Engineering Design

Kanchit MalaivongsWaseda Education (Thailand)

22 April 2005

รายละเอียดของคําบรรยาย

• ความหมายของวิศวกรรม• ความหมายของการออกแบบทางดานวิศวกรรม• ขั้นตอนในการออกแบบ

Engineering - วศิวกรรม

• Engineer = วิศวกร• คําถาม – เรารูไดอยางไรวาใครคือวิศวกร• คําตอบ - ...

ความหมายของวิศวกรรม

• งานวิชาชีพที่เกี่ยวของกับการออกแบบ กอสราง จัดทํา พัฒนา สิ่งตาง ๆ ที่มีความซับซอน ตองอาศัยหลักวิชาชั้นสูงทางดานวิทยาศาสตร (เชน กลศาสตร ไฟฟา เคมี เครื่องจักรกล ฯลฯ) ใหไดผลงานที่ตรงความตองการ มีความปลอดภัย และ ประหยัด

ตัวอยางผลงานวิศวกรรมทั่วไป• อาคาร – ตั้งแตบานชั้นเดยีว ถงึ ตึกระฟา• เครื่องบิน เรือดําน้ํา ยานอวกาศ รถไฟเหาะ• ถนน เขื่อน สะพาน• เครื่องจักร เครื่องยนต เทอรไบน• โรงงานผลิตเกลือที่พิมาย โรงงานถลุงเหล็ก• หุนยนต (เชน Asimo)

ตัวอยางผลงานวิศวกรรมยุคใหม• ซอฟตแวรควบคมุการทํางานของยานอวกาศ• การตัดแตงยนีใหไดสายพนัธุใหม• เครื่องมือผาตัดอวัยวะภายในดวยการสอดกลองเขาไปถาย และเครื่องมือผาตัดดวยเลเซอร• แบบจําลองทางการเงินของ อมาตยา เซ็น• รองเทานักวิ่ง

วิศวกรรมพื้นฐาน• วิศวกรรมโยธา• วิศวกรรมไฟฟา• วิศวกรรมเหมืองแร• วิศวกรรมเครื่องกล• วิศวกรรมเคมี• วิศวกรรมสิ่งแวดลอม

วิศวกรรมยุคใหม• Aerospace• Agriculture• Biomedical• Computer• Financial• Industrial

• Marine• Materials• Nuclear• Petroleum• Software• Systems• Textile

Textile Engineering

• วิศวกรรมสิ่งทอ เนนทางดาน– การออกแบบเครื่องจกัรสิ่งทอ เชน เครื่องทอผา จักร และ อุปกรณประกอบตาง ๆ – การออกแบบวัสด ุเชน เสนใย เนนโครงสรางของเสนใย โครงสรางของสิ่งทอ การควบคุมคุณภาพฯลฯ– การบํารุงรักษาเครื่องจกัร

งานวิจัยขั้นตนทางดาน Textile

• ผาหมที่น้าํหนักเบา แต กักความรอนไดดี• ปลอกหมอนและผาปทูีน่อนกันไรฝุน• ผาที่ไมยับ หรือ ผาที่เปนรอยถาวร (อัดกลีบ)• คอปกเสื้อที่ไมเปอนรอยดํา• เสื้อผาที่ทนตอความสกปรก

งานวิจัยขั้นกาวหนา

• ผาทนไฟอุณหภูมิสูงสําหรับพนักงานดับเพลิง• ผาสําหรับใชตัดเย็บชุดอวกาศ• การพัฒนาตัวชี้วัดสําหรับความสบายเวลาสวมใส• ชุดนักกีฬาที่แหงเร็ว• สิ่งทอสําหรับใชในงานผาตัด

ความหมายของ Engineering Design

• กระบวนการในการคิดคนกําหนด ระบบ สวนประกอบ หรือ กระบวนการที่ตรงกับความตองการ การออกแบบเปนกระบวนการตัดสินใจที่อาศัยวิทยาศาสตรพื้นฐาน คณิตศาสตร และ วิศวกรรม ในการเปลี่ยนทรัพยากรที่เหมาะสมใหตรงกับวัตถุประสงคทีก่ําหนดให

ผลของการออกแบบที่ผิดพลาด

• การระเบิดของโรงไฟฟานิวเคลียรทีเ่ชอรโนบิล• การระเบิดของกระสวยอวกาศ แชลเลนเจอร• หลังคาของหองนักบินเครื่องบินโบอิง 737 ขาดกระจุยในป 1988• ระบบสายพานขนกระเปาของสนามบินเดนเวอรไมทาํงานทําใหตองเปดสนามบินชาไป 1 ป

เหตุผลที่ทําใหการออกแบบผิดพลาด• ตั้งขอสมมตุฐิานผดิพลาด• ไมเขาใจปญหาที่ตองการแก• กําหนดรายละเอียดในการออกแบบผิดไป• ความผิดพลาดในการผลติ• ขอบกพรองในการคํานวณ• ไมไดทดลองใหถี่ถวน หรือ เก็บขอมูลมาไมครบ• เขียนแบบผิด• ตั้งเหตุผลผิดจากขอสมมตุิฐานที่ถูก

ระดับของการออกแบบ

• Adaptive Design เปนการออกแบบโดยการปรับเปลี่ยนจากแบบที่มีอยูเดิม ความรูที่ตองใชอาจไมตองมากนัก ขึ้นอยูกับงานที่ตองทํา• Development Design เปนการออกแบบที่อาจจะเริ่มจากแบบที่มีอยู แตผลที่ไดจะไมเหมือนเดิม• New Design เปนการออกแบบใหมหมด

วิธีการออกแบบ

• ออกแบบใหเปลี่ยนแปลงแบบคอยเปนคอยไป ผลิตภัณฑไดรับการปรับปรุงไปทีละนอย มักเกิดในงานผลิตที่ไมมีคูแขง เชน Windows• นวัตกรรม การออกแบบที่เนนความแปลกใหม ตองอาศัยความคิดสรางสรรค และ ความสามารถในการวิเคราะหคอนขางมาก

ขั้นตอนในการออกแบบ• งานออกแบบทางดานวศิวกรรมแตละสาขามีความแตกตางกันไป ผลงานที่ออกแบบบางอยางทําแลวเสร็จทันที เชน การกอสรางอาคาร สะพาน ถนน ฯลฯ แตบางอยางจะตองนําไปสูกระบวนการผลิต เชน รถยนต คอมพิวเตอร เครื่องมือ เครื่องใช และตองพิจารณากระบวนการผลิตอยางถี่ถวน แตผลงานบางอยางก็ผลิตจําหนายไดงาย เชน ซอฟตแวร

ขั้นตอนโดยทั่วไป• Need เกิดความจําเปนที่จะตองออกแบบ• Goals กําหนดวัตถปุระสงคในการออกแบบ• Market Analysis วิเคราะหตลาด• Functions กําหนดฟงกชันของผลิตภัณฑ• Specifications กําหนดคุณลักษณะดานเทคนคิ• Conceptualize พิจาณาภาพรวมเชิงมโนทัศน

ขั้นตอนโดยทั่วไป 2• Create Solution Alternatives กําหนดทางเลือก• Analyze วิเคราะหและเลือกคําตอบ• Design details ออกแบบรายละเอียดตาง ๆ • Produce drawings จัดทําพิมพเขียวสําหรับสราง• Experiment จัดทําและทดสอบตนแบบ• Produce and Market ผลิตและจําหนาย

ประเด็นสําคญัที่ตองพิจารณา

• การกําหนดความตองการ (Requirements) สําหรับผลิตภัณฑใหมมีความสําคัญมาก ตองพิจารณาทั้งในดาน Technical และ Non-technical• ตองพิจารณาความเสีย่งในดานตาง ๆ • ตองพิจารณาความสามารถในการผลิต• ตองพิจารณาการยอมรับของตลาด

การออกแบบเปนงานวนซ้ํา

• การออกแบบตองพิจารณาสรางทางเลือกหลาย ๆ ทางเอาไวพิจารณาลวงหนา• แตถงึแมจะเลือกไดแลวก็ตองยอนกลับมาพิจารณาและทําซ้าํใหม• จนกวาจะไดคําตอบทีเ่หมาะสม

สรุป

• งานวิศวกรรมเปนการประยุกตวิทยาศาสตรและเทคโนโลยีในการสราง พัฒนา และผลิตสิ่งตาง ๆ • การออกแบบทางดานวิศวกรรม เปนกระบวนการที่มีความรัดกุมเพือ่ใหแนใจวาจะไดผลงานที่ดี• ผลงานออกแบบจะดีถาหากใชไดตรงกับความตองการ มีความทนทาน และ ประหยัด