> ต้นแบบสาธาณประโยชน์
คอมพิวเตอร์ช่วยในการคำนวณทางวิศวกรรมหรือ CAE (Computer-Aided Engineering) เป็นการใช้ซอฟต์แวร์ในการจำลองปรากฏการณ์ต่างๆ ที่เกิดขึ้นในงานวิศวกรรม เช่น การวิเคราะห์ด้วยไฟไนต์เอลิเมนต์ (Finite Element Analysis: FEA) และพลศาสตร์ของไหลเชิงคำนวณ (Computational Fluid Dynamics: CFD) เป็นต้น เทคโนโลยีนี้ช่วยให้วิศวกรประเมินสมรรถนะของสิ่งที่ออกแบบไว้ได้เบื้องต้นก่อนที่จะนำไปสร้างต้นแบบ รวมถึงใช้ยืนยันและเพิ่มประสิทธิภาพของผลิตภัณฑ์และกระบวนการต่างๆ ได้
การใช้เทคโนโลยี CAE อย่างถูกต้องและมีประสิทธิภาพมีความสำคัญมาก เนื่องจากผลการคำนวณจะส่งผลต่อการตัดสินใจในการออกแบบทางวิศวกรรม การใช้เทคโนโลยี CAE ที่ไม่ถูกต้องจะทำให้ผลการคำนวณที่ได้ไม่สอดคล้องกับความเป็นจริง หรือในบางกรณีอาจไม่สามารถคำนวณผลได้ ดังนั้นผู้ใช้งานซอฟต์แวร์ CAE ควรศึกษาเรียนรู้ในศาสตร์ด้านนี้อย่างถูกต้องเพื่อให้มีความรู้และทักษะที่จำเป็นเพียงพอต่อการใช้งาน
การเรียนรู้ CAE ประกอบด้วย 2 ส่วนหลัก ได้แก่ (1) ส่วนทฤษฎีการคำนวณด้วยระเบียบวิธีไฟไนต์เอลิเมนต์และระเบียบวิธีไฟไนต์วอลุม และ (2) ส่วนการใช้งานซอฟต์แวร์ CAE ซึ่งส่วนนี้ผู้เรียนจะต้องฝึกสร้างแบบจำลอง สั่งงานการคำนวณ และวิเคราะห์ผลเพื่อทำความเข้าใจในปรากฏการณ์ที่เกิดขึ้นในปัญหาทางวิศวกรรมหนึ่งๆ ด้วยตนเอง
ปัจจุบันมีซอฟต์แวร์ CAE หลายประเภทให้เลือกใช้ โดยมีทั้งประเภทมีกรรมสิทธิ์ (proprietary software) ที่ต้องจ่ายค่าสิทธิ์ในการใช้งาน (license fee) และประเภทสาธารณะที่สามารถใช้ได้โดยไม่มีค่าใช้จ่ายหรือที่มักเรียกว่าฟรีแวร์ (freeware) ซึ่งซอฟต์แวร์ทั้งสองประเภทนี้มักมีกล่องเครื่องมือ (toolbars) และแถบเครื่องมือ (menu bars) ที่ซับซ้อนใช้งานยาก ทำให้ผู้ใช้ซอฟต์แวร์มักให้ความสนใจกับขั้นตอนการใช้งานซอฟต์แวร์จนอาจละเลยการทำความเข้าใจในฟิสิกส์ของปัญหาที่กำลังวิเคราะห์อยู่
ทีมวิจัยเอ็มเทคได้พัฒนาซอฟต์แวร์เพื่อการเรียนรู้คอมพิวเตอร์ช่วยในการคำนวณทางวิศวกรรมขึ้นโดยใช้ชื่อว่า ซอฟต์แวร์ ‘CAE 3D’ ซอฟต์แวร์นี้ออกแบบให้เป็นมิตรกับผู้ใช้โดยการติดต่อกับผู้ใช้เป็นแบบกราฟิกทั้งหมดบนระบบปฏิบัติการวินโดวส์ นอกจากนี้ยังเป็นฟรีแวร์ที่บุคคลทั่วไปสามารถติดตั้งและใช้งานในเครื่องคอมพิวเตอร์ส่วนบุคคลได้โดยไม่มีค่าใช้จ่าย เมื่อใช้งานซอฟต์แวร์ ‘CAE 3D’ ประกอบกับหนังสือ ‘คอมพิวเตอร์ช่วยในการคำนวณทางวิศวกรรม’ จะส่งเสริมการเรียนรู้แบบครบวงจร กล่าวคือ เริ่มตั้งแต่เรียนรู้พื้นฐานของเทคโนโลยี CAE ต่อด้วยการเรียนรู้สมการเชิงอนุพันธ์ต่างๆ รวมถึงสมการไฟไนต์เอลิเมนต์และไฟไนต์วอลุม ตลอดจนได้มีประสบการณ์ลองใช้ซอฟต์แวร์วิเคราะห์ปัญหาทางวิศวกรรมด้วยตัวเอง
ซอฟต์แวร์ ‘CAE 3D’ ได้ถูกนำไปขยายผลเป็นสื่อการเรียนรู้เทคโนโลยี CAE ผ่านช่องทางต่างๆ ได้แก่ การเรียนการสอนระดับปริญญาตรีและบัณฑิตศึกษาในมหาวิทยาลัย หลักสูตรฝึกอบรมด้าน CAE ของเอ็มเทค ตลอดจนการเรียนรู้ด้วยตนเองของบุคคลทั่วไป ผู้สนใจสามารถดาวน์โหลดไฟล์ติดตั้งซอฟต์แวร์ ‘CAE 3D’ พร้อมคู่มือการใช้งานจากเว็บไซต์ www.mtec.or.th/cae3d
ทีมวิจัย
ดร. สมบูรณ์ โอตรวรรณะ และทีมวิจัยคอมพิวเตอร์ช่วยในการคำนวณทางวิศวกรรม