Smart Maintenance ระบบบำรุงรักษาอย่างชาญฉลาด

         การบำรุงรักษา (Maintenance) 

         การบำรุงรักษาเครื่องจักร รวมถึงระบบของอุปกรณ์สนับสนุนการทำงานของเครื่องจักรต่าง ๆ เช่น เครื่องจักรที่ใช้ในสายการผลิตภายในโรงงานอุตสาหกรรม อุปกรณ์ระบบทำความร้อนหรือความเย็น อุปกรณ์ผลิตลมอัดแรงดันสูง ระบบเครื่องจักรกลที่ประกอบอยู่ในระบบบริการต่าง ๆ ของอาคาร เป็นต้น

          การบำรุงรักษาเครื่องจักร เป็นส่วนหนึ่งของการบริหารจัดการเครื่องจักร มีวัตถุประสงค์คือการสร้างความพร้อมในการใช้งานของอุปกรณ์หรือเครื่องจักร เพื่อทำให้เกิดผลผลิต และการคงประสิทธิภาพของเครื่องจักร ซึ่งเป็นปัจจัยสำคัญหนึ่งของกระบวนการผลิต (คน เครื่องจักร วัตถุดิบ และวิธีการ) เพื่อให้การผลิตได้ผลตามความต้องการ จำแนกเป็น

 

1. การบำรุงรักษาเชิงแก้ไข (Breakdown maintenance)

2. การบำรุงรักษาเชิงป้องกัน (Preventive maintenance)

3. การบำรุงรักษาตามสภาพ (Condition based maintenance)

4. การบำรุงรักษาเชิงพยากรณ์ (Predictive maintenance)

 


 

          การบำรุงรักษาอย่างชาญฉลาด (Smart Maintenance) 

          การบำรุงรักษาอย่างชาญฉลาดหรือ Smart maintenance คือการประยุกต์งานวิศวกรรมบำรุงรักษา เข้ากับระบบข้อมูลต่าง ๆ โดยอาจไม่จำเพาะเพียงข้อมูลจากเครื่องจักรที่ทำการบำรุงรักษาเท่านั้น อาจรวมถึงข้อมูลจากสภาวะแวดล้อมที่เครื่องจักรทำงาน ข้อมูลจากแหล่งพลังงานหรือทรัพยากรอื่น ๆ ที่ป้อนให้แก่เครื่องจักร เช่น ข้อมูลความเสถียรของพลังงานไฟฟ้า การเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิของน้ำหล่อเย็นอุปกรณ์ภายในเครื่องจักร ค่าคุณภาพของลมที่ป้อนให้กับระบบนิวแมติกของเครื่องจักร เป็นต้น

 

          นอกจากนี้ยังอาจรวมถึงชนิดของวัตถุดิบที่ป้อนให้กับเครื่องจักร ซึ่งจะส่งผลกระทบต่อการทำงานของเครื่องจักร ข้อมูลการใช้งานกระบวนการต่าง ๆ เช่น อุณหภูมิ ความดัน อัตราการไหล เป็นต้น ซึ่งข้อมูลทั้งหมดนี้ อาจถูกจัดเก็บแยกส่วนกันระหว่าง ฝ่ายผลิต ฝ่ายสาธารณูปโภค ฝ่ายบริหารจัดการ และฝ่ายซ่อมบำรุง การนำข้อมูลเหล่านี้มาประมวลผลร่วมกันอย่างเป็นระบบ จะช่วยทำให้เกิดแนวทางของการบำรุงรักษาเชิงพยากรณ์ที่ชัดเจนและแม่นยำขึ้น

 

          หากเปรียบเครื่องจักรเป็นพนักงานคนหนึ่ง การจะทำให้พนักงานคนนั้นสามารถทำงานได้อย่างเต็มประสิทธิภาพ จะต้องแน่ใจว่าพนักงานคนนั้นมีสุขภาพสมบูรณ์ ได้รับอาหารที่มีประโยชน์ทำให้มีแรงในการทำงาน มีความพร้อมในการทำงานตลอดเวลา ไม่รับภาระการทำงานที่หนักเกินขีดความสามารถ เช่น ไม่ยกของหนักเกินไป ไม่ทำงานในที่ร้อนหรือเย็นเกินไปโดยไม่มีอุปกรณ์ป้องกัน ไม่ทำงานล่วงเวลามากเกินไปจนลดทอนความสามารถในการตอบสนองต่าง ๆ เป็นต้น

 

          สิ่งเหล่านี้เรียกตามภาษาวิทยาศาสตร์ได้ว่า ตัวแปร จะเห็นว่าตัวแปรแต่ละตัวที่ป้อนให้กับพนักงาน หรือเครื่องจักร สามารถส่งผลกระทบต่อการเปลี่ยนแปลงประสิทธิภาพของพนักงาน หรือเครื่องจักรได้ หากตัวแปรใด ๆ มีการเปลี่ยนแปลงออกนอกช่วงที่ควบคุมไว้ ก็จะพยากรณ์ได้ว่าประสิทธิภาพการทำงานของคน หรือเครื่องจักรมีแนวโน้มที่จะลดลง นอกจากนี้ความแปรปรวนใด ๆ ที่เกิดขึ้นเป็นช่วงสั้น ๆ ที่โดยปกติอาจไม่มีใครสังเกตเห็น อาจเริ่มก่อปัญหาให้กับเครื่องจักรในลักษณะการสะสม อาการผิดปกติบางอย่างอาจไม่แสดงผลให้ตรวจพบในทันที แต่หากปล่อยทิ้งไว้อาจพัฒนาจนเกิดความเสียหายได้ จะเห็นได้ว่า ระบบการเก็บและวิเคราะห์ข้อมูล เป็นหัวใจสำคัญของการบำรุงรักษาอย่างชาญฉลาด

 

          ดังนั้น Smart maintenance จึงหมายถึงส่วนขยายจากการบำรุงรักษาเชิงพยากรณ์ ซึ่งทำให้ทุกฝ่ายที่เกี่ยวข้องกับการใช้งานเครื่องจักรสามารถรับทราบความเป็นไปของเครื่องจักร ด้วยระบบการบริหารจัดการข้อมูล และมีส่วนร่วมในการบำรุงรักษา เน้นที่การใช้งานเครื่องจักรโดยคงประสิทธิภาพไว้ตลอดเวลา มีการแจ้งเตือนสภาวะการผิดปกติของเครื่องจักรอย่างทันท่วงที ซึ่งจะสอดคล้องกับแนวทางการบำรุงรักษาทวีผลแบบทุกคนมีส่วนร่วม (Total productive maintenance : TPM) และข้อมูลต่าง ๆ ที่เก็บบันทึกไว้จะต้องถูกนำมาประมวลอย่างต่อเนื่องเพื่อการวิเคราะห์ความเป็นไปได้ถึงความเสียหายต่าง ๆ ที่อาจเกิดขึ้นในอนาคต (Predictive maintenance)

 


 

ประโยชน์ของ Smart maintenance

 

– การเพิ่มผลผลิต

เป้าหมายสูงสุดของ TPM คือ เครื่องจักรเสียเป็นศูนย์ (Zero breakdown) ผลผลิตเสียเป็นศูนย์ (Zero defect) และอุบัติเหตุเป็นศูนย์ (Zero accident) การประยุกต์เข้ากับ Smart maintenance คือการนำข้อมูลจากส่วนต่าง ๆ มาวิเคราะห์และสามารถทำนายล่วงหน้าว่าจะมีโอกาสเกิดปัญหาที่เครื่องจักร หรือจุดใดในสายการผลิต ทำให้เกิดการเข้าทำการแก้ไขป้องกันปัญหาได้ก่อนที่จะเกิดการลุกลาม บางกรณีอาจเป็นเพียงการปรับปรุงแก้ไขเล็กน้อยที่ใช้เวลาไม่มาก มีค่าใช้จ่ายไม่สูง กระบวนการผลิตหยุดเพียงช่วงสั้น ๆ ซึ่งอาจไม่ส่งผลกระทบต่อความสามารถในการผลิตในภาพรวม ประสิทธิภาพโดยรวมของสายการผลิตเพิ่มสูงขึ้นเนื่องจากเครื่องจักรสามารถทำงานได้ตลอดเวลาอย่างเต็มประสิทธิภาพ

 

– ช่วยลดเวลาและต้นทุนการบำรุงรักษา

การรับทราบปัญหาของเครื่องจักรแต่เนิ่น ๆ ก่อนที่จะเกิดเป็นความเสียหายใหญ่ ทำให้ใช้เวลาน้อยกว่าในการหยุดเครื่องจักรเพื่อการซ่อมแซม เพราะช่างซ่อมบำรุงสามารถวิเคราะห์หาจุดบกพร่องและวางแผนการแก้ไขได้ล่วงหน้า การแก้ไขจุดบกพร่องเล็กน้อย ก่อนที่จะเกิดการลุกลามเป็นปัญหาใหญ่ที่แก้ไขยากหรือต้องใช้เวลานาน เป็นการช่วยลดค่าใช้จ่าย หรือต้นทุนของการบำรุงรักษา

 

– ช่วยยืดอายุการใช้งานเครื่องจักร

เครื่องจักรที่ได้รับการดูแลอย่างสม่ำเสมอและมีการใช้งานภายในช่วงการทำงานที่เหมาะสม ย่อมมีอายุการใช้งานที่ยาวนานกว่าเครื่องจักรที่ถูกปล่อยปละละเลย หรือได้รับการดูแลแค่เป็นช่วง ๆ ตามรอบกำหนด ซึ่งอาจเป็นเพียงสัปดาห์ละครั้ง เดือนละครั้ง หรือ ปีละครั้ง

 

– การอนุรักษ์พลังงาน

การใช้งานเครื่องจักรที่มีประสิทธิภาพสูง และถูกนำมาใช้ในการผลิตที่ก่อให้เกิดประสิทธิผลสูง จะเป็นการอนุรักษ์พลังงานในเชิงคุณภาพ คือการใช้พลังงานในการผลิตอย่างมีคุณภาพ พลังงานที่ใช้ต่อหน่วยผลผลิตของสายการผลิตลดลง ย่อมหมายถึงต้นทุนการผลิตลดลงนั่นเอง นอกจากนี้ยังช่วยนำไปสู่การเป็นองค์กรที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมมากขึ้นได้

 

– การรับรองมาตรฐาน

สิ่งที่หลีกเลี่ยงไม่ได้ในอุตสาหกรรมการผลิตคือการได้รับการรับรองมาตรฐาน และการรักษามาตรฐานทั้งด้านกระบวนการ และตัวผลิตภัณฑ์ และในข้อกำหนดของมาตรฐานต่าง ๆ หัวข้อการบำรุงรักษาเครื่องจักร จัดเป็นสิ่งสำคัญที่จะต้องได้รับการพิจารณา เพราะเป็นเรื่องที่เกี่ยวเนื่องไปถึงการรักษาคุณภาพของสินค้าและบริการ รวมไปถึงความมั่นใจในคุณภาพขององค์กร การปฏิบัติการบำรุงรักษาที่เป็นระบบ มีข้อมูลที่ดี และมีผลสำเร็จที่ดี ก็จะเป็นส่วนช่วยให้เกิดความสอดคล้องและเป็นผลดีต่อระบบการรักษามาตรฐาน

 

 


 

การนำ CPS มาประยุกต์เพื่องาน Smart maintenance

          CPS (Cyber-Physical System) คือแนวทางในการบูรณาการองค์ความรู้ทั้งทางด้านวิศวกรรม ระบบการบริหารจัดการ ระบบสารสนเทศ ระบบประมวลและวิเคราะห์ข้อมูลขนาดใหญ่ ระบบการเชื่อมต่อและสื่อสารข้อมูล โดยมีวัตถุประสงค์คือการสร้างระบบที่จะเกิดการเชื่อมโยงกันระหว่างโลกของความเป็นจริง (Physical) และโลกของข้อมูลสารสนเทศ (Cyber) เพื่อประโยชน์ในการปรับปรุงคุณภาพด้านต่าง ๆ เช่น ระบบการควบคุมแบบป้อนกลับ (Feedback control) ที่ถูกเพิ่มความสามารถในการวิเคราะห์สถานการณ์ และเลือกพารามิเตอร์ที่เหมาะสมที่สุดกับสถานการณ์นั้น ๆ ในการป้อนกลับไปสู่ระบบควบคุม แทนระบบแบบเดิม ที่อาศัยเพียงการตั้งค่าตัวแปรต่าง ๆ ไว้ล่วงหน้าเพื่อการป้อนกลับ

 

         ตัวอย่างที่เห็นได้ชัดถึงความแตกต่างของระบบควบคุมแบบใหม่นี้คือ ยานยนต์ไร้คนขับ ที่สามารถหาเส้นทางได้เอง ปรับความเร็วที่สัมพันธ์กับลักษณะพื้นที่และน้ำหนักบรรทุก เมื่อพบสิ่งกีดขวางสามารถพิจารณาได้เองว่าจะหยุดหรือทำการหลบหลีกได้อย่างปลอดภัย จะเห็นว่าสถานการณ์บางอย่างอาจสามารถคิดคำนวนการป้อนกลับไว้ล่วงหน้าได้โดยใช้ความรู้ทางฟิสิกส์และกลศาสตร์ เช่น การคำนวนพลังงานที่ใช้ต่อน้ำหนักบรรทุกเพื่อควบคุมความเร็วของรถ การควบคุมการเลี้ยวที่สัมพันธ์กับความเร็ว เป็นต้น แต่ในทางปฏิบัติ หรือโลกแห่งความเป็นจริง มักจะเกิดเหตุการณ์ที่ไม่คาดฝันได้เสมอ ซึ่งผู้ออกแบบก็ไม่สามารถจำลองสถานการณ์เหล่านี้ล่วงหน้าได้ครบสมบูรณ์ จึงต้องอาศัยการสร้างกระบวนการเรียนรู้ คิดวิเคราะห์ปัญหา และการตอบสนองที่คล้ายหรือดีกว่ามนุษย์

 

         จะเห็นได้ว่า นิยามของ CPS มีการให้ความสำคัญต่อการเชื่อมต่อสื่อสาร และระบบข้อมูล ซึ่งเทคโนโลยีที่มีบทบาทมากในปัจจุบันและอาจถูกมองว่าเป็นตัวแทนของ CPS ก็คือ เทคโนโลยีการเชื่อมต่อของสรรพสิ่ง (Internet of Things : IoT) ซึ่งเป็นผลพวงจากการพัฒนาอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์อย่างก้าวกระโดดในช่วงเวลาที่ผ่านมา ปัจจุบันมีการใช้งาน IoT กันอย่างแพร่หลายในแทบทุกวงการ เช่น การควบคุมเครื่องใช้ไฟฟ้าระยะไกลผ่านอุปกรณ์ smart phone การรักษาความปลอดภัยด้วยกล้องแบบไร้สาย การตรวจสอบข้อมูลจากสายการผลิตและการจัดการสินค้าคงคลังด้วยระบบเซนเซอร์ร่วมกับอุปกรณ์ IoT เป็นต้น นอกเหนือจากนี้ยังมีเทคโนโลยีอีกหลายด้านที่ได้รับการพัฒนาขึ้นเพื่อรองรับโลกของข้อมูลและบูรณาการเป็นส่วนหนึ่งของ CPS เช่น Cloud computing , Big data analytics เป็นต้น

 

         จากที่กล่าวมา CPS จึงสามารถนำมาใช้ในการยกระดับการบำรุงรักษาเครื่องจักรเข้าสู่ Smart maintenance ได้จากการใช้ประโยชน์ของอุปกรณ์เซนเซอร์ร่วมกับระบบ IoT การบริหารจัดการข้อมูลต่าง ๆ จากเครื่องจักร การวิเคราะห์ข้อมูลเพื่อการแจ้งเตือนเหตุการณ์ผิดปกติ ทำให้เกิดการแก้ไขป้องกันได้อย่างรวดเร็ว และทำนายล่วงหน้าถึงแนวโน้มที่จะเกิดปัญหาในระบบเครื่องจักร การบำรุงรักษาแบบชาญฉลาดสามารถรวมถึงการบริหารจัดการงานบำรุงรักษาด้วยหากมีการประมวลข้อมูลร่วมกันระหว่าง เทคโนโลยี บุคลากร เครื่องมือ ระบบงานพัสดุ และระบบเอกสารต่าง ๆ

 

         ยกตัวอย่างเช่น ฝ่ายบริหารจัดการงานซ่อมบำรุงได้รับข้อมูลแจ้งเตือนโดยตรงจากเครื่องจักร และสามารถวางแผนการทำงานของทีมช่างซ่อมบำรุงภาคสนาม มีการเชื่อมโยงสื่อสารกำหนดภาระงานซ่อมบำรุงไปยังช่างซ่อมบำรุงแต่ละคนด้วย smart phone / tablet ช่างซ่อมบำรุงที่หน้างานสามารถเรียกดูข้อมูลของเครื่องจักรที่กำลังดำเนินการบำรุงรักษาและเขียนรายงานทางระบบอิเล็กทรอนิกส์ หากมีปัญหาสามารถติดต่อผู้เชี่ยวชาญซึ่งอาจอยู่ห่างไกลออกไปทางอินเตอร์เน็ต หรือเป็นระบบผู้เชี่ยวชาญเสมือนที่สามารถแนะนำการแก้ไข ประวัติการบำรุงรักษารวมถึงการใช้วัสดุอะไหล่จะถูกบันทึกและตัดจำนวนจากระบบคลังพัสดุโดยอัตโนมัติ

 

 

ข้อมูลจาก : 

 

ดร.สุวัฒน์ โสภิตพันธ์

ทีมระบบไซเบอร์-กายภาพ (CPS)

หน่วยทรัพยากรด้านการคำนวณและไซเบอร์-กายภาพ (NCCPI)

ศูนย์เทคโนโลยีอิเล็กทรอนิกส์และคอมพิวเตอร์แห่งชาติ (เนคเทค)