การบีบอัดขยะด้วยกลไก scissors

1. การวิเคราะห์แนวทางการแก้ปัญหา

การแก้ปัญหาใด ๆ อาจมีวิธีการแก้ปัญหาได้หลายวิธี การวิเคราะห์แนวทางการแก้ปัญหาโดยพิจารณาจากเงื่อนไขและทรัพยากรทางเทคโนโลยีร่วมด้วย จะช่วยให้ได้แนวทางการแก้ปัญหาที่เป็นไปได้และเหมาะสมที่สุดกับสถานการณ์ของปัญหานั้น

ทรัพยากรทางเทคโนโลยี (technological resource) เป็นสิ่งที่ต้องคำนึงถึงในการแก้ปัญหา เพราะจะทำให้การทำงานนั้นสำเร็จและแก้ปัญหาได้ตามที่ต้องการ ซึ่งประกอบด้วย 7 ด้าน ได้แก่

1. คน

คนเป็นทั้งผู้ใช้และผู้สร้างเทคโนโลยี ในกระบวนการแก้ปัญหานั้นคนเป็นผู้ใช้ความรู้ ทักษะต่าง ๆ ในการคิดวิเคราะห์ ตัดสินใจ และดำเนินการจนเสร็จสิ้นกระบวนการ

2. ข้อมูลและสารสนเทศ

ข้อมูลได้มาจากศาสตร์ต่าง ๆ ประสบการณ์ ภูมิปัญญา และแหล่งเรียนรู้ หากนำข้อมูลจากแหล่งข้อมูลที่เชื่อถือได้ มาวิเคราะห์ ประมวลผล และแปลความหมายเพื่อให้ได้สารสนเทศที่ถูกต้อง จะสามารถนำมาใช้ประกอบการพิจารณาและตัดสินใจในขั้นตอนต่าง ๆ ได้อย่างเหมาะสม

3. วัสดุ

การแก้ปัญหาที่ต้องลงมือสร้างชิ้นงานจำเป็นต้องใช้วัสดุเป็นส่วนประกอบ การเลือกใช้วัสดุให้เหมาะสมกับเงื่อนไขและข้อกำหนดของงาน จึงมีความสำคัญเนื่องจากวัสดุแต่ละประเภทมีสมบัติที่แตกต่างกัน

4. เครื่องมือและอุปกรณ์

เป็นสิ่งที่ช่วยเพิ่มความสามารถในการทำงาน ทำให้การปฏิบัติงานมีความสะดวก รวดเร็ว แม่นยำ และถูกต้อง การพิจารณาแนวทางการแก้ปัญหาจึงควรคำนึงถึงข้อจำกัดหรือความสามารถในการใช้เครื่องมือและอุปกรณ์

5. พลังงาน

การแก้ปัญหาด้วยการสร้างชิ้นงาน การเคลื่อนย้ายคนหรือสิ่งของ จะต้องใช้พลังงานในการขับเคลื่อนหรือทำให้ทรัพยากรอื่น ๆ ดำเนินการจนกระทั้งได้ชิ้นงานที่ต้องการ รวมทั้งเป็นพลังงานที่ทำให้ชิ้นงานนั้นทำงานได้ โดยทั่วไปในการสร้างชิ้นงานมักต้องใช้พลังงานไฟฟ้า จึงอาจไม่นำมาร่วมพิจารณาด้วย แต่หากพลังงานไฟฟ้าเป็นข้อจำกัดของสถานการณ์นั้น จึงจะนำมาพิจารราร่วมด้วย

6. ทุน

ทุนในที่นี้หมายถึง เงิน งบประมาณ ทรัพย์สิน อาคาร สถานที่ ซึ่งเป็นปัจจัยสำคัญในการแก้ปัญญา แนวทางการแก้ปัญหาบางกรณีอาจใช้ทุนเป็นจำนวนมาก จึงต้องคำนึงถึงความคุ้มค่าในการเลือกใช้ด้วย

7. เวลา

เป็นปัจจัยสำคัญอีกประการหนึ่งในการพิจารณาแนวทางการแก้ปัญหา หากมีความจำเป็นต้องแก้ปัญหาในระยะเวลาอันสั้นอาจต้องเลือกแนวทางการแก้ปัญหาที่ต่างจากการแก้ปัญหาในระยะยาว

จะเห็นได้ว่าทรัพยากรทางเทคโนโลยีมีส่วนสำคัญในการพิจารณาแนวทางการแก้ปัญหา เนื่องจากอาจเป็นเงื่อนไขหรือข้อจำกัดสำคัญของสถานการณ์ปัญหา ในการแก้ปัญหาใดปัญหาหนึ่งอาจใช้ทรัพยากรทางเทคโนโลยีไม่ครบทั้ง 7 ด้าน

โดยทั่วไปเราจะให้ความสำคัญกับวัสดุที่เป็นส่วนประกอบหลักที่นำมาใช้ในการสร้างชิ้นงานหรือเป็นส่วนสำคัญของวิธีการแก้ปัญหา สำหรับวัสดุที่ไม่ใช่เป็นส่วนประกอบหลัก เช่น กระดาษพิมพ์เอกสาร เครื่องเขียน หมึกพิมพ์ จะไม่นำมาร่วมพิจารณาด้วย

จากตัวอย่างสถานการณ์ปัญหาที่ต้องการสร้างอุปกรณ์บีบอัดขยะ ซึ่งได้แนวทางจากการรวบรวมข้อมูล 3 แนวทาง จะนำมาวิเคราะห์ทรัพยากรทางเทคโนโลยี เพื่อเลือกแนวทางการแก้ปัญหาที่สอดคล้องกับเงื่อนไขและทรัพยากรทางเทคโนโลยี

ตารางวิเคราะห์ทรัพยากรทางเทคโนโลยีของอุปกรณ์บีบอัดขยะ

หลังจากได้วิเคราะห์ทรัพยากรทางเทคโนโลยีในแต่ละด้านแล้ว จะนำข้อมูลมาประเมินความเป็นไปได้ของแต่ละแนวทาง เพื่อตัดสินใจเลือกแนวทางการแก้ปัญหาที่เหมาะสมที่สุด

ผลการวิเคราะห์ พบว่า

แนวทางที่ 1 การบีบอัดขยะโดยใช้หลักการของคาน ใช้กลไกการทำงานที่ไม่ยุ่งยากซับซ้อน ใช้เวลาในการสร้างไม่นานมีค่าใช้จ่ายต่ำ ใช้แรงคนในการทำงานของอุปกรณ์จึงไม่มีค่าใช้จ่าย กลไกใช้หลักการของคานที่ช่วยในการผ่อนแรงทำให้ออกแรงไม่มากในการบีบอัดขวดพลาสติก

แนวทางที่ 2 การบีบอัดขยะด้วยกลไก scissors ใช้กลไกการทำงานไม่ซับซ้อน แต่มีชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหวจำนวนมากทำให้การสร้างใช้เวลามากกว่าแนวทางที่ 1 และมีความเสี่ยงต่อการทำงานที่ผิดพลาด นอกจากนี้ยังต้องมีค่าบำรุงรักษาในการใช้งาน เนื่องจากมีอุปกรณ์ เช่น เซ็นเซอร์ ระบบไฟฟ้า

แนวทางที่ 3 การบีบอัดขยะโดยใช้ระบบไฮดรอลิก แนวทางนี้มีประสิทธิภาพในการบีบอัดสูง ต้องใช้ผู้ที่มีความรู้และทักษะเฉพาะ มีกระบวนการสร้างที่ซับซ้อน จึงใช้เวลานานในการสร้าง

สรุปจากการวิเคราะห์ เลือกแนวทางที่ 1 สร้างอุปกรณ์บีบอัดขยะโดยใช้หลักการของคาน เนื่องจากกลไกการทำงานไม่ยุ่งยากซับซ้อน สามารถสร้างเองได้ ใช้ทุนในการซื้อวัสดุที่ใช้ทำโครงสร้างของคานและนอตเท่านั้น ถึงแม้จะใช้แรงคนในการกด แต่กลไกนี้ช่วยผ่อนแรงไม่มากในการบีบอัดขยะพลาสติก

ตารางวิเคราะห์ทรัพยากรทางเทคโนโลยีของการลดปริมาณขยะ

ผลการวิเคราะห์ พบว่า

แนวทางที่ 1 ออกมาตรการให้ร้านค้าและนักเรียนลกการใช้พลาสติก วิธีนี้มีค่าใช้จ่ายน้อย การดำเนินงานมีโอกาสประสบผลสำเร็จได้ตามที่กำหนดไว้ แต่จะต้องใช้มาตรการนี้อย่างต่อเนื่องและผู้เกี่ยวข้องทุกคนต้องปฏิบัติตาม วิธีการนี้จำเป็นจะต้องได้รับความเก็นชอบจากผู้บริหารโรงเรียนเนื่องจากจะเกี่ยวกับร้านขายน้ำด้วย

แนวทางที่ 2 จัดทำแผ่นพับและโปสเตอร์ประชาสัมพันธ์เพื่อรณรงค์การลดปริมาณขยะ วิธีนี้มีค่าใช้จ่ายในการดำเนินงานมากกว่าแนวทางที่ 1 และอาจมี่าใช้จ่ายมากขึ้นถ้าต้องจ้างทำป้ายหรือโปสเตอร์ที่สวยงาม คงทน เนื่องจากวิธีการนี้เป็นการสร้างจิตสำนึกและความตระหนักให้นักเรียนเห็นความสำคัญของการลดปริมาณขยะไม่ใช่ข้อบังคับ จึงอาจได้ผลช้ากว่าการออกมาตรการ

แนวทางที่ 3 จัดกิจกรรมธนาคารขยะรีไซเคิลในโรงเรียน เป็นวิธีการจัดการขยะอย่างเป็นระบบ มีผลตอบแทนที่ช่วยสร้างแรงจูงใจให้นักเรียนเข้าร่วมกิจกรรม แต่การดำเนินงานมีหลายขั้นตอนและเกี่ยวข้องกับบุคลากรหลายฝ่าย ทั้งผู้บริหารโรงเรียน ครู นักเรียน ร้านค้าที่จะรับซื้อต่อ และต้องเตรียมที่ทำการธนาคารขยะ และสถานที่จัดเก็บขยะ ถึงแม้แนวทางนี้เป็นการจัดการขยะอย่างเป็นระบบ แต่อาจไม่ได้ช่วยลดปริมาณขยะพลาสติกในโรงเรียน

สรุปจากการวิเคราะห์ เลือกแนวทางที่ 1 เนื่องจากมีค่าใช้จ่ายและเวลาในการดำเนินงานน้อยกว่าแนวทางอื่น มีขั้นตอนการดำเนินงานไม่ซับซ้อน และผลการดำเนินงานน่าจะช่วยลดขยะพลาสติกได้เช่นเดียวกับวิธีการอื่น

2. การสร้างทางเลือกในการออกแบบ

หลังจากตัดสินใจเลือกแนวทางแก้ปัญหาแล้ว ขั้นตอนต่อไปเป็นการออกแบบชิ้นงานหรือวิธีการแก้ปัญหา โดยคำนึงถึงหลักการออกแบบผลิตภัณฑ์และความคิดสร้างสรรค์ และควรออกแบบให้มีมากกว่า 1 ทางเลือก แล้วเลือกแบบที่ตรงกับการแก้ปัญหาและเงื่อนไขของสถานการณ์นั้นให้มากที่สุด

2.1 หลักการออกแบบผลิตภัณฑ์

การออกแบบการแก้ปัญหาที่เป็นชิ้นงาน ควรคำนึงถึงหลักการออกแบบผลิตภัณฑ์ เพื่อให้ได้ชิ้นงานที่ตรงกับการแก้ปัญหาหรือความต้องการ ดังต่อไปนี้

1. หน้าที่ใช้สอย (function) เป็นสิ่งสำคัญที่สุดที่ต้องคำนึงถึง ผลิตภัณฑ์ต้องมีหน้าที่ใช้สอยตามที่กำหนด เพื่อแก้ปัญหาหรืความต้องการที่กำหนดไว้

2. ความปลอดภัย (safety) อันตรายที่เกิดขึ้นจากการใช้งานผลิตภัณฑ์ ระบบ หรือวิธีการ อาจส่งผลต่อผู้ใช้งาน เช่น การออกแบบของเล่นต้องคำนึงถึง ชิ้นส่วนขนาดเล็ก ความปลอดภัยของสีที่ใช้ ชิ้นส่วนที่แหลมคมซึ่งอาจเป็นอันตรายต่อเด็ก

3. ความแข็งแรงของโครงสร้าง (structure) การออกแบบผลิตภัณฑ์ควรคำนึงถึงความแข็งแรงของโครงสร้างผลิตภัณฑ์ ควรเลือกรูปแบบโครงสร้างที่เหมาะสมกับการใช้งาน และสภาพแวดล้อม

4. ความสะดวกสบายในการใช้งาน (ergonomics) การออกแบบสิ่งของเครื่องใช้ ผลิตภัณฑ์ ระบบหรือวิธีการที่เกี่ยวข้องกับร่างกายมนุษย์ ต้องคำนึงถึงความสะดวกสบายในการใช้งาน ลำดับขั้นตอนการใช้งาน การใช้งานที่สัมพันธ์กับข้อจำกัดทางด้านร่างกายของมนุษย์ที่อาจส่งผลต่อความเมื่อยล้า เช่น ความสูงของเก้าอี้ที่ไม่เหมาะสมกับการนั่งทำงานเป็นเวลานาน ตำแหน่งของชั้นวางของที่ไม่เหมาะสมกับการหยิบจับ

5. ความสวยงามน่าใช้ (aesthetics) การออกแบบควรคำนึงถึงความสวยงามของรูปลักษณ์ภายนอกของผลิตภัณฑ์ เพื่อดึงดูดความสนใจของผู้ใช้ และในบางกรณีส่งผลต่อการรับรู้เชิงจิตวิทยาด้วย เช่น รูปร่าง รูปทรง สี พื้นผิว วัสดุที่ประกอบเป็นผลิตภัณฑ์

รูปที่ 16 การออกแบบโต๊ะคอมพิวเตอร์ที่สามารถปรับตำแหน่งให้เหมาะสมกับผู้ใช้งานได้

6. การบำรุงรักษา (maintenance) ในการออกแบบควรคำนึงถึงชิ้นส่วนที่ต้องเปลี่ยนหรือซ่อมแซมให้สามารถดำเนินการได้ง่าย และสามารถหาชิ้นส่วนอื่นที่นำมาทดแทนได้

7. ราคาหรือต้นทุน (cost) การประมาณราคาก่อนการวางแผนการสร้างชิ้นงาน ช่วยให้การออกแบบมีความเป็นไปได้ตามงบประมาณที่มีอยู่ซึ่งจะสัมพันธ์โดยตรงกับ การเลือกใช้วัสดุ กระบวนการผลิต รวมถึงหน้าที่ใช้สอย และระบบการทำงานของผลิตภัณฑ์นั้นด้วย เช่น การออกแบบให้มีจำนวนชิ้นส่วนน้อยชิ้น การออกแบบที่ลดความหลากหลายของประเภทวัสดุ กระบวนการผลิตที่ซับซ้อน หรือใช้เครื่องมือที่ต้องจัดหาจากแหล่งอื่น

8. วัสดุและกระบวนการผลิต (material and process) ในการออกแบบควรเลือกวัสดุที่มีสมบัติตรงกับหน้าที่ใช้สอยและรูปแบบการใช้งานของผลิตภัณฑ์ ไม่เลือกวัสดุที่มีสมบัติเกินความจำเป็นในการใช้งาน ซึ่งจะทำให้กระบวนการผลิตยุ่งยากซับซ้อน ควรเลือกวัสดุที่ผลิตหรือสามารถจัดหาได้ในท้องถิ่นหรือภายในประเทศ

นอกจากหลักการออกแบบผลิตภัณฑ์ที่กล่าวมาแล้ว ผู้สร้างสรรค์เทคโนโลยีต้องคำนึงถึงความสะดวกในการบรรจุหีบห่อ การขนส่ง และผลกระทบที่จะเกิดขึ้นต่อสิ่งแวดล้อม เช่น การออกแบบเพื่อช่วยประหยัดพลังงาน การเลือกใช้วัสดุธรรมชาติ วัสดุที่เหลือใช้หรือนำกลับมาใช้ใหม่ และกระบวนการผลิตที่ทำให้เกิดของเสียน้อยที่สุด

2.2 ความคิดสร้างสรรค์กับการออกแบบ

ความคิดสร้างสรรค์เป็นความสามารถของบุคคลในการคิดตอบสนองต่อเหตุการณ์หรือปัญหาได้มาก กว้างไกลหลายทิศทาง แปลกใหม่ และมีคุณค่า โดยสามารถคิดดัดแปลง ผสมผสานสิ่งเดิมให้เกิดเป็นสิ่งที่แปลกใหม่ และเป็นประโยชน์ การแก้ปัญหาตามกระบวนการออกแบบเชิงวิศวกรรมต้องใช้ความรู้ ทรัพยากรและลงมือปฏิบัติ สร้างชิ้นงานหรือวิธีการเพื่อให้เกิดผลผลิตที่แตกต่างและสร้างสรรค์ ดังตัวอย่าง

ตัวอย่างที่ 1

การพัฒนาทุเรียนไร้หนามของเกษตรกรชาวสวนทุเรียนอำเภอลับแล จังหวัดอุตรดิตถ์ ทำให้สะดวกในการจับและแกะเปลือกทุเรียน เป็นการเพิ่มความน่าสนใจและเพิ่มมูลค่าของสินค้า

ตัวอย่างที่ 2

การใช้แตนเบียนกำจัดแมลงที่เป็นศัตรูพืช เช่น หนอนหัวดำ แมลงวันผลไม้ ไข่ผีเสื้อ โดยแตนเบียนจะวางไข่ในตัวแมลงที่เป็นศัตรูพืช ทำให้แมลงตายในที่สุดเป็นการกำจัดศัตรูพืชโดยใช้วิธีการทางธรรมชาติ

ตัวอย่างที่ 3

การออกแบบแก้วกาแฟที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม โดยใช้แนวคิดแก้วกาแฟคุกกี้ที่สามารถทานได้แทนการใช้พลาสติกซึ่งเป็นวัสดุที่ย่อยสลายได้ยาก

ตัวอย่างที่ 4

การผลิตดินสอจากหนังสือพิมพ์ใช้แล้ว ทำให้ลดการใช้ไม้มาผลิตดินสอ และยังเป็นการนำหนังสือพิมพ์ใช้แล้วกลับมาใช้ประโยชน์ได้อีกด้วย

3. การออกแบบแนวทางการแก้ปัญหา

หลังจากที่ได้เลือกแนวทางการแก้ปัญหาแล้ว เราจะนำมาออกแบบโดยถ่ายทอดความคิดให้เป็นรูปธรรม โดยสามารถทำได้ในหลายรูปแบบ เช่น การร่างภาพ การเขียนแผนภาพ การเขียนอธิบายเป็นขั้นตอน ซึ่งมีจุดประสงค์เดียวกันคือ เพื่อสรุปแนวคิดและสื่อสารให้ผู้อื่นเข้าใจ

เป็นการถ่ายทอดความคิดของแนวทางการแก้ปัญหาที่เป็นชิ้นงาน โดยจะต้องแสดงรายละเอียดในแต่ละส่วน ซึ่งอาจแสดงรูปร่าง รูปทรง ลักษณะการทำงานหรือกลไกภายใน

ภาพที่ร่าง แบ่งเป็นภาพ 2 มิติ และ 3 มิติ โดยภาพ 2 มิติ คือภาพที่แสดงรายละเอียดของแนวคิดที่ประกอบด้วยด้านกว้างและด้านยาว ส่วนภาพ 3 มิติ คือภาพที่แสดงรายละเอียดของแนวคิดที่ประกอบด้วย ด้านกว้าง ด้านยาว และด้านสูง

การร่างภาพของชิ้นงานควรระบุขนาด และแสดงสัดส่วนของภาพให้ใกล้เคียงกับชิ้นงานจริง เช่น ชิ้นงานจริงด้านยาวมีขนาดมากกว่าด้านกว้าง 2 เท่า ดังนั้นภาพที่ร่างควรจะมีสัดส่วนด้านยาวมากกว่าด้านกว้าง 2 เท่าเหมือนกัน ทั้งนี้เพื่อสื่อสารให้ผู้อื่นเข้าใจตรงกันและสามารถนำไปสร้างชิ้นงานตามที่ออกแบบไว้

ภาพ 3 มิติ แบ่งได้เป็น 3 ประเภท คือ

1. ภาพออบลิค (oblique) เป็นภาพที่แสดงด้านหน้าของวัตถุเป็นแนวตรง ด้านข้างทำมุม 45 องศากับเส้นระดับ เหมาะสำหรับการนำเสนอวัตถุที่มีรายละเอียดด้านหน้ามาก

2. ภาพไอโซเมตริก (isometric) เป็นภาพที่เขียนทำมุมเอียง 30 องศากับเส้นระดับทั้งสองด้านของวัตถุ มองเห็นรูปร่างลักษณะเหมือนของจริง

3. ภาพเปอร์สเปคทีฟ (perspective) เป็นภาพที่มองจากระยะไกลลักษณะของเส้นฉายจะไปรวมกันที่จุดรวมสายตา เป็นภาพที่เหมือนจริงมากที่สุด

เป็นการถ่ายทอดความคิดของแนวทางการแก้ปัญหาที่เป็นวิธีการ โดยการสร้างลำดับขั้นตอนการทำงานในระบบงานในลักษณะของรูปภาพเพื่อแสดงให้เห็นว่าแนวทางการแก้ปัญหานั้นมีการทำงานหรือวิธีการแก้ปัญหาอย่างไร ตั้งแต่เริ่มต้นไปจนถึงผลลัพธ์สุดท้าย เช่น การแก้ปัญหาการข้ามคลองด้วยการใช้ไม้ไผ่วางพาดระหว่าง 2 ฝั่งคลอง การทำนาเกลือ

รูปที่ 17 แผนภาพการข้ามคลองโดยใช้ไม้ไผ่พาดระหว่าง 2 ฝั่งคลอง

รูปที่ 18 แผนภาพวิธีการทำนาเกลือ

เป็นการถ่ายทอดความคิดของแนวทางการแก้ปัญหาที่เป็นวิธีการ โดยการแสดงลำดับหรือขั้นตอนการทำงานตั้งแต่เริ่มต้นไปจนถึงผลลัพธ์สุดท้าย โดยใช้สัญลักษณ์มาตรฐานในการเขียนผังงาน (flowchart) เช่น วิธีการเดินทางจากบ้านไปโรงเรียน

รูปที่ 19 ผังงานวิธีการเดินทางจากบ้านไปโรงเรียน

นักเรียนได้เรียนรู้เกี่ยวกับการออกแบบแนวทางการแก้ปัญหาแล้ว ต่อไปจะได้เรียนรู้ตัวอย่างการออกแบบของนนท์และน้ำหวาน

จากตัวอย่าง นนท์สรุปได้ว่าจะเลือกแนวทางการใช้อุปกรณ์บีบอัดขยะที่ใช้หลักการของคาน นนท์ตั้งใจจะออกแบบอุปกรณ์ที่ใช้หลักการนี้ 3 แบบ เพื่อให้มีแนวคิดที่หลากหลายแล้วเลือกแบบที่เหมาะสมที่สุด

ก่อนจะออกแบบ นนท์ต้องทราบข้อมูลที่เกี่ยวข้องก่อน เช่น สถานที่ตั้ง ขนาดของถังขยะ สรีระของผู้ใช้งาน

การบีบอัดขยะด้วยกลไก Scissors ใช้พลังงานจากสิ่งใด

การ บีบ อัด ขยะ มี วิธี อะไร บ้าง

การบีบอัดขยะคืออะไร

รถขยะในปัจจุบันใช้กลไกใดในการบีบอัดขยะ