กว่าจะมาเป็นเครื่องอ่านบัตร ( Card Reader ) รถไฟ

กว่าจะมาเป็นเครื่องอ่าน ( Card Reader ) บัตรรถไฟ

         ช่วงหลังปี 1960 (พ.ศ. 2503) เป็นยุคทองของเศรษฐกิจญี่ปุ่น อัตราการเติบโตทางเศรษฐกิจสูงถึง 13.4% มีย่านที่อยู่อาศัยเกิดขึ้นบริเวณชานเมืองมากมาย ทุก ๆ เช้าสถานีรถไฟแน่นขนัดไปด้วยผู้คนที่เดินทางเข้ามาทำงานในเมือง คนจำนวนมากใช้บริการรถไฟจนรถไฟล่าช้าและเกิดอุบัติเหตุคนพลัดตกลงไปในรางบ่อยครั้ง ในสมัยนั้นใช้คนในการตรวจ

กว่าจะมาเป็นเครื่องอ่านบัตรรถไฟ ตอนที่ 2

       พนักงานตรวจบัตรโดยสารได้มากถึง 80 คนต่อนาที หรือใช้เวลาตรวจสอบบัตรโดยสารเพียง 0.7 วินาทีต่อคน แต่ความเร็วขนาดนี้ยังไม่เพียงพอที่จะรองรับปริมาณผู้โดยสารจำนวนมากทุกๆ เช้า การเพิ่มพนักงานตรวจบัตรโดยสารน้้นทำไม่ได้เพราะจะทำให้ต้นทุนสูงขึ้นและทำให้ค่าโดยสารแพงขึ้นด้วย บริษัทเดินรถไฟจึงมีความคิดที่จะสร้างเครื่องตรวจบัตร ( Card Reader ) โดยสารขึ้นมา โดยไปติดต่อกับบริษัทผู้ผลิตหลายรายก็ไม่มีใครยอมรับงานนี้เพราะ ไม่คิดว่าเทคโนโลยีในขณะนั้นจะทำได้ แต่แล้วก็มีบริษัทเล็กๆ บริษัทหนึ่งชื่อ Tateisi Electric Manufacturing (Omron ในปัจจุบัน) ตกลงที่จะรับงานนี้ โจทย์ที่สำคัญคือความเร็ว ทำอย่างไรจึงจะสร้างเครื่องอ่านบัตร( Card Reader ) สำหรับรถไฟที่ทำงานได้ด้วยความเร็วกว่า 0.7 วินาทีได้

กว่าจะมาเป็นเครื่องอ่านบัตร ( Card Reader ) รถไฟ ตอนที่ 3

ทีมพัฒนาไปสังเกตการตรวจบัตรรถไฟของพนักงานและพบว่าสาเหตุหนึ่งของความเร็วคือไม่มีผู้โดยสารคนไหนต้องหยุดยืนเพื่อรอตรวจบัตรเลย ทุกคนเดินออกจากสถาณีพร้อมๆ กับแสดงบัตรรถไฟให้พนักงานตรวจไปด้วย จากข้อสังเกตทำให้เขาออกแบบเครื่องตรวจบัตร ( Card Reader ) แบบยาว ใส่บัตรด้านหนึ่งและคืนบัตรอีกด้านหนึ่งได้เลย ใช้สายพานลำเลียงตั๋วผ่านเครื่องที่ยาว 1.3 เมตรให้ได้ในเวลา 0.6 วินาที นอกจากนี้พวกเขายังออกแบบให้เครื่องอ่านบัตรรับบัตรด้านไหนก็ได้ และสามารถ รับบัตรได้ต่อเนื่อง เพื่อให้ผู้โดยสารไม่ต้องหยุดรอ ให้คนข้างหน้าออกพ้นประตูไปก่อน ก็สามารถใส่บัตรของตัวเองได้ทันที

กว่าจะมาเป็นเครื่องอ่านบัตร ( Card Reader ) รถไฟ ตอนที่ 4

       เราคงคุ้นเคยกับการป้องกันไม่ให้ผู้โดยสารที่ไม่ซื้อบัตรหรือซื้อบัตรผิดไม่ให้ออกจากสถาณี โดยออกแบบให้ประตูของเครื่องอ่านบัตร ( Card Reader ) นั้นเปิดเฉพาะเมื่อเวลาใส่บัตรที่ถูกต้อง แต่นั้นทำให้ตรวจบัตรได้ช้า ทีมพัฒนาจึงตัดสินใจให้ความสำคัญกับผู้โดยสารส่วนใหญ่ที่มีบัตรถูกต้อง จึงออกแบบให้ประตูเครื่องตรวจบัตร ( Card Reader ) เปิดตลอดเวลา ปิดเฉพาะเวลาไม่ใส่บัตรหรือใส่บัตรผิด นอกจากนี้ถึงแม้จะมีคนใส่บัตรผิด ประตูของเครื่องตรวจบัตรอัตโนมัติ (Automatic Card Verifier) ในญี่ปุ่นไม่ได้ออกแบบไว้เพื่อลงโทษ แต่เป็นเพื่อเตือนให้รู้ตัวเท่านั้น ประตูจึงเป็นแบบที่ถึงแม้ปิดโดนตัวคนก็ไม่เจ็บ

 กว่าจะมาเป็นเครื่องอ่านบัตร ( Card Reader ) รถไฟ ตอนที่ 5

กว่าพวกเขาจะหาวัสดุทำสายพานส่งบัตรรถไฟที่ทนความเร็วสูง 2 เมตรต่อวินาทีได้ ทีมพัฒนาต้องทดลองครั้งแล้วครั้งเล่าจนมีสายพานขาดนับพันเส้น พวกเขายังต้องทดลองปรับระยะห่างของเซนเซอร์ให้ตรวจจับผู้โดยสารทุกประเภทไม่ว่าจะเป็นผู้ใหญ่ เด็ก คนที่ถือของชิ้นใหญ่ คนที่อุ้มเด็ก ฯลฯ ได้อีกด้วย หลังพยายามถึง 2 ปีครึ่ง ในที่สุดเครื่ิองตรวจบัตรอัตโนมัติเครื่องแรกของโลกก็เผลโฉมขึ้นที่สถานี Kita Senri จังหวัดโอซะกะ ในเดือนมีนาคม พ.ศ. 2510 โดยอ่านได้เฉพาะบัตรแบบรายเดือน ซึ่งเป็นบัตรผู้โดยสารส่วนใหญ่ใช้ในช่วงเวลาเร่งด่วน ส่วนการบันทึกและอ่านข้อมูลบนบัตร ทีมพัฒนาเลือกใช้ระบบเจอะรูซึ่งระบบเจาะรูซึ่งเป็นเทคโนโลยีที่มีแล้วในสมัยนั้นการประมวลผลเส้นทางและค่าโดยสารนั้นมหาวิทยาลัยโอซะกะร่วมกับ Kintetsu ได้คิดค้นขึ้นตั้งแต่ปี พ.ศ.2507 แต่นี่ไม่ใช่ความสำเร็จที่ทีมพัฒนาจะภาคภูมิใจได้นาน ปัญหาใหม่เกิดขึ้นในวันแรกของการใช้งานเครื่องอ่านบัตรอัตโนมัติทันที

กว่าจะมาเป็นเครื่องอ่านบัตร ( Card Reader ) รถไฟ ตอนที่ 6

       เช้าวันแรกที่เริ่มใช้เครื่องอ่านบัตรอัตโนมัติ ทุกอย่างดูเหมือนจะไปได้ด้วยดี แต่แล้วจู่ ๆ สัญญาณเตือนก็ดังขึ้นพร้อม ๆ กับประตูที่ปิด มีผู้โดยสารใส่บัตรเที่ยวเดียวในเครื่องนั้นเองทีมพัฒนามัวแต่ให้ความสนใจกับความแออัดของช่วงเวลาเร่งด่วนซึ่งผู้โดยสารส่วนใหญ่ใช้บัตรรายเดือนก็เพิ่มขึ้น สัญญาณเตือนจากเครื่องที่ขัดข้องดังระงมไปทั่วสถานี ปัญหาเกิดขึ้นบ่อยครั้งจนบริษัทต้องส่งวิศวกรมาประจำที่สถานีรถไฟตั้งแต่เช้ายันค่ำเพื่อคอยแก้ไขปัญหาบัตรติดในเครื่ิองอ่าน วิศวกรคนหนึ่งถึงกับกล่าวว่า "นี่มันเครื่องตรวจบัตรอัตโนมัติจริงหรือในเมื่อต้องมีคนอยู่ประจำตลอดเวลา" หัวหน้าทีมพัฒนารู้ดีว่าโจทย์ต่อไปของพวกเขาคือ เครื่องตรวจบัตรที่รับได้ทั้งบัตรแบบรายเดือน และ แบบเที่ยวเดี่ยว แต่ปัญหาคือก็คือ บัตรเที่ยวเดี่ยวนั้นมีขนาดเล็กกว่าบัตรแบบรายเดือนจนไม่สามารถใช้ระบบเจอะรู้เพื่อเก็บข้อมูลได้

 กว่าจะมาเป็นเครื่องอ่านบัตร ( Card Reader ) รถไฟ ตอนที่ 7

          ด้วยความรู้สึกผิดทีทำให้ผู้โดยสารต้องลำบากกับเครื่องตรวจบัตรที่ระบบัตรเที่ยวเดียวไม่ได้ นาย Tanaka หัวหน้าทีมพัฒนาเร่งค้นหาระบบเก็บข้อมูลแบบใหม่ เข้าค้นหาบทความทางวิชาการมากมาย แต่ก็ไม่เจออะไรที่ดูจะใช้ได้เลย วันหนึ่งขณะเขาเปิดเพลงฟังระหว่างพักผ่อน เขาสังเกตเห็นว่าเทปเพลงที่อยู่ตรงหน้านั้นใช้แทบแม่เหล็กในการเก็บข้อมูล เขาคิดว่า "นี้แหละคือคำตอบของสิ่งที่เขากำลังหาอยู่" แต่แทปแม่เหล็กนั้นทำจากพาสติกซึ่งมีราคาแพงเกินกว่าจำนำมาทำบัตรที่ใช้ครั้งเดี่ยวได้ นาย Tanaka จึงคิดที่จำแทปแม่เหล็กนี้มาติดบนบัตรกระดาษแทน เขารีบรุดไปบริษัทผลิตกระดาษทันที แต่บริษัทปฏิเสธเนื่องจากไม่มีใครเคยผลิตกระดาษเช่นนี้มาก่อน นาย Tanaka ขอร้องบริษัทให้ทดลองดู เพราะเขามั่นใจว่านี่เป็นสิ่งที่จะเปลี่ยนโฉมหน้าของบัตรรถไฟและการตรวจบัตรอย่างแน่นอน ในที่สุดบริษัทผลิตกระดาษก็ตกลงทำให้ จึงเป็นที่มาของบัตรที่มัแถบแม่เหล็กติดอยู่ด้านหลัีงเพื่อบันทึกข้อมูล

 กว่าจะมาเป็นเครื่องอ่านบัตร ( Card Reader ) รถไฟ ตอนที่ 8

เมื่อได้บัตรที่มีแถบแม่เหล็กด้านหลังมาแล้ว ทีมพัฒนาก็รีบเอามาทดสอบใส่ในเครื่องตรวจทันที โดยใส่บัตรที่โดนพับบ้าง เปียกน้ำบ้าง เพื่อจำลองการใช้งานจริงของผู้โดยสาร ทุกอย่างเหมือนจะผ่านไปด้วยดี แต่แล้วก็มีสัญญาณเตือนดังขึ้น

เมื่อเขาเปิดเครื่องออกก็พบว่าบัตรนั้นเอียงทำให้อ่านข้อมูลไม่ได้ เครื่องอ่านบัตรจะอ่านข้อมูลได้ก็เมื่ออยู่ในแนวยาวเท่านั้น การที่บัตรเอียงนั้นเนื่องจากบัตรเที่ยวเดี่ยวมีขนาดเล็กกว่าบัตรรายเดือน เมื่อใส่ไปเครื่องบนสายพานที่เคลื่อนที่ด้วยความเร็ว กว่า 2 เมตรต่อวินาที บัตรขนาดเล็กก็ถูกปัดจนเอียง ซึ่งทำให้อ่านข้อมูลไม่ได้ 

 กว่าจะมาเป็นเครื่องอ่านบัตร ( Card Reader ) รถไฟ ตอนที่ 9

        นาย Tanaka หัวหน้าทีมได้ขอให้นาย Asada ช่วยออกแบบกลไกที่จะเปลี่ยนทิศทางของบัตร นาย Asada คิดแล้วคิดอีกแต่ก็ไม่สามารถหาวิธีได้ ในวันหยุดวันหนึ่ง ขณะที่นาย Asada ไปพักผ่อนกับครอบครัวที่น้ำตก ขณะที่เขาดูทิศทางกระแสน้ำเพื่อหาที่หย่อนเบ็ดตกปลา เขาสังเกตเห็นว่าใบใผ่ที่ลอยตามน้ำนั้นเมื่อกระทบกับโขดหิน แล้วเปลี่ยนทางได้ เขาตื่นเต้นมากและรีบกลับไปออกแบบกลไกในคืนนั้นทันที ปกติแล้วในวัตถุที่หมุนด้วยความเร็วสูง การรักษาสมดุลโดยให้แกนหมุนอยู่ที่จุดศูนย์กลางนั้นเป็นสิ่งสำคัญ แต่นาย Asada กลับออกแบบชิ้นส่วนที่จุดหมุนอยู่ไม่ตรงจุดศูนย์กลาง โดยคำนวณตำแหน่ง ที่เหมาะสมที่สุดจากความสัมพันธ์ระหว่างจำนวนรอบการหมุนและระยะห่างจากจุดศูนย์กลาง เป็นไอเดียที่แหวกแนวออกจากแนวคิดในสมัยนั้นอย่างสิ้นเชิง ในยุคสมัยที่ยังไม่สามารถจำลองด้วยคอมพิวเตอร์ได้ ทุกอย่างมาจากการคำนวณและการทดลองครั้งแล้วครั้งเล่ากว่าจะมาเป็นชิ้นส่วนที่สมบูณณ์ ถึงแม้เครื่องตรวจบัตรอัตโนมัติมีการพัฒนาขึ้นเรื่อย ๆ แต่ในเครื่องรุ่นใหม่ ๆ รวมถึงเครื่ิองที่ถูกพัฒนาโดยบริษัทอื่น ๆ นั้น ก็ยังมีกลไกเปลี่ยนทิศทางตั๋วชิ้นนี้มาจนถึงปัจจุบัน

กว่าจะมาเป็นเครื่องอ่านบัตร ( Card Reader ) รถไฟตอนที่ 10

          นอกจากเครื่องอ่านบัตรแล้ว ทีมพัฒนาก็ต้องพัฒนาเครื่องขายบัตรไปควบคู่กันด้วยเนื่องจากกฎหมายไม่อนุญาติให้พิมพ์บัตรไว้ก่อนผู้โดยสารมาชื้อ ปัญหาสำคัญที่พวกเขาพบก็คือเทคโนโลยีการพิมพ์ลงบนกระดาษติดแถบแม่เหล็ก พวกเขาต้องหาหมึกที่พิมพ์ได้สมำ่เสมอ แห้งง่าย และไม่ซึมไปอีกด้าน เพื่อไม่ให้รบกวนการอ่านข้อมูลจากแถบแม่เหล็ก ในที่สุดเครื่องตรวจบัตรที่ตรวจได้ทั้งบัตรเดือน บัตรเที่ยวเดี่ยว ก็สำเร็จ เมือถึงปี พ.ศ.2518 สถานีรถไฟของบริษัทเอกชนในภูมิภาคคันไซ(โอซากา โกเบ เกียวโต) เกือบทั้งหมดก็ติดตั้งเครื่องตรวจบัตรอัตโนมัติ เครื่องอ่านบัตรอัตโนมัติยังคงถูกพัฒนาอย่างต่อเนื่อง จนอ่านได้ทั้งบัตรที่ทำจากกระดาษ และบัตรที่มีวงจรรวมหรือ บัตร IC นอกจากนั้นแล้วหากผู้โดยสารต้องการใช้บัตรทั้งสองแบบ เช่น ในกรณีต่อรถไฟข้ามบริษัท ก็สามารถใช้บัตร IC ควบคู่กับบัตรกระดาษ หรือ บัตร ic พร้อม ๆ กันก็ได้ เครื่องอ่านบัตรอัตโนมัติเป็นหลักฐานของความคิดสร้างสรรค์ในการตั้งโจทย์ที่สอดคล้องกับสภาพสังคม(การให้ความสำคัญกับความเร็ว) และแนวทางการออกแบบเพื่อให้ผู้โดยสารไม่ต้องลำบาก (การรับบัตรได้ทุกด้าน) นอกจากนี้ยังแสดงให้เห็นถึงความมุ่งมั่นเอาจริงเอาจังอีกด้วย เมื่อครั้งยังพัฒนาไม่เสร็จมีโครงการกับการรถไฟแห่งประเทศญี่ปุ่น แต่บริษัท Omron ก็ยังกัดฟันพัฒนาเครื่องต่อจนเสร็จแม้ว่าจะใช้เงินไปแล้วกว่าร้อยเยน เนื่ิิองด้วยเชื่อว่าเครื่องอ่านบัตรอัตโนมัตินี้จะสามารถเปลี่ยนโฉมหน้าสถานีรถไฟ และประสบความสำเร็จได้แน่นอน หากบริษัทตัดสินใจไม่พัฒนาต่อ เราอาจจะไม่ได้เห็นเครื่องตรวจบัตรอัตโนมัติที่คำนึงถึงการใช้งานของผู้โดยสาร