สัมภาษณ์และเรียบเรียงโดย งานพัฒนาคุณภาพการเผยแพร่เทคโนโลยีวัสดุ
ฝ่ายเผยแพร่เทคโนโลยี
การยกระดับสู่อุตสาหกรรม 4.0 (Industry 4.0) ด้วยการประยุกต์เทคโนโลยีขั้นสูงผนวกกับระบบดิจิทัลสามารถเพิ่มผลิตภาพ (productivity) ให้แก่การผลิต ช่วยลดของเสียจึงทำให้ใช้ทรัพยากรอย่างคุ้มค่า ที่สำคัญคือตอบสนองความต้องการของลูกค้าได้ตรงจุด ทั้งหมดนี้ช่วยเพิ่มขีดความสามารถในการแข่งขันให้แก่อุตสาหกรรม เทคโนโลยีหนึ่งที่น่าจับตาและสามารถสร้างมูลค่าเพิ่มให้กับกระบวนการผลิตของอุตสาหกรรมขนาดใหญ่และมีมูลค่าสูงคือ ฝาแฝดดิจิทัล (digital twin)
ดร.สมบูรณ์ โอตรวรรณะ นักวิจัยจากทีมวิจัยคอมพิวเตอร์ช่วยในการคำนวณทางวิศวกรรม กลุ่มวิจัยการออกแบบเชิงวิศวกรรมและการคำนวณ ศูนย์เทคโนโลยีโลหะและวัสดุแห่งชาติ (เอ็มเทค) ในฐานะผู้ประเมินที่ได้รับการรับรอง (certified assessor) ของการประเมินดัชนีชี้วัดระดับความพร้อมของอุตสาหกรรม 4.0 ของประเทศไทย (Thailand i4.0 Index) กล่าวว่า “ไอแท็ป (ITAP) หรือโปรแกรมสนับสนุนการพัฒนาเทคโนโลยีและนวัตกรรมของ สวทช. ร่วมกับสภาอุตสาหกรรมแห่งประเทศไทย (ส.อ.ท.) และพันธมิตร ภายใต้การสนับสนุนจากกองทุนพัฒนาดิจิทัลเพื่อเศรษฐกิจและสังคม ได้พัฒนา Thailand i4.0 Index ขึ้น ซึ่งประกอบด้วย 6 มิติหลัก และ 17 มิติย่อย สำหรับมิติย่อย Smart Production หากมีการใช้เทคโนโลยีฝาแฝดดิจิทัลร่วมด้วยอย่างเต็มรูปแบบจะทำให้ได้คะแนนความพร้อมขั้นสูงสุด[1]ในข้อนี้”
[1] การประเมินดัชนีชี้วัดระดับความพร้อมของอุตสาหกรรมไทยจะแบ่งระดับความพร้อมในแต่ละมิติย่อยออกเป็น 6 ระดับ คือ band 1-6 ไล่เรียงตามคุณลักษณะของอุตสาหกรรม 1.0-4.0
ภาพจาก https://www.nstda.or.th/home/news_post/industry-4-0-platform-thailand-i4-0-index/
ดัชนีชี้วัดระดับความพร้อมของอุตสาหกรรม 4.0 ของประเทศไทย (Thailand i4.0 Index)
เทคโนโลยีฝาแฝดดิจิทัลคืออะไร
ฝาแฝดดิจิทัล หมายถึง แบบจำลองคอมพิวเตอร์ของสิ่งของทางกายภาพ (physical asset) ที่แสดงลักษณะทางกายภาพ สมบัติ และกลไกการทำงานเหมือนกับ physical asset เสมือนหนึ่งเป็นฝาแฝด เมื่อ physical asset เกิดการเปลี่ยนแปลง เซ็นเซอร์ที่ติดตั้งบน physical asset จะส่งสัญญาณโดยอาศัยอินเทอร์เน็ตของสรรพสิ่ง (IoT, Internet of Things) ไปยังฝาแฝดดิจิทัลแบบเรียลไทม์ (real-time) จากนั้นแบบจำลองคอมพิวเตอร์จะทำการคำนวณค่าต่างๆ ที่สนใจออกมาแล้วแสดงค่าแบบเรียลไทม์เช่นกัน ทำให้ผู้ปฏิบัติงานสามารถตรวจติดตาม (monitor) สถานะการทำงานของ physical asset ได้อย่างมีประสิทธิภาพ
ดร.สมบูรณ์ อธิบายเพิ่มว่า “เทคโนโลยีนี้เป็นการสร้างฝาแฝดดิจิทัลของสิ่งใดๆ ด้วยคอมพิวเตอร์ ฝาแฝดดิจิทัลอาจเป็นโมเดลที่ซับซ้อนอย่างโรงไฟฟ้าทั้งโรง หรือเป็นเพียงระบบใดระบบหนึ่งก็ได้ การทำฝาแฝดดิจิทัลเริ่มจากการสร้างแบบจำลองคอมพิวเตอร์ สำหรับแบบจำลองคอมพิวเตอร์ที่ใช้กับฝาแฝดดิจิทัลจะเป็นประเภท ROM (Reduced Order Model) ซึ่งหมายถึงแบบจำลองที่ถูกลดรูป (simplify) มาแล้วเพื่อให้สามารถประมวลผลได้รวดเร็วแบบเรียลไทม์ เมื่อได้แบบจำลองออกมาแล้วก็จัดเก็บไว้ในคอมพิวเตอร์ จากนั้นจึงติดตั้งเซนเซอร์เพื่อวัดค่าต่างๆ ที่ต้องการจากเครื่องจักรแล้วส่งค่าต่างๆ ที่วัดได้ไปที่แบบจำลองคอมพิวเตอร์ แบบจำลองคอมพิวเตอร์ก็จะใช้ข้อมูลเหล่านี้เป็นข้อมูลนำเข้า (input) เพื่อประมวลผลแสดงเป็นค่าที่ต้องการทราบ เช่น อายุการใช้งานที่เหลือของชิ้นส่วนต่างๆ ของเครื่องจักร เป็นต้น ซึ่งข้อมูลที่ประมวลผลได้จะมีประโยชน์อย่างมากในการวางแผนบำรุงรักษา ซึ่งความสามารถส่วนนี้เรียกกันว่าการบำรุงรักษาเชิงพยากรณ์ (predictive maintenance)”
ภาพของอุปกรณ์ต่างๆ ในโรงไฟฟ้า
ซ้าย: สิ่งของทางกายภาพ (physical asset) ขวา: ROM หรือฝาแฝดดิจิทัล (digital twin)
“สำหรับแบบจำลอง ROM สามารถใช้เป็นแบบจำลองเชิงฟิสิกส์ (physics-based/mechanism-based model) หรือแบบจำลองเชิงข้อมูลในอดีต (history-based/data-driven/statistical model) หรือใช้ทั้งสองประเภทมาผสมผสานกันก็ได้ แบบจำลองเชิงฟิสิกส์มักอาศัยเทคโนโลยีคอมพิวเตอร์ช่วยในการคำนวณทางวิศวกรรม เช่น การวิเคราะห์วิธีไฟไนต์เอลิเมนต์ (FEA, Finite Element Analysis), การวิเคราะห์พลศาสตร์ของไหลเชิงคำนวณ (CFD, Computational Fluid Dynamics) เป็นต้น ซึ่งมีความถูกต้องแม่นยำ ส่วนข้อมูลแบบจำลองเชิงข้อมูลในอดีตมักจะนำข้อมูลที่วัดได้จริงในอดีตมาใช้”
แผนภาพการสร้าง ROM
เทคโนโลยีที่เกี่ยวข้องและการประยุกต์ใช้ในอุตสาหกรรม
เทคโนโลยีที่เกี่ยวข้องกับฝาแฝดดิจิทัล ได้แก่
- IoT (Internet of Things) ซึ่งมีอุปกรณ์ที่เกี่ยวข้อง ได้แก่ เซ็นเซอร์ และอินเทอร์เน็ต
- เทคโนโลยีคอมพิวเตอร์ช่วยในการคำนวณทางวิศวกรรม
- ปัญญาประดิษฐ์
ดร.สมบูรณ์ กล่าวว่า “ข้อพึงพิจารณาเบื้องต้นในการประยุกต์ใช้เทคโนโลยีฝาแฝดดิจิทัล คือ ความคุ้มค่าในการลงทุน เนื่องจากการฝาแฝดดิจิทัลต้องอาศัยการลงทุนลงแรงมากพอสมควร จึงเหมาะกับ physical asset ที่มีมูลค่าสูงหรือมีผลกระทบมาก ยกตัวอย่างเช่น กังหันลมสำหรับผลิตไฟฟ้าที่ติดตั้งนอกชายฝั่ง ซึ่งการตรวจติดตามทำได้ค่อนข้างยาก เพราะหากผู้ปฏิบัติงานลงพื้นที่ทุกเดือนก็จะเสียค่าใช้จ่ายในการเดินทางค่อนข้างสูง แต่ถ้ากังหันเกิดความเสียหาย ก็จะมีค่าใช้จ่ายเกิดขึ้นทั้งค่าชิ้นส่วนอะไหล่ ค่าแรงในการซ่อมบำรุง และหากถึงขั้นต้องหยุดการผลิตก็จะทำให้องค์กรสูญเสียรายได้มาก ดังนั้นการใช้เทคโนโลยีฝาแฝดดิจิทัลจึงน่าจะคุ้มค่า”
บทบาทของทีมวิจัยที่เกี่ยวข้องกับเทคโนโลยีฝาแฝดดิจิทัล
สำหรับผู้ประกอบการที่สนใจเทคโนโลยีฝาแฝดดิจิทัล ทีมวิจัยคอมพิวเตอร์ช่วยในการคำนวณทางวิศวกรรม กลุ่มวิจัยการออกแบบเชิงวิศวกรรมและการคำนวณ สามารถให้คำปรึกษาและช่วยคัดกรองโดยประเมินความคุ้มค่าในเบื้องต้นได้
สนใจรายละเอียดติดต่อ
คุณสุนทรีย์ โฆษิตชัยยงค์
งานประสานธุรกิจและอุตสาหกรรม ฝ่ายพัฒนาธุรกิจ
โทรศัพท์: 0 2564 6500 ต่อ 4783
อีเมล: soontaree.kos@mtec.or.th
ขอบคุณข้อมูลจาก
ดร.สมบูรณ์ โอตรวรรณะ (นักวิจัย) และ ดร.ยศกร ประทุมวัลย์ (วิศวกรอาวุโสและหัวหน้าทีมวิจัย) ทีมวิจัยคอมพิวเตอร์ช่วยในการคำนวณทางวิศวกรรม กลุ่มวิจัยการออกแบบเชิงวิศวกรรมและการคำนวณ ศูนย์เทคโนโลยีโลหะและวัสดุแห่งชาติ (เอ็มเทค)
