ถอดบทเรียนมาเลเซีย-เวียดนาม ใช้ Hardware-in-the-Loop (HIL) สร้างนวัตกรรมให้ชาติอย่างไร

การทดสอบนวัตกรรมยานยนต์และพลังงานยุคใหม่บนของจริงนั้น อันตรายร้ายแรง

นี่ไม่ใช่คำขู่ แต่คือคำเตือนที่ระบุชัดเจนในรายงานวิจัยของประเทศเพื่อนบ้านเรา งานวิจัยจากมาเลเซีย ยืนยันว่า การทดสอบระบบพวงมาลัยยุคใหม่ (Steer-by-Wire) บนรถจริงนั้นอันตรายอย่างยิ่งและอาจนำไปสู่อุบัติเหตุร้ายแรง 

ในขณะที่งานวิจัยจากเวียดนาม ก็เตือนเช่นกันว่า การทดสอบระบบ Power Electronics (เช่น Inverter) ที่มีไฟฟ้าแรงสูงโดยขาดการจำลอง อาจนำไปสู่ความเสียหายร้ายแรงที่อาจทำให้เกิดไฟไหม้หรือระเบิด

ด้วยเหตุนี้ โลกวิศวกรรมยุคใหม่จึงไม่ข้ามขั้นไปเสี่ยงบนของจริง พวกเขาใช้เทคโนโลยีที่เรียกว่า Digital Twin และ Hardware-in-the-Loop (HIL) Simulation

HIL คือการสร้าง สนามซ้อมดิจิทัล หรือ Digital Twin ของรถทั้งคันหรือกริดไฟฟ้าทั้งประเทศ แล้วนำสมองกลจริง เช่น ECU หรือระบบควบคุม มาเสียบ in-the-Loop เพื่อซ้อมรับมือกับหายนะนับพันครั้งในแล็บที่ปลอดภัย 100%

แต่ในขณะที่โลกกำลังแข่งขันกันที่สนามซ้อมดิจิทัล นี้ ประเทศไทยกลับ 'เพิ่งจะเริ่มต้น' สร้างเครื่องมือชิ้นสำคัญนี้ ในขณะที่เพื่อนบ้านทำมานานแล้ว มาดูกันดีกว่าว่าเพื่อนบ้านแต่ละแห่งใช้ HIL ไปกับอะไรบ้าง

ส่องวิธีคิดเพื่อนบ้าน ทำไม HIL ถึงสำคัญ ?

เราเห็นแล้วว่า HIL จำเป็นต่อความปลอดภัย แต่อะไรคือวิธีคิดเชิงกลยุทธ์ ที่ทำให้เพื่อนบ้านเราอย่างมาเลเซียและเวียดนามทุ่มทุนกับเทคโนโลยีนี้ก่อนเรา ?

คำตอบคือ พวกเขามอง HIL ไม่ใช่แค่เครื่องมือทดสอบแต่เป็นสิ่งจำเป็นที่ใช้แก้ปัญหาสำคัญ 2 ด้าน นั่นคือ

• การบริหารความเสี่ยง (Risk Management) - ใช้ HIL ป้องกันความเสี่ยงระดับชาติที่ยอมรับไม่ได้ (เช่น กริดล่ม, อุบัติเหตุจากเทคโนโลยีใหม่) 
• การเร่งเครื่องนวัตกรรม (Innovation Engine) - ใช้ HIL ลดเวลาและต้นทุนในการวิจัยและพัฒนา (R&D) เพื่อสร้างนวัตกรรมของตัวเองออกสู่ตลาดโลกได้เร็วขึ้น

ถอดบทเรียนมาเลเซีย จากแก้ปัญหาชาติ สู่สอนเด็ก ป.ตรี

มาเลเซียใช้ HIL ทั้งในกลยุทธ์ Top-Down (แก้ปัญหาใหญ่) และ Bottom-Up (สร้างคน) ได้อย่างน่าสนใจ โดยการไฟฟ้าแห่งชาติมาเลเซีย (Tenaga Nasional Berhad) ครั้งนึงพวกเขาเผชิญปัญหาระดับชาติ นั่นคือ ทำอย่างไรที่จะทดสอบระบบป้องกันพิเศษที่ซับซ้อนกับโครงข่ายไฟฟ้าขนาดมหึมา 1,100-bus 

คำว่า Bus ในที่นี้ไม่ได้หมายถึงรถยนต์ แต่คือสถานีเชื่อมต่อหรือชุมทางหลักของระบบไฟฟ้า ซึ่งหมายความว่านี่คือการจำลอง Digital Twin ของกริดระดับชาติที่มีชุมทางหลักซับซ้อนถึง 1,100 แห่ง แน่นอนว่าจะให้ทดสอบบนกริดของจริงคงแทบเป็นไปไม่ได้

การไฟฟ้าแห่งชาติมาเลเซีย จึงลงทุนสร้าง Digital Twin ของกริดนี้ทั้งระบบโดยใช้เทคโนโลยี OPAL-RT ทำให้พวกเขาสามารถทดสอบระบบป้องกัน (Intelligent Electronic Devices : IEDs) กว่า 190 ตัวในห้องแล็บได้อย่างปลอดภัย นี่คือการใช้ HIL แก้ปัญหาโครงสร้างพื้นฐานของประเทศ และผลลัพธ์คือช่วยลดความเสี่ยงจากความผิดพลาดที่ซ่อนอยู่

อีกหนึ่งกรณีศึกษาที่น่าสนใจมาจากมหาวิทยาลัย UTeM (Universiti Teknikal Malaysia Melaka) ที่ประสบความสำเร็จในการพัฒนาชุดทดสอบ Hardware-in-the-Loop สำหรับระบบพวงมาลัยไฟฟ้า (Steer-by-Wire) โดยมีเป้าหมายเพื่อสร้างสภาพแวดล้อมการทดสอบที่ปลอดภัยและสมจริง เพื่อลดความเสี่ยงจากการทดลองบนรถยนต์จริง 

ความสำเร็จในงานวิจัยระดับนี้สะท้อนให้เห็นถึงความแข็งแกร่งของ Ecosystem ด้านยานยนต์ และความสามารถในการสร้างองค์ความรู้เพื่อป้อนบุคลากรสู่อุตสาหกรรมในอนาคต

ถอดบทเรียนเวียดนาม สนามซ้อมสู่โรงงานนวัตกรรม

ในขณะที่มาเลเซียใช้ HIL เพื่อปกป้องโครงสร้างพื้นฐานระดับชาติ เวียดนามแสดงให้เห็นถึงวิธีคิดอีกด้านที่ทรงพลังไม่แพ้กัน นั่นคือการใช้ HIL เป็นเครื่องมือเร่งเครื่องนวัตกรรม โดยมองว่า HIL ไม่ใช่แค่พื้นที่จำลองหายนะ แต่คือสะพานที่เชื่อมแนวคิดจากห้องปฏิบัติการไปสู่การสร้างผลิตภัณฑ์จริงที่แข่งขันได้ในตลาดโลก

กรณีศึกษาที่น่าสนใจมาจาก มหาวิทยาลัย Ho Chi Minh City University of Technology (HCMUT) ซึ่งตระหนักดีว่าเวียดนามมีศักยภาพด้านพลังงานแสงอาทิตย์สูง แต่การจะปลดล็อกศักยภาพนั้นได้ ต้องมีเทคโนโลยี Inverter ที่เป็นของตัวเอง ซึ่งเปรียบเสมือนหัวใจในการเชื่อมต่อระบบโซลาร์เข้ากับกริดไฟฟ้า แต่การออกแบบ Power Electronics ที่มีไฟฟ้าแรงสูงนั้นอันตรายอย่างยิ่ง และเสี่ยงต่อความเสียหายที่อาจทำให้เกิดไฟไหม้หรือระเบิดได้

นี่คือจุดที่วิศวกรของ HCMUT ใช้ HIL เป็นสะพานเชื่อม แต่พวกเขาทำได้อย่างชาญฉลาดและประหยัดต้นทุน โดยสร้างเวิร์กโฟลว์อัตโนมัติที่สมบูรณ์แบบขึ้นมาเอง

• ในขั้นแรก พวกเขาใช้ซอฟต์แวร์ PSIM ซึ่งเป็นเครื่องมือ chuyên dụng สำหรับการจำลอง Power Electronics เพื่อออกแบบและทดสอบวงจร Inverter ในโลกเสมือนจริงจนมั่นใจว่าทำงานได้อย่างถูกต้องและมีประสิทธิภาพสูงสุด
• จากนั้นก็ใช้วิธี Auto-Code Generation แทนที่จะให้นักพัฒนามานั่งเขียนโค้ดที่ซับซ้อนและเสี่ยงต่อความผิดพลาดด้วยมือ พวกเขาใช้ฟีเจอร์ของ PSIM เพื่อ สร้าง C-Code ควบคุมการทำงานทั้งหมดโดยอัตโนมัติ จากแบบจำลองที่ผ่านการพิสูจน์แล้ว
• และในขั้นสุดท้ายคือการปลูกถ่ายซอฟต์แวร์ลงสู่สมองกลจริง (HIL Testing) โค้ดที่ได้ถูกนำไปติดตั้งลงบนสมองกลจริ งซึ่งก็คือชิปประมวลผลสัญญาณดิจิทัล (DSP Controller) แล้วจึงนำสมองกลนี้มาทดสอบแบบ in-the-Loop เพื่อดูว่ามันสามารถสั่งการฮาร์ดแวร์จริงได้ตามที่ออกแบบไว้ในพิมพ์เขียวดิจิทัลหรือไม่

เวิร์กโฟลว์อัตโนมัตินี้ไม่ได้เป็นเพียงแค่การทดสอบ มันช่วยลดเวลาจากแนวคิดไปสู่การทดสอบต้นแบบจริงในเวลาอันรวดเร็ว กลายเป็นกลยุทธ์ที่ครบวงจรทั้ง ลดความเสี่ยง, ลดเวลา และลดต้นทุน ทำให้เวียดนามสามารถสร้างทรัพย์สินทางปัญญา (IP) และนวัตกรรม Inverter ของตัวเองเพื่อแข่งขันในตลาดโลกได้อย่างรวดเร็วและปลอดภัย

HIL กับประเทศไทย ?

เมื่อมองกลับมาที่ไทย เราจะเห็นภาพของโอกาสที่ยิ่งใหญ่ ประเทศไทยมีองค์ประกอบแห่งความสำเร็จครบถ้วน ทั้งภาคอุตสาหกรรมที่แข็งแกร่ง และบุคลากรที่มีศักยภาพ แต่จิ๊กซอว์ชิ้นสำคัญที่รอการเติมเต็มคือ ‘สะพาน’ ที่จะเชื่อมโยงองค์ประกอบเหล่านี้เข้าด้วยกัน ด้วยมาตรฐานการทดสอบยุคใหม่อย่าง HIL 

ต้องบอกว่าสมรภูมินี้ไทยไม่แพ้ต่างชาติ เราเองก็กำลังผลักดันเทคโนโลยี HIL (Hardware-in-the-Loop) อย่างหนัก โดยมี PTS Combination บริษัทวิศวกรรมสัญชาติไทยที่สั่งสมความเชี่ยวชาญด้านโซลูชันการทดสอบและการจำลองทางวิศวกรรมขั้นสูง เข้ามารับบทบาทสำคัญในฐานะ ‘ผู้สร้างสะพาน’ เชื่อมเทคโนโลยีนี้ให้เกิดขึ้นจริงในอุตสาหกรรมไทย

แม้ HIL จะมีประโยชน์มหาศาล แต่การผลักดันเทคโนโลยีนี้ในประเทศไทยกำลังเผชิญกับความท้าทายหลัก 2 ประการ นั่นคือ บุคลากร และ ราคา (ต้นทุน)

คุณเพ็ญพิมล ลือขจร กรรมการผู้จัดการ บริษัท พีทีเอส คอมบิเนชั่น จำกัด ให้ข้อมูลเชิงลึกว่า รากของปัญหาคือ ระบบการศึกษาไทยยังไม่ตอบโจทย์ ความต้องการของอุตสาหกรรมยุคใหม่ โดยเฉพาะพื้นฐานความรู้ด้าน HIL, ทักษะการเขียนโปรแกรม และการพัฒนาซอฟต์แวร์ ซึ่งกำลังทำให้เราขาดแคลนบุคลากรที่มีทักษะเฉพาะทางอย่างหนัก

นอกจากนี้ ยังมีปัญหาเชิงโครงสร้างที่ต้องแก้ไขเร่งด่วน เช่น

• ขาดการสนับสนุน R&D ที่ต่อเนื่อง - ประเทศไทยยังขาดการสนับสนุนด้าน Research and Development (R&D) อย่างจริงจังและต่อเนื่อง การพัฒนาเทคโนโลยีขั้นสูงต้องใช้เวลาและงบประมาณที่มั่นคง ไม่ใช่แค่การสนับสนุนแบบกว้างๆ ในช่วงสั้นๆ
• ขาดแรงจูงใจทางภาษี - การลงทุนในเทคโนโลยี HIL ยังไม่มีมาตรการจูงใจทางภาษีที่ชัดเจน ซึ่งหากมีนโยบายนี้ จะช่วยกระตุ้นให้ภาคอุตสาหกรรมกล้าหันมาลงทุนมากขึ้น
• ความร่วมมือที่ยังไม่เป็นรูปธรรม - การจับมือระหว่างภาครัฐ ภาคการศึกษา และภาคอุตสาหกรรม ยังไม่แข็งแรงและเป็นรูปธรรมเพียงพอ
• โครงสร้างพื้นฐานยังไม่สมบูรณ์ - ไทยยังขาดโครงสร้างพื้นฐานที่จำเป็นสำหรับการผลิตและพัฒนา HIL

คุณเพ็ญพิมล ย้ำว่า การเริ่มต้นปลูกฝังความรู้ด้าน HIL ในระดับมหาวิทยาลัย จึงเป็นสิ่งจำเป็นอย่างยิ่งยวด เพื่อสร้างบุคลากรที่มีศักยภาพสำหรับอนาคต

นี่อาจเป็นโจทย์ที่ท้าทายที่สุดของธุรกิจในประเทศไทย ที่ต้องหันกลับมามองเทคโนโลยี HIL ในฐานะ การลงทุนโครงสร้างพื้นฐาน R&D ซึ่งเป็นปัจจัยชี้ขาดที่จะช่วยให้ไทยก้าวหน้าไปได้อย่างรวดเร็วในเวทีโลก