فهرست مطالب
1-3 محاسبات اولیه در بررسی مکانیزمها.. 4
1-4-1 تاریخچه بکارگیری بهینهسازی در مکانیزمها.. 5
1-4-2 مفاهیم کلی بهینهسازی.. 7
1-4-3 فرمول بندی عمومی بهینهسازی.. 9
1-5 نوآوریهای پایاننامه.. 10
1-6 ساختار کلی پایاننامه.. 11
فصل2 معرفی مکانیزم شش میلهای وفرمول بندی آن.. 12
2-2 برخی کاربردهای مکانیزمهای شش میلهای.. 14
2-3 تحلیل هندسی و روابط حاکم بر مکانیزم.. 19
2-4 نتیجهگیریو جمعبندی فصل.. 22
فصل3 روشهای بهینهسازی تک هدفه و چند هدفه.. 23
3-2-1 مفاهیم بهینهسازی تک هدفه.. 24
3-2-2 تعاریف و مفاهیم بهینهسازی چند هدفه.. 25
3-3 روشهای بهینه سازی تک هدفه.. 27
3-3-1-3 ساختار الگوریتم ژنتیک.. 28
3-3-1-5 روند کلی اجرای الگوریتم ژنتیک.. 30
3-3-2 الگوریتم تکامل تفاضلی.. 31
3-3-2-3 ساختار الگوریتم تکامل تفاضلی.. 32
3-3-2-4 پارامترهاى کنترلى.. 35
3-3-2-5 استراتژىهاى متنوع DE.. 36
٣-٣-٣ الگوریتم تجمعى ذره (ازدحام ذرات).. 37
٣-٣-٣-٢ تاریخچه روش بهینه سازى تجمعى ذره.. 37
٣-٣-٣-٣ روش بهینهسازى تجمعى ذره استاندارد.. 38
٣-٣-٣-٤ شبه برنامه روش بهینه سازى تجمعى ذره استاندارد.. 40
٣-٣-٣-٥ بررسى ضریب وزن و ضرایب یادگیرى.. 41
٣-٣-٤ الگوریتم ترکیبى ژنتیک و تجمعى ذره.. 42
٣-٣-٤-١ الگوریتم ترکیبى HGAPSO.. 43
٣-٤ روشهاى بهینهسازى چند هدفى.. 45
٣-٤-١ روش بهینهسازى مرتب سازى نقاط غیر برتر نسخه دوم)NSGA-II(45
٣-٤-١-١ زیربرنامه Non-Dominant Sorting (NS)46
٣-٤-١-٢ زیربرنامهCrowding Distance(CD)46
٣-٤-١-٣ روند کلى الگوریتم NSGA-II. 47
3-5 نتیجهگیری و جمعبندی فصل.. 48
فصل4 بهینهسازی مکانیزم ششمیلهای.. 49
4-2 متد کاهش کنترل شده انحراف مجاز.. 51
4-4-1-1 سنتز بهینه مسیر اول.. 58
4-4-1-2 سنتز بهینه مسیر دوم.. 65
4-4-2-1 متد کاهش کنترل شده انحراف زاویه انتقال.. 73
4-5 نتیجهگیری و جمعبندی فصل.. 78
فهرست جدولها
عنوان صفحه جدول 4-1 ثابتهای بکار گرفته شده در بهینهسازی برای مسیر اول.. 58
جدول 4-2 حدود تعیین شده متغیرهای طراحی برای مسیر اول.. 59
جدول 4-3مکانیزمهای بدست آمده از چهار الگوریتم برای مسیر اول به روش اول 61
جدول 4-4 مکانیزم بدست آمده از سه الگوریتم برای مسیر اول به روش دوم 64
جدول 4-6 ثابتهای بکار گرفته شده در بهینهسازیبرای مسیر دوم.. 66
جدول 4-7 حدود تعیین شده متغیرهای طراحی مسیر دوم.. 66
جدول 4-8 مکانیزمهای بدست آمده از دو الگوریتم تکامل تفاضلی وGAPSO برای مسیر دوم به روش اول.. 68
جدول 4-9 مکانیزم بدست آمده از الگوریتم GAPSO برای مسیر دوم به روش دوم 70
جدول 4-10 حداکثر انحرافات مجاز الگوریتم تکامل تفاضلی وGAPSO برای مسیر دوم به روش دوم.. 71
جدول 4-11 ثابتهای بدست آمده برای چهار مکانیزمC,B,A وDومقادیر خطای هریک 76
فهرست شکلها
شکل2-1: مکانیزم وات نوع اول.. 13
شکل2-2: مکانیزم وات نوع دوم.. 13
شکل2-3: مکانیزم استفنسون نوع اول.. 13
شکل2-4: مکانیزم استفنسون نوع دوم.. 13
شکل2-5: مکانیزم استفنسون نوع سوم.. 14
شکل2-6: تولید نوارهای مغناطیسی.. 15
شکل2-7: مکانیزم استفنسون نوع سوم برای هدایت نوار مغناطیسی.. 16
شکل2-8: مکانیزم شش میلهای پروتز زانو کشیده صفر درجه.. 17
شکل2-9: مکانیزم شش میلهای پروتز زانو خمش کامل.. 17
شکل2-10: مکانیزم تغزیه، وات نوع دوم.. 17
شکل2-11: مکانیزم شش میلهای استفنسون نوع سوم برای تولید مسیر.. 18
شکل2-12:چهار موقعیت بعدی مکانیزم در تولید مسیر.. 19
شکل2-13: هندسه مکانیزم شش میلهای استفنسون نوع سوم]27[... 20
شکل3-1:مفهوم برتری در فضای دو هدفی،ذرهa بر بقیه ذرات برتری دارد. 26
شکل3-2:جبهه پارتو مجموعهای از جوابها در فضای دو هدفه... 27
شکل3-3:عملگر ترکیب در الگوریتم ژنتیک.. 29
شکل3-4:عملگر جهش در الگوریتم ژنتیک.. 30
شکل3-5: روند کلی یک الگوریتم ژنتیک استاندارد.. 31
شکل3-6: مثالی از یک تابع هزینه دو بعدی برای تولید.......... 33
شکل3-7: فرآیند ادغام 7 بعدی.. 34
شکل3-8: روند کلی الگوریتم تکامل تفاضلی.. 35
شکل3-9: چگونگی حرکت ذره در روش تجمعی.. 40
شکل3-10: شبه برنامه روش تجمعی ذره.. 41
شکل3-11: شبه برنامه روش GAPSO.. 45
شکل3-12: نحوه محاسبه معیار ازدحام جمعیت درNSGA-II. 47
شکل3-13: نمای کلی از عملکرد الگوریتم NSGA-II. 48
شکل4-1: تولید مسیر توسط مکانیزم شش میلهای.. 51
شکل4-2: تابع qام مکانیزم اطراف بازه انحراف مجاز.. 53
شکل4-3: تابع شکل(a) و تابع موقعیت(b).. 53
شکل4-4: الگوریتم کاهش کنترلشده انحراف مجاز.. 54
شکل4-5: کاهش مرز مجاز برای بخش خطراست مسیر.. 55
شکل4-6: کاهش مرز مجاز برای بخش قطاعی(دایروی) مسیر.. 55
شکل4-7: تجزیه قسمتی از مسیر به دو بخش خط راست و قطاع دایروی.. 58
شکل4-8: شبه الگوریتم شرط کاهش انحراف مجاز.. 60
شکل4-9: مسیر مطلوب اول و نقاط دقت بدست آمده از مکانیزم بهینه شده توسط GAPSO به روش اول.. 61
شکل4-11: مقایسه فاصله مسیر بدست آمده الگوریتم DE وGAPSO از مسیر مطلوب با بزرگنمایی.. 65
شکل4-12: مسیر مطلوب دوم که توسط مکانیزم طی میشود.. 66
شکل4-13: مسیر مطلوب دوم و نقاط دقت بدست آمده از مکانیزم بهینه شده توسط GAPSO به روش اول.. 69
شکل4-15: مقایسه فاصله مسیر بدست آمده الگوریتم DE وGAPSO از مسیر مطلوب با بزرگنمایی.. 71
شکل 4-16: کاهش بازه مجاز زاویه انتقال.. 73
شکل 4-17: شبه الگوریتم کاهش انحراف مجاز زاویه انتقال.. 74
شکل 4-19: جبهه پارتوئی بدست آمده از الگوریتم ژنتیک چند هدفه.. 75
شکل 4-21: برتری نقطه A بر بهترین نتیجهDE 77
چکیده
طراحی بهینه پارتوئی مکانیزم شش میله ای برای تولید مسیر مرتضی ایلانلو |
در این پایان نامه ما به ارائه سنتز بهینه ابعادی مکانیزم شش میلهای با قیدهای دورانی میپردازیم. هدف از سنتز، تولید مسیر به گونهای است که تا حد امکان به مسیر مطلوب نزدیکتر باشد. از زنجیرههای شش میلهای، با هفت اتصال چرخشی، شناخته شده با یک درجه آزادی میتوان زنجیره وات و استفنسون را نام برد. دو نوع مکانیزم از زنجیره وات و سه نوع مکانیزم از زنجیره استفنسون حاصل میشود که معرفی و چند کاربرد آنها در فصل 2 پایاننامه آورده شده است.
به منظور سنتز بهینه تک هدفه مکانیزم، با در نظر گرفتن تابع خطای مسیر به عنوان تابع هدف، ترکیب الگوریتم ژنتیک وروش تجمعی ذره مورد استفاده قرار گرفته شده است و دقت نتایج خطای مسیر با آخرین نتایج در مقالات مقایسه میشود. الگوریتم چند هدفه NSGAII برای کمینه سازی همزمان دو تابع هدف مورد استفاده قرار میگیرد.دو تابع هدف با رفتار متضاد در نظر گرفته شده در این کار عبارتند از تابع خطای مسیر و انحراف زاویه انتقال از. در بهینهسازی دو هدفه با بکارگیری متد کاهش کنترل شده انحراف مجاز زاویه انتقال سرعت همگرائی تابع خطا را بالا برده و سعی در بدست آوردن جبهه پارتوئی مناسب میشود.
کلید واژهها: مکانیزم شش میله ای، بهینه سازی چند هدفه، الگوریتمهای تکاملی، جبه ه پارتو، روش تجمعی ذره
Abstract
Pareto Optimal Synthesis of Six-bar Mechanism for path generation Morteza ilanlou |
In this thesis,we present the optimal dimentional synthesis of a six-bar mechanism with rotational constraints.The aim of the synthesis is to bring the generated path as close to the given path as possible. There are two types of well-known six-bar chains with one-degree-of-freedom namely, watt chain and stephenson chain. Two types of mechanisms is created from watt chain and three types of mechanisms from stephenson chain that will peresented with some applications in chapter tow of this thesis.
In order to single-objective optimal sinthesis, considering tracking error as objective function, combination of geneti algorithm and particle swarm method is used and tracking error accuracy results are compared with those given in the literature.
Multi-objective NSGAII algorithm is used to minimize to objective functions. Two conflicting objective functions considered in this work are tracking error and transmission angle’s deviation from . In multi-objective obtimization, fast convergence of tracking error and optimum pareto front is achieved by using controlled decrease of transmission angle’s deviation method.
Keywords: Six-bar Mechanism, Multi-Objective Optimization, Evolutionary Algorithms, Pareto front, Particle Swarm Optimization
1-1پیشگفتار
مکانیزم یک ابزار مکانیکی است که به منظور انتقال حرکت و یا نیرو از یک منبع به یک خروجی بکار میرود. یک اهرم بندی تشکیل شده است از اهرمها (یا میلهها) که به طور عمومی صلب در نظر گرفته میشوند و توسط اتصالاتی از قبیل پین (لولا) یا لغزندههای منشوری بطوری که زنجیرههای (حلقههای) باز یا بسته را میسازند، به یکدیگر وصل میشوند. این چنین زنجیرههای سینماتیکی که حداقل یک اهرم آن ثابت و حداقل دو اهرم دیگر متحرک باقی بماند، مکانیزم نام دارد و اگر کلیه اهرم ها ثابت باشند، آنگاه سازه نامیده میشود. به عبارت دیگر مکانیزم اجازه میدهد اهرمهای "صلب" آن نسبت به یکدیگر حرکت داشته باشند. در حالی که برای سازه این چنین نیست.
زنجیرههای سینماتیکی بخش مهم از مکانیزمها هستند که تحقیقات در زمینه آنها به دو بخش 1- آنالیز و 2- سنتز تقسیم میشود.
1- آنالیز: فرآیند بررسی حرکت همه اعضا و یا بعضی از اعضای زنجیره بر اساس پارامترهای هندسی مکانیزم میباشد.
2- سنتز: پیدا کردن یک مکانیزم که بتواند یک حرکت معین یا مسیر دلخواه را ایجاد نماید.
بطورکلی، سنتز مکانیزمها به سه بخش متفاوت: 1- سنتز نوع 2-سنتز عددی 3-سنتز ابعادی تقسیم می گردد. دو سنتز اول مربوط به نوع مکانیزم و تعداد اعضای مورد نیاز برای حرکت مکانیکی بخصوص هستند. در حالی که هدف از سنتز ابعادی پیدا کردن همه پارامترهای ابعادی یک مکانیزم برای ایجاد حرکت دلخواه میباشد. هدف ما در این تحقیق سنتز ابعادی برای یک مسیر مورد نظر میباشد.
در بررسی ابعادی سه مسئله مهم مورد بررسی قرار میگیرد که عبارتند از:
1-تولید ابعاد: هدف پیدا کردن مکانیزم برای ایجاد یک دسته از زوجها و خروجی معین میباشد.
2-تولید مسیر: هدف پیدا نمودن یک مکانیزم برای عبور عضو واسط از نقاط معین است.
3-هدایت جسم صلب: هدف پیدا نمودن مکانیزم برای عبور عضو واسط از موقعیتهای معین شده برای آن، بعنوان یک جسم صلب است.
برای سنتز یک مکانیزم گاهی از روشهای دقیق و گاهی از روش های تقریبی استفاده میگردد. سنتز دقیق به معنی حل معادلات حاکم بر مسئله به صورت دقیق میباشد و در سنتز تقریبی هدف حداقل کردن خطا برای این معادلات میباشد که سنتز بهینه اختصاص به این روش دارد.
1-2 تاریخچه سنتز ابعادی
سنتز ابعادی بخش اصلی فرآیند طراحی و اولین قدم در طراحی ماشین میباشد. به همین خاطر بیش از صد سال است که سنتز مکانیزمها، توجه بسیاری از طراحان را به سمت خود جلب کرده است. هر چند روشهای اولیه برای سنتز بصورت ترسیمی بودند اما بعدها این روشها به صورت حل دقیق تغییر یافتند.
طبیعت غیرخطی بودن معادلات سنتز مانع از رشد این روشهای دقیق برای کاربردهای مختلف میگردید که همین امر باعث شد تا تکنیکهای عددی با ظهور کامپیوترهای پر قدرت به حل این معادلات غیرخطی کمک کنند. اگرچه روشهای عددی منجر به حل تقریبی برای این معادلات میشدند ولی محدودیت برای تعداد متغیرهای طراحی باعث ایجاد یک مشکل اساسی شد. اواسط دهه ی 60 با گسترش تکنیک های محاسباتی و روشهای بهینهسازی مکانیزمها این مشکل اساسی برطرف گردید.
فوائد بسیاری در بکارگیری روشهای بهینهسازی مکانیزمها وجود دارد. برای مثال هیچ قیدی برای تعداد متغیرهای طراحی وجود ندارد. بنابراین ویژگیهایی همچون قابلیت حرکت، زاویه انتقال و... را میتوان فرمول بندی کرد و در معادله به عنوان پارامترهای طراحی محاسبه نمود. در قرن نوزدهم کمپ (1876) و برمستر[1] (1888) سنتز ابعادی را در مسائل سینماتیکی بکار گرفتند. ولی در آن زمان پیشرفت کمی در این زمینه ایجاد گردید]1[.در قرن بیستم برخی از محققان تلاش خود را در زمینه سنتز سینماتیکی با توجه به شاخه خاصی از مکانیزم بکار گرفتند. بعد از جنگ جهانی دوم، هنگامی که صنعت به سرعت رشد نمود، تقاضا برای طراحی مکانیزمهای خاص افزایش یافت. نیاز های جدید، مسائل طراحی را با استفاده از روش های قدیمی بسیار پیچیده و سخت نمود. در سال (1954) لوتیسکی[2] و شاکوزیان[3] روش حداقل مربعات را برای سنتز مکانیزمهای فضاییRSSR معرفی کردند]2[. و در سال (1955) فرودنشتین[4] یک روش تقریبی برای سنتز مکانیزمهای صفحهای چهار میلهای برای تولید تابع معرفی کرد]3[. این دو کار موجب ایجاد عصر جدید سینماتیکی معروف به سینماتیک مدرن شدند.
معادلات معروف فرودنشتاین و معادلات ورودی-خروجی برای مکانیزم RRRR صفحه ای در سال (1995) شکل گرفتند که بعدها برای سایر مکانیزمهای صفحهای گسترش یافتند و ایجاد یک رابطه کلیدی در سنتز سینماتیکی کردند]3[. بعد از این تحقیقات، فرودنشتین و سایرین بر روی یک روش سنتز، معروف به سنتز با استفاده از نقاط دقت کار کردند و موفق شدند با استفاده از چند جملهایهای تقریبی حاصله از نقاط دقت، این روش را معرفی کنند. اگرچه سنتز با استفاده از نقاط دقت برای مکانیزمهای ساده مناسب میباشد، نواقصی همچون محدودیت تعداد متغیرهای طراحی و عدم کنترل بر روی قید طراحی باعث عدم استفاده از این روش برای مکانیزمهای پیچیدهتر میگردد. اواسط دهه 60، روشهای بهینهسازی با بکارگیری برنامههای محاسباتی معرفی شدند ومسائل سنتز مکانیزمها را کنترل نمودند (فاکس[5] و ویلمورت[6] 1967)]4[. با افزایش پیشرفت در برنامههای محاسباتی بعد از جنگ جهانی دوم، کاربرد روشهای بهینهسازی به سرعت افزایش یافت و پنجره جدیدی را بر روی روشهای قدیمی سینماتیکی باز نمود.
تلاش محققان در مسائل مربوط به مکانیزمها مربوط به دو بخش میشود:
1-رابطه بین متغیرهای ورودی و خروجی
2-حرکت عضو یا اعضای واسطه
مورد اول مربوط به آنالیز تولید تابع میباشد و مورد دوم بررسی تولید مسیر و هدایت جسم صلب در طراحی مکانیزمها مورد بررسی قرار میگیرند. با بررسی بر روی خواص مکانیزم ششمیله ای که در این تحقیق به آن پرداخته میشود، هماننده مکانیزم پایه چهار میله ای، سه نکته عمده مرتبط با این مسائل میتوان عنوان نمود.
1-قابلیت حرکتی: که امکان دوران هر یک از عضوهای ورودی یا خروجی را بررسی میکند. چنانچه عضوی قادر به دوران 360 درجه باشد، به عنوان لنگ و در غیر اینصورت آونگ خواهد بود. و بر این اساس مکانیزمها به چهار دسته لنگ-لنگ، لنگ-آونگ، آونگ-لنگ و آونگ-آونگ تقسیمبندی میگردند.
2-بررسی شاخه: برای یک ورودی معین بیش از یک خروجی امکانپذیر میباشد یا به عبارت دیگر پیکربندیهای متفاوتی برای یک موقعیت خاص میتوان مونتاژ نمود. پس خاصیت شاخه بررسی پیکر بندیهای ممکن برای این موقعیت خاص می باشد.
3-انتقال نیرو و گشتاور: برای مکانیزم شش میلهای مورد نطر که دارای یک درجه آزادی است، این خاصیت مربوط به انتقال نیرو و گشتاور از عضو ورودی به عضو خروجی میباشد. به دلیل اینکه هر سه خاصیت ذکر شده به هندسه و ابعاد مکانیزم مربوط میشوند، باید در ابتدای سنتز مورد توجه قرار بگیرند.
عنوان : بهینه سازی چند هدفه بر اساس الگوریتمهای جمعیتی
زبان : فارسی
فرمت فایل : ppt (پاورپوینت)
تعداد اسلاید : 38 اسلاید
واژه های کلیدی:زنجیره تامین، کیفیت ، بهینه سازی چند هدفه، NSGAII، NRGA
فهرست مطالب
عنوان صفحه
فصلدوم :ادبیات و پیشینه تحقیق7
2-11-4-6-الگوریتم های بهینه سازی تکاملی چند هدفه31
2-12-روشهای اندازه گیری عملکرد الگوریتم های چند هدفه32
فصلسوم :ارائه مدل ریاضی مساله وروش تحقیق39
3-5- ساختار کلی الگوریتم مرتبسازی نامغلوب ژنتیک (NSGA-II)57
3-6-تشریح مراحل الگوریتم (NRGA)65
فصلچهارم :ارائه روش حل و تجزیه و تحلیل محاسباتی68
4-2-2- نحوه تولید جمعیت اولیه72
فصل پنجم :نتیجه گیری و ارائه پیشنهادات آتی79
فهرست جداول
جدول3-1- هزینه خرید یک واحد مواد اولیه از تأمین کننده sبا سطح کیفیL 48
جدول3-2- هزینه تولیدمحصول با سطح کیفیqدر کارخانه j 48
جدول3-3- هزینه حمل مواد اولیه ار تأمین کننده Sبه تولید کننده j... 49
جدول3-4- هزینه حمل مواد اولیه ار تأمین کننده Sبه تولید کننده j49
جدول3-5-هزینه نگهداری یک واحد محصول در کارخانه j.. 49
جدول3-6-هزینه اپراتور با سطح مهارت k در دوره tدرکارخانه j49
جدول3-7-هزینه اخراج اپراتور سطح kاز کارخانه jدر دوره t 50
جدول3-8-هزینه استخدام اپراتور سطح kدر کارخانه jدر دوره t 50
جدول3-9-هزینه آموزش اپراتور سطح kبه سطح kدر کارخانه jدر دوره t50
جدول3-10-امکان پذیر بودن آموزش..................... 51
جدول3-11-تقاضای مشتریcدر دوره t................... 51
جدول3-13-تعداد کارگر مورد نیاز سطحk در صورت کار... 52
جدول3-14-میزان تولید محصول با کیفیت q 53
جدول 3-15-میزان مواد خام حمل شده با کیفیت Lدر دوره اول54
جدول 3-16-میزان مواد خام حمل شده با کیفیت Lدر دوره دوم54
جدول 3-19-میزان محصول ارسالی به مشتری در دوره اول56
جدول 3-20-میزان محصول ارسالی به مشتری در دوره دوم56
جدول 3-21- برنامه نیروی انسانی به دست آمده از حل مدل57
جدول 4-3- قیمت خرید ماده نوع Lاز تأمین کننده s71
جدول 4-4- بخش دوم کروموزوم......................... 71
جدول 4-5-ماتریس اولویتها بخش دوم72
جدول4-6-مقایسه عملکرد الگوریتم های NSGAIIوNRGA77
فهرست شکل ها
شکل 1-1- یک شبکه زنجیره تأمین سه مرحلهای5
شکل 2-1- نمایی از یک زنجیره تامین9
شکل2-3- شبکه زنجیره تأمین واگرا17
شکل2-4-شبکه زنجیره تأمین همگرا17
شکل2-5- شبکه زنجیره تأمین مختلط18
شکل 2-5.مثالی از نگاشت بین فضای جواب وفضای توابع هدف25
شکل2-6. بیان تصویری بهینگی پارتو در فضای هدف (الف) و26
شکل 3-1- نحوه مرتب سازی جواب های نامغلوب یک جمعیت59
شکل3-2. شبه کد رویه مرتبسازی نامغلوب سریع60
شکل3-3. شبه کد محاسبه فاصله تراکمی62
شکل3-5. شبه کد رویه تولید نسل بعد64
شکل3-4 . نمایشی از عملکرد NSGA-II64
شکل3-6. فلوچارت الگوریتمNSGA-II65
1-1-مقدمه
در سالیان نه چندان دور، رقابت بین سازمانها وجود داشته ولی در طی سالیان اخیر رقابت بین سازمانی جای خود را به رقابت بین زنجیره تأمین آنها داده است.در رقابتهای جهانی عصر حاضر، باید محصولات با کیفیت را با توجه به درخواست مشتری ودرکمترین زمان دردسترس وی قرار داد.خواست مشتری بر کیفیت بالاوخدمت رسانی سریع، موجب افزایش فشارهایی شده است که قبلا وجود نداشته است، درنتیجه سازمانها قادر نیستند به تنهایی از عهده ی برآوردنیازهای مشتریان خود برآیند. دربازار رقابتی امروز، بنگاههای اقتصادی وتولیدی علاوه بر توجه به سازمان ومنابع داخلی، خودرابه مدیریت ونظارت برمنابع وارکان مرتبط خارج ازسازمان نیازمندیافته اند. علت این امردرواقع دستیابی به مزیت یامزایای رقابتی باهدف کسب سهم بیشتری از بازار است. براین اساس، فعالیتهایی نظیر برنامه ریزی عرضه وتقاضا، تهیه ی مواد، تولیدوبرنامه ریزی محصول، نگهداری کالا، کنترل موجودی، توزیع، تحویل وخدمت به مشتری که قبلا همگی در سطح شرکت انجام می شداینک به سطح زنجیره تأمین انتقال پیداکرده است. تأثیرگذاری وتأثیرپذیری تولیدکنندگان، تأمین کنندگان ومشتریان بریکدیگرونیزنتیجه این آثارکه درهزینه ها، کیفیت، زمان تولیدوتحویل نمایان می شوند، موجب شده است تازنجیره تأمین به عنوان یک نظام یکپارچه وهمبسته مطرح گردد.]4[
مسالهزنجیرهتامیندردنیایامروزبهعنوانیکمزیترقابتیعمدهدرراستایکاهشقیمتتمامشدهمطرحاست. زنجیرهتامینشاملخریدوتامین،لجستیکوحملونقل،بازاریابی،رفتارسازمانی،شبکه،مدیریتاستراتژیک،مدیریتسیستمهایاطلاعاتیومدیریتعملیاتمیباشد. ]5[ باوجوداینمطلب،تصمیمگیریدرمراحلمختلفاینروندوهماهنگیاینمراحل،مسالهاصلیدرزنجیرهتامینمیباشدباتوجهبهرقابتشدیدیکهبینتولیدکنندگانوجوددارد،درصورتیکههرکدامازحلقههایاینزنجیرهضعیفعملکند،کلمجموعهموفقنخواهدبودودرسطحموردانتظارعملنخواهدکرد. بنابراینمدیریتموثراینزنجیرهدرصنعتیکچالشمدیریتیعمدهبهحسابمیآید. درسالهایاخیر،شرکتهاوسازمانهایکشورهایصنعتیوپیشرفتهجهان،توجهویژهایبهمدیریتزنجیرهتامینداشتهاندوازاینرهگذربهموفقیتهایقابلتوجهینیزدستیافتهاندکهگواهاینامر،حجمبالاییازمبادلاتتجاریانجامشدهودرآمدوسودآوریبالایزنجیرهتامینموفقوکارآمداستکهدربازارهایبهشدترقابتیامروز،موفقبهپیشیگرفتنازرقباشدهاند.]6[
امروزه رویکردسیستمی ومباحث زنجیره تأمین به عنوان موضوعات شناخته شده ای در مهندسی صنایع مطرح هستند. حجم گسترده وتنوع تحقیقات صورت گرفته درزمینه مدیریت زنجیره تأمین، حاکی ازاهمیت وجذابیت موضوع است.
هندفیلدونیکولز]7[معتقدندکه سه عامل اصلی باعث شده اندتاشرکتها بحث مدیریت زنجیره تأمین رابه صورت جدی دنبال کنند. این عوامل عبارتند از:
-انقلاب اطلاعات
-افزایش سطح انتظارات مشتریان درهنگام خریدمحصولات
-ضرورت ایجادساختاری جدیددرروابط بین سازمانی
مجموعه این عوامل بیان کننده این مطلب است که درشرایط جدید برای رضایت مشتریان وکسب سهم مؤثردربازارهای جهانی ومنطقه ای بایدحداکثرانعطاف پذیری تولید وکیفیت ودر عین حال حداقل هزینه هاوزمان انتظارباهم وجودداشته باشند.هرچند درنگاه اول جمع این عوامل با یکدیگرغیر ممکن جلوه می نماید، اما شرکتهای تولیدی وخدماتی چندراه را برای دستیابی به قابلیتهای مذکوردر دستور کارخود قرار داده اند، یکی از آنها تشکیل زنجیره تأمین ومدیریت آن بود. به طورخلاصه ویژگی ها وعواملی که موجب حرکت سازمانها درعصرحاضر برای تشکیل و توسعه زنجیره تأمین ومدیریت آن شده اند را می توان به صورت زیر عنوان نمود:
1-وجودامکان ارتباط سریع در بین شرکتهای مختلف و دستیابی به اطلاعات کلی باسرعت بسیار بالاومحیطهای بازرگانی برپایه شبکه های اینترنتی
2-افزایش قابلیت اطمینان بنگاههای حمل کالا برای حمل ونقلهای درون مرزی وبرون مرزی
3-به وجود آمدن سازمانهایی که می توانند وظیفه مدیریت کلی وهماهنگ کردن تمامی زنجیره تأمین را برعهده گیرند.
4-امکان توسعه و ارتقاء سیستمهای کامپیوتری تجاری که امکان یکپارچگی در زنجیره تأمین را افزایش می دهد.
5-وجود ابزارهایی چون مهندسی سیستمهاوروشهای یکپارچه برای مدیریت زنجیره تأمین وروشهای دقیق تر هزینه یابی وکنترل جریان فعالیتهای کار.
کشورماوصنایع تولیدی وخدماتی آن درآستانه ی ورود به یک رقابت همه جانبه بارقبای جهانی هستند.بدین خاطرتلاش برای گسترش علم وفرهنگ مدیریت زنجیره تأمین نیازحال وآینده کشوراست.دانشگاههاومراکز علمی به همراه دیگرسازمانها لازم است باهمکاری یکدیگرزیرساختهای لازم برای این منظور را فراهم آورند.
باتوجهبهنیازهایدنیایامروز،دراینپایاننامه،ارائهوبررسیمدلیکارابرایطراحیشبکهزنجیرهتامینچندهدفه وچندمرحله ایمدنظربودهاست.امید است در این تحقیق تلاشی جهت گسترش دانش در مبحث مدیریت زنجیره تأمین انجام گیرد.
1-3-بیان مسأله
زنجیره تأمین اصطلاحی است که امروزه به صورتی گسترده مورداستفاده قرار می گیردودربرگیرنده تمامی فعالیتها درزمینه تولیدوتوزیع محصول نهایی با ارائه خدمت از ابتدایی ترین مرحله، یعنی تهیه مواد خام تاانتهایی ترین مرحله، یعنی تحویل به مشتری است. مدیریت زنجیره تأمین شامل مدیریت توزیع وتقاضا، تأمین اجزاومواداولیه، ساخت ومونتاژ، ذخیره سازی وحمل موجودی، مدیریت سفارش وتحویل به مشتری است.دستیابی به مدیریت زنجیره تأمین مؤثرتنهابا همکاری تمامی اعضای زنجیره تأمین حاصل می شود.دربازار اقتصادی امروز، برای دستیابی به موفقیت، لازم است که تأمین کنندگان مواد خام(مواداولیه)، تولیدکنندگان وتوزیع کنندگان به امر بهینه سازی کاملا متعهد باشند. شرکتها باید همواره به دنبال یافتن راه حل کاراواثربخش برای تولیدمحصولات وانجام خدمت باشند.خوشبختانهدرسالیاناخیر،تکنولوژی اطلاعات،زمینهمناسبیرابراییکپارچه سازیفعالیتهایداخلیوخارجیزنجیرةتأمینفراهمنمودهاست]8[. درنتیجه،اعضایزنجیرةتأمینهموارهبهدنبالروشهاینوینبهمنظوربهبود شبکۀزنجیرةتأمینبااستفادهازتلفیقردههایشبکهمیگردند]9 [.
ملاعلی زاده(1387) عقیده دارد که، هرمحصولی برای آنکه بتوانددربازار رقابتی امروزموفق باشد، باید از دوویژگی مهم برخوردار باشد.نخست، بایدرضایت مشتری را جلب کندودوم اینکه هزینه های آن قابل قبول باشند. این دوویژگی تنها متأثر ازعملکردکارخانه ای که تولیدنهایی این محصول در آن انجام می شود، نیست. بلکه عواملی چون کیفیت کارکرد تأمین کنندگان قطعات آن کارخانه، مرغوبیت مواد اولیه ای که آن تأمین کنندگان از آن استفاده می کنند، نحوه عملکرد نیروی انسانی خودبخش تولید درقبال این محصول وخیلی از عوامل دیگرکه از حیطه سازمانی آن کارخانه خارج هستند، روی این دوویژگی مهم تأثیر می گذارند.لذابرای رقابت پذیر بودن محصول، بایدبا ایجاد هماهنگی و یکپارچگی بین مراحل مختلفی که در تأمین موادوقطعات وتولیدمحصول دخیل هستند، هزینه ها را کاهش دادوسطح رضایت مشتری را بالا برد.
دراین تحقیق، به مدلسازی و حل مسأله برنامه ریزی یکپارچه خرید-تولید-مشتری درزنجیره تأمین پرداخته می شود.همانطورکه در شکل (1-1) آمده است، زنجیره تأمین مفروض سه سطحی بوده که در سطح اول تاسوم به ترتیب تأمین کنندگان، تولید کنندگان ومشتریان قرار دارند.دو هدف متناقض ودارای تعارض مسأله عبارتند از: 1-مینیمم سازی هزینه ها و2- ماکزیمم سازی ارزش کل تولید که به عنوان تابع هدف کیفی در مدل پیشنهادی، در نظرگرفته شده است و به معنی ماکزیمم کردن کیفیت می باشد.
شکل 1-1- یک شبکه زنجیره تأمین سه مرحلهای
-مسأله یک مدل تک محصولی، چند دوره ای وسه لایه است.
-مکان وتعداد تأمین کنندگان، تولید کنندگان ومراکز مشتریان مشخص است.
-سطح تجهیزات در مراکز تولیدی یکسان درنظرگرفته شده است.
-پارامترها به صورت قطعی درنظرگرفته شده اند.
-ظرفیت تأمین کنندگان ومیزان ساعت دردسترس تولیدکنندگان مشخص می باشد.
-محصول از لحاظ کیفی به q دسته تقسیم بندی می شود.به این صورت که محصول با سطح کیفی یک محصول درجه یک خواهد بود و بهترین کیفیت را داردو محصول با درجه کیفی q بدترین کیفیت را داراست.
-مواد اولیه باسطح کیفی یک کمترین ناخالصی و با سطح کیفیL بیشترین ناخالصی را داراست.
-نیروی انسانی سطح مهارت 1 نیروی حرفه ای است ونیروی انسانی سطح k کارآموز است.
-این که محصول از درجه q با چه سطح نیروی انسانی و با چه سطح مواد اولیه ای قابل تهیه است از نظر خبرگان در صنعت با توجه به تجربیات گذشته تعیین شده است.