แนวทางหัวข้อการทำวิทยานิพนธ์นิสิตรหัส ๕๗ (ตอนที่ ๑๗) MO Memoir : Tuersday 20 October 2558

เอกสารนี้แจกจ่ายเป็นการภายใน ไม่นำเนื้อหาลง blog

เนื้อหาในเอกสารนี้ส่วนหนึ่งเป็นข้อสรุปผลการประชุมที่ได้จากการประชุมในช่วงบ่ายวันจันทร์เวลา ๑๕.๐๐ - ๑๖.๐๐ น ที่ห้องเรียนใหญ่ชั้น ๑๐ อาคารวิศว ๔ ที่ผ่านมา

เกิดขึ้นตอนกี่โมง MO Memoir : Tuesday 1 December 2552

มีคำแนะนำอย่างหนึ่งของผมที่มักไม่ค่อยได้รับความสนใจในการนำไปปฏิบัติ จนกว่าจะเจอปัญหาที่แก้ไม่ตกนั่นแหละถึงจะยอมทำตามที่แนะนำ สิ่งนั้นก็คือให้บันทึก "เวลา" ที่ได้ลงมือปฏิบัติหรือเวลาที่เหตุการณ์ใดเหตุการณ์หนึ่งเกิดขึ้น เพราะบางครั้งการที่จะแก้ปัญหานี้ได้ต้องทราบก่อนว่าเหตุการณ์นั้นเกิดขึ้นเมื่อใด ในที่นี้จะขอยกตัวอย่างมาเล่าให้ฟังสัก ๓ เรื่อง เรื่องแรกเกิดขึ้นเมื่อกว่า ๒๐ ปีที่แล้ว ตอนที่ยังทำวิจัยอยู่ในต่างประเทศ ส่วนเรื่องที่สองเป็นเรื่องที่เกิดขึ้น (เจออยู่หลายครั้งเหมือนกัน) เมื่อกลับมาทำงานที่เมืองไทยแล้ว

๑. คอมพิวเตอร์มันนิ่ง

ตอนทำวิจัยอยู่ต่างประเทศนั้นผมได้มีโอกาสทำการทดลองกับเครื่องปฏิกรณ์ขนาด pilot scale โดยมีคอมพิวเตอร์ควบคุมถึง ๙ เครื่อง (รุ่น 486DX 33 MHz จอ CRT 21" ซึ่งจัดว่าเป็นเครื่อง high end ในยุคนั้น) เครื่องปฏิกรณ์ของผมจะต้องเปิดทิ้งไว้ ๒๔ ชั่วโมง ดังนั้นจะต้องมีการตั้งโปรแกรมเฝ้าตรวจและควบคุมต่าง ๆ ให้เหมาะสม

ในการตั้งโปรแกรมเฝ้าตรวจนั้น จะมีการใช้ชุดคำสั่งที่ให้คอมพิวเตอร์ทำงานตลอดเวลา (เช่นให้คำนวณเลขกลับไป-มา) เพื่อใช้ตรวจสอบดูว่าคอมพิวเตอร์นั้นยังทำงานอยู่หรือไม่ เพราะถ้าตัวเลขที่ปรากฏบนหน้าจอนั้นไม่มีการเปลี่ยนแปลง อาจเป็นไปได้ว่าระบบอยู่ในภาวะคงตัว หรือคอมพิวเตอร์หยุดทำงาน ซึ่งการแยกว่าเป็นกรณีไหนต้องตรวจที่โปรแกรมตรวจสอบ ถ้าเห็นว่าโปรแกรมตรวจสอบยังมีการทำงานอยู่ก็แสดงว่าระบบของเรานั้นอยู่ที่ภาวะคงตัว เลยทำให้เห็นตัวเลขต่าง ๆ (อุณหภูมิ ความดัน อัตราการไหล) นั้นคงที่ แต่ถ้าเห็นโปรแกรมตรวจสอบไม่ทำงานก็แสดงว่าที่เห็นตัวเลขมันนิ่งนั้นเป็นเพราะคอมพิวเตอร์มันหยุดการทำงาน (หรือที่เรียกว่า "แฮงค์" นั่นแหละ)

ระหว่างการทำงานนั้นผมพบว่าระบบคอมพิวเตอร์ที่ผมใช้นั้นจะมีปัญหาเครื่องแฮงค์ในช่วงประมาณ ๑๑ โมงเช้าและตอนประมาณบ่าย ๓ โมงครึ่ง ซึ่งเหตุการณ์ดังกล่าวไม่ได้เกิดขึ้นทุกวัน ที่แน่ ๆ คือไม่เกิดในวันหยุด แต่เกิดขึ้นในวันทำงาน บางวันก็โชคดีที่ไม่เกิดเลย แต่บางวันก็เกิดทั้งเช้า-บ่าย

ผมนำเรื่องนี้ไปปรึกษาปัญหากับช่างไฟฟ้าของอาคารเพื่อพิจารณาว่าปัญหาน่าจะเกิดจากอะไร เมื่อดูตำแหน่งที่ตั้งห้องทดลองของผมกับแผนผังไฟฟ้าของอาคารแล้วก็ทำให้สงสัยว่าปัญหานั้นเกิดจากการ "ต้มน้ำร้อน" กล่าวคือในวัฒนธรรมของคนในประเทศที่ผมไปอยู่นั้นเขาจะมีการพักกินน้ำชา (ที่เรียกว่า tea break หรือ coffee break) วันละ ๒ ครั้ง ช่วงเช้าตอนประมาณ ๑๑ โมง และช่วงบ่ายตอนประมาณบ่าย ๓ โมงครึ่ง เมื่อถึงเวลาพัก ทุกห้องทำงานในตึกก็จะเปิดกาต้มน้ำร้อนไฟฟ้าเพื่อต้มน้ำร้อนกินกัน (เขาไม่ได้ใช้กระติกน้ำร้อนที่เสียบไว้ตลอดเวลา แต่จะต้มเพียงเพื่อพอกินในแต่ละครั้ง) ผลที่ตามมาก็คือมีความต้องการการใช้กระแสไฟฟ้าสูงขึ้นกระทันหัน ทำให้แรงดันไฟฟ้าในระบบมีการลดต่ำลงเล็กน้อยกระทันหันก่อนที่จะกลับมาคืนเดิม และเมื่อกาต้มน้ำตัดไฟ ความต้องการการใช้กระแสไฟฟ้าก็จะลดลงกระทันหัน ทำให้แรงดันไฟฟ้าในระบบสูงขึ้นกระทันหันเป็นช่วงเวลาสั้น ๆ ก่อนที่จะกลับคือสู่ระดับปรกติ

ในเส้นทางการจ่ายไฟที่มีการเปิด-ปิดกาต้มน้ำร้อนไม่มาก การเปลี่ยนแปลงของระบบกระแสไฟฟ้าดังกล่าวก็ไม่ทำให้อุปกรณ์ไฟฟ้าเครื่องอื่นที่ใช้ไฟฟ้าในเส้นทางเดียวกันเกิดความรู้สึกใด ๆ แต่เนื่องจากห้องคอมพิวเตอร์ที่ผมใช้งานมันอยู่ใกลักับห้องจ่ายไฟหลักของอาคาร (sub-station) ดังนั้นตำแหน่งดังกล่าวจึงเป็นจุดรวมผลกระทบทั้งหมดจากทุกเส้นทางการจ่ายไฟของอาคาร การเปลี่ยนแปลงระดับแรงดันไฟฟ้า ณ ตำแหน่งนี้จึงรุนแรงกว่าที่ตำแหน่งอื่น ซึ่งทำให้คอมพิวเตอร์หลายเครื่องหยุดทำงานพร้อมกันได้

ตอนนั้นวิธีการแก้ปัญหาคือผมต้องคอยมาเฝ้าคอมพิวเตอร์ในช่วงเวลาดังกล่าว และจดพารามิเตอร์ควบคุมที่สำคัญเอาไว้ ถ้าพ้นช่วงเวลาดังกล่าวแล้วจะไปเดินเล่นที่ไหนก็ได้ แต่ถ้าเกิดปัญหาเกิดขึ้นก็ต้องรีบรีบูตระบบขึ้นมาใหม่และป้อนค่าพารามิเตอร์ต่าง ๆ ก่อนที่เครื่องคอมพิวเตอร์จะหยุดทำงานกลับเข้าไปใหม่ เพื่อดึงระบบควบคุมให้กลับมาอยู่ใกล้เคียงกับภาวะที่แท้จริงให้มากที่สุด

๒. มันยังออกมาไม่หมด

เรื่องนี้เกิดขึ้นหลังจากกลับมาทำงานที่เมืองไทยแล้ว พบอยู่หลายครั้ง และทั้ง ๆ ที่ให้คำแนะนำไปแล้วก็มักไม่ค่อยจะมีคนยอมรับฟังเหตุผลและปฏิบัติตาม

มีคำแนะนำของผมอยู่คำแนะนำหนึ่งที่ผมจะบอกกับผู้ที่ต้องใช้เครื่องแก๊สโครมาโทกราฟ (GC) ในการวิเคราะห์ตัวอย่างคือ ให้จดบันทึก "เวลา" ที่ทำการฉีดสารตัวอย่างแต่ละครั้งด้วย (พอบอกอย่างนี้ก็ทำให้ส่วนใหญ่สงสัยกันว่ามันเกี่ยวพันอะไรกัน จะวิเคราะห์ผลแต่ละทีต้องดูฤกษ์ยามด้วยหรือ) เพราะมันอาจช่วยในการวิเคราะห์หาสาเหตุของปัญหาได้ถ้าหากผลการวิเคราะห์มีปัญหา

ปัญหาที่มีคนนำมาปรึกษาและจำเป็นต้องใช้ข้อมูลเวลา (ตอนกี่โมงกี่นาที) ที่ฉีดสารตัวอย่างคือกรณีที่ base line อยู่ดี ๆ มันก็ไม่นิ่งขึ้นมา ทั้ง ๆ ที่ในช่วงแรก ๆ มันก็ไม่มีปัญหาอะไร แต่ทำไมพอวิเคราะห์ตัวอย่างหลัง ๆ สัญญาณ base line จึงไม่เรียบ

สัญญาณ base line ที่ไม่เรียบในกรณีนี้พบว่ามีลักษณะเป็นรูปโค้งนูน ซึ่งจริง ๆ แล้วมันไม่ใช่ base line แต่มันเป็นพีคของสารตัวอย่างที่ยังออกมาจากคอลัมน์ไม่หมด ปัญหาดังกล่าวเกิดขึ้นในกรณีที่ผู้วิเคราะห์ไม่รอให้ตัวอย่างออกมาจากคอลัมน์จดหมด ก็ทำการฉีดตัวอย่างต่อไปเข้าไปในเครื่อง ซึ่งการกระทำดังกล่าวมักเกิดขึ้นในกรณีที่เวลาที่สารตัวอย่างก่อนตัวสุดท้าย กับสารที่ออกมาเป็นตัวสุดท้ายนั้นทิ้งห่างกันมาก

ตัวอย่างเช่นเราฉีดสารเข้า GC ที่เวลา ๑๒.๐๐ น และพบว่ามีพีคออกมา ๔ พีคภายในเวลา ๑๐ นาที ดังนั้นจึงทำการฉีดสารครั้งที่สองที่เวลา ๑๒.๑๕ น (ซึ่งจะเห็นผลที่ออกมาในครั้งที่สองนี้เหมือนกับครั้งแรก) และฉีดสารครั้งที่สามเมื่อเวลา ๑๒.๓๐ น และพบว่า base line ไม่เรียบ และถ้าฉีดสารครั้งที่สี่ที่เวลา ๑๒.๔๕ น ก็จะพบว่า base line ไม่เรียบอีก แต่ถ้าทิ้งไว้สักชั่วโมงแล้วกลับมาฉีดสารใหม่เมื่อโดยเริ่มที่เวลา ๑๔.๐๐ น และฉีดซ้ำทุก ๆ ๑๕ นาทีก็จะเกิดเหตุการณ์ทำนองเดียวกับที่พบเมื่อเวลา ๑๒.๐๐ น ๑๒.๑๕ น ๑๒.๓๐ น และ ๑๒.๔๕ น

เมื่อนำโครมาโทแกรมมาตรวจพบว่าลักษณะความไม่เรียบของ base line นั้นมีรูปแบบเหมือน ๆ กันคือโค้งนูนสูงขึ้นและลดต่ำลงสูงระดับเดิม สิ่งที่ทำให้ base line ไม่เรียบเมื่อฉีดตัวอย่างครั้งที่สาม (ที่เวลา ๑๒.๓๐ น) หรือครั้งที่สี่ (ที่เวลา ๑๒.๔๕ น) นั้นไม่ได้เกิดจากการทำงานของเครื่อง GC แต่นั่นเป็นพีคของตัวอย่างที่ฉีดเข้าไปตอนฉีดตัวอย่างแรก (ที่เวลา ๑๒.๐๐ น) หรือตัวอย่างที่สอง (ที่เวลา ๑๒.๑๕ น)

กล่าวคือถ้าเราฉีดตัวอย่างแรกที่เวลา ๑๒.๐๐ น และพบว่าในเวลา ๑๐ นาทีจะมีสารออกมา ๔ พีค แต่ถ้าทิ้งไว้อีกสัก ๓๐-๔๐ นาทีก็จะเห็นสารตัวที่ ๕ ออกมาจากคอลัมน์ ในกรณีนี้สารตัวที่ ๕ ที่เข้าไปในการฉีดครั้งแรก (ที่เวลา ๑๒.๐๐ น) จะออกมาหลังเวลา ๑๒.๓๐ น และสารตัวที่ ๕ ที่ฉีดเข้าไปในการฉีดครั้งที่สอง (ที่เวลา ๑๒.๑๕ น) จะออกมาหลังเวลา ๑๒.๔๕ น ดังนั้นพอทำการฉีดตัวอย่างครั้งที่สามที่เวลา ๑๒.๓๐ น พีคสัญญาณ ๔ พีคแรกของตัวอย่างที่สามก็จะซ้อนกับพีคสัญญาณพีคที่ ๕ ของตัวอย่างแรก ทำให้เห็นว่า base line ไม่นิ่ง และพอฉีดตัวอย่างครั้งที่สี่ที่เวลา ๑๒.๔๕ น พีคสัญญาณ ๔ พีคแรกของตัวอย่างที่สี่ก็จะซ้อนกับพีคสัญญาณพีคที่ ๕ ของตัวอย่างที่สอง

อีกกรณีหนึ่งที่เลวร้ายไม่แพ้กันคือมีคนมาปรึกษาว่าทำไมคนใช้เครื่อง GC ก่อนหน้าไม่เห็นมีปัญหาใด ๆ แต่พอผมมาใช้มันกลับมีปัญหา base line ไม่นิ่ง และปัญหานี้ก็เป็น ๆ หาย ๆ เกิดขึ้นกับ "เกือบ" ทุกคน (ขอเน้นตรงคำว่า "เกือบ" นะ)

ในกรณีนี้พบว่าปัญหาไม่ได้เกิดจากตัวอย่างของคนที่เจอปัญหา base line ไม่นิ่งเหมือนเช่นกรณีข้างต้น แต่เกิดจากตัวอย่างของคนที่ใช้ "ก่อนหน้า" พอสืบเรื่องไปมาก็พบว่าจะมีคน ๆ หนึ่งทำการวิเคราะห์ตัวอย่าง ซึ่งในระหว่างการวิเคราะห์ของเขานั้นจะไม่มีปัญหาใด ๆ แต่ไม่ว่าใครก็ตามที่มาใช้เครื่องต่อจากคน ๆ นั้นจะต้องเจอปัญหาทุกราย สาเหตุเป็นเพราะว่าสารตัวอย่างของคนก่อนหน้าที่ใช้นั้นออกมาจากคอลัมน์ไม่หมด ซึ่งอาจใช้เวลานานหลาย ๆ ชั่วโมง (เกิน ๘ หรือ ๑๐ ชั่วโมง) จึงค่อย ๆ ออกมา ดังนั้นในช่วงการทำงานของคน ๆ แรกจึงไม่เจอปัญหาใด ๆ พอคนที่มารับช่วงต่อจะเจอปัญหาว่าสารตัวอย่างที่คน ๆ แรกฉีดเข้าไปนั้นพึ่งจะออกมาจากคอลัมน์ (ประเภทฉีดตอนเช้าแต่ออกมาตอนเย็น) ทำให้พบว่า base line ไม่นิ่งตลอดเวลา

กรณีนี้ยังดีตรงที่ว่าตัวอย่างตกค้างนั้นมันยังออกมาจากคอลัมน์ บางครั้งด้วยการตั้งอุณหภูมิคอลัมน์ต่ำเกินไปทำให้สารตัวอย่างที่ฉีดเข้าไปนั้นตกค้างอยู่ในคอลัมน์โดยไม่หลุดออกมาเลย^(๑) พอใช้ไปนาน ๆ เข้าก็ทำให้คอลัมน์อิ่มตัวแยกสารไม่ได้ ทีนี้ก็เลยมีการโวยวายว่าคอลัมน์เสียทั้ง ๆ ที่ในความเป็นจริงมันไม่ได้เสียสักหน่อย แค่ให้อุณหภูมิสูงพอและแก๊สไหลผ่านเป็นเวลานานพอมันก็กลับมาคืนเดิมได้แล้ว ดังนั้นในบางครั้งผมจึงแนะนำว่าพอใช้เครื่อง GC เสร็จสิ้นในตอนเย็นแล้ว เราอาจไม่จำเป็นต้องปิดเครื่องทุกครั้งไป อาจเปิดเครื่องทิ้งไว้ข้ามคืนบ้างก็ได้ (หรือในช่วงก่อนที่จะมีคนต่อไปมาใช้งานต่อ) เพื่อเป็นการทำความสะอาดคอลัมน์โดยการไล่สารที่อาจตกค้างอยู่ในคอลัมน์ออกไป ซึ่งจะช่วยให้ผู้ที่มาใช้งานต่อไปไม่ประสบกับปัญหา base line ไม่นิ่ง

^(๑) แล้ววันหลังจะเล่าให้ฟัง เรื่องของการทดลองที่บอกว่าได้ selectivity 100% เพราะตั้งอุณหภูมิคอลัมน์ GC ไว้เพียงแค่ให้ผลิตภัณฑ์ที่ต้องการออกมาให้เห็นเท่านั้น ส่วนผลิตภัณฑ์ข้างเคียงที่ไม่ต้องการนั้นมีจุดเดือดสูงกว่า บังเอิญว่าผมต้องไปเป็นกรรมการในการสอบของเขา และผมก็ทำการวิเคราะห์ตัวอย่างแบบเดียวกับเขาอยู่ด้วย ก็เลยรู้ว่าผลการวิเคราะห์ของเขานั้นมันเชื่อถือไม่ได้