editor

ผู้เขียน : editor

อัพเดท: 18 ส.ค. 2008 15.24 น. บทความนี้มีผู้ชม: 656177 ครั้ง

บทความเรื่องหุ่นยนต์จาก อาจารย์ ดร.ชิต เหล่าวัฒนา ผู้อำนวยการสถาบันวิทยาการหุ่นยนต์ภาคสนาม (FIBO)


หุ่นยนต์และระบบการผลิตอัตโนมัติ

ปัจจุบันอุตสาหกรรมในประเทศไทย มีหุ่นยนต์อุตสาหกรรม (แขนกล) ใช้ในอุตสาหกรรมรถยนต์ และ อีเลคทรอนิคส์-ฮาร์ดดิสก์ ประมาณ 3,000 – 4,000 ตัว ซึ่งทั้งหมดนำเข้าจากต่างประเทศ หุ่นยนต์อุตสาหกรรม เฉพาะทางหากนำเข้าจะมีราคาแพงมาก ดังนั้นจึงปรากฏมีบริษัทขนาดเล็ก (SME) ที่มีความสามารถในการออกแบบ และ บูรณาการเทคโนโลยีหุ่นยนต์และระบบออโตเมชั่น อยู่ประมาณ 20 บริษัท ซึ่งถือว่าน้อยมากเมื่อ เปรียบเทียบกับความต้องการใช้เทคโนโลยีนี้

เมื่อ 30 ปีก่อน หลายท่านทักท้วงผมว่าประเทศไทยไม่ต้องการเทคโนโลยีนี้หรอก และเราเป็นประเทศเกษตรกรรมที่มีแรงงานเยอะ หุ่นยนต์ ในสมัยนั้นเป็น “ผู้ร้าย” เพราะหลายท่านเชื่อว่าจะทำให้คนตกงาน ผมเองต้องอธิบายหลายครั้งว่า หุ่นยนต์และเทคโนโลยีอัตโนมัติจะทำให้คน ไทยมีงานทำมากขึ้น เป็นงานที่ท้าทาย และมีมูลค่าเพิ่มสูงขึ้น ซึ่งเป็นผลลัพธ์จากการที่อุตสาหกรรมไทยสามารถแข่งขันได้ วันนี้ผมไม่จำเป็น ต้องอธิบายแล้ว เพราะสภาอุตสาหกรรมไทยเสนอให้รัฐบาลเร่งสร้างวิศวกรที่สามารถออกแบบสร้างหุ่นยนต์และระบบอัตโนมัติเองได้เพื่อทด แทนอุปกรณ์จากต่างประเทศที่มีราคาแพง ผมเองมีเพื่อนชาวต่างประเทศอยู่ในบริษัทผู้ผลิตเทคโนโลยีเหล่านี้ทั้งที่ญี่ปุ่นและอเมริกา ผมเคยได้ ขอข้อมูลมาทำการวิเคราะห์ต้นทุนคร่าวๆพบว่า ระบบอัตโนมัติที่ขายกันอยู่นี้ ต้นทุนจริงอยู่ที่ 20%-30% ที่เหลือเป็นค่าบูรณาการ(Integration) ให้เข้ากับขบวนการผลิตเดิม 40% และค่าเทคโนโลยีประมาณ 30% บางท่านเรียกค่าโง่นั่นเอง ทั้งนี้ยังไม่รวมความสูญเสียที่เกิดจากการเลือก เทคโนโลยีผิด ไม่ตรงกับความต้องการด้วย ดังนั้นเพียงแค่เลือกเทคโนโลยีเป็น ใช้และบูรณาการ/ดัดแปลงพลิกแพลงให้ใช้งานในสายการผลิต ได้ ก็ทำให้เราสามารถประหยัดเงินตราของประเทศได้มากทีเดียว

หุ่นยนต์อุตสาหกรรมมีลักษณะต่างจากหุ่นยนต์ที่เราเห็นในภาพยนตร์ หรือ อาซิโม เพราะมีแต่เพียงแขนหรือขา มีองศาอิสระ (Degree of Freedom) ตั้งแต่ 3, 4, 5 และ 6 ในแต่ละแกนมีความละเอียดสูงสุด ในระดับ 3/1000 นิ้ว เล็กกว่าขนาดเส้นผมของมนุษย์ ความเร่งในกรณีของ การขับเคลื่อนตรงจากมอเตอร์ (Direct Drive) สูงถึง 1.8 เท่าของแรงโน้มถ่วงโลก ในขณะที่หุ่นยนต์นี้ทำงานท่านผู้อ่านไม่สามารถมองปลาย แขน-กำปั้น ของหุ่นยนต์ทันเลย ปัจจุบันนี้ระบบควบคุมหุ่นยนต์อุตสาหกรรมได้รับการพัฒนาให้ซับซ้อนขึ้นเป็นลำดับเพื่อใช้งานได้ง่ายขึ้น แต่ บางครั้งก็ทำเรื่องง่ายเป็นเรื่องยากเพื่อผลทางการค้า ต้นกำลังขับเคลื่อนมีทั้ง มอเตอร์ นิวแมติกส์ และไฮโดรลิก ยังไม่มีเซลเชื้อเพลิง(Fuel Cell)อย่างที่เราใช้ในห้องปฏิบัติการ

หุ่นยนต์อุตสาหกรรมหนึ่งตัวมีความสามารถในการผลิตเหนือมนุษย์ไม่เท่าไรนัก บางครั้งแย่กว่าด้วย เป็นความลับประการหนึ่งที่ไม่ค่อยมี ใครใส่ใจอยากรู้ นั่นคือหากต่อเข้ากับระบบสารสนเทศเพื่อให้หุ่นยนต์สามารถทำงานร่วมกับเครื่องจักรอื่นๆหรือกับหุ่นยนต์หลายตัว สมรรถนะ การผลิต (Manufacturing Performance) จะเพิ่มขึ้นเป็นทวีคูณ ดังนั้นการศึกษาหาความสัมพันธ์ ระหว่างการเพิ่มผลิตภาพอุตสาหกรรม (Industrial Productivity) กับวิวัฒนาการความสามารถของหุ่นยนต์จึงต้องพิจารณาในภาพรวมที่มีการบูรณาการเทคโนโลยีสารสนเทศเข้าไปเพื่อ เชื่อมโยงการออกแบบผลิตภัณฑ์และการผลิตเข้าด้วยกัน

โดยทั่วไประบบอัตโนมัติสมัยใหม่มีเรื่องของการใช้คอมพิวเตอร์เข้ามาควบคุมการทำงานของเครื่องจักรเพื่อความแม่นยำและรวดเร็ว อีก ทั้งทำให้เราสามารถปรับเปลี่ยนการทำงานของเครื่องจักรให้สอดคล้องกับการผลิตได้ ส่วนประกอบของระบบนี้ประกอบด้วย 

   (1) เครื่องจักรควบ คุมด้วยตัวเลข (CNC: Computer Numerically Controlled) และ หุ่นยนต์อุตสาหกรรม 

   (2) ระบบเครือข่ายสายพานที่ทำหน้าที่ลำเลียง ชิ้นส่วน ผลิตภัณฑ์และเครื่องมือไปยังหรือออกมาจากแต่ละเครื่องจักร/หุ่นยนต์ 

   (3) ระบบควบคุมโดยรวมเพื่อประสานสายการผลิตให้สอดคล้องกัน ใน โรงงานใหญ่ๆ ระบบควบคุมนี้จะต้องรับคำสั่งและรายงานผลไปที่ส่วนกลางการบริหารองค์กร ผ่าน ระบบสารสนเทศ: Enterprise Resource Planning (ERP)

ปัจจุบันประเทศมีการนำเข้าอุปกรณ์และระบบอัตโนมัติประมาณ 8-90,000 หมื่นล้านบาทต่อปี ทำให้ต้องมีการวางแผนการใช้เทคโนโลยีนี้ให้ได้ อย่างมีประสิทธิภาพ อย่างไรก็ตาม ในฐานะนักเทคโนโลยี ผมมีมุมมองย้อนไปถึง ขั้นตอนการเลือกใช้เทคโนโลยีนี้ก่อนจะเริ่มมีการซื้อขายกัน เลือกผิดมีผลต่อเนื่อง ขั้นต่ำสุดคือเสียเงินทองแล้วได้ของไม่คุ้มค่า มีบางบริษัทรุนแรงถึงขั้นสูญเสียความสามารถในการแข่งขันไป

ลักษณะสำคัญของระบบการผลิตอย่างอัตโนมัติประกอบด้วยเครื่องจักรควบคุมด้วยคอมพิวเตอร์ สายพานลำเลียงและหรือหุ่นยนต์เพื่อลำเลียงชิ้นงาน มีระบบควบคุมส่วนกลางประสานการทำงานระหว่างเครื่องจักร สายพาน หุ่นยนต์เหล่านี้ให้ทำงานสอดคล้องกันโดยผ่านแผนภูมิตรรกะ (Logical Map) แผนภูมินี้ประสานข้อมูลที่ได้จากเซ็นเซอร์แต่ละตัว เมื่อต้องหยุดระบบกะทันหันเพื่อนำชิ้นงานที่ติดขัด(Jam)ในระบบออกจากสายการผลิต การสตาร์ทระบบขึ้นมาอีกครั้งต้องใช้แผนภูมินี้เพื่อดำเนินตามซีเควนซ์ที่ถูกต้อง

แม้จำเป็นต้องซื้ออุปกรณ์จากต่างประเทศ แต่อย่างน้อยวิศวกรไทยควรเข้าใจความสัมพันธ์ระหว่างแผนภูมิตรรกะและซีเควนซ์นี้ จนทำให้เราแก้ไขปัญหาพื้นๆได้เอง โดยมิต้องเสียเวลารอ และเสียค่าใช้จ่ายให้ผู้เชี่ยวชาญต่างประเทศมาทำงานง่ายๆเหล่านี้

ผมเห็นว่าอุตสาหกรรมไทยนั้นหลีกเลี่ยงเทคโนโลยีอัตโนมัติไม่ได้หากต้องการแข่งขันในตลาดโลก ระบบอัตโนมัติที่ใช้คงไม่ใช่ผลิตคราวละมากๆ (Fixed Automation) แต่จะมีลักษณะที่ผลิตคราวละไม่มากเป็นแบบยืดหยุ่น (Flexible Automation)แต่มีความหลากหลายในรูปลักษณ์ที่เกิดจากการผสมผสานการออกแบบเฉพาะในแต่ละครั้ง เพื่อตอบสนองตลาดที่สูงขึ้นกว่าการเน้นที่ราคาถูกอย่างเดียว ผลิตภัณฑ์ไทยแม้มีความพยายามก็ไม่สามารถแทรกตัวเองในตลาดล่างที่เป็นของจีนและเวียดนาม

บริษัทที่ต้องการประหยัดค่าใช้จ่ายในการจัดหาและติดตั้งระบบนี้ ไม่อยากจ่าย “ค่าเทคโนโลยี” ควรต้องเตรียมบุคลากรที่มีความสามารถดังนี้: ชำนาญในการใช้ภาษา G-Code/M-Code ของเครื่องจักรควบคุมด้วยตัวเลขและคอมพิวเตอร?(NC/CNC Machines) วางแผนสถานที่ติดตั้ง วางแผนการผลิตและกระบวนการผลิต การเขียนโปรแกรมพื้นฐาน การควบคุมคุณภาพ และการจัดการและบำรุงรักษาเครื่องมือ

ระยะเวลาในการจัดหาและติดตั้งระบบนี้โดยเฉลี่ยอยู่ที่ 2 ปี จากวันที่ท่านผู้บริหารได้ตัดสินใจ(Executive Decision)ว่าต้องใช้ระบบนี้แล้ว จากนั้นต้องมีเวลาเพิ่มเติมอีกประมาณ 6 เดือน เพื่อการปรับแต่งอย่างละเอียด(Fine Tuning)จนกระทั่งระบบสามารถทำงานได้เต็มกำลังการผลิต (Full Production) หากระบบที่ติดตั้งนี้มาทดแทนระบบเดิมผลิตชิ้นงานที่คุ้นเคย การปรับแต่งระบบไม่ยุ่งยาก สามารถคาดการณ์ล่วงหน้าว่าจะมีปัญหาอะไรบ้าง แต่หากต้องไปผลิตชิ้นงานใหม่ การแก้ไขซอฟต์แวร์จะมีความยุ่งยากและใช้เวลาพอสมควร อย่างรีบเร่งในขั้นตอนนี้ จนเกิดภาวะ “สุกเอาเผากิน” เพราะจะทำให้ปัญหาแฝงตัวอยู่ จนทำให้ระบบไม่ผ่านขบวนการ Commissioning and Shakedown คาราคาซัง ไม่เป็นผลดีทั้งบริษัทและผู้ขายอุปกรณ์

อีกย่างผมได้เตือนท่านผู้บริหารทั้งหลายไปว่า ต้องทำรายละเอียดข้อกำหนดทางเทคนิคแบบสายกลาง อย่าเข้มหรืออ่อนเกินไป เพราะอาจทำให้งบประมาณบานปลายหรือไปยับยั้งความคิดสร้างสรรค์ของผู้พัฒนาระบบ แต่ควรต้อง “ระบุเชิงตัวเลข” เลยว่าต้องการ ลดต้นทุนการผลิตของชิ้นส่วน แรงงาน leadtime ความยืดหยุ่นในการผลิต และของค้างในพื้นที่โรงงาน (Work In Progress) เท่าใด?

    ท้ายที่สุดควรจัดตั้ง ทีมงาน (Task Force) เพื่อรับผิดชอบขั้นตอนรายละเอียดดังนี้
  1. เลือกชิ้นงานเครื่องจักรสำหรับการใช้ระบบอัตโนมัติ
  2. ออกแบบความต้องการคร่าวๆ
  3. ประเมินความเหมาะสมของระบบที่มีอยู่ในท้องตลาด
  4. ระบุข้อกำหนดทางเทคนิคและเชิญชวนผู้พัฒนา/ผู้ขายเข้าประมูลงาน (Request for proposal)
  5. ให้คะแนนเอกสารข้อเสนอของแต่ละผู้ขาย เพื่อให้ผู้บริหารตัดสินใจ
  6. ควบคุมการติดตั้ง รวมทั้ง commissioning ระบบ ตามข้อกำหนด
  7. แผนการใช้งานและการบำรุงรักษา



ข้อคิดเห็น/เสนอแนะ มาที่ผู้เขียนได้ที่ djitt@fibo.kmutt.ac.th



drdjitt7070.jpg

รู้จักผู้เขียน
รศ.ดร. ชิต เหล่าวัฒนา
จบปริญญาตรีวิศวกรรมศาสตร์ (เกียรตินิยม) จากมหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้า ธนบุรี ไดัรับทุนมอนบูโช รัฐบาลญี่ปุ่นไปศึกษาและทำวิจัยด้านหุ่นยนต์ที่มหาวิทยาลัยเกียวโต ประเทศญี่ปุ่น เข้าศึกษาต่อระดับปริญญาเอกที่มหาวิทยาลัยคาร์เนกี้เมลลอน สหรัฐอเมริกา ด้วยทุนฟุลไบรท์ และจากบริษัท AT&T ได้รับประกาศนียบัตรด้านการจัดการเทคโนโลยีจากสถาบันเทคโนโลยีแห่งมลรัฐแมสซาชูเซสต์ (เอ็มไอที) สหรัฐอเมริกา

ภายหลังจบการศึกษา ดร. ชิต ได้กลับมาเป็นอาจารย์สอนที่มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้า ธนบุรี และเป็นผู้ก่อตั้งสถาบันวิทยาการหุ่นยนต์ภาคสนาม หรือที่คนทั่วไป รู้จักในนาม “ฟีโบ้ (FIBO)” เป็นหน่วยงานหนึ่งในมหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้า ธนบุรี เพื่อทำงานวิจัยพื้นฐาน และประยุกต์ด้าน เทคโนโลยีหุ่นยนต์ ตลอดจนให้คำปรึกษาหน่วยงานรัฐบาล เอกชน และบริษัทข้ามชาติ (Multi-national companies) ในประเทศไทยด้านการ ลงทุนทางเทคโนโลยี การใช้งานเทคโนโลยีอัตโนมัติชั้นสูง และการจัดการเทคโนโลยีสารสนเทศอย่างมี ประสิทธิภาพ



บทความนี้เกิดจากการเขียนและส่งขึ้นมาสู่ระบบแบบอัตโนมัติ สมาคมฯไม่รับผิดชอบต่อบทความหรือข้อความใดๆ ทั้งสิ้น เพราะไม่สามารถระบุได้ว่าเป็นความจริงหรือไม่ ผู้อ่านจึงควรใช้วิจารณญาณในการกลั่นกรอง และหากท่านพบเห็นข้อความใดที่ขัดต่อกฎหมายและศีลธรรม หรือทำให้เกิดความเสียหาย หรือละเมิดสิทธิใดๆ กรุณาแจ้งมาที่ ht.ro.apt@ecivres-bew เพื่อทีมงานจะได้ดำเนินการลบออกจากระบบในทันที