Automation Pyramid คืออะไร ทำไมช่างวัดคุมต้องรู้จัก ISA-95

Automation Pyramid คือแบบจำลองที่แบ่งระบบอัตโนมัติในโรงงานออกเป็น 5 ระดับ ตั้งแต่อุปกรณ์หน้างานจริงไปจนถึงการวางแผนธุรกิจระดับองค์กร อ้างอิงตามมาตรฐาน ISA-95 และ IEC 62264 ที่กำหนดขึ้นเพื่อให้ระบบ ERP (การวางแผนทรัพยากรองค์กร) กับระบบ MES (การจัดการดำเนินการผลิต) เชื่อมข้อมูลกันได้อย่างเป็นระบบ ช่างและวิศวกรวัดคุมทำงานอยู่ในระดับล่างสุดของพีระมิดนี้ แต่การเข้าใจภาพรวมทั้งหมดจะช่วยให้มองเห็นว่าข้อมูลที่วัดได้หน้างานไปมีผลต่อการตัดสินใจระดับองค์กรอย่างไร

ตอนเริ่มงานใหม่ ๆ ผมรู้จักแค่ PLC กับ DCS เพราะเป็นอุปกรณ์ที่เจอหน้างานทุกวัน กว่าจะเข้าใจว่าโรงงานมีระบบซ้อนกันอยู่หลายชั้นเหนือขึ้นไปอีก ก็ต่อเมื่อได้เห็นภาพ Automation Pyramid ทั้งหมด บทความนี้จะพาไล่ทีละระดับให้เข้าใจง่ายที่สุด

Automation Pyramid มีกี่ระดับ อะไรบ้าง

ตามมาตรฐาน ISA-95 แบ่งฟังก์ชันการทำงานออกเป็น 5 ระดับ เรียงจากล่างขึ้นบน ดังนี้

ระดับที่ 0 อุปกรณ์ในกระบวนการผลิต — ตัวเครื่องจักรและอุปกรณ์ในกระบวนการจริง เช่น เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน ถังปฏิกรณ์ อุปกรณ์แยกสาร
ระดับที่ 1 อุปกรณ์สำหรับการวัดและควบคุม — เซนเซอร์ ทรานสมิตเตอร์ วาล์วควบคุม มอเตอร์ ทำหน้าที่วัดค่าและลงมือปรับกระบวนการโดยตรง
ระดับที่ 2 การควบคุมกระบวนการผลิต — ระบบควบคุมพื้นฐาน (Basic Process Control System หรือ BPCS) เช่น PLC หรือ DCS ทำงานในช่วงเวลาเป็นนาทีหรือวินาที แบ่งวิธีควบคุมเป็นแบบแบตช์ ต่อเนื่อง และไม่ต่อเนื่อง
ระดับที่ 3 การจัดการและดำเนินการผลิต — ระบบ MES (Manufacturing Execution Systems) ดูแลการจัดการผลิต บำรุงรักษา คุณภาพ และสินค้าคงคลัง ทำงานในช่วงเวลาเป็นวันหรือชั่วโมง
ระดับที่ 4 การวางแผนทางธุรกิจและโลจิสติกส์ — ระบบ ERP (Enterprise Resource Planning) ดูแลการสั่งซื้อวัตถุดิบ การวางแผนการผลิตระยะยาว ทำงานในช่วงเวลาเป็นสัปดาห์ เดือน หรือปี

ภาพที่ 1 โมเดล Automation Pyramid ตามมาตรฐาน ISA-95 และ IEC 62264

ช่างและวิศวกรวัดคุมอยู่ตรงไหนของพีระมิดนี้

งาน Instrumentation and Control ส่วนใหญ่อยู่ในระดับที่ 1 (Field Devices) และเชื่อมต่อกับระดับที่ 2 (BPCS) โดยตรง เพราะเป็นชั้นที่ใกล้กระบวนการจริงที่สุด ข้อมูลที่เครื่องมือวัดหน้างานส่งขึ้นไป จะถูกส่งต่อผ่าน HMI หรือ SCADA (ระบบควบคุมและประมวลผลแบบศูนย์รวม) ไปจนถึงระดับ MES และ ERP ในลำดับถัดไป ถ้าข้อมูลที่วัดได้ในระดับล่างคลาดเคลื่อน ผลกระทบจะไล่ขึ้นไปกระทบการตัดสินใจในระดับบนได้เช่นกัน

ทำไมช่างวัดคุมต้องรู้จัก ISA-95

แม้งานประจำวันจะอยู่แค่ระดับ 1-2 แต่การเข้าใจภาพรวมทั้งพีระมิดช่วยให้มองเห็นว่าข้อมูลที่เก็บจากหน้างานถูกนำไปใช้ต่ออย่างไร เช่น ข้อมูลอัตราการผลิตที่วัดได้จะถูกส่งต่อไปคำนวณต้นทุนที่ระดับ MES หรือใช้วางแผนสั่งซื้อวัตถุดิบที่ระดับ ERP การเข้าใจจุดเชื่อมต่อนี้ยังช่วยให้สื่อสารกับฝ่ายไอทีหรือฝ่ายวางแผนการผลิตได้ตรงประเด็นมากขึ้น เวลาที่ต้องทำงานร่วมกันข้ามแผนก

Automation Pyramid ต่างจาก IoT/IIoT อย่างไร

Automation Pyramid แบบดั้งเดิมมีลักษณะเป็นลำดับชั้น ข้อมูลไหลขึ้นลงตามระดับ ส่วนแนวคิด Industrial Internet of Things (IIoT) ที่มาพร้อมการปฏิวัติอุตสาหกรรมครั้งที่ 4 เน้นการเชื่อมโยงเครือข่ายการผลิตตั้งแต่ต้นน้ำถึงปลายน้ำแบบ Real Time ทำให้ข้อมูลบางส่วนสามารถส่งข้ามระดับได้เร็วขึ้นโดยไม่ต้องไล่ผ่านทุกชั้นเหมือนโมเดลดั้งเดิม แต่พื้นฐานของ ISA-95 ยังคงเป็นกรอบอ้างอิงหลักที่ใช้อธิบายหน้าที่ของแต่ละระดับอยู่

แหล่งอ้างอิง

รศ.ดร.ธีรวัฒน์ เทพมณี, “พื้นฐานการวัดและการควบคุมในระบบอัตโนมัติ” (เล่ม 1), V.02.2020, หัวข้อ 1.2 มาตรฐาน ISA-95 และ IEC 62264, หน้า 3-12
เด็กช่างวัด, “เลิกเดา ระบบวัดคุม”, Chapter 01 Automation Pyramid (ISA-95)