นวัตกรรมและเทคโนโลยีการผลิตในอนาคต

จาก ChulaPedia

ในปัจจุบันอุตสาหกรรมการผลิตได้ประสบกับการเปลี่ยนแปลงอันยิ่งใหญ่และการแข่งขันที่สูง เนื่อง จากสภาวะแวดล้อมของธุรกิจที่เปลี่ยนไปตลอดเวลา ดังนั้นระบบการผลิตในอนาคตต้องมีลักษณะคล่องแคล่ว อัจฉริยะ มีการตอบสนองที่รวดเร็ว ให้ผลิตภัณฑ์ที่มีคุณภาพสูง รองรับการผลิตปริมาณน้อย ตอบสนองความต้องการเฉพาะราย เกิดการมีส่วนร่วมกับผู้ซื้อ และตระหนักในสิ่งแวดล้อม ระบบการผลิตที่สามารถสนองตอบต่อคุณลักษณะต่างๆที่กล่าวมาแล้วก็คือ ระบบการผลิตอัจฉริยะ (Intelligent Manufacturing Systems: IMS) ซึ่งมีการศึกษากันอย่างกว้างขวาง ระบบการผลิตอัจฉริยะสามารถที่จะควบคุมและตรวจสอบตัวเองได้ เพื่อที่จะสร้างผลิตภัณฑ์ให้เป็นไปตามข้อกำหนดของการออกแบบซึ่งผลิตภัณฑ์จะถูกผลิตได้ในสภาวะแวดล้อมจำลอง ระบบการผลิตอัจฉริยะถูกคาดหวังว่าจะเป็นคำตอบหนึ่งที่จะเอาชนะต่ออุปสรรคของอุตสาหกรรมในช่วงศตวรรษที่ 21

เครื่องจักรกลอัจฉริยะ

เนื่องด้วยระบบการผลิตในอนาคตจะถูกพัฒนาให้มีความซับซ้อนมากยิ่งขึ้น เครื่องจักรกลอัจฉริยะจึงได้ถูกวิจัยและพัฒนาขึ้นเพื่อตอบสนองต่อระบบการผลิตอัจฉริยะ เครื่องจักรกลที่มีความอัจฉริยะอยู่ภายในจะสามารถทำงานได้ด้วยตัวเอง สามารถทำงานร่วมกับเครื่องจักรอื่นๆและสิ่งอำนวยความสะดวกทางการผลิต ดังนั้นเครื่องจักรกลที่มีการทำงานร่วมกับเครื่องจักรอื่นและทำงานได้ด้วยตัวเองนี้ก็จะมีความอัจฉริยะที่สูงมาก สำหรับเครื่องจักรกลอัจฉริยะถูกแสดงไว้ในรูปที่1 การออกแบบเซนเซอร์ขั้นสูงร่วมกับเทคโนโลยีกรรมวิธีสัญญาณ ทำให้เกิดการปรับปรุงสารสนเทศเกี่ยวกับสถานะของระบบเพื่อที่จะทำให้เกิดกระบวนการที่เหมาะสมที่สุดและควบคุมได้

ระบบการผลิตอัจฉริยะ

1. ระบบการผลิตปริมาณมาก (Large-scale Manufacturing System) เช่น อุตสาหกรรมยานยนต์ ควรที่จะปฏิบัติงานภายใต้ความน่าเชื่อถือและความพร้อม (Availability) ที่สูงเพราะเวลาหยุดที่เกิดจากระบบเกิดการขัดข้องมีอิทธิพลที่มากมายต่อกิจกรรมทางการผลิต ดังนั้นเพื่อที่จะผลิตให้ได้ตามอุปสงค์ตลาดที่เกิดขึ้น แต่ละกระบวนการผลิตควรมีการปฏิบัติงานอย่างระมัดระวังด้วยความช่วยเหลือจากระบบการตรวจติดตามและเซนเซอร์ที่มีความน่าเชื่อถือและทนทาน เนื่องจากการตรวจติดตามระบบที่มีการผลิตปริมาณมากนั้นอยู่นอกเหนือจากความสามารถของมนุษย์ที่จะทำได้

2. การเพิ่มขึ้นของค่าแรงงานและการขาดแคลนพนักงานที่มีทักษะ ทำให้จำเป็นต้องมีระบบการผลิตที่มีคนเข้ามาเกี่ยวข้องให้น้อยที่สุด ซึ่งต้องการนำเอาระบบการตรวจติดตามและเซนเซอร์สูงเข้ามาใช้

3. การผลิตชิ้นงานที่มีความเล็กลงและความแม่นยำพิเศษ (Ultra-Precision Manufacturing) เช่น ชิ้นส่วนฮาร์ดดิสก์ขนาด 1.5 นิ้วและ 2.5 นิ้ว ชิ้นส่วนยานยนต์ที่มีขนาดเล็กลง ชิ้นงานที่ต้องการความเรียบผิว สำเร็จสูงสามารถบรรลุผลสำเร็จได้ด้วยการนำศาสตร์ของการวัดและเทคโนโลยีการตรวจติดตามในกระบวนการผลิตขั้นสูงโดยการใช้ระบบเซนเซอร์ที่มีความน่าเชื่อถือ

4. การใช้เครื่องจักรกลที่มีความซับซ้อน ซึ่งต้องการการบูรณาการของระบบการตรวจติดตามเพื่อที่จะป้องกันความเสียหายของเครื่องจักร

5. เครื่องจักรกลที่ใช้งานหนัก (Heavy-Duty Machine) และความเร็วสูงควรที่จะถูกจัดการด้วยคนให้น้อยที่สุดด้วยเหตุผลทางด้านความปลอดภัย

6. ความตระหนักทางด้านสิ่งแวดล้อม ในการผลิตปัจจุบันทำให้ต้องการเซนเซอร์ที่จะตรวจติดตามการปล่อยของเสียจากกระบวนการผลิต ทั้งในอากาศและน้ำ

เซนเซอร์อัจฉริยะ

เซนเซอร์ที่อยู่ในกระบวนการผลิตสำหรับเครื่องจักรกลอัจฉริยะจะสร้างขึ้นมาจากเทคโนโลยีขั้นสูง เพื่อช่วยเหลือผู้ผลิตให้สามารถพิชิตความท้าทายที่มีอยู่เสมอในการผลิตชิ้น ส่วนที่มีความเที่ยงตรงสูง ในอนาคต เซนเซอร์นี้ได้มีบทบาทที่แตกต่างกันในกระบวนการผลิต และสามารถติดตั้งได้กับเครื่องมืออุปกรณ์ กระบวนการผลิต ชิ้นงาน หรือเครื่องจักรกล สิ่งสำคัญมากที่สุดของเซนเซอร์คือการช่วยให้ผู้ผลิตสามารถที่จะปรับปรุงจุด ควบคุมให้อยู่เหนือกว่าค่าตัวแปรวิกฤติในกระบวนการผลิต ซึ่งจะเป็นผลให้เกิดการบีบจุดควบคุมของกระบวนการและปรับปรุงอัตราผลิตภาพ

อาจารย์ผู้ดูแลบทความ ผศ. ดร.สมเกียรติ ตั้งจิตสิตเจริญ

ผู้รับผิดชอบบทความ ศูนย์การสื่อสารนานาชาติแห่งจุฬาฯ