Activities

ก้าวสู่วิศวกรมืออาชีพระดับสากล ด้วยเทคโนโลยี CAE



ก้าวสู่วิศวกรมืออาชีพระดับสากล ด้วยเทคโนโลยี CAE

        บทบาทของวิศวกร เมื่อเริ่มเข้าทำงานในหน่วยงาน มีทั้งเป็น นักออกแบบผลิตภัณฑ์ นักออกแบบกระบวนการผลิต วิศวกรควบคุมการผลิต วิศวกรซ่อมบำรุงรักษา นักประเมินโครงการ วิศวกรโครงการ และอื่น ๆ  แต่ละบทบาทที่ได้รับ ล้วนมีโจทย์หรือคำถามเชิงวิศวกรรมในการทำงานอยู่ตลอดเวลาและมีความซับซ้อนมากขึ้นตามระดับความรับผิดชอบของการทำงานที่สูงขึ้น
        ความก้าวหน้าในอาชีพวิศวกรส่วนหนึ่งขึ้นกับความสามารถหลัก (Core Competency) ในการตอบโจทย์ที่เผชิญหน้าได้อย่างรวดเร็ว ถูกต้องแม่นยำ และนำไปสู่ Solution ที่เหมาะสม ถูกวิธี ถูกที่ ถูกทาง และถูกเวลา ดังนั้นวิศวกรควรต้องมีเครื่องมือที่ช่วยในการตอบโจทย์งานและเพิ่มขีดความสามารถหลักของตนเองได้อย่างมั่นใจ ปัจจุบันการหาคำตอบของโจทย์วิศวกรรมยังคงใช้วิธีการที่ใช้กันมานาน ได้แก่ การใช้ประสบการณ์การทำงานในโจทย์ที่มีความคล้ายกัน การใช้สัญชาติญาณทั่วไปทางวิศวกรรม (Common Sense in Engineering) การเลียนแบบผลิตภัณฑ์อื่น ๆ ที่ประสบความสำเร็จ การใช้คู่มือวิศวกรรม (Engineering Handbook) หรือผลงานวิจัย (Technical Report) ที่มีการทดลองตัวอย่างง่าย ๆ และมีสูตรสมการสำเร็จหรือกราฟความสัมพันธ์ที่ช่วยในการหาคำตอบ วิธีเหล่านี้เป็นเครื่องมือที่สามารถช่วยหาคำตอบของโจทย์ที่ไม่ซับซ้อน เช่น ปัญหา 1 หรือ 2 มิติ อย่างง่าย เป็นต้น หากโจทย์มีความซับซ้อน วิธีดังกล่าวข้างต้น ไม่สามารถนำมาใช้เป็นคำตอบของโจทย์ได้ชัดเจน ต้องมีการลดความเสี่ยงเชิงเทคนิค (Technical Risk) ที่จะเกิดความผิดพลาดโดยกำหนดค่าความปลอดภัย (Safety Factor) ไว้สูง อาจมีการลองผิดลองถูก (Trial and Error) ของคำตอบโจทย์ ทำให้เกิดการแก้ปัญหาไม่ถูกทาง อันเกิดจากวิศวกรไม่เข้าใจพฤติกรรมที่เกิดขึ้นกับผลิตภัณฑ์ที่ซับซ้อนนั่นเอง ผลเสียที่ตามมาคือ การสูญเสียเวลา เพิ่มต้นทุนสินค้า เสียกำลังคน ขีดความสามารถทางการแข่งขันหรือความเป็นมืออาชีพที่ลดลง นำไปสู่การไม่ได้งานจากลูกค้า เกิดการขาดทุน และเสียโอกาสทางธุรกิจ

          Computer ? Aided Engineering (CAE) หรือคอมพิวเตอร์ช่วยในการคำนวณงานวิศวกรรม เป็นเครื่องมือหนึ่งที่ช่วยในการหาคำตอบโจทย์วิศวกรรมด้วยการเขียนโปรแกรมคอมพิวเตอร์และช่วยในเรื่องการคำนวณที่ซับซ้อน ตั้งแต่โปรแกรมการคำนวณขนาดเล็กที่ฝังตัวอยู่ในเครื่องคำนวณ ไปจนถึงโปรแกรมขนาดใหญ่ที่ต้องคำนวณหาคำตอบแบบประมาณ (Approximate Solution) บนเครื่องซุปเปอร์คอมพิวเตอร์ ระเบียบวิธีการคำนวณหาคำตอบแบบประมาณของโจทย์วิศวกรรมที่ซับซ้อนบนเครื่องคอมพิวเตอร์ได้มีการพัฒนาหลายระเบียบวิธี เช่น ระเบียบวิธีผลต่างสืบเนื่อง (Finite Difference Method) ระเบียบวิธีไฟไนต์เอลิเมนต์ (Finite Element Method) ระเบียบวิธีไฟไนต์วอลุ่ม (Finite Volume Method) เป็นต้น ระเบียบวิธีเหล่านี้จะเปลี่ยนสมการทดแทนพฤติกรรมความเป็นจริงของแต่ละโจทย์ให้เป็นสมการคณิตศาสตร์วิศวกรรมที่อยู่ในรูปเมตริกซ์ ([K]{X} = {F}) จากนั้นเขียนโปรแกรมแก้สมการเมตริกซ์โดยใช้ระเบียบวิธีเชิงตัวเลข (Numerical Method) และเพื่อให้วิศวกรใช้งานสะดวก จึงต้องเขียนซอฟแวร์กราฟิกป้อนข้อมูลและแสดงผลลัพธ์ได้ง่าย ดังแสดงในรูปที่ 1

 

รูปที่ 1 ขั้นตอนการพัฒนาซอฟแวร์ CAE

 


รูปที่ 2 ความเค้นที่เกิดขึ้นบนก้านสูบขับเคลื่อนลูกสูบคอมเพรสเซอร์ของเครื่องทำความเย็น

            

             ปัจจุบัน CAE เป็นที่ยอมรับในระดับนานาชาติ และได้ถูกระบุเป็นวิธีการหนึ่งในการหาคำตอบโจทย์วิศวกรรมที่อยู่ในมาตรฐานการทดสอบผลิตภัณฑ์ระดับสากล เช่น มาตรฐานการทดสอบของสหประชาชาติ (Economic Commission for Europe, ECE) เป็นต้น ตัวอย่างการหาโจทย์วิศวกรรมด้วย CAE มีอยู่ในหลากหลายอุตสาหกรรม เช่น ความแข็งแรงของก้านสูบขับเคลื่อนลูกสูบคอมเพรสเซอร์ของเครื่องทำความเย็นประหยัดพลังงาน ดังแสดงในรูปที่ 2 ทำให้วิศวกรรู้ว่าชิ้นส่วนที่ออกแบบมีความแข็งแรงเพียงพอต่อการใช้งานหรือไม่ รูปที่ 3 แสดงความเค้นที่เกิดขึ้นบนเท้ายางเทียม ขณะเขย่งเท้าเดินขึ้นบันได คำตอบที่ได้จาก CAE ช่วยพัฒนาสูตรยางและกระบวนการผลิตที่เหมาะสม และเป็นตัวอย่างการเพิ่มมูลค่าให้กับผลิตภัณฑ์ยางของประเทศ รูปที่ 4 แสดงการกระจายความเค้นบนโครงสร้างรถโดยสาร ขณะรถไต่เนินและบิดตัว เพื่อช่วยในการออกแบบโครงสร้างให้แข็งแรงเพียงพอและใช้วัสดุน้อย เป็นต้น


รูปที่ 3 การพัฒนาเท้ายางเทียมให้ใช้งานได้นาน

รูปที่ 4 ความเค้นบนโครงสร้างรถโดยสาร ขณะรถไต่เนินและบิดตัว

 

            จากประโยชน์ของการใช้งานเทคโนโลยี CAE ในการตอบโจทย์ทางวิศวกรรมได้ในหลากหลายอุตสาหกรรม ทำให้เทคโนโลยี CAE เป็นเครื่องมือวิศวกรรมสมัยใหม่ (New Engineering Tool) ของวิศวกรรุ่นใหม่ทั่วโลก ที่ใช้ในการพัฒนาขีดความสามารถของตนเอง (Core Competency) ไปสู่วิศวกรมืออาชีพระดับสากล (Professional Engineer) ทำให้สถาบันการศึกษาและอบรมด้านวิศวกรรมได้ปรับเปลี่ยนหลักสูตรการศึกษาและการอบรมให้นักศึกษาหรือผู้เข้าอบรมมีความรู้และทักษะการใช้งานเทคโนโลยี CAE มากขึ้น โดยในสถาบันการศึกษามีการปูพื้นความรู้ระเบียบวิธีเชิงตัวเลข ตั้งแต่ชั้นปีที่ 2 ระดับปริญญาตรี ทำให้วิศวกรที่จบการศึกษาใหม่ทั้งระดับปริญญาตรี โท เอก และสายวิชาชีพ จะมีความรู้ในเทคโนโลยี CAE ไม่มากก็น้อย และต้องมาเรียนรู้ในที่ทำงานเพิ่มเติม เพื่อประยุกต์เข้ากับโจทย์วิศวกรรมของที่ทำงานให้ได้อย่างเหมาะสม ทำให้ต้องมีการเรียนรู้อย่างต่อเนื่อง (Continuous Learning) ในเทคโนโลยี CAE

            จากสิ่งแวดล้อมด้านเทคโนโลยี CAE ที่เปลี่ยนแปลงไปอย่างรวดเร็วและมีผลต่อวงการวิศวกรรมทั้งภาคการศึกษา ภาคการวิจัยและภาคอุตสาหกรรม ทำให้วิศวกรที่มีหน้าที่ในระดับปฏิบัติงาน ระดับการบริหารทีมงานและเทคโนโลยี จนถึงผู้บริหารระดับสูง จำเป็นต้องปรับตัวเองให้เรียนรู้และเข้าใจในเทคโนโลยี CAE เพื่อให้เกิดความปลอดภัยในอาชีพ (Job Security) และการพัฒนาตนเองอย่างต่อเนื่อง (Personal Improvement) ให้เป็นทรัพยากรมนุษย์ (Human Resource) ที่ควรค่าแก่การลงทุน (Capital) ดังนั้นการเร่งพัฒนาตนเองของวิศวกรให้ก้าวไปสู่วิศวกรมืออาชีพระดับสากล ด้วยเทคโนโลยี CAE จึงเป็นสิ่งที่วิศวกรไทยควรที่จะให้ความสำคัญเป็นระดับต้น ๆ ก่อนที่มีการนำเข้าวิศวกรจากต่างประเทศให้มาทำงานแทนที่วิศวกรไทยในอนาคตอันใกล้


วิโรจน์ ลิ่มตระการ

 



< พฤษภาคม 2561 >
อา พฤ
  12345
6789101112
13141516171819
20212223242526
2728293031