امروزه روباتیک[1] به عنوان یکی از رشته­های علوم ومهندسی، مورد توجه بسیاری از موسسه­­های تحقیقاتی قرار گرفته است و به یکی از حوزه های بسیار جذاب تحقیق و پژوهش بدل گشته است، به نحوی که تحقیقات در زمینه روباتیک در شاخه های مختلفی در حال پیگیری است. در زمینه روباتیک سه رویکرد کلی مورد توجه می باشد که تحقیقات در این سه حوزه گسترده رو به پیشرفت می­باشد. در رویکرد اول سعی بر ساخت روبات­های مصنوعی و هوشمند کردن آنها با بهره گرفتن از الگوریتم­های هوش مصنوعی[2] است، که این رویکرد بسیار پرطرفدار خود به شاخه های گوناگونی تقسیم می­ شود که در ادامه به معرفی برخی از آنها خواهیم پرداخت. رویکرد دوم به استفاده از هوش طبیعی[3] برای کنترل روبات­های مصنوعی می ­پردازد. روبات­هایی که با کنترل دستی هدایت می­شوند در این حیطه قرار می­گیرند و در نهایت رویکرد آخر استفاده از روبات­های طبیعی[4] و تربیت آنها برای دست یافتن به اهداف از پیش تعیین شده می­باشد. تربیت حیوانات برای انجام اعمال خاص، مثالی از رویکرد سوم می­باشد.

 

روبات­ها را می­توان در تقسیم بندی دیگری از لحاظ کاربرد آنها قرار داد که از این بین می­توان به روبات­های صنعتی[5]، روبات­های خانه دار، روبات­های پزشکی[6]، روبات­های سرویس دهنده، روبات­های نظامی، روبات های سرگرمی و … اشاره کرد.

 

همچنین روبات­ها از نظر سامانه حرکتی نیز قابل تقسیم بندی هستند که به طور خلاصه به صورت زیر قابل تقسیم می باشند:

 

 

 

 

 

• روبات های ایستا[7] (غیر متحرک)

• 

•  

 

• روبات های متحرک[8]

 

• روبات های فضانورد

 

• روبات های پرنده

 

• روبات های دریا نورد

 

• سایر روبات ها

 

 

دسته اول روبات­های ایستا می­باشند( شکل­1-1). بیشتر روبات های صنعتی موجود در کارخانه­ها ازین دست می باشند. بازوهای روباتیک[9] و همچنین روبات­های پردازشگر و ابر محاسباتی[10] از این دست روبات می باشند.

 

دسته بعدی روبات­های متحرک می باشند که بر روی زمین حرکت می کنند. این گروه شامل طیف گسترده­ای از روبات­ها می باشد :

 

 

 

• روبات­های چرخ­دار[1]

 

• روبات­های زنجیر­دار[2]

 

• روبات­های پا­ دار

 

• روبات­های دوپا[3] (انسان نما)

 

• روبات­های سه پا

 

• روبات­های چهار پا

 

• دیگر موارد

 

 

شکل ­1-2 نشان دهنده نمونه­های مختلف از روبات­های متحرک بر روی زمین است. دسته بعدی روبات­های فضانورد هستند که مخصوص فعالیت در فضاهای کم گرانش طراحی می­شوند و مخصوص انجام ماموریت در سطح کرات دیگر و یا ایستگاه­های فضایی می­باشند. روبات­های کاوشگر فضایی از نمونه­های این دسته هستند.

 

 

 

شکل 1-2 : نمونه هایی از روبات های متحرک بر روی زمین

 

 

 

روبات­های پرنده دسته بعدی روبات­ها هستند که پهباد­ها، هواپیما و بالگرد­های بدون سرنشین از جمله این روبات­ها هستند. و در نهایت دسته آخر همان­گونه که از نام آن پیداست مخصوص حرکت در سطح یا زیر آب طراحی می­شوند. روبات­های دریانورد شامل انواع زیر­دریایی­ها، قایق­ها، و روبات­های ماهی می­باشد. شکل های­1-3، 1-4 و1-5 به ترتیب نشان دهنده نمونه هایی از روبات های فضانورد، پرنده و دریانورد می­باشند. همانطور گه از تصاویر و توضیحات مشخص است، حوزه عملکرد روبات­ها در طراحی سامانه حرکتی آن نقش مستقیم دارد.

دانلود متن کامل پایان نامه مقطع کارشناسی ارشد رشته ریاضی کاربردی

 

گرایش : تحقیق در عملیات

 

عنوان : مدل­های تحلیل پوششی داده ­ها با حضور داده­ های نامطلوب

 

 

 

دانشگاه علم و صنعت ایران

 

دانشکده ریاضی

 

مدل­های تحلیل پوششی داده­ ها با حضور داده­ های نامطلوب

 

پایان­ نامه برای دریافت درجه کارشناسی ارشد

 

در رشته ریاضی کاربردی گرایش تحقیق در عملیات

 

 

 

استاد راهنما:

 

دکتر محمدرضا علیرضایی

 

شهریورماه 1392

 

 

 

(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود است)

 

تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :

 

(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)

 

فهرست

 

فصل 1-   پیش­نیازها 2

 

1-1-    مفهوم بهره­وری.. 3

 

1-1-1-     بهره­وری          3

 

1-1-2-     کارایی.. 3

 

1-1-3-     اثربخشی        4

 

1-2-    کوتاه بر DEA.. 4

 

1-2-1-     تابع تولید      4

 

1-2-2-     مجموعه امکان تولید. 5

 

1-2-3-     اصول موضوعه. 6

 

1-2-4-     بازده به مقیاس(RTS) 8

 

1-2-5-     مستقل از واحد. 9

 

1-2-6-     ماهیت مدل.. 9

 

1-2-7-     مستقل از انتقال.. 10

 

1-3-    ویژگی­های تحلیل پوششی داده‌ها 11

 

1-4-    تعریف شاخص مالم­کوئیست… 12

 

1-4-1-     تابع فاصله    13

 

جمع‌بندی  17

 

فصل 2-    مباحث پایه‌ای در داده ­های نامطلوب و ادبیات موضوعی… 19

 

1-2-    مباحث و تعاریف اولیه. 20

 

2-1-1-     ورودی­ های نامطلوب… 20

 

2-1-2-     خروجی نامطلوب… 20

 

2-1-3-     اصول وارد بر خروجی­های نامطلوب… 21

 

2-1-4-     مجموعه امکان تولید PPS. 23

 

2-2-    نحوه­ برخورد با خروجی­های نامطلوب… 27

 

2-3-    پیشینه: 28

 

جمع­بندی: 30

 

فصل 3-   بررسی مدل­های DEA با داده ­های نامطلوب… 32

 

3-1-    مدل غیرخطی فار 34

 

3-1-1-     اندازه کارایی خروجی هذلولوی افزایشی.. 35

 

3-1-2-     اندازه کارایی تولید هذلولوی افزایشی.. 36

 

3-1-3-     اندازه کارایی تولید هذلولوی معمولی.. 37

 

3-1-4-     ویژگی­ها مدل فار 39

 

3-1-5-     تبدیل به مدل خطی.. 39

 

3-2-    شاخص عددی مالم­کوئیست­لیونبرگ… 40

 

3-3-    مدل­های شعاعی.. 43

 

3-3-1-     مدل شعاعی بر حسب مدل­های پایه­ای.. 43

 

3-3-2-     مدل شعاعی بر حسب انتقال داده ­ها 46

 

3-4-    مدل­های بر حسب متغیرهای کمکی.. 49

 

3-5-    مدل­های جهتی.. 51

 

3-6-    مدل راسل.. 52

 

جمع­بندی  56

 

فصل 4-    مطالعه موردی و رتبه‌بندی شاخص سلامت کشورها 59

 

4-1-    شاخص توسعه انسانى.. 61

 

4-1-1-     ضرورت تغییر نگرش در HDI 61

 

4-2-    سلامت: 62

 

4-2-1-     سازمان جهانی بهداشت WHO.. 63

 

4-2-2-     جامعه تحت بررسی.. 64

 

4-3-    داده ­های مورد استفاده 64

 

4-3-1-     امید به زندگی.. 64

 

4-3-2-     شاخص مرتبط… 65

 

4-3-3-     نیروی انسانی خدمات دهنده در حوزه سلامت… 69

 

4-4-    تعریف ورودی و خروجی­ها 70

 

4-5-    مدل­های استفاده‌شده 70

 

4-6-    نتایج حاصل.. 70

 

جمع‌بندی  73

 

فصل 5-   نتیجه ­گیری و مطالعات آتی… 75

 

جمع­بندی  75

 

پیشنهاد‌ها برای مطالعه آتی.. 76

 

مراجع            78

 

منابع فارسی.. 78

 

منابع انگلیسی.. 78

 

نمادهای به کار رفته. 82

 

واژه­نامه انگلیسی به فارسی… 83

 

واژه­نامه فارسی به انگلیسی… 86

 

 

 

 

 

 

 

فهرست جداول

 

جدول ‏2‑1: داده. 26

 

جدول ‏2‑2: کارایی.. 27

 

جدول ‏2‑3: با دسترسی ضعیف… 26

 

جدول ‏2‑4: با دسترسی قوی.. 27

 

جدول ‏3‑1 مقادیر بهین مدل­های فار. 39

 

جدول ‏3‑2: نتایج حاصل از مدل­های بخش 3-3-2. 45

 

جدول ‏3‑3: نتایج حاصل از مدل شعاعی بر حسب انتقال. 48

 

جدول ‏3‑4: نتایج حاصل از مدل SBM… 51

 

جدول ‏3‑5: نتایج حاصل از مدل جهتی.. 52

 

جدول ‏3‑6: نتایج حاصل از مدل ERM… 54

 

جدول ‏4‑1: امید به زندگی در منطقه. 65

 

جدول ‏4‑2: داده‌های شاخص مرتبط.. 68

 

جدول ‏4‑3: داده ­های مربوط به نیروی انسانی خدمات دهنده. 69

 

جدول ‏4‑4: نتایج حاصل از اجرای مدل­های DEA.. 70

 

جدول ‏4‑5: نتایج بدست آمده از اجرای مدل­ها 71

 

جدول ‏4‑6: نتایج حاصل از دسته­بندی.. 73

 

 

 

 

 

فهرست اشکال

 

 

 

شکل ‏1‑1: مجموعه امکان تولید. 5

 

شکل ‏1‑2: اشعه بیکران. 6

 

 

شکل ‏1‑3: اصل محدبی.. 6

 

شکل ‏1‑4: اصل دسترسی آزاد. 7

 

شکل ‏1‑5: مرز CCR.. 8

 

شکل ‏1‑6: تابع فاصله ورودی­محور. 14

 

شکل ‏1‑7: تابع فاصله خروجی­محور. 14

 

شکل ‏1‑8: شاخص مالم­کوئیست… 17

 

شکل ‏2‑1: اصل دسترسی­پذیر ضعیف… 22

 

شکل ‏2‑2: اصل دسترسی­پذیر قوی.. 23

 

شکل ‏2‑3: مجموعه امکان تولید با اصل دسترسی قوی.. 24

 

شکل ‏2‑4: مجموعه امکان تولید با اصل دسترسی ضعیف… 25

 

شکل ‏2‑5: تفاوت دو اصل.. 25

 

شکل ‏3‑1: مجموعه امکان تولید با دو اصل دسترسی­پذیر. 35

 

شکل ‏3‑2: نمودار تغییرات خروجی مطلوب به نامطلوب با بهره گرفتن از مدل غیرخطی فار. 37

 

شکل ‏3‑3: مجموعه امکان تولید ساخته شده با مدل شعاعی سیفورد. 47

 

 

 

 

 

 

 

فصل اول

 

 

 

پیش­­نیازها

 

 

 

 

 

فصل 1-  پیش­نیازها

 

بشر از ابتدا به دنبال سود بیشتر در کارهایش بوده و لذا هیچ­گاه به دنبال کم کردن ورودی عملیات خود نبوده است، ولی در گذر زمان سازمان­های مختلف کارهای مشابه­ هم انجام می­دادند، در نتیجه سازمان­ها برای سودآوری بیشتر و ایجاد رفاه در جامعه و همچنین باقی ماندن در فضای رقابت به دنبال کم کردن ورودی­ و افزایش خروجی­ها بودند، با گذشت زمان روش­های اندازه‌گیری بهره­وری  به وجود آمد. در روش­های اولیه با بهره گرفتن از نسبت خروجی­ها بر روی ورودی­ ها میزان کارایی و بهره­وری را اندازه گیری می‌کردند (کوپر و همکاران، 2007)، اما در این نوع روش­ها شاخص ­های عددی از قبل برای هر ورودی و خروجی در نظر گرفته‌شده و با بهره گرفتن از شاخص ­های عددی و روش­های رگرسیون آماری به محاسبه کارایی و بهره­وری می­پرداختند. در ادامه این پیشرفت­ها روش­های جدیدی برای محاسبه دو شاخص کارایی و بهره­وری  ابداع شد که یکی از این روش­ها، روش­های تحلیل پوششی داده ­ها (DEA)[1] می­باشد. فارل در سال 1957 در نظریه­ای برای اولین بار با بهره گرفتن از داده ­ها روش ناپارامتریک تحلیل پوششی داده ­ها را مطرح کرد، (فارل، 1957) تحلیل پوششی داده ­ها با بهره گرفتن از اطلاعات واحد تحت بررسی (DMU)[2] و مدل­های ریاضی به محاسبه شاخص ­های عددی می ­پردازد، سپس با بهره گرفتن از همان شاخص ­های بدست آمده دو شاخص کارایی و بهره­وری را محاسبه می­نماید و با توجه به ارزیابی امکان برنامه ­ریزی را برای ما فراهم می­نماید. در مدل­های DEA هدف کاهش ورودی و افزایش خروجی و در نتیجه افزایش کارایی[3] می­باشد.

 

1-1-          مفهوم بهره­وری[4]

 

1-1-1-          بهره­وری

 

واژه بهره­وری به معنی باروری و سودمندی و استعداد تولیدی می‌باشد. اولین بار این واژه در مقاله­ای از كِس‌نی[5]  ‎‎در سال ‎1766‎ استفاده شده است و‎ در سال ‎1833‎ میلادی فردی به نام لیتره[6] بهره‌وری را قدرت تولید تعریف كرد(آذری، 1391ه.ش).

 

به عبارتی، بهره‌وری یعنی: قدرت تولیدی و باروری و مولد بودن (آذری، 1391ه.ش).

 

در اوایل قرن بیستم، بهره­وری را نسبت خروجی به یکی از عوامل تولید تعریف نمودند که این تعریف ساختار کاربردی­تری نسبت به تعاریف موجود داشت، در سال ‎1900‎ فردی به نام ارلی بهره‌وری را ارتباط بین بازده و وسایل بكار رفته ،برای تولید این بازده عنوان كرد. همچنین در ‎1950‎ سازمان همكاری اقتصادی اروپایی (OEEC)[7] ‎ ‎تعریف كامل­تری از بهره‌وری به این شرح ارائه داد و بهره‌وری را خارج قسمت بازده، به یكی از عوامل تولید دانست. بدین ترتیب با توجه به این كه بازده سازمان در ارتباط با سرمایه، سرمایه‌گذاری یا مواد خام و غیره مورد بررسی قرار گیرد؛ می‌توان از بهره‌وری سرمایه، بهره‌وری سرمایه‌گذاری، بهره‌وری مواد خام و … استفاده نمود (آذری، 1391ه.ش).

 

1-1-2-         کارایی

 

از دیدگاه صنعتی، نسبت بازده واقعی به دست آمده به بازدهی استاندارد و تعیین شده (مورد انتظار) كارایی یا راندمان است؛ در واقع نسبت مقدار كاری كه انجام می‌شود، به مقدار كاری كه باید انجام شود را کارایی و راندمان می نامند. دیدگاه تحلیل پوششی داده ­ها در مورد کارایی متفاوت است؛ در دیدگاه تحلیل پوششی داده ­ها کارایی یعنی نسبت خروجی­ها، به ورودی­ های واحد تحت بررسی. (رضائیان، 1383 ه.ش و مهرگان، 1388ه.ش و کوپر و همکاران، 2007).

 

1-1-3-        اثربخشی[8]

 

اثر بخشی به معنی درجه و میزان نیل به اهداف تعیین شده است. به بیان دیگر، اثر بخشی نشان می‌دهد با وجود تلاشهای انجام شده چه میزان از نتایج مورد نظر، حاصل شده است (رضائیان، 1383 ه.ش و مهرگان، 1388ه.ش).

 

در نهایت، می‌توان اینگونه تعریف کرد که، بهره‌وری ‎ برابر است با اثر بخشی به همراه كارایی‎ یا اجرای كارهای درست به همراه اجرای درست كارها. برای مثال فرض کنید شما صاحب یک کارخانه تولید لوازم خانگی هستید، در یک دوره از زمان شما با کارایی حداکثری یعنی با بازده یک، ماشین لباس‌شویی تولید می­کنید این در حالی است که بازار نیاز به ماشین لباس‌شویی ندارد، در نتیجه شاید شما کارا عمل کرده باشید ولی اثربخشی را با خود به همراه نخواهید داشت، لذا بهره­وری کارخانه شما نمی ­تواند حداکثر شود، حال ممکن است شما در یک دوره­ زمانی با کارایی پایین ولی با توجه به نیاز جامه تولید داشته باشید در این صورت باز به خاطر کارایی کم، شما به حداکثر بهره­وری نخواهید رسید لذا زمانی به بهره­وری حداکثر خواهید رسید که هم کارا و هم اثربخش باشید (رضائیان، 1383 ه.ش و مهرگان، 1388ه.ش).

 

1-2-         کوتاه بر DEA

 

همان طور که قبلاً اشاره شد DEA، علمی­ست که بر اساس مدل‌های ریاضی، به ارزیابی کارایی سازمان­ها، کارخانه­ها، سازمان­های مالی و… می ­پردازد. لذا با توجه به اینکه هر علمی برای خود تعاریف، اصول و زیر ساختارهایی به همراه دارد، در این بخش کوتاه برای آگاهی هرچه بیشتر خواننده از تحلیل پوششی داده ­ها ارائه شده است (کوپر و همکاران، 2007).

 

[1] – Data Envelopment Analysis

 

[2] – Decision Making Unit

 

[3] – Efficiency

 

[4] – Productivity

 

[5] – Quesnay

 

[6] – Littre

 

[7] – Organization for European Economic Cooperation

 

[8] – Effectiveness

پیل‌های سوختی مستقیماً انرژی شیمیایی یک سوخت را به انرژی الکتریکی تبدیل می‌کند. پیل‌های سوختی، به علت دانسیته توان بالا، محصولات جانبی بی‌زیان برای محیط زیست و شارژ مجدد سریع، به عنوان یکی از تکنولوژی‌های نوین برای تولید انرژی در آینده و جایگزین مناسبی برای تولید انرژی از روش‌های مرسوم محسوب می‌شوند. مهم‌ترین مزیت پیل‌های سوختی، در مقایسه با موتورهای رفت و برگشتی و استرلینگ، امکان دستیابی به بازده بالاتر در تبدیل سوخت به الکتریسیته است که به ‌ویژه در مناطق آلوده مناسب است.
برای پیل‌‌های سوختی، هیدروژن سوخت ارجح است. مزیت استفاده از هیدروژن در پیل سوختی به واکنش‌پذیری زیاد آن برای واکنش الکتروشیمیایی آند و غیر آلاینده بودن آن برمی‌گردد. با این وجود، هیدروژن به صورت یک محصول گازی در طبیعت موجود نمی‌باشد. به همین جهت باید از آب، سوخت‌های فسیلی و سایر مواد با دانسیته هیدروژن بالا استفاده شود که می‌تواند فرایند دشوار و پرهزینه‌ای باشد. همچنین ذخیره کردن هیدروژن، بخصوص برای استفاده در وسایل نقلیه و کاربردهای خانگی، هنوز به آسانی امکان‌پذیر نشده است. به همین منظور استفاده از سیستم‌های فرآوری‌ سوخت پیشنهاد شده است تا هیدروژن موردنیاز برای پیل‌های سوختی در محل تولید شود. استفاده از این سیستم‌های فرآوری سوخت، امکان ترکیب دانسیته انرژی بالای سوخت‌ها و دانسیته توان بالای پیل‌ سوختی را می‌دهد و در مجموع یک سیستم با بازده بالا را بوجود می‌آورد. تاکنون تحقیقات زیادی برای بررسی سیستم‌های فرآوری سوخت بصورت کار آزمایشگاهی و مدل‌سازی صورت گرفته است.
سه روش ریفرمینگ برای تولید هیدروژن وجود دارد که شامل ریفرمینگ با بخار آب (SR)[1]، اکسایش جزئی (POX) [2] و ریفرمینگ خودگرمازا (ATR) [3] است. ریفرمینگ با بخارآب، گرماگیر بوده و اکسایش جزئی یک فرایند گرمازا می‌باشد. واکنش‌دهنده‌ها برای ریفرمینگ خودگرمازا شامل بخارآب، اکسیژن و سوخت می‌باشد. در واقع ریفرمینگ خودگرمازا، ترکیب ریفرمینگ با بخار آب و اکسایش جزئی می‌باشد. ریفرمینگ خودگرمازا به علت عدم نیاز به منبع حرارتی خارجی و تشکیل مقادیر کمتر از دوده، روش ارجح برای استفاده در یک وسیله نقلیه می‌باشد. در این مطالعه، با كمك دینامیک سیالات محاسباتی (CFD) [4] ریفرمر خودگرمازای متان مدل‌سازی شده است.

 

مهم‌ترین هدف این تحقیق، مطالعه عددی فرایند ریفرمینگ خودگرمازای متان به کمک مدل‌‌سازی سه بعدی می‌باشد. به کمک نتایج حاصل از مدل‌سازی می‌توان تغییرات دما و غلظت اجزاء را در هر نقطه درون راکتور مورد مطالعه قرار داد. اهمیت این مدل‌سازی به تأمین اطلاعات برای طراحی سیستم‌های ریفرمینگ برمی‌گردد كه با كمك آن‌ ها می‌توان از مشکلاتی نظیر تشکیل نقاط داغ درون راکتور که منجر به آسیب رسیدن به کاتالیست می‌شود، جلوگیری کرد. بنابراین مدل‌سازی CFD، به بهینه‌سازی طراحی راکتور و تعیین شرایطی که منجر به بهبود بازده تبدیل سوخت می‌شود، کمک می‌کند. همچنین زمان و هزینه لازم برای پیاده‌سازی ایده‌ها و طراحی‌های جدید کاهش می‌یابد.
تحقیقات زیادی برای ریفرمینگ خودگرمازای متان بر روی كاتالیست‌های مرسوم نظیر نیكل، پلاتین، پالادیم و … صورت گرفته است. در بسیاری از این تحقیقات، كاتالیست مورد استفاده برای بخش اكسایش جزئی و ریفرمنیگ با بخار آب، متفاوت است. مدل‌سازی‌های صورت گرفته در این تحقیقات هم عمدتاً بر مبنای رابطه‌‌ی سرعت‌های واكنش بر روی كاتالیست‌های مرسوم می‌باشد. در جستجوی انجام شده توسط نویسنده، تاكنون مدل‌سازی ریفرمینگ خودگرمازای متان بر روی كاتالیست 5% در یک راکتور مونولیتی صورت نگرفته است. هدف این تحقیق، مدل‌سازی ریفرمینگ خودگرمازای متان بر روی كاتالیست 5% به كمك دینامیک سیالات محاسباتی است. مزیت استفاده از كاتالیست 5% در آن است كه می‌تواند هر دو واكنش اكسایش جزئی و ریفرمنیگ با بخار آب را پیش ببرد. در مدل‌سازی صورت گرفته نیز از معادلات سرعت اصلاح شده برای كاتالیست  5% استفاده شده است. راكتور انتخاب شده در این تحقیق، یک راكتور مونولیتی كاتالیستی است. راكتورهای مونولیتی، از تعداد زیادی كانال جریان موازی هم كه توسط دیواره‌های جامد از هم جدا می‌شوند، تشكیل شده‌اند. راكتورهای مونولیتی به علت نسبت سطح به حجم بالا و افت فشار كم،‌ برای كاربردهای سیار مناسب می‌باشند.  با این وجود مدل‌سازی راكتورهای مونولیتی بسیار هزینه‌بر و زمان‌بر است. به همین منظور رفتار یک كانال از راكتور مونولیتی تقریباً مشابه رفتار كل راكتور مونولیتی فرض شده است و هندسه‌ی یک كانال به عنوان دامنه محاسباتی انتخاب شده است. این مدل‌سازی شامل مدلی سه بعدی برای راكتور كه در برگیرنده‌ی معادلات بقای جرم، ممنتوم، انرژی و بقای گونه‌های شیمیایی می‌باشد و نیز مدلی برای در نظر گرفتن مكانیزم و رابطه سرعت واكنش‌ها است. این معادلات به كمك نرم‌افزار Fluent 6.3.26 كه بر مبنای محاسبات حجم محدود [5] است، حل شده است. برای درنظر گرفتن رابطه سرعت واكنش‌ها از برنامه‌نویسی در محیط C++ استفاده شده است كه این برنامه قابلیت استفاده برای كارهای مشابه را دارد. نتایج این مدل‌سازی با كار آزمایشگاهی صورت گرفته برای ریفرمینگ خودگرمازای متان بر روی كاتالیست  5% مقایسه شده است. در ادامه اثر تغییر پارامترهای عملیاتی بر روی میزان هیدروژن و مونواکسیدکربن تولید شده و پروفایل دمای درون راکتور بررسی شده است. پارامترهای عملیاتی مورد بررسی شامل نسبت مولی اكسیژن به متان (O2/CH4)، نسبت مولی بخارآب به متان (H2O/CH4) و دمای گاز ورودی به راكتور می‌باشد.
نتایج تحقیق در گزارشی شامل پنج فصل ارائه شده است. بعد از ارائه مقدمات در فصل اول، در فصل دوم به بررسی فرایندهای ریفرمینگ مورد استفاده برای تولید هیدروژن پرداخته شده است. در ادامه مدل‌های سینتیكی ارائه شده برای فرایندهای ریفرمینگ متان ارائه شده اند و در نهایت مدل‌سازی‌های صورت گرفته برای راكتورهای مونولیتی مرور ‌شده است. فصل سوم به ارائه مشخصات راکتور مونولیتی مورد استفاده برای مدل‌سازی پرداخته است. همچنین فرضیات و معادلات بقای جرم، انرژی، ممنتوم و بقای گونه‌های شیمیایی حاکم بر مدل‌سازی ارائه می‌گردد. در نهایت معادلات سینتیکی مورد استفاده برای ریفرمینگ خودگرمازای متان بر روی کاتالیست  5% آورده ‌شده است. در فصل چهارم نتایج حاصل از مدل‌سازی مورد بحث و بررسی قرار گرفته‌اند و بهینه‌ترین حالت (در محدوده مورد بررسی) که منجر به بیشترین مقدار تولید هیدروژن می‌شود ارائه شده است. در نهایت در فصل پنجم، راه‌کارهای پیش رو برای بهبود نتایج مدل‌سازی ارائه شده‌اند.
[[1]] Steam Reforming
[[2]] Partial Oxidation
[[3]] Autothermal Reforming
[[4]] Computational Fluid Dynamics
[[5]] Finite Volume

برنامه ریزی تسهیلات که از مباحث مهم مهندسی صنایع است، در دو بخش عمده جایابی و طراحی را شامل می شود که مهمترین بخش طراحی، استقرار یا جانمایی و بخش های دیگر آن، حمل و نقل و طراحی ساختمان و تاسیسات است. منظور از تسهیلات هر مجموعه، شامل کارخانه، دانشگاه، بیمارستان و غیره است. در جایابی، به بررسی محل قرار گرفتن یک وسیله برای رسیدن به اهداف مورد نظر پرداخته می شود که برای تعیین محل آن، معیارهای مهمی مؤثرند. از جمله این معیار ها نزدیکی به جاده های اصلی، بازار مصرف، منابع تأمین مواد اولیه، در دسترس بودن نیروی انسانی مورد نیاز، شرایط محیطی، امکان توسعه، مقررات و قوانین دولتی و غیره است. در طرح استقرار قرار است نحوه قرار گرفتن اجزای یک وسیله برای رسیدن به بهترین بهره وری را تعیین شود. روش های زیادی تا کنون برای حل این گونه مسائل مطرح شده اند که از آن جمله می توان به برنامه ریزی ریاضی، استفاده از تصمیم گیری های چندگانه و غیره اشاره کرد.

 

یکی از مسائلی که باید در مراحل اولیه طراحی سیستم های صنعتی مورد توجه قرار گیرد، مسأله مکان یابی و استقرار تسهیلات است. مطالعه پیرامون مکان یابی صنعتی از دیدگاه جغرافیدانان و علمای علم اقتصاد همواره دارای اهمیت و اولویت بوده است. مراکز صنعتی و کارخانجات برای تعیین مکان احداث کارخانه، استقرار تجهیزات و دپارتمان های خود در کارخانه، استقرار دفاترشان در سطح شهر، تعیین مراکز توزیع محصولات و … با چنین مسائلی سر و کار دارند. در واقع، تصمیمات مربوط به مکان یابی و استقرار، نه تنها درمسائل صنعتی، بلکه در مسائل گوناگونی در بخش های دولتی و خصوصی، اعم از صنعتی و غیر صنعتی ظاهر می شود. در بخش دولتی، تعیین مکان مراکز خدماتی، نظیر ایستگاه های پلیس راه، اورژانس، بیمارستان ها، ایستگاه های آتش نشانی و غیره، نیاز به اتخاذ چنین تصمیماتی دارد. لذا تصمیم گیری در مورد مکان یابی تسهیلات عمدتا از تصمیم گیری های بلند مدت و استراتژیک شرکت های بزرگ خصوصی و عمومی است و هزینه های بالای مربوط به جایابی و استقرار و راه اندازی تسهیلات، پروژه های مکان یابی را به سرمایه گذاری بلند مدت تبدیل کرده است. لذا موفقیت یا شکست مراکز تسهیلاتی در هرکدام از بخش های دولتی و خصوصی، بستگی کامل به مکان های انتخابی برای آنها دارد. بدین ترتیب، اهمیت مسآله مکان یابی و استقرار تسهیلات و ضرورت پرداختن بدان بر همگان روشن است.

 

1-2- دسته بندی کلی مسائل برنامه ریزی تسهیلات

 

مسائل برنامه ریزی تسهیلات را به چهار دسته عمده مکان یابی، تخصیص و طراحی تقسیم می شود با ترکیب این مؤلفه ها مسائل مکان یابی-مسیریابی،مکان یابی-تخصیص به دست می آید. که در شکل (1-1) مشاهده می شود.

 

تخصیص

 

مکان یابی- تخصیص تسهیلات

 

مکان یابی

 

مکان یابی – مسیریابی تسهیلات

 

 

 

برنامه ریزی تسهیلات       مسیریابی

 

 

 

 

چیدمان تسیهلات

 

طراحی        جابه جایی مواد

 

طراحی ساختار

 

 

 

شکل 1- 1  دسته بندی کلی مسائل برنامه تسهیلات

 

1-3- دسته بندی مسائل برنامه ریزی تسهیلات کلاسیک

 

دسته بندی های کلاسیک مسائل مکان یابی عمدتا بر اساس موارد زیر بوده است:

 

مسأله مکان یابی تک وسیله/ چند وسیله

 

براساس خصوصیات وسایل جدید

 

مسأله مکان یابی با وسایل نقطه ای/ ناحیه ای

 

مسأله مکان یابی با وسایل ایستا/ پویا

 

براساس خصوصیات وسایل موجود

 

مسأله مکان یابی با وسایل با مکان قطعی/ احتمالی

 

مسأله مکان یابی با ارتباطات برون زا/درون زا

 

براساس نوع ارتباط وسایل موجود و جدید      مسأله مکان یابی با ارتباطات ایستا/ پویا

 

مسأله مکان یابی با ارتباطات قطعی/ احتمالی

 

مسأله مکان یابی روی خط/ صفحه

 

بر اساس فضای جواب        مسأله مکان یابی گسسته/ روی شبکه

 

مسأله مکان یابی با فضای مقید/ نامقید

 

مسأله مکان یابی با فواصل متعامد/ چبیشف

 

بر اساس نوع تابع فاصله     مسأله مکان یابی با فواصل اقلیدسی/ مجذور اقلیدسی

 

مسأله مکان یابی با سنجه های خاص

 

 

 

مسأله تک هدفه / چند هدفه

 

بر اساس نوع و تعداد         مسایل تک شاخصه / چند شاخصه

 

هدف و شاخص انتخاب     مسایل میانه (هدف کمینه کردن مجموع هزینه ها)/ مرکز ( هدف کمینه

 

کردن حداکثر هزینه ها) / پوشش (هدف حداکثر پوشش تقاضا یا حداقل تعداد وسیله)

 

مسأله مکان یابی انبار/کارخانه

 

مسأله مکان یابی نقاط تبادل(هاب)

 

براساس زمینه مسأله        مسأله مکان یابی وسایل ناخوشایند

 

مسأله مکان یابی وسایل گردشی (مسایل مکان یابی – مسیریابی)

 

مسأله مکان یابی وسایل سلسله مراتبی

یکی از مسائلی که باید در مراحل اولیه طراحی سیستم های صنعتی مورد توجه قرار گیرد مساله مکان- یابی[1] و استقرار تسهیلات است. مطالعه پیرامون مکان بهینه صنعتی از دیدگاه جغرافیدانان و علمای علم اقتصاد همواره دارای اهمیت و اولویت بوده است. مراکز صنعتی و کارخانجات برای تعیین مکان احداث کارخانه، استقرار تجهیزات و دپارتمان های خود در کارخانه، استقرار دفاترشان در سطح شهر، تعیین مراکز توزیع محصولات و… با چنین مسائلی سروکار دارند [1]. در ادبیات موضوعی­، معمولا چند حالت از مسائل مکانیابی گسسته و تخصیص مورد بحث قرار گرفتند، مانند مساله مکان یابی تک تسهیله[2]، مساله مکان یابی چند تسهیله[3]، مسالهمکان یابی- تخصیص[4]. در مساله مکان یابی تک تسهیله، هدف پیدا کردن مکان تسهیل جدید می باشد، بطوریکه مجموع فواصل وزن دهی شده بین تسهیل جدید و تسهیلات موجود حداقل گردد. چند مثال ساده از مسائل مکان یابی تک تسهیله عبارتند از مکان یابی یک بیمارستان، یک ایستگاه آتش نشانی یا یک کتابخانه در یک منطقه شهری ، مکان یابی یک فرودگاه جدید جهت ارائه خدمات به تعدادی پایگاه نظامی. همچنین مساله مکان یابی چند تسهیله بدنبال پیداکردن مکان­ های بهینه بیش از یک تسهیل جدید با توجه به مکان های تسهیلات موجود می باشد. کاربردهای زیادی از این مساله توسط استرش[2] ارائه شده اند، مانند تاسیس چندین انبار برای سرویس دهی به تعداد مشخصی از مناطق. بنابراین مساله مکان یابی تک تسهیله حالت خاصی از مساله مکان یابی چند تسهیله می باشد.هدف مساله مکان یابی – تخصیص، پیدا کردن مکان بهینه ی مجموعه ای از تسهیلات است بطوریکه، هزینه ی حمل و نقل از این تسهیلات به مشتریان مینیمم گردد. ازاینرو، در این مساله باید تعداد بهینه ای از تسهیلات به منظور تامین تقاضای مشتریان در مکان های مناسب تاسیس گردند. در گونه ای از مسائل مکان یابی-تخصیص، با محدودیت ظرفیت[5] تسهیلات مواجه هستیم. این محدودیت منجر به این امر می شود که تسهیل

 موردنظر نتواندتمام تقاضای یک نقطه مشتری را برآورده کند. لذا این امکان وجود دارد که کل تقاضای یک مشتری بین کارخانجات مختلف تقسیم شود و هر کارخانه کسری از تقاضای یک مشتری را تامین نماید.

 

 

 

1-2- تعریف مسئله

 

با توجه به اینکه در دنیای واقعی، فضای اطلاعات معمولا غیرقطعی و احتمالی است، لذا مسائل مکان یابی نیز از این مقوله مستثنا نیستند. اغلب در مسائل مکان یابی فرض شده است که تقاضای مشتریان جهت دریافت سرویس جز ورودی های مساله بوده و قطعی[6] هستند. واضح است که این امر در عمل کمتر اتفاق می افتد و معمولا سطح بالایی از عدم قطعیت[7] در تقاضای مشتریان وجود دارد. بنابراین از دیگر مسائلی که بهمراه مسائل مکان یابی-تخصیص در دنیای واقعی موجود است، تقاضای احتمالی می باشد، که افق جدیدی را پیش روی ما نهاده است. مدل پیشنهادی این تحقیق، یک مسئله مکان یابی-تخصیص چند تسهیله ظرفیت دهی شده با تقاضاهای احتمالی که دارای تابع توزیع برنولی می باشند، است. همچنین در این مدل هر تسهیل دارای یک منبع فرعی ظرفیت دهی شده می باشد که می تواند در صورت نیاز از آن استفاده کند.

 

1Facility Location Problem

 

2Single Facility Location Problem

 

3Multi Facility Location Problem

 

4Location-Allocation Problem

 

1Capacitated Location-Allocation Problem

 

2Deterministic

 

3Uncertainty