Military Equipment

การทดสอบยุทโธปกรณ์ทางการทหาร

การทดสอบยุทโธปกรณ์ทางการทหาร : Military Equipment Testing (MIL-STD-461)

การเปลี่ยนแปลงทางเทคโนโลยีแบบก้าวกระโดดและความก้าวหน้าอย่างรวดเร็วของเทคโนโลยีสารสนเทศสร้างการเปลี่ยนแปลงทางเศรษฐกิจ สังคม และด้านความมั่นคงทั้งในด้านโอกาสและภัยคุกคาม ประกอบกับรูปแบบของสงครามแบบใหม่ได้ประยุกต์ใช้เทคโนโลยีดิจิตอลมากขึ้น ส่งผลให้เกิดปัญหาเกี่ยวกับสัญญาณรบกวนมากขึ้น ปัญหาต่างๆที่เกิดขึ้นจากสัญญาณรบกวนส่งผลต่อความเสี่ยงในรูปแบบต่างๆ ต่อการประยุกต์ใช้อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์และยุทโธปกรณ์ในกองทัพ ทั้งด้านของโอกาสในการเป็นผู้นำทางทหารในภูมิภาค การใช้งบประมาณที่ไม่จำเป็นในการแก้ไขปัญหาสัญญาณรบกวน การด้อยลงของประสิทธิภาพในการใช้งานยุทโธปกรณ์ และระยะเวลาในการดำเนินการตามแผนงานที่ต้องล่าช้าลง ดังนั้นงานวิจัยในด้านการทหารและความมั่นคงจึงไม่สามารถจะหลีกเลี่ยงความสำคัญของปัญหาสัญญาณรบกวนได้

การพัฒนาการของปัญหาทางด้านสัญญาณรบกวน (Noise) นั้นเริ่มขึ้นในระหว่างช่วงสงครามโลกครั้งที่สอง โดยในสมัยนั้นอุปกรณ์จำพวกไฟฟ้าอิเล็กทรอนิกส์ยังมีขนาดใหญ่และมีความหนาแน่นน้อย ได้แก่หลอดสูญญากาศ (Vacuum tube) ทำให้ปัญหาด้านสัญญาณรบกวนมีระดับต่ำ และสามารถแก้ไขปัญหาได้โดยง่าย ไม่ซับซ้อน ต่อมาปัญหาของสัญญาณรบกวนได้รับการสนใจอย่างกว้างขวางและจริงจัง เริ่มตั้งแต่การเกิดขึ้นของอุปกรณ์ที่มีขนาดเล็กและมีความจุสูงขึ้น คือ ทรานซิสเตอร์ ในปี ค.ศ.1950 และใช้เวลาเพียง 10 ปี วงจรอิเล็กทรอนิกส์ได้ถูกนำมายุบรวมกันในรูปแบบของวงจรรวมหรือที่เรียกว่า IC ในปี ค.ศ.1960 และในอีก 10 ปีต่อมาได้เกิดตัวไมโครโปรเซสเซอร์ขึ้น การเปลี่ยนแปลงนี้ได้ชักนำเข้าสู่ยุคดิจิตอล และทำให้สามารถเพิ่มความเร็วในการสวิตซ์ (Switching speed) การใช้พลังงานที่สูงขึ้นและเป็นสาเหตุหลักให้เกิดปัญหาของสัญญาณรบกวนในระบบสื่อสาร ทั้งทางสายนำสัญญาณและในอากาศตามมา ดังนั้นปี ค.ศ.1979 ประเทศสหรัฐอเมริกาได้จัดตั้งคณะกรรมการขึ้นเพื่อกำหนดเส้นขีดจำกัด (Limit line)ของสัญญาณรบกวนที่ยอมให้อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์แบบดิจิตอล สามารถแพร่ออกมาได้ โดยไม่รบกวนการทำงานของระบบสื่อสารอื่น ต่อมามาตรฐานนี้ได้ถูกเรียกว่า มาตรฐานของ Federal Communication Commission: FCC และมีหลายประเทศได้นำมาตรฐานนี้มาควบคุมการแพร่คลื่นสำหรับอุปกรณ์ทางอิเล็กทรอนิกส์ในประเทศของตน

สำหรับยุทโธปกรณ์ทางการทหาร ประเทศสหรัฐอเมริกาซึ่งถือได้ว่าเป็นผู้นำเทคโนโลยีทางการทหาร เช่นกัน ได้มีส่วนสำคัญในการผลักดันมาตรฐานด้านความเข้ากันได้ทางแม่เหล็กไฟฟ้า (EMC) สำหรับยุทโธปกรณ์ โดยได้มีการออกมาตรฐานชื่อ Military Standard 461: MIL-STD-461 ขึ้นเมื่อปี ค.ศ. 1960 โดยในระยะแรกได้กำหนดให้อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์และอุปกรณ์ทางไฟฟ้าในกองทัพทุกชนิด จะต้องผ่านการทดสอบการแพร่สัญญาณรบกวนทั้งทางสายตัวนำ (Conducted Emission) และการแพร่คลื่นผ่านอากาศ (Radiated Emission) ต่อมาได้ขยายขอบเขตในการทดสอบเข้าสู่การทดสอบทางด้านความอ่อนไหวต่อสัญญาณรบกวน (Susceptibility) ด้วย มาตรฐานดังกล่าวถูกนำไปประยุกต์ใช้ในระดับนานาชาติในเวลาต่อมา

เมื่อมองจากมุมมองของการวิจัยและพัฒนาไม่ว่าจะเป็นด้านพานิชย์หรือ ทางการทหารจะมีกระบวนการในการจัดการ โดยจะเริ่มตั้งแต่การแสวงหาแนวทาง (Initial Investigate) หรือความเป็นไปได้ในการวิจัยพัฒนาหรือการทำธุรกิจจากนั้น เมื่อพบว่ามีโอกาสที่จะเป็นไปได้ในการผลิตและมีความต้องการจริง (Real Demand) จะเข้าสู่กระบวนการของการออกแบบ (Design Bread Board) โดยอาจใช้เครื่องมืออำนวยความสะดวกต่าง ๆ เข้ามาช่วย เช่น ซอฟแวร์ หรือการใช้วงจรที่มีลักษณะที่ใกล้เคียงกันมาทำการวิเคราะห์ และสังเคราะห์ จากนั้นจะเข้าสู่กระบวนการของการทำวงจรต้นแบบ (Lab Prototype) และเริ่มกระบวนการผลิต (Production Prototype) และอันดับท้ายสุดคือ การทดสอบคุณสมบัติต่างๆของผลิตภัณฑ์โดยอ้างอิงตามมาตรฐานสากล (Compliance Testing) จะเห็นได้ว่าในแต่ละกระบวนการจะมีความเสี่ยงต่อปัญหาของสัญญาณรบกวน หรือ EMC แตกต่างกัน โดยจะเริ่มจากน้อยไปสู่มากและจะแปรผันตรงกับค่าใช้จ่าย ในการดำเนินการแก้ไขเพื่อทำให้ผลิตภัณฑ์นั้นมีคุณสมบัติด้าน EMC
จากวัฏจักรข้างต้นหากผู้ออกแบบวิจัยให้ความสำคัญกับการใช้ฐานความรู้ (Knowledge base)ด้าน EMC ตั้งแต่ขั้นตอนต้นๆ ของกระบวนการ จะทำให้สามารถลดค่าใช้จ่ายได้มาก และยังลดความเสี่ยงในการไม่ผ่านการทดสอบ อันจะนำมาซึ่งโอกาสในการแข่งขันและการเป็นผู้นำอีกด้วย

การพัฒนาขีดความสามารถในการแข่งขันของประเทศ ได้ถูกกำหนดให้เป็นหนึ่งในวาระแห่งชาติเพื่อสร้างความได้เปรียบทางการแข่งขัน (Competitive Advantage) ในเวทีการค้าทั้งระดับภูมิภาคและระดับโลก ดังนั้นเพื่อการพัฒนาที่ยั่งยืน ลดการนำเข้าผลิตภัณฑ์ที่ไม่ได้มาตรฐานจากต่างประเทศและสามารถพึ่งตนเองได้ ในวงการวิจัยที่เกี่ยวข้องกับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ และความมั่นคงควรให้ความสำคัญกับการจัดการปัญหาด้าน EMC ด้วย เพื่อเป็นการเตรียมความพร้อมให้ทันต่อการเปลี่ยนแปลงในอนาคต โดยจะต้องมีการจัดการองค์ความรู้อย่างเป็นระบบ ทั้งการพัฒนาด้านองค์ความรู้ หรือสร้างองค์ความรู้ รวมถึงการประยุกต์ใช้เทคโนโลยีที่เหมาะสม มาผสมผสานร่วมกับจุดแข็งที่มีภายในประเทศ
PTEC ตั้งขึ้นโดยมีนโยบายให้การส่งเสริมและสนับสนุนการวิจัยและพัฒนา ทดสอบด้าน EMC ของผลิตภัณฑ์ทางไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์เพื่อการส่งออก และการทดสอบตามมาตรฐานบังคับภายในประเทศ ปัจจุบัน PTEC ถือเป็นหน่วยงานหลักหน่วยงานหนึ่งของประเทศที่ส่งเสริมให้เกิดการวิจัยและพัฒนาผลิตภัณฑ์ใหม่ๆ โดยใช้เครื่องมือเป็นซึ่งยอมรับในระดับสากล มาทำการทดสอบให้กับภาค อุตสาหกรรม สถาบันศึกษา และหน่วยงานสำคัญๆ จำนวนมาก นอกจากนี้ยังมีการประกันคุณภาพการทดสอบโดยได้รับการรับรองระบบคุณภาพ ISO/IEC 17025:2005 จากหน่วยงานรับรองสูงสุดของประเทศ (สมอ.) อีกด้วย จึงเป็นการประกันได้ว่าผลการทดสอบจาก PTEC เป็นที่ยอมรับได้ในระดับสากล

เนื่องจากผลิตภัณฑ์ทางด้านไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์ ถูกนำไปประยุกต์ใช้งานในหลายด้าน และฟังก์ชั่นในการใช้งานก็แตกต่างกัน ดังนั้นมาตรฐานที่บังคับใช้จึงจำเป็นต้องแตกต่างกันไปด้วยโดยการแบ่งตามย่านการปฏิบัติงาน เช่น อุปกรณ์ไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์ในทางการค้า (Commercial Equipments) อุปกรณ์ด้านการทหาร (Military Equipments) และอุปกรณ์ทางด้านการบินและอวกาศ (Space Equipments) สำหรับวิธีการทดสอบ EMC นั้น แต่ละอุปกรณ์จะมีหัวข้อการทดสอบซ้ำๆ กัน จะแตกต่างกันเฉพาะระดับของเส้นจำกัด (Limit Line) โดยอุปกรณ์ทางด้านการค้าจะมีข้อบังคับในระดับที่ต่ำกว่าของทางการทหาร และทางด้านอวกาศจะมีระดับการบังคับใช้สูงที่สุด PTEC สามารถให้การสนับสนุนการวิจัยและพัฒนาด้าน EMC ตั้งแต่ขั้นต้นของการวางแผนการทำวิจัย จนถึงขั้นตอนของการทดสอบตามมาตรฐานที่ประยุกต์ใช้ทางการทหาร

การสอบเทียบยุทโธปกรณ์ทางทหาร

เมื่อยุทโธปกรณ์ที่ได้รับการติดตั้ง ถูกใช้งานไปแล้วเป็นระยะเวลาหนึ่งจะเกิดความคลาดเคลื่อน(Drift) ไปจากสภาวะเมื่อเริ่มทำการติดตั้งใช้งานครั้งแรก ทำให้อุปกรณ์ต่างๆ ด้อยประสิทธิภาพลงหรือส่งผลให้ไม่สามารถใช้งานได้ในที่สุด การคลาดเคลื่อนนี้มีสาเหตุมาจากปัจจัยหลายๆ ด้าน ทั้งด้านทางกล เช่น การหลวมของข้อต่อและการบิดหักของสายเคเบิลสัญญาณ การเกิดสนิมบริเวณข้อต่อต่างๆจากไอเกลือ การเสื่อมสภาพของอุปกรณ์ประกอบ เช่น ตัวต้านทานเสื่อม การรั่วของตัวเก็บประจุ การเลื่อนค่าของตัวออสซิเลเตอร์ (Oscillator) ซึ่งเป็นต้นกำเนิดของสัญญาณอ้างอิงให้กับไมโครโปรเซสเซอร์ทำให้สูญเสียความแม่นยำในการคำนวณ และการเปลี่ยนแปลงสภาวะแวดล้อม เช่น อุณหภูมิ ความชื้น ละอองน้ำเกลือ หรือการรบกวนทางธรรมชาติ เช่น ฟ้าผ่า เป็นต้น

ดังนั้น เมื่อมีการใช้งานอุปกรณ์ทางไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์ไปเป็นระยะเวลาหนึ่ง จึงต้องทำการสอบเทียบ (Calibration) และปรับแต่ง (Tuning) เครื่องมือต่างๆ ให้มีค่าเท่าเดิม หรือใกล้เคียงกับค่าเดิมมากที่สุด เพื่อทำให้ประสิทธิภาพการใช้งานของเครื่องมือคงที่ มีความน่าเชื่อถือ ทั้งยังยืดอายุการใช้งานของอุปกรณ์ และสามารถลดต้นทุนในการจัดส่งซ่อมหรือจัดซื้อใหม่
การสอบเทียบเครื่องมือเป็นหลักประกันที่ทำให้เชื่อมั่นในความถูกต้องของผลการทดสอบ เป็นกระบวนการเพื่อให้มั่นใจได้ว่าเครื่องมือที่ใช้ในการวัดนั้น มีค่าของการวัดที่ถูกต้อง นำไปสู่การยอมรับในการใช้งานร่วมกัน และเป็นกิจกรรมหลักที่ถูกระบุไว้ใน ข้อกำหนดตามมาตรฐานสากลต่างๆ ได้แก่ ISO/IEC 17025

สำหรับยุทโธปกรณ์แล้วการสอบเทียบถือว่ามีความสำคัญในระดับสูง และเป็นเครื่องยืนยันถึงประสิทธิภาพในการทำงานของระบบสำคัญๆ ของกองทัพ เนื่องจากยุทโธปกรณ์ที่ได้รับการสอบเทียบแล้วจะคงไว้ซึ่งความแม่นยำ พิกัดทำการคงที่ ความน่าเชื่อถือ และเป็นเครื่องมือสำคัญในการตรวจประจำการของยุทโธปกรณ์ประจำปีที่ดี (In Service Check) ว่ายุทโธปกรณ์นั้น ยังมีศักยภาพสมบูรณ์หรือสมควรปลดออกจากการประจำการ นอกจากนี้ผลที่ได้จากการสอบเทียบยังมีประโยชน์สำหรับผู้ปฏิบัติงาน ทำให้สามารถทำการชดเชย (Compensation) ความคลาดเคลื่อนของระบบหรือทำให้สามารถแก้ค่าความผิดพลาด(Correction Factor) ต่างๆในระบบ ทำให้ระบบนั้นกลับมามีประสิทธิภาพใกล้กับค่าเดิมมากที่สุด

การสอบเทียบยุทโธปกรณ์ทางด้านความถี่วิทยุและความถี่สูงๆ (Radio Frequency: RF High Frequency) เป็นปัญหาในปัจจุบันทั้งในภาคอุตสาหกรรมและทางการทหาร เพราะการสอบเทียบต้องอาศัยห้องปฏิบัติการสอบเทียบของต่างประเทศ ซึ่งมีราคาแพง ต้องใช้เวลาในการส่งสอบเทียบนาน ทำให้สูญเสียโอกาสทางการค้า และการวางยุทศาสตร์และยุทธวิธีที่สำคัญๆของประเทศ

ปัจจุบันในประเทศไทยมีหน่วยงานจำนวนมากที่ได้รับการรับรองตามมาตรฐาน ISO/IEC 17025 จากสำนักงานมาตรฐานผลิตภัณฑ์อุตสาหกรรม (สมอ.) และสามารถให้บริการสอบเทียบสำหรับภาคอุตสาหกรรมในสาขาทั่วไป ได้แก่ ไฟฟ้า อุณหภูมิ ความดัน และมวล เป็นต้น แต่ยังไม่มีหน่วยงานใดที่สามารถให้บริการสอบเทียบอุปกรณ์ด้าน RF หรือความถี่สูงๆ ตามมาตรฐานสากลได้เลย โดยเฉพาะอย่างยิ่งการสอบเทียบยุทโธปกรณ์นั้นมีหน่วยงานจำกัด และยังคงต้องใช้ระยะเวลาในการสอบเทียบนาน

ในการสอบเทียบอุปกรณ์ทางยุทโธปกรณ์ตามมาตรฐานสากลนั้น การดำเนินงานต่างๆ ของหน่วยงานจะต้องถูกควบคุมด้วยระบบบริหารคุณภาพตามมาตรฐาน ISO/IEC 17025 ซึ่งหน่วยงานที่ให้บริการสอบเทียบจะต้องมีความสามารถทางด้านวิชาการ และมีระบบการบริหารเป็นไปตามข้อกำหนดของมาตรฐาน ซึ่งจะต้องสร้างองค์ประกอบต่างๆ ดังนี้ บุคลากร เครื่องมือสถานที่และภาวะแวดล้อม วิธีการสอบเทียบ ระบบคุณภาพ