บทที่ 1 บทนำ 

1.1 การออกแบบทางวิศวกรรม (Engineering Design)

ในการออกแบบทางวิศวกรรม จะต้องคำนึงถึง 1) ตอบสนองต่อหน้าที่หลักต่างๆ ที่ต้องการ 2) มีประสิทธิภาพและประหยัดค่าใช้จ่าย 3) เป็นไปตามจริยธรรม กฎระเบียบ ข้อบังคับต่างๆ โดยมีขั้นตอน ดังรูปที่ 1.1 คือ การสรรค์สร้างความคิด การรวบรวมความคิด การพัฒนาและทดสอบแนวคิด การพัฒนากลยุทธ์การตลาด การวิเคราะห์ทางธุรกิจ การพัฒนาผลิตภัณฑ์ การทดสอบตลาด การเข้าสู่การพานิชย์ และอีกแนวคิดหนึ่ง อาจแบ่งออกเป็น การพัฒนาแนว การออแบบ การผลิต การจัดส่ง/ติดตั้ง การใช้งาน การบำรุงรักษา การรื้อถอน-ทำลาย/นำกลับมาใช้ใหม่ ซึ่งหากพิจารณาขั้นที่การพัฒนาแนวคิดและทดสอบ หรือการออกแบบอาจแบ่งได้ดังนี้

1) การกำหนดปัญหา เป็นการกำหนดปัญหาหรือความต้องการ โดยมีการวางแผนงานการพัฒนาหรือออกแบบผลิตภัณฑ์ เช่น การใช้ Quality Function Deployment (QFD) เป็นเครื่องมือวิเคราะห์ความต้องการของลูกค้า โดยแปลงความต้องการของลูกค้าให้เป็นข้อกำหนดของผลิตภัณฑ์

2)   การรวบรวมข้อมูล เป็นขั้นตอนในการศึกษาหรือรวบรวมข้อมูลรายละเอียดที่มีความสอดคล้องกับไอเดียในการออกแบบหรือการกำหนดคุณสมบัติ รวมถึงเป็นขั้นตอนในการศึกษาถึงผลิตภัณฑ์ที่มีลักษณะคล้ายกันหรืองานวิจัยที่มีส่วนเกี่ยวข้องในการออกแบบ

3) การสร้างแนวความคิด เป็นขั้นตอนในการระดมสมองเพื่อพัฒนาการออกแบบตามข้อมูลหรือข้อกำหนดตามที่ได้รวบรวมในขั้นตอนก่อนหน้า โดยทำการวิเคราะห์ข้อถึงความเป็นไปได้ในการสร้างผลิตภัณฑ์ซึ่งต้องคำนึงถึงกระบวนการผลิตด้วย

4)      การประเมิน เป็นการประเมินทบทวนแนวความคิดและองค์ประกอบต่าง ๆ พร้อมทั้งตัดสินใจในทางเลือกต่าง ๆ ที่เกี่ยวข้องกับการออกแบบก่อนที่จะมีการสร้างผลิตภัณฑ์ต้นแบบ

5)      สถาปัตยกรรมผลิตภัณฑ์ เป็นขั้นตอนกาจัดองค์ประกอบต่าง ๆ ของผลิตภัณฑ์ทางกายภาพเพื่อให้ทราบถึงลักษณะของผลิตภัณฑ์หลังจากการออกแบบ

6)      การออกแบบการกำหนดค่า เป็นขั้นตอนสำหรับการกำหนดคุณสมบัติต่าง ๆ ของผลิตภัณฑ์ ทั้งในด้านมิติ การใช้งาน ความเหมาะสมการใช้งานของกลุ่มเป้าหมาย การทำตัวอย่างชิ้นงานจำลอง

7)      การออกแบบพารามิเตอร์ เป็นขั้นตอนในการปรับแต่งคุณสมบัติเพื่อให้ผลิตภัณฑ์มีความแข็งแรง สามารถใช้งานได้จริง มีการกำหนดมิติความคลาดเคลื่อนที่จะใช้ในสายงานการผลิตจริง

8)    การออกแบบรายละเอียด เป็นขั้นตอนสุดท้ายในการออกแบบผลิตภัณฑ์ ขั้นตอนนี้จะเป็นการวาดแบบผลิตภัณฑ์ที่ได้ออกแบบมาโดยจะมีการลงมิติรายละเอียดของขนาดอย่างละเอียดในแต่ละชิ้นส่วนให้พร้อมสำหรับขั้นตอนการผลิตผลิตภัณฑ์จริงในสายการผลิต

รูปที่ 1.1 ขั้นตอนการออกแบบ

การยศาสตร์ (Ergonomics) จะแทรกอยู่ขั้นตอนต่างๆ ที่ทำให้ผู้ปฏิบัติงานมีความสบายและปลอดภัยในการทำงาน ซึ่งจักส่งผลให้การทำงานมีประสิทธิภาพมากยิ่งขึ้น ทั้งผลผลิต ร่างกาย จิตใจ ดังจะได้กล่าวในรายละเอียดต่อไป 

1.2 ความหมายและความสำคัญของการยศาสตร์

การยศาสตร์ ในปัจจุบันนับว่ามีความสำคัญต่อระบบการทำงานเนื่องจากสามารถทำให้ผู้ปฏิบัติงานมีความสบายและมีความปลอดภัยในการทำงาน ซึ่งจักส่งผลให้การทำงานของผู้ปฏิบัติงานมีประสิทธิภาพมากยิ่งขึ้น ทั้งผลผลิต ร่างกาย จิตใจ ในทางตรงกันข้ามหากภาระงานมากเกินไปจะทำให้เกิดการปวดเมื่อย เจ็บป่วย ขาดงาน หรือลาออก ประสิทธิภาพงานโดยรวมลดลง 

ในระบบงาน เป็นการทำงานร่วมกันของ คน เครื่องจักร อุปกรณ์ ภายใต้สภาพสิ่งแวดล้อมในสถานีงาน ดังนั้นการทำงานของผู้ปฏิบัติงานนั้น จักต้องคำนึงถึงภาระงาน สังคมและสภาพแวดล้อม อีกทั้งยังต้องทราบถึงขีดความสามารถของคนที่เป็นผู้ปฏิบัติงานอีกด้วย หากผู้ปฏิบัติงานได้รับภาระงานที่น้อยเกินไปก็จะทำให้ขาดทุน (ล้มละลาย) แต่หากได้รับภาระงานที่มากเกินไป ผู้ปฏิบัติก็จะเกิดความเมื่อยล้า และจักนำมาซึ่งการเกิดอุบัติเหตุในการทำงาน การเจ็บป่วย ส่งผลให้อัตราการเข้า-ออกงานเพิ่มขึ้น ผลผลิตลดลง คุณภาพงานลดลง และทำให้เกิดการขาดทุนในที่สุด ดังนั้นหากพบว่าภาระงานไม่เหมาะสมก็ควรจะมีการปรับปรุงแก้ไข ระบบงาน คน เครื่องจักร อุปกรณ์ และสิ่งแวดล้อม เพื่อให้เหมาะสมต่อไป ซึ่งความสัมพันธ์ดังที่กล่าวมาข้างต้น ได้อธิบายในรูปที่ 1-1

1.3 การออกแบบทางการยศาสตร์ (Design of Ergonomics)

การยศาสตร์ หรือ เรียกทับศัพท์ว่า เออร์โกโนมิกส์ (Ergonomics) คือ ศาสตร์การออกแบบเครื่องมือเครื่องใช้ และสภาพแวดล้อมในการทำงานให้ถูกสุขลักษณะ มีความสะดวกสบายและเหมาะสมที่จะทำให้การทำงานนั้นมีประสิทธิภาพมากที่สุด

จากความเจริญก้าวหน้าและพัฒนาของอุตสาหกรรมในประเทศไทยในปัจจุบัน ทำให้ภาคอุตสาหกรรมส่วนใหญ่ได้มีการนำเทคโนโลยี เครื่องมือ เครื่องจักร หุ่นยนต์หรือระบบอัตโนมัติต่าง ๆ ที่ทันสมัยเข้ามามีบทบาทในการทำงานร่วมกับมนุษย์มากยิ่งขึ้น  เพื่อเพิ่มผลผลิตและประสิทธิภาพในการผลิต  แต่ในกิจกรรมบางประเภทการใช้เครื่องมือ เครื่องจักร หุ่นยนต์หรือระบบอัตโนมัติต่าง ๆ เพื่อทดแทนแรงงานคนยังไม่คุ้มค่ากับการลงทุน  ทำให้ความต้องการแรงงานคนยังคงมีอยู่ ดังนั้นจึงต้องมีการศึกษารูปแบบของงาน การประเมินภาระงาน การปรับปรุงงานให้เข้ากับแต่ละบุคคล เพื่อลดอัตราความเสี่ยงตลอดจนเป็นการเพิ่มประสิทธิภาพในการทำงานของผู้ปฏิบัติงาน รวมไปถึงการใช้หลักการยศาสตร์สำหรับการออกแบบการทำงาน สถานีงาน หรือการประเมินภาระงานทางจิตใจได้

รูปที่ 1.2 ภาระงาน การวัดภาระงาน และผลกระทบ

          ระบบงาน ประกอบด้วย คน เครื่องจักร สภาพแวดล้อมในที่ทำงาน เป็นภาระงานหรือความเค้น (Stress) ทางด้านร่างกายและจิตใจ กระทำต่อคนงาน ทำให้เกิดความเครียด (Strain) หรือผลตอบสนองต่อภาระงานที่ขึ้นกับร่างกายและจิตใจ ดังรูปที่ 1.2 ภาระงานหรือความเค้น (Stress) ที่เกิดขึ้นกับร่างกายของคนงาน โดยจะส่งผลต่อร่างกายและจิตใจ สามารถวัดได้จากงานโดยตรงจากเครื่องมือประเมินภาระงาน เช่น Rula Reba NIOSH เป็นต้น

ผลตอบสนองต่อภาระงาน หรือความเครียด (Strain) จะเกิดขึ้นกับคนงานทางด้านร่างกายและจิตใจ โดยสามารถใช้เครื่องมือในการวัดหรือประเมินที่ตัวคนงาน เช่น การวัดอัตราการเต้นของหัวใจ (Heart Rate) การวัดปริมาณออกซิเจน (VO₂) การวัดกล้ามเนื้อ (Electromyography) การวัดคลื่นสมองไฟฟ้า (Electroencephalography) เป็นต้น

หากภาระงานเกินกว่าความสามารถหรือขีดจำกัดของคนงาน ภาระงานที่เกิดขึ้นส่งผลให้เกิดและความล้า (Fatigue) ดังภาพด้านบน ในการออกแบบ จึงจำเป็นต้องมีเครื่องมือการประเมินเปรียบเทียบระบบงานต่าง ๆ ว่าระบบไหนมีความเหมาะสมมากกว่ากัน ซึ่งหาในหนังสือเล่มนี้จะเรียบเรียงแต่ละบท ดังนี้

1)      การยศาสตร์และการออกแบบเบื้องต้น (บทที่ 2)

2)      สัดส่วนร่างกายและการออกแบบงาน (บทที่ 3)

3)      การประเมินภาระงานที่ใช้กล้ามเนื้อ (บทที่ 4)

4)      การประเมินภาระงานที่ใช้แรงและโมเมนต์ (บทที่ 5)

5)      การยศาสตร์ทางจิตใน การประเมิน และการออกแบบ (บทที่ 6)

6)      การประเมินงานด้วยเครื่องมือทางด้านการยศาสตร์ (บทที่ 7)

7)      สภาพแวดล้อมในการทำงาน (บทที่ 8)

8)      ระบบกระดูกและกล้ามเนื้อ (บทที่ 9)

1.4    คำจำกัดความ

           คำว่า เออร์โกโนมิกส์ (Ergonomics) มีความหมายเกี่ยวข้องกับคนทำงานที่ใช้เครื่องมืออุปกรณ์ต่าง ๆ ว่าสะดวกสบายและเหมาะสมเพียงใดที่จะทำให้การทำงานนั้นมีประสิทธิภาพมากที่สุด

     เออร์โกโนมิกส์ ที่ใช้เรียกทับศัพท์ภาษาอังกฤษนั้น ได้มีการบัญญัติไว้ในภาษาไทยว่า การยศาสตร์ โดย Ergonomics มาจากศัพท์ในภาษากรีก 2 คำ คือ ergon ซึ่งแปลว่า งาน (work) กับ nomos แปลว่า กฎ ดังนั้นเมื่อรวมศัพท์ทั้ง 2 คำ เข้าด้วยกันจะได้ความหมายของ ergonomics ว่าเป็นการศึกษากฎเกณฑ์ในการทำงาน โดยมีเป้าหมายเพื่อที่จะปรับปรุงงานหรือสภาวะงานให้เข้ากับแต่ละบุคคล ซึ่งก็คือ คนงานในสถานที่ทำงานต่าง ๆ และใช้ความรู้ตลอดจนกระบวนการหรือวิธีการต่าง ๆ โดยคำนึงถึงทางด้านร่างกายและจิตใจ

     จากคำนิยามดังกล่าวข้างต้น ล้วนแล้วกล่าวถึงงานหรือระบบที่ต้องมีมนุษย์เข้าไปเกี่ยวข้อง โดยพยายามนำหลักการทางวิทยาศาสตร์และวิศวกรรมศาสตร์มาวิเคราะห์ แล้วออกแบบระบบที่เหมาะสมกับความสามารถของมนุษย์ จึงอาจสรุปความหมายของการยศาสตร์ว่าเป็น ศาสตร์ที่ศึกษาความสัมพันธ์ระหว่างคน เครื่องจักร สิ่งแวดล้อม และระบบ แล้วนำมาทำการออกแบบหรือปรับระบบ สิ่งแวดล้อม และเครื่องจักรเหล่านั้น ให้เกิดความสะดวกสบาย ความปลอดภัย เหมาะสมกับบุคคล และก่อให้เกิดประสิทธิภาพสูงสุดในการปฏิบัติงาน