หน้าที่และประโยชน์ของคอมพิวเตอร์ในการออกแบบ - อ่านสารานุกรมไทย

          คอมพิวเตอร์ช่วยในการออกแบบมีหน้าที่สำคัญ ๒ ประการ ประการแรกคือ  อำนวยความสะดวกในการเขียนแบบ (drafting) ของชิ้นงานที่ต้องการบนจอภาพ  การใช้คอมพิวเตอร์ในการออกแบบจะตัดความยุ่งยากในการเขียนแบบบนกระดาษด้วยมือซึ่งเป็นงานที่ละเอียด ต้องการความสามารถสูง  และกินเวลานานออกไป ทั้งนี้คอมพิวเตอร์สามารถแสดงภาพบนจอจากข้อมูลที่ผู้ออกแบบป้อนให้เป็นภาพทั้งในระบบ ๒ มิติ และ ๓ มิติได้ตามต้องการ ภาพในระบบ ๒ มิติหรือ ๓ มิตินี้ เกิดขึ้นจากการมองชิ้นงานจากทิศทางที่แตกต่างกัน คอมพิวเตอร์สามารถออกแบบได้ทุกชนิด ตั้งแต่แบบอาคาร  แบบบ้านที่อยู่อาศัยขนาดใหญ่สะพาน รถยนต์ เครื่องบิน วงจรไฟฟ้า ของเล่น ตลอดจนแบบโฆษณาต่างๆ แบบเหล่านี้จะเก็บอยู่ในหน่วยความจำของคอมพิวเตอร์ ซึ่งผู้ใช้สามารถเรียกแบบที่เก็บไว้นี้ออกมาแสดงบนจอภาพได้ทันทีที่ต้องการ และอาจพิจารณาปรับปรุงแก้ไขใหม่ หรืออาจสั่งให้นำแบบไปเขียนบนกระดาษด้วยเครื่องเขียน (plotter) แบบอัตโนมัติก็ได้
          หน้าที่สำคัญประการที่ ๒ ของคอมพิวเตอร์ในงานออกแบบได้แก่ การจำลอง (simulation) สภาพการทำงานจริงของชิ้นงานที่ได้ออกแบบไว้ในสภาวะต่างๆ เพื่อศึกษารายละเอียดของชิ้นงาน และวิเคราะห์หาประสิทธิภาพและคุณภาพของชิ้นงานนั้น  โดยที่ผู้ออกแบบไม่จำเป็นต้องสร้างชิ้นงานต้นแบบ (prototype) ขึ้นมาทดลองจริงๆ นอกจากนั้นคอมพิวเตอร์ยังช่วยประหยัดเวลาในการคำนวณค่าต่างๆ ที่ต้องการได้ด้วย  ตัวอย่างเช่น ในงานออกแบบอาคารหรือสะพาน เราต้องใช้คอมพิวเตอร์วิเคราะห์หาแรงกระทำตามจุดต่างๆ บนโครงสร้างของอาคารหรือสะพานเมื่อต้องรับน้ำหนักขนาดต่างๆ กัน ในการออกแบบรถยนต์เราต้องใช้คอมพิวเตอร์จำลองสภาพการวิ่งของรถยนต์ที่ความเร็วต่างๆ บนพื้นถนนหลายชนิด เพื่อดูลักษณะการปะทะลมของตัวถังและแรงกระทำต่อแกนล้อรถยนต์  ในการออกแบบเครื่องบิน เราต้องใช้คอมพิวเตอร์วิเคราะห์หาลักษณะของการพยุงตัวของปีกเครื่องบินในมุมต่างๆ ในการออกแบบเครื่องขยายเสียง เราต้องใช้คอมพิวเตอร์วิเคราะห์หาอัตราขยายสัญญาณและความเพี้ยนของวงจรขยายเสียงและอื่นๆ อีกมาก ในงานต่างๆ เหล่านี้ คอมพิวเตอร์สามารถช่วยผู้ออกแบบได้อย่างรวดเร็วและถูกต้อง
          ประโยชน์ของการใช้คอมพิวเตอร์ช่วยในการออกแบบสรุปได้เป็น ๔ ประการสำคัญดังนี้
 

          การที่คอมพิวเตอร์สามารถรับภาวะทางด้านการคำนวณตัวเลขต่างๆ การแสดงผล และการเขียนแบบไปจากผู้ออกแบบได้ ทำให้ผู้ออกแบบสามารถใช้สมองและความสามารถของตนเองทำงานในส่วนที่สำคัญอื่นๆ เช่น ความปลอดภัย ความสวยงามผลกระทบต่อสภาพแวดล้อมให้ได้ดียิ่งขึ้น ในที่นี้เราต้องทำความเข้าใจเสียก่อนว่า คอมพิวเตอร์ออกแบบหรือตัดสินใจเลือกแบบด้วยตัวมันเองไม่ได้  ถ้าเราต้องการสะพานยาว ๕๐ เมตร ที่สามารถรับน้ำหนักได้ ๒๐ ตัน เราจะหวังนำข้อมูลนี้ไปป้อนให้คอมพิวเตอร์ แล้วให้มันออกแบบสะพานให้เราเสร็จอย่างอัตโนมัติเลยนั้นไม่ได้ สิ่งที่คอมพิวเตอร์ทำได้คือคำนวณว่าถ้าโครงสร้างสะพานมีรูปร่างอย่างนี้ มีฐานรองรับน้ำหนัก รูปร่างขนาดนี้ ทำจากวัสดุประเภทนี้ มีความยาวและความกว้างอย่างนี้ และข้อกำหนดอื่นๆ ที่เราต้องป้อนเข้าไปแล้ว สะพานนั้นจะสามารถรับน้ำหนักสูงสุดได้เท่าไรทนความสั่นสะเทือนได้เท่าใด  และมีแรงกดตามจุดต่างๆเท่าใด  จะเห็นได้ว่ามนุษย์ยังต้องเป็นผู้กำหนดตัดสินใจเลือกแบบและเปลี่ยนแปลงแก้ไขแบบให้กับคอมพิวเตอร์   คอมพิวเตอร์จึงเป็นเพียงเครื่องมือช่วยในการออกแบบให้กับมนุษย์เท่านั้น แต่ถ้ามีคอมพิวเตอร์ช่วย  ผู้ออกแบบจะสามารถทดสอบแนวความคิดหรือหลักการใหม่ๆ ในการออกแบบได้ง่าย หรือจะศึกษาผลของการเปลี่ยนค่าตัวแปรของการออกแบบที่มีต่อคุณภาพของงานออกแบบนั้นได้ง่ายและสะดวกยิ่งขึ้น การปรับปรุงแก้ไขงานออกแบบที่ได้ทำไปแล้วก็ทำได้อย่างรวดเร็ว ถ้ามีคอมพิวเตอร์ช่วย ตัวอย่างเช่น การนำคอมพิวเตอร์มาช่วยในการออกแบบเครื่องบินโดยสารในปัจจุบันนั้น คอมพิวเตอร์จะวิเคราะห์ประสิทธิภาพของเครื่องยนต์  ปีก และส่วนอื่นๆ ทำให้ผู้ออกแบบสามารถออกแบบเครื่องบินโดยสารที่มีสมรรถนะสูงขึ้น แต่ใช้น้ำมันเชื้อเพลิงน้อยลง ขณะเดียวกัน เราสามารถสั่งให้คอมพิวเตอร์วิเคราะห์ลักษณะการทรงตัวของเครื่องบิน ในกรณีเครื่องยนต์เครื่องหนึ่งเกิดขัดข้องไม่ทำงานได้ด้วย ทำให้เราสามารถออกแบบเครื่องบินที่มีความปลอดภัยสูง หรือออกแบบระบบเตือนภัยที่เหมาะสมได้ด้วย จากตัวอย่างข้างต้นนี้ จะเห็นว่าการใช้คอมพิวเตอร์ช่วย จะทำให้ผู้ออกแบบสามารถออกแบบงานที่มีคุณภาพดีภายในเวลาที่กำหนดไว้ได้