หน่วยที่ 3 กระบวนการออกแบบเชิงวิศวกรรม 01

หน่วยการเรยี นรทู้ ่ี 3 โรงเรยี นหอวงั ปทมุ ธานี
Horwang Pathumthani School
กระบวนการออกแบบเชิ งวิ ศวกรรม

รหสั วชิ า ว31281
รายวชิ า การออกแบบและเทคโนโลยี 1

ระดบั ชนั้ มธั ยมศกึ ษาปีท่ี 4

ครผู สู้ อน : นางสาวกนกวรรณ ปัญญา

บทท่ี 3 กระบวนการออกแบบเชงิ วศิ วกรรม

1 ขนั้ ระบุปัญหา
2 ขนั้ รวบรวมขอ้ มลู และแนวคดิ ทเ่ี กย่ี วขอ้ งกบั ปัญหา
3 ขนั้ ออกแบบวธิ กี ารแกป้ ัญหา
4 ขนั้ วางแผนและดาเนนิ การแกป้ ัญหา
5 ขนั้ ทดสอบ ประเมนิ ผล และปรบั ปรงุ แกไ้ ขวธิ กี ารแกป้ ัญหาหรอื ชน้ิ งาน
6 ขนั้ นาเสนอวธิ กี ารแกป้ ัญหา ผลการแกป้ ัญหาหรอื ชน้ิ งาน

จดุ ประสงคข์ องบทเรยี น

อธบิ ายการทางานตามกระบวนการออกแบบเชงิ วศิ วกรรม
ใชเ้ ทคนคิ หรอื วธิ กี ารเพอ่ื วเิ คราะหข์ อ้ มลู ในการแกป้ ัญหาตาม
กระบวนการออกแบบเชงิ วศิ วกรรม

วศิ วกรรมศาสตร์ หมายถงึ อะไร ?

วศิ วกรรมศาสตร์

การประยกุ ตใ์ ชค้ วามรพู้ น้ื ฐาน

วทิ ยาศาสตร์ คณิตศาสตร์ เทคโนโลยี

สรา้ งสรรคน์ วตั กรรมหรอื เทคโนโลยใี หม่
เพ่อื แกป้ ัญหาหรอื ตอบสนองความตอ้ งการพน้ื ฐานของมนุษย์

กระบวนการออกแบบเชงิ วศิ วกรรม

ในชวี ติ ประจาวนั เราอาจประสบปัญหาตา่ งๆ ทงั้ จากการใชช้ วี ติ และ
การทางาน ซง่ึ เราจาเป็นตอ้ งแกป้ ัญหาต่างๆ เหลา่ น้ี เพอ่ื ยกระดบั คุณภาพ
ชวี ติ ของเราเอง ซง่ึ อาจทาไดโ้ ดยการสรา้ งสง่ิ ประดษิ ฐใ์ หมๆ่ หรอื คดิ วธิ กี าร
เพอ่ื ตอบสนองความตอ้ งการของตนเอง บางปัญหามคี วามซบั ซอ้ น
การแกป้ ัญหาจงึ จาเป็นตอ้ งอาศยั ความรู้ ทกั ษะ ทรพั ยากรและการวางแผน
การทางานอยา่ งเป็นขนั้ ตอน เพอ่ื ใหง้ านบรรลุวตั ถุประสงคห์ รอื เป้าหมาย
เพอ่ื ใหไ้ ดว้ ธิ กี ารแกป้ ัญหาทด่ี ที ส่ี ุด

กระบวนการออกแบบเชงิ วศิ วกรรม

กระบวนการออกแบบเชงิ วศิ วกรรมเป็นกระบวนการทางานเพอ่ื แกไ้ ขปัญหา หรอื พฒั นางานใหม้ ปี ระสทิ ธภิ าพมาก
ทส่ี ดุ ภายใตข้ อ้ จากดั โดยมขี นั้ ตอนการดาเนินงานประกอบดว้ ย 6 ขนั้ ตอน ดงั น้ี

1. ระบปุ ัญหา (Problem identification)
2. รวบรวมขอ้ มลู และแนวคดิ ทเ่ี กย่ี วขอ้ งกบั ปัญหา (related information search)
3. ออกแบบวธิ กี ารแกป้ ัญหา (solution design)
4. วางแผนและดาเนินการแกป้ ัญหา (planning and development)
5. ทดสอบ ประเมนิ ผล และปรบั ปรงุ แกไ้ ขวธิ กี ารแกป้ ัญหาหรอื ชน้ิ งาน (testing, evaluation and design improvement)
6. นาเสนอวธิ กี ารแกป้ ัญหา ผลการแกป้ ัญหาหรอื ชน้ิ งาน (presentation)

ขนั้ ระบุปัญหา (problem identification) 01

• การทาความเขา้ ใจสถานการณ์ของปัญหาหรอื ความตอ้ งการอยา่ งละเอยี ด
• วเิ คราะหเ์ งอ่ื นไขหรอื ขอ้ จากดั ของสถานการณ์
• ตดั สนิ ใจเลอื กปัญหาทจ่ี ะดาเนินการแกไ้ ข

• กาหนดขอบเขตของปัญหาใหช้ ดั เจน

ตวั อยา่ ง | วธิ กี ารวเิ คราะหป์ ัญหา

• การวเิ คราะหอ์ งคป์ ระกอบดว้ ย 5W1H
• การหาสาเหตุของปัญหาดว้ ยผงั กา้ งปลา (fishbone diagram)

ขนั้ ระบปุ ัญหา (problem identification) 01

ตวั อยา่ ง | สถานการณ์ของการใชช้ วี ติ ของผสู้ งู อายุ

ปัจจบุ นั ประเทศไทยมคี วามเสย่ี งจากการเปลย่ี นแปลงโครงสรา้ งประชากร โดยพบวา่
แนวโน้มของจานวนประชากรผสู้ งู อายมุ มี ากขน้ึ การดารงชวี ติ ของผสู้ งู อายมุ แี นวโน้มอยคู่ น
เดยี วสงู ขน้ึ ผสู้ งู อายยุ งั มปี ัญหาสขุ ภาพหลายดา้ นตามการเปลย่ี นแปลงของสขุ ภาพรา่ งกายท่ี
เส่อื มลงเมอ่ื อายเุ พมิ่ ขน้ึ เช่น สายตาทพ่ี รา่ มวั การเคลอ่ื นไหวรา่ งกายทย่ี ากลาบากขน้ึ ปัญหาใน
เร่อื งความจาซง่ึ อาจทาใหล้ มื รบั ประทานยา ปัญหาสุขภาพดงั กลา่ วส่งผลตอ่ การใชช้ วี ติ ประจาวนั

จากสถานการณ์ขา้ งตน้ พบวา่ ผสู้ งู อายอุ าจประสบปัญหาจากการใชช้ วี ติ ประจาวนั เชน่

1. ปัญหาในเรอ่ื งความทรงจาทาใหล้ มื รบั ประทานยาไมค่ รบหรอื กนิ ยามากเกนิ ปรมิ าณทแ่ี พทยส์ งั่
2. ความยากลาบากในการเดนิ ทางและทรงตวั เพอ่ื เคลอ่ื นทใ่ี นชวี ติ ประจาวนั
3. ปัญหาการมองเหน็ ทไ่ี มช่ ดั เจน ซง่ึ อาจสง่ ผลใหเ้ กดิ อบุ ตั เิ หตใุ นชวี ติ ประจาวนั ไดง้ า่ ย เช่น สะดดุ หกลม้ การเดนิ ชนสงิ่ ขอ
4. ผสู้ งู อายทุ ส่ี ญู เสยี การไดย้ นิ ทาใหต้ อ้ งสอ่ื สารเสยี งดงั

ขนั้ ระบุปัญหา (problem identification) 01

ปัญหาผสู้ งู อายุ ดา้ นรา่ งกาย

ดา้ นสงั คม ดา้ นจติ ใจ โรคหลอดเลอื ดหวั ใจ
โรคเบาหวาน
ขาดผดู้ ูแล ความวติ กกงั วล
ขาดรายได้ ภาวะซมึ เศรา้ ปัญหาการมองเหน็
การนอนไมห่ ลบั ปัญหาการไดย้ นิ
ปัญหาสมองเสอ่ื ม
แผนทค่ี วามคดิ แสดงปัญหาตา่ ง ๆ การกลนั้ การขบั ถ่ายไมอ่ ยู่

ขนั้ ระบปุ ัญหา (problem identification) 01

จากแผนทค่ี วามคดิ แสดงปัญหาตา่ ง ๆ ของผสู้ งู อายุ ปัญหาหน่งึ ทส่ี ง่ ผลต่อการใชช้ วี ติ ประจาวนั ของผสู้ งู อายุ คอื
ปัญหาสญู เสยี การไดย้ นิ ซง่ึ ผสู้ งู อายมุ คี วามสามารถในการรบั เสยี งลดลง มภี าวะหอู อ้ื หตู งึ ทาใหผ้ สู้ งู อายมุ คี ณุ ภาพ
ชวี ติ ในการสอ่ื สารกบั ผอู้ น่ื น้อยลง สญู เสยี ความมนั่ ใจในคณุ คา่ ของตนเอง สง่ ผลต่อการดาเนนิ ชีวติ ของคนรอบขา้ งท่ี
อาจเกดิ ปัญหาอน่ื ตามมา เช่น การตะโกนสอ่ื สารกนั

ภาวะหอู อ้ื /หตู งึ หมายถงึ ภาวะทค่ี วามสามารถในการรบั เสยี งแย่ลง มกี ารแบ่งระดบั ความรุนแรงของการเสยี การไดย้ นิ ดงั น้ี

การไดย้ นิ ระดบั ความพกิ าร ความสามารถในการเขา้ ใจคาพดู

0-25 dB ปกติ ไมล่ าบากในการรบั ฟังคาพดู

26-40 dB หตู งึ น้อย ไมไ่ ดย้ นิ เสยี งกระซบิ

41-55 dB หตู งึ ปานกลาง ไมไ่ ดย้ นิ เสยี งพดู ปกติ

56-70 dB หตู งึ มาก ไมไ่ ดย้ นิ เสยี งพดู ทด่ี งั มาก

71-90 dB หตู งึ รนุ แรง ไดย้ นิ ไมช่ ดั แมต้ อ้ งตะโกน

>90 dB หหู นวก ตะโกนหรอื ใชเ้ ครอ่ื งขยายเสยี งกไ็ มไ่ ดย้ นิ

จากปัญหาการสญู เสยี การไดย้ นิ ของผสู้ งู อายุ เราสามารถทาความเขา้ ใจของปัญหาไดช้ ดั เจนขน้ึ ดว้ ย การใชเ้ ทคนคิ
การวเิ คราะหอ์ งคป์ ระกอบของปัญหา จากการตงั้ คาวา่ 5W1H ซง่ึ จะทาใหไ้ ดข้ อ้ มลู เพอ่ื นาไปส่กู ารแกป้ ัญหาไดต้ รง
กบั ความตอ้ งการอยา่ งเหมาะสม

ขนั้ ระบปุ ัญหา (problem identification) 01

5W1H คอื เทคนิคการวเิ คราะหป์ ัญหาทใ่ี ชม้ ากทส่ี ุดในระดบั สากล โดยเป็นการคดิ วเิ คราะหท์ ใ่ี ชค้ วามสามารถในการจาแนก
แยกแยะ องคป์ ระกอบตา่ ง ๆ ของปัญหา เพอ่ื นามาหาความสมั พนั ธเ์ ชงิ เหตุผลระหวา่ งองคป์ ระกอบตา่ ง ๆ เหล่านนั้ เพอ่ื
คน้ หาคาตอบ
หรอื เป็นสงิ่ ทส่ี าคญั จากนนั้ จงึ รวบรวมขอ้ มลู ทงั้ หมดมาเรยี บเรยี งใหมใ่ หง้ า่ ยแก่การทาความเขา้ ใจ

Who (ใคร) : ปัญหาหรอื ความตอ้ งการเกดิ ขน้ึ กบั ใคร เป็นการบอกรายละเอยี ดของผทู้ เ่ี กย่ี วขอ้ งกบั ปัญหา เชน่ อายุ เพศ อาชพี

Where (ทไ่ี หน) : ปัญหาหรอื ความตอ้ งการเกดิ ขน้ึ ทไ่ี หน เป็นการบอกสถานท่ี สภาพแวดลอ้ มหรอื ตาแหน่งทเ่ี กดิ ปัญหา/ความ

ตอ้ งการ

When (เมอ่ื ไหร)่ : ปัญหาหรอื ความตอ้ งการเกดิ ขน้ึ เม่อื ใด เป็นการบอกช่วงเวลาหรอื สถานการณ์ทเ่ี กดิ ปัญหา/ความตอ้ งการ

What (อะไร) : ปัญหาหรอื ความตอ้ งการคอื อะไร เป็นการบอกลกั ษณะของปัญหาหรอื ผลทเ่ี กดิ จากปัญหา/ความตอ้ งการคอื อะไร

Why (ทาไม) : ทาไมจงึ เกดิ ปัญหา/ความตอ้ งการ เป็นการบอกสาเหตุของปัญหา/ความตอ้ งการ

How (อยา่ งไร) : ปัญหาหรอื ความตอ้ งการมลี กั ษณะอยา่ งไร เป็นการบอกความตอ้ งการทเ่ี กดิ จากผลของปัญหามลี กั ษณะอย่างไร

และแนวทางการแกป้ ัญหาหรอื สนองความตอ้ งการควรทาอยา่ งไร

ขนั้ ระบุปัญหา (problem identification) 01

ตวั อยา่ ง | การวเิ คราะหป์ ัญหาผสู้ งู อายสุ ญู เสยี การไดย้ นิ ดว้ ยการตงั้ คาถาม 5W1H

คาถาม 5W1H ตวั อยา่ งคาตอบ
Who ปัญหา/ความตอ้ งการเกดิ ขน้ึ กบั ใคร ผสู้ งู อายสุ ญู เสยี การไดย้ นิ หรอื มภี าวะหอู อ้ื หตู งึ
Where ปัญหา/ความตอ้ งการเกดิ ขน้ึ ทไ่ี หน
บา้ น/สถานทซ่ี ง่ึ ผสู้ งู อายทุ ส่ี ญู เสยี การไดย้ นิ อาศยั อยู่
When ปัญหา/ความตอ้ งการเกดิ ขน้ึ เม่อื ใด หขู องผสู้ งู อายทุ ส่ี ญู เสยี การไดย้ นิ
What ปัญหา/ความตอ้ งการคอื อะไร เมอ่ื มกี ารสอ่ื สารระหวา่ งผสู้ งู อายกุ บั ญาตหิ รอื ผอู้ น่ื

Why ทาไมจงึ ปัญหา/ความตอ้ งการ ผสู้ งู อายมุ คี วามสามารถในการรบั เสยี งลดลง/มภี าวะ
หอู อ้ื หตู งึ ทาใหม้ คี ณุ ภาพชวี ติ ในการสอ่ื สารน้อยลง
How ปัญหา/ความตอ้ งการมลี กั ษณะอยา่ งไร ผสู้ งู อายมุ ปี ัญหาเกดิ จากความเสอ่ื มของอวยั วะ หรอื
ระบบประสาทภายในหหู รอื สาเหตุอน่ื ๆ
ตอ้ งการวธิ กี ารทช่ี ่วยใหผ้ สู้ งู อายทุ ส่ี ญู เสยี การไดย้ นิ /มี
ภาวะหอู อ้ื หตู งึ สามารถไดย้ นิ อกี ครงั้

กจิ กรรม 3.1 ใครไมส่ ง่ งานครู ขอใหค้ นทก่ี าลงั มองอยู่
ไมห่ นั มา สาธุ !
ตอนท่ี 1 | การวเิ คราะหอ์ งคป์ ระกอบของปัญหาดว้ ย 5W1H

ใหน้ กั เรยี นเลอื กปัญหาจากสถานการณ์ทส่ี นใจ แลว้ ชว่ ยกนั
วเิ คราะหอ์ งคป์ ระกอบของปัญหาดว้ ยการตงั้ คาถาม 5W1H

• ปัญหาจากสถานการณ์ทส่ี นใจคอื ?
• ใหน้ กั เรยี นวเิ คราะหอ์ งคป์ ระกอบของปัญหาท่ี

นกั เรยี นสนใจดว้ ยการตงั้ คาถาม 5W1H

ใหน้ กั เรยี นทาใน Canva
และสง่ ทาง Google Classroom

ขนั้ ระบปุ ัญหา (problem identification) 01

เมอ่ื วเิ คราะหป์ ัญหาทส่ี นใจดว้ ยการใชค้ าถาม 5W1H จนเขา้ ใจองคป์ ระกอบของปัญหาแลว้ เพอ่ื ใหก้ ารกาหนด

ขอบเขตของปัญหามคี วามชดั เจนขน้ึ ควรมกี ารวเิ คราะหห์ าสาเหตุทเ่ี กย่ี วขอ้ งกบั การเกดิ ปัญหานัน้ เน่อื งจากปัญหา

หน่งึ ๆ

อาจเกดิ ขน้ึ ไดจ้ ากหลายๆ สาเหตุ การหาสาเหตุของการเกดิ ปัญหาอาจจะใช้การวเิ คราะหด์ ว้ ยผงั กา้ งปลา (fishbone

diagram) เพอ่ื นาไปสกู่ ารกาหนดกรอบหรอื ขอบเขตของปัญหาทช่ี ดั เจน เพอ่ื หาแนวทางแกป้ ัญหาต่อไป

ผงั กา้ งปลา (fishbone diagram) ใชใ้ นการวเิ คราะหห์ าสาเหตุของปัญหา โดยกาหนดปัญหาไวท้ ห่ี วั ปลา เขยี นสาเหตุ

หลกั ไวท้ ป่ี ลายกา้ งปลาแตล่ ะกา้ ง และเขยี นสาเหตุยอ่ ยไวท้ ก่ี า้ งปลายอ่ ย

สาเหตุหลกั สาเหตุหลกั

สาเหตุย่อย

ปัญหา

สาเหตุย่อย

สาเหตุหลกั สาเหตุหลกั สาเหตุ
ยอ่ ยๆ

ขนั้ ระบปุ ัญหา (problem identification) 01

ประสาทหเู สอ่ื ม การนาเสยี งเสอ่ื ม

การอกั เสบของเสน้ ประสาทหู โรคหนู ้าหนวก โรคหนิ ปนู เกาะกระดกู หู เยอ่ื แกว้ หทู ะลุ ภาวะขห้ี อู ุดตนั

หชู นั้ ในผดิ ปกติ หูชนั้ กลางผดิ ปกติ หูชนั้ นอกผดิ ปกติ

สญู เสยี เซลลข์ นบรเิ วณโคเคลยี เสน้ ประสาทรบั ความรสู้ กึ น้าขงั อยใู่ นหชู นั้ กลาง ใบหูสูญเสยี ความยดื หยนุ่ และความแขง็ แรง
จากเซลลข์ นเส่อื มลง
เลอื ดมาเลย้ี งลดลง อายุมากขน้ึ

สญู เสยี ประสาทรบั เสยี ง ผสู้ งู อายุ
สญู เสยี การไดย้ นิ

เป็นโรคเรอ้ื รงั ทเ่ี กย่ี วขอ้ ง
กบั ระบบไหลเวยี นโลหติ

ไดร้ บั ยาทม่ี พี ษิ ตอ่ หู ไดร้ บั เสยี งดงั เกนิ ไป

ขาดสารโฟเลทในรา่ งกาย สบู บุหร่ี

ปัจจยั เสย่ี ง

ตวั อย่าง | ผงั กา้ งปลาแสดงสาเหตุของปัญหาการสญู เสยี การไดย้ นิ ของผสู้ งู อาย

ขนั้ ระบปุ ัญหา (problem identification) 01

จากการหาสาเหตุของการเกดิ ปัญหาการสญู เสยี การไดย้ นิ ของผสู้ งู อายโุ ดยใชก้ ารวเิ คราะหด์ ว้ ยผงั กา้ งปลา พบวา่ เกดิ ขน้ึ ไดจ้ ากหลาย
สาเหตุ เชน่

สาเหตหุ ลกั

• การนาเสยี งเสอ่ื ม แนวทางแกไ้ ขปัญหา แกไ้ ขใหต้ รงสาเหตุของปัญหา
• ประสาทหเู สอ่ื ม
• ปัจจยั เสย่ี ง

เลอื กสาเหตุของปัญหา : การสญู เสยี การไดย้ นิ จากประสาทหเู สอ่ื ม
กาหนดขอบเขตของปัญหา : วธิ กี ารทช่ี ว่ ยใหผ้ สู้ งู อายุสามารถไดย้ นิ เสยี งไดด้ ขี น้ึ

กจิ กรรม 3.2 ใครไมส่ ง่ งานครู ขอใหค้ นทก่ี าลงั คยุ อยู่
เขาหายไป สาธุ !
ตอนท่ี 1 | การหาสาเหตแุ ละกาหนดขอบเขตของปัญหาทส่ี นใจ

ใหน้ กั เรยี นหาสาเหตุของปัญหาทเ่ี ลอื กไวใ้ นกจิ กรรม 6.1 ตอนท่ี 1
โดยใชก้ ารวเิ คราะหด์ ว้ ยผงั กา้ งปลา

และสรปุ เป็นขอบเขตของปัญหาทจ่ี ะดาเนนิ การแกไ้ ข

1. วเิ คราะหห์ าสาเหตุและปัจจยั ของปัญหาทส่ี นใจ
ดว้ ยผงั กางปลา

2. สาเหตุของปัญหาทต่ี ดั สนิ ใจเลอื กเพอ่ื แกไ้ ข
3. กาหนดเขตขอบของปัญหาทส่ี นใจ

ใหน้ กั เรยี นทาใน Canva
และสง่ ทาง Google Classroom