ตัวอย่าง ฟาร์มอัจฉริยะ

การนำเทคโนโลยีฟาร์มอัจฉริยะมาใช้ในการทำเกษตรกรรมนั้น มักเกิดจากความต้องการลดต้นทุนในการจ้างคนงานการจัดสรรตารางกิจกรรมภายในฟาร์มได้ตรงเวลา และการเพิ่มผลผลิตโดยการติดตามและปรับสภาพแวดล้อมในฟาร์มหรือโรงเรือนให้อยู่ในสภาวะที่เหมาะสมกับผลผลิต

การระบุและตีความปัญหา

1. รายได้จากการขายผักน้อยลง เนื่องจากผลผลิตน้อย เพราะประสบปัญหาเรื่องน้ำ และโรคในพืช

2. หาข้อมูลเกี่ยวกับสาเหตุที่ต้องการปรับเปลี่ยน ผลประกอบการ และศึกษาสภาพแวดล้อม สภาพอากาศ ชนิดของผลผลิตในฟาร์ม วิธีการบริหารจัดการ การดูแลผลผลิต และการกำจัดของเสียในฟาร์ม และงบประมาณ นอกจากนี้ควรรวบรวมข้อมูลเกี่ยวกับสภาพแวดล้อมและชุมชนที่อยู่รอ ๆ ฟาร์ม ข้อมูลการตลาด

3. การกำหนดกลุ่มเป้าหมาย และเลือกชนิดของพืชที่จะปลูกให้ตรงกับกลุ่มเป้าหมาย

4. นำข้อมูลมาพิจารณาว่าปัญหาคืออะไร และเขียนขอบเขตของปัญหา ดังนี้ ต้องการปรับเปลี่ยนฟาร์มให้เป็นฟาร์มอัจฉริยะเพื่อลดต้นทุนในการจ้างคนงาน และต้องการเพิ่มปริมาณและคุณภาพของผลผลิตทางการเกษตร โดยการติดตามสภาพแวดล้อมภายในฟาร์มและควบคุมให้อยู่ในสภาวะที่เหมาะสมกับการเจริญเติบโตของพืช 4 ชนิด ได้แก่กะหล่ำปลี ข้าวโพด มะเขือเทศเชอรี่ และกรีนโอ๊ค"

5. ร่วมกันวางแผนการเงินและการผลิต โดยการวิเคราะห์จุดคุ้มทุน (break-even point analysis) ซึ่งเป็นการวิเคราะห์ความสัมพันธ์ระหว่างต้นทุน ปริมาณ และกำไร อาศัยความรู้ด้านเศษฐศาสตร์ การตลาด และปริมาณสินค้า ราคาสินค้า ต้นทุนการผลิต

ต้นทุนการผลิตสินค้าประกอบ 2 ประเภท ได้แก่ ต้นทุนคงที่ (fixed cost) และต้นทุนผันแปร (variable cost) ต้นทุนคงที่ หมายถึง ค่าใช้จ่ายที่มีลักษณะคงที่ไม่เปลี่ยนแปลงตามปริมาณสินค้าที่ผลิต ดังนั้น เมื่อผลิตสินค้าได้จำนวนมากขึ้น ตันทุนคงที่ต่อหน่วยจะลดลงตัวอย่างต้นทุนคงที่ เช่น ค่าเสื่อมราคาหรือค่าเช่าเครื่องจักร ค่าเบี้ยประกันภัย ส่วนตันทุนผันแปร หมายถึงค่าใช้จ่ายในการผลิตที่เปลี่ยนแปลตามปริมาณสินค้าที่ผลิต กล่าวคือ เมื่อผลิตสินค้าในปริมาณที่มากขึ้นต้นทุนผันแปรจะสูงขึ้นตาม ตัวอย่างต้นทุนผันแปร เช่น เมล็ดพันธุ์ ปุ๋ย ค่าแรงงาน

6. หลังจากกำหนดพื้นที่ในการปลูกพืชแต่ละชนิดแล้ว คือความกว้าง ความยาว และรูปแบบ (layout) ของแปลงหรือโรงเรือน โดยต้องมีความรู้เกี่ยวกับปัจจัยการปลูกพืชแต่ละชนิด เช่น ขนาดหลุมจำนวนเมล็ดพันธุ์ต่อหลุม ระยะห่างในการปลูก ตลอดจนปริมาณน้ำ ชนิดและปริมาณสารอาหารที่พืชต้องการในแต่ละวัน ความชื้น อุณหภูมิละปริมาณแสงแดดที่เหมาะสม สภาพภูมิอากาศของพื้นที่นั้น เช่น ความสัมพันธ์ระหว่างฤดูกาลและทิศทางลม รวมทั้งสภาพภูมิประเทศ เช่น ความสูงต่ำของพื้นที่ และระยะห่างจากแหล่งน้ำ มาพิจารณาร่วมด้วย

การพัฒนาแนวคิด

1. ข้อมูลทั้งหมดมาพิจารณาเพื่อหาคำตอว่า “จะแก้ปัญหาด้วยวิธีการอย่างไร” โดยต้องพิจารณาว่าการดำเนินงานในฟาร์มอัจฉริยะต้องมีส่วนประกอบย่อยอะไรบ้าง และแต่ละส่วนทำหน้าที่หรือมีการดำเนินงานอย่างไร อาจแบ่งงานออกเป็น 4 ส่วน ได้แก่

1. การดูแลและจัดเตรียมวัตถุดิบ เช่น การเตรียมดินให้อยู่ในสภาวะที่เหมาะกับการเพาะปลูกการเตรียมต้นกล้า การเตรียมแปลงหรือโรงเรือน การเตรียมปุ๋ย และสารป้องกันศัตรูพืช

2. การบริหารฟาร์ม เช่น การจัดทำบัญชี การเงิน การจ้างคนงาน

3. การจัดการฟาร์ม/ โรงเรือน เช่น ระบบควบคุมอุณหภูมิ ระบบควบคุมความขึ้น ระบบการให้น้ำและปุ๋ย และระบบตรวจเฝ้าระวัง

4. การตลาดและการขนส่ง เช่น การประชาสัมพันธ์ การติดต่อ การขายทั้งทางหน้าร้านและออนไลน์และการขนส่งสินค้ายังไปลูกค้าที่เป็นกลุ่มเป้าหมาย

ระบบที่สำคัญอีกระบบสำหรับฟาร์มอัจฉริยะ คือการจัดการฟาร์ม/โรงเรือน มีการนำเทคโนโลยีดิจิทัลมาช่วยในการควบคุมสภาพแวดล้อมของโรงเรือนให้เหมาะสมกับการเจริญติโตของพืชปลูก ซึ่งต้องอาศัยผู้เชี่ยวชาญในการออกแบบและติดตั้ง ระบบทั้งหมดสามารถเก็บข้อมูล ถ่ายโอนข้อมูลระหว่างอุปกรณ์ ประมวลผลข้อมูลและสั่งการให้ระบบทำหน้าที่ปรับสภาพแวดล้อมให้เหมาะสมตามที่ต้องการ ผู้ออกแบบระบบต้องมีความรู้วิทยาศาสตร์ คณิตศาสตร์ และความรู้เกี่ยวกับวัสดุ อุปกรณ์ที่เกี่ยวข้องมาประกอบการออกแบบ วางแผนการทำงาน การเชื่อมต่อ และเขียนแผนภาพ หรือภาพร่างเพื่อแสดงกระบวนการการทำงานทั้งระบบ ต้องมีความรู้ด้านเทคโนโลยี เช่น หลักการทำงานของเซ็นเซอร์ การเก็บข้อมูลความชื้น อุณหภูมิ ความเร็วลมปริมาณน้ำและสารอาหาร กระบวนการถ่ายโอนข้อมูลระหว่างอุปกรณ์ การออกแบบและวางแผนการเชื่อมต่ออุปกรณ์รดน้ำ ผู้ออกแบบต้องสำรวจราดาวัสดุ อุปกรณ์ที่ต้องใช้และคำนวณจำนวนอุปกรณ์แต่ละชิ้น เพื่อเลือกอุปกรณ์ที่เหมาะสมกับงบประมาณ

การสร้างแนวทางการแก้ปัญหา

ลงมือดำเนินการต่อเชื่อมอุกรณ์ต่าง ๆ ทั้งระบบท่อสำหรับการรดน้ำ ให้ปุ๋ย ควบคุมอุณหภูมิ รวมถึงระบบไฟฟ้า และระบบส่งข้อมูล นอกจากนี้ ในส่วนของซอฟต์แวร์ที่ควบคุมระบบการถ่ายโอนข้อมูลและระบบการสั่งงานอัตโนมัติผู้ออกแบบต้องออกแบบและเขียนโปรแกรม (code) เพื่อควบคุมการทำงานของระบบตั้งแต่การรวบรวมข้อมูลจากเซ็นซอร์ การรับข้อมูลการพยากรณ์อากาศ การจัดก็บ การประมวลผล และการถ่ายโอนข้อมูลระหว่างอุปกรณ์ตลอดจนการสั่งการระบบอัตโนมัติต่าง ๆ เช่นระบบรดน้ำ ระบบฉีดสารป้องกันศัตรูพืช ทั้งนี้ระหว่างการพัฒนาระบบ ผู้ออกแบบต้องมีการทดสอบและปรับปรุงการทำงานของระบบย่อยเป็นระยะเพื่อให้ระบบมีสมรรถนะตามที่คาดหวัง

หากลองเขียนขั้นตอนการดำเนินการสร้างฟาร์มอัจฉริยะโดยใช้กระบวนการออกแบบเชิงวิศวกรรมเทียบกับการแก้ปัญหาดังกล่าวด้วยการคิดชิงออกแบบ จะเห็นได้ว่า ขั้นตอนการทำงานทั้ง 2 แบบมีความคล้ายคลึงกัน นั่นเป็นเพราะทักษะการคิดเชิงออกแบบและกระบวนการออกแบบเชิงวิศวกรรมเป็นกรอบการทำงานเพื่อปัญหา หรือเปลี่ยนแปลงสถานการณ์ที่ทำให้เกิดปัญหา ดังนั้น ในการแก้ปัญหาใด ๆผู้แก้ปัญหา ต้องทำความเข้าใจกับสาเหตุที่เเท้จริงของปัญหาโดยการรวบรวมข้อมูล ใช้ข้อมูลและความรู้ในการออกแบบวิธีการแก้ปัญหา หลังจากนั้น ลงมือสร้างควบคู่ไปกับการทดสอบและปรับปรุง ทั้งนี้ทุกขั้นตอนของการดำเนินงานต้องคำนึงถึงผู้ใช้งานเป็นสำคัญ ผลลัพธ์จากการทำงานไม่ว่าจะอยู่ในรูปแบบใดต้องตรงตามความต้องการของผู้ใช้งาน สอดคล้องกับบริบทและข้อจำกัดของผู้ใช้งาน