Digital Twin in Education… กรณีศึกษา DT Technology in Engineering Education #ReDucation

แนวคิดในการนำ “สภาพแวดล้อมการเรียนรู้แบบเสมือนจริง หรือ Virtual Learning Environment” มาใช้เป็นเครื่องมือพัฒนาทักษะให้ผู้เรียน โดยมีการจำลองสภาพเหมือนจริงเอามาไว้ในระบบ “การจําลองสถานการณ์ หรือ Simulation” ซึ่งมีการพัฒนา Simulation ไว้ฝึกทักษะวิชาชีพมากมาย เช่น ประสบการณ์การด้านการบิน… ประสบการณ์การด้านทำงานในอวกาศ… การแพทย์… การทหาร… การเดินเรือ รวมทั้งการกีฬาอีกหลากหลายประเภท… ซึ่งระบบการจำลองสถานการณ์ที่เคยมีมาถึงขั้น “มีมาตรฐาน” ขั้นต่ำของแต่ละทักษะ และ สาขาอาชีพ จะมีทั้งส่วนที่เป็น Hardware และ Software เพื่อจำลองทุกอย่างให้ใกล้เคียงข้อเท็จจริงที่สุด… ซึ่งทั้งหมดจะบรรจุสถานการณ์สำคัญที่ทักษะวิชาชีพแขนงนั้นต้องประสบพบเจอ จนต้องมีประสบการณ์กับเหตุการณ์ และ สภาพแวดล้อมใกล้เคียงกันก่อนจะถูกมอบหมายความรับผิดชอบต่อไป

การจําลองสถานการณ์ หรือ สถานการณ์จำลอง หรือ Simulation เพื่อฝึกทักษะเริ่มต้นให้ผู้เชี่ยวชาญอันเป็นการเรียนการสอน และ การฝึกฝนทักษะโดยตรงจึงเป็นเรื่องสำคัญ โดยจะถือว่า Simulation เป็นแนวทางสำคัญในระดับต้นๆ เมื่อมีการพูดถึงเทคโนโลยีทางการศึกษา โดยเฉพาะเมื่อต้องพูดถึงเทคโนโลยีทางการศึกษาโดยไม่เหมารวมกับ “เทคโนโลยีการสื่อสารเพื่อการเผยแพร่วรรณกรรมทางการศึกษา หรือ Education Contents” ซึ่งมีความเป็นสื่อ หรือ Media อยู่ในบริบทค่อนข้างสูง ซึ่งในบางกรณีกลายเป็นอุปสรรคต่อประสิทธิภาพการเรียนรู้ก็มี

ประเด็นก็คือ… Simulation หรือ สถานการณ์จำลองเพื่อฝึกฝนทักษะสำคัญ กำลังถูกยกระดับด้วย Virtual Reality หรือ VR และ Augmented Reality หรือ AR ซึ่งโดดเด่นในการจำลองสภาพแวดล้อมด้วยความยืดยุ่นสูงจนแทบจะไร้ขีดจำกัด ในขณะที่มีการพึ่งพา Hardware น้อยลงมากจนต้นทุนการสร้าง Simulation บน AR และ VR ถูกลงถึงขั้นเอามาใช้จำลองการทดลองวิทยาศาสตร์ที่อันตรายสูง เพื่อฝึกประสบการณ์ในชั้นเรียนระดับมัธยมศึกษาตอนต้น ที่มีนักเรียนในชั้นเพียงไม่กี่คนก็ยังคุ้มค่า… ซึ่งความสามารถในการจำลองสถานการณ์ด้วยเทคโนโลยี “AR และ VR ในฐานะสื่อทางการศึกษา” เพื่อฝึกทักษะให้ผู้เรียน และหรือ ผู้ปฏิบัติงานในปัจจุบัน… จึงถูกพัฒนาไปข้างหน้าอย่างรวดเร็วจนไปถึงการใช้ Digital Twin Technology อันเป็น “การจำลองสภาพแวดล้อมเสมือนจริง จากสภาพแวดล้อมจริงแบบเรียลไทม์” จน​ได้เห็น และ ได้สัมผัสรายละเอียดสำคัญได้เหมือนกันทุกประการ

ตัวอย่างการฝึกนักบินอวกาศเพื่อขึ้นไปทำงานบนสถานีอวกาศ ซึ่งแต่เดิมจะมีการฝึกด้วยระบบจำลองสถานีอวกาศจริงแบบ Hardware Based Simulation Platform ที่ติดตั้งเอาไว้ใต้น้ำเพื่อให้นักบินอวกาศทำงานภายใต้ความน่วงของน้ำซึ่งใกล้เคียงกับการทำงานในอวกาศด้วยสภาพไร้น้ำหนัก… แต่ในปัจจุบัน การจำลองสภาพแวดล้อมแบบ Digital Twin สามารถทดแทน Hardware Based Simulation Platform ที่เคยซับซ้อนได้อย่างง่ายดาย และ ต้นทุนการดำเนินงานก็ถูกลงกว่าเดิมมาก… แถมยังแบ่งปันแจกจ่ายเพิ่มเติมได้อีกไม่จำกัด

นักบินอวกาศ Christer Fuglesang กำลังฝึกปฏิบัติภาระกิจกับ Simulation ใต้น้ำในปี 2003

นักบินอวกาศของ NASA กำลังฝึกปฏิบัติงานกับ VR

NASA’s Virtual Reality Laboratory

กรณีศึกษาการนำใช้ เทคโนโลยี Digital Twin หรือ DT ในการเรียนการสอน และ การฝึกทักษะที่น่าสนใจ และ ถูกใช้เป็นข้อมูลอ้างอิงมากที่สุดมาจากงานวิจัยในหัวข้อ Using Digital Twin Technology in Engineering Education – Course Concept to Explore Benefits and Barriers โดย Antti Liljaniemi และ Heikki Paavilainen ซึ่งผลงานตีพิมพ์ชิ้นนี้บรรยายว่า… เทคโนโลยี Digital Twin หรือ DT เป็นเทคโนโลยีที่จำเป็นสำหรับอุตสาหกรรม 4.0 ซึ่งการเรียนการสอนทางด้านวิศวกรรมศาสตร์นับจากนี้มีความจำเป็นต้องปรับปรุงหลักสูตรให้ทันสมัยอยู่เสมอ เพื่อให้นักศึกษา กับ อาจารย์ และ นักอุตสาหกรรมมีองค์ความรู้ที่เป็นปัจจุบันชุดเดียวกัน… ซึ่งเทคโนโลยี Digital Twin จะเข้ามาเติมเต็มช่องว่างที่แต่เดิมมีการผลิตบัณฑิตด้านวิศวกรรมเข้าสู่ตลาดแรงงานแบบ “ไม่พร้อมทำงาน” เพราะโลกอุตสาหกรรม และ งานวิศวกรรมนอกรั้วมหาวิทยาลัย มักจะก้าวไปไกลกว่าที่เนื้อหาบทเรียน และ หลักสูตรที่ครูอาจารย์ในรั้วมหาวิทยาลัยจัดให้มีเรียนมีสอนอยู่ในช่วงเวลาเดียวกัน… การนำ Digital Twin ที่จำลองจากหน้างานจริงมาไว้ในห้องเรียนจึงแก้ปัญหาช่องว่างด้านทักษะบัณฑิต และ ต้นทุนการฝึกงานขั้นสูงได้เกือบทั้งหมด

วิธีการใช้เทคโนโลยี Digital Twin ในทางเทคนิค… จะเป็นการทำโมเดล 3 มิติด้วยซอฟแวร์ 3 มิติทางวิศวกรรมทั่วไป ก่อนจะนำโมเดล 3D ที่ได้ไปใช้ร่วมกับซอฟแวร์จำลอง Digital Twin… โดยงานวิจัยของ Antti Liljaniemi และ Heikki Paavilainen ในปี 2016 ได้เลือกใช้ NX Mechatronics Concept Designer หรือ MCD… คู่กับ Visual Components NX MCD และ ใช้ซอฟแวร์ Digital Twin ชื่อ Mevea ในการศึกษาวิจัย

ตัวอย่างการจำลองชิ้นงานทางวิศวกรรมด้วยโมเดล 3 มิติ ก่อนจะแปลงไปเป็น Digital Twin

ตัวอย่างการเชื่อมโยง Digital Twin

อย่างไรก็ตาม… ข้อจำกัดของ เทคโนโลยี Digital Twin ในอุตสาหกรรมการศึกษาที่เกี่ยวข้องกับการฝึกปฏิบัติกับมนุษย์ และ สิ่งมีชีวิต ซึ่งถูกคุ้มครองโดยหลักจริยธรรม และ กฏหมายทางละเมิดในแง่มุมต่างๆ เช่น กรณีการจำลองผู้ป่วย และ เตียงผู้ป่วยด้วยเทคโนโลยี Digital Twin เพื่อการเรียนการสอน ซึ่งละเมิด และ ไม่เหมาะสมในหลายแง่มุม… ปัจจุบันยังคงไม่มีระเบียบ หรือ แนวทางที่เหมาะสมในการจัดการให้เป็นที่ยอมรับ… ซึ่งการฝึกปฏิบัติของนักเรียนแพทย์ และหรือ นักเรียนพยาบาลจึงยังคงเริ่มต้นฝึกทักษะกับสื่อ VR และ AR และหรือ กับหุ่นจำลองซึ่งเป็น Hardware Based Simulation อยู่… กรณีนี้จะต่างจากการเรียนการสอนทางวิศวกรรมที่การฝึกปฏิบัติทั้งหมดจะทำกับเครื่องจักร และ อุปกรณ์ หรือ ชิ้นส่วนที่ไม่มีข้อจำกัดด้านจริยธรรม

สุดท้าย… เทคโนโลยี Digital Twin ในอุตสาหกรรมการศึกษายังอยู่ในยุคเริ่มต้น และ เกือบทุกอย่างยังไม่มีอะไรง่าย หรือ สำเร็จรูป และ เข้าถึงง่ายด้วยค่าใช้จ่ายที่เหมาะสม… ท่านที่สนใจ Digital Twin ทั้งในทางการศึกษา และ ในทางวิศวกรรมโดยตรง ในเบื้องต้นคงต้องเตรียมทักษะด้าน 3D และ พื้นฐานด้าน AR/VR ก่อนจะศึกษาการใช้ Mevea หรือ ซอฟท์แวร์ทำ Realtime Digital Twin ค่ายอื่นเพื่อเชื่อมโยงแฝดในโลกจริง เข้ากับ แฝดในโลกเสมือน

References… 

Facebook
Twitter
LinkedIn
Pinterest
Tumblr

Leave a Reply

Your email address will not be published.