ความปลอดภัยในการทำงานและการออกแบบ ตอน วางความคิดให้เป็นกลาง แล้วตั้งคำถามพื้น ๆ MO Memoir : Saturday 26 January 2562

"เมื่อต้องเผชิญกับปัญหาที่หาต้นตอไม่เจอ ให้ลองตั้งคำถามพื้น ๆ"    

ประโยคข้างบนเป็นสิ่งหนึ่งที่ผมบอกกับนิสิตป.โท ที่ผมสอนอยู่เป็นประจำ เวลาที่เขาทำการทดลองแล้วพบปัญหากับตัวอุปกรณ์หรือผลการทดลอง แล้วนึกหาสาเหตุไม่เจอว่าต้นตอของปัญหามันมาจากไหน ก็ให้ลองใช้วิธีนี้ดู    

"คำถามพื้น ๆ" นี้หมายความถึงให้ตั้งคำถามว่า มีอะไรเกิดขึ้น พบเห็นอะไร ได้ยินสิ่งไหน ฯลฯ เอาแค่นั้นพอ อย่าพึ่งไปใส่ข้อมูลอื่น ๆ ลงไปว่ามันไม่น่าจะมีสาเหตุมาจากนั่นจากนี่ หรือมันต้องมีสาเหตุมาจากนั่นจากนี่ แต่การจะทำเช่นนี้ได้ก็ต้องสามารถวางความคิดให้เป็นกลางให้ได้ก่อน คืออย่าเพิ่งลำเอียงหรือใส่ความรู้สึกส่วนตัวใด ๆ เข้าไป การทำเช่นนี้จำเป็นต้องใช้สติช่วยกำกับ จากนั้นจึงค่อยพิจารณาหาเหตุผลว่า มีอะไรที่เป็นไปได้บ้างที่สามารถนำมาสู่ สิ่งที่เกิด ที่พบเห็น ที่ได้ยิน ฯลฯ เหล่านั้น ตรงนี้เป็นขั้นตอนของการใช้ปัญหาไตร่ตรอง    

การทำเช่นนี้ไม่เพียงแค่อาจช่วยแก้ปัญหาในงานที่กระทำอยู่ แต่ยังช่วยให้เราตรวจสอบความรู้หรือข้อมูลที่เราได้รับมานั้นด้วยว่า มันถูกต้องหรือควรค่าต่อการน่าเชื่อถือมากน้อยเพียงใด

ข้อความที่ปรากฏในกรอบข้างบน เป็นต้นเรื่องของบทความเรื่อง "วางความคิดให้เป็นกลาง แล้วตั้งคำถามพื้น ๆ" (Memoir ปีที่ ๑๐ ฉบับที่ ๑๔๔๖ วันพฤหัสบดีที่ ๒๘ กันยายน ๒๕๖๐)
 

การพิจารณาหาสาเหตุของอุบัติเหตุก็เช่นกัน บ่อยครั้งที่พบว่าพอมีเหตุการณ์ใดเหตุการณ์หนึ่งเกิดขึ้น และมีคนนำเสนอสาเหตุที่ทำให้เกิด ก็จะมีคนจำนวนมากกระโดดเกาะกระแสตามสาเหตุนั้น โดยไม่มีการตั้งคำถามว่าสาเหตุที่มีการกล่าวอ้างขึ้นมานั้นเป็นไปได้จริงหรือไม่ หรือยังมีสาเหตุอื่นที่เป็นไปได้อีกหรือไม่
 

ตัวอย่างหนึ่งที่เห็นได้ชัดในขณะนี้คือสภาพอากาศในกรุงเทพและปริมณฑลที่มีฝุ่นขนาดเล็ก ต่างมีการโทษว่าสิ่งนั้นสิ่งนี้สิ่งโน้นเป็นตัวกลางทำให้เกิดฝุ่น แต่ที่ผมยังสงสัยอยู่ก็คือ มีใครได้เก็บตัวอย่างฝุ่นมาตรวจองค์ประกอบบ้างหรือไม่ เพราะฝุ่นที่มาจากต้นตอที่แตกต่างกันย่อมมีองค์ประกอบที่แตกต่างกัน เช่นฝุ่นที่มาจากการเผาไหม้น้ำมันก็ย่อมต้องมีคาร์บอนเป็นองค์ประกอบหลัก ฝุ่นที่มาจากการเผาไหม้ชีวมวลทางการเกษตร บางชนิดก็จะมีซิลิกาเป็นองค์ประกอบหลัก บางชนิดก็จะมีพวกเถ้า (เช่นสารประกอบอัลคาไลน์เป็นองค์ประกอบหลัก) ถ้าเรามีการวิเคราะห์ก่อนว่าต้นตอหลักของฝุ่นที่เป็นปัญหาในขณะนี้มาจากไหน เราก็จะได้มุ่งไปแก้ที่ตัวต้นตอหลัก ปัญหาจึงจะได้รับการแก้ไขโดยเร็ว
 

และในขณะเดียวกันก็ควรตั้งคำถามว่า ทำไมกิจกรรมเดียวกัน (เช่นการก่อสร้างกับรถควันดำ) ที่มีการทำกันมาก่อนหน้านี้จึงไม่ก่อให้เกิดปัญหามากขนาดนี้ แต่เพิ่งจะมาเกิดขึ้นในตอนนี้ (คือมันมีปัจจัยอะไรที่แตกต่างกันหรือเปล่า) หรือกิจกรรมแบบเดียวกันที่มีขนาดกิจกรรมใกล้เคียงกันที่เกิดขึ้นในพื้นที่อื่น กลับไม่เกิดปัญหาเช่นเดียวกันในพื้นที่นั้น (คือสิ่งที่คิดว่าเป็นต้นตอของปัญหานั้น อันที่จริงแล้วมันอาจไม่ใช่ก็ได้) เช่นในบริเวณเส้นทางจากสระบุรีไปแก่งคอย มวกเหล็ก และปากช่อง ที่มีทั้งโรงงานปูนซิเมนต์ โรงงานเซรามิก (มีทั้งเหมืองหินและการเผาไหม้เชื้อเพลิงเพื่อเผาปูนและผลิตภัณฑ์เซรามิก) เป็นเส้นทางที่มีรถบรรทุกใช้งานเป็นจำนวนมาก (ที่ต่างใช้น้ำมันดีเซล แถมยังเป็นช่วงที่ต้องไต่ขึ้นเนินลาดชันยาวที่ต้องเร่งเครื่องมาก) มีการก่อสร้างทางหลวงพิเศษระหว่างเมือง แต่กลับไม่พบกับปัญหาเรื่องฝุ่นสะสมในอากาศแบบเดียวกับที่กรุงเทพประสบ (ผลจากภูมิประเทศที่แตกต่างกันหรือไม่) 
  

เพื่อเป็นการฝึกหัด ลองพิจารณาตัวอย่างง่าย ๆ จากเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นเมื่อต้นเดือนที่ผ่านมาก่อนดูไหมครับ กรณีที่มีลูกโป่งอัดแก๊สระเบิดในรถยนต์ เกิดการลุกไหม้ ทำให้มีผู้บาดเจ็บหลายราย และหนึ่งในนั้นก็เป็นเด็กด้วย ผมสรุปย่อข่าวไว้ในรูปข้างล่าง ลองอ่านเล่นเอาเองก่อนนะครับ

เรามาเริ่มกันที่ลูกโป่งสวรรค์ก่อน โดยขอเริ่มจากคำถามแรกคือแก๊สอะไรที่อัดลูกโป่งแล้วทำให้ลูกโป่งลอยได้ คำตอบก็คือแก๊สที่มีความหนาแน่นน้อยกว่าอากาศ ในทางเคมีก็คือแก๊สใด ๆ ที่มีน้ำหนักโมเลกุล (เฉลี่ย) น้อยกว่าน้ำหนักโมเลกุลเฉลี่ยของอากาศ อากาศประกอบด้วยไนโตรเจน (น้ำหนักโมเลกุล 28) 79% และออกซิเจน (น้ำหนักโมเลกุล 32) อีก 21% (ส่วนแก๊สอื่นถือได้ว่าน้อยมาก) ดังนั้นน้ำหนักโมเลกุลเฉลี่ยของอากาศคือ 28.84
 

แก๊สที่มีน้ำหนักโมเลกุลต่ำกว่าอากาศ (เรียงจากต่ำไปสูง) เห็นจะได้แก่ ไฮโดรเจน (H₂ น้ำหนักโมเลกุล 2) ฮีเลียม (He น้ำหนักโมเลกุล 4) มีเทน (CH₄ น้ำหนักโมเลกุล 16) แอมโมเนีย (NH₃ น้ำหนักโมเลกุล 17) อะเซทิลีน (C₂H₂ น้ำหนักโมเลกุล 26) และเอทิลีน (C₂H₄ น้ำหนักโมเลกุล 28) แก๊สธรรมชาติเติมรถยนต์ (CNG) ที่ขายกันในบ้านเราประกอบด้วยมีเทน 82% และคาร์บอนไดออกไซด์ (CO₂ น้ำหนักโมเลกุล 44) อีก 18% ดังนั้นน้ำหนักโมเลกุลเฉลี่ยก็คือ 21.04
 

ในบรรดาแก๊สต่าง ๆ ในย่อหน้าข้างบนนั้น เราคงตัดอะเซทิลีนและเอทิลีนออกไปก่อนได้ เพราะมันเบากว่าอากาศเพียงเล็กน้อย พอมาอัดใส่ลูกโป่งที่พอรวมน้ำหนักลูกโป่งเข้าไปแล้ว คงจะไม่ลอยขึ้น แก๊สแอมโมเนียก็ไม่เคยเห็นใครเอามาอัดใส่ลูกโป่งสวรรค์ คงเป็นเพราะมันแพง กลิ่นแรง และยังทำปฏิกิริยาเคมีได้ ตัวมีเทนหรือ CNG นั้นก็เคยเห็นคนเอามาอัดลูกโป่งเล่นเหมือนกัน (เล่นกันในแลป) แต่ก็ไม่เคยได้ยินว่ามีการใช้อัดลูกโป่งสวรรค์ขาย ที่เหลืออยู่ก็เห็นจะได้แก่ไฮโดรเจนที่เตรียมเองได้ง่าย (อะลูมิเนียมกับโซดาไฟ) และฮีเลียมที่แม้จะแพง แต่ก็เฉื่อยและไม่ติดไฟ
 

ในเหตุการณ์นี้มีเพลิงไหม้เกิดขึ้นในรถ แสดงว่าแก๊สที่บรรจุในลูกโป่งนั้นเป็นแก๊สที่ติดไฟได้ แต่ทุกลูกหรือไม่นั้นคงบอกไม่ได้ เพราะเปลวไฟที่เกิดขึ้นมันก็ทำให้ลูกโป่งที่บรรจุแก๊สฮีเลียมที่อยู่ข้าง ๆ แตกได้เช่นกัน และแก๊สที่ติดไฟได้ที่มีความเป็นไปได้มากที่สุดในเหตุการณ์นี้ก็คือไฮโดรเจน
 

ประเด็นถัดมาที่ต้องพิจารณาก็คือทำอย่างไรแก๊สเชื้อเพลิงถึงจะติดไฟได้ เรื่องนี้เป็นที่ทราบกันทั่วไปว่าการที่เชื้อเพลิงจะลุกติดไฟได้นั้นต้องมีองค์ประกอบ ๓ ส่วนด้วยกันดังแสดงในรูปข้างล่าง คือต้องมีเชื้อเพลิงและสารออกซิไดซ์ที่ "ผสมกัน" ในสัดส่วนที่พอเหมาะ จากนั้นต้องมีแหล่งพลังงานมากระตุ้นให้เชื้อเพลิงและสารออกซิไดซ์ทำปฏิกิริยากัน

ในเหตุการณ์นี้สารออกซิไดซ์คืออากาศ (ที่ประกอบด้วยออกซิเจน 21%) ถ้าความเข้มข้นของเชื้อเพลิงในอากาศต่ำเกินไป ปฏิกิริยาลูกโซ่การเผาไหม้จะเกิดไม่ได้เพราะเชื้อเพลิงมีไม่พอ (ไม่สามารถสร้างความร้อนให้ปฏิกิริยาเกิดต่อเนื่องได้) ในทางตรงกันข้ามถ้าเชื้อเพลิงมีความเข้มข้นสูงเกินไป ปฏิกิริยาการเผาไหม้ก็จะดำเนินไปข้างหน้าไม่ได้อีกเพราะสารออกซิไดซ์มีไม่พอ ช่วงสัดส่วนที่ส่วนผสมนี้สามารถติดไฟได้เรียกว่าช่วง explosive limit ค่าความเข้มข้นเชื้อเพลิงต่ำสุดที่ทำให้ส่วนผสมติดไฟได้เรียกว่า Lower Explosive Limit (ย่อว่า LEL) และค่าความเข้มข้นเชื้อเพลิงสูงสุดที่ทำให้ส่วนผสมติดไฟได้เรียกว่า Upper Explosive Limit (ย่อว่า UEL) ช่วงระหว่างค่า LEL ถึง UEL ขึ้นอยู่กับปัจจัยหลายอย่าง เช่น อุณหภูมิ ความดัน และส่วนผสมของสารออกซิไดซ์ อย่างเช่นในกรณีของแก๊สไฮโดรเจนที่ความดันบรรยากาศและอุณหภูมิห้องนั้น ค่า LEL ในอากาศคือ 4 vol% และค่า UEL คือ 77 vol%
 

(หมายเหตุ : บางทีเขาจะใช้คำว่า Flammability แทนคำว่า Explosive คือจะเรียกเป็น Lower Flammability Limit (LFL) และ Upper Flammability Limit (UFL) แทน)
  

ลูกโป่งสวรรค์อัดแก๊สไฮโดรเจนเนี่ย ถ้าใครเอาบุหรี่หรือไฟไปจี้ มันก็ระเบิดได้ครับ เพราะพอลูกโป่งแตกออกแก๊สไฮโดรเจนก็จะกระจายออกมา พอเจอกับความร้อนจากบุหรี่หรือเปลวไฟ มันก็ลุกพรึบทันที ถ้าเป็นลูกโป่งหลายลูกลอยอยู่ติด ๆ กัน เปลวไปที่เกิดขึ้นก็จะไปทำให้ลูกโป่งใบข้าง ๆ แตก และปล่อยแก๊สไฮโดรเจนออกมา กลายเป็นปฏิกิริยาลูกโซ่ไปเรื่อย ๆ จนกว่าลูกโป่งจะแตกหมด
 

แต่ในเหตุการณ์นี้ ตามคำบอกเล่าของผู้ขับรถก็คือ พอดึงสายชาร์จโทรศัพท์ออก ลูกโป่งก็เกิดการระเบิด ก็เลยคิดว่าประกายไฟที่เกิดขณะการดึงสายชาร์จออกเป็นตัวจุดระเบิด เวลาที่หน้าสัมผัสไฟฟ้าแยกออกจากกันนั้นมันเกิดประกายไฟได้ครับ มันไม่ขึ้นกับว่าสายชาร์จนั้นได้มาตรฐานหรือไม่ได้มาตรฐาน ความต่างศักย์ที่ป้อนผ่านสาย USB ก็ทำให้เกิดประกายไฟได้ ผมเองก็เห็นเป็นประจำเวลาเสียบสาย USB (ของเครื่องพิมพ์) เข้ากับคอมพิวเตอร์ที่บ้าน

แต่คำถามที่เราควรถามตามมาก็คือ ถ้าเป็นเช่นนี้ แสดงว่าไฮโดรเจนต้องรั่วออกมาจากลูกโป่งในปริมาณหนึ่ง ที่ทำให้ความเข้มข้นแก๊สไฮโดรเจนในอากาศ โดยเฉพาะบริเวณจุดที่ดึงสายชาร์จออก ต้องมีค่าอย่างน้อย 4 vol% ดังนั้นคำถามก็คือช่วงเวลานับตั้งแต่ปิดประตูรถครั้งสุดท้ายนับตั้งแต่มีลูกโป่งอยู่ในรถจนเกิดเหตุการณ์นั้น แก๊สไฮโดรเจนสามารถรั่วออกจากลูกโป่งจนทำให้ความเข้มข้นในห้องโดยสารนั้นสูงถึงระดับอย่างน้อย 4 vol% ได้หรือไม่
 

วัสดุที่ใช้ทำลูกโป่งสวรรค์ตอนนี้เห็นมีอยู่ด้วยกันสองแบบ วัสดุแรกคือยางลาเท็กซ์ (Latex) ที่มีการใช้กันมานานแล้ว วัสดุนี้มีข้อดีคือมีราคาถูก มีหลากหลายสี แต่มีข้อเสียคือมันเป็นวัสดุที่มีรูพรุน (แต่เล็กเกินกว่าตาเราจะมองเห็น) ที่แก๊สซึมผ่านได้ ถ้าเอามาอัดแก๊สไฮโดรเจนก็อยู่ได้แค่วันเดียว เรียกว่าอัดไว้เช้าวันนี้ เช้าวันรุ่งขึ้นลูกโป่งก็ลอยไม่ไหวแล้ว
 

วัสดุแบบที่สองคือไมล่าร์ (Mylar) หรือที่เรียกกันว่าลูกโป่งฟอยล์ ที่เห็นเป็นสีเงินพิมพ์ลวดลายต่าง ๆ หรือขึ้นรูปเป็นรูปร่างต่าง ๆ (เช่นเป็นตัวอักษร หรือรูปสัตว์ต่าง ๆ) วัสดุตัวนี้มีราคาแพงว่าลาเท็กซ์ แต่ป้องกันการรั่วซึมได้ดีกว่าลาเท็กซ์มาก เรียกว่าได้สามารถเก็บแก๊สไฮโดรเจนได้นานหลายวัน
 

ในเหตุการณ์นี้ ในข่าวก็ไม่มีข้อมูลว่าลูกโป่งที่เกิดเหตุนั้นทำจากวัสดุอะไร
 

คำถามอีกคำถามหนึ่งที่ตามมาก็คือ ปรกติแล้วที่จุดบุหรี่ในรถที่เราใช้เสียบสายชาร์จโทรศัพท์นั้น มันมักจะอยู่ที่ระดับต่ำ และอยู่ที่แผงคอนโซลหน้ารถ แต่แก๊สไฮโดรเจนเป็นแก๊สที่เบากว่าอากาศมาก ดังนั้นถ้ามันรั่วออกมาจากลูกโป่งมันก็ควรจะลอยอยู่ระดับเพดาน ในเหตุการณ์นี้ลูกโป่งนั้นอยู่ที่เบาะหลัง ดังนั้นคำถามก็คือแก๊สไฮโดรเจน (ถ้ามีการรั่วออกจากลูกโป่งที่ลอยอยู่ที่เบาะหลัง) สามารถแพร่ไปยังตำแหน่งที่จุดบุหรี่ที่อยู่ที่ระดับต่ำกว่าและอยู่ทางด้านหน้ารถได้อย่างไร (เช่นลมจากเครื่องปรับอากาศทำให้ไฮโดรเจนในห้องโดยสารเกิดไหลหมุนเวียนไปยังบริเวณดังกล่าวได้หรือไม่)
 

ข้อสรุปของอุบัติเหตุที่เกิดนั้นไม่ควรที่จะได้มาจากสมมุติฐานที่ตั้งขึ้นลอย ๆ (แต่ฟังดูดี) โดยไม่มีการตรวจสอบสมมุติฐานที่ตั้งขึ้น ไม่ว่าจะเป็นการใช้ความรู้ที่มีอยู่และการใช้การทดลองช่วยในการพิสูจน์ สิ่งนี้จำเป็นสำหรับาการสอบสวนเพื่อหาทางป้องกันไม่ให้เกิดการณ์แบบเดียวกันขึ้นก ดังนั้นจึงควรที่จะต้องพิจารณาความเป็นไปได้ต่าง ๆ ให้รอบคอบ จากนั้นจึงพิจารณาหลักฐานที่มีว่าสนับสนุนหรือหักล้างสมมุติฐานข้อใด ซึ่งจะเป็นการแสดงให้เห็นว่การพิจารณาหาสาเหตุนั้นได้กระทำอย่างรอบคอบมากที่สุดเท่าที่จะทำได้แล้ว

(หมายเหตุ : บทความชุด "ความปลอดภัยในการทำงานและการออกแบบ" นี้จัดทำขึ้นเพื่อขยายความสไลด์ประกอบการสอนวิชา "2105689 การออกแบบและดำเนินการกระบวนการอย่างปลอดภัย (Safe Process Operation and Desing)" ที่เปิดสอนให้กับนิสิตระดับปริญญาโท ภาควิชาวิศวกรรมเคมี คณะวิศวกรรมศาสตร์ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย เป็นครั้งแรกในภาคการศึกษาปลาย ปีการศึกษา ๒๕๖๑)