วันอังคารที่ 17 มีนาคม พ.ศ. 2552

Glass cockpit ระบบวินโดว์สของเครื่องบิน


ในเครื่องบินทุกแบบ ส่วนสำคัญที่สุดคือห้องนักบิน(cockpit) ที่ว่างแคบๆพอให้เข้าไปนั่งได้ตั้งแต่คนเดียวสำหรับเครื่องบินเล็กไปจนถึง4คนในเครื่องบินโดยสาร ตรงหน้านักบินคือแผงควบคุมอันประกอบด้วยปุ่ม,หน้าปัด,คันบังคับและอื่นๆมากมายละลานตา หากใครเคยได้เห็นสภาพในห้องนักบินโดยสารมาแล้วคงจำได้ว่าเป็นเช่นนี้จริง พื้นที่ตรงหน้านักบินจะเป็นที่อยู่ของสิ่งที่กล่าวมาแล้ว ภาพที่เห็นคือสภาพแผงควบคุมของเครื่องบินยุคปัจจุบันเมื่อเป็นเครื่องบินยุคดิจิตอล แต่ในสมัยก่อนคือเมื่อ20กว่าปีที่แล้วหน้าปัดและจอภาพมีมากกว่านี้ ทั้งหมดคือเครื่องแสดงสถานภาพของเครื่องบินและสภาพแวดล้อมอันเกี่ยวกับการบิน ซึ่งนักบินต้องรับทราบและนำไปประมวลผลด้วยสมองตนเอง เพื่อทั้งนักบินรบและนักบินโดยสารบินถึงที่หมายโดยปลอดภัย
ยิ่งวิศวกรรมการบินพัฒนาระบบการทำงานของเครื่องบินก็พัฒนาตาม ข้อมูลที่นักบินต้องรับทราบยิ่งมากขึ้น จากหน้าปัดไม่กี่สิบชิ้นบนแผงควบคุมมาเป็นหลายสิบ ในเครื่องบินบางแบบมีหน้าปัดดังกล่าวเป็นร้อย ในที่สุดก็ต้องคิดหาทางลดภาระนักบินในเรื่องการประมวลผลข้อมูล ข้อมูลยิ่งมากนักบินยิ่งมีโอกาสพลาดมากตาม เมื่อคำถามคือจะลดภาระของนักบินได้อย่างไร คำตอบคือตรรกะง่ายๆว่าถ้าไม่อยากรับรู้อะไรก็ไม่ต้องแสดงสิ่งนั้น ให้นักบินเลือกรับรู้แต่เฉพาะข้อมูลที่จำเป็นก็พอ เว้นแต่เมื่อมีข้อมูลใดเร่งด่วนฉุกเฉินมันก็จะแจ้งเตือนโดยอัตโนมัติ เป็นที่มาของคำว่าglass cockpitที่ไม่ได้แปลว่าห้องนักบินครอบด้วยแก้ว แต่หมายความว่าใช้ระบบแสดงผลแบบดิจิตอลผ่านหน้าจอแก้ว ใช้งานเหมือนระบบวินโดว์สในคอมพิวเตอร์บ้านๆทั่วไป จากหน้าปัดและมาตรวัดเป็นร้อยในระบบอนาล็อกเดิม ลดลงมาเหลือจอใหญ่เบื้องหน้านักบินไม่กี่จอให้เลือกดูค่าต่างๆเพียงปลายนิ้วสัมผัส
ความต้องการให้แสดงข้อมูลการบินแบบดิจิตอลมีมานานตั้งแต่ก่อนทศวรรษ1970 เมื่อการบินพาณิชย์ใช้เครื่องบินสมรรถนะสูงสร้างด้วยเทคโนโลยีล้ำสมัย แม้ช่วงนั้นอุตสาหกรรมการบินก้าวหน้าไปมากแต่เทคโนโลยีคอมพิวเตอร์กลับยังไม่อยู่ในระดับที่เบาและเล็กพอจะยัดตัวเองลงในห้องนักบินได้ทั้งหมด การจราจรทางอากาศที่หนาแน่นขึ้นทุกวันทำให้ต้องเร่งหาระบบประมวลผลมารองรับ เพื่อให้บินได้ปลอดภัยและลดความเครียดจากการรับทราบข้อมูลมากมายของนักบิน
ห้องนักบินเครื่องบินพาณิชย์ส่วนใหญ่ในทศวรรษ1970 มีมาตรวัดและเครื่องแสดงค่ามากมายเป็นร้อยวางตัวอยู่เบื้องหน้านักบิน วิศวกรยิ่งออกแบบเครื่องบินให้ปลอดภัยมากเท่าไรยิ่งดูเหมือนจะไปเพิ่มภาระให้นักบินมากเท่านั้น หน้าปัดต่างๆมีมากเกินกว่าการรับรู้ของคนที่จะใช้สมองประมวลผลได้หมด ทำให้นักบินเครียดและประสิทธิภาพในการบังคับเครื่องบินถดถอย
องค์กรNASA(National Aeronautic and Space Administration)ซึ่งบริหารงานทั้งการบินและอวกาศจึงต้องเร่งวิจัยและศึกษาความเป็นไปได้เพื่อลดภาระนักบินในจุดนี้ ด้วยหลักการคือต้องสร้างระบบแสดงผลรวมให้ได้แล้วยัดข้อมูลต่างๆลงในจอภาพเพียงไม่กี่จอ ขณะเดียวกันก็ต้องแสดงค่าต่างๆให้ครบถ้วนเหมือนสมัยที่ยังใช้ระบบอนาล็อก เพื่อนักบินได้หยั่งรู้เท่าทันสถานการณ์ทั้งนอกและในตัวเครื่อง บินง่ายกว่าและปลอดภัยกว่าเดิม
ความสำเร็จด้านแสดงผลด้วยจอดิจิตอลของนาซา อันเป็นผลจากการพัฒนาเทคโนโลยีคอมพิวเตอร์ให้เล็กลงแต่สมรรถนะสูงขึ้น คือเครื่องบินโดยสารMD-80ของบริษัทแม็คดอนเนล-ดักลาสในปี1979 การทดสอบและประเมินผลจากเครื่องบินรุ่นนี้พบว่ากลาสส์ ค็อกพิตได้ผลจริง มันลดภาระด้านข้อมูลของนักบินได้จริง ช่วยให้นักบินทำงานได้นานและสบายกว่าเพราะเครียดน้อยลง หลังจากMD-80เป็นต้นมาเครื่องบินโดยสารรุ่นหลังล้วนใช้ระบบดิจิตอลแสดงข้อมูล การหยั่งรู้เท่าทันสถานการณ์ของนักบินช่วยให้บังคับเครื่องบินตอบสนองต่อสิ่งแวดล้อมภายนอกได้ง่ายและเร็ว ความปลอดภัยเพิ่มขึ้นเมื่อความผิดพลาดจากนักบิน(human error)ลดลง
เทคโนโลยีคอมพิวเตอร์และจอแสดงผลที่พัฒนาอย่างรวดเร็วส่งผลต่อวิศวกรรมการบินโดยตรง ในช่วงปลายทศวรรษ1990เมื่อจอLCD(Liquid Crystal Display)ถูกพัฒนาจนถึงขีดสุด ด้วยราคาที่ต่ำ ขนาดเล็ก,บางและเบาจึงแพร่หลายในหมู่บริษัทผลิตเครื่องบินโดยสาร เครื่องบินจากโบอิง,แอร์บัสฯลฯต่างใช้ระบบแสดงผลด้วยดิจิตอล ระบบปฏิบัติการวินโดว์สและจอภาพสัมผัส(touch screen)ที่พัฒนาได้เร็วพอกัน ช่วยให้กลาสส์ ค็อกพิตใช้งานง่ายยิ่งขึ้น เครื่องบินยิ่งบินง่ายยิ่งขายได้มาก ถ้าให้เลือกระหว่างเครื่องบินที่นักบินต้องทำทุกอย่างเองกับแบบที่มีผู้ช่วยคงไม่มีใครเลือกเครื่องบินแบบแรกแน่นอน เครื่องบินโดยสารปัจจุบันเช่นโบอิง777,787,767-400ER,717 เครื่องบินตระกูลA320ของแอร์บัส(รุ่นใหม่),A330(รุ่นใหม่),A340-500/600,A340-300(รุ่นใหม่),A380และA350 ทั้งหมดใช้ระบบแสดงผลด้วยจอLCDแบบ”ไม่ต้องการ ไม่แสดง”
นอกจากเครื่องบินโดยสารจะใช้จอดิจิตอล ไม่ใช่เรื่องแปลกหากเครื่องบินเจ็ตส่วนบุคคลและเครื่องบินใบพัดเครื่องยนต์เดียวจะใช้ระบบเดียวกัน เมื่อความปลอดภัยไม่ใช่สิ่งหวงห้าม เครื่องบินเล็ก4ที่นั่งรุ่นใหม่ๆอย่างDiamond DA42และDA50,Cirrus Design SR20และSR22จึงมีแต่กลาสส์ ค็อกพิตเท่านั้น เครื่องบินเก่าที่เคยใช้ระบบอนาล็อกเช่น Cessna Citation,Gulfstream,Learjetต่างหันมาติดตั้งกลาสส์ ค็อกพิตเป็นทิวแถว มันดีและปลอดภัยจนต้องโหนกระแส ราคาแพงกว่าก็จริงแต่ปลอดภัยกว่า
ถ้ากลาสส์ ค็อกพิตช่วยนักบินพาณิชย์และพลเรือนให้บินง่ายสบายตัว ความดีงามของมันย่อมต้องเผื่อแผ่มายังเครื่องบินทหารแน่นอน โดยเฉพาะนักบินขับไล่/โจมตีซึ่งต้องตัดสินใจใช้อาวุธฉับพลัน ต้องใช้เวลาตั้งแต่มองเห็น-ปรับตัว-ตัดสินใจ-ใช้อาวุธตามกระบวนการOODA(Observe – Orientation – Decide – Act กระบวนการตัดสินใจต่อสู้ในยุทธเวหาตามแนวความคิดของนาวาอากาศเอกจอห์น บอยด์ กองทัพอากาศสหรัฐฯ)ให้น้อยที่สุดจึงจะอยู่รอด กลาสส์ ค็อกพิตช่วยนักบินรบได้มากโดยเฉพาะเปอร์เซ็นต์การอยู่รอดระหว่างพันตูกันกลางอากาศ การบินไปพร้อมกับกลาสส์ ค็อกพิตของนักบินรบนั้นแตกต่างชัดเจนเมื่อเทียบกับระบบอนาล็อกเดิม ที่แสดงผลการทำงานและข้อมูลการเดินอากาศด้วยหน้าปัดเข็มชี้ มันให้ค่าที่ละเอียดกว่ากับนักบินแต่ลดภาระด้านประมวลผลได้อย่างเหลือเชื่อ
ในยุคก่อนทศวรรษ1980เมื่อนักบินขับไล่/โจมตีมุ่งสู่เป้าหมายด้วยเครื่องบินใช้ระบบแสดงผลอนาล็อก ไม่ว่าจะเป็นภารกิจทำลายหรือสกัดกั้น ครองอากาศ จะมีข้อมูลไหลเข้าสู่ระบบการรับรู้และตัดสินใจมากมาย ทั้งวิทยุติดต่อจากศูนย์ควบคุมภาคพื้นดินเพื่อแจ้งพิกัดตำแหน่ง,สภาพอากาศ,ความหนาแน่นของกองกำลังภาคพื้นดินของข้าศึก ต้องฟังและโต้ตอบกับเพื่อนในฝูงไปพร้อมกับดูผลการทำงานของเครื่องบิน,ความพร้อมของระบบอาวุธ,จำนวนอาวุธ,บังคับเครื่องหลบหลีกเรดาร์และจรวดต่อสู้อากาศยานไปพร้อมกับมองหาเครื่องบินข้าศึก ถ้ามีเป้าหมายภาคพื้นดินให้ทำลายก็ต้องเข้าหามันให้ได้อีก ข้อมูลจากนอกและในเครื่องบินที่หลั่งไหลเข้าสู่ระบบการตัดสินใจของนักบินรบจึงมหาศาล แทนที่จะมุ่งสนใจแต่เป้าหมายนักบินกลับต้องแบ่งสมาธิมาพะวงกับข้อมูลมากมายที่พร้อมจะเบี่ยงเบนผลการตัดสินใจใช้อาวุธ ที่สำคัญคือมันคือตัวการสำคัญที่ลดทอนอัตราการอยู่รอดของนักบินเอง
ด้วยกลาสส์ ค็อกพิตและระบบคอมพิวเตอร์ทันสมัย นักบินดาวน์โหลดทิศทางและภารกิจทันทีที่ขึ้นเครื่อง จอภาพเบื้องหน้า2-3จอคือเครื่องแสดงข้อมูลทั้งหมดด้วยปุ่มและมาตรวัดถูกลดจำนวนให้เหลือน้อยที่สุด จาก1ปุ่ม1หน้าที่มาเป็น1ปุ่มหลายหน้าที่สลับการทำงานเป็นวงรอบบรรจบตัวเองเพียงสัมผัส สัญลักษณ์เครื่องบินฝ่ายเดียวกันถูกแสดงด้วยสีเขียวและแสดงเครื่องบินข้าศึกรวมถึงเป้าหมายภาคพื้นดินด้วยสีแดงเด่นชัดในจอหนึ่ง บอกทิศทาง,ระยะทางและมุมทิศบนจอหนึ่ง ขณะเดียวกับแสดงภาพวิดีโอเป้าหมายแบบเวลาจริง(real time)ในอีกจอ เมื่อต้องการทราบสถานภาพอาวุธ,น้ำมันก็กดปุ่มให้แสดงค่า ไม่จำเป็นต้องวิทยุติดต่อกับเครื่องบินในฝูงและศูนย์ควบคุมถ้าไม่จำเป็นในเมื่อข้อมูลต่างๆได้ถูกแสดงไว้บนจอดิจิตอลแล้ว เมื่อไม่ต้องรับทราบและจดจำข้อมูลมากมายนักบินก็เครียดน้อยลง จดจ่อกับภารกิจที่ได้รับมอบหมายได้เต็มที่ ผลลัพธ์คือใช้เวลาตัดสินใจใช้อาวุธตามกระบวนการOODAได้เร็ว เปอร์เซ็นต์ความอยู่รอดสูงและจะยิ่งเพิ่มขึ้นถ้าได้ฝึกฝนจนชำนาญ
เครื่องบินรบในยุคปัจจุบัน(หรือทางเทคนิคเรียกว่ายุค4.5)แสดงผลในห้องนักบินด้วยจอดิจิตอลสมบูรณ์แบบหมดแล้ว เครื่องบินขับไล่ที่เราได้ยินชื่อบ่อยๆในยุคนี้เช่นF/A18,F16บล็อกหลังๆรวมถึงกริปเปนที่กำลังจะเข้าประจำการในกองทัพอากาศไทย ล้วนมีกลาสส์ ค็อกพิตเป็นอุปกรณ์มาตรฐานติดมาจากโรงงานโดยไม่ต้องเสียเงินอัพเกรดภายหลัง ไม่นับเครื่องบินที่ทันสมัยกว่าอย่างF22,Eurofighter Typhoon
ถ้าระบบปฏิบัติการวินโดว์สในคอมพิวเตอร์ของคุณทำให้ใช้งานง่ายเรียนรู้ได้เร็ว กลาสส์ ค็อกพิตก็ทำหน้าที่ไม่แตกต่างกัน มันคือระบบวินโดว์สที่ย้ายจากโต๊ะทำงานไปอยู่ตรงหน้านักบินในค็อกพิต เมื่ออยากได้ข้อมูลเราทำแค่คลิกเมาส์ค่าต่างๆจะปรากฏจากจอว่างๆ จดจ่อกับงานตรงหน้าเพียงอย่างเดียวไม่ต้องพะวงเรื่องอื่น หากเจอไวรัสหรือระบบรวนก็มีข้อความแจ้งเตือนโดยไม่ต้องควานหา เสร็จงานชิ้นหนึ่งก็ปิดวินโดว์สแล้วเลือกวินโดว์สใหม่ขึ้นใช้งานทีละอย่าง ช่วยเรียบเรียงความคิดได้เป็นระบบสามารถทำงานเสร็จสมความมุ่งหมาย
จากสิ่งต่างๆที่เล่ามาในเรื่องผลกระทบจากการประมวลผลของนักบิน และการมีตัวช่วยอย่างกลาสส์ ค็อกพิต เพื่อให้นึกภาพได้ชัดเจนลองเปรียบเทียบกับตัวเองดู ในสถานการณ์ที่คุณต้องขับรถไปพร้อมกับเพื่อนช่างพูดอีก2คน ต้องโต้ตอบกับโทรศัพท์ที่เข้ามาทางหูฟังบลูทูธพร้อมกับฟังวิทยุรายงานสภาพการจราจรไปด้วย ตาต้องมองเส้นทางเพื่อหลบหลุมบ่อและตัดสินใจเอาตัวรอดจากรถที่จะแซงหรือแล่นสวนมา
ยังไม่นับสมาธิที่ต้องแบ่งไปควบคุมรถยนต์อีกเช่นการเข้าเกียร์ เหยียบคันเร่ง มองระดับความเร็วและน้ำมัน คาดคะเนระยะทางและความเร็วเพื่อไปให้ถึงจุดหมายทัน แค่ขับรถยนต์ธรรมดาสมองของมนุษย์ก็ต้องทำงานหนักแล้ว คุณไม่มีทางประมวลผลข้อมูลต่างๆในรถยนต์ได้หมดแน่นอน เปรียบเทียบกับนักบินแล้วลองคิดดูเถิดว่าหากบินโดยไม่มีกลาสส์ ค็อกพิตแล้วจะเครียดขนาดไหน
จึงไม่ผิดหากจะกล่าวว่ากลาสส์ ค็อกพิตคือนวัตกรรมเพื่อความปลอดภัยของมนุษยชาติ เพื่อการเดินทางที่อุ่นใจในยุคปัจจุบันจริงๆ

ไม่มีความคิดเห็น:

แสดงความคิดเห็น