การวิเคราะห์ปัญหาแบบ KT : การแก้ปัญหาในโรงงานผลิตยาง

งานอีกงานที่เป็นงานที่สำคัญของงาน พัฒนาอะไรใหม่ๆ คือ การแก้ปัญหา เพราะอะไรใหม่ๆ หลายอย่าง มักเกิดจากการแก้ปัญหาเดิมๆ ที่เรามีกับผลิตภัณฑ์ เทคโนโลยี หรือวิธีการเดิมๆ พอดีไปอ่านเจอเทคนิคการแก้ปัญหาที่น่าสนใจ เลยนำมาแชร์ให้ทุกคนได้อ่าน นั่นคือ เทคนิคการวิเคราะห์ปัญหาแบบ KT หรือ Kepner และ Tregoe วันนี้ขอนำเสนอ case study การวิเคราะห์ปัญหาแบบ KT : การแก้ปัญหาในโรงงานผลิตยาง

เร็วๆ นี้ บริษัท BPF Company ได้ปรับปรุงโรงงานผลิตยางของพวกเขา โดยการผนวกกระบวนการผลิตตัวเร่งปฏิกิริยา เข้าไปกับกระบวนการผลิตเดิม กระบวนการผลิตตัวเร่งปฏิกิริยา เป็นการทำปฏิกิริยาของด่างโปตัสเซียมไฮดรอกไซด์ (Potassium hydroxide, KOH) กับ สารประกอบวงแหวน (Cyclic compound) ในตัวทำละลาย ไซโคลเฮกเซน (cyclohexane) ตัวเร่งปฏิกิริยาที่เตรียมได้ เป็นสารโพลิเมอร์ที่มีโครงสร้างเป็นเชิงเส้น และมีด้านปลายของโครงสร้างเป็นโปตัสเซียมที่มีความไวต่อน้ำ ตัวเร่งปฏิกิริยาน้ีมีความไวต่อน้ำมาก และสามารถทนน้ำในระดับความเข้มข้นเพียงหน่ึงในล้านส่วน (part per million, ppm) ตัวเร่งปฏิกิริยาน้ีได้ส่งมายังกระบวนการผลิต  โดยการผสมให้เจือจางกับ สารโมโนเมอร์ (monomer) ที่มีความหนืดต่ำก่อน จากนั้น ปั๊มเข้าระบบโดยการควบคุมปริมาณท่ีป้อนด้วยปั๊มชนิด metering pump โมโนเมอร์ ท่ีมีตัวเร่งปฏิกิริยาอยู่นี้ จะถูกนำไปผสมกับ โมโนเมอร์ ที่ใส่อยู่ในระบบและมีความเข้มข้นลดลงอีกคร้ังหน่ึง ตัวเร่งปฏิกิริยาน้ีจะทำหน้าท่ีโพลิเมอร์ไรซ์ โมโนเมอร์ ให้กลายเป็นโพลิเมอร์ที่มีน้ำหนักโมเลกุลสูงหรือเป็นยางเมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น

problem-solving-kt-rubber-case 01

กระบวนการผลิตถูกดำเนินการเป็นเวลาหลายเดือนโดยไม่มีปัญหา และเร็วๆ นี้กำลังการผลิตของโรงงานได้เพิ่มข้ึน จนเกือบถึงค่าสูงสุด วัตถุดิบได้ถูกใช้ด้วยอัตราเร็วที่เท่ากับอัตราการผลิตของสารตั้งต้นนั้น ในเช้าวันหน่ึงกระบวนการเตรียมตัวเร่งปฏิกิริยา มีความผิดพลาดเกิดข้ึน โดยเห็นได้จากการที่สารละลายของตัวเร่งปฏิกิริยากับ โมโนเมอร์ ที่มีความหนืดต่ำ เกิดสภาพเป็นของเหลวสีขาวเหมือนน้ำนม แทนที่จะเป็นสารละลายใสเหมือนที่เคย การเปลี่ยนแปลงน้ีสังเกตได้จากในถังเก็บตัวเร่งปฏิกิริยาที่เป็นแก้ว ถึงแม้ว่าสารละลายนี้ยังคงมีความว่องไวในการทำปฏิกิริยา แต่มันจะเกิดการสะสมในปั้มและเป็นสาเหตุทำให้ปั้มทำงานไม่ได้ ส่งผลให้กระบวนการผลิตยางต้องหยุดชะงัก

ตัวเร่งปฏิกิริยาถูกผลิตข้ึนในอาคารที่อยู่ข้างๆ ด้วยกระบวนการแบบกะ และไม่ได้มีการตรวจสอบก่อนที่จะนำมาเจือจางที่อาคารใหญ่ พนักงานผู้ซึ่งผลิตตัวเร่งปฏิกิริยาได้รายงานว่า พวกเขาได้ทำการผลิตตัวเร่งปฏิกิริยา เป็นแบบกะเหมือน ทุกครั้งที่เคยทำ แต่พวกเขาไม่สามารถทราบได้ว่า กระบวนการผลิตมีอะไรผิดปกติ เพราะขาดอุปกรณ์ในการตรวจวัดอย่างใกล้ชิด น้ำถูกดึงออกจากกระบวนการผลิตตัวเร่งปฏิกิริยา โดยการนำรีฟลักซ์ของไซโคลเฮกเซน มาผ่านที่ดักน้ำ (water trap) และตัวเร่งปฏิกิริยาถูกเก็บอยู่ในภาชนะท่ีปกคลุมด้วยบรรยากาศไนโตรเจน บรรยากาศนี้ทำ หน้าที่ป้องกันไม่ให้ตัวเร่งปฏิกิริยาสัมผัสกับอากาศ หากพิจารณาดูจากภายนอกของตัวเร่งปฏิกิริยาเข้มขัน พบว่ามีสภาพเหมือนปกติ (รายงานโดยหัวหน้าผู้ควบคุมการผลิต) แต่ไม่ได้มีการทดสอบวัดปริมาณน้ำท่ีมีอยู่ในสารละลายของตัวเร่งปฏิกิริยา

อุณหภูมิในสัปดาห์ที่ผ่านมา มีค่าสูงกว่าปกติจนจัดว่าร้อนมาก แต่ก็ไม่ร้อนเท่ากับปีท่ีแล้ว ในสารละลายตัวเร่งปฏิกิริยา พบว่ามีอนุภาคสีขาวเล็กๆ อยู่ในปริมาณเล็กน้อย อนุภาคเหล่าน้ีสามารถเกิดการตกผลึกและตัวเร่งปฏิกิริยาทำงานได้ไม่ดี แต่ถ้าไม่พบอนุภาคสีขาวเหล่าน้ี สารละลายตัวเร่งปฏิกิริยาสามารถใช้งานได้ดี แต่โชคไม่ดีที่สภาวะเหล่าน้ียังไม่ชัดเจน (ยังไม่ได้รับการพิสูจน์) พนักงานประจำหน่วยผลิตตัวเร่งปฏิกิริยาจำได้ว่า เคยเห็นอนุภาคสีขาวจำนวนเล็กน้อยท่ีก้นภาชนะท่ีใช้เก็บสารละลายตัวเร่งปฏิกิริยาเป็นช่วงๆ ในช่วงเวลา 2-3 เดือนที่ผ่านมา แต่ไม่ได้มีการบันทึกจำนวนคร้ังที่สังเกตเห็น และไม่มีใครสามารถจำได้ว่าเขาได้เห็นสิ่งน้ีก่อนที่ กระบวนการผลิตจะล้มเหลว

สารโมโนเมอร์ ที่มีความหนืดต่ำ ถูกผลิตขึ้นจากปฏิกิริยาที่อุณหภูมิสูงและมีน้ำเกิดขึ้น เป็นผลิตภัณฑ์ข้างเคียงค่าการละลายของน้ำใน โมโนเมอร์ มีค่าเพิ่มข้ึนตามอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น น้ำได้ถูกแยกออกจากโมโนเมอร์ ก่อนท่ีจะส่งไปยัง หน่วยผลิตโดยใช้หน่วยแยกน้ำ (coalescing unit) ท่ีทำงานที่อุณหภูมิ 80 C การส่งโมโนเมอร์ มายังโรงงานกระทำ โดยใช้ถังท่ีบรรจุบนรถไฟซึ่งใช้ระยะเวลาในขนส่งประมาณ 48 ชั่วโมง โรงงานได้รับโมโนเมอร์ ที่ผลิตข้ึนมาใหม่ๆ และใช้ในคืนก่อนที่ความผิดพลาดจะเกิดข้ึน หัวหน้าคุมกระบวนการผลิตไม่คิดว่ามีน้ำในปริมาณสูง เพราะโม โนเมอร์ ยังคงใสเหมือนปกติ และได้มีการระบายน้ำส่วนเกินออกจากถังที่บรรทุกโมโนเมอร์มา ประมาณ 10 แกลลอนเหมือนตามปกติ ก่อนท่ีจะถ่ายโมโนเมอร์ไปเก็บไว้ในถังสำรอง นอกจากนี้ยังมีการติดตั้งมาตรวัดปริมาณน้ำในโมโนเมอร์ตลอดเวลา และท้ายสุดจากการตรวจสอบกระดาษบันทึกผลการวัดปริมาณน้ำพบว่า ไม่มีสัญญาณที่บ่งบอกว่ามีน้ำ อยู่ในปริมาณสูงในหลายๆ วันก่อนหน้านี้ แต่หัวหน้าหน่วยผลิตก็บ่งบอกเช่นเดียวกันว่า เขาไม่ค่อยไว้ใจในมิเตอร์ที่วัดกัน

วิธีการวิเคราะห์

วิธีการวิเคราะห์ปัญหาแบบ KT เป็นการทำรายการ “ใช่” และ “ไม่ใช่” จากนั้น บ่งบอกลักษณะพิเศษ ระหว่างรายการทั้งสองและคาดเดาว่า อะไรที่มีผลต่อลักษณะพิเศษท่ีแสดงถึงความแตกต่างน้ี ดังแสดงในตาราง เช่น สารละลายแบบสีน้ำนมของตัวเร่งปฏิกิริยากับโมโนเมอร์ ก่อให้เกิดอะไรและอะไรที่สารละลายใสไม่ได้ก่อให้เกิดลักษณะเด่น ที่แสดงถึงความแตกต่าง ระหว่างสองสิ่งข้างต้น คือ ผลิตภัณฑ์ที่เราไม่ต้องการ ซึ่งเกิดข้ึนจากตัวเร่งปฏิกิริยาที่ปนเปื้อน สีน้ำ นมของตัวเร่งปฏิกิริยา เกิดขึ้นที่ภาชนะบรรจุซึ่งเป็นแก้ว และไม่เกิดในเครื่องปฏิกรณ์เคมีที่ใช้ ผลิตตัวเร่งปฏิกิริยาเข้มข้น ลักษณะพิเศษที่แสดงถึงความแตกต่าง คือ ปัญหานี้เกิดขึ้นภายหลังที่มีการผสมโมโนเมอร์ กับตัวเร่งปฏิกิริยาเข้ม ข้น ดังนั้นปัญหาอาจเกิดจากโมโนเมอร์ ให้พิจารณาต่อในตาราง ซึ่งตารางนี้ถูกสร้างข้ึนจากการถามคำถามตามตาราง

problem-solving-kt-rubber-case 02

รายการสาเหตุที่เป็นไปได้ของการเปลี่ยนแปลงและความแตกต่าง

  1. โมโนเมอร์ถูกปนเปื้อนด้วยน้ำ
  2. ตัวเร่งปฏิกิริยาเข้มข้น ท่ีเตรียมได้จากคร้ังการเตรียมที่ไม่ดี
  3. สารตะกอนสีขาวซึ่งเป็นสาเหตุให้เกิดการล้มเหลวอันเนื่องมาจากการตกผลึก

การตรวจสอบสาเหตุที่เป็นไปได้มากสุด โดยพิจารณาจากลักษณะเด่นที่แสดงถึงความแตกต่างข้างต้น

  1. ไม่มีสิ่งเปลี่ยนแปลงท่ีปรากฏให้เห็นในตัวเร่งปฏิกิริยาที่เข้มข้น
  2. ตะกอนสีขาวมักปรากฏอยู่เสมอทั้งก่อนหน้าและในช่วงการเกิดปัญหา ดังนั้นตะกอนนี้ไม่น่า
    เป็นสาเหตุของปัญหา
  3. สิ่งที่น่าจะเป็นสาเหตุของปัญหามากสุดคือ โมโนเมอร์ เพราะว่าค่าการละลายของน้ำในโมโนเมอร์มากข้ึน เมื่ออุณหภูมิมีค่าสูงข้ึน และเนื่องจากมีการเพิ่มคำสั่งการผลิต โมโนเมอร์ ที่ส่งมาจากหน่วยผลิตจึงไม่ถูกทิ้งไว้นานพอที่จะมีอุณหภูมิลดลง และการแยกของน้ำ จากโมโนเมอร์ในถังเก็บก็เกิดได้ไม่เพียงพอ ที่จะกำจัดน้ำออก

คัดลอกมาจากบางส่วนของ ทักษะการแก้ปัญหา Problem solving ของ ศ. ดร. อภิชัย เทอดเทียนวงษ์