Chat with us, powered by LiveChat

รู้ก่อนผลิตงานจริง

Applicad Public Company Limited.Article - SolidWorks Simulationรู้ก่อนผลิตงานจริง

May

4

2017

รู้ก่อนผลิตงานจริง

 

รองศาสตราจารย์ ดร.ปองวิทย์ ศิริโพธิ์ และผู้ช่วยศาสตราจารย์ ดร.พัชราภรณ์ บุณยวานิชกุล
Design Clinic Project ภาควิชาวิศวกรรมการบินและอวกาศ คณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์

วันนี้อาจารย์ถูกขอให้ช่วยเขียนบทความเพื่อแลกเปลี่ยนประสบการณ์ของหน่วยวิจัย Design Clinic ซึ่งก็คือหัวเรื่อง “รู้ก่อนผลิตงานจริง” อย่าว่าแต่พูดถึงการผลิตเลย ไม่ว่าเราจะทำกิจกรรมใดๆ อาจารย์ว่าทุกท่านก็อยากจะรู้ อยากจะเห็น ผลลัพธ์สุดท้าย ก่อนที่เราจะทำกิจกรรมนั้น เด็กๆ ลูกศิษย์อาจารย์ อาจารย์เชื่อว่าเวลาเข้าทำข้อสอบ เขาก็อยากจะรู้อยากจะเห็นตัวข้อสอบก่อนด้วยกันทั้งนั้น ในเรื่องของการผลิตยิ่งไปกันใหญ่ ผู้ผลิตก็ใคร่รู้ ใคร่เห็นว่าตัวผลิตภัณฑ์สุดท้ายของเรานั้นจะเป็นอย่างไร จะทำงานได้อย่างที่เราคาดการณ์ไว้หรือไม่ ว่ากันแล้วอยากรู้ไปมากกว่านั้นด้วยซ้ำไป อยากรู้ว่าจะขายได้มากน้อยขนาดไหน แล้วเราจะเป็นเศรษฐีกันได้เมื่อไหร่ เห็นพอจะโหมโรงมาได้พอสมควรแล้วนะ เรามาเข้าเรื่องกันดีกว่า

ผลิตไปทำไม ?

เรามาเริ่มตอบคำถามให้ตัวเราเองกันก่อนดีกว่า ว่าที่เราจะผลิตเราจะผลิตไปทำไม ผู้อ่านแต่ละท่านต้องมีคำตอบกันไปคนละแบบนะครับ เพราะอาจารย์เชื่อว่าวัตถุประสงค์ของผู้ประกอบการ ก็จะมีความหลากหลายแตกต่างกันไป วันนี้อาจจะมีเหตุผล 3 อย่าง อีก 1 ปีข้างหน้าอาจจะเป็น 5 อย่างก็ได้ แต่ถ้าจะให้พูดกันแบบพื้นๆ เท่าที่คิดได้ (จากประสบการณ์นะ ไม่ได้เอาจากตำรา) ก็น่าจะแบ่งได้เป็นแค่ 2 เหตุผลใหญ่ๆ

  1. ผลิตออกมาแล้วต้องขายได้ ต้องทำเงินให้ได้ ต้องใช้ได้
  2. ผลิตออกมาเพื่อสนองความต้องการของผู้ผลิตเอง

ถ้าให้อาจารย์นั่งเทียน 80% จะเป็นแบบข้อ 1 หรือผู้ที่กำลังอ่านบทความอาจารย์ ก็น่าจะอยู่ใน Category นี้แหละ ทั้งนี้เนี่ย ก็ขึ้นอยู่กับสมองด้านซ้ายและด้านขวาของเรานั้นเอง พวกเราส่วนใหญ่ ซึ่งเป็นวิศวกรก็ดี นักวิทยาศาสตร์ก็ดี นักประดิษฐ์ก็ดี ส่วนใหญ่เราจะมีสมองด้านซ้ายพัฒนาได้ดีกว่าด้านขวา ท่านผู้อ่านท่านใดที่มีการพัฒนาการของสมองด้านขวาได้ดีกว่า ท่านท่านเหล่านี้ก็จะเป็นศิลปิน เราจะเห็นว่านักศิลปิน (ซึ่งมีน้อยลงแล้วนะ) ท่านก็จะผลิตงานออกมา ตามที่ท่านอยากจะทำไม่สนใจว่าเป็นความต้องการของใครหรือสังคมหรือไม่ ซึ่งก็จะเป็นกรณีที่อาจารย์จะไม่ขอกล่าวถึงในบทความนี้ ทีนี้ถ้าผู้อ่านท่านใดมีความเห็นแย้งกับอาจารย์ ในกรณีนี้ก็ไม่ว่ากันครับ ถ้าคิดว่าท่านไม่ใช่ทั้งแบบที่ 1 และแบบที่ 2 อาจารย์ก็ขอแปลว่าท่านอาจจะมีปัญหากับสมองทั้งสองด้านเอาว่าอย่างนั้นก็แล้วกัน

ผลิตออกมาแล้ว ต้องขายได้ ต้องทำเงินให้ได้ ต้องใช้ได้

เรามาทำการเจาะลึกกันดีกว่า ว่ากันว่าถ้าจะทำให้ผลิตออกมาแล้วใช้ได้ ขายได้ และทำเงินให้เราได้ มันจะต้องทำกันอย่างไร แน่นอนเริ่มต้นของเรื่องทั้งหมด อาจจะไม่ได้มาจากช่างอย่างพวกเรา แต่จะมาจากความต้องการพื้นฐานของมนุษย์ ของสังคม ตามความเป็นอยู่ของเรานี่แหละ งานส่วนใหญ่ต้นน้ำก็มักจะมาจากฝ่ายการตลาด ฝ่ายขาย หรือฝ่ายลูกค้าสัมพันธ์ จากความต้องการที่ถูกร้องขอจากแผนกต่างๆ ที่กล่าวมาข้างต้น หน้าที่ของวิศวกรก็คือ ต้องพยายามแปลข้อความเหล่านั้น ออกมาในรูปของผลิตภัณฑ์ บางอันก็สามารถดำเนินการได้เลย เพราะมีองค์ความรู้อยู่ในตู้หรือบนชั้นเรียบร้อยแล้ว แต่บางอันก็จำเป็นจะต้องมีการทดลอง มีการวิจัย และในที่สุดก็พัฒนาออกมาเป็นผลิตภัณฑ์

จากประสบการณ์ของหน่วยวิจัยฯ เรามีคนไข้หลายแบบมีความต้องการแตกต่างกันไป หน้าที่ของหน่วยวิจัยฯ ซึ่งก็จะทำหน้าที่คล้ายแพทย์ที่พยายามจะเยียวยา หาวิธีแก้ไข แก้ปัญหา รักษาให้กับคนไข้แต่ละรายโดยมีกระบวนการรักษาหรือ Treatment ที่แตกต่างกันไป ในบทความนี้อาจารย์จะเขียนถึงกรณีศึกษาของคนไข้ 3 ราย 3 รูปแบบ ที่ในแต่ละแบบก็จะมีขบวนการวิธีการ ในการรักษาที่แตกต่างบนความเหมือนที่จะเล่าให้ฟังกันต่อไป

 

กรณีศึกษาเรื่องที่ 1 เป็นเรื่องของบริษัท Jfox Aircraft

 

บริษัทของคนไทยโดยคนไทย เพื่อนำผลิตภัณฑ์ของคนไทยขายในสากล มีความประสงค์ที่จะทำการผลิตเครื่องบิน แบบ 2 ที่นั่ง ในลักษณะของ Kit Plane เครื่องบิน JFox JX-200RG Sport Thunder เป็นเครื่องบินพาณิชย์ที่มีการออกแบบ วิเคราะห์ ทดสอบ และดำเนินการผลิตทั้งหมดภายในประเทศเป็นครั้งแรก โดยมีวัตถุประสงค์ที่จะดำเนินการผลิต และทำการขายเชิงพาณิชย์ในลักษณะของเครื่องบินประกอบเองโดยผู้ใช้ ด้วยเงื่อนไขดังกล่าวนี้ เครื่องบิน JFox JX-200RG Sport Thunder จึงต้องผ่านการจดทะเบียนรับรองอากาศยานตามขั้นตอนของ ICAO ดังนั้นในขั้นตอนของการออกแบบ วิเคราะห์ และทดสอบ จึงเป็นขั้นตอนที่สำคัญที่สุดขั้นตอนหนึ่งในงานวิจัยนี้ ซึ่งต้องดำเนินการอย่างละเอียด เพื่อความมั่นใจในการจดทะเบียนรับรองอากาศยานของเครื่องบินต้นแบบที่ถูกผลิตออกมา ดำเนินตามเงื่อนไขของสำนักงานบริหารการบินแห่งชาติ ประเทศสหรัฐอเมริกา (Federal Aviation Regulations) PART 23

มิติในการทำผลิตภัณฑ์ เช่น อากาศยานมีมิติที่กว้างมากๆ มีความเกี่ยวข้องกันในหลายๆ ด้าน นอกจากนั้นก็ยังมีเรื่องของกฎหมาย และข้อกำหนดต่างๆ ที่ไม่ใช่เฉพาะภายในประเทศ หมายถึงจำเป็นที่จะต้องครอบคลุม และเป็นไปตามข้อกำหนดที่ใช้กันทั่วโลกเป็นสากล ในกรณีศึกษานี้อาจารย์ยกตัวอย่างเฉพาะในส่วนเล็กๆ ซึ่งเป็นข้อกำหนดส่วนหนึ่งของผลิตภัณฑ์นี้ กล่าวคือ ตามคุณสมบัติของเครื่องบินลำนี้ซึ่งถูกกำหนดโดยบริษัทฯ ได้กำหนดไว้ว่าเครื่องบินลำนี้จะเป็นลักษณะของเครื่องบินผาดแผลง Acrobatics Airplane อธิบายให้พอเข้าใจกันง่ายๆ ว่า เป็นเครื่องบินที่มีคุณสมบัติที่สามารถทำการบินในลักษณะที่มากกว่าเครื่องบินปกติจะกระทำได้ การที่จะเป็นอากาศยานประเภทเครื่องบินผาดแผลง หรือ Acrobatics Airplane ก็จะมีกฎระเบียบ หรือ Regulation ที่ FAA Part 23 จะเป็นผู้กำหนดคุณสมบัติต่างๆ ไว้ และถ้าอากาศยานลำใดไม่สามารถมีคุณสมบัติได้ตามข้อกำหนด ดังกล่าวก็จะถือว่าไม่ผ่านการเป็นอากาศยานประเภทนี้

หนึ่งในหลายๆ ข้อดังกล่าวนั้นจะพูดถึงระยะทางในการขึ้นหรือลงของอากาศยาน ซึ่งจะขออนุญาตตัดข้อความในเอกสารมาให้ดูเป็นตัวอย่างแบบนี้

“ข้อกำหนดของสำนักงานบริหารการบินแห่งชาติ ประเทศสหรัฐอเมริกา ส่วน 23 (Federal Aviation Regulations 23) ส่วน 23 ข้อ 59 ระยะทางและระยะวิ่งในการบินขึ้น (Takeoff Distance and Takeoff Run) กำหนดไว้ว่าระยะทางในการบินขึ้น ซึ่งหมายถึงระยะทางในการบินขึ้นในแนวระดับ จากจุดเริ่มต้นถึงจุดที่เครื่องบินลอยอยู่เหนือพื้น 35 ฟุต เมื่อเครื่องยนต์ทำงานพร้อมกันทั้งหมด ระยะจะเป็น 1.15 เท่าของระยะทางในการบินขึ้นในแนวระดับ ตั้งแต่จุดเริ่มต้นถึงจุดที่เครื่องบินลอยอยู่เหนือพื้น 35 ฟุต”

แปลเป็นภาษาง่ายๆ ก็หมายความว่า ระยะทางที่ใช้ในการบินขึ้นของเครื่องบิน ที่จะอยู่ใน Category นี้จะมีค่าเท่ากับ 1.15 เท่าของระยะทางที่เครื่องบินใช้จากจุดที่เครื่องบินจอดเตรียมตัวขึ้นหรือหยุดนิ่ง จนลอยตัวอยู่เหนือพื้นดิน 35 ฟุต โดยใช้เครื่องยนต์ทั้งหมดที่มี ที่นี้ถ้าผู้ออกแบบต้องการให้เครื่องบินลำนี้มีความสามารถที่บิน หรือใช้ได้กับสนามบินที่มีระยะทางวิ่งต่ำสุด 800 เมตร หรือประมาณ 2,400 ฟุต ก็แสดงว่าไม่ว่าจะเป็นการเลือกเครื่องยนต์ก็ดี หรือการออกแบบเครื่องบินลำนี้ก็ดี เราจะต้องมั่นใจให้ได้ว่า เมื่อเราเดินเครื่องยนต์เต็มที่แล้ว จากจุดที่เครื่องบินจอดหยุดนิ่งจนเครื่องบินลำนี้จะลอยตัวสูงจากพื้น เกิน 35 ฟุต โดยระยะทางดังกล่าวที่ว่านั้นคูณเข้าไปกับ 1.15 จะต้อง มีค่าน้อยกว่า 2,400 ฟุต เป็นต้น เพราะถ้าไม่เช่นนั้นเครื่องบินลำนี้ ผู้ซื้อไปใช้ก็ไม่สามารถนำไปใช้ในการบินที่จะขึ้นจากสนามบิน ที่มีระยะน้อยกว่าค่าดังกล่าวได้

มาถึงจุดนี้ผู้อ่านทุกท่านผมเชื่อว่ามีคำถามเดียวเหมือนกันหมดว่า “แล้วจะทำอย่างไรต่อไป หรือ What’s next”  ผมว่าไม่ว่าเป็นใคร ก็ใคร่อยากรู้ก่อนที่จะดำเนินการผลิตออกมาจริงๆ ว่าเครื่องบินที่เรากำลังทำขึ้นมานี้ จะต้องใช้เครื่องยนต์ควบคู่กับใบพัดขนาดไหนอย่างไร ปีกเครื่องบินของเราจะต้องมีพื้นที่เท่าไหร่ มี Airfoild เบอร์ไหน จะออกแบบให้จุดศูนย์ถ่วงของอากาศยานอยู่ที่ไหน และส่วนที่เรียกว่า Flap ที่ปีก จะต้องการขนาดเท่าไร มุมเท่าใด และยังมีอีกหลายสิบหรือร้อยคำถามที่จะต้องถูกถามถึง เพื่อจะทำให้อากาศยานของเราเป็นไปตามข้อกำหนดดังกล่าว เพราะคงไม่มีใครที่ไหนจะหลับหูหลับตา ตั้งหน้าทำเครื่องบินไปแล้วก็สุ่มเสี่ยงทึกทักเอาว่า มันจะมีความสามารถเป็นตามข้อกำหนดได้

ถ้ามีคนสงสัยว่าแล้วเมื่อก่อนทำกันอย่างไร ในอดีตเมื่อเครื่องไม้เครื่องมือที่จะมาช่วยในงานวิศวกรรมยังไม่ดีมากพอ ก็ต้องทำแบบที่ว่าละครับคือทำขึ้นมากันจริงๆ แล้วก็บินกันดู ตกตาย บาดเจ็บกันมามากต่อมาก กฎระเบียบและข้อกำหนดก็จะยังไม่เข้มข้นขนาดนี้ เมื่อเวลาผ่านไปประสบการณ์และความรู้มีสะสมมากขึ้น กฎระเบียบก็เปลี่ยนไป เครื่องไม้เครื่องมือที่ทำให้เรารู้ก่อนผลิตจริงก็พัฒนาตามกันมา จากตัวอย่างนี้กับวิทยาการปัจจุบันหลายท่าน (ไม่จำเป็นจะต้องจบวิศวกรรมการบิน) ก็พอจะลำดับขั้นตอนการรู้ก่อนการผลิตจริงได้นะ ผมว่าในงานวิจัยนี้เราก็จะเริ่มจากแบบ หรือที่เรียกว่า CAD 3D ที่ทุกท่านก็คุ้นเคยเป็นอย่างดี

 

จากนั้นก็ดำเนินการวิเคราะห์ไม่ว่าจะเป็นการคำนวณมือ การเปิดตาราง หรือข้อมูลต่างๆ ที่คนรุ่นเก่าๆ หรือตำราต่างๆ ที่ได้ทำการบันทึกไว้ ทุ่มเทให้กับการคำนวณเพื่อให้ได้ตัวเลข หรือข้อมูลบางอย่างที่ทำให้วิศวกรมีความเชื่อมั่นในระดับหนึ่งได้ว่าอากาศยานของเขาจะมีสมรรถนะเป็นไปตามข้อกำหนด

เท่านั้นยังไม่พอก็ต้องมีความพยายามที่จะหาเครื่องมือ ทางการคำนวณอีกนี่แหละ (มาถึงจุดนี้ถ้าใครไม่ชอบคณิตศาสตร์ ก็ชอบได้แล้วนะ) ในปัจจุบันมันเป็นเครื่องมือที่ได้รับการยอมรับและเชื่อถือมากที่สุด เครื่องมือหนึ่งในงานวิศวกรรม (ทั้งนี้ผู้ใช้เครื่องมือก็ต้องทำได้ถูกต้องตามหลักวิชาด้วยนะ) โดยใช้เครื่องคอมพิวเตอร์ที่มีความสามารถในการคำนวณเข้ามาช่วย เพื่อยืนยันผลที่คำนวณได้จากการคำนวณมือ

ยังๆ ไม่ถึงเวลาผลิตครับ ถ้าเป็นไปได้อีกโดยเฉพาะงานที่เกี่ยวข้องกับความปลอดภัยสูงๆ เช่น อากาศยานการจัดทำแบบจําลอง หรือ Mock-Up ก็มีความจำเป็น หรือถือได้ว่าเป็นด่านสุดท้ายก่อนที่จะนำสู่การผลิตต้นแบบจริง การนำอากาศยานเข้าทดสอบในอุโมงค์ลม ทำการทดสอบเพื่อยืนยันพารามิเตอร์ต่างๆ เป็นสิ่งที่วิศวกรการบินและอวกาศ พึ่งพาและเชื่อได้เสมอ จะเห็นได้นะครับว่า กว่าจะออกมาเป็นเครื่องบิน 1 ลำ เรียกว่าเป็นต้นแบบก็ได้ มันจะต้องผ่านกระบวนการ รู้ก่อนผลิตจริงขนาดไหน

ในฉบับหน้าผมจะเขียนกรณีศึกษาเรื่องการพัฒนาแผ่นครีบควบคุมการเคลื่อนที่ และเสถียรภาพของเป้าฝึกปราบเรือดำน้ำระยะที่ 3 ของกองทัพเรือ อย่างที่ว่าครั้งนี้พาขึ้นบนฟ้า ครั้งหน้าเราลงใต้น้ำกันบ้างนะครับ

 

แหล่งที่มา : http://libazz.com/DSCN/article.php?aid=65207

ศึกษาข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับเครื่องมือที่จะเข้ามาช่วยในการวิเคราะห์ได้ที่ : https://www.applicadthai.com/solidworks-simulation/

 

Sherlock Holmes แห่งงานวิศวกรรม ตอนที่ 1
Sherlock Holmes แห่งงานวิศวกรรม ตอนที่ 2
เห็นข้อผิดพลาดงานออกแบบก่อนการผลิตจริง
การเลือกใช้วัสดุ (Material) ในการออกแบบให้เหมาะสมกับการใช้งาน
วิเคราะห์ความร้อนกับ SolidWorks
ความสำคัญของความล้าของวัสดุ (Fatigue) ในการออกแบบ

 

  • 11
    Shares
บทความนี้เป็นประโยชน์ต่อท่านหรือไม่
(No Ratings Yet)
Loading...