เนื้อหาวันที่ : 2011-11-08 18:24:02 จำนวนผู้เข้าชมแล้ว : 2834 views

เซนเซอร์แบบชาญฉลาดในระบบนิรภัย (ตอนจบ)

การใช้งานที่แตกต่างกันของเซนเซอร์แบบชาญฉลาดประเภทเดียวกันเป็นไปได้ในครั้งแรก ผลประโยชน์ในความหลากหลายขึ้นอยู่กับ ความหลากหลายในการใช้งาน

เซนเซอร์แบบชาญฉลาดในระบบนิรภัย
(Smart Sensor in Safety System) (ตอนจบ)

ทวิช ชูเมือง

กรณีการใช้ความหลากหลาย
          ตอบคำถามว่าความหลากหลายจะช่วยเพิ่มความน่าเชื่อถือของเซนเซอร์แบบชาญฉลาดในรูปแบบ Redundant การพิจารณาครั้งแรกว่าความหลากหลายมีอิทธิพลต่อสาเหตุหลักของสาเหตุความผิดพลาดร่วมกัน, ข้อมูลเกินพิกัด, ความซับซ้อนและการปฏิสัมพันธ์ระหว่างคอมพิวเตอร์กับมนุษย์ ดังกล่าวไว้ในหัวข้อที่ผ่านมา

          1. ข้อมูลเกินพิกัด (Information Overload) เซนเซอร์หลากหลายชนิด อาจเกิดปฏิกิริยาแตกต่างกันในสภาพเกินพิกัดแต่ยังคงดีที่สุดที่จะไม่ส่งข้อมูลไปยังเซนเซอร์และเพื่อหลีกเลี่ยงปัญหา

          2. ความซับซ้อน (Complexity) เซนเซอร์แบบชาญฉลาดออกแบบเพื่อการใช้งานอย่างเดียวกันจะมีการออกแบบเทียบเคียง, กลไกและความซับซ้อน แม้ว่าจะไม่สามารถยกเว้นที่ว่าเซนเซอร์ต่าง ๆ ชนิดกันจะมีข้อผิดพลาดเดียวกัน ความหลากหลายจะลดความเป็นไปได้ของความล้มเหลวร่วมกันเนื่องจากซับซ้อน

          3. การปฎิสัมพันธ์ระหว่างคอมพิวเตอร์กับมนุษย์ (Human Computer Interaction) ความหลากหลายของเซนเซอร์แบบชาญฉลาดจะมีการเชื่อมต่อที่แตกต่างกัน แม้ว่ามีความเป็นไปได้ที่ผู้ใช้จะทำให้ผิดแบบเดียวกันถึงสองครั้งเมื่อแจ้งเตือนในลักษณะต่าง ๆ กัน มีโอกาสเกิดขึ้นได้น้อย

          * ความหลากหลายการกำหนดค่าเซนเซอร์แบบชาญฉลาด
          ประโยชน์ที่ได้จากความหลากหลายขึ้นอยู่กับชนิดของความหลากหลายที่มีการใช้ สำหรับเซนเซอร์แบบชาญฉลาด สามารถมองเห็นชนิดของความหลากหลายดังต่อไปนี้ 

          1. ใช้ความแตกต่างกันของเซนเซอร์แบบชาญฉลาดประเภทเดียวกันเช่นการประมวลผลสัญญาณอื่นที่แตกต่างกัน, โปรโตคอลการสื่อสาร 

          2. เซนเซอร์แบบชาญฉลาดที่แตกต่างกันจากผู้ผลิตรายเดียวกัน 

          3. เซนเซอร์แบบชาญฉลาดที่แตกต่างกันจากผู้ผลิตที่แตกต่างกัน 

          4. เซนเซอร์แบบชาญฉลาดที่แตกต่างกันตามหลักการทางกายภาพที่แตกต่างจากผู้ผลิตรายเดียวกัน

          5. เซนเซอร์แบบชาญฉลาดที่แตกต่างกันตามหลักการทางกายภาพที่แตกต่างจากผู้ผลิตที่แตกต่างกัน  ลำดับในการแจกแจงนี้เป็นการเพิ่มความหลากหลายแบบหยาบ ๆ

          การใช้งานที่แตกต่างกันของเซนเซอร์แบบชาญฉลาดประเภทเดียวกันเป็นไปได้ในครั้งแรก ผลประโยชน์ในความหลากหลายขึ้นอยู่กับ ความหลากหลายในการใช้งาน แนวคิดก็คือรูปแบบการใช้งานที่แตกต่างกันของโปรแกรมในเซนเซอร์แบบชาญฉลาดมีชุดการกระตุ้นที่แตกต่างกันของข้อผิดพลาด การสมมุตินี้อาจไม่คงไว้ เพราะแม้ว่าจะใช้เซนเซอร์แบบชาญฉลาดที่แตกต่างกัน, ส่วนสำคัญของโปรแกรมที่ใช้อาจเป็นแบบเดียวกัน ข้อเสียที่เป็นไปได้ของความหลากหลายประเภทนี้เป็นการใช้งานของเซนเซอร์เหล่านี้ การใช้งานที่แตกต่างกันของเซนเซอร์แบบชาญฉลาดอาจนำไปสู่ความสับสนได้ด้วย ผลกระทบด้านความเสียหายอยู่บนประสิทธิภาพที่วางใจได้

          กรณีของเซนเซอร์แบบชาญฉลาดที่แตกต่างกันจากผู้ผลิตรายเดียวกันน่าจะดีกว่า อย่างไรก็ตาม, เซนเซอร์แบบชาญฉลาดที่แตกต่างกันจากผู้ผลิตรายเดียวกันอาจใช้โปรแกรมที่สำคัญร่วมกัน ดังเช่น ในการสื่อสารและการประมวลผลสัญญาณ ความหลากหลายจึงอาจไม่แตกต่างกันทั้งหมด

          วิธีการหลีกเลี่ยงปัญหานี้คือการปรับไปใช้เซนเซอร์แบบชาญฉลาดที่แตกต่างจากผู้ผลิตที่ต่างกัน โปรแกรมจากเซนเซอร์แบบชาญฉลาดเหล่านี้อาจถือว่าพัฒนาอิสระ (ยกเว้นกรณีที่ผู้ผลิตจะใช้หลักการเดียวกัน) ซึ่งแน่นอนว่าไม่ได้ป้องกันเซนเซอร์แบบชาญฉลาดที่มีความผิดพลาดเดียวกัน แต่แน่นอนว่าความน่าจะเป็นมีค่าลดลง แหล่งกำเนิดความล้มเหลวร่วมกัน (Common Mode Failure) คือว่าเซนเซอร์แบบชาญฉลาดอาจใช้ชุดคำสั่งเปรียบเทียบกัน (Comparable Algorithm) กับการประมวลผลสัญญาณ, การสื่อสาร ฯลฯ

          คำตอบในการป้องกันความล้มเหลวร่วมกันในชุดคำสั่งในการประมวลผลสัญญาณคือการปรับใช้เซนเซอร์แบบชาญฉลาดตามหลักการทางกายภาพที่แตกต่างกัน แต่เซนเซอร์แบบชาญฉลาดจากผู้ผลิตเดียวกันอาจยังคงมีโปรแกรมชนิดเดียวกันสำหรับส่วนอื่น ๆ เช่น การสื่อสาร สุดท้ายนำไปสู่การวัดอย่างแม่นยำทั้งหมด การใช้เซนเซอร์แบบชาญฉลาดที่แตกต่างกันจากพื้นฐานทางกายภาพจากผู้ผลิตที่แตกต่างกัน

          มีความเป็นไปได้อื่น ๆ เช่น การรวมกันของผู้ผลิตที่แตกต่างกันและการใช้งานที่แตกต่างกัน เพื่อความง่ายจะไม่แสดงรายละเอียดของสิ่งเหล่านี้ ข้อดีและข้อเสียตามรูปแบบที่คล้ายกันเช่น การแสดงมาตามข้างต้น การให้น้ำหนักชุดค่าผสมความแตกต่างเทียบกับแต่ละส่วน อาจจะมีความยากมาก เนื่องจากการขาดข้อมูล

          ความแตกต่างระหว่างรูปแบบความหลากหลายที่แตกต่างกันของเซนเซอร์แบบชาญฉลาดในหัวข้อที่ผ่านมาสามารถแสดงคุณลักษณะพิเศษโดยข้อต่าง ๆ ดังนี้ 
          1. รูปแบบการใช้ (Mode of Use) 
          2. ผู้ผลิต (Manufacturer)
          3. หลักการทางกายภาพ (Physical Principle)
          บางหัวข้ออาจไม่ใช้เพราะไม่มีความจำเป็น ดังเช่น หากเซนเซอร์แบบชาญฉลาดจากผู้ผลิตที่แตกต่างกันถูกเลือกใช้ บางครั้งอาจไม่จำเป็นต้องปรับใช้รูปแบบที่แตกต่างกัน

* การตัดสินใจแสวงหาความหลากหลาย
          การตัดสินใจแสวงหาความหลากหลายคือ "การตัดสินใจที่มีการออกแบบระบบพยายามที่จะส่งเสริมความหลากหลายของความล้มเหลวระหว่างโปรแกรมสองรุ่น" มีการแสดงให้เห็นว่าการตัดสินใจแสวงหาความหลากหลายสามารถใช้โดยไม่เสียค่าใช้จ่ายมาก 

          ตัวเลือกของรูปแบบที่แตกต่างกันใช้ช่วยในการบรรลุถึงการตัดสินใจแสวงหาความหลากหลายต่อไปนี้
          1. ความหลากหลายของข้อมูล (Data Diversity)
          2.  ต้องการพฤติกรรมที่แตกต่างจากหลากหลายรุ่น
          3.  แยกและแก้ไขจุดต่อ เวลาหลากหลาย
          4.  "ความหลากหลายบางส่วน" ถูกจำกัดในระบบย่อย

          ตัวเลือกผู้ผลิตที่แตกต่างกันจะช่วยให้บรรลุถึงการตัดสินใจแสวงหาความหลากหลายต่อไปนี้
          1. แยก ("อิสระ") การพัฒนา
          2. ทีมพัฒนาที่หลากหลาย
          3. ความหลากหลายในคำอธิบาย/ภาษาและเครื่องหมาย
          4. หลากหลายด้านความต้องการหรือข้อกำหนด 
          5. การแสดงออกความแตกต่างของความต้องการมากเหมือนที่สำคัญ
          6. ต้องมีคุณสมบัติที่แตกต่างกันแสดงถึงพฤติกรรมเดียวกัน
          7. หลากหลายวิธีการพัฒนา
          8. หลากหลายการตรวจสอบ, การยืนยัน, การทดสอบ
          9. หลากหลายแผนงานการพัฒนา, เครื่องมือหลากหลาย
          10. หลากหลายผู้แปร 
          11. หลากหลายแผนงานสนับสนุน: แผนงานใช้เวลา
          12. แยกและแก้ไขจุดต่อ เวลาหลากหลาย
          13. หลากหลายชิ้นส่วนอุปกรณ์
          14. หลากหลายระบบปฏิบัติการหรือการบริหารเวลา

          ทางเลือกของหลักการทางกายภาพที่แตกต่างกันจะช่วยให้บรรลุถึงการตัดสินใจแสวงหาความหลากหลายต่อไปนี้
          1.  ความหลากหลายฟังก์ชันทำงาน
            มีความเป็นไปได้ที่ปรากฏอยู่เกือบทุกการตัดสินใจในการแสวงหาความหลากหลาย โดยใช้กลยุทธ์การเลือกที่เหมาะสม แต่ขึ้นอยู่กับสถานการณ์หนึ่งหรือการตัดสินใจแสวงหาความหลากหลายมากขึ้น อาจจะไม่บรรลุผล ดังเช่น ทีมพัฒนาอิสระอาจเลือกภาษาเดียวกันใช้เครื่องมือเดียวกัน

อย่างไรก็ตามจำนวนตัวเลือกทั้งหมดจะต้องทำโดยทีมงานพัฒนาอื่น ๆ (เริ่มต้นจากการออกแบบฮาร์ดแวร์ที่แตกต่างกัน) ความหลากหลายทั้งหมดที่สามารถทำได้ สามารถเป็นไปได้สูงมากเมื่อเทียบกับการใช้งานอื่น ๆ

* ข้อมูลที่จำเป็นในการเลือกความหลากหลายในเซนเซอร์แบบชาญฉลาด
          เพื่อที่จะมาถึงการประเมินความหลากหลายในเซนเซอร์แบบชาญฉลาด ได้พยายามรวบรวมข้อมูลต่อไปนี้ 
          1. ไมโครโปรเซสเซอร์ (s) ในเซนเซอร์แบบชาญฉลาด 
          2. ข้อมูลบริษัทเพื่อประเมินการเชื่อมต่อไปได้ระหว่างแผนกการพัฒนา 
             a. บริษัทที่มีเจ้าของเดียวกันหรือไม่ 
             b. เป็นบริษัทเดียวกันได้หรือไม่
             c. บริษัทซื้อการพัฒนาจากบริษัทพัฒนาเดียวกันหรือไม่ 
          3. การใช้ห้องสมุดซอฟต์แวร์โดเมนสาธารณะในซอฟต์แวร์ของเซนเซอร์แบบชาญฉลาด 
          4. ภาษาโปรแกรมที่ใช้ 
          5. เครื่องมือที่ใช้
          6. ระบบปฏิบัติการ/การบริหารเวลาที่ใช้ความไว้วางใจมีมากขึ้นในเซนเซอร์แบบชาญฉลาดมีหลากหลาย การใช้ประโยชน์มากขึ้นจากความหลากหลาย

* ทำให้ความหลากหลายมีความแข็งแกร่ง
          ในกรณีของความหลากหลายในการใช้เซนเซอร์แบบชาญฉลาดมีความแข็งแกร่งไม่มาก เนื่องจากไม่มีข้อมูล ต่อไปนี้เป็นการกระทำเพื่อปรับปรุงสถานการณ์นี้ 

          1. ระบบบันทึกผลของเซนเซอร์แบบชาญฉลาดหลากหลายในรูปแบบ Redundant และเอกสารแสดงความถี่ผลต่างกันกว่าเกณฑ์ที่กำหนด ทำเช่นเดียวกันสำหรับเซนเซอร์แบบชาญฉลาดแบบไม่หลากหลายและเปรียบเทียบผล

          2. ความล้มเหลวทางเอกสารของเซนเซอร์แบบชาญฉลาดเปรียบเทียบวิธีการที่จะเก็บข้อมูลของโครงการ OREDA

* สรุปการอภิปรายเกี่ยวกับความหลากหลาย
          เป็นที่ชัดเจนว่าการใช้ความหลากหลายโดยทั่วไปมีประโยชน์เกี่ยวกับความน่าเชื่อถือ แต่ยังมีข้อเสียที่ต้องพิจารณา ข้อแรกเป็นการรักษาการตั้งค่าเซนเซอร์หลากหลายเป็นเรื่องยากและบุคลากรด้านการบำรุงรักษาจะต้องผ่านการฝึกอบรมเพื่อรักษาประเภทอุปกรณ์ แม้จะยืนยันว่าสามารถนำไปสู่ข้อผิดพลาดในการบำรุงรักษา ข้อผิดพลาดเหล่านี้จะเพิ่มอัตราความล้มเหลวที่ไม่น่าจะเป็นของสามัญทำให้เกิดความล้มเหลว ก็อาจจะต้องดำเนินการเพื่อชิ้นส่วนของอะไหล่สำรองเป็นจำนวนมาก เพื่อสามารถเพิ่มค่าความหลากหลาย

บทสรุป
          การใช้เซนเซอร์แบบชาญฉลาดในงานที่ต้องการความน่าเชื่อถือสูงต้องขึ้นอยู่กับการใช้ดุลยพินิจ ดูเหมือนว่าความน่าเชื่อถือของเซนเซอร์แบบชาญฉลาดจะเป็นการเปรียบกับเซนเซอร์แบบทั่วไปเกี่ยวกับความเสียหายทางกายภาพและความล้มเหลวแบบถาวร

ลักษณะพิเศษของการออกแบบเซนเซอร์แบบชาญฉลาดมีความเป็นไปได้ในการทำให้เกิดความล้มเหลวรูปแบบใหม่ โดยเฉพาะอย่างยิ่งปัญหาของข้อมูลเกินพิกัด, ความซับซ้อนที่เพิ่มขึ้นและการติดต่อสื่อสารกับมนุษย์ ดังกล่าวไปแล้ว ส่วนมากปัญหาจะสามารถถูกยับยั้งได้โดยการใช้หลักเกณฑ์ง่าย ๆ ความล้มเหลวบางรูปแบบของเซนเซอร์แบบชาญฉลาดอาจนำไปสู่ความล้มเหลวร่วมกัน

ดังนั้นในการกำหนดรายละเอียดยังคงอาจจะมีความแตกต่างระหว่างการใช้เซนเซอร์แบบชาญฉลาดแทนที่จะใช้เซนเซอร์แบบทั่วไป หลักเกณฑ์การใช้งานจะช่วยลดจำนวนปัญหาของความล้มเหลวร่วมกันได้ ทำให้ความล้มเหลวร่วมกันบางกรณีไม่สามารถแสดงได้ โดยเฉพาะที่เกี่ยวกับการเชื่อมต่อกับมนุษย์และความซับซ้อน ปัญหาเหล่านี้ทำให้ลดลงได้โดยใช้ความหลากหลาย แต่ความหลากหลายยังมีข้อเสีย,

ส่วนหลักเป็นลักษณะการดำเนินงาน การตัดสินใจจะใช้ความหลากหลายขึ้นอยู่กับรายละเอียดของการใช้งาน ควรตรวจสอบการวิจัยเพิ่มเติม แนวทางสำหรับการตัดสินใจนี้และจัดหาข้อมูลด้านการเกิดความล้มเหลวร่วมกันของเซนเซอร์แบบชาญฉลาดเพื่อใช้สนับสนุนกระบวนการตัดสินใจ

FMEA สำหรับแหล่งจ่ายพลังงาน
 

FMEA ของส่วนย่อยสัญญาณเอาต์พุตทางไฟฟ้า

FMEA ของส่วนย่อยเซนเซอร์
 

FMEA ของส่วนติดต่อสื่อสาร

FMEA ของส่วนย่อยประมวลผลข้อมูล

FMEA ของส่วนเชื่อมต่อกับมนุษย์

FMEA ของ สัญญาณนาฬิกา

          การแบ่งแยกลำดับชั้นที่อาจเป็นไปได้ของรูปแบบความล้มเหลวเกี่ยวกับความล้มเหลวร่วมกัน

          คะแนน  R เป็นการวัดค่าที่เกี่ยวข้อง ค่า 1 เป็นโอกาสต่ำสุดของความล้มเหลวร่วมกัน ค่า 5 เป็นค่าสูงสุด (HCI = Human Computer Interface, EMI = แม่เหล็กไฟฟ้ารบกวน)

เอกสารอ้างอิง
          [1] Meine van der Meulen,’’ On the use of smart sensors, commom cause failure and the need for diversity’’, Centre for software reliability, City University, London

          [2] Tom Nobes,’’ Smart instrument in safety instrumented system’’, Intech, July 2009.

          [3] IEC 61508, Function safety of electrical/electronic/programmable electronic safety-related systems, 2002/2003

          [4] IEC 61511, Function safety: safety instrumented system for the process industry sector, 2003

          [5] IEC 62098, Evaluation methods for microprocessor-based instruments, 2001.

          [6] IEC 60770-3, Transmitters for use in industrial process control system; Part 3: Methods for evaluation of intelligent transmitters,

 

สงวนลิขสิทธิ์ ตามพระราชบัญญัติลิขสิทธิ์ พ.ศ. 2539 www.thailandindustry.com
Copyright (C) 2009 www.thailandindustry.com All rights reserved.

ขอสงวนสิทธิ์ ข้อมูล เนื้อหา บทความ และรูปภาพ (ในส่วนที่ทำขึ้นเอง) ทั้งหมดที่ปรากฎอยู่ในเว็บไซต์ www.thailandindustry.com ห้ามมิให้บุคคลใด คัดลอก หรือ ทำสำเนา หรือ ดัดแปลง ข้อความหรือบทความใดๆ ของเว็บไซต์ หากผู้ใดละเมิด ไม่ว่าการลอกเลียน หรือนำส่วนหนึ่งส่วนใดของบทความนี้ไปใช้ ดัดแปลง โดยไม่ได้รับอนุญาตเป็นลายลักษณ์อักษร จะถูกดำเนินคดี ตามที่กฏหมายบัญญัติไว้สูงสุด