Article by Assist. Prof. Yod Sukamongkol (Ph.D.)
Director of Energy Conservation Office, Faculty of Engineering, Ramkhamhaeng University
การใช้โครงข่ายของสรรพสิ่งในการอนุรักษ์พลังงานในโรงงาน
Internet of Things (IoT) หรือ โครงข่ายของสรรพสิ่ง เป็นเทคโนโลยีหนึ่งที่สำคัญในการผลักดันประเทศไทยและภาคอุตสาหกรรมไปสู่ในยุค 4.0 ซึ่ง IoT คือแนวคิดของระบบโครงข่ายที่รองรับการเชื่อมต่อกับสรรพสิ่งหรืออุปกรณ์ หลากหลายชนิด เข้าด้วยกันในโลกของอินเทอร์เน็ตหรือระบบเน็ตเวิร์ค เช่น คอมพิวเตอร์ โทรศัพท์เคลื่อนที่ อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ และ อุปกรณ์เครื่องใช้ไฟฟ้าต่างๆ เป็นผลให้ผู้ปฏิบัติงานหรือผู้ควบคุมสามารถเข้าถึงข้อมูล ควบคุมอุปกรณ์และระบบต่างๆ ได้ เทคโนโลยี IoT มีความจำเป็นที่จะต้องทำงานร่วมกับอุปกรณ์ประเภท RFID (Radio frequency identification) วงจรสื่อสาร เซ็นเซอร์ และ ซอฟท์แวร์ ซึ่งเปรียบเสมือนการเติมสมองให้กับอุปกรณ์ต่างๆ พร้อมทั้งต้องมีการเชื่อมต่ออินเทอร์เน็ตเพื่อให้อุปกรณ์เหล่านี้สามารถรับส่งข้อมูลได้ ทำให้ระบบต่างๆ สามารถติดต่อสื่อสารและทำงานร่วมกันได้อย่างเป็นระบบ สอดคล้องกัน หรือทำงานได้ด้วยตัวเองแบบกึ่งอัตโนมัติหรืออัตโนมัติ
ในภาคอุตสาหกรรม ระบบ IoT จะถูกนำมาประยุกต์ใช้ในลักษณะ โครงข่ายข้อมูลขนาดใหญ่ที่เชื่อมต่ออุปกรณ์ เครื่องจักร เครื่องมือวัด และ ระบบควบคุมต่างๆเข้าด้วยกัน โดยมีเป้าหมายคือ การเข้าใจสถานะการทำงานของโรงงานแบบเรียลไทม์ พร้อมกับควบคุมภาพรวมของโรงงานอย่างเหมาะสม และเพิ่มประสิทธิภาพการผลิต ภายในระบบจะมีการส่งข้อมูลผ่านโครงข่ายทำให้อุปกรณ์และระบบต่างๆ สามารถทำงานสอดคล้องกัน มีการทำงานที่แม่นยำ ลดเวลาการทำงาน ลดการสูญเสีย เพิ่มผลผลิต กระบวนการผลิตมีประสิทธิภาพดีขึ้น เกิดการวิวัฒนาการสู่โรงงานอัจฉริยะ (Smart Factory)
ส่วนการอนุรักษ์พลังงานในโรงงานอุตสาหกรรมนั้น ระบบ IoT จะถูกนำมาใช้ในลักษณะ การตรวจวัดระยะไกล (telemetry) เช่น ระบบมิเตอร์อัจฉริยะ (smart meter) ซึ่งมีความสามารถในการวัดปริมาณการใช้พลังงานและคุณภาพของสาธารณูปโภคต่างๆ (ไฟฟ้า ความร้อน น้ำ และอื่นๆ) ได้ ก่อนจะส่งข้อมูลดังกล่าวไปยังหน่วยประมวลผลเพื่อใช้ในการวิเคราะห์การใช้พลังงานในภาพรวม เพื่อหามาตรการดำเนินการอนุรักษ์พลังงานได้อย่างตรงจุดและมีประสิทธิภาพ อย่างไรก็ตามการตรวจวัด เครื่องมือวัด และเซ็นเซอร์ จะต้องมีความถูกต้อง แม่นยำ การประมวลผลและการประมาณการที่มีความเชื่อถือได้
เมื่อรู้ข้อมูลปัจจุบันจากอุปกรณ์ต่างๆในกระบวนการผลิต ผู้ดูแลสามารถนำข้อมูลเหล่านั้นมาทำการวิเคราะห์และวางแผนการใช้อุปกรณ์ กระบวนการผลิต พื้นที่ โซนนิ่งปริมาณการใช้วัตถุดิบ รวมถึงการตัดสินใจในการเพิ่ม-ลดกำลังการผลิตได้อย่างทันท่วงที สามารถบริหารจัดการเปิด-ปิด อุปกรณ์ต่างๆ ให้สอดคล้องกับแผนการผลิตที่วางไว้ โดยเฉพาะการใช้มอเตอร์ซึ่งเป็นอุปกรณ์ที่ใช้พลังงานไฟฟ้าสูงและเป็นอุปกรณ์ต้นกำลังหลักในระบบต่างๆ เช่น ระบบปรับอากาศ ระบบอัดอากาศ และกระบวนการผลิต ถ้ามีการใช้มอเตอร์เกินพิกัดหรือต่ำกว่าพิกัดจะทำให้ประสิทธิภาพการทำงานต่ำลง ส่วนการผลิตไอน้ำหรือความร้อนในเตาเผา หากผลิตความร้อนเกินความจำเป็นต่อการผลิตก็จะทำให้สิ้นเปลืองเชื้อเพลิง ซึ่งระบบ IoT สามารถแก้ปัญหาในส่วนนี้ได้ ส่งผลให้การใช้พลังงานไฟฟ้าและความร้อนเป็นไปอย่างมีประสิทธิภาพ สามารถลดการใช้พลังงานไฟฟ้าและพลังงานความร้อน รวมถึงลดค่าความต้องการไฟฟ้าสูงสุดซึ่งมีอัตราค่าปรับในราคาสูงลงได้อีกส่วนหนึ่ง เป็นการลดต้นทุนค่าใช้จ่ายด้านพลังงานและทำให้เพิ่มศักยภาพในการแข่งขันทางการตลาดอีกทางหนึ่ง
นอกจากนี้ระบบ IoT ยังสามารถตรวจสอบสถานะการทำงานรวมถึงมีการเก็บข้อมูลเกี่ยวกับสภาพของเครื่องจักรเช่น อุณหภูมิ การสั่น การหมุน ซึ่งข้อมูลต่างๆเหล่านี้ทำให้ผู้ใช้งานสามารถบ่งบอกถึงความผิดปรกติและประสิทธิภาพของเครื่องจักรในสภาวะการณ์ปัจจุบันได้ สามารถคาดการณ์ช่วงเวลาที่จำเป็นต้องทำการบำรุงรักษาให้เครื่องจักรมีประสิทธิภาพที่ดีส่งผลให้เครื่องจักรมีการใช้พลังงานอย่างคุ้มค่า ไม่สิ้นเปลื้อง รวมถึงการเปลี่ยนอะไหล่ของอุปกรณ์เมื่อถึงเวลา ทำให้ช่วยลดค่าใช้จ่ายในการบำรุงรักษา การเปลี่ยนหรือการเก็บสต๊อกอะไหล่ใหม่โดยไม่จำเป็น ซึ่งต่างจากสมัยก่อนที่ผู้ใช้งานจำเป็นต้องเก็บข้อมูลตรวจวัดการใช้พลังงานของเครื่องจักรหรือผลผลิตที่ได้เป็นช่วงระยะเวลาหนึ่งถึงจะนำข้อมูลดังกล่าวมาคำนวณและทราบถึงประสิทธิภาพของเครื่องจักร กว่าจะทราบค่าที่แท้จริงก็ใช้เวลานานและสิ้นเปลื้องค่าใช้จ่ายโดยสูญเปล่า
ส่วนการควบคุมสภาวะแวดล้อมในการทำงานนั้น ระบบ IoT สามารถสั่งการควบคุมระบบปรับอากาศ ควบคุม ความชื้น อุณหภูมิ และความเร็วลม ให้อยู่ในสภาวะน่าสบายโดยอัตโนมัติ โดยประมวลผลมาจากข้อมูลจากเซ็นเซอร์ที่ติดตั้งในบริเวณที่ทำงาน เช่นเดียวกับระบบไฟฟ้าแสงสว่าง ในกรณีที่มีแสงสว่างธรรมชาติส่องถึงระบบก็สามารถลด-เพิ่มแสงสว่างได้ตามค่ามาตรฐานที่ตั้งไว้ได้ หรือเปิด-ปิดระบบปรับอากาศและแสงสว่างในกรณีที่ไม่มีผู้ทำงานในบริเวณนั้น เกิดการอนุรักษ์พลังงานโดยตรง อีกทั้งยังทำให้ผู้ปฏิบัติงานในพื้นที่มีความสบายและมีความสุขในการทำงาน ส่งผลให้การทำงานมีประสิทธิภาพดีขึ้น มีความร่วมมือในการปฏิบัติตามนโยบายหรือมาตรการที่ได้ตั้งไว้ เป็นการทำให้เกิดการอนุรักษ์พลังงานทางอ้อมอีกทางหนึ่ง
เนื่องจากระบบ IoT มีการส่งข้อมูลสื่อสารระหว่างสรรพสิ่ง การเชื่อมต่อข้อมูลระหว่างผู้ซื้อ ผู้จัดจำหน่าย ผู้ให้บริการระบบโลจิสติกส์ และโรงงาน จะช่วยให้สามารถบริหารการผลิตและกระจายสินค้าให้ได้ประสิทธิภาพมากขึ้น ส่งผลให้การใช้พลังงานในโรงงาน ในคลังสินค้า และการใช้พลังงานในการขนส่งลดลง ซึ่งเป็นการลดต้นทุนที่ไม่จำเป็นอีกทางหนึ่ง
อย่างไรก็ตามแม้ Internet of Things จะเป็นเทคโนโลยีที่มีประโยชน์ในหลายด้าน อาทิ ช่วยลดการสูญเสีย ช่วยลดต้นทุนการผลิต ช่วยเพิ่มอายุและประสิทธิภาพการทำงานของเครื่องจักร เพิ่มคุณภาพชีวิตในการทำงาน รวมถึงช่วยให้เกิดการอนุรักษ์พลังงานเพิ่มมากขึ้น แต่เทคโนโลยีนี้ก็มาพร้อมกับความเสี่ยง เพราะหากระบบรักษาความปลอดภัยของอุปกรณ์และเครือข่ายอินเทอร์เน็ตไม่ดีพอ ก็อาจทำให้มีผู้ไม่ประสงค์ดีเข้ามาทำสิ่งที่ไม่พึงประสงค์ต่ออุปกรณ์และข้อมูลสารสนเทศหรือความเป็นส่วนตัวของบุคคลและโรงงานได้ ดังนั้น การพัฒนาไปสู่อุตสาหกรรม4.0 โดยใช้ IoT นั้น จึงมีความจำเป็นที่จะต้องพัฒนา เพิ่มมาตรการและเทคนิคในการรักษาความปลอดภัยด้านโครงข่ายไอที ฮาร์ดแวร์ และ ซอฟท์แวร์ควบคู่กันไปด้วย
