วันพฤหัสบดีที่ 16 กุมภาพันธ์ พ.ศ. 2560

Piping isometric และ orthographic drawing MO Memoir : Thursday 16 February 2560

วิชาพื้นฐานวิชาหนึ่งที่เป็นวิชาบังคับของผู้เรียนวิศวกรรมศาสตร์คือวิชาเขียนแบบวิศวกรรม (Engineering drawing) ที่แต่ก่อนสมัยผมเรียนนั้นต้องเริ่มจากการหัดเหลาดินสอ การลากเส้นตรงยาวที่ความหนาของเส้นต้องสม่ำเสมอ การคัดลายมือทั้งตัวอักษรและตัวเลข และกวาดรูปแบบอิสระโดยไม่ใช้เครื่องมือช่วย (free hand drawing) แต่ตอนนี้ดูเหมือนจะไปเรียนวาดรูปกันบนคอมพิวเตอร์เสียส่วนใหญ่ พอให้ใช้ร่างภาพด้วยมือก็เลยมักจะทำกันไม่ค่อยได้
 
แบบ (หรือภาพ) ที่เรียนกันนั้นก็มีทั้งแบบมุมมองสามมิติที่เรียกว่า isometric drawing และภาพฉายสองมิติที่เรียกว่า orthographic drawing มีทั้งให้รูปสามมิติแล้วให้เขียนเป็นภาพฉายสองมิติ และให้ภาพฉายสองมิติแล้วให้เขียนเป็นรูปสามมิติ โต๊ะเรียนก็ค่อนข้างสูง เรียกว่ายืนเขียนได้สบาย พื้นโต๊ะก็ปรับเอนยกขึ้นได้ เก้าอี้นั่งก็สูงตามไปด้วย ตอนเขียนแบบก็จะนั่งหรือจะยืนก็ได้ แล้วแต่ว่าท่าไหนจะถนัดกว่ากัน
 
Piping & Instrumentation Diagram หรือ P&ID นั้นมันบอกเพียงแค่ว่าอุปกรณ์ของระบบ piping นั้นมีอะไรบ้าง ติดตั้งเรียงลำดับกันอย่างไร โดยไม่มีการคำนึงถึงขนาดและรูปร่างของอุปกรณ์ แต่เมื่อจะทำการออกแบบเพื่อการก่อสร้างจริงนั้นจำเป็นต้องมีการคำนึงถึงขนาดและรูปร่างของตัวอุปกรณ์ การทำงานของพนักงาน (เช่นการเข้าไปหมุนวาล์ว) การซ่อมบำรุง (ที่ต้องการพื้นที่ในการทำงานและติดตั้งอุปกรณ์ช่วยในการยกของหนัก) ไปจนถึงเมื่อสร้างเสร็จแล้วจะเห็นว่ามีรูปร่างอย่างไร แบบที่ใช้ตรงนี้มีทั้งแบบมุมมองสามมิติที่เรียกว่า isometric drawing และแบบที่เป็นภาพฉายที่เรียกว่า orthographic drawing ที่เป็นภาพมุมมองจากทางด้านบน ด้านหน้า และด้านข้าง
 
ก่อนยุคสมัยที่จะมีการนำเอาคอมพิวเตอร์มาใช้ในการเขียนแบบกันอย่างแพร่หลายเหมือนในปัจจุบัน การวาดภาพ isometric ของระบบท่อทั้งโรงงานไม่ใช่เรื่องง่าย การวาดภาพฉายแบบ orthographic นั้นทำได้ง่ายกว่า โดยภาพฉายนั้นอาจเป็นภาพตัดขวางที่ตำแหน่งระยะความลึก/ความสูงต่าง ๆ ของโรงงาน แบบที่เป็นภาพฉายนี้มันมีความวุ่นวายมันอยู่หลายอย่างที่ทำเอาคนที่เพิ่งเริ่มศึกษามึนไปได้เหมือนกัน เช่นท่อที่อยู่ในแนวดิ่งเมื่อมองจากด้านบนลงมาจะเห็นเป็นจุด ท่อที่โค้งขึ้นและท่อที่โค้งลงนั้นเมื่อมองจากทางด้านบน ท่อในแนวราบที่เมื่อมองจากทางด้านหน้าแล้วมีการโค้งเข้าหรือตัวเราหรือห่างออกจากตัวเรา เรื่องเหล่านี้ในการเขียนแบบจะทำอย่างไรเพื่อให้มันสื่อความหมายที่ถูกต้อง ฯลฯ
 
เนื่องจากบทความในชุดต่อไปจะเกี่ยวข้องกับรูปแบบการจัดวางท่อสำหรับการติดตั้งอุปกรณ์ต่าง ๆ ตามสภาพความจริง โดยแบบที่จะนำมาให้ดูนั้นเป็นภาพฉาย orthographic ด้วยเหตุนี้เลยต้องขอนำเรื่องนี้ขึ้นมาเล่าก่อน เพราะคิดว่าคงมีคนจำนวนไม่น้อยที่จะอ่านแบบการวางท่อที่จะยกมาเป็นตัวอย่างไม่ออก
 
รูปที่ ๑ เป็นภาพร่างระบบท่ออย่างง่ายโดยทำการเปรียบเทียบระหว่างภาพ isometric (แถวบน) และ orthographic ที่มองจากทางด้านบนลงล่าง (แถวกลาง) และมองจากด้านหน้า (แถวล่าง) ผมใส่สีเข้าไปเพื่อช่วยแสดงตำแหน่งท่อและข้อต่อที่มองเห็นเมื่อมองจากมุมต่าง ๆ กัน ตัวอย่างเช่นท่อโค้งตามรูปแบบที่ (1) นั้น ท่อสีน้ำเงินที่อยู่บนระนาบ x-y จะโค้งลงล่างเป็นท่อสีเขียวบนระนาบ x-z ตามรูปแบบนี้ถ้าเรามองจากทางด้านบนเราจะเห็นระนาบ x-y (จะเห็นระนาบ x-z เป็นขอบ) เราจะเห็นท่อสีน้ำเงินยาวทั้งเส้น และเห็นข้อต่อสีแดง ท่อสีเขียวนั้นจะเห็นเป็นจุดไป ตรงข้อต่อสีแสดงนี้เส้นท่อสีน้ำเงินจะลากยาวเข้ามาในวงกลมที่แสดงข้อต่อสีแดงจนถึงตำแหน่งจุดกึ่งกลาง รูปแบบนี้แสดงว่าเป็นท่อโค้งลง แต่เมื่อมองตามระนาบ x-z (เราจะเห็นระนาบ x-y เป็นขอบ) เราจะเห็นท่อสีเขียววางตั้งขึ้นไปในแนวดิ่งจนถึงระดับความสูงที่เส้น B-B จากนั้นจะหันเบนออกไปจากตัวเรา ตามรูปนี้ตรงข้อต่อสีแดงเราก็จะเห็นเส้นท่อสีเขียวลากยาวเข้ามาในวงกลมที่แสดงข้อต่อสีแดงจนถึงตำแหน่งจุดกึ่งกลาง เป็นการแสดงว่าท่อนั้นโค้งออกไปจากตัวเรา
 
รูปที่ ๑ ตัวอย่างเปรียบเทียบท่อรูปแบบต่าง ๆ เมื่อมองจากมุมต่างกัน แถวบนเป็นภาพมุมมองแบบสามมิติ isometric แถวกลางเป็นภาพฉาย (orthographic) เมื่อมองจากทางด้านบนลงมา ส่วนแถวล่างเป็นภาพฉาย (orthographic เช่นกัน) เมื่อมองจากทางด้านหน้าเข้าไป (อันที่จริงมันมีภาพมองจากทางด้านข้างอีก) เส้น A-A และเส้น B-B เป็นเส้นอยู่ในระนาบในแนวนอนเดียวกัน โดยเส้น B-B อยู่ทางด้านหน้าของเส้น A-A เส้น B-B และเส้น C-C เป็นเส้นอยู่ในระนาบแนวตั้งเดียวกัน โดยเส้น B-B อยู่สูงกว่าเส้น C-C รูปแบบ (1) เป็นท่อที่ตั้งขึ้นไปในแนวดิ่งแล้วโค้งไปข้างหลัง รูปแบบ (2) เป็นท่อที่ยื่นไปข้างหลังแล้วค่อยโค้งขึ้นบน รูปแบบ (3) เป็นท่อที่ตั้งขึ้นไปในแนวดิ่งแล้วโค้งไปข้างหลังแล้วเลี้ยวขวาอีกที รูปแบบ (4) เป็นท่อที่พาดมาทางขวาแล้วโค้งไปข้างหลังจากนั้นโค้งงอขึ้นข้างบนอีกที

ท่อโค้งตามรูปแบบที่ (2) เมื่อมองทางด้านบน (ระนาบ x-y) เราจะเห็นท่อสีน้ำเงินเป็นจุด และเห็นท่อสีเขียวแยกออกมาจากข้อต่อสีแดง (พึงสังเกตว่าออกมาจากตรง "เส้นรอบรูป" ไม่ใช่ "จุดกลาง") อันนี้เป็นลักษณะของท่อดิ่งลงล่างแล้วโค้งงอออกไป และเมื่อมองจากทางด้านหน้า (ระนาบ x-z) เราจะเห็นท่อสีเขียวเป็นจุดและเห็นท่อสีน้ำเงินแยกออกจากข้อต่อสีแดงขึ้นไปข้างบน (ออกมาจากตรง "เส้นรอบรูป" ไม่ใช่ "จุดกลาง" ของข้อต่อสีแดงเช่นกัน) อันนี้เป็นลักษณะของท่อที่วิ่งออกไปจากตัวผู้มองแล้วโค้งงอออกไป
 
ในทำนองเดียวกัน สำหรับท่อในรูปแบบที่ (3) เมื่อเรามองจากทางด้านบนเราจะมองไม่เห็นท่อสีเขียว และเมื่อมองจากทางด้านหน้าก็จะมองไม่เห็นข้อต่อสีส้ม และในรูปแบบที่ (4) นั้นเมื่อมองจากทางด้านบนจะมองไม่เห็นท่อสีชมพู และเมื่อมองจากทางด้านหน้าจะมองไม่เห็นท่อสีน้ำเงินและข้อต่อสีส้ม (เพราะทั้งท่อสีน้ำเงินและข้อต่อสีส้มโดนข้อต่อสีแดงบังเอาไว้)

คิดว่าปูพื้นฐานเพียงเท่านี้ ก็น่าจะเพียงพอสำหรับการเริ่มต้นอ่านแบบภาพฉายระบบ piping แล้ว ที่เหลือก็คงเป็นเพียงแค่การฝึกหัดอ่านและทำความเข้าใจแบบต่าง ๆ ที่จะเอามาให้ดูเป็นตัวอย่างในตอนถัดไป

ไม่มีความคิดเห็น: