- ระบบทางเทคโนโลยีที่ซับซ้อน
1.1 ระบบคืออะไร
ระบบ (System) เป็นคำที่ใช้เรียกแทนสิ่งต่าง ๆ ที่มีส่วนประกอบตั้งแต่สองส่วนขึ้นไปรวมเข้าด้วยกัน และทำงานสัมพันธ์กัน เพื่อให้สามารถทำงานได้ตามหน้าที่ (function) ที่กำหนด
ตัวอย่าง ปากกา ประกอบไปด้วยส่วนประกอบหลัก ๆ ได้แก่ ด้ามจับ น้ำหมึก ไส้ปากกา และหัวปากกา ซึ่งส่วนประกอบต่าง ๆ ของปากกาล้วนมีหน้าที่เฉพาะอย่างเพื่อให้ปากกาสามารถทำงานได้ตามวัตถุประสงค์
โทรศัพท์มือถือ มีส่วนประกอบหลายส่วน เช่น หน้าจอ แบตเตอรี่ แผงวงจร อุปกรณ์บันทึกข้อมูล กล้อง ลำโพง ไมโครโฟน แต่ละส่วนประกอบมีหน้าที่เฉพาะของตัวเอง และส่วนประกอบเหล่านั้นล้วนแล้วแต่ทำงานสัมพันธ์กัน หากส่วนประกอบใดทำงานผิดพลาดหรือเกิดความเสียหายขึ้นอาจทำให้โทรศัพท์มือถือไม่สามารถใช้งานได้ หรืออาจทำงานได้ไม่สมบูรณ์
“ระบบ” พบได้ทั้งในธรรมชาติและมนุษย์สร้างขึ้น ซึ่งระบบทางธรรมชาติ (Natural System) เป็นระบบที่เกิดขึ้นเองตามธรรมชาติ มีอยู่หลายอย่างทั้งในพืชและสัตว์ เช่น ระบบลำเลียงน้ำหรืออาหารของพืช ระบบหายใจหรือระบบย่อยอาหารของมนุษย์
ระบบทางเทคโนโลยี (technological system) เป็นระบบที่มนุษย์สร้างขึ้นเพื่อแก้ปัญหาหรืออำนวยความสะดวกให้กับมนุษย์ ซึ่งสามารถพบเห็นได้ในชีวิตประจำวัน เช่น ระบบการคมนาคมขนส่ง ระบบงานบริการ ระบบการผลิตในอุตสาหกรรม
ตัวอย่างระบบงานบริการ
ระบบจ่ายยาในโรงพยาบาล
ตัวอย่างระบบการคมนาคมขนส่ง
ระบบรถไฟฟ้า
ระบบรถไฟฟ้าเป็นระบบการคมนาคมขนส่งรูปแบบหนึ่งที่ช่วยอำนวยความสะดวกในการเดินทางของผู้คน ซึ่งการบริการจะต้องอาศัยองค์ประกอบหลายส่วนในการทำงานทั้งในด้านการจัดขบวนรถ รางรถ การจำหน่ายตั๋ว องค์ประกอบต่าง ๆ ดังที่กล่าวมาต้องอาศัยการทำงานสัมพันธ์กัน เพื่อให้การบริการของระบบรถไฟฟ้าเป็นไปอย่างมีประสิทธิภาพ
1.2 ระบบทางเทคโนโลยี
“ระบบทางเทคโนโลยี” หมายถึง กลุ่มของส่วนต่าง ๆ ตั้งแต่สองส่วนขึ้นไปประกอบเข้าด้วยกันและทำงานร่วมกันเพื่อให้บรรลุวัตถุประสงค์ ประกอบด้วย ตัวป้อน (input) กระบวนการ(process) และผลผลิต output) ที่สัมพันธ์กัน นอกจากนี้ระบบทางเทคโนโลยีอาจมีข้อมูลย้อนกลับ (feedback) เพื่อใช้ปรับปรุงการทำงานได้ตามวัตถุประสงค์ซึ่งสามารถเขียนเป็นแผนภาพแสดงการทำงานของระบบทางเทคโนโลยี ได้ดังรูป
เทคโนโลยีที่เราพบเห็นกันทั่วไป เช่น หม้อหุงข้าวไฟฟ้า มีส่วนประกอบหลัก ๆ ได้แก่ ตัวเครื่องแผ่นความร้อน ขวดลวดสปริง แม่เหล็ก สวิตช์ รวมเข้าด้วยกันเป็นระบบ ซึ่งส่วนประกอบต่าง ๆ เหล่านี้มีหน้าที่ต่างกันไป และทำงานสัมพันธ์กันเพื่อให้หม้อหุงข้าวสามารถใช้งานได้ตามต้องการ
ระบบทางเทคโนโลยีของหม้อหุงข้าวไฟฟ้าข้างต้นสามารถเขียนสรุปเป็นแผนภาพได้ดังนี้
หม้อหุงข้าวไฟฟ้าให้ความร้อนในการหุงข้าวโดยอาศัยแผ่นความร้อนที่กันหม้อซึ่งทำจากอะลูมิเนียมแผ่นความร้อนนี้มีขดลวดไฟฟ้าอยู่ภายในซึ่งควบคุมโดยระบบเปิดปิดอัตโนมัติ ซึ่งอยู่บริเวณตรงกลางของแผ่นความร้อนมีรูกลมที่มีส่วนประกอบหลักคือ ขดลวดสปริง แม่เหล็กถาวร และแม่เหล็กเฟอร์โรที่มีสภาพความเป็นแม่เหล็กลดลงเมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น
การทำงานของหม้อหุงข้าวไฟฟ้าเริ่มจากเมื่อกดสวิตช์ แกนของสวิตช์จะดึงให้จุดสัมผัสเชื่อมต่อกันพร้อมทั้งอัดให้สปริงหดตัวและดีดให้แม่เหล็กถาวรดูดติดกับแม่เหล็กเฟอร์โร โดยแรงดูดระหว่างแม่เหล็ก มีค่ามากกว่าแรงดันกลับของสปริง สวิตช์หม้อหุงข้าวจึงติดค้างอยู่ได้ ทำให้กระแสไฟฟ้าไหลผ่านจุดสัมผัสเข้าสู่ขดลวดความร้อนเมื่อน้ำในหม้อหุงข้าวเดือด น้ำจะค่อย ๆ ลดลงและระเหยจนแห้ง อุณหภูมิภายในหม้อหุงข้าวจะสูงขึ้น จนทำให้แม่เหล็กเฟอร์โรสูญเสียความเป็นแม่เหล็ก ส่งผลให้แรงดูตระหว่างแม่เหล็กมีค่าลดลง แกนของสวิตช์จึงถูกดันลงมาเนื่องจากแรงดันกลับของขดสปริงมีค่ามากกว่าแรงระหว่างแม่เหล็ก และทำให้จุดสัมผัสแยกออกจากกัน ส่งผลให้กระแสไฟฟ้าผ่านเข้าสู่ขดลวดความร้อนได้
1.3 ระบบทางเทคโนโลยีที่ซับซ้อน
เทคโนโลยีบางอย่างอาจประกอบไปด้วยระบบย่อยหลายระบบ (subsystems) ทำงานสัมพันธ์กันอยู่หากระบบย่อยใดทำงานผิดพลาด จะส่งผลต่อการทำงานของเทคโนโลยีนั้นไม่สามารถทำงานได้ตามวัตถุประสงค์หรืออาจทำงานได้ไม่สมบูรณ์ ซึ่งเทคโนโลยีที่ประกอบไปด้วยระบบย่อยตั้งแต่สองระบบขึ้นไปทำงานร่วมกัน เรียกระบบนั้นว่า ระบบที่ขับซ้อน (complex system)
ตัวอย่างเทคโนโลยีที่ประกอบไปด้วยระบบย่อยหลายส่วนทำงานร่วมกันเป็นระบบที่ซับซ้อน เช่น ระบบของเครื่องปรับอากาศ ระบบของรถยนต์ ระบบของเครื่องปรับอากาศโดยทั่วไปเราอาจมองเห็นเพียงส่วนประกอบหลัก ๆ ของเครื่องปรับอากาศ เช่น ตัวเครื่อง ฝาครอบ แผ่นกรองอากาศ สายไฟ สวิตช์หากพิจารณาระบบทางเทคโนโลยีของเครื่องปรับอากาศ จะพบว่า ตัวป้อนของระบบเครื่องปรับอากาศมีไฟฟ้าเป็นแหล่งพลังงานและการป้อนข้อมูลด้วยการกดเปิด เพื่อให้เครื่องสามารถทำงานผ่านกระบวนการภายในของเครื่องปรับอากาศ ซึ่งมีระบบย่อยอยู่ภายในหลายส่วนทำงานร่วมกันให้ได้อากาศที่มีอุณหภูมิลดลงแล้วส่งออกมาเป็นอากาศเย็น ซึ่งอาจเรียกว่าเป็น ผลผลิตของการทำงานของเครื่องปรับอากาศ ในขณะเดียวกัน ระบบการทำงานของเครื่องปรับอากาศจะมีข้อมูลย้อนกลับเพื่อช่วยในการตัดไฟเมื่ออุณหภูมิห้องอยู่ในระดับที่เหมาะสมตามที่ตั้งค่าไว้ ซึ่งมีข้อดีในการช่วยประหยัดพลังงานไฟฟ้าอีกด้วย และนอกจากนี้ หากผู้ใช้งานต้องการปรับเปลี่ยนอุณหภูมิหรือระดับความแรงของลมก็สามารถปรับระดับได้ด้วยการป้อนข้อมูลผ่านปุ่มควบคุม ซึ่งการให้ข้อมูลของผู้ใช้ในลักษณะนี้ อาจเรียกได้ว่าเป็นข้อมูลย้อนกลับสู่ระบบการทำงานเพื่อให้ได้อุณหภูมิห้องตามที่ต้องการ
หากวิเคราะห์ระบบการทำงานของเครื่องปรับอากาศโดยละเอียดแล้วจะพบว่า เครื่องปรับอากาศมีส่วนประกอบอื่น ๆ อีกหลายอย่างอยู่ภายใน ทำหน้าที่แตกต่างกันไป เช่น ระบบปรับอากาศเป็นระบบที่มีสารพาความร้อนจากภายในห้องไปนอกห้อง ซึ่งมีระบบย่อยที่สำคัญทำงานร่วมกัน ได้แก่ ระบบอัดความดัน (compressor system) ระบบคอยล์ร้อน (condenser system) ระบบลดความดัน (expansion system) และระบบคอยล์เย็น (evaporator system)
ระบบย่อยของเครื่องปรับอากาศแต่ละส่วนจะมีการทำงานที่เกี่ยวข้องกัน กล่าวคือ ระบบคอยล์เย็น (evaporator system) ซึ่งมีสารทำความเย็นอยู่ภายในจะดูดความร้อนจากอากาศภายในห้องส่งผ่านไปยังระบบอัดความดัน หรือที่เรียกว่า คอมเพรสเซอร์ (compressor system) เพื่อเพิ่มความดันสารทำความเย็นก่อนส่งต่อไปยังระบบคอยล์ร้อน (condenser System) เพื่อถ่ายเทความร้อนออกสู่ภายนอกห้องโดยมีพัดสมช่วยระบายความร้อนอยู่ด้วย จากนั้นสารทำความเย็นจะถูกลดความดันโดยระบบลดความดัน (expansion system) ทำให้สารทำความเย็นเปลี่ยนสถานะจากของเหลวเป็นแก๊ส และส่งต่อไปยังระบบคอยล์เย็นภายในตัวเครื่องอีกครั้ง ซึ่งการทำงานลักษณะนี้จะเกิดขึ้นต่อเนื่องกันไป ซึ่งจะเห็นได้ว่าแต่ละระบบย่อยของเครื่องปรับอากาศจะมีการทำงานที่เกี่ยวข้องกันและหากระบบใดผิดพลาดจะส่งผลต่อการทำงานของเครื่อง
1.4 การทำงานผิดพลาดของระบบ (System failure)
ระบบทางเทคโนโลยีทั้งที่เป็นระบบอย่างง่ายและระบบที่ซับซ้อน หากมีส่วนประกอบใดหรือระบบย่อยใดทำงานผิดพลาด อาจส่งผลกระทบต่อการทำงานของเทคโนโลยีนั้นได้ เช่น พัดลม หากปุ่มปรับระดับความแรงของพัดลมเสียหาย จะทำให้ผู้ใช้ไม่สามารถปรับระดับความแรงของพัดลมได้ตามต้องการ จึงจำเป็นต้องมีการดูแลรักษาและซ่อมบำรุง (maintenance) เพื่อให้สามารถใช้งานได้ตามปกติ
ในบางครั้ง เทคโนโลยีบางอย่างมีความซับซ้อน มีระบบย่อยหลายส่วนทำงานร่วมกัน และหากระบบย่อยอันหนึ่งเกิดทำงานผิดพลาดหรือเสียหาย จะส่งผลต่อการทำงานของระบบใหญ่ได้ด้วย เช่น ระบบเครื่องปรับอากาศที่มีองค์ประกอบของระบบย่อยหลายส่วน ทั้งรีโมท ตัวเครื่อง ระบบตัดไฟอัตโนมัติ และอื่น ๆ หากมีระบบย่อยใดเสียหายหรือมีสิ่งรบกวนการทำงาน ย่อมส่งผลต่อการทำงานของเครื่องปรับอากาศที่จำทำให้ไม่สามารถทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพ จำเป็นต้องมีการดูแลรักษาและซ่อมบำรุง ซึ่งบางอย่างผู้ใช้สามารถทำได้เอง เช่น การซ่อมแซมอุปกรณ์พื้นฐาน หรือการล้างแผ่นกรองฝุ่นให้สะอาดอย่างน้อย 6 เดือนครั้ง แต่หากเป็นการเสียหายของอุปกรณ์ภายในที่ซับซ้อน จำเป็นต้องให้ผู้เชี่ยวชาญเฉพาะด้านมาซ่อมแซมแทนเพื่อป้องกันอันตรายที่อาจเกิดขึ้นทั้งกับผู้ใหรือความเสียหายที่อาจมีต่อระบบเครื่องปรับอากาศเองด้วย
ตัวอย่าง
ปัญญาที่พบ คือ อุณหภูมิของอากาศในห้อง ไม่ตรงกับอุณหภูมิที่ตั้งไว้กับเครื่องปรับอากาศ
ระบบที่ผิดพลาดหรือสาเหตุของปัญหา
การทำงานผิดพลาดของระบบเครื่องปรับอากาศอาจเกิดขึ้นได้หลายส่วน โดยอาจพิจารณาได้ดังนี้
1. แผ่นกรองอากาศอุดตัน ทำให้การไหลเวียนของอากาศจากภายในห้องเพื่อผ่านเข้าไปในตัวเครื่องสู่ระบบทำความเย็นไม่สะดวก มีผลทำให้การทำงานของเครื่องได้ไม่เต็มประสิทธิภาพ ซึ่งทำให้อุณหภูมิในห้องไม่เป็นไปตามต้องการ
2. คอมเพรสเซอร์ไม่ทำงาน มีผลทำให้สารทำความเย็นจากคอยล์เย็นไม่สามารถไหลไปสู่คอยล์ร้อนเพื่อการระบายความร้อนออกไปยังภายนอกห้องได้
3. ระบบลดความดันเกิดการอุดตันหรือเกิดความเสียหาย มีผลทำให้สารทำความเย็นไม่สามารถไหลผ่านเข้าไปยังคอยล์เย็นได้ หรือไหลผ่านได้น้อยกว่าปกติ ส่งผลให้ประสิทธิภาพการทำความเย็นของเครื่องลดลงหรือไม่สามารถทำงานได้
4. คอยล์ร้อนจะมีพัดลมระบายความร้อนทำงานร่วมกันอยู่ กรณีพัดลมไม่ทำงานหรือเกิดความเสียหายทำให้ไม่สามารถระบายความร้อนออกไปได้อย่างมีประสิทธิภาพ ในขณะเดียวกัน ถ้าแผ่นกรองอกาศมีฝุ่นอุดตันจะทำให้อากาศไหลผ่านเข้าไปสัมผัสคอยล์เย็นได้ไม่ดี ทำให้การแลกเปลี่ยนความร้อนระหว่างอากาศกับสารทำความเย็นไม่มีประสิทธิภาพ
แนวทางการแก้ไขปัญหาความผิดพลาดของระบบ
เมื่อพบความผิดพลาดของระบบ เราสามารถตรวจสอบเบื้องต้นได้ด้วยตนเอง โดยใช้ความรู้เกี่ยวกับระบบการทำงานของเระบบของเทคโนโลยี และเมื่อพบจุดบกพร่องของระบบที่ไม่ยากหรือซับซ้อนเกินไป นักเรียนสามารถแก้ไขปัญหาได้เอง เช่น แผ่นกรองอากาศในเครื่องปรับอากาศมีฝุ่นอุดตัน ทำให้เครื่องทำงานได้ไม่เต็มประสิทธิภาพ นักเรียนสามารถแก้ไขได้โดยการถอดแผ่นกรอกอากาศเพื่อล้างทำความสะอาดได้
ในกรณีที่ความผิดพลาดของระบบมีความซับซ้อน หรืออาจเป็นอันตรายหากแก้ไขด้วยตนเอง จำเป็นต้องอาศัยผู้เชี่ยวชาญเฉพาะด้านมาแก้ไข เช่น สารทำความเย็นเกิดการรั่วไหลคอมเพรสเซอร์ไม่ทำงาน