เครื่องจักร ประเภทของเครื่องจักร วิธีการบำรุงรักษา และความรู้เรื่องระบบอัตโนมัติ (Automation System)
เครื่องจักร คือ ชิ้นส่วนวัตถุที่ประกอบขึ้นเป็นโครงสร้างสำหรับใช้เป็นบ่อเกิดของพลังงาน ปรับเปลี่ยน หรือส่งพลังงาน โดยปรากฏในรูปของเครื่องอุปกรณ์ สายพาน เกียร์ เพลา และส่วนประกอบจักรกลอื่น ๆ อีกทั้งยังมีการใช้เชื้อเพลิงเป็นหัวใจสำคัญสำหรับการขับเคลื่อนเครื่องจักร ไม่ว่าจะเป็นน้ำ ไอน้ำ ลม แก๊ส หรือไฟฟ้าซึ่งอาจใช้แยกกันหรือรวมกันได้เช่นกัน ซึ่งเครื่องจักรจะถูกเรียกตามประเภทของพลังงานที่ใช้ เช่น เครื่องจักรพลังงานเชิงกล เครื่องจักรพลังงานความร้อน เครื่องจักรพลังงานไอน้ำ หรือเครื่องจักรพลังงานลม เป็นต้น
อย่างไรก็ตาม แต่เริ่มเดิมทีคำจำกัดความของเครื่องจักรจะหมายถึงอุปกรณ์ที่สามารถขยับเคลื่อนที่ได้เท่านั้น ต่างจากในปัจจุบันที่เครื่องจักรกลได้มีพัฒนาการจากเครื่องจากที่ใช้พลังงานไอน้ำอย่าง เรือหรือรถไฟมาสู่อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่มีขนาดเล็ก กะทัดรัด ใช้พลังงานจากแบตเตอรี่หรือไฟฟ้าในการขับเคลื่อนกลไกการทำงาน โดยที่ไม่จำเป็นต้องมีการเคลื่อนไหวอย่างสายพานการผลิตในโรงงาน จึงเห็นได้ว่านิยามของคำว่าเครื่องจักรมีการปรับเปลี่ยนไปตามบริบททางประวัติศาสตร์
ประเภทของเครื่องจักร
ปัจจุบันเครื่องจักรสามารถแบ่งออกตามลักษณะ พลังงานที่ใช้ และประโยชน์ใช้สอยออกเป็น 3 ประเภท ดังนี้
1. เครื่องต้นกำลัง
เครื่องจักรประเภทนี้มีจุดเด่นที่ขีดความสามารถในการผลิตและเปลี่ยนพลังงานจากรูปหนึ่งไปสู่อีกรูป ยกตัวอย่างเช่น เครื่องจักรที่ใช้มอเตอร์ไฟฟ้าในการเปลี่ยนพลังงานที่อยู่ในรูปของไฟฟ้าไปเป็นพลังงานกลในการขับเคลื่อนเครื่องจักร อาทิ รถยนต์ไฟฟ้า หรือในกรณีของเครื่องจักรสุดคลาสสิคอย่างรถไฟเครื่องจักรไอน้ำที่ใช้พลังงานจากไอน้ำแปรเปลี่ยนเป็นพลังงานกลในการขับเคลื่อนรถไฟ
2. เครื่องส่งกำลัง
เป็นชิ้นส่วนสำคัญในเครื่องจักรกลทุกขนาด มีหน้าที่สำคัญในการส่งผ่านพลังงานจากเครื่องต้นกำลังไปยังเครื่องจักรปลายทาง หรือกล่าวอีกนัยหนึ่งได้ว่าเครื่องส่งกำลังเป็นเครื่องจักรที่ใช้ในการลำเลียงพลังงานนั่นเอง ยกตัวอย่างเช่น สายพาน โซ่ เฟือง เพลา และท่อลมอัดประเภทต่าง ๆ ที่ใช้ในเครื่องจักรทุกประเภท
3. เครื่องจักรทำการผลิต
เป็นเครื่องจักรที่ใช้พลังงานจากเครื่องต้นกำลัง และเครื่องส่งกำลังในการดำเนินการผลิตหรือใช้พลังงานให้เกิดประโยชน์ตามวัตถุประสงต์ของผู้ใช้งาน โดยเครื่องจักรทำการผลิจจะถูกออกแบบมาเพื่อให้มีขีดความสามารถในการใช้งานประเภทต่าง ๆ โดยเฉพาะ ไม่ว่าจะเป็นเครื่องเจาะ เครื่องอัด เครื่องตัด เครื่องไส เครื่องกลึง รวมถึงเครื่องจักรที่ใช้ในโรงงานอุตสาหกรรมขนาดใหญ่ที่ต้องใช้สายพานการผลิตสินค้าจำนวนมากอย่างบรรจุภัณฑ์ อาหารแปรรูป ตลอดจนเครื่องนุ่งห่มต่าง ๆ เนื่องจากมีจุดเด่นที่สามารถทำงานได้อย่างปราศจากความเหน็ดเหนื่อย มีความผิดพลาดน้อยกว่ามนุษย์ ตลอดจนมีศักยภาพในการผลิตสินค้าได้ปริมาณมากในเวลาที่จำกัด
เครื่องมือ
เครื่องมือ (Tools) คือ อุปกรณ์ที่สำหรับใช้งานต่าง ๆ โดยเฉพาะในงานอุตสาหกรรม การก่อสร้าง และซ่อมแซม โดยเครื่องมือจะถูกออกแบบมาเพื่อให้เหมาะกับการใช้ด้วยมือและแขนของคน ทั้งนี้ เครื่องมืออาจะมีขนาดใหญ่ เล็ก เบา หรือหนักขึ้นอยู่กับจุดประสงค์การใช้งานเป็นสำคัญ สำหรับเครื่องมือที่ใช้พลังงานไฟฟ้าในการขับเคลื่อนให้เกิดการทำงานนั้นจะเรียกว่าเครื่องมือกลซึ่งมีหลากหลายขนาดตามวัตถุประสงค์การใช้งาน อาทิ สว่านไฟฟ้าไปจนถึงเครื่องขุดเจาะขนาดใหญ่
การบำรุงรักษา
เครื่องมือแต่ละชนิดล้วนแล้วแต่ต้องมีการบำรุงรักษา (Maintenance) อย่างสม่ำเสมอ เพื่อให้เครื่องมือมีสภาพพร้อมสำหรับการใช้งาน โดยปกติแล้วการบำรุงรักษาเครื่องมือจะต้องใช้บุคลากรที่มีความรู้ความเข้าใจในเครื่องมือเป็นอย่างดี โดยเฉพาะเครื่องมือกลที่มีระบบการทำงานที่ซับซ้อน รวมไปถึงการซ่อมแซมกรณีที่เครื่องมือมีการชำรุดเสียหาย ซึ่งในหลายครั้งจำเป็นต้องใช้อะไหล่ที่ทำขึ้นมาพิเศษในการซ่อมแซม การให้ความสำคัญกับการบำรุงรักษาอุปกรณ์และเครื่องจักรเป็นประจำจะช่วยยืดอายุการใช้งาน ลดความเสี่ยงต่อการชำรุด และเพิ่มประสิทธิภาพในการทำงานได้ในระยะยาว
เครื่องจักรคุณภาพควรประกอบด้วย 5 คุณลักษณะดังนี้
- ออกแบบได้มาตรฐานอุตสาหกรรม มีความแม่นยำ เที่ยงตรง สามารถใช้ได้ตามวัตถุประสงค์ของเครื่องมือได้อย่างมีประสิทธิภาพสูงสุด
- มีความแข็งแรงทนทาน สามารถรองรับชั่วโมงในการทำงานได้เป็นเวลานาน
- เครื่องจักรที่มีขนาดใหญ่ควรมีการติดตั้งในบริเวณที่เหมาะสมแก่การใช้งาน สามารถป้องกันสภาพอากาศที่อาจส่งผลต่อการทำงานได้
- ใช้งานได้อย่างเต็มขีดความสามารถ ตอบโจทย์ความต้องการของผู้ใช้งานทุกระดับ
- มีการบำรุงรักษา เปลี่ยนอะไหล่ ซ่อมแซมอย่างสม่ำเสมอ เพื่อให้เครื่องจักรสามารถใช้งานได้เป็นเวลานานอย่างเต็มศักยภาพ
รู้จักระบบอัตโนมัติ
ระบบอัตโนมัติ (Automation System) คือ ระบบการทำงานของเครื่องจักรที่มีการนำคอมพิวเตอร์เข้ามาควบคุม สั่งการในการทำงาน มนุษย์ผู้ควบคุมมีหน้าที่ตั้งคำสั่งให้เครื่องจักรทำงานด้วยตนเองโดยไม่จำเป็นต้องควบคุมเครื่องจักรด้วยมือของตนเอง ทั้งนี้ เครื่องจักรอาจทำงานด้วยระบบอัตโนมัติเต็มที่ หรือระบบกึ่งอัตโนมัติโดยมีมนุษย์ควบคุมกำกับดูแลได้ด้วยเช่นกัน อาทิ รถไฟฟ้าที่ต้องมีคนขับคอยควบคุม และดูแลในกรณีเกิดเหตุฉุกเฉินอีกทีหนึ่ง เครื่องจักรที่ทำงานด้วยระบบอัตโนมัติ แบ่งได้เป็น 2 ประเภท ประกอบด้วย
1. ระบบเครื่องจักรกึ่งอัตโนมัติ
เป็นเครื่องจักรที่นำหลักการทำงานของคอมพิวเตอร์มาเป็นกลไกในการควบคุมและสั่งการให้เครื่องจักรทำงานบางประการ นิยมใช้ในงานที่มีความเสี่ยงสูง หากใช้แรงงานมนุษย์อาจจะสร้างผลกระทบต่อชีวิตได้ ดังนั้น การทำงานของเครื่องจักรในระบบนี้นั้นจะต้องมีมนุษย์คอยกำกับดูแลทางไกลอีกชั้นหนึ่ง โดยอาจทำหน้าที่สั่งการผ่านรีโมตหรือแผงควบคุม เช่น เครื่องพับงอขึ้นรูปเหล็ก เครื่องตัดท่อเหล็ก และการทำงานของหุ่นยนต์เก็บกู้ระเบิด เป็นต้น
2. ระบบเครื่องจักรอัตโนมัติ
เครื่องจักรประเภทนี้ถูกควบคุมด้วยคอมพิวเตอร์ตลอดเวลาในทุกกระบวนการทำงาน มนุษย์อาจทำหน้าที่เพียงแค่เซ็ตระบบหรือสั่งการไว้ล่วงหน้าในช่วงเริ่มต้น หลังจากนั้นเครื่องจักรในระบบอัตโนมัติก็จะทำงานด้วยตนเองโดยไม่จำเป็นต้องมีการควบคุมกำกับดูแลอย่างใกล้ชิด นิยมใช้ในงานอุตสาหกรรมที่สภาพแวดล้อมไม่เหมาะสมสำหรับการทำงานของมนุษย์อย่างโรงงานหลอมโลหะที่มีอุณหภูมิสูง เป็นต้น
ข้อดี-ข้อเสียของระบบอัตโนมัติ
ข้อดี
- เครื่องจักรอัตโนมัติสามารถสร้างผลผลิตได้เป็นจำนวนมากภายในเวลาจำกัด
- ลดข้อเสียที่เกิดขึ้นจากความผิดพลาดของมนุษย์
- เพิ่มคุณภาพของสินค้าให้มีมาตรฐานเดียวกัน
- สร้างมาตรฐานในการผลิต สามารถกำหนดปริมาณและระยะเวลาในการผลิตได้
ข้อเสีย
- เครื่องจักรบางชนิดอาจเข้ามาแทนที่ศักยภาพของมนุษย์ ทำให้เกิดการลดการจ้างแรงงานได้ เนื่องจากเครื่องจักรลดข้อจำกัดในการทำงานของมนุษย์ได้
- การลงทุนจัดซื้อเครื่องจักรจำเป็นต้องใช้เงินทุนสูง โรงงานอุตสาหกรรมที่มีทุนสูงจึงได้เปรียบคู่แข่งรายย่อยที่มีทรัพยากรน้อยกว่า
- ระบบอัตโนมัติสามารถถูกโจมตีจากแฮ็คเกอร์หรือแทรกแซงการทำงานให้ระบบรวนได้ เพราะฉะนั้น จึงต้องมีการออกแบบให้รัดกุม
- เครื่องจักรอัตโนมัติจำเป็นที่จะต้องมีการบำรุงรักษาเป็นอย่างดี หากเสียหายขึ้นมาอาจจำเป็นต้องใช้ค่าใช้จ่ายสูงในการเปลี่ยนอะไหล่หรือซ่อมแซม
