บทที่ 1 ระบบทางเทคโนโลยีที่ซับซ้อน

บทที่ 1
ระบบทางเทคโนโลยีท่ีซบั ซอ้ น

• ระบบคืออะไร
• ระบบทางเทคโนโลยี
• ระบบทางเทคโนโลยที ซ่ี ับซ้อน
• การทำางานผดิ พลาดของระบบ
จดุ ประสงค์ของบทเรยี น
1. วิเคราะหร์ ะบบทางเทคโนโลยแี ละระบบย่อยของเทคโนโลยีและอธบิ ายความสมั พันธ์ของระบบย่อย
2. วิเคราะหร์ ะบบทางเทคโนโลยที ่ีซับซอ้ น

ระบบเทคโนโลยที ่ซี ับซ้อน

การนำไปใช้
ความเข้าใจเก่ียวกบั ระบบทางเทคโนโลยที ซี่ ับซ้อนช่วยใหเ้ ราเขา้ ใจระบบการทำางาน

ของเทคโนโลยที ่ใี ช้หรือสรา้ ง สามารถวเิ คราะหส์ าเหตแุ ละนำาไปสกู่ ารแก้ไขข้อผิดพลาด เพื่อให้
เทคโนโลยีนนั้ ทำางานได้ตามวตั ถุประสงค์ เช่น เครื่องปรบั อากาศจะมีระบบย่อยหลายส่วนทำางาน
ร่วมกัน ทั้งระบบการทำาความเยน็ ระบบกรองอากาศ ระบบรโี มทควบคุม หากเคร่ืองทำางานผิด
ปกติหรือไม่สามารถทำาให้อุณหภูมิห้องลดลงได้ตามต้องการ เราสามารถตรวจสอบระบบการ

ทำางานเพ่อื แก้ไขปัญหาเบ้ืองตน้ ได้ โดยการตรวจสอบระบบย่อยแต่ละสว่ น เช่น อาจตรวจสอบ
ระบบการกรองอากาศ หากพบว่ามฝี นุ่ อุดตัน สามารถแก้ไขเบ้อื งตน้ ได้ดว้ ยการทำาความสะอาด
แผ่นกรองอากาศ นอกจากน้ี การเข้าใจการทำางานของระบบยังชว่ ยให้เราสามารถดูแลรักษาเพื่อ
ยดื อายุการใชง้ านเทคโนโลยไี ดอ้ ีกด้วย

บทนำ
บ่อยคร้ังทีเ่ ราไดย้ ินคำาวา่ “ระบบ” เชน่ การทำางานอย่างเป็นระบบ การคดิ อย่างเปน็ ระบบ บางครัง้ เรา

พูดถึงระบบต่าง ๆ ในรา่ งกายมนุษย์ ท้ังระบบยอ่ ยอาหาร ระบบขับถา่ ย ระบบหายใจ หรือระบบของสิ่งตา่ ง ๆ ที่
เราใชง้ านในชวี ิตประจำาวนั เชน่ ระบบการทำางานของรถยนต์ เคร่ืองเสยี ง เคร่ืองปรบั อากาศซึ่งจะเห็นไดว้ า่
“ระบบ” มีหลายอยา่ งและเกี่ยวขอ้ งกับการดำาเนนิ ชีวติ ของมนุษย์อยู่ตลอดเวลา ในบทน้ีนักเรยี นจะไดเ้ รียนรู้
เกยี่ วกบั ระบบทางเทคโนโลยที ่ซี ับซอ้ นซ่ึงเปน็ เทคโนโลยที ปี่ ระกอบไปด้วยระบบยอ่ ยตัง้ แต่สองระบบขน้ึ ไปทำางาน
สมั พนั ธ์กนั

1.1 ระบบคอื อะไร
ระบบ (system) โดยทัว่ ไปแล้ว
เป็นคำาทีใ่ ช้เรยี กแทนสง่ิ ต่าง ๆ ทมี่ ี
สว่ นประกอบต้ังแตส่ องส่วนขึ้นไปรวม
เข้าด้วยกัน และทำางานสมั พันธก์ ัน เพือ่ ให้
สามารถทำางานได้ตามหน้าท่ี (function)
ท่ีกำาหนด ซ่ึงมีได้หลากหลาย เช่น ปากกา
ประกอบไปดว้ ยสว่ นประกอบหลัก ๆ
ได้แก่ ดา้ มจบั นำ้ าหมึก ไส้ปากกา และ
หวั ปากกา ซ่งึ สว่ นประกอบต่าง ๆ ของ
ปากกาล้วนมีหน้าที่เฉพาะอย่างเพื่อให้
ปากกาสามารถทำางานไดต้ ามวัตถุประสงค์

โทรศัพท์มอื ถอื มสี ว่ นประกอบหลายส่วนเชน่ หนา้ จอ แบตเตอร่ี แผงวงจร อุปกรณบ์ ันทึก
ขอ้ มูล กล้อง ลำาโพง ไมโครโฟน แต่ละสว่ นประกอบมีหน้าท่ีเฉพาะของตวั เอง และส่วนประกอบเหลา่ นั้นล้วน
แลว้ แตท่ ำางานสัมพันธ์กัน หากส่วนประกอบใดทำางาน ผิดพลาดหรอื เกดิ ความเสียหายขนึ้ อาจทำาให้
โทรศพั ท์มือถือไม่สามารถใช้งานได้ หรอื อาจทำางานได้ไม่สมบูรณ์



โดยทว่ั ไปแล้ว “ระบบ” พบได้ทั้งในธรรมชาติและมนุษย์สร้างขึ้น ซง่ึ ระบบทางธรรมชาติ (natural
system) เป็นระบบทเี่ กิดขน้ึ เองตามธรรมชาติ มีอยู่หลายอยา่ งทง้ั ในพืชและสัตว์ เชน่ ระบบลำาเลียงน้ำาหรอื
อาหารของพืช ระบบหายใจหรือระบบย่อยอาหารของมนุษย์

ระบบทางเทคโนโลยี (technological system) เป็นระบบที่มนษุ ยส์ ร้างข้นึ เพื่อแกป้ ญั หาหรอื
อำานวยความสะดวกให้กับมนุษย์ ซงึ่ สามารถพบเหน็ ไดใ้ นชวี ิตประจำาวัน เช่น ระบบการคมนาคมขนสง่
ระบบงานบรกิ าร ระบบการผลิตในอุตสาหกรรม
ตัวอยา่ งระบบงานบริการ เชน่ ระบบจ่ายยาในโรงพยาบาล

ระบบการจ่ายยาในโรงพยาบาลเปน็ ตวั อยา่ ง
ของระบบงานบริการชนดิ หน่ึงทต่ี ้องมกี ารจดั ระบบ
การบรกิ าร โดยมแี ผนภาพแสดงลำาดับข้ันตอนการ
รับบรกิ ารเพื่อให้ผ้ใู ชบ้ รกิ ารเข้าใจลำาดบั ขนั้ ตอน
ก่อนการรบั บรกิ าร ซึ่งจะช่วยอำานวยความสะดวก
และมคี วามรวดเรว็ ในการบริการอีกด้วย

ตัวอย่างระบบการคมนาคมขนสง่ เช่น ระบบรถไฟฟ้า

ระบบรถไฟฟา้ เป็นระบบการคมนาคมขนสง่ รปู แบบหน่ึงท่ีช่วยอำานวยความสะดวกในการเดนิ ทาง
ของผคู้ น ซึ่งการบริการจะต้องอาศัยองคป์ ระกอบหลายสว่ นในการทำางานทง้ั ในดา้ นการจดั ขบวนรถ รางรถ
การจำาหนา่ ยตวั๋ องค์ประกอบต่าง ๆ ดงั ทกี่ ล่าวมาตอ้ งอาศยั การทำางานสัมพันธ์กนั เพื่อใหก้ ารบริการ
ของระบบรถไฟฟา้ เป็นไปอย่างมปี ระสทิ ธิภาพ

1.2 ระบบทางเทคโนโลยี
ระบบการทำางานของปากกาหรอื ดินสอกด

ทน่ี ักเรยี นได้ศึกษาถือไดว้ า่ เป็น “ระบบทางเทคโนโลยี”
ซึง่ หมายถงึ กลุม่ ของสว่ นต่าง ๆ ตัง้ แต่สองส่วนขึน้ ไป
ประกอบเข้าด้วยกนั และทำางานรว่ มกันเพ่ือให้บรรลุ
วัตถปุ ระสงค์ โดยในการทำางานของระบบทางเทคโนโลยี
จะประกอบไปดว้ ย ตวั ปอ้ น (input) กระบวนการ
(process) และผลผลติ (output) ท่สี มั พนั ธ์กนั นอกจากนี้
ระบบทางเทคโนโลยีอาจมีข้อมูลย้อนกลับ (feedback)
เพ่อื ใช้ปรับปรงุ การทำางานได้ตามวตั ถุประสงค์
ซึ่งสามารถเขยี นเป็นแผนภาพแสดงการทำางานของ
ระบบทางเทคโนโลยี ได้ดังรปู

เทคโนโลยที ่ีเราพบเหน็ กนั ทัว่ ไป เชน่ หมอ้ หงุ ข้าวไฟฟ้า มสี ่วนประกอบหลัก ๆ ไดแ้ ก่ ตวั เครือ่ ง
แผน่ ความร้อน ขวดลวดสปรงิ แม่เหล็ก สวิตช์ รวมเขา้ ด้วยกันเปน็ ระบบ ซึง่ สว่ นประกอบต่าง ๆ เหลา่ นี้มี
หนา้ ท่ตี ่างกนั ไป และทำางานสัมพันธก์ ันเพอื่ ให้หม้อหุงขา้ วสามารถใชง้ านได้ตามต้องการ

หมอ้ หงุ ข้าวไฟฟา้ ให้ความร้อนในการหงุ ข้าวโดยอาศัยแผน่ ความรอ้ นที่ก้นหม้อซึ่งทำาจากอะลมู ิเนียมแผน่
ความร้อนนี้มีขดลวดไฟฟา้ อยู่ภายในซงึ่ ควบคมุ โดยระบบเปิดปดิ อัตโนมตั ิ ซ่งึ อยู่บริเวณตรงกลางของแผน่ ความร้อน
มีรกู ลมท่ีมีส่วนประกอบหลักคอื ขดลวดสปริง แมเ่ หล็กถาวร และแม่เหล็กเฟอรโ์ รท่ีมีสภาพความเป็นแม่เหล็ก
ลดลงเม่อื อุณหภมู สิ งู ขน้ึ

การทำางานของหม้อหงุ ข้าวไฟฟ้าเริ่มจากเมื่อกด
สวิตช์ แกนของสวิตช์จะดึงให้จุดสัมผัสเชื่อมตอ่ กันพร้อม
ทง้ั อัดให้สปรงิ หดตวั และดีดใหแ้ ม่เหลก็ ถาวรดดู ติดกับ
แมเ่ หลก็ เฟอรโ์ ร โดยแรงดูดระหวา่ งแมเ่ หลก็ มีค่ามากกวา่
แรงดันกลับของสปริง สวิตช์หม้อหุงข้าวจงึ ติดคา้ งอยู่ได้ ทำาให้
กระแสไฟฟา้ ไหลผา่ นจุดสัมผัสเข้าสูข่ ดลวดความรอ้ น
เมอ่ื น้ำาในหม้อหุงข้าวเดือด นำ้ าจะค่อย ๆ ลดลงและระเหย
จนแห้ง อุณหภูมิภายในหม้อหุงข้าวจะสูงข้นึ จนทำาใหแ้ ม่เหลก็ เฟอร์โรสญู เสียความเป็นแมเ่ หลก็ สง่ ผลให้
แรงดูดระหวา่ งแมเ่ หลก็ มีคา่ ลดลง แกนของสวติ ช์จงึ ถูกดันลงมาเนื่องจากแรงดนั กลบั ของขดสปรงิ
มีค่ามากกวา่ แรงระหวา่ งแม่เหลก็ และทำาใหจ้ ุดสัมผัสแยกออกจากกัน สง่ ผลใหก้ ระแสไฟฟา้ ไมส่ ามารถ
ผา่ นเขา้ ส่ขู ดลวดความร้อนได้

เกร็ดน่ารู้
ประเภทของแมเ่ หล็ก

แมเ่ หลก็ แบ่งไดเ้ ปน็ 2 ชนดิ คือ แมเ่ หล็กถาวร (permanent magnet) กับแม่เหลก็ ชั่วคราว (temporary
magnet) ซง่ึ นอกจากเหล็กแล้ว ยังมวี ัสดอุ น่ื ๆ เชน่ นกิ เกลิ โคบอลต์ โลหะผสมของธาตุแรรเ์ อทิ ท์ (rare earth)
บางชนดิ กส็ ามารถกระต้นุ หรือเหนี่ยวนทำใหเ้ กิดสมบัติแม่เหล็กไดเ้ ชน่ กนั เรียกกลมุ่ วัสดุทส่ี ามารถกระต้นุ ให้
กลายเป็นแม่เหล็กไดว้ า่ แมเ่ หลก็ เฟอรโ์ ร (ferromagnetic)

สืบคน้ เพม่ิ เติมเกี่ยวกับแม่เหล็กไดท้ ่ี
www.scimath.org/weblink/7775.php

ขอ้ ควรระวงั
การใชง้ านเคร่ืองใช้ไฟฟา้ ต่าง ๆ นกั เรียนต้องคำนึงถึงความปลอดภยั ในการใชง้ านเป็นอนั ดบั แรก เชน่

เคร่อื งใช้ไฟฟ้าต้องอยูใ่ นสภาพสมบรู ณ์ไม่เสี่ยงต่อการเกิดไฟฟ้าร่ัวการติดต้ังเครอ่ื งทำน้ำอนุ่ จำเปน็ ต้องมีการตดิ ตั้ง
สายดนิ กบั เครื่องใชไ้ ฟฟ้าเพื่อปอ้ งกันไฟฟ้ารั่ว

1.3 ระบบทางเทคโนโลยีทซี่ ับซอ้ น
เทคโนโลยบี างอย่างอาจประกอบไปดว้ ยระบบยอ่ ย

หลายระบบ (subsystems) ทำางานสมั พนั ธก์ นั อยู่
หากระบบย่อยใดทำางานผิดพลาด จะสง่ ผลต่อการทำางาน
ของเทคโนโลยีนนั้ ไม่สามารถทำางานได้ตามวัตถุประสงค์
หรืออาจทำางานไดไ้ ม่สมบูรณ์ ซึง่ เทคโนโลยที ีป่ ระกอบไป
ดว้ ยระบบย่อยตงั้ แต่สองระบบขน้ึ ไปทำางานร่วมกนั เรยี กระบบน้ันว่า ระบบท่ีซบั ซอ้ น (complex system)

ตัวอยา่ งเทคโนโลยีทป่ี ระกอบไปดว้ ยระบบย่อยหลายสว่ นทำางานร่วมกนั เปน็ ระบบทีซ่ ับซ้อน เชน่
ระบบของเคร่ืองปรับอากาศ ระบบของรถยนต์ ระบบของเคร่ืองปรับอากาศโดยท่ัวไปเราอาจมองเหน็
เพียงสว่ นประกอบหลัก ๆ ของเคร่อื งปรับอากาศ เช่น ตัวเครื่อง ฝาครอบ แผน่ กรองอากาศ สายไฟ สวิตช์
หากพจิ ารณาระบบทางเทคโนโลยีของเคร่ืองปรับอากาศ จะพบว่า ตัวปอ้ นของระบบเครื่องปรบั อากาศ
มีไฟฟา้ เป็นแหลง่ พลงั งานและการปอ้ นข้อมูลด้วยการกดเปิด เพอ่ื ให้เครอ่ื งสามารถทำางานผ่านกระบวนการ
ภายในของเครือ่ งปรบั อากาศ ซ่งึ มรี ะบบย่อยอยภู่ ายใน
หลายสว่ นทำางานรว่ มกนั ใหไ้ ดอ้ ากาศท่ีมีอุณหภูมิลดลงแล้ว
สง่ ออกมาเป็นอากาศเย็น ซงึ่ อาจเรียกว่าเปน็ ผลผลติ ของ
การทำางานของเครื่องปรับอากาศ ในขณะเดยี วกนั ระบบ
การทำางานของเคร่ืองปรบั อากาศจะมีข้อมูลย้อนกลับ
เพอ่ื ชว่ ยในการตดั ไฟเม่ืออุณหภูมิหอ้ งอยู่ในระดบั ท่ี
เหมาะสมตามทีต่ ั้งคา่ ไว้ ซงึ่ มขี ้อดใี นการชว่ ยประหยัด
พลงั งานไฟฟา้ อีกดว้ ย และนอกจากน้ี หากผู้ใชง้ านต้องการปรับเปล่ยี นอุณหภูมิหรอื ระดับความแรงของลม
ก็สามารถปรบั ระดับได้ด้วยการปอ้ นข้อมลู ผ่านปุ่มควบคมุ ซ่ึงการใหข้ ้อมลู ของผูใ้ ช้ในลักษณะนี้ อาจเรยี กไดว้ ่าเป็น
ขอ้ มลู ย้อนกลบั สรู่ ะบบการทำางานเพื่อใหไ้ ดอ้ ุณหภูมหิ ้องตามท่ตี ้องการ

หากวิเคราะห์ระบบการทำางานของเครอ่ื งปรับอากาศโดยละเอียดแลว้ จะพบวา่ เครื่องปรบั อากาศ
มีสว่ นประกอบอ่นื ๆ อกี หลายอยา่ งอยู่ภายใน ทำาหนา้ ที่แตกต่างกนั ไป เช่น ระบบปรบั อากาศเป็นระบบ
ทมี่ สี ารพาความร้อนจากภายในห้องไปนอกห้อง ซงึ่ มรี ะบบยอ่ ยที่สำาคัญทำางานร่วมกัน ไดแ้ ก่ ระบบอัดความดนั
(compressor system) ระบบคอยล์ร้อน (condenser system) ระบบลดความดัน (expansion system) และ
ระบบคอยลเ์ ย็น (evaporator system)

ระบบยอ่ ยของเครื่องปรับอากาศแตล่ ะส่วนจะมี
การทำางานทเี่ ก่ียวข้องกนั กลา่ วคอื ระบบคอยลเ์ ยน็
(Evaporator system) ซง่ึ มสี ารทำาความเย็นอยู่ภายใน
จะดดู ความร้อนจากอากาศภายในหอ้ งสง่ ผา่ นไปยัง
ระบบอดั ความดัน หรือที่เรยี กว่า คอมเพรสเซอร์
(Compressor system) เพอ่ื เพิม่ ความดนั สารทำา
ความเย็นก่อนส่งตอ่ ไปยงั ระบบคอยล์ร้อน (condenser
system) เพื่อถา่ ยเทความรอ้ นออกสู่ภายนอกห้อง
โดยมพี ัดลมชว่ ยระบายความร้อนอยู่ดว้ ย จากนน้ั สาร
ทำาความเย็นจะถูกลดความดันโดยระบบลดความดัน
(Expansion system) ทำาใหส้ ารทำาความเยน็ เปลี่ยน
สถานะจากของเหลวเป็นแก๊ส และสง่ ต่อไปยงั ระบบ
คอยลเ์ ย็นภายในตัวเครื่องอีกคร้ัง ซง่ึ การทำางานลักษณะน้ี
จะเกิดขึน้ ตอ่ เนื่องกนั ไป ซ่ึงจะเห็นไดว้ า่ แต่ละระบบยอ่ ย
ของเครอ่ื งปรบั อากาศจะมีการทำางานท่เี กย่ี วข้องกัน
และหากระบบใดผดิ พลาดจะส่งผลตอ่ การทำางาน
ของเครอื่ ง