàu tuân thủ e-navigation không e-navigation phải đảm bảo nâng cao an tồn tính mạng cho cộng đồng

4 Kết luận

E-navigation phát triển triển khai thử nghiệm số quốc gia Đến nay, nhiều tàu biển sở hạ tầng bờ dịch chuyển theo xu hướng phát triển e-navigation Tuy nhiên, tàu, quốc gia xếp giống để thực điều khơng bắt buộc Cũng có nhiều tàu có khơng đủ trang bị theo e-navigation khó trang bị thêm lợi ích kinh tế Do tàu khó nhận truyền thông tin, dịch vụ e-navigation

và thay thiết bị tinh vi, xác hơn, chất lượng Kết hợp với phát triển lực kiểm soát hướng dẫn điều phối giảm đáng kể vụ tai nạn liên quan đến lỗi người

Lời cảm ơn

Nghiên cứu tài trợ Trường Đại học Hàng hải Việt Nam đề tài mã số: DT20-21.06

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] IMO Report of the Maritime Safety Committee on its eight-five session (MSC 85/26/Add.1) Annex 20 Strategy for the development and implementation of an e-navigation, London: Author 2008

[2] Tiếu Văn Kinh E-navigation gì? Tạp chí Khoa học Công nghệ Hàng hải, Số 47 (8/2016), tr.03-11 2016

[3] IALA ACCSEAS E-navigation Architecture Report, ENAV17-10.4.2, pp.3-4 2015

http://www.iala-aism.org/content/uploads/2016/08/

accseas_e_navigation_architecture_report_v1.pdf

[4] NMTRI “The role of digital communication technology in e-Navigation”, Norwegian Marine

Technology Research Institute, 2009

[5] John Erik Hagen - Regional Director NCA,

“Bringing e-navigation into the Straits and the Marine Electronic Highway”, Singapore Maritime

Technology Conference, 2015

[6] IMO Resolution MSC.428 (98) - Maritime Cyber Risk Management in Safety Management Systems.

The Maritime Safety Committee, 98th session, London June 2017

[7] IMO MSC.1/Circ.1604:Interim Guidelines for MASS TRIALS London 14 June 2019

[8] IMO Draft report of the Facilitation Committee on its forty-first session (FAL41/WP.1) London: Author 2017

THỂ LỆ VIẾT BÀI GỬI ĐĂNG

TẠP CHÍ KHOA HỌC CƠNG NGHỆ HÀNG HẢI

1 Tạp chí “Khoa học Cơng nghệ Hàng hải” đăng thông tin, phổ biến định hướng nghiên cứu khoa học đào tạo Trường Đại học Hàng hải Việt Nam, công bố phổ biến kết cơng trình nghiên cứu khoa học chuyển giao công nghệ thuộc chuyên ngành đào tạo Nhà trường, phục vụ lĩnh vực thuộc ngành Hàng hải mà thông tin chưa đăng ấn phẩm

2 Quy định hình thức trình bày báo gửi đăng Tạp chí:

Bài gửi đăng Tạp chí đánh máy vi tính theo font Unicode (Times New Roman), cỡ chữ 10pt khổ giấy A4 (Lề trái: 2,8 cm; Phải: 2,5cm; Trên: 3,0cm; Dưới: 2,5cm - chia làm 02 cột) gồm 01 in dài không 05 trang kèm theo file thảo gửi Ban biên tập Tạp chí qua địa Email: jmst@vimaru.edu.vn

Quy cách trình bày đăng Website http://www.khcn.vimaru.edu.vn/

+ Tên báo viết tiếng Việt tiếng Anh (Times New Roman in hoa, đậm cỡ chữ 12pt); + Họ tên tác giả (Times New Roman in hoa, đậm cỡ chữ 10pt);

+ Tên đơn vị (Times New Roman thường, nghiêng cỡ chữ 10pt);

+ Bài báo cần có đầy đủ tóm tắt, từ khóa, tóm tắt nội dung báo tiếng Việt tiếng Anh tối thiểu 100 từ, tối đa 300 từ phải nêu nội dung chính, đóng góp cơng trình (Times New Roman thường, nghiêng cỡ chữ 10pt);

+ Nội dung báo cần có hành văn rõ ràng, súc tích, cách dùng thuật ngữ khoa học đơn vị đo lường hợp pháp Nhà nước ban hành dùng thống chuyên môn hẹp cần phải phân rõ phần, mục, tiểu mục có đánh số thứ tự;

+ Công thức viết theo Equation Editor, viết rõ theo kí hiệu thơng dụng đánh số thứ tự cơng thức phía bên phải Hình ảnh minh họa hình đen trắng, rõ nét cần thích đầy đủ (font in thường, đậm, nghiêng cỡ chữ 9pt);

+ Danh mục tài liệu tham khảo đặt sau phần kết luận báo ghi theo trình tự: thứ tự tài liệu [ ]; Với tài liệu tham khảo sách tên tác giả chữ thường, tên sách chữ nghiêng, nhà xuất bản, năm xuất bản; Với tài liệu tham khảo Tạp chí tên tác giả chữ thường, tên chữ nghiêng, tên tạp chí, số tạp chí, năm xuất

+ Bản thảo báo không đánh số trang

3 Bài gửi đăng cần viết cẩn thận, văn phạm (đặc biệt tiếng Anh), đánh máy rõ ràng có ý kiến cho phép công bố đơn vị chủ quản trực tiếp Bài báo gửi đăng 02 phản biện báo đọc, góp ý sửa chữa cho ý kiến cơng bố Tạp chí “Khoa học Công nghệ Hàng hải”

4 Tạp chí “Khoa học Cơng nghệ Hàng hải” đăng đáp ứng yêu cầu Bài không đăng không trả lại thảo cho người gửi

5 Tác giả có đăng Tạp chí “Khoa học Công nghệ Hàng hải” biếu 01 Tạp chí đăng hưởng quyền lợi theo quy định

Thư góp ý kiến gửi đăng xin gửi theo địa chỉ:

Tòa soạn Tạp chí “Khoa học Cơng nghệ Hàng hải”

Phòng KH-CN, Trường Đại học Hàng hải Việt Nam, 484 Lạch Tray - Lê Chân - Hải Phòng Tel: 0225 3829111; Email: jmst@vimaru.edu.vn

Ghi chú: Theo Quyết định số 18/QĐ-HĐGSNN, ký ngày 30/6/2020 Hội đồng Giáo sư Nhà nước có quy định những báo đăng Tạp chí "Khoa học Cơng nghệ Hàng hải" Trường Đại học Hàng hải Việt Nam, tính từ đến 0,75 điểm cơng trình khoa học quy đổi xét công nhận chức danh GS, PGS.

10.3390/jmse7040114. /10.3390/math8071167. http://www.ceicdata.com/en/statistics/Vietnam http://databank.worldbank.org/data/views/reports/tableview.aspx.