• ระบบคืออะไร

• ระบบทางเทคโนโลยี

• ระบบทางเทคโนโลยีที่ซับซ้อน

• การทำงานผิดพลาดของระบบ

1. วิเคราะห์ระบบทางเทคโนโลยีและระบบย่อยของเทคโนโลยี และอธิบายความสัมพันธ์ของระบบย่อย

2. วิเคราะห์ระบบทางเทคโนโลยีที่ซับซ้อน

ความเข้าใจเกี่ยวกับระบบทางเทคโนโลยีที่ซับซ้อน ช่วยให้เราเข้าใจระบบการทำงานของเทคโนโลยีที่ใช้ หรือสร้างสามารถวิเคราะห์สาเหตุ และนำไปสู่การแก้ไขข้อผิดพลาดเพื่อให้เทคโนโลยีนั้นทำงานได้ตามวัตถุประสงค์ เช่น เครื่องปรับอากาศ จะมีระบบย่อยหลายส่วนทำงานร่วมกัน ทั้งระบบการทำความเย็นระบบกรองอากาศ ระบบรีโมทควบคุม หากเครื่องทำงานผิดปกติ หรือไม่สามารถทำให้อุณหภูมิห้องลดลงได้ตามต้องการ เราสามารถตรวจสอบระบบการทำงานเพื่อแก้ไขปัญหาต้นได้ โดยการตรวจสอบระบบย่อยแต่ละส่วน เช่น อาจตรวจสอบระบบการกรองอากาศ หากพบว่ามีฝุ่นอุดตัน สามารถแก้ไขเบื้องต้นได้ด้วยการทำความสะอาดแผ่นกรองอากาศ นอกจากนี้การเข้าใจการทำงานของระบบ ยังช่วยให้เราสามารถดูแลรักษาเพื่อยืดอายุการใช้งานเทคโนโลยีได้อีกด้วย 

เทคโนโลยีเป็นสิ่งที่มนุษย์สร้างหรือพัฒนาขึ้น ซึ่งอาจเป็นได้ทั้งชิ้นงานหรือวิธีการ เพื่อใช้แก้ปัญหา สนองความต้องการ หรือเพิ่มความสามารถในการทำงานของมนุษย์ การทำงานของเทคโนโลยีแต่ละอย่างมีลักษณะแตกต่างกันไปตามวัตถุประสงค์ ซึ่งเทคโนโลยีมีการพัฒนาและเปลียนแปลงอยู่ตลอดเวลา โดยมีสาเหตุหรือปัจจัยมาจากหลาอย่าง ทั้งด้านความก้าวหน้าของศาสตร์ต่าง ๆ สภาพเศรษฐกิจ สังคม ช่วยให้สามารถอำนวยความสะดวกให้กับมนุษย์ได้มากขึ้น 

บ่อยครั้งที่เราได้ยินคำว่า “ระบบ” เช่น การทำงานอย่างเป็นระบบ การคิดอย่างเป็นระบบ บางครั้งเราพูดถึงระบบต่างๆ ในร่างกายมนุษย์ ทั้งระบบย่อยอาหาร ระบบขับถ่าย ระบบหายใจ หรือระบบของสิ่งต่างๆ ที่เราใช้งานในชีวิตประจำวัน เช่น ระบบการทำงานของรถยนต์ เครื่องเสียง เครื่องปรับอากาศ ซึ่งจะเห็นได้ว่าระบบมีหลายอย่าง และเกี่ยวข้องกับการดำเนินชีวิตของมนุษย์อยู่ตลอดเวลา ในบทนี้นักเรียนจะได้เรียนรู้เกี่ยวกับระบบทางเทคโนโลยีที่ซับซ้อน ซึ่งเป็นเทคโนโลยีที่ประกอบไปด้วยระบบย่อยตั้งแต่ 2 ระบบขึ้นไปทำงานสัมพันธ์กัน

โทรศัพท์มือถือมีส่วนประกอบหลายส่วนเช่น หน้าจอ แบตเตอรี่ แผงวงจร อุปกรณ์บันทึกข้อมูล กล้อง ลำโพง ไมโครโฟน แต่ละส่วนประกอบมีหน้าที่เฉพาะของตัวเอง และส่วนประกอบเหล่านั้นล้วนแล้วแต่ทำงานสัมพันธ์กัน หากส่วนประกอบใดทำงานผิดพลาดหรือเกิดความเสียหายขึ้นอาจทำให้โทรศัพท์มือถือไม่สามารถใช้งานได้ หรืออาจทำงานไม่สมบูรณ์

โดยทั่วไปแล้ว “ระบบ” พบได้ทั้งในธรรมชาติและมนุษย์สร้างขึ้น ซึ่งระบบทางธรรมชาติ (natural system) เป็นระบบที่เกิดขึ้นเองตามธรรมชาติ มีอยู่หลายอย่างทั้งในพืชและสัตว์ เช่นระบบลำเลียงน้ำหรืออาหารของพืช ระบบหายใจหรือระบบย่อยอาหารของมนุษย์

ระบบทางเทคโนโลยี (techological system) เป็นระบบที่มนุษย์สร้างขึ้นเพื่อแก้ไขปัญหาหรืออำนวยความสะดวกให้กับมนุษย์  ซึ่งสามารถพบเห็นได้ในชีวิตประจำวัน เช่น ระบบการคมนาคมขนส่ง ระบบงานบริการ ระบบการผลิตในอุตสาหกรรม

ตัวอย่างระบบงานบริการ เช่น ระบบจ่ายยาในโรงพยาบาล

1.2 ระบบทางเทคโนโลยี

ระบบการทำงานของปากกาหรือดินสอกด ที่นักเรียนได้ศึกษาถือได้ว่าเป็น "ระบบทางเทคโนโลยี" ซึ่งหมายถึง กลุ่มของส่วนต่าง ๆ ตั้งแต่สองส่วนขึ้นไปประกอบเข้าด้วยกัน และทำงานร่วมกันเพื่อให้บรรลุวัตถุประสงค์โดยในการทำงานของระบบทางเทคโนโลยีจะประกอบไปด้วย ตัวป้อน (input) กระบวนการ (process) และผลผลิต (output) ที่สัมพันธ์กัน นอกจากนี้ระบบทางเทคโนโลยีอาจมีข้อมูลย้อนกลับ (feedback) เพื่อใช้ปรับปรุงการทำงานได้ตามวัตถุประสงค์ ซึ่งสามารถเขียนเป็นแผนภาพแสดงการทำงานของระบบทางเทคโนโลยีได้ดังรูป

เทคโนโลยีที่เราพบเห็นกันทั่วไป เช่น หม้อหุงข้าวไฟฟ้า มีส่วนประกอบหลักๆ ได้แก่ ตัวเครื่อง แผ่นความร้อน ขดลวดสปริง แม่เหล็ก สวิตซ์ รวมเข้าด้วยกนเป็นระบบ ซึ่งส่วนประกอบต่าง ๆ เหล่านี้ มีหน้าที่แตกต่างกันไป และทำงานสัมพันธ์กันเพื่อให้หม้อหุงข้าวสามารถใช้งานได้ตามต้องการ

ระบบทางเทคโนโลยีของหม้อหุงข้าวไฟฟ้าข้างต้นสามารถเขียนสรุปเป็นแผนภาพได้ดังนี้

หม้อหุงข้าวไฟฟ้าให้ความร้อนในการหุงข้าวโดยอาศัยแผ่นความร้อนที่ก้นหม้อ ซึ่งทำจากอะลูมิเนียม แผ่นความร้อนนี้มีขดลวดไฟฟ้าอยู่ภายใน ซึ่งควบคุมโดยระบบเปิดปิดอัตโนมัติ ซึ่งอยู่บริเวณตรงกลางของแผ่นความร้อนมีรูกลมที่มีส่วนประกอบหลัก คือ ขดลวดสปริง แม่เหล็กถาวร และแม่เหล็กเฟอร์โรที่มีสภาพความเป็นแม่เหล็กลดลงเมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น

หากวิเคราะห์ระบบการทำงานของเครื่องปรับอากาศโดยละเอียดแล้ว จะพบว่า เครื่องปรับอากาศมีส่วนประกอบอื่นๆ อีกหลายอย่างอยู่ภายใน ทำหน้าที่แตกต่างกันไป เช่น ระบบปรับอากาศเป็นระบบที่มีสารพาความร้อนจากภายในห้องไปนอกห้อง ซึ่งมีระบบย่อยที่สำคัญทำงานร่วมกัน ได้แก่ ระบบอัดความดัน (compressor system) ระบบคอยล์ร้อน (condensor system) ระบบลดความร้อน (expansion system) และระบบคอยล์เย็น (evaporator system)

ระบบย่อยของเครื่องปรับอากาศแต่ละส่วนจะมีการทำงานที่เกี่ยวข้องกัน กล่าวคือ ระบบคอยล์เย็น (evaporator system) ซึ่งมีสารทำความเย็นอยู่ภายในจะดูดความร้อนจากอากาศภายในห้องส่งผ่านไปยังระบบอัดความดัน หรือที่เรียกว่า คอมเพรสเซอร์ (compressor system) เพื่อเพิ่มความดันสารทำความเย็นก่อนส่งต่อไปยังระบบคอยล์ร้อน (condenser system) เพื่อถ่ายเทความร้อนออกสู่ภายนอกห้องโดยมีพัดลมช่วยระบายความร้อนอยู่ด้วย จากนั้นสารทำความเย็นจะถูกลดความดันโดยระบบลดความดัน (expansion system) ทำให้สารทำความเย็นเปลี่ยนจากสถานะจากของเหลวเป็นแก๊ส และส่งต่อไปยังระบบคอยล์เย็นภายในตัวเครื่องอีกครั้ง ซึ่งการทำงานลักษณะนี้จะเกิดต่อเนื่องกันไป ซึ่งจะเห็นได้ว่าแต่ละระบบย่อยของเครื่องปรับอากาศจะมีการทำงานที่เกี่ยวข้องกัน และหากระบบใดผิดพลาดจะส่งผลต่อการทำงานของเครื่อง

ให้นักเรียนเลือกเทคโนโลยีที่สนใจ 1 อย่าง จากตัวอย่างที่กำหนดให้ เพื่อวิเคราะห์การทำงานของเทคโนโลยี แล้วเขียนแผนภาพแสดงการทำงานในรูปแบบของระบบทางเทคโนโลยี โดยระบุระบบย่อยที่เกี่ยวข้องอย่างน้อย 3 ระบบ พร้อมอธิบายความสัมพันธ์ของระบบย่อยเหล่านั้น

แผนภาพแสดงระบบทางเทคโนโลยีของ...............................................................................

เทคโนโลยีที่เลือก มีระบบย่อยที่เกี่ยวข้องและองค์ประกอบของระบบย่อย ดังนี้

1.4 การทำงานผิดพลาดของระบบ (system failure)

ระบบทางเทคโนโลยีทั้งที่เป็นระบบอย่างง่าย และระบบที่ซับซ้อน หากมีส่วนประกอบใดหรือระบบย่อยใดทำงานผิดพลาด อาจส่งผลกระทบต่อการทำงานของเทคโนโลยีนั้นได้ เช่น พัดลม หากปุ่มปรับระดับความแรงของพัดลมเสียหาย จะทำให้ผู้ใช้ไม่สามารถปรับระดับความแรงของพัดลมได้ตามต้องการ จึงจำเป็นต้องมีการดูแลรักษาและซ่อมบำรุง (maintenance) เพื่อให้สามารถใช้งานได้ตามปกติ

ในบางครั้งเทคโนโลยีบางอย่างมีความซับซ้อน มีระบบย่อยหลายส่วนทำงานร่วมกัน และหากระบบย่อยอันหนึ่งเกิดทำงานผิดพลาดหรือเสียหาย จะส่งผลต่อการทำงานของระบบใหญ่ได้ด้วย เช่น ระบบของเครื่องปรับอากาศที่มีองค์ประกอบของระบบย่อยหลายส่วน ทั้งรีโมท ตัวเครื่อง ระบบตัดไฟอัตโนมัติ และอื่นๆ หากมีระบบย่อยใดเสียหายหรือมีสิ่งรบกวนการทำงาน ย่อมส่งผลต่อการทำงานของเครื่องปรับอากาศที่จะทำให้ไม่สามารถทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพ จำเป็นต้อมีการดูแลรักษาและซ่อมบำรุง ซึ่งบางอย่างผู้ใช้สามารถทำเองได้ เช่น การซ่อมแซมอุปกรณ์พื้นฐาน หรือการล้างแผ่นกรองฝุ่นให้สะอาดอย่างน้อย 6 เดือนครั้ง แต่หากเป็นการเสียหายของอุปกรณ์ภายในที่ซับซ้อน จำเป็นต้องให้ผู้เชี่ยวชาญเฉพาะด้านมาซ่อมแซมแทนเพื่อป้องกันอันตรายที่อาจเกิดขึ้นทั้งกับผู้ใช้ หรือความเสียหายที่อาจมีต่อระบบเครื่องปรับอากาศ

ปัญหาที่พบ คือ อุณหภูมิของอากาศภายในห้อง ไม่ตรงกับอุณหภูมิที่ตั้งไว้กับเครื่องปรับอากาศ

ระบบที่ผิดพลาดหรือสาเหตุของปัญหา

การทำงานผิดพลาดของระบบเครื่องปรับอากาศอาจเกิดขึ้นได้หลายส่วน โดยอาจพิจารณาได้ดังนี้

• แผ่นกรองอากาศอุดตัน ทำให้การไหลเวียนของอากาศจากภายในห้องเพื่อผ่านเข้าไปในตัวเครื่องเข้าสู่ระบบทำความเย็นไม่สะดวก มีผลทำให้การทำงานของเครื่องได้ไม่เต็มประสิทธิภาพ ซึ่งทำให้อุณหภูมิในห้องไม่เป็นไปตามต้องการ

• คอมเพรสเซอร์ไม่ทำงาน มีผลทำให้สารทำความเย็นจากคอยล์เย็นไม่สามารถไหลไปสู่คอยล์ร้อนเพื่อการระบายความร้อนออกไปยังภายนอกห้องได้

• ระบบลดความดันเกิดการอุดตันหรือเกิดความเสียหาย มีผลทำให้สารทำความเย็นไม่สามารถไหลผ่านเข้าไปยังคอยล์เย็นได้ หรือไหลผ่านไดน้อยกว่าปกติ ส่งผลให้ประสิทธิภาพการทำความเย็นของเครื่องลดลงหรือไม่สามารถทำงานได้

• คอยล์ร้อนจะมีพัดลมระบายความร้อนทำงานร่วมกันอยู่ กรณีพัดลมไม่ทำงานหรือเกิดความเสียหายทำให้ไม่สามารถระบายความร้อนออกไปได้อย่างมีประสิทธิภาพ ในขณะเดียวกัน ถ้าแผ่นกรองอากาศมีฝุ่นอุดตันจะทำให้อากาศไหลผ่านเข้าไปสัมผัสกับคอยล์เย็นได้ไม่ดี ทำให้การแลกเปลี่ยนความร้อนระหว่างอากาศกับสารทำความเย็นไม่มีประสิทธิภาพ

แนวทางการแก่ไขปัญหาความผิดพลาดของระบบ

เมื่อพบความผิดพลาดของระบบ เราสามารถตรวจสอบเบื้องต้นได้ด้วยตนเอง โดยใช้ความรู้เกี่ยวกับระบบการทำงานของเทคโนโลยี และเมื่อพบจุดบกพร่องของระบบที่ไม่ยากหรือซับซ้อนเกินไป นักเรียนสามารถแก้ไขปัญหาได้เอง เช่น แผ่นกรองอากาศในเครื่องปรับอากาศมีฝุ่นอุดตัน ทำให้เครื่องทำงานได้ไม่เต็มประสิทธิภาพ นักเรียนสามารถแก้ไขได้โดยการถอดแผ่นกรองอากาศเพื่อล้างทำความสะอาดได้

กิจกรรมท้าทายความคิด ไม้เท้าอัจฉริยะสำหรับผู้บกพร่องทางการเห็น

น้องโรบอท อาศัยอยู่บ้านที่ใกล้กับโรงเรียนสอนผู้บกพร่องทางการเห็น น้องโรบอทสังเกตเห็นนักเรียนที่เดินทางมาโรงเรียนจะใช้ไม้เท้าช่วยในการเดินทาง โดยการกวัดแก่งและเคาะไปตามพื้นถนน เพื่อให้รับรู้ถึงสิ่งกีดขวางที่อยู่รอบตัว แต่จากการสังเกต ยังพบว่ามีนักเรียนบางคนเกิดอุบัติเหตุสะดุดล้ม เนื่องจากระยะที่กวัดแกว่งและเคาะไม้เท้าไม่เหมาะสม และไม่ทราบว่ามีอุปสรรคอยู่ด้านหน้า ดังนั้นน้องโรบอทจึงต้องหาวิธีช่วยผู้บกพร่องทางการเห็นโดยการพัฒนาไม้เท้าแบบใหม่

ถ้านักเรียนเป็นน้องโรบอท จะมีวิธีการพัฒนาปรับปรุงไม้เท้าให้มีประสิทธิภาพดีขึ้นได้อย่างไร เพื่อช่วยเหลือผู้บกพร่องทางการเห็น ลดอุบัติเหตุจากการเดินทาง

ช่วยกันคิด

1. นักเรียนช่วยกันสืบค้นข้อมูลของไม้เท้าสำหรับผู้บกพร่องทางการเห็น จากนั้นช่วยกันวิเคราะห์และสรุปว่าไม้เท้าควรมีองค์ประกอบ ลักษณะ และการใช้งานอย่างไร

2. จากข้อมูลที่ได้สืบค้นเกี่ยวกับไม้เท้าที่ช่วยผู้บกพร่องทางการเห็นในการเดิน นักเรียนมีแนวคิดในการปรับปรุงไม้เท้าสำหรับผู้บกพร่อมทงาการมองเห็นนี้อย่างไร โดยให้แสดงในรูปแบบของระบบการทำงานที่ช่วยให้ไม้เท้ามีประสิทธิภาพในการใช้งานดีขึ้น และนำเสนอ