แม้อุตสาหกรรมทั่วโลกจะตื่นตัวกับการก้าวกระโดดสู่ยุคอุตสาหกรรม 4.0 หรือยุคที่มนุษย์สื่อสารกับเครื่องจักรภายในโรงงานที่เป็นอุปกรณ์ Industrial Internet of Things (IIoT) ได้จากทุกที่ทุกเวลา ทั้งเพื่อติดตามการทำงานของสายการผลิต สั่งการทำงาน หรือดึงฐานข้อมูลต่าง ๆ จาก PLC (Programable Logic Control) มาใช้ปรับแผนการทำงานแบบเรียลไทม์ อาทิ การประเมินศักยภาพสายการผลิต การวางแผนการผลิต การวางแผนซ่อมแซมอุปกรณ์ แต่จนถึงปัจจุบันโรงงานในประเทศไทยส่วนใหญ่กลับยังไม่สามารถปรับเปลี่ยนอุปกรณ์และกระบวนการผลิตเพื่อก้าวสู่ยุคอุตสาหกรรม 4.0 ได้ สาเหตุสำคัญมาจากการขาดแคลนแรงงานทักษะสูงที่มีความรู้ความเข้าใจด้าน ‘การประยุกต์ใช้เทคโนโลยี IIoT อย่างลึกซึ้ง’ ส่งผลให้ภาพรวมการลงทุนด้านอุปกรณ์และซอฟต์แวร์เพื่อการใช้งานเทคโนโลยีประเภทนี้ยังมีค่าใช้จ่ายมาก ผู้ประกอบการในระดับ SMEs ส่วนใหญ่ลงทุนไม่ไหวแม้จะมีความต้องการใช้งานสูงก็ตาม

กระทรวงการอุดมศึกษา วิทยาศาสตร์ วิจัยและนวัตกรรม (อว.) โดยศูนย์เทคโนโลยีอิเล็กทรอนิกส์และคอมพิวเตอร์แห่งชาติ (เนคเทค) สำนักงานพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งชาติ (สวทช.) พัฒนา ‘I²-Starter Kit (ไอสแควร์ – สตาร์ตเตอร์ คิต)’ หรือ ‘ชุดอุปกรณ์การเรียนการสอน IIoT แบบพกพา’ ที่รวม PLC ของเครื่องจักรหลายแบรนด์ไว้ในชุดอุปกรณ์ขนาดประมาณกระดาษ A4 แผ่นเดียว สามารถลดค่าอุปกรณ์เรียนรู้จากหลักแสนเหลือเพียงหลักหมื่นบาท ช่วยให้สถาบันการศึกษามีกำลังจัดซื้ออุปกรณ์ให้ผู้เรียนใช้งานได้อย่างทั่วถึง

ปิยวัฒน์ จอมสถาน ผู้ช่วยวิจัย กลุ่มวิจัยไอโอทีและระบบอัตโนมัติสำหรับงานอุตสาหกรรม (IIARG) เนคเทค สวทช. ผู้พัฒนาชุดอบรม I²-Starter Kit อธิบายว่า จากประสบการณ์การเป็น System Engineer/IoT Engineer ให้บริษัทชั้นนำ และเป็นวิทยากรด้านการพัฒนาทักษะ IIoT แบบเข้มข้นให้แก่บริษัทเอกชน ครู นักเรียน และนักศึกษา ทำให้เห็นช่องโหว่ที่สำคัญว่าประเทศไทยยังขาดแคลนผู้บูรณาการระบบ หรือ System Integrator (SI) และผู้ดำเนินงานด้านวิศวกรรมระบบ (System Engineering) ที่มีความรู้ความเข้าใจเกี่ยวกับระบบ IIoT อย่างลึกซึ้ง จึงไม่สามารถประยุกต์ใช้อุปกรณ์หรือซอฟต์แวร์ที่จะช่วยลดการลงทุนด้านการปรับปรุงระบบโรงงานให้แก่ผู้ประกอบการได้

“สาเหตุสำคัญมาจากค่าอุปกรณ์การเรียนรู้ด้านการพัฒนาระบบ IIoT มีราคาค่อนข้างสูง และต้องอาศัยประสบการณ์การเรียนรู้มาก ทีมวิจัยจึงได้ร่วมกันพัฒนา I²-Starter Kit ขึ้น สำหรับใช้เป็นอุปกรณ์การเรียนการสอนด้านระบบ IIoT ในราคาย่อมเยา เพื่อให้นักเรียน นิสิต นักศึกษา รวมถึงผู้ดำเนินงานด้าน SI และโรงงานอุตสาหกรรม ได้ใช้เรียนรู้ถึงกลไกการทำงานและการประยุกต์ใช้อุปกรณ์และซอฟต์แวร์อย่างลึกซึ้ง นำไปสู่การปรับใช้ในโรงงานต่าง ๆ ได้จริง โดยได้รับทุนสนับสนุนด้านการพัฒนาชุดอุปกรณ์และการจัดการเรียนการสอนจากเขตนวัตกรรมระเบียงเศรษฐกิจพิเศษภาคตะวันออก (EECi)”

I²-Starter Kit เรียนรู้ IIoT แบบครบจบในบอร์ดเดียว

I²-Starter Kit เป็นชุดอุปกรณ์การเรียนการสอน IIoT แบบพกพา ที่ประกอบด้วยหัวใจหลักของเครื่องจักร 2 ส่วน คือ PLC หรือระบบประมวลผลที่เปรียบเสมือนสมองของเครื่องจักร และ HMI (Human Machine Interface) หน้าจอสำหรับแสดงผลและกดสั่งการทำงานเครื่องจักร นอกจากนี้ยังมีอุปกรณ์เสริมเพื่อใช้ประกอบการเรียนรู้ คือ Switch และ Volume สำหรับนำเข้าข้อมูล, LED และ Buzzer สำหรับแสดงผลการทำงานต่าง ๆ และส่วนสุดท้ายคือพอร์ตสำหรับเชื่อมต่ออุปกรณ์เสริมภายนอก เช่น มอเตอร์ ชุดอุปกรณ์นี้ใช้งานได้กับ IoT Gateway ทุกแบรนด์ (เลือกใช้ได้ตามความสะดวกในการจัดหา หรือจะพัฒนาอุปกรณ์เพื่อใช้งานเองก็ได้เช่นกัน) I²-Starter Kit เหมาะสำหรับใช้เรียนรู้เกี่ยวกับระบบ IIoT เชิงลึก เน้นทำความเข้าใจการทำงานของทั้งระบบ เพื่อให้ผู้เรียนนำไปประยุกต์ใช้งานได้อย่างมีประสิทธิภาพ โดยไม่จำกัดแบรนด์ของอุปกรณ์ที่ใช้ในการทำงานจริง

ปิยวัฒน์ อธิบายว่า ทีมวิจัยได้ออกแบบหลักสูตรสำหรับใช้งานร่วมกับชุดอุปกรณ์นี้ไว้ 6 โมดูลหลัก ครอบคลุมการเรียนรู้เกี่ยวกับระบบ IIoT อย่างลึกซึ้ง โมดูลแรกคือการเรียนรู้ภาพรวมของระบบ IIoT โมดูลที่สองคือการเรียนรู้วิธีการดึงข้อมูลจาก PLC ผ่าน IoT Gateway และการแปลงข้อมูลให้อยู่ในรูปแบบพร้อมใช้งาน โมดูลที่สามคือวิธีการพัฒนาระบบสั่งการทำงาน PLC จากทางไกล โมดูลที่สี่คือการเรียนรู้วิธีการนำข้อมูลที่ได้จาก PLC มาใช้วางแผนการทำงานของสายการผลิต (Production Planning) โมดูลที่ห้าคือการนำข้อมูลที่ได้จาก PLC มาใช้ประเมินประสิทธิภาพการทำงานของสายการผลิต (Overall Equipment Effectiveness: OEE) และโมดูลสุดท้ายคือการนำข้อมูลที่ได้จาก PLC มาใช้วางแผนการซ่อมบำรุงเพื่อป้องกันความเสียหายของเครื่องจักร (Preventive Maintenance) และใช้เป็นฐานข้อมูลสำหรับให้ AI หรือ ML (Machine Learning) เรียนรู้ เพื่อทำนายความเสียหายที่จะเกิดขึ้นของเครื่องจักรนั้น ๆ (Predictive Maintenance) แบบจำเพาะ สำหรับวางแผนการซ่อมบำรุงรักษาล่วงหน้า

“หนึ่งในจุดเด่นของชุดอุปกรณ์ I²-Starter Kit ที่เป็นประโยชน์อย่างยิ่งต่อการศึกษาระบบ IIoT คือ ซอฟต์แวร์ของ PLC ที่ติดตั้งอยู่บนชุดอุปกรณ์นี้ไม่ได้เป็นซอฟต์แวร์สำหรับประมวลผลเครื่องจักรแบรนด์ใดแบรนด์หนึ่งเท่านั้น แต่ภายใน PLC มีข้อมูลจำลอง (Simulation Model) ของเครื่องจักรจากทุกแบรนด์ที่มีการใช้งานมากในประเทศไทยบรรจุไว้ เพื่อช่วยทลายกรอบการเรียนรู้ด้านระบบ IIoT เพราะโดยทั่วไปแล้วผู้เรียนมักได้ศึกษาผ่านชุดอุปกรณ์ของแบรนด์ใดแบรนด์หนึ่งที่สถาบันจัดเตรียมไว้ให้เท่านั้น ซึ่งอุปกรณ์และซอฟต์แวร์เหล่านี้มักเป็นชุดสำเร็จรูปที่พร้อมใช้งานแล้ว ทำให้เมื่อผู้เรียนต้องทำงานกับอุปกรณ์แบรนด์อื่น ๆ อาจไม่สามารถนำความรู้ไปประยุกต์ใช้ได้ รวมถึงไม่สามารถเลือกนำอุปกรณ์จากต่างแบรนด์มาปรับใช้งานร่วมกันเพื่อช่วยลดต้นทุนด้านการพัฒนาระบบ IIoT ให้แก่โรงงานด้วย”

เตรียมใช้ I²-Starter Kit ยกระดับการเรียนรู้เยาวชนไทยทั่วประเทศ

นับตั้งแต่ปี 2564 สวทช. ได้ใช้ชุด I²-Starter Kit ทดลองจัดการเรียนการสอนด้านระบบ IIoT ให้แก่อาจารย์ นักเรียน และนักศึกษารวมแล้วมากกว่า 700 คน โดยมีนักศึกษามากกว่าร้อยละ 70 ได้ทำงานต่อในสายงานนี้ภายหลังจบการศึกษา และมีบางส่วนเลือกศึกษาต่อเฉพาะทางด้านนี้ด้วย

ปิยวัฒน์ อธิบายว่า สวทช. และ EECi ให้ความสำคัญอย่างยิ่งต่อการพัฒนากำลังคน จึงได้จัดฝึกอบรมเกี่ยวกับระบบ IIoT ให้แก่อาจารย์ นักเรียน และนักศึกษา โดยบรรจุไว้เป็นหลักสูตรนำร่องของสถาบันการศึกษาระดับอาชีวศึกษาในภาคตะวันออก และทดลองใช้สอนในหลายมหาวิทยาลัย อาทิ สถาบันเทคโนโลยีแห่งเอเชีย มหาวิทยาลัยมหิดล มหาวิทยาลัยศรีนครินทรวิโรฒ (มศว) เป็นเวลาต่อเนื่องมากว่า 3 ปีแล้ว และเพื่อให้เกิดการเชื่อมโยงไปสู่การใช้งานจริง ทีมงานผู้จัดอบรมจึงได้สร้างความร่วมมือกับผู้ประกอบการไทยรับนักศึกษาที่ผ่านการอบรมเข้าฝึกงานในโรงงาน เพื่อประโยชน์ 2 ด้านหลัก ด้านแรกคือประโยชน์ที่จะเกิดขึ้นกับผู้เรียน นักศึกษาที่ไปฝึกงานตามโรงงานต่าง ๆ จะได้ฝึกประยุกต์ใช้งานระบบ IIoT จากโจทย์จริง เพื่อสั่งสมประสบการณ์และเพิ่มพูนทักษะ ส่วนด้านที่สองคือประโยชน์ที่จะเกิดขึ้นกับผู้ประกอบการไทย ผู้ประกอบการจะได้เรียนรู้เกี่ยวกับเทคโนโลยี IIoT มากยิ่งขึ้น และเห็นถึงลู่ทางในการเลือกใช้เทคโนโลยีที่เหมาะสมโดยไม่ต้องลงทุนสูง รวมทั้งยังเห็นถึงประโยชน์ของการก้าวกระโดดสู่ยุคอุตสาหกรรม 4.0 โดยไม่จำเป็นต้องเปลี่ยนผ่านตามลำดับจาก 2.0 (ใช้คนทำงานร่วมกับเครื่องจักร) ไป 3.0 (ใช้ระบบออโตเมติกในการทำงาน) แต่ก้าวกระโดดจาก 2.0 ไป 4.0 ได้เลย ซึ่งข้อดีสำคัญที่จะเกิดขึ้นทันทีหลังจากติดตั้งและมีการใช้งานระบบ IIoT อย่างเต็มระบบ คือ ‘การมีสายการผลิตที่ทำงานได้มีประสิทธิภาพมากขึ้นและการลดทอนค่าใช้จ่ายที่ไม่จำเป็นลง’

“ล่าสุดช่วงปลายปี 2566 สวทช. ได้รับทุนสนับสนุนจากมูลนิธิสยามกัมมาจลในการดำเนินโครงการต่อกล้าอาชีวะ เพื่อพัฒนาทักษะด้าน IIoT ให้แก่นักเรียนและนักศึกษาจากทั่วประเทศไทยเป็นเวลา 3 ปี โดยจะเริ่มดำเนินงานในปี 2567 นี้ นอกจากนี้ สวทช. ยังมีแผนประสานงานกับสำนักงานคณะกรรมการการอาชีวศึกษาในการนำหลักสูตรการเรียนรู้ที่พัฒนาขึ้นเข้าเป็นส่วนหนึ่งของการจัดการเรียนการสอน และผลักดันให้มีการออกใบรับรองความรู้ความสามารถเพื่อใช้เป็นใบเบิกทางในการสมัครงานและการเพิ่มฐานเงินเดือนด้วย” ปิยวัฒน์กล่าวทิ้งท้าย

ปัจจุบันชุดอุปกรณ์ I²-Starter Kit ผ่านการจดสิทธิบัตรเรียบร้อยแล้ว ผู้ประกอบการที่สนใจรับถ่ายทอดเทคโนโลยีติดต่อได้ที่เบอร์โทรศัพท์ 0 2564 7000 ต่อ 1619 อีเมล tlo-ipb@nstda.or.th หรือทางเว็บไซต์  www.nstda.or.th/r/FTCFI

อาจารย์ นักเรียน และนักศึกษา ที่สนใจเรียนรู้เกี่ยวกับระบบ IIoT แบบเชิงลึกติดตามการจัดฝึกอบรมได้ฟรีผ่าน YouTube channel ช่อง ‘Taekoyzkingz’ ส่วนด้าน SI รวมถึง System Engineering ติดตามหลักสูตรเกี่ยวกับการพัฒนาอุตสาหกรรม 4.0 โดย SMC academy ได้ทาง www.nectec.or.th/smc/services-training/ ตัวอย่างหลักสูตรเด่น เช่น Automation & Robotics, IoT & Edge Computing, AI & Data Technology, Lean Management & Smart Manufacturing, OT/IT Security

เรียบเรียงโดย ภัทรา สัปปินันทน์ ฝ่ายสร้างสรรค์สื่อและผลิตภัณฑ์ สวทช.
อาร์ตเวิร์คโดย ภัทรา สัปปินันทน์ และเนคเทค สวทช.
ภาพประกอบโดย ภัทรา สัปปินันทน์ และเนคเทค สวทช.