กระบวนการผลิต

กระบวนการผลิต

                กระบวนการผลิตคืออะไร?

                                กระบวนการผลิตมาจากคำในภาษาลาตินสองคำคือ manus(hand) และ factus(make); ดังนั้นจึงหมายถึง การทำด้วยมือ“made by hand”

                                คำว่า“Made by hand” นำมาใช้ในภาษาอังกฤษว่า “manufacture” ในปี 1567 A.D. ในกระบวนการผลิตยุคใหม่จะมีการใช้ระบบอัตโนมัติและคอมพิวเตอร์ช่วยในการควบคุม โดยอยู่ในการดูแลของพนักงาน(Supervisor)

 

                ความหมายของกระบวนการผลิต คือ  
                                การประยุกต์ใช้กระบวนการทางกายภาพและทางเคมี เพื่อปรับปรุงคุณสมบัติของวัตถุดิบเพื่อผลิตเป็นชิ้นส่วน หรือผลิตภัณฑ์ต่างๆรวมถึงการประกอบชิ้นส่วนหลายชิ้นส่วนเข้าเป็นผลิตภัณฑ์”

 

                กระบวนการผลิตในอุตสาหรกรรม Manufacturing Industries

                อุตสาหกรรมประกอบด้วยกิจกรรมการผลิตและโครงสร้างการบริหาร เพื่อทำการผลิตผลิตภัณฑ์และบริการ โดยสามารถแบ่งอุตสาหกรรมออกเป็น

                                1.อุตสาหกรรมปฐมภูมิ (Primary industries) ซึ่งเป็นอุตสาหกรรมเกี่ยวกับการนำวัตถุดิบธรรมชาติมาใช้งาน เช่น การถลุงสินแร่ การปลูกพืช

                                2.อุตสาหกรรมทุตยภูมิ (Secondary industries) เป็นการนำผลผลิตจาก Primary industries มาใช้ผลิตเป็นสินค้าอุปโภค บริโภค โดยใช้กระบวนการผลิตเป็นพื้นฐาน เช่น โรงงานผลิตสินค้าต่างๆ

                                3.อุตสาหกรรมการบริการ เช่น การท่องเที่ยว การให้บริการการรักษา

                อย่างไรก็ตาม ยังมีอุตสาหกรรมบางประเภทที่ไม่เกี่ยวข้องกับเทคโนโลยีมากนัก เช่น โรงงานเย็บเสื้อผ้า โรงงานผลิตอาหาร เป็นต้น

 

 

                สิ่งที่ต้องคำนึงในการดำเนินการผลิต

                ปริมาณการผลิต(Production Quantity,Q)

                                ปริมาณการผลิต (Quantity Q) เป็นปัจจัยที่มีผลมากต่อแนวทางในการจัดการการผลิต ทั้งในเรื่อง จำนวนพนักงาน สิ่งอำนวยความสะดวก ขั้นตอนการดำเนินการและโครงสร้างขององค์การ

ปริมาณการผลิตต่อปี สามารถจัดเป็นกลุ่มได้ 3 กลุ่มดังนี้:

                                ปริมาณการผลิตต่ำ Low production คือ ผลิต1 to 100 หน่วย

                                ปริมาณการผลิตปานกลาง Medium production คือ ผลิต 100 to 10,000 หน่วย

                                ปริมาณการผลิตสูง High production คือ ผลิต 10,000 to millions of หน่วย

                ความหลากหลายของผลิตภัณฑ์ (Product Variety, P)

                                ความหลากหลายของผลิตภัณฑ์ คือ ความแตกต่างของชนิดของผลิตภัณฑ์ในโรงงานผลิต ซึ่งมีความแตกต่างกับปริมาณการผลิต เนื่องจากผลิตภัณฑ์แต่ละชนิดมีความแตกต่างทั้ง ขนาด รูปร่าง จำนวนชิ้นส่วน ซึ่งทำให้เกิดความยากในการดำเนินการผลิตยิ่งขึ้น

                ความสัมพันธ์ของปริมาณการผลิตกับความหลากหลายของการผลิต(Production Quantity and Product Variety)

                                ความสัมพันธ์ (Correlation)ของ P และ Q นั้นส่วนใหญ่จะเป็นแบบไม่คล้อยตามกัน คือ เมื่อปริมาณการผลิตสูง ความหลากหลายของผลิตภัณฑ์จะต่ำดังแสดงในรูปของความสัมพันธ์

                รูปแบบของความสัมพันธ์แบ่งเป็น

                                Soft product variety-คือ มีความแตกต่างและหลากหลายของผลิตภัณฑ์น้อย มีการใช้ชิ้นส่วนเดียวกันมาก เช่น รถยนต์บางรุ่นใช้ชิ้นส่วนร่วมกัน เป็นต้น

                                Hard product variety-คือ มีความแตกต่างและหลากหลายของผลิตภัณฑ์มาก มีการใช้ชิ้นส่วนร่วมกันน้อย เช่น ในการผลิตรถมอเตอร์ไซด์ร่วมกับรถขนาดใหญ่ เป็นต้น

                ความสามารถในการผลิต(Manufacturing Capability)

                                โรงงานผลิตประกอบไปด้วย กระบวนการ ระบบการทำงาน พนักงาน โดยออกแบบเพื่อทำการแปรรูปวัตถุดิบเป็นผลิตภัณฑ์ให้เกิดมูลค่าเพิ่มให้กับสินค้า (value added)

                ความสามารถในการผลิตจะขึ้นอยู่กับ ความสามารถทางเทคโนโลยีของกระบวนการ ข้อจำกัดทางกายภาพของผลิตภัณฑ์

ความสามารถของการผลิต

                ความสามารถทางเทคโนโลยีของกระบวนการ(Technological Processing Capability)

                                คือ ความสามารถของกระบวนการผลิตของโรงงานหรือบริษัท ความแม่นยำ ประสิทธิภาพในการผลิตนั้น ขึ้นอยู่กับความถูกต้องทั้งเรื่องวัตถุดิบและกระบวนการที่ถูกต้อง รวมถึงประสิทธิภาพของบุคคลากรในโรงงาน

                ข้อจำกัดทางกายภาพของผลิตภัณฑ์(Physical Product Limitations)

                                ข้อจำกัดทางกายภาพของผลิตภัณฑ์ เช่น ขนาด น้ำหนัก จะมีความเกี่ยวข้องกับกระบวนการผลิต คือเครื่องมือ อุปกรณ์ที่ต้องใช้ เครื่องมือในการขนถ่ายวัสดุ อุปกรณ์ การออกแบบสิ่งอำนวยความสะดวกต่างๆ เช่น อาคาร โครงสร้างระบบอาคาร เป็นต้น

                ความสามารถของการผลิต(Production Capacity)

                คือ ปริมาณการผลิตที่สามารถผลิตได้ในรอบเวลา (เดือน ปี) หรือเรียกว่ากำลังการผลิตของโรงงานที่สามารถผลิตได้สูงสุดภายใต้ทรัพยากรที่มีอยู่ เช่น จำนวนกะที่ทำการผลิต จำนวนชั่วโมงต่อกะ จำนวนพนักงานต่อกะ เป็นต้น โดยวัดเป็นหน่วยของผลผลิต เช่น ชิ้น คัน กล่อง

                วัสดุสำหรับการผลิต(Materials in Manufacturing) วัสดุในการผลิตจะแบ่งเป็น 3 ประเภทดังนี้คือ

                1.โลหะ(Metals)

                2.เซรามิก(Ceramics)

                3.พอลีเมอร์(Polymers)

                ซึ่งคุณสมบัติทางเคมี ทางกายภาพของวัสดุเหล่านี้มีความแตกต่างกัน ทำให้กระบวนการผลิตผลิตภัณฑ์จากวัสดุเหล่านี้ มีความแตกต่างกัน

นอกเหนือจากวัสดุทั้งสามแล้วยังมีวัสดุที่ได้จากการนำวัสดุทั้งสามมาผสมกันเรียกว่า

                4.วัสดุเชิงประกอบ Composites คือ วัสดุที่ได้จากการนำวัสดุเบื้องต้นทั้งสามมาผสมกัน ซึ่งจะได้วัสดุที่มีคุณสมบัติแตกต่างออกไป

               

 

โลหะ (Metals)

                โดยปกติแล้วอัลลอยด์ ซึ่งมีส่วนผสมของสองธาตุเป็นอย่างน้อย และมีโลหะเป็นส่วนประกอบอย่างน้อย 1 ธาตุ

                โลหะแบ่งเป็นสองกลุ่มคือ

                                1.โลหะจำพวกเหล็ก Ferrous metals มีส่วนผสมของเหล็กเป็นพื้นฐานประมาณ ∼75% เช่น เหล็กหล่อ(Cast iron) เหล็กกล้า(Steel) เหล็กบริสุทธิ์ จะมีข้อจำกัดในการนำมาสู่กระบวนการผลิต จึงต้องมีการผสมธาตุบางอย่างเข้าไป เช่น  

                เหล็กกล้า Steel มีส่วนผสมของคาร์บอนระหว่าง 0.02 to 2.11%

                เหล็กหล่อ Cast iron มีส่วนผสมของคาร์บอนระหว่าง 2% to 4%

                 

                                2.โลหะนอกจำพวกเหล็ก Nonferrous metals เป็นโลหะที่ไม่มีส่วนประกอบของเหล็กเป็นหลัก ซึ่งมีคุณสมบัติบางอย่างด้อยกว่าโลหะจำพวกเหล็ก แต่คุณสมบัติบางอย่างดีกว่า เช่น สามารถขึ้นรูปได้ดีกว่า โดยโลหะนอกจำพวกเหล็กยังแบ่งออกเป็น

                                                2.1 โลหะหนัก(Heavy metal) คือ มีความหนาแน่นมากกว่า 4 กก/ดม³ เช่น ทองแดง นิเกิล ตะกั่ว สังกะสี ดีบุก

                                                2.2 โลหะเบา (Light metal) มีความหนาแน่นน้อยกว่า 4 กก/ดม³  เช่น อะลูมิเนียม แมกนีเซียม

                                                2.3 โลหะประสม (Alloy metal) มีราคาแพงเนื่องจากมีคุณสมบัติที่ดีกว่าเหล็กธรรมดา เช่น การทนความร้อนสูง ความดันสูง ต้านทางการกัดกร่อนได้ดี เช่น ทองเหลือง ทองแดง เป็นต้น

รูปแสดงผลิตภัณฑ์จากโลหะประเภทต่างๆ

 

เซรามิก Ceramics

                เป็นสารประกอบที่มีธาตุอย่างน้อย 2 ธาตุ จับตัวแบบพันธะโควาเลนท์และไอออนิก เป็นวัสดุที่มีความสำคัญมากเนื่องจากมีความแข็งแรงมากในอุณหภูมิสูง น้ำหนักเบา การนำไฟฟ้าต่ำ แต่มีข้อเสียคือเปราะโดยแบ่งเป็น 2 กลุ่มดังนี้คือ

                1.คริสตัลไลน์เซรามิก Crystalline ceramics ประกอบไปด้วย

                                เซรามิกดั้งเดิม Traditional ceramics เช่น ดินเหนียว ซึ่งประกอบไปด้วยส่วนประกอบคือ เซลิกา ควอทซ์ โซเดียม โปแตสเซียม

                                 เซรามิกสมัยใหม่ Modern ceramics คือ เซรามิกโครงสร้างเช่น อะลูมินาออกไซด์ ซิลิกอนคาร์ไบด์ นำมาใช้ในงานทางด้านอิเลคโทรนิกส์

                2. แก้ว Glasses ซึ่งประกอบไปด้วยซิลิกา เป็นส่วนใหญ่ (SiO2)

 

                พอลิเมอร์ (Polymers)หรือพลาสติก

                                เป็นสารประกอบอินทรีย์ที่มีโมเลกุลขนาดใหญ่ ประกอบด้วยอะตอมของไฮโดรเจนและคาร์บอนเป็นส่วนใหญ่ จับตัวกับธาตุอื่น เช่น ออกซิเจน ไนโตรเจนและคลอรีน สามารถสังเคราะห์ขึ้นได้ ประกอบด้วยหน่วยที่เล็กที่สุดเรียกว่า โมโนเมอร์ (Monomer) จับตัวกันมากมายกลายเป็น พอลิเมอร์(Polymers) โดยแบ่งออกเป็นสามประเภทคือ ,

                                                1.เทอร์โมพลาสติก(Thermoplastic polymers) เป็นโพลีเมอร์ที่สามารถขึ้นรูปด้วยความร้อนและความดันได้ ได้มาจากกระบวนการโพลีไมเซชั่น can be subjected to multiple heating and cooling cycles without altering their molecular structure

                                                2.เทอร์โมเซตพลาสติก(Thermosetting polymers) มีลักษณะของโมโนเมอร์ที่ไม่สามารถคืนรูปได้อีกหลังจากผ่านกระบวนการความร้อนแล้ว

                                                3.อีลาสโทเมอร์(Elastomers) เป็นโพลีเมอร์ที่สังเคราะห์ขึ้น สามารถยืดตัวและกลับมาสู่สภาพเดิมเมื่อนำภาระออก เช่น โพลียูรีเทน ซิลิโคน ยางสังเคราะห์ วัสดุอีลาสโตเมอร์ที่มีความสำคัญ เช่น

               

                ยางธรรมชาติ เป็นยางของต้นยางพารา นำมาผสมกับกรอน้ำส้ม เพื่อทำให้ยางข้นเหนียว แล้วอบด้วยความร้อน 150 C

                ยางสังเคราะห์ เป็นยางธรรมชาติที่เกิดจากการสังเคราะห์ เช่น สไตรีนบูทาดีน โคโพลีบูทาดีน และยางสังเคราะห์ที่เป็นผลผลิตจากการกลั่นน้ำมันปิโตรเลียม เช่น บูตาดีนรับเบอร์ ใช้ทำรถยนต์

อิลาสโตเมอร์

วัสดุเชิงประกอบ Composites

                เป็นการนำเอาวัสดุตั้งแต่สองชนิดขึ้นไปมารวมกันทั้งทางกลและทางโลหะวิทยา เพื่อนำคุณสมบัติที่ดีของวัสดุแต่ละชนิดมารวมกัน และได้วัสดุใหม่ที่มีคุณสมบัติดีขึ้นกว่าเดิม เช่น ความสามารถในการทนการกัดกร่อนทางเคมี การทนต่อความร้อน ความแข็งแรง ความเป็นตัวนำ ตัวอย่างของวัสดุเชิงประกอบ เช่น กราไฟต์ ไฟเบอร์แกลส เป็นต้น

                การแบ่งกลุ่มกระบวนการผลิต  กระบวนการผลิตมีพื้นฐานหลักสองประเภทคือ

                1.กระบวนการการผลิตชิ้นส่วน โดยแปรรูปวัตถุดิบ ทั้งด้านคุณสมบัติทางเคมี ทางกายภาพ ให้เป็นผลิตภัณฑ์หรือชิ้นงานที่สามารถใช้งานได้สมบูรณ์มากยิ่งขึ้น และเป็นการเพิ่มมูลค่าให้กับวัตถุดิบหรือชิ้นส่วนนั้นๆ ซึ่งมีกระบวนการสามอย่างด้วยกันคือ

                1.การขึ้นรูปวัสดุ Shaping operations

                2.การปรับเปลี่ยนคุณสมบัติของวัสดุ Property-enhancing operations

                3.การตกแต่งผิวสำเร็จ Surface processing เช่น การขัด การเคลือบ

               

                การขึ้นรูปวัสดุ Shaping operations มี 4 ประเภท คือ

                1.การหล่อ(Casting) การฉีดด้วยแม่พิมพ์(Molding) ที่ต้องให้ความร้อนกับวัสดุจนเป็นของเหลว แล้วเทลงในแบบ(Mold) วัสดุที่ใช้กระบวนการผลิตนี้ได้แก่ เซรามิก โลหะ แก้ว

                2.กระบวนการขึ้นรูปวัสดุผง (Particulate processing) เริ่มจากการนำวัสดุที่เป็นผงมาให้ความร้อนแล้วอัดขึ้นรูป เช่น วัสดุผงโลหะ เซรามิก เป็นต้น

                3.กระบวนการเปลี่ยนรูปด้วยแรง Deformation processes เริ่มจากวัสดุแข็งและเหนียว เช่น โลหะ โดยการเปลี่ยนรูปจะเกิดจากการเปลี่ยนแปลงภายในของวัสดุ บางกระบวนการอาจใช้ความร้อนช่วยอุณหภูมิที่ใช้จะต่ำกว่าจุดหลอมละลาย เช่น การตีขึ้นรูป(Forging)

                4.กระบวนการตัดเศษวัสดุ Material removal เริ่มจากวัสดุที่เป็นของแข็ง ซึ่งนำบางส่วนที่ไม่ได้ใช้งานออกไปทำให้ได้รูปทรงที่ต้องการ เช่น การตัด การเจาะ การกลึง เป็นต้น

               

 

                การปรับเปลี่ยนคุณสมบัติของวัสดุ Property-enhancing operations

                                เป็นการเพิ่มคุณสมบัติทางกาย เป็นกระบวนการลำดับที่สองต่อจากการขึ้นรูปด้วยเครื่องจักร เช่น การอบชุบโลหะด้วยความร้อน กับวัสดุจำพวก โลหะและแก้ว ส่วนในการผลิตวัสดุผง และเซรามิก การให้ความร้อนจะช่วยให้เกิดความแข็งแรงเนื่องจากแรงกดอัด

               

                การตกแต่งผิวสำเร็จ Surface Processing Operations

                                1. เป็นการเตรียมผิวชิ้นงานให้สะอาดพร้อมสำหรับการใช้งาน เช่น การเคลือบสี การพ่นสี การชุบผิวด้วยไฟ เพื่อให้ผิวของวัสดุมีความแข็งแรงทนทานและสวยงามยิ่งขึ้นประกอบไปด้วย

                                                1.การทำความสะอาด Cleaning

                                                2.การปรับปรุงผิวงาน เช่น การขัดด้วยทราย

                                                3.การเคลือบผิว

 

                2.กระบวนการประกอบ เป็นการเชื่อมชิ้นส่วนที่มากกว่าสองชิ้นส่วนขึ้นไป เพื่อให้กลายเป็นชิ้นงานใหม่ที่สามารถทำงานได้มากขึ้น

                                กระบวนการเชื่อมต่อแบบถาวร (Permanent joint process) เช่น การเชื่อม บัดกรี

                                กระบวนการต่อทางกล(Mechanical fastening) เช่น การต่อด้วยสกรู หมุดย้ำ สวมอัด

                                ระบบการผลิต(Production Systems)

                 

อ้างอิง

•          อ.ศิวดล  กัญญาคำ

      สาขาการจัดการงานวิศวกรรมและเทคโนโลยี

      มหาวิทยาลัยราชภัฏมหาสารคาม

•          อ.ธรรม์ณชาติ วันแต่ง

      สาขาวิชาเทคโลยีการผลิต

      มหาวิทยาลัยราชภัฎเพชรบูรณ์