ทำไมต้อง Automation?
Why Automation?
ในอุตสาหกรรมไม่ว่าจะเป็นการผลิตสินค้าหรือบริการ ทุกวันนี้ คำว่า “เร็ว” หรือ “ถูก” เพียงอย่างเดียวไม่พออีกแล้ว
เพราะสิ่งที่ตลาดต้องการจริงๆ คือ…
คุณภาพที่สม่ำเสมอ, ต้นทุนที่ควบคุมได้, และความสามารถในการแข่งขันระยะยาว
ทั้งสามส่วนจะเกิดขึ้นไม่ได้ถ้าไม่มี Automation นี่คือเหตุผลที่ Automation ไม่ได้เป็นแค่เทคโนโลยีทางเลือก
แต่คือ รากฐานของการผลิตยุคใหม่ ที่พบเห็นได้ทั่วไปในอุตสาหกรรมในปัจจุบัน
วิวัฒนาการของ Automation Technology
ตลอดหลายทศวรรษที่ผ่านมา เทคโนโลยีระบบอัตโนมัติเคลื่อนตัวไปอย่างรวดเร็ว ปัจจัยสำคัญที่ทำให้เกิดการขับเคลื่อนและทำให้เกิดเทคโนโลยีใหม่ๆด้านนี้มาจาก ข้อมูลจากระบบ, การสื่อสารระหว่างระบบ, เครือข่าย และความก้าวหน้าของเทคโนโลยีด้านอิเล็กทรอนิกส์
จากอดีตที่ระบบในอุตสาหกรรมส่วนใหญ่ขับเคลื่อนด้วยระบบลม…สู่ระบบไฟฟ้า…และวันนี้คือยุคของระบบที่ “คิด วิเคราะห์ และเชื่อมโยงได้” แบบเรียลไทม์
ช่วงสำคัญของวิวัฒนาการของเทคโนโลยีระบบอัตโนมัติ:
- 1940–1960: Pneumatic System (ระบบลม)
- 1960–2000: Analog (ระบบไฟฟ้า เครื่องกล และไฮดรอลิก)
- 1980–1990: Digital (เฉพาะกลุ่ม)
- 2000–ปัจจุบัน: Digital – Open Network, Embedded System
ปัจจุบันระบบควบคุมและ Automation ส่วนใหญ่ทำงานผ่านระบบเครือข่ายแบบเปิดและผสานเข้ากับระบบฝังตัว (embedded) อย่างแพร่หลาย โดยเราได้พูดถึงความสำคัญของระบบ Automation ไปบ้างแล้วในตอนที่แล้วแต่ก็ยังมีอีกหลายงาน (Task) ที่เป็นส่วนงานที่ซ้บซ้อนมากขึ้นที่จำเป็นต้องใช้ Automation ซึ่งเราจะค่อยพูดถึงในตอนต่อๆไป
แล้ว Automation เริ่มจากอะไร? — Physical Processes
ก่อนจะควบคุมระบบหรือกระบวนการให้ “อัตโนมัติ” ได้
อยากจะขอให้ความหมายของ “กระบวนการทางกายภาพ” (Physical Process) ซึ่งเป็นพื้นฐานของการควบคุม
กระบวนการทางกายภาพสามารถแบ่งออกได้ 3 แบบหลัก:
- Natural Processes – ระบบที่เกิดขึ้นเองตามธรรมชาติ เช่น ร่างกายมนุษย์ควบคุมอุณหภูมิ
- Self-regulated Processes – ระบบที่ถูกสร้างขึ้นและสามารถควบคุมได้ในตัว เช่น บ่อเก็บน้ำที่มีระดับน้ำล้นเอง
- Industrial Processes – ระบบที่มนุษย์สร้างขึ้นประกอบด้วยระบบทางกายภาพ ระบบเครื่องกล ระบบไฟฟ้า ระบบทางเคมีเป็นต้นเพื่อที่จะผลิตสินค้าหรือบริการตามต้องการ เช่น โรงงาน, ระบบควบคุมไฟจราจร เป็นต้น
กระบวนการแบบที่ 3 ยังแบ่งลงไปได้อีกเป็น 3 ระดับคือ Application (Process Plants , Factories) , Operational (Continuous, Discrete, Batch) และ Physical (Localized, Distributed) ซึ่งขอไม่ลงรายละเอียด แต่ Industrial Processes คือรุปแบบของกระบวนการที่ Automation เข้ามาช่วย “ควบคุม” และ “พัฒนา” ให้ระบบผลิตได้อย่างแม่นยำและต่อเนื่อง
พูดง่ายๆ…
หากคุณต้องการให้โรงงานทำงานได้ตลอดเวลา
มีคุณภาพทุกชิ้นงาน
และตอบสนองตลาดที่ต้องการความเร็ว
Automation คือคำตอบ
ในโพสต์ถัดไปจะอธิบายเพิ่มเติมในส่วนของกระบวนการ พฤติกรรมของระบบและการจัดการและขั้นตอนการทำงานพ้นพิ้นฐานของระบบอัตโนมัติ
และหลังจากนั้นจะค่อยๆ พาไปดูว่าแต่ละส่วนของระบบอัตโนมัตินั้นทำงานร่วมกันอย่างไร
ตั้งแต่ Sensor → Controller → Actuator
กระบวนการจนพัฒนามาเป็น ระบบอัตโนมัติในโรงงานอุตสาหกรรม
ในโพสต์นี้จะขอต่อจากโพสต์ก่อนหน้าโดยเริ่มจาก “โครงสร้างของกระบวนการ” กันก่อนจะขยับไปที่พฤติกรรมของการะบวนการ การจัดการ สัญญาณที่เกี่ยวข้องกับกระบวนการไปจนถึง workflow ของ Automation
Localized Process vs Distributed Process
Localized Processes
หมายถึงกระบวนการที่เกิดขึ้นในพื้นที่ใกล้เคียงกัน อุปกรณ์ต่างๆ เช่น เครื่องจักร, ปั๊ม, วาล์ว และเซนเซอร์ จะตั้งอยู่ในจุดเดียวหรือบริเวณเดียวกัน ง่ายต่อการควบคุมและการสื่อสารสัญญาณ
ตัวอย่างเช่น:
- โรงงานรีดเหล็กแผ่น
- สถานีบำบัดน้ำเสียขนาดเล็ก
Distributed Processes
เป็นกระบวนการที่กระจายตัวออกไปในพื้นที่กว้าง ใช้อุปกรณ์ควบคุมหลายตัวเชื่อมโยงกันผ่านเครือข่ายการสื่อสาร เช่น Ethernet, Fieldbus หรือ Wireless
ตัวอย่างเช่น:
- ระบบจ่ายน้ำในเมืองใหญ่
- ระบบจ่ายไฟฟ้าระดับภูมิภาค
สรุปง่ายๆ:
Localized = ควบคุมในพื้นที่เดียว
Distributed = ควบคุมข้ามพื้นที่ เชื่อมโยงหลายหน่วยงาน
ลองดูรูปเพื่อเปรียบเทียบอย่างง่ายระหว่างกระบวนการทั้งสองรูปแบบ
Process Behavior
ทุกกระบวนการไม่ได้ดำเนินไปตามที่เราคาดหวังเสมอ
ดังนั้นพฤติกรรมของกระบวนการขึ้นอยู่กับ ตัวแปร ที่เป็นปัจจัยทั้งจากภายในและภายนอก
ตัวอย่างปัจจัยที่มีผลต่อพฤติกรรมของระบบ:
- Input Variability: เช่น แรงดันน้ำ, อุณหภูมิของวัตถุดิบ
- Internal Condition: เช่น ความสึกหรอของอุปกรณ์, การเสื่อมสภาพของเซนเซอร์
- External Disturbances: เช่น การเปลี่ยนแปลงสภาพอากาศ, ไฟฟ้าตก
ดังนั้น:
เพื่อควบคุมกระบวนการได้แม่นยำ จำเป็นต้องวิเคราะห์พฤติกรรมโดยนำข้อมูลผ่านสัญญาณประเภทต่างๆที่เราได้จากกระบวนการเพื่อให้ระบบควบคุมรู้และสามารถปรับเปลี่ยนได้อย่างทันท่วงที
Process Management (การจัดการกระบวนการ)
การจัดการกระบวนการในโรงงานอุตสาหกรรมแบ่งออกได้เป็น 3 ระดับ:
🔹 Unattended Process:
ปล่อยให้กระบวนการดำเนินไปเอง ไม่มีการควบคุมอย่างจริงจัง → ความเสี่ยงสูงมาก
🔹 Attended Process:
มีคนดูแล ตรวจสอบกระบวนการเป็นระยะๆ แต่ยังใช้การตัดสินใจด้วยคนที่ดูแลกระบวนการนั้นๆ (Manual Decision)
🔹 Automated Process:
เป็นกระบวนกที่มี Workflow ดังนี้คือ ระบบวัดค่าเอง → วิเคราะห์เอง → ตัดสินใจเอง → ส่งคำสั่งควบคุมเอง
คือจุดที่นำไปสู่ความแม่นยำ ปลอดภัยและสม่ำเสมอ
พูดโดยสรุปก็คือ อนาคตของกระบวนการของโรงงานต้องมุ่งไปสู่ Automated Process เพื่อลดข้อผิดพลาดจากมนุษย์และเพิ่มความยั่งยืนในการผลิต
Process Signal (สัญญาณในระบบกระบวนการ)
การสื่อสารในกระบวนการที่ควบคุมระบบแบบอัตโนมัติต้องอาศัย “สัญญาณ” ที่ถูกต้องเหมาะสมกับแต่ละกระบวนการ
ประเภทของสัญญาณมีดังนี้ ;
- Discrete (Digital) Signal:
เปิด/ปิด เช่น สัญญาณจาก Limit Switch, Push Button
- Continuous (Analog) Signal:
ค่าต่อเนื่อง เช่น 4–20 mA สำหรับวัดอุณหภูมิ, ความดัน
- Pulse Signal:
สัญญาณเป็นชุดจังหวะ เช่น Encoder นับรอบหมุน
ดูลักษณะของสัญญาณได้ตามภาพ
สัญญาณในกระบวนการจะถูกแบ่งเป็น Input และ Output โดยสัญญาณที่ถูกส่งออกมาจากกระบวนการและรับโดยระบบควบคุมอัตโนมัติจะเรียกว่า Input Signal ส่วน Output Signal เป็นสัญญาณที่ถูกส่งออกจากระบบควบคุมอัตโนมัติกลับไปที่กระบวนการเพื่อเปลี่ยนพฤติกรรมการทำงานควบคุมให้เป็นไปตามที่กำหนด ซึ่งความสัมพันธ์ระหว่างกระบวนการ Input และ Output Signal สามารถแสดงให้เห็นอย่างง่ายตามภาพ
ตัวอย่างที่มีการใช้งานในโรงงานอุตสาหกรรม;
เซนเซอร์วัดอุณหภูมิ (Input) → PLC วิเคราะห์ → เปิด/ปิดวาล์วควบคุม (Output)
การทำงานควบคุมแบบอัตโนมัติมีขั้นตอนการทำงานอย่างไร?
การควบคุมกระบวนการแบบอัตโนมัติคือการจัดการการติดตามและควบคุมกระบวนการทางอุตสาหกรรมแบบอัตโนมัติเพื่อให้ได้ผลตามต้องการอย่างสม่ำเสมอโดยปราศจากการแทรกแซงของผู้ปฏิบัติงาน ซึ่งระบบอัตโนมัติโดยทั่วไปก็จะมีขั้นตอนการทำงานเป็นแบบ Sequential , Cyclical และ Continuous ขึ้นกับการออกแบบเพื่อปรับปรุงกระบวนการให้ได้ผลลัพธ์ที่ต้องการอย่างสม่ำเสมอ
ส่วนขั้นตอนการทำงานแบบอัตโนมัติโดยทั่วไปจะประกับด้วยขั้นตอนดังนี้
- Data Acquisition: รับข้อมูลจากกระบวนการด้วยอุปกรณ์เซนเซอร์
- Data Processing & Analysis: Controller วิเคราะห์ข้อมูลตาม Logic ที่ตั้งไว้
- Control Execution: ส่งสัญญาณควบคุมอุปกรณ์
- Feedback Monitoring: วัดผลลัพธ์ และวนกลับไปวิเคราะห์ใหม่
จุดเด่นของ Automation คือการควบคุมกระบวนการแบบ “ปิดลูป” (Closed Loop Control) ซึ่งช่วยเพิ่มเสถียรภาพ ความแม่นยำ ความต่อเนื่องสม่ำเสมอของการทำงานของกระบวนการซึ่งก็จะสะท้อนผลลัพธ์ไปที่ประโยชน์ต่างๆดังนี้
✅ ลดความผิดพลาดจากมนุษย์ (Human Error)
✅ เพิ่มความสม่ำเสมอในการผลิต
✅ ประหยัดพลังงาน และต้นทุนระยะยาว
✅ รองรับการผลิตแบบ 24/7
✅ ปรับตัวได้เร็วเมื่อมีการเปลี่ยนแปลงในกระบวนการ
✅ เพิ่มความปลอดภัยของแรงงานในพื้นที่เสี่ยง
สุดท้ายแล้ว:
Automation คือการสร้างความสามารถในการแข่งขันที่ยั่งยืนในยุคอุตสาหกรรม 4.0 ที่ทุกอุตสาหกรรมควรจะปรับและประยุกต์นำมาใช้งาน
ในโพสต์ถัดไปจะขอปรับเปลี่ยนโทนจากเรื่องที่ค่อนข้างเป็นเชิงหลักการพื้นฐานไปเรื่องอื่นที่เบาลงแต่ก็ยังอยู่ในบริบทของ Automation
สำหรับโพสต์นี้อาจจะยาวไปนิดนึงต้องขออภัยทุกท่าน อย่าเพิ่งเบื่อกันก่อน หากมีความเห็นหรือต้องการคอมเม้นท์ให้ปรับปรุงเพิ่มเติมเนื้อหาก็สามารถส่งเข้ามาได้ครับ
Contact Us
West Coast Engineering Company Limited (WCE)
🌐 www.wce.co.th
✉️ international@wce.co.th
📞 +66 (0) 65-9376283
Your Turn Key Engineering Solution
We engineer your sucCEs
