การควบคุมกระบวนการโดยเครื่องควบคุมแบบกระจายส่วน

Process Control with Distribution Control System (DCS)

เพื่อให้ผู้เรียนวิเคราะห์พฤติกรรมทางพลศาสตร์ (Dynamics) ของกระบวนการทางอุตสาหกรรม ทั้งแบบ First-order และ Second-order ได้ เพื่อให้ผู้เรียนสามารถออกแบบและปรับแต่ง (Tuning) ระบบควบคุมแบบ PID ในระบบ DCS ได้อย่างมีประสิทธิภาพ เพื่อให้ผู้เรียนสามารถประยุกต์ใช้ซอฟต์แวร์ทางวิศวกรรม (เช่น CODESYS หรือแพลตฟอร์มเฉพาะของแบรนด์) ในการเขียนโปรแกรมควบคุมตามมาตรฐาน IEC 61131-3 เพื่อให้ผู้เรียนสามารถบูรณาการระบบ DCS เข้ากับอุปกรณ์ภายนอกผ่านโปรโตคอลอุตสาหกรรม และพัฒนาระบบส่วนติดต่อผู้ใช้งาน (HMI/SCADA) ระดับสูงได้
เน้นการเรียนรู้แบบ Project-Based Learning (PjBL) โดยเชื่อมโยงองค์ความรู้ด้าน DCS เข้ากับเทคโนโลยีการผลิตยุคใหม่ (Industry 4.0) เช่น การสื่อสารกับหุ่นยนต์อุตสาหกรรม ระบบ Computer Vision และการจัดการข้อมูลเชิงลึก
หลักการควบคุมกระบวนการ โครงสร้างและสถาปัตยกรรมของระบบควบคุมแบบกระจายส่วน (DCS) ฮาร์ดแวร์และซอฟต์แวร์ของ DCS มาตรฐานเครือข่ายการสื่อสารในอุตสาหกรรม การเขียนโปรแกรมควบคุมตามมาตรฐาน IEC 61131-3 กลยุทธ์การควบคุมและการปรับแต่งค่า PID การออกแบบหน้าจอแสดงผลและสั่งการ (HMI) การจัดการฐานข้อมูลและสัญญาณเตือน การบูรณาการ DCS กับระบบอัตโนมัติอื่นๆ และการฝึกปฏิบัติการประยุกต์ใช้งานในอุตสาหกรรม
จัดสรรเวลา 2 ชั่วโมง/สัปดาห์ ณ ห้องพักอาจารย์ หรือผ่านช่องทางออนไลน์ (เช่น MS Teams, Zoom)
มีวินัย ตรงต่อเวลา และมีความรับผิดชอบต่อตนเอง สังคม และงานที่ได้รับมอบหมาย มีความซื่อสัตย์สุจริต ไม่ลอกเลียนแบบผลงานทางวิศวกรรมหรือโค้ดโปรแกรมของผู้อื่น ตระหนักถึงความปลอดภัยในการปฏิบัติงานกับเครื่องจักรและระบบควบคุมอัตโนมัติ (Safety Awareness) และไม่เพิกเฉยต่อระบบสัญญาณเตือน (Alarm) หรือข้อกำหนดด้านความปลอดภัย  
ปลูกฝังระเบียบวินัยผ่านการเข้าชั้นเรียนให้ตรงเวลา และการส่งงานตามกำหนด สอดแทรกกรณีศึกษา (Case Study) ด้านอุบัติภัยทางอุตสาหกรรมที่เกิดจากความประมาทหรือการออกแบบระบบควบคุมที่ไม่ได้มาตรฐาน เพื่อให้เห็นความสำคัญของความปลอดภัย กำหนดกฎระเบียบด้านความปลอดภัยในห้องปฏิบัติการอย่างเคร่งครัด (เช่น การตรวจสอบ Wiring ก่อนจ่ายไฟ) เป็นแบบอย่างที่ดีแก่นักศึกษาในด้านความเป็นมืออาชีพและความรับผิดชอบ
ประเมินจากพฤติกรรมการเข้าเรียน การตรงต่อเวลา และการส่งงาน สังเกตพฤติกรรมการปฏิบัติงานในห้องปฏิบัติการ การสวมใส่อุปกรณ์ความปลอดภัย (ถ้ามี) และการปฏิบัติตามกฎระเบียบ ประเมินความซื่อสัตย์จากการทำข้อสอบและการเขียนรายงานปฏิบัติการ (ไม่มีการคัดลอกผลงาน)
มีความรู้ความเข้าใจในหลักการทางพลศาสตร์ของกระบวนการ (Process Dynamics) และคณิตศาสตร์ที่เกี่ยวข้องกับระบบควบคุม เข้าใจโครงสร้าง สถาปัตยกรรม และการทำงานของฮาร์ดแวร์ระบบ DCS (Controller, I/O Modules, Redundancy) มีความรู้ในการเขียนโปรแกรมควบคุมระบบ DCS ตามมาตรฐานอุตสาหกรรม IEC 61131-3 เข้าใจกลยุทธ์การควบคุมกระบวนการขั้นสูง (เช่น Cascade, Feedforward, Ratio) และเทคนิคการปรับแต่ง (Tuning) พารามิเตอร์ PID มีความรู้ด้านโปรโตคอลการสื่อสารในอุตสาหกรรม การออกแบบ HMI/SCADA และระบบจัดการข้อมูล (Historian/Alarm)
บรรยายเชิงปฏิสัมพันธ์ (Interactive Lecture) โดยใช้สื่อนำเสนอ ภาพประกอบ และซอฟต์แวร์จำลองสถานการณ์ การจัดการเรียนรู้โดยใช้ปัญหาเป็นฐาน (Problem-Based Learning) เพื่อให้นักศึกษาเชื่อมโยงทฤษฎีสู่การปฏิบัติ ยกตัวอย่างโจทย์ปัญหาและลักษณะของกระบวนการจริงในโรงงานอุตสาหกรรม ศึกษาค้นคว้าด้วยตนเองผ่านคู่มืออุปกรณ์ (Manual) และมาตรฐานทางวิศวกรรม
การสอบย่อย (Quiz) เพื่อทดสอบความเข้าใจรายสัปดาห์ การสอบกลางภาค (Midterm) และสอบปลายภาค (Final) ด้วยข้อสอบที่เน้นความเข้าใจและการประยุกต์ใช้ทฤษฎี ตรวจประเมินความถูกต้องของแบบฝึกหัดและรายงานผลการศึกษาค้นคว้า
สามารถคิดวิเคราะห์ รวบรวมข้อมูล และสร้างแบบจำลองทางคณิตศาสตร์เบื้องต้นสำหรับกระบวนการทางอุตสาหกรรมได้ สามารถประยุกต์ใช้ความรู้เพื่อวิเคราะห์หาสาเหตุของปัญหาในระบบควบคุม (Troubleshooting) และเสนอแนวทางแก้ไขได้อย่างเป็นระบบ สามารถออกแบบและเลือกใช้กลยุทธ์การควบคุม (Control Strategies) ที่เหมาะสมกับพฤติกรรมของกระบวนการที่มีความซับซ้อนได้
มอบหมายโจทย์ปัญหาทางวิศวกรรม (Engineering Problems) ที่จำลองเหตุการณ์จริง เช่น ระบบมีสัญญาณรบกวน (Disturbance) ให้วิเคราะห์และออกแบบระบบควบคุมเพื่อแก้ปัญหา การฝึกปฏิบัติการจำลองการทำงานของระบบ (Simulation) เพื่อทดสอบสมมติฐานและการปรับตั้งค่าพารามิเตอร์ มอบหมายโครงงาน (Mini-Project) ที่ต้องมีการวิเคราะห์ ออกแบบ และนำเสนอแนวคิด
ตรวจประเมินจากผลลัพธ์ของชิ้นงานโครงงาน หรือแบบฝึกหัดเชิงวิเคราะห์ ประเมินจากความสามารถในการอธิบายเหตุผลและการแก้ปัญหาเฉพาะหน้าในห้องปฏิบัติการ ข้อสอบอัตนัยที่เน้นการวิเคราะห์สถานการณ์และออกแบบระบบ (Analysis and Design Synthesis)
สามารถทำงานร่วมกับผู้อื่นในรูปแบบทีมวิศวกรรมได้อย่างมีประสิทธิภาพ ทั้งในฐานะผู้นำและผู้ตาม มีความรับผิดชอบต่องานที่ได้รับมอบหมายในส่วนของตนเองให้สำเร็จลุล่วงตามเป้าหมายของกลุ่ม สามารถปรับตัวเข้ากับสถานการณ์และรับฟังความคิดเห็นของเพื่อนร่วมงานในการแก้ปัญหาระบบอัตโนมัติ
ประเมินจากพฤติกรรมการทำงานเป็นทีม การให้ความร่วมมือ และการแบ่งปันความรู้ในห้องปฏิบัติการ ประเมินผลสำเร็จของชิ้นงานกลุ่มที่สะท้อนถึงการบูรณาการงานของแต่ละบุคคล การประเมินเพื่อนร่วมกลุ่ม (Peer Evaluation) ด้านความรับผิดชอบและการมีส่วนร่วม
สามารถวิเคราะห์และแปลความหมายของข้อมูลเชิงตัวเลขจากระบบเก็บข้อมูล (Historical Data / Data Logging) และกราฟแนวโน้ม (Trend) ได้ สามารถใช้ซอฟต์แวร์ทางวิศวกรรมเฉพาะทาง (เช่น ซอฟต์แวร์ DCS, CODESYS, โปรแกรมจำลองระบบ หรือ Python เบื้องต้นสำหรับการจัดการข้อมูล) ในการตั้งค่าและเขียนโปรแกรม สามารถสื่อสาร สรุปประเด็นปัญหา และนำเสนอผลงานทางวิศวกรรมผ่านรายงานเชิงวิชาการและการนำเสนอด้วยวาจาได้อย่างมีประสิทธิภาพ
ฝึกปฏิบัติการใช้งานซอฟต์แวร์เพื่อดึงข้อมูลจากระบบควบคุมมาวิเคราะห์ทางสถิติหรือสร้างกราฟ มอบหมายการเขียนรายงานผลการทดลอง (Lab Report) ที่ต้องมีการสรุปผลด้วยข้อมูลเชิงตัวเลขและแผนภาพอย่างถูกต้องตามหลักวิชาการ จัดให้มีการนำเสนอโครงงานปากเปล่า (Oral Presentation) พร้อมใช้งานนำเสนอ (Presentation Software)
ประเมินจากความถูกต้องของข้อมูล การสร้างกราฟ และการคำนวณในรายงานปฏิบัติการ ประเมินทักษะการใช้ซอฟต์แวร์จากการทดสอบภาคปฏิบัติ (Practical Test) ประเมินทักษะการสื่อสารจากความชัดเจน การใช้ภาษาทางวิศวกรรม และรูปแบบการนำเสนอผลงานโครงงาน
ประเมินจากความถูกต้องของข้อมูล การสร้างกราฟ และการคำนวณในรายงานปฏิบัติการ ประเมินทักษะการใช้ซอฟต์แวร์จากการทดสอบภาคปฏิบัติ (Practical Test) ประเมินทักษะการสื่อสารจากความชัดเจน การใช้ภาษาทางวิศวกรรม และรูปแบบการนำเสนอผลงานโครงงาน
มีทักษะความชำนาญในการต่อวงจรและเชื่อมต่ออุปกรณ์ฮาร์ดแวร์ (Wiring) ระหว่าง Controller กับ I/O Modules และอุปกรณ์ Field Devices เครื่องมือวัดอุตสาหกรรม สามารถปฏิบัติการตั้งค่าคอนฟิกูเรชันเครือข่าย (Network Configuration) ระหว่างอุปกรณ์ควบคุมได้อย่างถูกต้อง สามารถใช้งานเครื่องมือวัดทางไฟฟ้าและการประเมินสถานะของระบบฮาร์ดแวร์ได้อย่างคล่องแคล่วและปลอดภัย
สาธิต (Demonstration) การใช้อุปกรณ์และการเชื่อมต่อฮาร์ดแวร์ที่ถูกต้องและปลอดภัยโดยอาจารย์ผู้สอน ให้นักศึกษาลงมือปฏิบัติจริง (Hands-on Practice) กับชุดทดลองระบบ DCS / PLC และอุปกรณ์เซนเซอร์ในอุตสาหกรรม จัดกิจกรรมแบบเรียนรู้ผ่านการลองผิดลองถูกอย่างมีระบบ (Troubleshooting practice) โดยมีอาจารย์คอยให้คำแนะนำ
สาธิต (Demonstration) การใช้อุปกรณ์และการเชื่อมต่อฮาร์ดแวร์ที่ถูกต้องและปลอดภัยโดยอาจารย์ผู้สอน ให้นักศึกษาลงมือปฏิบัติจริง (Hands-on Practice) กับชุดทดลองระบบ DCS / PLC และอุปกรณ์เซนเซอร์ในอุตสาหกรรม จัดกิจกรรมแบบเรียนรู้ผ่านการลองผิดลองถูกอย่างมีระบบ (Troubleshooting practice) โดยมีอาจารย์คอยให้คำแนะนำ
กิจกรรมที่ ผลการเรียนรู้ * วิธีการประเมินผลนักศึกษา สัปดาห์ที่ประเมิน สัดส่วนของการประเมินผล
ไม่มีข้อมูล
เพื่อให้นักศึกษามีส่วนร่วมในการประเมินและสะท้อนมุมมองต่อการจัดการเรียนการสอนอย่างเป็นรูปธรรม จะใช้กลยุทธ์ดังนี้:

การประเมินผ่านระบบออนไลน์: ให้นักศึกษาประเมินประสิทธิผลของรายวิชาและการสอนของอาจารย์ผ่านระบบประเมินออนไลน์ของมหาวิทยาลัยเมื่อสิ้นสุดภาคการศึกษา การสะท้อนความคิดเห็นเชิงลึก (Reflection & Feedback): จัดทำแบบสอบถามเฉพาะกิจ (เช่น ผ่าน Google Forms) ในช่วงกลางภาคและปลายภาค เพื่อเจาะจงสอบถามความพึงพอใจต่อเครื่องมือในห้องปฏิบัติการ (เช่น ชุดทดลอง DCS, ซอฟต์แวร์ CODESYS) และความเหมาะสมของภาระงานในชิ้นงานโครงงาน (Mini Project) การสนทนากลุ่มย่อย (Focus Group): เปิดโอกาสให้นักศึกษาซักถามและแสดงความคิดเห็นเกี่ยวกับเนื้อหาวิชา หรือความยากง่ายของใบงาน (Lab Sheet) ในช่วงท้ายของชั่วโมงปฏิบัติการแต่ละสัปดาห์
การประเมินประสิทธิภาพและประสิทธิผลในการสอนของอาจารย์ จะใช้วิธีการดังต่อไปนี้:

การประเมินจากผลสัมฤทธิ์ของนักศึกษา: วิเคราะห์จากคะแนนสอบ (กลางภาคและปลายภาค) สถิติคะแนนการทำปฏิบัติการ และคุณภาพของผลงานโครงงานที่สะท้อนถึงความเข้าใจในการบูรณาการระบบควบคุม การสังเกตการณ์การสอน (Peer Observation): เชิญอาจารย์ผู้สอนร่วม หรืออาจารย์ในสาขาวิชาวิศวกรรมระบบควบคุม/เมคคาทรอนิกส์ เข้าสังเกตการณ์การสอนในชั้นเรียนหรือห้องปฏิบัติการ เพื่อแลกเปลี่ยนมุมมองและให้ข้อเสนอแนะเกี่ยวกับเทคนิคการถ่ายทอดความรู้ การประเมินตนเองของผู้สอน: อาจารย์ผู้สอนบันทึกผลการจัดการเรียนรู้ ปัญหา อุปสรรค และพฤติกรรมของนักศึกษาในแต่ละสัปดาห์ เพื่อใช้เป็นข้อมูลเบื้องต้นในการปรับปรุงการสอน
เมื่อได้ผลการประเมินจากข้อ 1 และ 2 จะนำมาสู่กระบวนการปรับปรุงการสอน ดังนี้:

การวิเคราะห์และปรับวิธีสอน: นำผลข้อเสนอแนะจากนักศึกษามาปรับปรุงรูปแบบการสอน เช่น หากนักศึกษามีปัญหาในการเขียนโปรแกรมแบบ Structured Text (ST) จะเพิ่มชั่วโมงการสอนเสริม หรือเพิ่มโจทย์แบบฝึกหัดที่เป็นขั้นเป็นตอนมากขึ้น การปรับปรุงเนื้อหาและเทคโนโลยีให้เป็นปัจจุบัน: อัปเดตใบงานการทดลองและกรณีศึกษาให้สอดคล้องกับเทคโนโลยีอุตสาหกรรมยุค 4.0 เช่น การเพิ่มหัวข้อการดึงข้อมูลจาก DCS ด้วย Python หรือการเชื่อมต่อโปรโตคอลใหม่ๆ (เช่น OPC UA) เข้าไปในบทเรียน การส่งเสริมการเรียนรู้แบบ Active Learning: ปรับลดเวลาการบรรยายทฤษฎีทางเดียว และเพิ่มสัดส่วนการจำลองกระบวนการ (Process Simulation) ก่อนลงมือปฏิบัติจริงกับฮาร์ดแวร์ เพื่อสร้างความเข้าใจที่ลึกซึ้งยิ่งขึ้น
เพื่อให้มั่นใจว่าผลการเรียนรู้ของนักศึกษาบรรลุตามมาตรฐานที่กำหนดไว้ในหมวดที่ 4 (ผลการเรียนรู้ 6 ด้าน) จะดำเนินการดังนี้:

การทวนสอบระดับรายวิชาโดยอาจารย์ผู้สอน: มีการจัดทำเกณฑ์การให้คะแนน (Rubric Score) ที่ชัดเจนสำหรับประเมินชิ้นงานโครงงาน และรายงานการทดลอง และแจ้งให้นักศึกษาทราบล่วงหน้า การทวนสอบระดับภาควิชา/หลักสูตร: ภาควิชาฯ แต่งตั้ง "คณะกรรมการทวนสอบมาตรฐานผลสัมฤทธิ์ระดับรายวิชา" ทำหน้าที่สุ่มตรวจกระดาษคำตอบสอบกลางภาคและปลายภาค ตรวจสอบความเหมาะสมของการออกข้อสอบ การตรวจให้คะแนนแบบฝึกหัด และรายงานโครงงาน ให้สอดคล้องกับผลการเรียนรู้ที่ระบุไว้ใน มคอ.3 การประเมินทักษะทางวิชาชีพ: ทดสอบทักษะปฏิบัติการ (Practical Test) แบบสุ่ม หรือประเมินจากการแก้ปัญหาเฉพาะหน้า (Troubleshooting) ระหว่างการทำโครงงาน เพื่อยืนยันว่านักศึกษาสามารถต่อวงจรและ Config ระบบ DCS ได้จริงตามมาตรฐาน
การนำข้อมูลทั้งหมดมาวางแผนพัฒนาสำหรับปีการศึกษาถัดไป:

การจัดทำรายงานผลการดำเนินการ (มคอ. 5): อาจารย์ผู้สอนรวบรวมข้อมูล ผลการประเมิน ปัญหาและอุปสรรคในการจัดการเรียนการสอน จัดทำเป็นรายงาน มคอ. 5 ภายใน 30 วันหลังสิ้นสุดภาคการศึกษา การทบทวนรายวิชาประจำปี: นำผลจาก มคอ. 5 และข้อเสนอแนะจากคณะกรรมการทวนสอบฯ เข้าหารือในที่ประชุมสาขาวิชา เพื่อพิจารณาปรับปรุงจุดที่บกพร่อง และวางแผนงบประมาณในการจัดหา/ซ่อมบำรุงชุดทดลอง DCS หรือซอฟต์แวร์ลิขสิทธิ์ให้เพียงพอต่อจำนวนนักศึกษา การนำร่องปรับปรุงหลักสูตร: นำข้อค้นพบจากรายวิชานี้ (เช่น ทักษะที่ภาคอุตสาหกรรมต้องการเพิ่มเติม) ไปเป็นข้อมูลป้อนกลับ (Feedback) ให้กับคณะกรรมการบริหารหลักสูตร เพื่อใช้ในการปรับปรุงหลักสูตรวิศวกรรมศาสตรบัณฑิตในรอบปีการประเมินถัดไป