เดาให้รู้จริง-สร้างให้ปลอดภัย

เดาให้รู้จริง-สร้างให้ปลอดภัย

ครั้งหนึ่งท่านศาตราจารย์ ริชาร์ด ฟาย์นแมน นักฟิสิกค์เจ้าของรางวัลโนเบล ได้ไปบรรยายที่ มหาวิทยาลัยคอลแนลเกี่ยวกับการสร้างองค์ความรู้ทางวิทยาศาสตร์ ท่านแนะว่า การคาดเดาเป็นสิ่งจำเป็น แต่ต้องเป็นการเดาที่นำไปสู่การรู้จริง นั่นคือต้องตามมาด้วยการวิเคราะห์ และบางครั้งต้องมีการคำนวณทางคณิตศาสตร์ประกอบด้วย สุดท้ายต้องนำผลที่ได้จากการคำนวณและวิเคราะห์นี้ไปเปรียบเทียบกับประสบการ์ณจริงและ/หรือผลการทดลอง หากได้ผลลัพท์ตรงตามที่คาดเดาไว้แต่แรก ก็สามารถตั้งเรื่องที่เราเดาไว้เป็นองค์ความรู้ใหม่ หรือ “ทฤษฎี” ได้ แต่ถ้าขัดแย้งไม่ตรงกันเราต้องโยนเรื่องที่เราเดาทิ้งไป ไม่ว่าเราตั้งหัวข้อเรื่องที่เดาไว้ได้อย่างไพเราะ สละสลวยเท่าใดก็ตาม และไม่สนแม้กระทั่งว่าเรานั้นเป็นใคร จะมีอัตตาตัวตนสูงส่งเช่นไร

ชาวนาชาวไร่มีความรับผิดชอบสร้างผลิตผลทางการเกษตรป้อนให้แก่สังคม พวกเราบริโภคแล้วเจริญเติบโตอย่างปลอดภัยไม่มีดีดีทีปนเปื้อนมาด้วย นักธุรกิจนักลงทุนสร้างคุณค่าด้วยการทำให้เกิดการไหลเวียนของเงินตรา ผู้บริหารมีหน้าที่สร้างกลไกให้ลูกน้องมาทำงานร่วมกันได้ตลอดจนเสริมสร้างบรรยากาศ “อุณหภูมิและความชื้น” ให้พนักงานมีแรงจูงใจและความเจริญก้าวหน้าในอาชีพ “วิศวกร” ต้องนำ “ความรู้ทางวิทยาศาสตร์” มาออกแบบและสร้างอุปกรณ์และสิ่งอำนวยความสะดวกแก่มนุษยชาติ มีตัวอย่างในอดีตมากมายที่งานทางวิศวกรรมขาดมาตรฐานแล้วคร่าชีวิตประชาชนได้อย่างน่าสะพรึงกลัว ชิวิตและเลือดเนื้อหาทดแทนไม่ได้ครับในขณะที่ความผิดพลาดของคนอาชีพอื่นอาจทำให้ตลาดหุ้นตก แต่ตกแล้วก็ขึ้นมาใหม่ได้ ดังนั้นผมจึงเตือนเรื่องความรับผิดชอบของวิศวกรแก่ลูกศิษย์เสมอ เป้าหมายคือคุณภาพและความปลอดภัย และต้องถามตัวเองอยูเสมอเรากล้าที่จะให้ลูกของเราใช้เครื่องมือที่เราสร้างขึ้นมาหรือไม่? ผมมีโอกาสสัมผัสวิศวกรคนไทยมืออาชีพหลายท่าน จะทราบทันทีว่าความภูมิใจอยู่ที่ผลงานของท่านมีพี่น้องประชาชนใช้อยู่ทั่วไปและยังทำงานตามที่ออกแบบไว้เป็นอย่างดี
เรื่องสำคัญประการหนึ่งบ่งชี้ว่าอุปกรณ์นั้นยังทำงานได้ดี คือการที่ยังสามารถรักษาความแม่นยำไว้ได้ ในทางวิศวกรรมเรามีคำเทคนิคอยู่สามคำที่เกี่ยวข้องกับความแม่นยำคือ Accuracy, Repeatability และ Resolution เมื่อจำเป็นต้องทดสอบอุปกรณ์ ในขั้นต้นวิศวกรมักคำนึงถึงทั้งสามคำนี้ครับ
Accuracy คือ “ความสามารถในการบอกความจริง” ในกรณีของเครื่องจักรกล ค่านี้เป็นความผิดพลาดสูงสุดเชิงเส้นตรงหรือเชิงมุมระหว่างสองตำแหน่งที่เราสนใจ ในทางคณิตศาสตร์เราใช้ Root Mean Square Radius ระหว่างจุดสีฟ้าทุกจุดและเป้าหมาย (Target) โปรดดูภาพประกอบ
Repeatability คือ “ความสามารถในการเล่าเรื่องเดิมซ้ำๆกันได้หลายๆครั้ง” ในกรณีเครื่องมือต้องสามารถเคลื่อนที่ไปจุดเดิมได้ไม่ว่าจะทำซ้ำกี่ครั้งก็ตาม ขนาดของ Repeatability ก็คือระยะห่างสูงสุดที่การเคลื่อนที่ไม่ไปหยุดอยู่ที่เดิม สำหรับคนในวงการหุ่นยนต์จะทราบดีว่า หุ่นยนต์โครงสร้างแขนมนุษย์ (Articulate Type) จะมีปัญหาทางด้าน Repeatability อย่างมาก เนื่องจากสมการที่ใช้ในการคำนวณหาตำแหน่งประกอบไปด้วยพารามิเตอร์ทางตรีโกณ (Trigonometric Parameters) มีค่าไม่เป็นเส้นตรง (Nonlinear) หากความต้องการด้านจุดหมายปลายทางไม่แน่นอน ผมมักแนะนำให้ไปใช้หุ่นยนต์โครงสร้างอื่นเช่น โครงสร้างคาร์ทีเซียน รายละเอียดเหล่านี้ผมคงต้องให้รายละเอียดในโอกาสหน้าครับ
Resolution คือ “ความละเอียดของเรื่องที่เล่า” เป็นขั้น (Step) เล็กสุดที่เครื่องจักร/อุปกรณ์สามารถเคลื่อนที่ไปได้ ความกว้างของขั้นนี้อาจเนื่องมาจากซอฟท์แวร์หรือฮาร์ดแวร์ก็ได้ เมื่อพิจารณาทางคณิตศาสตร์แล้วจะพบว่า Resolution ก็คือ ค่า Lower Bound ของ Repeatability นั่นเอง แต่จะเกิดขึ้นได้ต่อเมื่อวิศวกรออกแบบผู้นั้นต้องเก่งจริงๆ
เครื่องจักรและอุปกรณ์ยังคงใช้งานต่อไปได้ ต่อเมื่อค่าความละเอียดทั้งสามเหล่านี้อยู่ในช่วงที่ยอมรับได้ ตาม Technical Specification ที่ผู้ออกแบบ/ผู้ผลิต ได้กำหนดไว้ครับ

ท่านผู้อ่านสามารถส่งข้อคิดเห็น/เสนอแนะมาที่ผู้เขียนที่ djitt@fibo.kmutt.ac.th

——————————————————————————————