NFR2

2-8-1 مسیریابی و مقیاس پذیری23
2-8-2 تبدیل پروتکل انتقال24
2-8-3 تبدیل پیام25
2-8-4 ویژگی ها و مزایای گذرگاه سرویس26
2-8-5 اجزای گذرگاه سرویس27
2-9 انگیزه ی حرکت سیستم های تولیدی به سمت معماری سرویس گرا29
2 -10 تعریف برون سپاری 31
2-10-1 عوامل تاثیر گذار بر برون سپاری 32
2-10-2 دلایل عمده برون سپاری34
2-10-3 معایب برون‌سپاری35
2-10-4 تعریف برون سپاری استراتژیک 36
2-10- 5 کارهای انجام شده در ارتباط با برون سپاری 36
2-11 سیستم اطلاعاتی40
2-12 کارهای انجام شده د ر ارتباط با به کارگیری سیستم اطلاعاتی در یکپارچگی واحد های مختلف تولید41
2-13 نتیجه گیری45
فصل سوم: روش تحقیق46
3-1 مقدمه47
3-2 نگاه کلی و هدف از ارائه مدل پیشنهادی47
3-3 رویکرد کنترلی برای تعامل سرویس های استخراج شده در سیستم اطلاعاتی پیشنهادی49
3 -4 متدولوژی SOMA در طراحی سیستم اطلاعاتی سرویس گرا53
3-4-1 فاز شناسایی سرویس ها در متدولوژی SOMA53
3-4-1-1 تکنیک سرویس – هدف 54
3–4- 1-2 تکنیک تجزیه دامنه55
3–4- 1-3 تجزیه و تحلیل دارایی های موجود 55
3-5 راهکارپیشنهادی: طراحی سیستم اطلاعاتی سرویس گرا56
3-5-1 شناسایی سرویس های سیستم اطلاعاتی با استفاده ازمتدولوژیSOMA56
3-5-2روند جریان اطلاعات در سیستم اطلاعاتی سرویس گرا60
3-6 مدلسازی سیستم اطلاعاتی سرویس گرا با استفاده از زبان UML74
3 -7 الگوی راه حل پیشنهادی متدولوژی SOMAبرای استفاده در سیستم های اطلاعاتی81
3-8 برنامه ریزی استراتژیک سیستم اطلاعاتی85
3-9 نتیجه گیری 88
فصل چهارم: محاسبات و یافته های تحقیق89
4-1 مقدمه90
4-2 مطالعه موردی – شرکت ایران خودرو90
4-3 طراحی سیستم اطلاعاتی سرویس گرا برای شرکت ایران خودرو93
4 - 3- 1 مدل فرایند ورود کاربران ایران خودرو به سیستم اطلاعاتی خودرو94
4 -3- 2مدل فرایند نظارت واحد تدارکات ایران خودرو بر موجودی انبار (مواد اولیه).96
4 -3- 3 مدل فرایند درخواست قطعه از انبار ایران خودرو97
4 -3- 4 مدل فرایند اجرای محصول درخواستی مشتری ایران خودرو99
4 -3- 5 مدل فرایند پرداخت مشتری 101
4 -3- 6 مدل فرایند تحویل محصولات به مشتریان ایران خودرو 102
4 -3-7 مدل فرایند خدمات پس از فروش مشتریان ایران خودرو 102
4 - 4 مشخصه سرویس ها در سیستم اطلاعاتی سرویس گرا 104
4 - 5 تدوین راهبردها در راستای سیستم اطلاعاتی، با استفاده از ماتریس SWOT 105
4 - 6 تحلیل استراتژیک سیستم اطلاعاتی سرویس گرا برای شرکت ایران خودرو107
4-7 فرآیند تحلیل سلسه مراتبی AHP113
4-8 نتیجه گیری116
فصل پنجم: نتیجه گیری و پیشنهادات117
5-1 خلاصه تحقیق118
5-2 بررسی مزایای رهیافت پیشنهادی118
5-3 محدودیت ها و زوایای پوشش داده نشده119
5-4 اقدامات آتی120
ضمائم و پیوست ها 121
ضمیمه 1- کدهایWSDL مربوط به مشخصه سرویس احراز هویت 122
ضمیمه 2- کدهای WSDL مربوط به مشخصه سرویس پرداخت آنلاین 126
ضمیمه 3- کدهای WSDL مربوط به مشخصه سرویس صدور فاکتور129
ضمیمه 4- کدهای WSDL مربوط به مشخصه سرویس رفع مشکل فراموش کردن رمز عبور 134
ضمیمه 5- کدهای WSDL مربوط به مشخصه سرویس بررسی وضعیت پرداخت صورتحساب.. 138
منابع و مآخذ142
Abstract 146
فهرست جداول
جدول 2-1 محرکهای چندگانه برون سپاری 33
جدول 3-1 اهداف– زیر اهداف 57
جدول 3-2 تجزیه دامنه سیستم اطلاعاتی 59
جدول4-1عملیات مربوط با هرسرویس کاری سیستم اطلاعاتی سرویس گرابرای شرکت ایران خودرو 104 HYPERLINK l "_Toc177949492"
جدول 4-2 ماتریس SWOT مطالعه موردی 109 HYPERLINK l "_Toc177949492"
جدول 4-3 مقایسه زوجی بین سرویس های دانه ریز مربوط به سرویس دانه درشت نظارت واحد تدارکات بر موجودی انبار 114 HYPERLINK l "_Toc177949492"
جدول4-4 وزن دهی سرویس های مربوط به سرویس دانه درشت نظارت واحد تدارکات بر موجودی انبار 115 HYPERLINK l "_Toc177949492"
جدول4-5 لیست اولویت بندی سرویس های دانه درشت 115
فهرست تصاویر و نمودار HYPERLINK l "_Toc177949492"
شکل 1-1 مراحل انجام تحقیق 5 HYPERLINK l "_Toc177949492"
شکل 2-1 مدل انجام پیمانکاری فرعی صنعتی بین صنایع کوچک و بزرگ 10
شکل 2-2 محصورسازی اندازه های مختلفی از منطق توسط سرویس 18
شکل 2-3 ارتباط بین برنامه های کاربردی مختلف در ESB 23
شکل 2-4 ارتباط غیر مستقیم بین برنامه های کاربردی با استفاده از قابلیت مسیریابی پیام ESB 24
شکل 2-5 برقراری ارتباط بین برنامه های کاربردی با پروتکل های انتقال مختلف با استفاده از پیاده سازی گذرگاه سرویس سازمانESB 25
شکل 2-6 با استفاده ازESB برنامه های کاربردی می توانند حتی زمانی که فرمت پیام ها و پروتکل های ارتباطی متفاوت دارند، با یکدیگر تعامل داشته باشند26
شکل 2-7 اجزای منطقی تشکیل دهنده ESB 28
شکل 3-1 روند انجام کار 49
شکل 3-2 ارکسترازیسیون سرویس های سیستم اطلاعاتی سرویس گرا 51
شکل 3-3 فلوچارت روند جریان اطلاعات ورود کاربر به سیستم اطلاعاتی و ثبت اطلاعات کاربر 62 شکل 3-4 فلوچارت روند جریان اطلاعات نظارت واحد تدارکات بر موجودی انبار 63
شکل 3-5 فلوچارت روند جریان اطلاعات درخواست قطعه از انبار 65
شکل 3-6 فلوچارت روند جریان اطلاعات اجرای محصول درخواستی 67
شکل 3-7 فلوچارت روند جریان اطلاعات پرداخت مشتری 69
شکل 3-8 فلوچارت روند جریان اطلاعات تحویل محصول به مشتری 71 HYPERLINK l "_Toc177949492"
شکل 3-9 فلوچارت روند جریان اطلاعات پشتیبانی مشتری 73 HYPERLINK l "_Toc177949492"
شکل 3-10 نمودار use case احراز هویت و مدیریت ورود کاربران به سیستم اطلاعاتی 75
شکل 3-11 نمودار use case نظارت واحد تدارکات بر موجودی انبار 76
شکل 3-12 نمودار use case درخواست قطعات مورد نیاز واحد تولید از انبار (مواد اولیه)77
شکل 3-13 نمودار use case اجرای محصول درخواستی مشتری 78
شکل 3-14 نمودار use case مدیریت هزینه ی سفارشات اجرا شده79
شکل 3-15 نمودار use case تحویل محصول به مشتری80
شکل 3-16 نمودار use case پشتیبانی مشتری81
شکل 3-17 سرویس های سیستم اطلاعاتی سرویس گرای spx 83
شکل 3-18 الگوی راه حل ESB برای استفاده از سرویس های سیستم اطلاعاتی در سازمان 85
شکل4-1 حوزه ی فعالیت های برون سپاری شرکت ایران خودرو92
شکل 4-2 فلوچارت ورود و ثبت اطلاعات کاربران ایران خودرو در سیستم اطلاعاتی 95
شکل 4-3 فلوچارت نظارت واحد تدارکات ایران خودرو بر موجودی انبار(مواد اولیه)96
شکل 4-4 فلوچارت درخواست قطعه از انبار 98
شکل 4-5 فلوچارت اجرای محصول درخواستی مشتری ایران خودرو 100
شکل 4-6 فلوچارت پرداخت مشتریان ایران خودرو 101
شکل 4-7 فلوچارت تحویل سفارش به مشتریان ایران خودرو 102
شکل 4-8 فلوچارت پشتیبانی مشتریان ایران خودرو 103
شکل 4-9 نمودار سلسله مراتب سرویس ها 114
فصل اول
مقدمه و کلیات تحقیق
1–1 مقدمهسازمان بزرگ مقیاس از واحدها، محصولات و سرویس های متنوع زیادی تشکیل شده است. این واحدها زیر ساخت مختلف دارند که دارای سرویس های مختلفی هستند. به منظور ارتقای کیفیت کالاها و افزایش میزان تنوع کالا و نو آوری سازمان های بزرگ مقیاس می توانند از پیمانکاری فرعی صنعتی، به عنوان یکی از روشهای تامین سفارشهای تولیدی از بیرون، استفاده کنند. هدایت و کنترل سازمان بزرگ مقیاس و پیچیده نیاز به پیروی از یک چارچوب و برنامه منسجم دارد. امروزه سیستم های سرویس گرا با توجه به امکان استفاده در محیط های مختلف و عدم وابستگی به فناوری خاص، وجود سیستم های بزرگ مقیاس پویا با نیازهای متغیر، بسیار مورد توجه قرار گرفته اند. معماری سرویس گرا به دلیل سرعت در پیاده سازی برنامه کاربردی سازمان را به سمت توزیع شدگی و مدیریت صحیح منابع پیش می برد. معماری سرویس گرا امکان ایجاد یکپارچگی بین برنامه واحدها بدون وابستگی به سکو و فناوری پیاده سازی را فراهم می کند. ایجاد زیرساخت های مورد نیاز برای این رویکرد به دلیل نیاز به زمان و هزینه زیاد، برای سازمان هایی مناسب است که ناهمگن بوده و دارای توزیع شدگی زیاد هستند. معماری سازمانی مجموعه ای ازفراورده ها است که عناصر زیرساختی سازمان و روابط این عناصر با هم را معرفی می کند و سازمان را از ابعاد مختلف مورد بررسی قرار میدهد.
1– 2 طرح مسئلهسازمان بزرگ مقیاس به دلیل داشتن واحدهای گوناگون، تعداد و تنوع زیاد محصول و سرویس ها و ارتباط پیچیده و محیط پویا و رقابتی نیاز به برنامه ریزی استراتژیک دارد زیرا برنامه ریزی استراتژیک یکی از عوامل اصلی یکپارچگی کسب و کار و فناوری اطلاعات وحصول مزیت رقابتی می باشد تا براساس برنامه تهیه شده بسوی اهداف مورد نظر به پیش رود وهمواره ناظر برحرکت خودباشد تا انحرافات احتمالی راشناسایی وتعدیل کند. مدل عملی برنامه ریزی استراتژیک برای سازمانهایی است که ارتباط واحدها از طریق سرویس گرایی می باشد. سازمانها به منظور حفظ خود در بازارهای رقابتی همواره در حال رشد و تغییر کسب و کار خود هستند. بنابراین بایستی سیستم های اطلاعاتی خود را به گونه ای انتقال و ارتقا دهند تا بتوانند پاسخگوی نیازهای بازار و تغییرات زیاد فناوری باشند. این مدل دو دیدگاه فنی و استراتژیک را در خود هماهنگ و یکپارچه می سازد. استفاده از چارچوب و معماری سازمانی راهکار مفیدی برای برنامه ریزی، مدیریت و یکپارچگی واحدها می باشد. برنامه ریزی استراتژیک موجب می شود تا کار واحدها و سازمان سریع تر انجام شود و پیش برود. این برنامه باید آینده نگر و محیط گرا باشد بطوری که ضمن شناسایی عوامل وتحولات محیطی، در یک افق زمانی بلند مدت تأثیرآنها بر سازمان ونحوه تعامل سازمان باآنها را مشخص کند. چارچوب استراتژیک موجب تسهیل فرایند برنامه ریزی استراتژیک و شناسایی رقبا، مشتریان، تأمین کنندگان، محصولات و موجب شناسایی سطوح کیفی و رقابتی رقبا و بهبود عملکرد می شود.
در این تحقیق، یک چارچوب استراتژیک برای نظام مبادلات پیمانکاری فرعی (spx) در سازمان بزرگ مقیاس سرویس گرا که ارتباط واحدها از طریق سرویس می باشد ارائه شده است تا برنامه ریزی و مدیریت واحدها تسهیل یابد و بدین ترتیب کار سازمان سریع تر و دقیق تر انجام شود.
1-3 مفروضات

سیستم اطلاعاتی، یک سیستم برای جمع آوری، سازماندهی و ذخیره کردن اطلاعات در یک سازمان است.
سیستم اطلاعاتی از طریق تعریف فرایندها و رویه ها، انجام عملیات سازمان را به عهده می گیرند.
معماری سرویس گرا هم راستای فرایندهای کسب و کار است.
برنامه ریزی استراتژیک گونه ایی از برنامه ریزی است که در آن هدف تدوین استراتژی هاست.
1 - 4 اهداف تحقیق
پیمانکاری فرعی صنعتی، یکی از راه های مدرن و مؤثر سازمانی برای تولید محصولات صنعتی از راه همکاری واحدهای تولیدی مکمل است.در سازمان بزرگ مقیاس که از واحدهای مختلف تشکیل شده است می توان از نظام مبادلات پیمانکاری فرعی استفاده نمود.در سیستم های مقیاس وسیع به دلیل گستردگی حیطه مسئله، با موجودیتها و ارتباطات بسیار زیادی مواجهه هستیم، در صورتی که در توسعه این سیستم ها از روش سنتی استفاده کنیم به علت مواجه با حجم زیاد موجودیت ها و ارتباطات دچار سردرگمی خواهیم شد.به همین دلیل برای کاهش پیچیدگی در این سیستم ها از موجودیتی به نام سرویس به منظور بالا بردن سطح تجرید و در نتیجه کاهش پیچیدگی استفاده می شود. برای نظام مبادلات پیمانکاری فرعی در سازمان بزرگ مقیاس سرویس گرا یک چارچوب استراتژیک ارائه شده است که درنهایت منجر به افزایش میزان بهره وری سازمانی، بهبودخدمات سازمان، تسهیل روابط سازمانی، افزایش میزان تعامل پذیری دربین سیستم های اطلاعاتی،افزایش میزان یکپارچگی اطلاعات، افزایش سطح امنیت اطلاعات وغیره خواهد بود.
با توجه به ویژگی های معماری سرویس گرا و نقش آن در آن در یکپارچه سازی برنامه کاربردی سازمان ها و پیشرفت چشمگیر سرویس گرایی در دنیا و حرکت اکثر کشورها و سازمان ها به سمت موضوع سرویس گرایی می توان نتیجه گرفت که معماری سرویس گرا گزینه ی مناسبی برای حل بسیاری از چالش های یکپارچه سازی در سازمان است. اما به دلیل وجود برخی مشکلات و نواقص که در بخش قبل به پاره ای از آن ها اشاره شد، همچنان تحقیق در این زمینه با هدف چالش های موجود ادامه دارد.
1 –5 محدوده پایان نامه
همانطور که در قسمت پیش اشاره شد، سازمان بزرگ مقیاس به گروهی از واحدها اطلاق می شود که برای تولید کالا با هم در ارتباط بوده و همدیگر را تکمیل می کنند و بر مبنای یک توافق یا پیمانکاری با هم فعالیت می کنند. در سازمان بزرگ مقیاس با به کارگیری نظام مبادلات پیمانکاری فرعی کارها را به واحدهای کوچک ومتوسط (SMEs) برون سپاری می کنند. در این تحقیق هدف، ارائه یک چارچوب استراتژیک است.
1 –6 مراحل انجام تحقیق
در این تحقیق برای پاسخگویی به مسائل مطرح شده از مطالعات کتابخانه ای جهت شناسایی مفاهیم مورد نیاز تحقیق استفاده شده است. ابتدا، مطالعاتی درباره سرویس گرایی مطرح شد و در ادامه به بررسی سازمان بزرگ مقیاس و نظام مبادلات پیمانکاری فرعی (SPX)، برنامه ریزی استراتژیک پرداخته شد. مختصری مطالعه در مورد SOMA صورت گرفت، و سپس سرویس های سیستم اطلاعاتی توسط این روش شناسایی شدند. برای اطمینان از مناسب بودن سرویس های شناسایی شده به ارزیابی سرویس پرداخته شد. رویکرد پیشنهاد شده با استفاده از یک مطالعه موردی مورد ارزیابی قرار گرفت. در نهایت به جمع بندی و نتیجه گیری تحقیق پرداخته شد.
در شکل 1-1 این مراحل نشان داده شده اند.
شکل 1 – 1 . مراحل انجام تحقیق
1 – 7 ساختار پایان نامه
این پایان نامه در فصل های بعد به شرح زیر است:
در فصل دوم به بررسی مفاهیم بنیادی و ادبیات موضوع پرداخته شده است و همچنین کارهای انجام شده در زمینه معماری سرویس گرا، سازمان بزرگ مقیاس و نظام مبادلات پیمانکاری فرعی (spx) سیستم اطلاعاتی تولید و کارهای انجام شده در این زمینه می پردازیم.
در فصل سوم با بررسی و استخراج فرآیندها و سرویس ها، به طراحی سیستم اطلاعاتی سرویس گرا و ایجاد ارتباط داده های آن ها می پردازیم، و توضیحاتی را راجع به برنامه ریزی استراتژیک، به عنوان ابزار تدوین راهبردها بیان می کنیم. در فصل چهارم یک مطالعه موردی در راستای کار انجام شده مورد بحث قرار گرفته و مدل تطبیق داده شده را با استفاده از برنامه ریزی استراتژیک مورد ارزیابی قرار می دهیم. در نهایت در فصل پنجم جمع بندی و نتیجه گیری کارهای انجام شده و کارهای آینده بیان شده است.
فصل دوم
ادبیات و پیشینه تحقیق
2- 1مقدمه
در فصل پیش مسئله مورد اشاره در ا ین تحقیق معرفی شد و محدوده آن تعیین گردید. هدف از این فصل آشنایی با مفاهیم کلیدی به کاربرده شده در این تحقیق است. سرویس گرایی سبک و روشی برای طراحی، پیاده سازی، استقرار و مدیریت سیستم های اطلاعاتی است. این سیستم ها از مولفه هایی تشکیل شده اند که منطق سازمان و واحدهای کاری آن را پیاده سازی می کنند که این مولفه ها سرویس نام دارد. نقش سرویس در معماری سرویس گرا، خودکار سازی واحدهای کاری و دانه بندی آنها در واحدهای مجزاست، بطوریکه بتوان سازمان و منطق کسب و کار آن، همچنین روندهای کاری موجود را با تغییرات قوانین و فناوری ها، بروزرسانی و هماهنگ نمود. سرویس گرایی، علاوه بر مزایایی از قبیل حذف سیلوهای اطلاعاتی و سرعت در پیاده سازی برنامه های کاربردی، سازمان را به سمت توزیع شدگی ومدیریت صحیح منابع پیش می برد ]10 [. لازم به ذکر است که ایجاد زیرساخت های مورد نیاز برای این رویکرد به دلیل نیاز به زمان و هزینه زیاد، برای سازمان هایی مناسب است که ناهمگن بوده و دارای توزیع شدگی زیاد هستند. دراین فصل معماری سرویس گرا، سازمان بزرگ مقیاس و نظام مبادلات پیمانکاری فرعی (spx)را مطرح می کنیم. همچنین در این فصل مروری بر پیشینه ی کارهای انجام شده در هر یک از این زمینه ها خواهیم داشت.
2-2 نظام مبادلات پیمانکاری فرعی
در این بخش به ارائه مفاهیم نظام مبادلات پیمانکاری فرعی می پردازیم.
2-2–1 تعریف نظام مبادلات پیمانکاری فرعی
در پیمانکاری فرعی صنعتی یک پیمانکار اصلی، عرضه کننده های مختلف و پیمانکار های فرعی وجود دارد که شامل یک قرارداد بین طرفین پیمانکار اصلی و پیمانکار فرعی است پیمانکار اصلی یک یا چند اقدام مهم تولیدی بخش ها را به زیر مجموعه ها و یا تهیه کنندگان خدمات ضروری صنعتی برای تولید محصول نهایی واگذار می نماید . پیمانکار فرعی نیز کارها را بر اساس مشخصات تهیه شده توسط پیمانکار اصلی اجرا می نماید. بنابراین یک تقسیم کار در سیستم تولیدی در بخش صنعت و پیمانکاری های فرعی در یک یا چند فرایند تکنولوژیکی افزایش چشمگیری می یابد] 1 [.
نظام مبادلات پیمانکاری فرعی(SPX)، یکی از روش های عمده توسعه صنایع کوچک و متوسط(SMEs)به ویژه در حوزه پیمانکاری صنعتی (شرکت ها، کارگاه ها و کارخانجاتی که بنا به سفارش اقدام به تولید نموده و تولیدات خود را در اختیار کارفرمایان قرار می دهند) است که ایده ی اولیه ایجاد آن از سال 1970 در سازمان توسعه ی صنعتی ملل متحد  (یونیدو) شکل گرفت و تا سال 1985 به شکل امروزی خود درآمد. اثر بخشی این مراکز در توسعه صنایع پیمانکاری به گونه ایی بوده که تا پایان سال 2012 ، تعداد 59 مرکز مبادلات پیمانکاری فرعی(SPX) در سطح دنیا ایجاد شده است.
نکته کلیدی اینکه پیمانکاری فرعی به دو عامل توانایی تولید و تخصص بستگی دارد. زمانیکه ظرفیت تولید موجود توسط پیمانکار اصلی از عهده میزان تولید مورد نیاز ( سفارش) برنیاید و فروش (سفارش) از ظرفیت تولید داخلی بیشتر باشد، در این صورت وضعیت مطلوب ممکن نخواهد بود مگر اینکه پیمانکار اصلی به یک پیمانکار فرعی تکیه نماید. این مطلب زمانی تحقق می یابد که سفارش رسیده به پیمانکار اصلی درنوسان و عدم تعادل باشد. در مورد نکته دوم پیمانکارهای اصلی خدمتی را از پیمانکار فرعی می خواهد کسب کند که دارای تجهیزات تخصصی و یا ترکیبی از ماشین آلات و نیروی کار ماهر و یادقت خاصی باشد. همچنین پیمانکارهای فرعی نیز دارای مهارت فنی ویژه برای اقلام فرآیندهای تولیدی خاص هستند که پیمانکار اصلی ترجیح می دهد از خدمات آنها استفاده نماید. این نوع ارتباط با نوسان سفارش و یا بصورت طولانی مدت یا اساسی مشارکت نمی یابد. از نظر اطلاعات تخصصی شده خط تولید، بعضی وقتها پیمانکاری های فرعی ممکن است بعنوان یک کنترل کننده باشند. پیمانکارهای اصلی بطور کلی لازم الوجود نیستند، صنایع بزرگ، تولید صنعتی که به مقدار زیاد و به عنوان لوازم ترکیبی برای نصب نهایی در محصول مورد نیاز است را سفارش می دهند. و همه این لوازم و اجزاء به خاطر هر یک از دلایل اقتصادی یا ویژه بودن عموماً در داخل بطور ثابت تولید نمی شوند. پیمانکار های فرعی بطور کلی گرچه ضروری نیستند، صنایع کوچک و متوسط تخصصی در عملیات و فرآیند های مشخص، قابلیت تولید کالاهای با کیفیت همانند و منطبق با مشخصات پیمانکار اصلی و در عین حال با شرایط اقتصادی برتر را فراهم می نمایند. بعضی وقت ها نیز صنایع بزرگ ظرفیت قابل دسترس شان افزایش می یابد و امکان فعالیت بعنوان یک پیمانکار فرعی را نیز پیدا می کنند. آنها همچنین ممکن است دارای موقعیتی باشند که صنایع کوچک و متوسط به خدمات اقتصادی آنها برای تولید قطعات و اجزاء تکمیل کننده سفارش های بزرگ به آن نیازمند باشند. که در این صورت بعنوان پیمانکارهای اصلی فعالیت می نمایند. بهر حال ارتباط پیمانکاری فرعی می تواند در بخش های مختلف فعالیت تولیدی وجود داشته باشد. که در این صورت بعنوان برجسته ترین مقام در زمینه فنی مهندسی در صنایع مانند خودرو، راه آهن، علوم هوایی، لوازم الکترونیکی، وسایل الکتریکی داخلی، ظرافت تجهیزات، پلاستیک کاری، فلز کاری صنایع مانند ریخته گری، آهنگری تلقی می شود.
مهمترین ماموریت های این مرکز عبارت است از :
    شناسایی، ایجاد و توسعه بازار
تسهیل ارتباط کارفرمایان و پیمانکاران
    ارتقاء و توانمند سازی پیمانکاران
شکل زیر مدل پیمانکاری فرعی صنعتی بین صنایع کوچک و بزرگ نشان می دهد.

شکل 2-1. مدل انجام پیمانکاری فرعی صنعتی بین صنایع کوچک و بزرگ]2[
2-2-2 شرایط تاسیس یکSPX 
SPXدر مرحله اول سازمانی مستقل و غیر انتفعی متعلق به تولید کنندگان است،اما از سوی مراجع مسئول دولتی و سازمانهای حرفه ای حمایت و پشتیبانی میشود.تجربه حاکی از آن است کهSPX هایی که در وزارتخانه صنایع و سازمانهای عمومی ایجاد شده اند توسط دولت یک قطبی شده،از خاستگاه صنعتی خویش جدا افتاده و محکوم به نابودی اند.روش میزبانی SPXدر یک وزارتخانه و یا سازمان عمومی می بایستی صرفاً به عنوان یک وضعیت گذرا در حالت نوپا و قبل از آنکه به بخش خصوصی انتقال یابد تلقی شده و ترجیحاً بر مبنای خودگردانی باشد] 3[.
2-2-3 خدماتSPX ها
اطلاع رسانی: به طور مثال اطلاعرسانی فنی مرتبط با صنایع کوچک و متوسطی که توانمندی کارکردی بعنوان پیمانکاران فرعی،تامین کنندگان یا شرکای پیمانی اصلی داخلی و خارجی را دارند.
واسطه گری تبادل اطلاعات: مربوط به عرضه و یا تقاضای محصولات یا ملزومات حاصل از پیمانکاری فرعی،اطلاعات مربوط به دانش کار،حق امتیازها،تشریک مساعی فنی،فرصتها و رویه های برقراری پیمانهای مشارکتی.
خدمات تبلیغی و ترویجی: به طور مثال سازماندهی گردهمایی کسب و کار،مدیران تدارکات از گروهها صنعتی،داخلی و خارجی،سازماندهی حضور دسته جمعی در نمایشگاه صنعتی بخش های مرتبط، تهیه و توزیع اقلام تبلیغی از جمله سایتهای اینترنتی
2-2-4 مزایای پیمانکاری فرعی صنعتی
پیمانکاری فرعی صنعتی دارای مزایای زیادی برای صنایع کوچک و بزرگ است:
الف)مزایای پیمانکاری فرعی صنعتی برای صنایع کوچک:
حداکثر بهره برداری از امکانات آزمایشگاهی وسیستم کنترل موجودی در صنایع طرف قرارداد.
بهره مندی از تجربه فنی تخصصی کارشناسان طرف قرار داد و درنتیجه ارتقای توان علمی تخصصی و بهره وری واحدهای صنعتی کوچک.
استفاده از توان بالقوه تولیدی و رفع مشکل کمبود تقاضا در واحدهای تولیدی مورد نظر به لحاظ تولید انبوه، قیمت تمام شده کالا درحداقل قرار می گیرد.
توزیع درآمد بهتر و افزایش درآمد کارکنان و در نهایت اجتماع.
تولیدات به صورت تخصصی وحرفه ای شکل می گیرد وباعث دستیابی سریع تربه نوآوریها وخلاقیّت درتولید می شوند ودرنتیجه تنوّع درتولیدات افزایش می یابد.
ب ( مزایای پیمانکاری فرعی برای صنایع بزرگ:
صنایع بزرگ با کاهش هزینه های سرمایه گذاری وجلوگیری از گسترش بی رویه واحدها وبعضا باتعطیل کردن پاره ای ازبخشهای خط تولیدوسپردن کار تولیدقطعه هاوکالاهای صنعتی وحتی بخش طراحی ومونتاژ کالابه واحدهای کوچک طراحی ومهندسی ومونتاژ،نه تنها از کاهش حجم تولید واحد صنعتی خودجلوگیری می کند،بلکه برعکس حجم تولید وبهره وری را تا چند برابر افزایش می دهند.
صنایع بزرگ بابهره گیری از پیشنهادها و اندیشه خلاّق واحدهای کوچک پیمانکاری ضمن رفع مشکلات وضعفهایاحتمالی و ارتقای کیفیت کالاهای تولیدی،توانسته اند بیشترین نوآوری وتنوّع رابه تولیدات خودبدهند.
صنایع بزرگ با انجام پیمانکاری های فرعی قادر هستند قیمت تمام شده کالارا به میزان قابل توجهی کاهش دهند و برای مدت زمانی طولانی میتوانند قطعه ها و لوازم مورد نیاز خود را به گونه سفارشی تأمین کنند.
2-2-5 خدمات مورد انتظار از یک مرکز اطلاعاتی SPX
خدمات اطلاع رسانی (آگاهی) شامل اطلاعات فنی در خصوص صنایع کوچک و متوسط که مستعد کارکردن بعنوان پیمانکاری فرعی هستند و تهیه کنندگان یا شرکاء برای پیمانکاری های اصلی داخلی و خارجی، دلالی گزارشات اطلاعات عرضه و تقاضا برای دانش فنی، حق امتیاز، همکاری فنی، فرصتها و روشهای استفاده برای تنظیم موافقتنامه های مشارکتی.
خدمات فنی به سازمانهای تجاری، مدیران خرید یا فروش از گروههای صنعتی داخلی و خارجی، سازمان های گروه سهامی در نمایشگاه های صنعتی در بخش های تهیه و توزیع مواد متشکله صنایع مرتبط شان.
خدمات مشاوره ای عملیات پیمانکاری فرعی، تولید، کنترل کیفیت، گواهی استاندارد سازی، بازاریابی.
2-2-6 سازمان بزرگ مقیاس
سازمان های بزرگ مقیاس به گروهی از واحدها اطلاق می شود که برای تولید یک کالا یا انجام پروژه خاص با هم (معمولا با هدف هزینه کمتر) در ارتباط بوده، همدیگر را تکمیل می کنند و بر مبنای یک توافق یا پیمانکاری با هم فعالیت می کنند و برای مواجهه با مسئله ای واحد تخصص می یابند، و تقاضایی را با تکیه بر توانایی های خود پوشش می دهند. همکاری پایه فعالیت این سازمان ها است و دارای یک هدف تجاری یا فعالیت واحدی هستند. در سیستم های بزرگ مقیاس به دلیل گستردگی حیطه مسئله، با موجودیتها و ارتباطات بسیار زیادی مواجهه هستیم. سازمان های بزرگ مقیاس بر اساس مزیت رقابتی شرکت های رقیب تشکیل شده اند. چگونگی پشتیبانی همکاری و مشارکت درون سازمانی یک موضوع اصلی از یک سازمان بزرگ مقیاس است. چنین سیستمی کارکردهای بیشتری نسبت به مجموع کارکردهای سیستم های عضو در آن ارائه می‌کند.
2-3 تعریف معماری سرویس گرا
تعاریف بسیاری برای معماری سرویس گرا وجود دارد، اما یک تعریف رسمی واحد برای آن موجود نیست. به همین دلیل بسیاری از سازمان ها که سعی در استفاده و بهره برداری از این مفهوم را دارند، برای تعریف آن حرکتی کرده اند. در تعاریف متعددی که از معماری سرویس گرا ارائه شده است، عمدتا از دو دیدگاه فنی و غیر فنی این واژه تعریف شده است. از جمله تعاریفی که به رویکرد غیر فنی معماری سرویس گرا اشاره دارند می توان به موارد زیر را نام برد :
معماری سرویس گرا یک محصول نیست بلکه پلی است بین کسب و کار و فناوری به کمک مجموعه ای از سرویس ها متکی بر فناوری که دارای قوانین، استانداردها و اصول طراحی مشخص هستند]6 1[.
چارچوبی برای یکپارچه سازی فرایندهای کسب و کار و پشتیبانی آن ها توسط فناوری اطلاعات با کمک مولفه های استاندارد و امن تحت عنوان سرویس که قابلیت استفاده مجدد و الحاق به یکدیگر جهت پوشش تغییرات حرفه را دارا می باشند] 17 [.
SOAیک رهیافت است، یک شیوه ی فکر کردن یک سیستم ارزشی است که منجر به تصمیمات به هم پیوسته کامل در زمان طراحی یک معماری نرم افزار به هم پیوسته می شود]18 [.
معماری سرویس گرا پیکره ی فرایند های استاندارد طراحی و مهندسی، ابزارها و بهترین تجاربی است که با استفاده از سرویس ها و بهره گیری از خاصیت پیمانه ای بودن و قابلیت ترکیب آن ها، زمینه ی تحقیق اهداف کسب و کار را فراهم می آورد] 19[.
سبکی از معماری که از اتصال سست سرویس ها جهت انعطاف پذیری و تعامل پذیری کسب و کار، و به صورت مستقل از فناوری پشتیبانی می کند و از ترکیب مجموعه سرویس ها مبتنی بر کسب و کار تشکیل شده که این سرویس ها انعطاف پذیری و پیکربندی پویا را برای فرایندها محقق می کنند]20 [ .
روشی برای طراحی و پیاده سازی نرم افزارهای گسترده سازمانی به وسیله ی ارتباط بین سرویس هایی که دارای خواص اتصال سست، دانه درشتی و قابل استفاده مجدد هستند]21 [ .
معماری سرویس گرا سبکی از توسعه و یکپارچه سازی نرم افزار است. که با شکستن یک برنامه ی کاربردی به سرویس هایی که می توانند هم در داخل و هم در خارج از سازمان مورد استفاده قرار بگیرند، سر و کار دارد ]24 [ .
با وجود تفاوت دیدگاه ها در تعاریف فوق، همه ی آنها بر این اصل توافق دارند که معماری سرویس گرا باعث افزایش انعطاف پذیری سازمان ها می شود. همچنین بر اساس تعاریف ارائه شده می توان استنباط کرد که معماری سرویس گرا قابلیت تاثیر گذاری در همه ی سطوح فناوری اطلاعات از بالاترین سطح معماری سازمانی تا پیاده سازی سرویس ها دارد.
2-4 تعریف سرویس
از آن جا که مفهوم سرویس در صنعت IT به روش های بسیار مختلفی به کار برده شده است، لازم است آن را به دقت تعریف کنیم. با این وجود، قبل از ارائه یک تعریف رسمی و مبتنی بر تکنولوژی، به تعریف کلی تر خواهیم پرداخت تا درک بهتری از سرویس ایجاد شود. ضمنا برای سادگی و یکنواختی برای مفهوم متقاضی سرویس، مصرف کننده ی سرویس، مشتری یا مصرف کننده ی سرویس، عبارت سرویس گیرنده، و برای مفهوم ارائه دهنده ی سرویس یا فراهم کننده ی سرویس از عبارت سرویس دهنده استفاده خواهیم کرد.
آن چه در این مبحث از سرویس مورد نظر است، معنای خود را به نحوی از این تعاریف می گیرد. و به معنی فعالیت با معنایی است که یک سرویس دهنده (احتمالا بر اساس درخواست یک سرویس گیرنده)، انجام می دهد. سرویس دهنده و سرویس گیرنده ممکن است افرادی در یک سازمان یا قطعه برنامه های نرم افزاری باشند و سرویس ممکن است دستی یا مکانیزه، نرم افزاری یا غیر آن باشد.
در اصطلاح فنی و نرم افزاری می توان گفت به طور کلی سرویس، یک پیمانه ی قابل دسترس از راه دور و مستقل است. برنامه های کاربردی این سرویس ها را در دسترس کاربران قرار می دهند. با این تفاسیر مشاهده می کنیم که مفهوم سرویس در هر دو حوزه ی کسب و کار و فناوری مطرح است و کاربرد دارد. تعاریف متعددی برای مفهوم سرویس ارائه شده است از جمله :
" سرویس، کاری است که توسط یک سرویس دهنده ارائه و انجام می شود و ممکن است انجام یک درخواست کوچک مانند دریافت یا ذخیره ی اطلاعات، و یا مربوط به انجام کاری پیچیده تر مانند چاپ یک تصویر باشد" ]28 [.
" از دیدگاه کاری سرویس ها دارایی های ITهستند که به فعالیت های کاری یا عملکردهای کاری قابل بازشناسی در دنیای واقعی مرتبط بوده، و می توانند با توجه به خط مشی های سرویس مورد دسترسی قرار بگیرند. از دیدگاه فنی سرویس ها، دارایی های دانه درشت و قابل استفاده ی مجدد ITهستند که دارای واسط های خوش تعریفی (قراردادهای سرویس) هستند که واسط های قابل دسترس از خارج سرویس را، از پیاده سازی فنی سرویس مجزا می کنند" ]24 [ .
" سرویس تحقق کاری یک عملکرد مستقل است. از دیدگاه فنی، سرویس توصیفی است از یک یا چند عملیات که از (چندین) پیام برای تبادل داده ها میان یک سرویس دهنده و یک سرویس گیرنده استفاده می کند. اثر فراخوانی سرویس آن است که سرویس گیرنده اطلاعاتی به دست می آورد، یا حالت مولفه یا سرویس دهنده را تغییر می دهد" ]26 [ .
" سرویس یکمولفه از یک برنامه کاربردی است که روی سکویی که از طریق شبکه قابل دسترس است مستقر شده، و توسط یک سرویس دهنده ارائه می شود. واسط های سرویس جهت فراخوانده شدن توسط سرویس گیرنده یا تعامل با آن، با استفاده از یک توصیف سرویس، توصیف می شوند" ]26 [ .
بر اساس این تعاریف گزاره های زیر در مورد سرویس برقرار است:
یک عملکرد یا وظیفه مندی را ارائه می کند که ممکن است کاری یا فنی باشد.
قابل استفاده ی مجدد، و از سایر سرویس ها مستقل است.
دارای توصیف، واسط یا قرار داد خوش تعریف است، و جزئیات آن از دید سرویس گیرندگان مخفی است.
دارای یک یا چند عملیات است، و ارتباط سرویس ها توسط تبادل پیام میان این عملیات صورت می گیرد.
2- 5 سرویس های وب
معمولا واژه های معماری سرویس گرا و سرویس های وب اشتباها به جای هم، و به صورت معادل استفاده می شوند. لذا لازم است این دو مفهوم، به صورت دقیق تر بررسی شوند. سرویس های وب را باید عینیت بخش معماری سرویس گرا دانست] 6[.


تعریف W3C از سرویس های وب عبارت است از : یک سرویس وب، نوعی سیستم نرم افزاری است که جهت تعامل ماشین با ماشین در سطح شبکه طراحی شده است، و دارای یک توصیف قابل پردازش توسط ماشین با نام، WSDL است. دیگر سیستم ها بر طبق این توصیف از قبل مهیا شده با سرویس دهنده تعامل خواهند داشت، پیام ها توسط پروتکلSOAP و یا سایر پروتکل های مربوطه منتقل می شوند] 22 [.
از جمله ویژگی هایی که برای سرویس های وب مطرح هستند عبارتند از :
نرم افزارهای کاربردی که تحت وب منتشر شده، شناسایی و مورد فراخوانی قرار می گیرند.
مستقل از سکو و زبان هستند.
نوعی از پیاده سازی معماری سرویس گرا می باشند.
با منطق حرفه در تماس هستند، ولی هیچ شخصی مستقیم با آن ها ارتباط ندارد.
یک رهیافت کلیدی برای عینیت بخشیدن به معماری سرویس گرا هستند.
سرویس های وب دارای شرایطی از قبیل : دسترسی در سطح وب، استفاده از استانداردXMLجهت تبادل اطلاعات، عدم وابستگی به هیچ سکو و سیستم عاملی، تعامل با سرویس های تحت وب و با قابلیت شناسایی و خود توصیفی می باشند. این ویژگی ها در مقابل خصوصیاتی از قبیل استفاده از استاندارد HTML برای تبادل اطلاعات، وابستگی به سکو و فناوری و استفاده توسط اشخاص یا مرورگر وب که برای نرم افزارهای تحت وب می باشند از سرویس های وب متمایز می شوند] 6 [.
2-6 مفاهیم مهم سرویس گرایی
در این بخش به ارائه مفاهیم مهم درارتباط باساختارسرویس وکلیات مطالب مربوط به آن می پردازیم.
2-6-1چگونه سرویسها منطق را محصور میکنند
برای حفظ استقلال، سرویس ها منطق متن خاصی را محصور می کنند. آنچه در سرویس محصور می شود ممکن است کوچک یابزرگ باشد .بنابراین اندازه وحوزه منطقی که توسط سرویس محصورمی شود میتواند متنوع باشد. برای مثال آنچه توسط راه حل هایاتوماسیون ارائه میشود، معمولاًپیاده سازی یک فرآیند عمده کاری است.این فرآیندازمنطقی تشکیل شده است که بارعایت ترتیب وتوالی یا توازی خاص عمل موردنظررا انجام می دهد. این منطق به مجموعه ای از مراحل شکسته می شودکه باتوجه به قواعد،باترتیب ازپیش تعریف شده ای اجرا می شوند. همانطورکه درشکل2-5مشاهده میشود درساختن راه حل متشکل ازسرویسها، هرسرویس میتواند وظیفه ای را که درهرمرحله اجرا می شودیایک زیرفرآیندرا محصور کند. سرویس حتی میتواندکل فرآیندی راکه توسط سرویسهای دیگر محصورشده است، محصورکند.

شکل 2-2. محصورسازی اندازه های مختلفی ازمنطق توسط سرویس] 23[
2-6-2 چگونه سرویس ها از وجود یکدیگر مطلع میشوند.
درSOA، سرویس ها می توانند توسط سرویس های دیگر، یابرنامه های دیگر مورد استفاده قرارگیرند .حال، استفاده کننده ازسرویس هرکه باشد،ارتباط میان سرویسهادرصورتی روی خواهددادکه سرویسها از وجودیکدیگرمطلع باشند. این امر با بهره گیری ازتوصیف سرویس ممکن است.
توصیف سرویس درپایه ای ترین حالت خود، نام سرویس و داده هایی راکه درحین ارتباط مورد نیازند یا بدست می آیند مشخص میکند. روشی که درآن سرویسها از توصیف سرویس استفاده میکنند، موجب می شود که ارتباط درطبقه اتصال سست قرارگیرد. برای تعامل سرویسها و معنی دار بودن آن، آنهاباید اطلاعاتی را مبادله کنند.بنابراین یک چارچوب ارتباطاتی که دارای قابلیت ایجاد ارتباط دارای اتصال سست باشد موردنیازاست. یک چارچوب برای این منظور، پیام رسانی است.
2-6-3 چگونه سرویس ها با هم ارتباط برقرار می کنند.
پس ازآنکه سرویسی پیامی را میفرستد، دیگرکنترل آن رادراختیار ندارد. به همین دلیل است که سرویس هابه پیام ها نیاز دارند تا بعنوان واحد مستقل ارتباطی باقی بمانند. این به معنای آن است که پیام ها نیز مانند سرویس ها باید خود مختار باشند. به همین دلیل میزانی از هوشمندی را دارا هستند تا بتوانند در بخشهای مختلف پردازش خود را مدیریت کنند.
2-6-4چگونه سرویس ها طراحی می شوند.
اصول سرویس گرایی مسائل مرتبط بامواردزیرراتحت پوشش قرارمی دهد(این اصول درادامه معرفی خواهند شد).
الف- چگونه سرویس هاطراحی میشوند؟
ب- ارتباط بین سرویسهاچگونه بایدتعریف شود؟ (شامل تعیین چگونگی تبادل پیامها یاهمان الگوی تبادل پیام MEP)
پ- چگونه باید پیامهاراطراحی کرد؟
ت–چگونه توصیف سرویس ها طراحی می شوند؟
2-6-5 توصیفات سرویسها
هرسرویسی که می خواهد نقش دریافت کننده پیام را داشته باشد باید توصیف سرویس را به همراه داشته باشد. هرتوصیف پیام نقطه اتصالی ازفراهم کننده سرویس رادراختیارقرارمی دهد و دارای تعریفی رسمی از واسط این نقطه اتصال است (تا درخواست کنندگان بتوانند ازساختار پیامی که می بایست برای دریافت خدمات به سرویس دهنده ارسال کنند،آگاه شوند) وهمچنین محل سرویس را (که برای استفاده کنندگان شفاف خواهد بود) معین می کنند.
2-7 ویژگی های معماری سرویس گرا
از آنجایی که تعریف رسمی واحدی برای معماری سرویس گرا وجود ندارد، هیچ مجموعه رسمی واحدی از اصول طراحی بر مبنای سرویس گرایی وجود ندارد. با این حال، مجموعه ای از اصول طراحی در سطح سرویس توسط افرادی نظیر Erl و Mcgovern معرفی شده اند که بر سرویس گرایی انطباق مناسبی دارند و عبارتند از] 29[ :
سرویس ها معمولا یک دامنه یا وظیفه کاری را نمایش می دهند.
سرویس ها دارای طراحی ماژولار (پیمانه ای) هستند.
سرویس ها دارای وابستگی ضعیف اند.
سرویس ها قابل کشف اند.
محل سرویس ها برای سرویس گیرندگان شفاف است.
سرویس ها مست
سرویس ها دارای استقلال داخلی اند.
قل از روش انتقال هستند.
سرویس ها مستقل از پلت فرم هستند.
سرویس ها قابل استفاده ی مجدد هستند.
سرویس ها قابل ترکیب اند.
در معماری سرویس گرا منظور از اتصال سست، قابلیت تعامل بین سرویس ها به صورت مستقل از کد نویسی و مکان سرویس هاست. به گونه ای که سرویس ها در زمان اجرا می توانند تغییر مکان داده و روال های داخلی خود را تغییر دهند. سرویس ها ماژول هایی از کسب و کار هستند که می توانند توسط پیام هایی درخواست شوند و در نرم افزارهای مختلف مورد استفاده قرار بگیرند. یک نمونه از سرویس می تواند انجام یک درخواست روی داده مانند دریافت یا ذخیره ی اطلاعات باشد. سرویس ها در یک زبان استاندارد توصیف می شوند و فعالیت ها و فرایندهای کسب و کار را پشتیبانی می کنند. سرویس هایی که از استانداردهایی مثل یو دی دی آی، دبلیو اس دی ال، سواپ استفاده می کنند، عمومی ترین نوع سرویس هایی هستند که امروزه در دسترس می باشند. این سرویس ها به راحتی می توانند ترکیب شوند تا مجموعه ای از فرآیندهای کسب و کار مستقل را شکل دهند. ویژگی مستقل از سکو بودن معماری سرویس گرا این امکان را فراهم کرده است تا هر کاربر، از هر سیستمی و یا هر نوع سیستم عامل و زبان برنامه نویسی می تواند به سرویس ها دسترسی پیدا کند] 29 [.
سازمان های مختلف در بخش های گوناگون، معماری سرویس گرا را به دلیل قابلیت آن در بهبود فرآیندهای کسب و کار سریع، و انعطاف پذیری را ایجاد کنند.
به طور کلی برخی از مزایای به کارگیری معماری سرویس گرا عبارتند از:
یکپارچه سازی برنامه های موجود
بهبود یکپارچه سازی داده ها
سرعت بخشیدن به توسعه ی برنامه های کاربردی سفارشی
سهولت برون سپاری جهانی
تسریع در انجام فرآیندهای سیستم اطلاعاتی و ...]30[.
2-8 تعریف گذرگاه سرویس
تعاریف متفاوتی در منابع گوناگون برای گذرگاه سرویس سازمانی ارائه گردیده است که تعدادی از آنها به شرح زیر می باشد:
ESB به عنوان یک لایه هوشمند، توزیع شده، تعاملی و پیام رسان برای اتصال برنامه های کاربردی و سرویس هایی که معمولا به صورت توزیع شده از طریق زیرساخت های ارتباطی سازمان ها با هم ارتباط دارند، عمل می کند]31[.
مجموعه ای از استاندارها جهت ارائه یک زیرساخت عملیاتی و قدرتمند برای پشتیبانی عملیات یکپارچه سازی برنامه های کاربردی توزیع شده]32[.
ESB به عنوان یک معماری است که از ترکیب وب سرویس، پیام رسانی میان افزار، مسیریابی هوشمند و تبدیل اطلاعات بدست می آید]33[.
ESB به عنوان متصدی و مسئول مسیریابی، تبدیل و کنترل ارتباطات بین ارائه کننده و مصرف کننده خدمات می باشد]34 [.
ESB یک الگوی معماری و یک کلید مهم واساسی در اجرای زیرساخت های معماری سرویس گرا می باشد، در واقع ESBشرایطی برای تعامل بین سرویس های ناهمگن و رابط های کاربری که دارای عدم تطابق هستند فراهم می نماید]35[.
ESB یک سیستم مبتنی بر استانداردهای توزیع شده پیام رسانی همزمان و یا غیرهمزمان توسط میان افزارها می باشد که قابلیت همکاری و تعامل امن بین برنامه کاربردی سازمان ها را با استفاده از XML، وب سرویس، رابط های کاربری و مسیریابی مبتنی بر قوانی فراهم نموده و به یکپارچه سازی سرویس ها در میان چندین برنامه کاربردی در داخل و خارج سازمان کمک می کند. این امر از طریق ایجاد گذرگاهی استاندارد و ارائه تطبیق دهنده هایی برای تبادل اطلاعات بین برنامه ها صورت می گیرد.

شکل 2-3. ارتباط بین برنامه های کاربردی مختلف در ] ESB 36[
2-8-1 مسیریابی و مقیاس پذیری
از ویژگی های مهم استفاده از ESB حل مشکل توسعه سیستم در روش ارتباط نقطه به نقطه است. همان گونه در بخش هایی فبلی هم مطرح گردید جهت برقراری ارتباط به صورت نقطه به نقطه برای N برنامه کاربردی نیاز به N(N-1)/2 ارتباط می باشد که این روش در سازمان های نسبتا بزرگ و بزرگ اصلا مناسب نبوده و قابل اجرا نمی باشد. نکته مهم در برقراری ارتباطات بین برنامه های کاربردی کاربردی در روش ESB این است که برای ارتباط از یک گرگاه مشترک استفاده می گردد و برنامه ها به صورت مستقیم با هم ارتباط ندارند. در واقع تعداد ارتباطات مورد نیاز برای برقراری تعامل بین برنامه برای N برنامه برابر با تعداد آنها، یعنی N می باشد که نسبت به روش نقطه به نقطه بسیار ساده تر و بهینه تر می باشد.

شکل 2-4. ارتباط غیر مستقیم بین برنامه های کاربردی با استفاده از قابلیت مسیریابی پیام در ] ESB 37 [
برای ارتباط غیر مستقیم بین برنامه های کاربردی از طریق یک گرگاه مشترک در ESB علاوه بر کاهش تعداد ارتباطات موردنیاز برای تعامل برنامه ها مزایای دیگری نیز دارد که از جمله می توان به مواردی از قبیل نگهداری و بروزرسانی ساده تر سیستم یکپارچه و همچنین افزایش چابکی در پیاده سازی ساختار یکپارچه سازی برنامه های کاربردی سازمان اشاره نمود.
2-8-2 تبدیل پروتکل انتقال
عدم تطابق پروتکل های ارتباطی در برنامه های کاربردی سازمان، یکی دیگر از مشکلات موجود در یکپارچه سازی برنامه های کاربردی در سازمان ها می باشد و دلیل آن توسعه برنامه ها در سازمان ها و عدم استفاده از پروتکل های یکسان در پیاده سازی آن ها می باشد به نحوی که ممکن است در برخی موارد عدم تطبیق پروتکل های ارتباطی در نرم افزار ارائه دهنده سرویس و نرم افزار مصرف کننده سرویس رخ دهد. استفاده از پروتکل یکسان توسط کلیه برنامه های کاربردی سازمان در عمل دارای محدودیت های فراوان بوده و غیر قابل اجرا می باشد.

شکل 2-5. برقراری ارتباط بین برنامه های کاربردی با پروتکل های انتقال مختلف با استفاده از پیاده سازی گرگاه سرویس سازمان ] ESB 37 [
2-8-3 تبدیل پیام
موارد دیگری که در پیاده سازی ESB مدنظر قرار گرفته و برای آن راه حل ارائه گردیده است، تبدیل پیام ها و حل مشکل عدم تطبیق فرمت پیام ها و داده ها می باشد. یکی از مشکلاتی که در یکپارچه سازی برنامه های کاربردی در سازمان ها وجود دارد این است که فرمت داده ها و پیام ها در مصرف کننده سرویس و فرمت مورد نیاز برای تامین کننده سرویس با یکدیگر تفاوت دارد و در نتیجه این امر مانع برقراری یا ارتباط و تبادل داده ها بین برنامه ها می گردد.
بنابراین یکی دیگر از کارکردهای اصلی که باید توسط ESB ارائه گردد، تبدیل پیام ها و یا داده ها می باشد. هنگامی که این قابلیت با دو قابلیت اصلی دیگر یعنی مسیریابی و تبدیل پروتکل های ارتباطی ترکیب شود، در نتیجه برنامه های کاربردی می توانند به راحتی و بدون نیاز به تطابق پروتکل ها و فرمت پیام ها و داده ها با یکدیگر ارتباط برقرار کنند.

شکل 2-6. با استفاده از ESB برنامه های کاربردی می توانند حتی زمانی که فرمت پیام ها و پروتکل های ارتباطی متفاوت دارند، با یکدیگر تعامل داشته باشند] 37 [
2-8-4 ویژگی ها و مزایای گذرگاه سرویس
با توجه به مطالب مطرح شده در قسمت قبلی، ESBویژگی های کلیدی ذیل را ارائه می دهد ] 37 [:
مسیریابی مبتنی بر محتوا و متن
تبدیل پروتکل های انتقال
تبدیل پیام ها و داده ها
سرویس و امکاناتی که با استفاده ازESBفراهم می گیرد فراتر از برقراری اتصال و تعامل بین برنامه های کاربردی می باشد و با استفاده ازESBسرویس های ارزش افزوده ای نیز حاصل می گردد که تعدادی از آن ها در ادامه بیان می گردد] 38[:
فراهم کردن امکان اتصال
مسیریابی هوشمند
تامین امنیت و قابلیت اطمینان تعامل
مدیریت سرویس
نظارت و ثبت رخدادها
2-8-5 اجزای گذرگاه سرویس
به منظور اجرای ویژگی ها و وظایف مطرح شده برای ESBتعدادی از مولفه ها و اجزا در ساختار تشکیل دهنده آن مورد نیاز می باشد که ضمن نمایش آن ها در شکل شماره 3-19 تعدادی از آن ها در ادامه بیان می گردد] 39 [:
سازگارکننده ها: از اجزای اصلی ESBهستند وشرایطی را فراهم می آورند تا ESBبتواند با ورودی/ خروجی متفاوت تعامل داشته باشد.به ازای هر مصرف کننده و یا ارائه دهنده سرویس، یک سازگارکننده خاص وجود دارد که تنها ترکیب خاصی از پروتکل های و فرمت های پیام را تشخیص می دهد.به عنوان مثال می توان سازگارکننده ای را نام برد که کلیه درخواست های ورودی بر مبنای SOAP را روی HTTP ارائه می دهد.
توزیع کننده: به عنوان یک نقطه ورود مرکزی عمل می کند و وظیفه آن دریافت اطلاعات از سازگار کننده ها و ارسال به قسمت مربوطه برای مسیریابی، تبدیل، غنی سازی، و غیره می باشد. توزیع کننده درخواست ها را به سمت اداره کننده درخواست ها ارسال می کند و همراه با آن قابلیت مسیریابی مبتنی بر محتوا را در ESB فراهم می نمایند.

شکل 2-7. اجزای منطقی تشکیل دهنده ] ESB 39 [
اداره کننده درخواست ها: هر سرویس اداره کننده درخواست مخصوص به خود دارد و وظیفه آن انتقال پارامترهای خاص مربوط به سرویس به موتور مسیریابی برای اجرای مناسب سرویس می باشد.
موتور قوانین و مسیریابی: وظیفه این مولفه، اجرای تبدیل و غنی سازی وظایف و مسیریابی آنها برای تحویل به نمایندگان سرویس خاص می باشد.
نماینده های سرویس: به عنوان نقطه انتهایی برای دسترسی به سرویس خاص هستند و با استفاده از سازگارکننده ها با ارائه دهندگان سرویس ارتباط برقرار می کنند.
موتور تبدیل: این جزء ازESB کلیه پیام ها و یا داده های ورودی را به فرمت مناسب برای ارائه کننده سرویس تبدیل می کند.
اجزاء غنی سازی : این مولفه به ESB اجازه می دهد تا محتویات پیام را مطابق با نیاز ارائه دهنده سرویس و از طریق یک منبع خارجی (مانند: پایگاه داده) تقویت نماید.
اجزاءثبت عملیات: این جزء ازESB، پشتیبانی از ثبت عملیات مورد نیاز برای سایر بخش ها را فراهم می نماید.
اجزاء مدیریت استثناءها: وظیفه این بخشازESB مدیریت استثنائات تولید شده توسط سایر بخش ها و اجزاء می باشد.
2-9 انگیزه ی حرکت سیستم های تولید ی به سمت معماری سرویس گرا
درسیستم های تولیدی فعالیتهای گوناگونی انجام می شود، پیشرفت‌های اخیر در زمینه تولید و تکنولوژی اطلاعات، جایگزین‌های استراتژیکی را برای طراحی سیستم‌های اطلاعاتی محیط‌های تولیدی مهیا و معرفی کرده است. بیشتر شرکت‌ها، استفاده استراتژیک از سیستم‌های اطلاعاتی را به منظور فراهم‌سازی مزیت رقابتی بالا، شروع کرده‌اند. آنها، عملیات تولید و استراتژی کسب و کار خود را با استفاده از سیستم‌های اطلاعاتی، یکپارچه ساخته و توانسته‌اند توازنی مطلوب بین یکنواختی و قابلیت انطعاف در تولید را با استفاده از توسعه مفاهیم سیستم‌های یکپارچه (در مقابل روش‌های معمول تولید) برقرار سازند.
به همین دلیل سازمان ها امروزه به سمت معماری سرویس گرا روی آورده اند که رویکردی برای سرعت بخشیدن در انجام فرآیندهای سیستم اطلاعاتی می باشد.
در واقع انگیزه اصلی سیستم spx به سمت معماری سرویس گرا، بهبود انعطاف پذیری و کارایی این سیستم ها در تغییرات نیازمندی ها است. یکی از علل شکست سیستم های تولیدی، ضعف آن در تطبیق و یکپارچگی با سیستم های درونی و بیرونی است. این سرویس ها می توانند به راحتی پیکربندی شده، و بدین ترتیب مطابق با خواسته های سازمان عمل کند.
همچنین مبنی بر استانداردهای باز، سرویس ها این امکان را می دهند که هر بخش از نرم افزار ها از طریق انتقال پیام با یکدیگر ارتباط برقرار کنند. معماری سرویس گرا این کار را نیز آسان تر کرده است. از دیگر مزایای معماری سرویس گرا می توان به این نکته اشاره کرد که هزینه تغییرات تا حد بسیار زیادی کاهش پیدا می کند، چرا که نیاز به تغییر کل سیستم نبوده، و سرویسی که مورد نیاز می توان اضافه کرده و یا آن را تغییر داد. سرویس ها از طریق کانال های متنوع و به کمک فناوری های مختلفی لرائه می شوند و باید به نحوی باشند که بتوانند با تغییر فناوری ها همچنان قابل استفاده باشند. با استفادع از رهیافت معماری سرویس گرا مشکلاتی که برای نگهداری و بروز کردن برنامه های کاربردی قدیمی وجود داشت، تا حد زیادی برطرف شده اند.
راه حل معماری سرویس گرا برای واحدهای مختلف سازمان، استفاده از وب سرویس های استاندارد است. تاکنون بحث های زیادی پیرامون موضوع معماری سرویس گرا و اینکه سرویس ها در این معماری فرآیندهای کسب و کار سریع و انعطاف پذیر را ایجاد می کنند، شده است.
توصیه کرده است که توسعه ی برنامه های کاربردی سرویس گرا در مقایسه با متدهای توسعه ی قدیمی، هزینه ی فناوری اطلاعات سازمان را در حدود 20 در صد کاهش داده است] 30[.
2-10 تعریف برون سپاری
برون سپاری دارای تاریخچه ای طولانی است. وجود ضرب المثل هایی نظیر "کار را به کاردان بسپارید" و یا آیاتی از قرآن مجید مبنی بر گرفتن دایه برای فرزندان مصداقی از برون سپاری است]10[. در دنیای کنونی سرعت تغییر دانش و اطلاعات به قدری است که سازمانهای بزرگ به سرعت از گردونه رقابت خارج میشوند و این امر باعث چاره اندیشی شرکت های بزرگ شده است. یکی از راههای نجات این شرکتها برون سپاری فعالیتها و کوچک سازی سازمانها است تا جایی که بتوانند به سرعت تغییر کنند]10[.
تعاریف متفاوتی برای برون سپاری ذکر شده که می توان به موارد زیر اشاره کرد:
واگذاری تمام یا بخشی از مسئولیت یکی از واحدهای سازمان به یک عرضه کننده بیرون از سازمان
خریدن بخشی از منابع یا امکانات یک شرکت یا سازمان
نوعی مقاطعه کاری که در همه ی زمینه ها قابل استفاده باشد
ارایه خدمات و ابزار برای یک سازمان
تصمیم اتخاذ شده توسط یک سازمان جهت ارایه و یا فروش داراییها نیروی انسانی و خدمات به شخص ثالث، که طرف قرارداد متعهد میگردد در قبال درآمد مشخص و در یک زمان معین، دارایی ها و خدمات قید شده در قرارداد را ارایه و مدیریت نماید.
(Ferry D. Kraker) برون سپاری عبارتست از پیدا کردن ارائه دهندگان خدمت جدید و روشهای جدیدی که بتوان با اطمینان تهیه مواد، کالاها، اجزاء و خدمات را به آنها واگذار نمود.
در حقیقت در واگذاری یا برون سپاری، سازمان از دانش و تجربه و خلاقیت ارائه دهندگان خدمت جدیدی که قبلاً استفاده نکرده است، بهره مند می شود.
2-10-1 عوامل تاثیر گذار بر برون سپاری
عوامل مختلفی در امر برون سپاری فعالیتهای سازمانی دخیل هستند و محققین مختلف عوامل گوناگونی را مطرح نموده اند. در مطالعه ای که توسط یانگ صورت گرفت، پنج عامل استراتژی، کیفیت، مدیریت، اقتصاد و فناوری بعنوان عوامل تأثیرگذار در موفقیت برون سپاری معرفی شده اند
]44[.در مطالعه دیگری شش دلیل عمده برای استفاده از استراتژی برونسپاری توسط سازمانهای مختلف بیان شده که عبارتند از: صرفه - جوییهای مالی، تمرکز راهبردی، دسترسی به تکنولوژیهای پیشرفته، ارائه خدمات پیشرفته، دستیابی به مهارتها و تخصصهای جدید و خط مشیهای سازمانی ]45[.در مطالعه دیگری تمایل به کاهش هزینه ها و افزایش کارایی، تمرکز بر قابلیتهای کلیدی سازمان، شناخت و معرفی نیروی کاری منعطف، بهبود مدیریت روابط صنعتی، ارضای اهداف شخصی تصمیم گیرندگان و تابعیت از قوانین حکومتی به عنوان دلایل عمده برونسپاری نام برده شده اند] 46 [. آرنولد در مطالعه ای که بر روی عوامل تأثیرگذار بر برونسپاری انجام داده است، سه عامل صرفه جویی در هزینه ها، تمرکز بر قابلیتهای کلیدی و انعطاف پذیری در برابر تغییرات محیطی را به عنوان عوامل موثر در استراتژی برونسپاری معرفی می نماید]30[. از مهمترین دلایل برونسپاری میتوان به کاهش کنترل مدیریت، بهبود کیفیت خدمات، تمرکز بر قابلیتهای کلیدی، دستیابی به تکنولوژیهای جدید، کاهش هزینه های سربار، افزایش خبرگی در داخل سازمان، کاهش هزینه های داد و ستد، کاهش هزینه های تولید، سرمایه گذاری در فناوری، افزایش ظرفیت و بهبود موقعیت در زنجیره تأمین وافزایش ظرفیت تغییر در سازمان اشاره نمود] 47[. بطور خلاصه محرک های برون سپاری را میتوان در قالب جدول 2- 1 مشاهده نمود.
جدول 2- 1 محرکهای چندگانه برون سپاری ]50[
محرکهای برون سپاری پیامدها و نتایج محرکهای برون سپاری تحقیقات صورت گرفته
محرکهای اقتصادی 1-کاهش هزینه و صرفه جویی سودآوری بیشتر بهبود اثربخشی عملیات Trunick (2010),
Richardson (2012),
Gonzalez et al. (2013)
2-کاهش نیاز به سرمایه گذاری تمرکز بیشتر سرمایه ها بر روی بخشهای کلیدی بهبود نرخ بازگشت دارائی Corbett (2008),
Razzaque and Sheng (2011), Trunick (2012)
Lynch (2013),
Embleton and Wright (2008),
Claver et al. (2011)
محرکهای استراتژیک -1 برنامه ریزی استراتژیک برای تمرکز بر نقاط کلیدی کسب مزیت رقابتی بهبود عملکرد،
رضایت ارباب رجوع/ مشتریان،
ارتقاء مهارت منابع انسانی، افزایش رقابت Corbett (2009),
Embleton and Wright (2010),
lott (2013),
Prahalad and Hamel (2000),
Quinn and Hilmer (2003),
Weerakkody et al. (2012)
-2 افزایش انعطاف پذیری توان ارائه محصولات و خدمات
مختلف، افزایش توان مسئولیت پذیری، کاهش ریسک Quinn and Hilmer (2003),
Corbett (2007), Embleton and Wright (2007), Razzaque and Sheng (2007), Kakabadse and Kakabadse (2009), Jennings (2011), Lynch (2013)
محرکهای محیطی -1 توسعه IT تشویق سازمانها برای بکارگیری
سیستمهای اطلاعاتی پیشرفته به
منظور ارتقاء اثربخشی و مقرون به
صرفه بودن Lynch (2013)
-2 جهانی شدن بدست آوردن مزیت رقابتی Clott ( 2013)
-3 فشارهای جامعه ارائه محصولات و خدمات با قیمت پائین تر و کیفیت بهتر Jennings (2011)
2-10-2 دلایل عمده برون سپاری
از نقطه نظر دلایل سازمانی
افزایش اثربخشی از طریق تمرکز بر روی کاری که سازمان در انجام آن بهترین است.
افزایش انعطاف پذیری برای مقابله با شرایط کسب و کار، تقاضا برای محصولات و خدمات و تکنولوژی
تغییر سازمان
افزایش ارزش محصولات و خدمات، رضایت مشتریان و ارزش سهام
از نقطه نظر دلایل بهبود
بهبود عملکرد عملیات
بدست آوردن تخصص ها، مهارت ها و تکنولوژی هایی که قبلاً قابل دستیابی نبوده است.
بهبود مدیریت و کنترل
بهبود مدیریت ریسک
بدست آوردن ایده های نوآورانه
بهبود اعتبار و تصویر سازمان به وسیله مشارکت با ارائه دهندگان خدمت برتر
از نقطه نظر دلایل مالی
ایجاد نقدینگی از طریق انتقال داراییها به ارائه دهندگان خدمت
کاهش سرمایه گذاری روی دارائیها و آزادسازی آنها برای سایر اهداف
از نقطه نظر دلایل درآمدی
بدست آوردن سهم بازار و فرصتهای کسب و کار از طریق شبکه ارائه دهندگان
تسریع در رشد و توسعه ظرفیت، از طریق قرارگرفتن در جریان فرایندها و سیستم های ارائه دهنده
رشد فروش و ظرفیت تولید در بازه زمانی، وقتی که امکان تامین مالی چنین رشدی در سازمان وجود نداشته باشد
گسترش تجاری مهارت های موجود
از نقطه نظر دلایل هزینه ای
کاهش هزینه ها از طریق عملکرد برتر و ساختار هزینه ای پایین تر ارائه دهندگان خدمت
تغییر هزینه های ثابت به متغیر
2-10-3 معایب برون ‌سپاری
تبعات برون سپاری شامل امکان از دست رفتن کنترل بر فرایندها، مشکل در مدیریت روابط با تأمین کننده، تغییرات عرصه کسب و کار در بلند مدت، مشکل لغو قرارداد، ایجاد تعارض سازمانی در روابط با تأمین کننده، از دست رفتن مشاغل در سازمان، کاهش کیفیت و افزایش هزینه به دلیل انتخاب نامناسب تأمین کننده می‌شود.نشریه فوربس در دسامبر ۲۰۱۲ با انتشار پروژه - ریسرچمفصلی به تحلیل روند بازگشت خطوط تولید تعدادی از معتبرترین برندهای آمریکایی نظیر اپل، GE و... به آمریکا پرداخت و نتیجه گرفت که مهمترین عیب «برون سپاری» فاصله افتادن بین سازمان طراحی و سازمان تولید یک شرکت است که در نتیجه آن بازخوردهای لازم در مورد سختی و آسانی و هزینه‌های فرایند تولید محصول به موقع برای بهبود طرح به بخش طراحی نمی‌رسد.
2-10-4 تعریف برون سپاری استراتژیک
برون سپاری استراتژیک عبارتست از: یک نگاه استراتژیک به برون سپاری که بتواند فرایندهای مسئله دار، وضع بد بهره وری ، مشکلات ترک کارکنان و امثال آن را در یک نگاه بلند مدت حل کند. بر این اساس اقدام برون سپاری زمانی استراتژیک خواهد شد ، که با استراتژی های بلندمدت سازمان همراستا شود ، منافع برون سپاری بعد از گذشت چندین سال پدیدار گردد و نتایج مثبت یا منفی آن برای سازمان از اهمیت ویژه ای برخوردار باشد برون سپاری استراتژیک با پرسیدن سوالات اساسی درباره رابطه برون سپاری با سازمان و موضوعات سازمانی زیر ، برون سپاری را در سطح بالاتری قرار می دهد.
چشم انداز آینده
قابلیت های کلیدی فعلی و آینده
ساختار فعلی و آینده
هزینه های فعلی و آینده
عملکرد فعلی و آینده
مزیت رقابتی فعلی و آینده
2-10-5 کارهای انجام شده در ارتباط با برون سپاری
در گذشته به دلیل هزینه های زیادی که فرایند برون‌سپاری داشته پیمانکاران توان ارائه خدمات به کسب و کارهای کوچک و متوسط را نداشتند. و همچنین کسب و کارهای کوچک و متوسط نیز تمایل به برون‌سپاری نداشتند زیرا بر این عقیده بودند که پیمانکاران نمی توانند پروژه را به طور کامل درک کنند و نمی خواستند کنترل فرایند های داخلی را به خارجی ها بدهند. کسب و کار های کوچک برای آنکه بیشتر مورد دسترس باشند به برون‌سپاری روی آورده اند. از طرف دیگر این نوع فعالیت ها به آنها اجازه می دهد تا بتوانند با توان کمتر با شرکت های بزرگتر که خدمات با کیفیتی را ارائه می دهند نیز رقابت کنند.
امروزه برونسپاری به عنوان یکی از استراتژیهای موثر در دنیای کسب و کار شناخته شده است. در این راستا برونسپاری فرایندهای کسب و کار به عنوان یکی از متداولترین اشکال برونسپاری به شمار می آید. در سالهای اخیر بسیاری از سازمانها برای حفظ مزیت رقابتی خود در بازارهای منطقهای و جهانی برونسپاری فعالیتهای سازمانی را شروع کرده و همچنین امروزه بسیاری از سازمانها اقدام به برونسپاری برخی از فعالیتهای خود به عنوان یک رویکرد راهبردی نمودهاند. فرایند برون سپاری برخی از فعالیتهای سازمان بواسطه پیچیدگی و عدم قطعیت موجود در این فرایند، نیازمند صرف زمان و دقت کافی برای جلوگیری از شکست این فرایند در سازمان است. این مسئله خود نیازمند مدیریت قوی در حوزه برونسپاری در سازمان است. در واقع برای جلوگیری از ایجاد هرگونه مشکلی در فرایند برونسپاری بایستی اقدام به تصمیمات راهبردی در این حوزه و در نتیجه انتخاب استراتژیهای مناسب سازمان در امر برونسپاری نمود. برون‌سپاری باعث کاهش هزینه های اجرایی و بالا بردن بهره وری در کسب و کار های کوچک و بالا بردن توان رقابتی آنها می شود. امروزه پیچیدگی فضای کسب و کار، افزایش رقابت میان تولید کنندگان، محدودیت منابع و بسیاری عوامل دیگر، سبب شده که سازمان های تولیدی به سمت بکارگیری فرآیندها و تصمیمات بهینه در حرکت باشند تا از این رهگذر، امکان بقای بالنده سازمان را تضمین نمایند. بدیهی است که تخصصی شدن و در نتیجه محدود کردن حیطه فعالیتها، در صورتی مقدور خواهد بود که بخشی از وظایف به خارج از سیستم برون سپاری گردد. در واقع برون سپاری عبارت است از واگذاری بخشی از فعالیتهای محوری یا غیر محوری سازمان بر مبنای تصمیمات اخذ شده، که منجر به کاهش نرخ یکپارچه سازی عمودی میشود ] 12 [ .
برخی از محققان، بیشتر در حوزه تولید و مدیریت زنجیره تأمین، برون سپاری را چیزی بیش از تکامل مطالعات در حوزه ساخت یا خرید نمی دانند.
در گذشته، برون سپاری زمانی مورد استفاده قرار می گرفت که سازمانها نمی توانستند خوب عمل کنند. در رقابت ضعیف بودند، کاهش ظرفیت داشتند، با مشکل مالی روبرو بودند و یا از نظر فن آوری عقب و شکست خورده بودند. امروزه سازمانهایی که کاملا موفق هستند نیز از این ابزار برای تجدید ساختار سازمانهایشان استفاده می کنند و مدیران این سازمانها به عنوان یک موضوع حیاتی این موضوع را درک کرده اند که ایجاد قابلیت های کلیدی برای برآورده نمودن نیازهای مشتری ضروری است و باید در این راه تلاش نمایند.
دیگر محققان، عموما در حوزه مدیریت عملیات خدمات، آن را یک روند انقلابی و جهشی که در چند سال گذشته آغاز گشته است می دانند. یکی از تئوری هایی که در اکثر منابع به آن در مورد منشأ برون سپاری اشاره می شود، تئوری هزینه مبادله می باشد و از این رو سرچشمه دانش برون سپاری به حدود هفتاد سال قبل بر می گردد.
در طول این هفتاد سال چندین تئوری در رشته های مختلف توسعه یافته اند که به طور مکرر در مطالعاتی که امروزه در مورد برون سپاری وجود دارد، به طور خلاصه به آنها اشاره می شود. 10 تئوری که از آنها بیشتر در مقالات و منابع علمی به عنوان ریشه های برون سپاری یاد می شود به شرح زیر می باشند:
1. تئوری هزینه مبادله
2. دیدگاه بر اساس منابع
3. تئوری عامل اصلی
4. تئوری ادغام عمودی
5. مدیریت استراتژیک
6. اقتصاد تکاملی
7. دیدگاه ارتباط
8. اقتصاد صنعتی
9. تئوری هم ترازی استراتژیک
10. تئوری شایستگی اصلی
عموما در تحقیقات مربوط به برون سپاری چهار پرسش متداول مد نظر قرار می گیرد که عبارتند از:
1. چرا باید برون سپاری کنیم؟
2. کدام فعالیت ها و فرآیند ها باید برون سپاری شوند؟
3. عوامل اصلی موفقیت در ارتباط با برون سپاری کدامند؟
4. چگونه باید این برون سپاری را هدایت کنیم؟
برون‌سپاری باعث کاهش هزینه های اجرایی و بالا بردن بهره وری در کسب و کار های کوچک و بالا بردن توان رقابتی آنها می شود.
با توجه به گزارش گارتنر بازار برون‌سپاری در سال 2003، در کشور آمریکا معادل 15 میلیارد دلار بوده است.
مراحل 10 گانه گارتنر جهت موفقیت در برون سپاری
جا انداختن تفکر برون‌سپاری به عنوان یک روش عملی
همراستا کردن تمام فعالیتهای مرتبط با برون‌سپاریبا راهبردهای کسب و کار
داشتن توقعات واقع بینانه از کسب سود قبل از اقدام به برون سپاری
بالا بردن ارزش خدمات منعطف در مقابل خدمات ثابت
انتخاب روشهای تحویل سازگار با اهداف تجاری و کسب وکار سازمان
تعریف محرکها و روش ارتباطی به جهت حصول سود دو جانبه
مذاکرات پی در پی جهت اتخاذ معامله برنده-برنده
ارائه راه حلهای تجاری بر مبنای شبکه تولیدکنندگان
توسعه و پیاده سازی روشهای مدیریت توزیع متمرکز
ایجاد تعادل میان نظارت و اعتماد در روابط برون سپاری
2-11 سیستم اطلاعاتی
همان طور که می دانیم همزمان با ظهور فن آوری، و حضور آن در سازمان ها، توسعه ی سیستم های اطلاعاتی نیز روز به روز افزایش یافت. دیوید و السون، یک سیستم اطلاعاتی را به عنوان یک سیستم یکپارچه به منظور ارائه ی اطلاعات برای پشتیبانی عملیات، مدیریت، و تصمیم گیری در یک سازمان تعریف کرده اند. به عبارتی دیگر می توان گفت که یک سیستم اطلاعاتی، عبارت است از یک سیستم کامل طراحی شده برای تولید، جمع آوری، سازماندهی، ذخیره و توزیع اطلاعات در یک سازمان. این اطلاعات بسته به نوع سیستم اطلاعاتی برای تصمیم گیری، کنترل، ساخت محصولات جدید و ... مورئ استفاده قرار می گیرند. داده های جمع آوری شده از سازمان یا محیط خارج از آن، به عنوان ورودی یک سیستم اطلاعاتی به شکلی با معنا پردازش شده، و خروجی به افراد یا فعالیت هایی که از آنها استفاده می کنند منتقل می شود. برخی از سیستم های اطلاعاتی عبارتند از سیستم پردازش تراکنش، سیستم اطلاعاتی مدیریت، سیستم تصمیم یار، سیستم اطلاعاتی اجرایی و ...]41[.
توسعه ی سیستم اطلاعاتی به طور عمده بر روی کارایی فرایندهای کسب و کار و به صورت غیر مستقیم، بر روی برآورده کردن نیازمندی های مورد تقاضای سازمان تمرکز می کند.
امروزه تمامی سیستم‌های تولیدی به روشنی بیانگر این نکته‌اند که مفاهیم و ساختار کار آنها، از ایده «آدام اسمیت» مبنی بر تخصصی شدن کار و شکسته شدن یک کار به کارهای کوچک‌تر، گرفته شده است. تخصصی شدن کارها، تولید انبوه محصولات استاندارد شده را امکان‌پذیر می‌سازد.
مفهوم سیستم تولید یکپارچه، تنها شامل عناصر درون سازمان نبوده و از عناصری متعدد تشکیل شده است که در یک سوی آن تامین‌کنندگان مواد و قطعات و در سوی دیگر، مشتریان قرار دارند.برای عملکرد موثر این سیستم‌ها، در طراحی آنها باید یکپارچه‌سازی بیشتر فعالیت با هم و کاهش لایه‌های سلسله مراتبی را مدنظر قرار داد. کندی جریان اطلاعات و یا ناکافی بودن آن بین واحد تولید و دیگر واحدها نظیر بازاریابی یا تحقیق و توسعه، مسئله‌ای رایج در شرکت‌های تولیدی است. برای بیشینه کردن کارایی سازمان، تمامی کارکردها به جای این‌که به تنهایی بهینه‌سازی شوند باید به صورت یکپارچه‌ با هم در تعامل باشند.
بیشتر سیستم‌های اطلاعات در محیط‌های تولیدی، برنامه‌های کاربردی تخصصی هستند که سعی دارند تکنولوژی‌های پیشرفته تولید را با استفاده از رایانه، قابل استفاده و کنترل کنند.سیستم اطلاعات جامع تولید در پی آن است که این برنامه‌های کاربری تخصصی و جزیره‌ای مهندسی، تولیدی و تجاری را در قالب یک سیستم اطلاعاتی جامع یکپارچه ترکیب کند.
در این راستا با شناخت تهدیدات و فرصت‌های محیطی، قابلیت‌ها ی این‌گونه سیستم‌ها، استراتژی طراحی و توسعه آنهاست. همچنین خواهیم دید که چگونه این سیستم‌ها به عنوان سلاحی رقابتی به‌کار گرفته می‌شوند.
2-12 کارهای انجام شده د ر ارتباط با به کارگیری سیستم اطلاعاتی در یکپارچگی واحد های مختلف تولید
سیستم اطلاعات جامع تولید، جایگزینی قدرتمند برای کسب مزیت رقابتی بوده و وضعیت جاری و تکنولوژی اطلاعات را با هم درمی‌آمیزد. این سیستم، حرکت به سوی یکپارچگی کامل تکنولوژی تولید و استراتژی کسب و کار را در یک سیستم اطلاعاتی نشان می‌دهد و شامل تمامی کارکردهایی است که یک شرکت تولیدی باید دارای آنها باشند.

—149

الیاف گیاهی: انواع الیاف گیاهی عبارتند از :
الف) الیاف گیاهی دانه ای مانند پنبه.
ب) الیاف گیاهی ساقه ای مانند کتان، کنف و مانیلا
ج) الیاف گیاهی برگی مانند سیسال
د) الیاف گیاهی میوه ای مانند نارگیل.
الیاف حیوانی: مانند پشم و ابریشم، انواع کرک ها و الیاف مویی.
الیاف معدنی: مانند آسبست( پنبه کوهی) و الیاف فلزی "امیری، 1385، ص10".
2-2-2الیاف بشر ساختواژه ای مصطلح برای الیاف شیمیایی یا الیافی که انسان آن را تولید کرده است "موسوی شوشتری و توانایی، 1384، ص111".
الیاف بشر ساخت به دو گروه تقسیم می شوند:
الف) الیاف بازیافت شده
الیاف بازیافتی به الیافی اطلاق میشود که از پلیمرهای طبیعی ساخته شده اند، به این صورت که از طریق دوباره شکل دادن مواد اولیه و اصلاح آن ها تولید میگردند.
در ابتدا این نوع الیاف را از مواد پروتئینی مثل شیر، بادام زمینی و سویا به دست میآوردند، اما امروزه پایه تولید این نوع الیاف سلولز است "میر جلیلی، 1384، ص1".
ب) الیاف مصنوعی
این نوع الیاف از سنتز شیمیایی پلیمرها به دست میآیند. مواد خام مورد استفاده در ساخت این الیاف مشتقات نفتی بوده و طیف گسترده ای از این نوع الیاف موجود میباشد. نایلون ها، پلی استرها، اکریلیک ها، الیاف محتوی کلر، پلی اولفین ها و پلی آمیدهای آروماتیک نمونه هایی از الیاف مصنوعی هستند.
2-3 مواد اولیه مصرفی در تولید فرش دستبافالیاف طبیعی و حیوانی به دلیل سازگاری با محیط زیست و بدن انسان و ویژگی هایی همچون عایق پذیری و نرمی برای تولید فرش دستباف بسیار مناسبند. در میان الیاف طبیعی سه لیف پشم، پنبه و ابریشم مرسوم ترین الیاف مورد استفاده در فرش میباشند.
2-3-1 پنبهپنبه یکی از مهمترین الیاف سلولزی است که کشت آن از زمان های قدیم رایج بوده است. در حفاری هایی که در هند صورت گرفته است، انواع پارچه ها و ریسمان های پنبه ای مربوط به سه هزار سال قبل از میلاد کشف شده است. الیاف پنبه در رنگ های سفید، قهوه ای و خاکستری وجود دارد و اندازه ی طول و قطر آن ها متغیر است "امیری، 1385، ص 65".
پنبه به گیاهی اطلاق میشود که دارای ساقهی سبک و کوتاه و شاخه های نازک، برگ های درشت با گل های زرد یا سرخ رنگ میباشد. به میوه ی آن غوزه میگویند که 3 تا 5 ترک دارد. غوزه پس از رسیدن شکافته شده و از میان آن دانه هایی به همراه رشته ها یا تارهای سفید رنگی نمایان میگردد. تارهای پنبه همگی یک اندازه نبوده بلکه در هر غوزه طول تارها متفاوت میباشد. پنبه را با دست یا دستگاه از دانه جدا میکنند و در نخ ریسی و پارچه بافی به کار میبرند "ژوله، 1381، ص 53".پنبه در مراحل اولیه رشد خود به رطوبت و آبیاری نیاز دارد، ولی رطوبت و آبیاری زیاد و همچنین بارندگی در مراحل آخر رشد گیاه پنبه، باعث آسیب رسیدن به محصول میشود. پنبه در مناطقی که اختلاف درجه ی حرارت روز و شب آن کم باشد، بهتر عمل میآید "امیری، 1385، ص.67".
2-3-1-1 طبقه بندی پنبه از لحاظ کیفیتاز نظر کیفیت می توان پنبه را به سه گروه زیر تقسیم بندی نمود:
پنبه سی آیلند، مصری و آمریکایی-مصری: این نوع پنبه طویل تر از انواع دیگر بوده و دارای قطر کم و ظاهر درخشانی میباشد.
پنبه آمریکایی آپلند: این نوع پنبه کوتاه تر و ضخیم تر از پنبه های گروه یک است.
پنبه آسیایی: پنبه های آسیایی در مقایسه با پنبه های دیگر کوتاه تر و ضخیم تر میباشد "توانایی، 1376، ص 16".

2-3-1-2 ترکیب شیمیاییپنبه لیفی است سلولزی که از تکرار واحدهای سلوبیوز در طول زنجیره مولکولی به وجود آمده است "فورد، 1386، ص10". لیف پنبه از سه عنصر کربن، هیدروژن و اکسیژن تشکیل شده است. علاوه بر سلولز، همیشه در انواع مختلف پنبه مواد و ترکیبات دیگری نیز وجود دارد که ناخالصی آن محسوب میشود. واکس یا موم بعد از سلولز مهم ترین ماده ای است که در یک لیف سلولزی وجود دارد.مقدار واکس در انواع مختلف پنبه در حدود 4/0-8/0 درصد است "امیری، 1385، ص 74".
2-3-1-3 ویژگی های فیزیکی پنبهدرازای الیاف پنبه در یک غوزه متفاوت است. اگر در یک پنبه بلندی و کوتاهی الیاف بین 25 تا 60 میلیمتر باشد نشانه ی خوبی آن است و هر اندازه درازای رشته های پنبه از میزانی که ذکر شد بیشتر باشد مرغوبتر محسوب میشود. به طور کلی نشانه های مرغوبیت پنبه بستگی فراوانی دارد به رنگ، ظرافت، نرمی، شفافیت، درجه خالص بودن و همچنین رطوبتی که پنبه در خود دارد. هر اندازه الیاف پنبه سفیدتر باشد به همان اندازه خالص تر است چون رنگی بودن الیاف به دلیل مواد خارجی در ترکیبات آن است "ژوله، 1381، ص 53".
2-3-1-4 جذب رطوبتمیزان رطوبت بازیافتی پنبه در رطوبت نسبی 65%، معادل 7% است و قابلیت نگهداری آب توسط این لیف 50% میباشد"فورد، 1386، ص10".
2-3-1-5 خواص حرارتیالیاف پنبه به آسانی میسوزد و خاکستر کمی هنگام سوختن باقی میگذارد. این لیف در دمای ˚c150 استحکام خود را از دست داده و سست میگردد، در نهایت در دمای ˚c200-185 سوخته و تجزیه میشود "فورد، 1386، ص10".
2-3-1-6 ساختمان داخلی لیف پنبهالیاف پنبه در زیر میکروسکوپ شکل رشته های استوانه ای را دارد که از پهنا آنرا برش داده باشند و سه بخش در آن به خوبی دیده میشود:
بخش رویی که با لایه ی شفافی پوشیده شده که به آن کوتی کول میگویند.
دیواره ثانویه یا بیشترین بخش الیاف پنبه که سلولز نامیده میشود.
بخش میانی یا دیواره لومن. در بخش میانی رشته ها یا الیاف، مغز ویژه ای پر از مایع دیده میشود به نام پروتوپلاسم که پس از رشد کامل پنبه، مغز این الیاف خالی و پروتوپلاسم جذب پنبه دانه میشود و تمام پروتوپلاسم به سلولز خالص تبدیل میگردد "ژوله، 1381، ص 53".
2-3-1-7 موارد استفاده پنبه در تولید فرش دستبافالیاف پنبه ای استحکام زیادتری نسبت به پشم دارند و هم چنین به دلیل خاصیت کشش کمتری که در مقایسه با الیاف پشمی دارند برای تار و پود قالی مناسب تر میباشد. یکی از امتیازات رشته های پنبه ای نسبت به انواع پشمی آن این است که چون آفت بید به خوردن آن تمایل ندارد، لذا فرش هایی که تار و پود آن ها از پنبه میباشد در صورتی که در معرض بیدخوردگی قرار گیرند تنها پرز آن ها از بین می رود و سوراخ و حفره ای در آن ایجاد نمیشود و در نتیجه به آسانی میتوان طبقه جدیدی ازپرز را از طریق گره زدن بر روی شبکه تار و پود فرش که سالم باقی مانده است، به وجود آورد "نصیری، 1382، ص 16".
2-3-1-8 روش شناسایی الیاف پنبه به کمک روش سوزاندنالیاف سلولزی به سرعت میسوزند و بوی کاغذ سوخته ایجاد میکنند. خاکستر باقیمانده بسیار ناچیز و نرم بوده و برنگ خاکستری میباشد "نجفی کوتنایی، 1388، ص 7".
2-3-2 پشمپشم یکی از الیاف مهم حیوانی به شمار میرود و مصرف آن در انواع منسوجات، به دوران بسیار قدیم بر میگردد. پشم مهمترین ماده اولیه مورد لزوم در صنعت فرش بافی است و الیاف پشم در ساختار تار و پود و پرز فرش های دستباف ایران نقش عمده و اساسی دارد "دانشگر، 1376، ص 113". ماده اصلی تشکیل دهنده پشم، کراتین میباشد که همان پروتئین است و ساختمان مولکولی آن از اتم های کربن، هیدروژن، نیتروژن، اکسیژن و گوگرد طبق فرمول شیمیایی n(C72H112N18O16S) تشکیل شده است "منصوری، 1378، ص 15".
2-3-2-1 ساختمان داخلی لیف پشمیک لیف پشم از سه لایه تشکیل شده است:
لایه بیرونی (کوتیکل): به فلس های مسطح و نایکنواختی که سطح لیف را پوشانده است گفته میشود. وجود فلس باعث میشود که هنگام ریسندگی، الیاف در هم فرو رفته و استحکام بیشتری پیدا کنند.
لایه میانی (کورتکس): قسمت اعظم تشکیل دهنده لیف است که دارای سلول های دوکی شکل است. استقامت، جعد، رنگ پذیری و سایر خواص فیزیکی مربوط به این قسمت است.
مغز (مدولا): داخلی ترین قسمت لیف است که در الیاف ظریف ممکن است مدولا وجود نداشته باشد اما در الیاف ضخیم بصورت مغزی لوله ای شکل وجود دارد "ژوله، 1381، ص 57".
2-3-2-2 ویژگی های فیزیکی پشممرغوبیت پشم چنانکه میدانیم، بسته به ظرافت الیاف، نازکی قطر آن، طول تارهای پشم، استحکام، عدم تجعد، طبیعی بودن رنگ، قابلیت رنگ پذیری و قابل کشش بودن آن است. صرف نظر از این عوامل، برگشت پذیری، شفافیت و بو نیز در ساختار پشم نقش اساسی دارد "یساولی، 1370، ص 9".
ظرافت الیاف: هر چه قطر الیاف پشم کمتر باشد، پشم نازکتر بوده و مرغوب تر است. واحد اندازه گیری ظرافت برای الیاف پشم میکرون میباشد.
جدول 2-1 . قطر الیاف پشم مصرفی برای رج شمارهای مختلف فرش "امیری، 1385، ص 32".قطر الیاف پشم رج شمار فرش
حداکثر 35 میکرون فرش های ضخیم زیر 30 رج
حداکثر 33 میکرون فرش های متوسط 30-40 رج
حداکثر31 میکرون فرش های ریز بافت 40 رج
طول الیاف: طول الیاف یکی از خواص اصلی است که در ارزشیابی پشم نقش مؤثری دارد و در مواردی از قبیل حد ریسندگی، استحکام نخ، یکنواختی نخ، زیردست نخ تولید شده، براقی و درخشندگی، مویی بودن نخ و قابلیت تولید تأثیر میگذارد "منصوری، 1378، ص 7". طول تارهای پشم هر چه بلندتر باشد، بهتر است. این طول در الیاف پشم درجه ی یک به 5/7 سانتی متر و بیشتر میرسد "یساولی، 1370، ص 10".
استحکام: به مقاومت الیاف در مقابل پاره شدن، استحکام الیاف گویند. هرچه الیاف پشم ضخیم تر باشد استحکام و درصد ازدیاد طول آن نیز بیشتر است.
ازدیاد طول: الیاف باید قادر به تغییر شکل دادن و تحمل ظرفیت نیروی وارد شده به آن را داشته باشند. ازدیاد طول پشم بین 25 تا 40% و پنبه بین 3 تا 7% میباشد.
تجعد: هر چه پشم ظریفتر باشد تجعد آن در واحد طول بیشتر است. وجود خاصیت تجعد در الیاف پشم ضمن پفکی نمودن آن اولا باعث محبوس شدن هوا در منسوجات پشمی میشود و گرما را در خود حفظ میکند که از این رو کمک به عایق شدن آن در برابر حرارت مینماید. ثانیا خاصیت تجعد در الیاف پشم باعث میشود که الیاف بهتر با یکدیگر درگیر شده و در نتیجه نخی محکم تر و مقاوم تر تولید شود "منصوری، 1378، ص 9".
جذب رطوبت: رطوبت بازیافتی پشم در رطوبت نسبی 65 % معادل 18-16 % میباشد، ضمنا قابلیت نگهداری آب توسط الیاف پشم 44 % است.
خواص حرارتی: پشم به آرامی نرمی و استحکامش را در دمای ˚c100 از دست میدهد و در دمای ˚c130 زرد رنگ شده و در نهایت تجزیه شده و فورا در دمای ˚c300 ترکیبی سیاه رنگ شبیه قیر متورم شده و خاکستری ترد برجا میگذارد.
2-3-2-3 خواص شیمیایی پشمالیاف پشم در محیط های اسیدی یا قلیایی غلیظ داغ میشوند، ضمنا در محلول سولفید سدیم، هیپوکلرید یا تیوگلیکولات نیز همراه با تجزیه شدن، حل میگردند. این الیاف توسط کرم های حشرات معینی همچون بید لباس و سوسک فرش و سایر میکروارگانیسم ها مورد حمله قرار میگیرند. الیاف پشم از مقاومت خوبی در برابر نور و در معرض هوا برخوردار میباشند. الیاف پشم در برابر اسیدها و قلیایی های رقیق (به جز در یک درجه حرارت بالا، به مدت طولانی) و همچنین حلال های آلی نسبتا بی تأثیر میباشند. حدود آسیب زدن اسیدها و قلیایی ها به الیاف بستگی به غلظت اسید، درجه حرارت و زمان عملیات دارد "فورد، 1386، ص 23".
2-3-2-4 واکنش های پشم در مقابل مواد شیمیاییاثر مواد قلیایی: به طور کلی پشم در برابر مواد قلیایی نسبت به اسیدها مقاومت کمتری دارد. مواد قلیایی بر پیوندهای گوگردی، هیدروژنی و یونی پشم اثر میگذارد و سبب متلاشی شدن کامل پشم میشود. مواد قلیایی قوی مانند هیدروکسید سدیم یا پتاسیم به ویژه در حالت گرم به سرعت پشم را هیدرولیز میکند.
اثر مواد اسیدی بر روی الیاف پشم: میزان آسیبی که اسید به پشم میرساند به غلظت اسید، درجه ی حرارت و مدت زمان تماس بستگی دارد. محلول رقیق اسیدهای معدنی، آسیب زیادی به الیاف پشم نمیرساند. اسید سولفوریک گرم و غلیظ، پشم را کاملا متلاشی میسازد. اسیدنیتریک الیاف پشم را زرد رنگ و سپس آن را حل میکند "امیری،1385، ص 42".
اثر مواد اکسید کننده: محلول غلیظ آب اکسیژنه باعث خراب شدن پشم میشود. سرعت تأثیر هم بستگی به غلظت آب اکسیژنه دارد. از محلول رقیق آب اکسیژنه برای سفید کردن پشم استفاده میکنند.
2-3-2-5 درجه مرغوبیت الیاف پشم مصرفی در فرش دستبافمیانگین طول الیاف برای نمره های مختلف باید حداقل 5 سانتی متر باشد و مقدار الیاف کوتاه تر از 5 سانتی متر در آن نباید از 5 درصد تجاوز نماید. چربی و روغن الیاف پشم نباید بیش از 5/1 درصد و مواد ناخالص گیاهی حداکثریک درصد باشد. طول الیاف هر اندازه بلندتر باشد (از 5/7 سانتی متر به بالا) مرغوب تر است.
قطر الیاف کمتر از 30 میکرون درجه یک
قطر الیاف بین 35-30 میکرون درجه دو
قطر الیاف تا 40 میکرون درجه سه
طبق استاندارد ملی ایران، مهم ترین مشخصات الیاف پشم مصرفی در تولید پرز فرش دستباف عبارتند از:
قطر در محدوده 25 تا 38 میکرون
درصد الیاف مدولائی کمتر از 20%
1 تا 4 جعد در 5/2 سانتیمتر
میانگین ازدیاد طول الیاف 45-30% و استحکام 55/1-11/1 گرم بر دنیر
قابلیت ارتجاعیت حداقل 75% "دفترچه استاندارد ملی ایران، 1377"
2-3-2-6 چگونگی شناسایی الیاف پشمتشخیص پشم طبیعی از مواد غیر طبیعی در فرش حایز اهمیت فراوان است. برای شناخت پشم از سایر الیاف راه های مختلف وجود دارد که عبارتند از:
سوزاندن پشم: وقتی پشم را به شعله نزدیک میکنیم خود را جمع میکند. در داخل شعله به آرامی میسوزد و مقداری ذوب میشود. دود آن بوی گوگرد و موی سوخته میدهد. خاکستر سیاه از آن باقی میماند که به سادگی خورد میشود.
از طریق مشاهده عینی( بوسیله ذره بین): شکل تار پشم در زیر ذره بین مانند درخت کاج فلس دار مینمابد که از یک سو آزادند، هر چه پشم کهنه تر و صدمه دیده تر باشد، این فلس ها کوتاهتر و برآمدگی کمتری دارند.
از طریق مواد شیمیایی: در برابر مواد قلیایی حساسیت دارد و برخی از قلیایی ها آن را حل میکند. در آب جوش مقداری از پروتئین خود را از دست میدهد. در برابر اکسید کننده ها و احیاکننده ها کم مقاومت است "وکیلی، 1383،ص 51".
2-3-3 ابریشمابریشم از الیاف حیوانی و پروتئینی است که نرم، شفاف، لطیف، ظریف و محکم است. این ماده مهم به صورت نخ بسیار نازکی در دو رشته به هم تابیده و از غدههای کرم ابریشم ترشح میشود. ابریشم یکی از بهترین موادی است که در نساجی بویژه قالی بافی به کار می رود. این ماده دارای قابلیت پذیرش عملیاتی نظیر سفیدگری، رنگرزی، صمغ گیری و ... است.
2-3-3-1 انواع الیاف ابریشم مصرفی در قالیبافی:به طور کلی دو نوع ابریشم طبیعی و مصنوعی در ایران وجود دارد که از نظر آمادهسازی آن برای استفاده در قالیبافی و رنگرزی به انواع زیر تقسیم میشوند:
1-ابریشم خام: ابریشمی است که مستقیماً از پیله گرفته میشود و با دست یا با ماشین به نخ تبدیل میشود. به عبارت دیگر ابریشم خام، ابریشمی است که عملیات صمغگیری و قلیاب کشی روی آن انجام نشده باشد، رنگ این نوع ابریشم زرد یا کرم است و پس از قلیاب کشی سفید میگردد.
2-ابریشم پخته: به ابریشمی میگویند که صمغ یا ناخالصی آن به نام «سرازین» گرفته شده باشد، رنگ آن پس از صمغ گیری سفید میشود.
3-ابریشم گجین: تفاله ابریشم و انتهای الیاف و باقی مانده پیله را، ابریشم کجین گویند که بخش نامرغوب الیاف است، این نوع ابریشم برای فرش بافی مناسب نیست." دانشگر،1376، ص45"
2-3-3-2 ویژگیها و قابلیت های ابریشمابریشم طبیعی که در قالی بافی مورد استفاده قرار میگیرد دارای قابلیتهای بسیاری است که اگر در رنگرزی آن و در تهیه و آماده سازی آن اصول فنی رعایت گردد، موجب ارتقاء کیفی فرش میشود.
1) ابریشم تا 140 درجه حرارت را تحمل میکند و در مقابل مواد قلیایی در مقایسه با پشم مقاومت بیشتری دارد.
2) ابریشم با توجه به لطافتی که دارد آلودگی را جذب نمیکند. در صورت آلوده شدن میتوان آن را با صابون ملایم شستشو داد.
3) ابریشم از جمله موادی است که دچار بیدزدگی و یا کپک زدگی نمیشود.
4) ابریشم به دلیل داشتن ترکیباتی چون کربن، هیدروژن، اکسیژن و ازت در آب حل نمیشود ولی اگر به مدت زیادی جوشانده شود استحکام خود را از دست میدهد.
5) ابریشم به دلیل داشتن الیاف پیوسته از قابلیت تابیدن خوبی برخوردار است.
6) الیاف ابریشم عملیات نساجی نظیر سفیدگری، رنگرزی، عملیات صمغ گیری و صمغ زدایی را به خوبی تحمل میکنند.
7) ابریشم یکی از بادوام ترین مواد طبیعی است، زیرا رشته های آن به هم تابیده میشوند و از نظر سایش به دلیل نرمی و لطافتی که دارد ساییدگی پیدا نمیکند.
2-4 اجزای تشکیل دهنده فرش دستبافسه گروه نخ شامل نخهای پرز(خاب) ، نخهای تار(چله) و نخهای پود ضخیم(زیر) و نازک(رو) تشکیل دهنده اسکلت اصلی هر فرش دستباف میباشند.

شکل 2-1. ساختار تشکیل دهنده فرش دستباف، a) گره نامتقارن b) گره متقارنجنس و مشخصات الیاف مصرفی براساس استانداردهای تولید فرش دستباف به شرح زیر میباشند:
نخ پرز: مهمترین جزء هر فرش که نمود اصلی ظاهر بصری و طرح و نقوش را فراهم مینماید و بطور معمول از جنس پشم یا کرک و در فرشهای بسیار ظریف بصورت گل ابریشم و یا تمام ابریشم میباشد.
نخ تار: مجموعه نخهایی که بصورت موازی یکدیگر و معمولاً یک در میان بصورت تار جلو و عقب، در طول فرش قرار گرفته و بطور رایج و متعارف از جنس پنبه، و در موارد خاص در فرشهای برخی از مناطق از جنس ابریشم یا پشم و در فرشهای بزرگ پارچه بصورت استثناء خارج از استاندارد با بکارگیری الیاف مصنوعی، از جنس مخلوط پنبه –پلی استر انتخاب میگردد.
نخ های پود ضخیم و نازک: رشته نخهایی هستند که مابین نخهای تار بصورت عرضی در ساختار فرش عبور داده شده و به ترتیب وظیفه پرکردن و دوخت هر رج را بعهده دارند. بطورمعمول هر دو از جنس پنبه بوده و در برخی مناطق فرشبافی از جنس پشم انتخاب میگردد.
معمولاً نسبت وزنی تار و پود و پرز در فرشهای پشمی بصورت 12تا20% نخهای تار، 10تا 18% نخهای پود، و 50 تا70% نخهای پرز میباشد "طباطبایی هنزایی، 1393، ص 4".
2-4-1 مشخصات ساختمانی فرش دستبافهر فرش از دو بخش لایه تخت زیرین و لایه نخهای پرز تشکیل شده است. در هر بخش مشخصههای ساختمانی متمایزی وجود دارد که عبارتند از:
در بخش لایه زیرین: مشخصات نوع گره و چلهکشی، شیوه پودکشی و مکانیزمهای بافت.
در بخش لایه پرزها: ارتفاع پرز، تراکم پرز(رجشمار).
در حالت ساختمان یکپارچه فرش: ضخامت فرش، وزن مترمربع و ابعاد فرش.
در مقطع عرضی هر فرش ارتفاع مجموع دو لایه زیرین و لایه پرزها را اصطلاحا˝ضخامت فرش گویند. ”Lee, H.S., Carr, W.W., Beckham, H.W., Wepfer, W.J., 2000"
2-4-2 انواع گره در بافت فرشدر بافت فرش از دو گره اصلی به طور معمول استفاده میشوند که عبارتند از:
گره متقارن یا ترکی: در این گره نخ خامه دو حلقه حلزونی را تشکیل میدهد که هر کدام از حلقه ها به دور یکی از نخ های تار پیچیده و دو انتهای آن ها از میان این دو عدد تار بیرون میآید و پرز قالی را تشکیل میدهد.
گره نامتقارن: در این نوع گره، نخ خامه فقط تشکیل یک حلقه حلزونی را میدهد و به دور یکی از رشته های تار پیچیده و اولین انتهای آن از میان دو رشته چله مورد نظر بیرون میآید و دومین انتها از بین یکی از این رشته ها و رشته بعدی خارج میگردد "هانگلدین، 137، ص 9".
2-4-3 سیستم پودکشینخهای پود ضخیم و نازک بصورت افقی بعد از هر رج بافت در بین تارها قرار داده میشوند. پود ضخیم ما بین تارهای زیر و رو باعث ایجاد استحکام، پرکردن و ممانعت از لغزش گرهها میشود و پس از ایجاد ضربدر در تارهای زیر و رو، پود نازک بر بالای ضربدرها یا دهنه تار قرار داده شده و با دوخت گرهها در هر رج باعث ایجاد نظم و ظرافت بیشتر فرش میگردد. از دو نوع نخ پود استفاده می شود: پود نازک به جهت دور زدن همگی تارها از پشت فرش دیده میشود و پود ضخیم در لابهلای فرش پنهان میماند "نصیری،1382،ص 56".

شکل 2-2. ارتفاع و طول ساق پرز در فرش دستباف"” Kimura, K., Kawabata, S., Kawai, H., 1970
2-4-4 رجشمار یا تراکم طولی و عرضیدر فرش دستباف بدلیل یکسانی تراکم پرز در طول و عرض فرش از عناوین رجشمار، تعداد گره در دسیمتر و یا تراکم گره در واحد سطح و یا حتی در معیار وزنی از چگالی یا وزن مجموع پرزها در واحد سطح استفاده میشود. رجشمار در فرشهای فارسی باف برابر تعداد گره در 5/6 سانتیمتر و در ترکی باف برابر تعداد گره در 7 سانتیمتر طولی و عرضی میباشد. بطورمعمول فرشهای تا رجشمار 30 را فرشهای معمولی یا درشتباف، فرشهای با رجشمار 30-40 را فرش با ظرافت متوسط و فرشهای با رجشمار بالاتر از 40را ریزباف و با درجه ممتاز تعریف مینمایند "یاوری، 1386، ص36 ". تراکم پرز موثرترین شاخص ساختمانی فرش در تعیین اکثر خواص عملکردی آن میباشدکه در شروع بر اساس کیفیت طرح اولیه فرش تعیین میگردد و طراحی خط تولید ازجمله مشخصات ابزارهای بافت، مواداولیه مصرفی،چلهکشی و حتی در برخی موارد مکانیزم تولید از نظر پودکشی و نوع گره بر پایه آن تعریف و تنظیم میگردند. پُری فرش یا تراکم پرز از مشخصههایی است که مشتریان فرش در هنگام خرید با مطالعه اطلاعات برچسب مشخصات آن و با تماس و فشار لامسهای پرزها آنرا ارزیابی میکنند. بطورمعمول فرشهای تا رجشمار 30 را فرشهای معمولی یا درشتباف، فرشهای با رجشمار 30-40 را فرش با ظرافت متوسط و فرشهای با رجشمار بالاتر از 40 را ریزباف و با درجه ممتاز تعریف مینمایند "یاوری،1384، ص 20".
2-4-5 مشخصات و خواص نخ های مصرفی در تولید فرش دستبافمهمترین مشخصات و خواص ساختمانی نخهای مورد استفاده در تولید هر فرش عبارتند از: نمره نخ(تکلا و چندلا)، تعدادلای نخ، تاب نخ(تکلا و چندلا)، سختی خمشی، استحکام و ازدیاد طول و یکنواختی نخ، که در تأمین مشخصات ساختمانی فرش و درنتیجه خواص عملکردی نهایی فرش تأثیرگذار میباشند.
جدول 2-2 نمونه ای از تناسب تجربی رایج بین مشخصات مواد اولیه مصرفی در فرش دستباف با تراکم پرز(رجشمار) را نشان میدهد.
جدول 2-2. تناسب مواد اولیه مصرفی با تراکم پرز(رجشمار) در فرش دستباف "مجابی، سمینار ملی فرش، 1388".رجشمار(دسی متر مربع) نمره پرز مصرفی(Nm) نمره تار مصرفی(Ne) نمره پود ضخیم(Ne) نمره پود نازک(Ne)
31˟31 2/3 24/20 24/10 یا 12/5 6/20
39˟39 2/4 21/20 20/10 یا 10/5 5/20
49˟49 2/5 15/20 16/10 یا 8/5 4/20
54˟54 2/6 12/20 14/10 یا 7/5 3/20
61˟61 2/7 12/20 12/10 یا 6/5 3/20
69˟69 2/8 9/20 10/10 یا 5/5 2/20
77˟77 2/10 9/20 10/10 یا 5/5 2/20
92˟92 2/14 چله ابریشمی 8/10 یا 4/5 2/20
100˟100 2/16 چله ابریشمی 8/10 یا 4/5 2/20
108˟108 2/16 چله ابریشمی 6/10 یا 3/5 2/20
2-5 خواص کیفیتی فرشبه طور کلی خواص کیفی فرش به سه دسته خواص ظاهری (از قبیل طرح و نقش، رنگبندی و همنشینی رنگها، مقاومت در برابر سایش و فرسایش)، خواص فیزیکی (از قبیل ضخامت و ارتفاع پرز، رجشمار و وزن متر مربع) و خواص مکانیکی (از قبیل افت ضخامت پرز، ارتجاعیت، درصد فشردگی، سختی و طول خمشی، خواص اصطکاکی و ...) تقسیم میگردند. "طباطبایی هنزایی، 1393، ص 4".
2-5-1- طبقه بندی خواص فیزیکی فرش هاخواص ضروری و ذاتی هر فرش را میتوان از دو جنبه خواص ظاهر هنری و خواص عملکردی بررسی و مطالعه نمود. خواص ظاهر هنری فرشهای دستباف به صورت ظرفیت ارائه یک سیمای ظاهری زیبا و جذاب هنری با ابعاد درونی و بیرونی تعریف میگردد. بطورکلی عوامل زیباییشناختی فرش را میتوان به دو دسته باطنی و ظاهری تقسیم نمود. عوامل باطنی منسوب به حالات روحی، معنوی و دریافتهای درونی هنرمند بوده و در بطن هنر نهفته میدانند مانند مشخصاتی نظیر نیت و صدق هنری هنرمند، شهود، تخیل و الهام، و حتی باورهای مذهبی و دینی که در روح فرش دستباف پنهان میباشد. مجموعه عوامل ظاهری نیز خود به دو دسته تقسیم میشوند: درونی و بیرونی. آن قسمت از زیباییهای فرش که در نگاه دقیقتر و دوم کارشناسان و متخصصان فرش و بافندگان دیده میشود را عوامل ظاهری درونی گویند. مهمترین زیباییهای بیرونی فرش عبارتند از : طرح و نقش، و رنگ و رنگبندی آن. خارج از ابعاد روانی زیبایی ظاهر فرش، ارتفاع پرز و جهت و زاویه خاب پرزها، و در معماری امروز تطبیق با دکوراسیون داخلی منازل و گاهاً عملکرد تزئیناتی و همگامی با نورپردازی فضای منازل امروزی، ویژگیهای سطحی فرش و تناسب ابعاد نیز بصورت ذهنی در این ارزیابی موثر میباشند "دریایی، فصلنامه گلجام، 1385، شماره4 و 5".
خواص عملکردی در اصل همان خواص مورد انتظار از فرش در هنگام استفاده یا راه رفتن بر روی آن میباشدکه تأمین حالت مطلوب این خواص در چرخه طراحی اولیه و سپس فرایند تولید فرش، کیفیت نهایی و رضایتمندی مصرفکنندگانش را فراهم خواهد نمود. خواص عملکردی فرش بعنوان یک منسوج با کاربرد پوشش کف براساس خواص و مشخصات مواد اولیه مصرفی بطور مخصوص نخهای پرز از نظر جنس الیاف، نمره نخ تک لا و چندلا و تاب نخ تکلا و چندلا، مشخصات ساختمانی فرش از جمله تراکم و ارتفاع پرز، نوع گره و سیستم بافت و حتی نوع تکمیلهای انجام شده بر روی آن تعیین میگردد” Onder, E., Berkalp, O.B., 2001"
2-6 خواص عملکردی فرشمهم ترین خواص عملکردی فرش دستباف را میتوان به 4 گروه عمده زیر تقسیم نمود:
حفظ ظاهر فرش
فاکتورهای راحتی
دوام
خواص فشاری
به موارد فوق، خواص فیزیکی دیگری مانند مشخصات جذب صوت به ویژه صدای سقوط پا، خواص حرارتی مناسب (دمای مناسب)، سختی خمشی مناسب در برابر چروک یا مچاله شدن، زیر دست و ثبات ابعادی در شرایط محیطی مختلف و حتی خواص الکترواستاتیکی نیز میتوان اضافه نمود”Pailthorpe, MT., 1988"
2-6-1 حفظ ظاهر فرش:فرش ها بطورمخصوص لایه پرزهای آنها در طول زمان استفاده در معرضنیروهایی مانند فشردگی محوری، خمشی، کششی و برشی، سایش و همچنین آلوده شدن با خاک، کثافات و انواع لکه قرار دارند که این عوامل با کاربرد نامتعارف، نگهداری و مراقبت نادرست و تکرار و استمرار، تغییر و تنزل مشخصات کیفی ظاهری آنها را باعث می گردند، که این تغییرات بصورت بصری و لامسهای قابل تشخیص میباشند. وقوع این شرایط سبب ایجاد ظاهر و ترکیب بد در فرش قبل از فرسایش کامل آن می گردد و به اصطلاح نزول کیفیت ظاهر رخ خواهد داد. حفظ یا تأمین حداقل مشخصات ظاهری فرش ها در تعیین طول عمر مفید یا دوام مصرف آن ها بسیار مؤثر بوده که علاوه بر لزوم نگهداری صحیح، کیفیت طراحی شایسته و کارشناسی در انتخاب مواد اولیه مناسب و متناسب با مشخصات ساختمانی از قبیل رجشمار (تراکم پرز) و ارتفاع پرز توسط تولید کننده، ضرورت مییابد. به طور کلی فرسایش عمده فرش ها در قسمت پر تردد، مسیر پیچ و قسمت های تا و مچاله شده و لبه های پله میباشد.در فرش های نو پرزها به صورت عمود بر لایه زمینه قرار دارند و فرش دارای بافت سطحی یکنواختی است. در هنگام استفاده و به مرور زمان در اثر پا خوردن، گذاشتن بار، چرک گرفتن و دیگر عوامل ، ظاهر زیبای فرش تغییر میکند”Wood, E.J., 1993"
2-6-2 راحتی قدمزدن بر روی فرشواکنشهای مکانیکی فرشها در برابر فعالیتهای بشر مانند ایستادن و قدمزدن بر روی آن، مخصوصاً هنگامیکه نیروی فشاری با زمان تغییر میکند در ارتباط با خواص فشاری آنها میباشد. خواص راحتی در ارتباط با قدمزدن و ایستادن با آسودگی و استواری بالا با حداقلکردن شوک ضربه یا تماس پا با کف و کاهش پتانسیل سقوط و لغزش انسان میباشد ” Dunlop, J.I., Jie, S., 1989" خوابیدگی یا پهنشدن پرزهای فرش بعد از بار فشاری و عدم عملکرد مکانیکی مطلوب خواص فشاری پرزها در قدمزدن باعث کاهش راحتی بشر در طول فعالیت بر روی فرش مانند ایستادن و راه رفتن میگردد. درک میزان این کاهش راحتی دارای اهمیت زیادی است زیراکه گزارشاتی از مشکلات فیزیکی ناشی از ایستادن طولانی و لغزش و سقوط بر روی کفپوشهای نامناسب مخصوصاً برای افراد مسن ارائه شده است ” Wu, J., Pan, N., Williams, K.R., 2007"راحتی هنگامیکه شخص بر روی فرشهای مختلف قدم میزند وابستگی زیادی به تأثیرات لایه زیرین فرش در کاهش شوک ناگهانی به بدن هنگامیکه پا با فرش برخورد میکند و حداقل کردن پتانسیل زمین خوردن، دارد. درجه راحتی قدمزدن ارائه شده توسط یک فرش به جز عملکرد خواص فشاری به عوامل متعدد دیگری مانند نقش لایه زیرین، ضریب به اندازه کافی بالای اصطکاک لغزشی برای جلوگیری از سرخوردن و پایداری جانبی فرش در مکان بستگی دارد ” Norton, M.A., Fiest, J.R., 1995"
2-6-3 دوام بلند مدت فرشمعمولاً فرشها سالها و حتی چندین دهه دارای طول عمر فرسایشی میباشند و این اندازهگیری آزمایشگاهی آنرا مشکل و نیاز به زمان طولانی دارد. دوام فرش بر اساس تعداد دور سایش یا فرسایش لازم تا حذف کامل لایه پرزها و رسیدن به لایه زیرین فرش تعریف میگردد. دو شاخص موثر در پیشبینی طول عمر یا دوام فرش، نرخ افت ضخامت و تراکم وزنی پرز میباشد ” Carnaby, G.A., Wood, E.J., 1989"
2-6-4 خواص فشاری فرشفرشها در حین استفاده معمولاً درمعرض دو نوع بار استاتیکی(مانند پایه میز و صندلی) و دینامیکی (مانند راه رفتن بر روی فرش) قرار دارند و نخهای پرز فرش در این بارگذاری فشاری ثابت یا سریع، متراکم شده که تغییرشکل آنها پیچیده بوده و هر ساق پرز بطورجداگانه تحت حالتهای مختلف تغییرشکل ناشی از فشار محوری، خمشی، پهنشدن، کشیدگی و برش میباشد. رفتار فشاری پرز فرشها در حین بارگذاری و عکسالعمل دینامیکی آنها پس از رفع بار نقش مهمی در عملکرد مکانیکی آنها دارد. نحوه واکنش مکانیکی به جز تأثیر در ظاهر فرش، از جهت ارائه شرایط راحت در طول فعالیتهای بدن انسان در قدمزدن و ایستادن بر روی فرش و همچنین آسودگی بالا در حداقلکردن شدت ضربه تماس پا و کاهش پتانسیل سقوط و لغزش و ادراکات تماسی یا زیردست مطلوب بر روی فرش بسیار مهم میباشد ” Carnaby, G.A., Wood, E.J., 1989". شکل 2-1 مقطع عرضی تغییرشکل فشاری را در لایه پرزهای نمونه فرش ماشینی با نخ پرز از جنس اکریلیک را نشان میدهد. پس از رفع بار بسته به خواص و مشخصات نخهای پرز و مشخصات ساختمانی فرش، نخهای پرز تمایل به بازگشتپذیری دارند که اغلب کمتر از 100% خواهد بود” Grover, G., Zho, S., Twilly, I.C., 1993".


شکل 2-3. مقطع عرضی تغییرشکل پرزهای فرش ماشینی cut-pile از جنس اکریلیک تحت بار فشاری ” Dayiary, M., Shaikhzadeh, S., Shamsi, M., 2009"بطورکلی رفتار مکانیکی ناشی از بارگذاری فشاری فرش متمرکز بر سه جنبه بازگشتپذیری الاستیک که سبب ارتجاعیت پرزها میگردد، مکانیزم غیرالاستیک(ناشی از لغزش اصطکاکی بین الیاف و بین نخها در حین خمش پرزها و همچنین خواص ویسکوالاستیک نخهای پرز) که خوابیدگی یا پهنشدن پرزها را باعث میشود، و همچنین مکانیزم فرسایشی(افت مشخصات پرز فرش بواسطه سایش)، میباشد” Onder, E., Berkalp, O.B., 2001".
2-6-4-1 بارگذاری فشاری فرشبرای بارگذاری فشاری فرشها به روش آزمایشگاهی و شبیه سازی حالت طبیعی بار ثابت(اثاثیه ساکن) و بار متحرک(راه رفتن انسان بر روی فرش)، تاکنون از روشهای مختلف زیر استفاده شده است.
2-6-4-1-1 قدمزدن عابرین بر روی فرش در مسیر یا راهروی مخصوص پرترددقدیمیترین روش است که با پهنکردن نمونه فرشها در مسیر یا راهروی عبور عابرین در مکانی پرتردد، بارگذاری متحرک با تعداد گام مشخص که توسط شمارشگری ثبت میگردد، اجرا میشود. تا دهه 70 میلادی از این روش با تعداد گام محدود(حداکثر تا 100 گام) تحت شرایط کنترل شده برای بررسی رفتار فشاری فرشها(بارگذاری سریع با بار متوسط 120 پوند براینچ مربع) استفاده شده است. از این روش با افزایش عبور عابرین تا 100000 گام، برای آزمونهای فرسایش فرش و ارزیابی تغییرات ظاهر فرش نیز بکارگرفته میشود. معایبی از جمله زمانبر بودن(در برخی مواقع ماهها نیز طول میکشد)، خاکگرفتن و چرکشدن فرش(ایجاد اختلال در ارزیابیهای بعدی فرش)، احتمال خطا در شمارش تعداد گام و سختیهای تأمین شرایط آزمایشگاهی مشابه و تکرار، باعث استفاده کمتر از این روش شده است ” Clegg, D.G., 1965"
2-6-4-1-2 بار گذاری استاتیکیفرشها در حین استفاده معمولاً درمعرض دو نوع بار استاتیکی(مانند پایه میز و صندلی) و دینامیکی (مانند راه رفتن بر روی فرش، حرکت اثاثیه بر روی فرش) قرار دارند.نخهای پرز فرش در این بارگذاری فشاری ثابت یا سریع، متراکم شده که تغییرشکل آنها پیچیده بوده و هر ساق پرز بطورجداگانه تحت حالتهای مختلف تغییرشکل ناشی از فشار محوری، خمشی، پهن شدن، کشش و برش می باشد. رفتار فشاری پرز فرشها در حین بارگذاری و عکسالعمل دینامیکی آنها پس از رفع بار نقش مهمی در عملکرد مکانیکی آنها دارد “Carnaby, G.A., Wood, E.J., 1989". دستگاه بارگذاری استاتیکی با بازوی اعمال نیرو از سال 1966 تا به امروز بر همان اساس بکارگرفته میشود. اغلب در این دستگاه بازوی افقی با وزنه انتهایی جهت اعمال بار با تناسب طولی 1:5 نسبت به بازوی در تماس با کالا، طراحی شده است. (5 برابر مقدار وزنه اضافه شده به انتهای بازوی افقی، به نمونه بار فشاری ثابت اعمال خواهد شد). طبق استاندارد مربوطه، بار ثابت مشخص برای دو حالت بارگذاری کوتاهمدت 2 ساعت و بلند مدت 24 ساعت، بر روی نمونه اعمال میگردد. مطالعه این رویه و بازیابی حاصل نوعی پدیده خزش فشاری را تداعی میکند. معمولاً ضخامت نمونهها در حالت بارگذاری کوتاه مدت؛ بلافاصله(1دقیقه)، 15، 30 و 60 دقیقه پس از رفع بار و درحالت بارگذاری بلند مدت؛ بلافاصله(2دقیقه)، یک و 24 ساعت پس از رفع بار اندازهگیری و ثبت میگردند. برای تحلیل نتایج روند بازیابی، تغییرات ضخامت فرش پس از رفع بار نسبت به زمان بصورت گسسته ترسیم و لذا مشخصههای فشردگی و ارتجاعیت پرزها قابل بررسی میگردد“Ross, D.A., Palmer, D.G., 1973"

شکل2-4. دستگاه بارگذاری استاتیکی2-6-4-1-3 بار گذاری دینامیکیدستگاه بارگذاری دینامیکی دارای قسمت ضربهزن با نرخ معمول 14 ضربه در دقیقه، سقوط وزنه 82/2 پوندی به نمونهای که دارای حرکت رفت و برگشت عرضی محدودی میباشد را اجرا نموده و معمولاً با تنظیم تا حداکثر 1000 ضربه، مشابه روش استاتیکی برای بازههای زمانی مشخص پس از رفع بار، نمودار روند بازیابی یا تغییر ضخامت فرش به زمان بصورت گسسته ترسیم و تحلیل میگردد“Mirjalili, S.A., Sharzehee, M., 2005"

شکل2-5. دستگاه بارگذاری دینامیکی2-6-4-1-4 بارگذاری فشاری ارتعاشیمطابق مطالعات بیومکانیکی مشخص شده است که حد نهایی زمان اعمال نیروها در قدمزدن معمول انسان بر روی فرش، در زمان کوتاه تقریباً 20 میلیثانیه میباشد که متناظر با فرکانس 50 هرتز میباشد، لذا خواص فشاری دینامیکی فرشها در این دامنه از فرکانس قابل مطالعه میباشد“Dunlop, J.I., Jie, S., 1991"
با تکنیک ارتعاش و دستگاه ارتعاشساز مقدار کرنش ثابتی با فرکانس تا یک هرتز به نمونه فرش اعمال میگردد و مقادیر تنش حاصل در پرزها توسط قطعه حساس دستگاه ثبت میگردد. علاوه بر نمودار تنش-کرنش بارگذاری ارتعاشی، مدول دینامیکی فشاری و افت استهلاکارتعاش فرش نیز قابل اندازهگیری میشود“Horino, T., Yabunaka, T., Morikawa, M., 1971"

شکل2-6. بارگذاری فشاری ارتعاشی2-6-4-1-5 بارگذاری فشاری با نرخ ثابت ازدیاد فشردگیدر ابتدا از دستگاه ضخامتسنج دومنظوره، با توانایی انجام همزمان دو عمل بارگذاری فشاری گسسته افزایشی(تا بار حداکثر و برعکس) و اندازهگیری ضخامت فرش، استفاده میشد " Anderson, S.L., Clegg, D.G., 1961". دستگاههای جدید اینسترون با طراحی ویژه فکهای بالا و پایین دستگاه و با قابلیت تنظیم بارگذاری فشاری پیوسته با نرخ فشردگی ثابت(5 تا 20 میلیمتر در دقیقه) و برعکس، امکان مطالعه رفتار فشاری پرزهای فرش در حین بارگذاری دینامیکی را تا حداکثر نیروی فشاری مدنظر، فراهم کرده است.

شکل 2-7. بارگذاری فشاری با دستگاه اینسترون بر روی نمونه فرش “Dayiary, M., Shaikhzadeh, S., Shamsi, M., 2010"با انتقال مستقیم نتایج به سیستم کامپیوتری دستگاه، منحنی نیرو- فشردگی و بازگشتپذیری ترسیم و محاسبات برخی مشخصههای فشاری بطور مستقیم حاصل میگردد. نکته مهم اینکه همواره در این روش در ابتدای کار جهت همسطحکردن پرزها و یا الیاف بیرون زده احتمالی بالاتر از ارتفاع اصلی پرز نمونه فرش، با اعمال بار فشاری حداقل؛ 25/0 پوند براینچ مربع(معادل 6/17 گرم بر سانتیمترمربع) شرایط آزمون را کالیبرهکرده و سپس بار حداکثر با نرخ ثابت فشردگی اعمال میگردد“Laughlin, K.C., Cusick, G.E, 1968"
2-6-4-2 خواص فشاری فرش هابه طور کلی خواص فشاری فرش ها تحت شرایط مختلف بارگذاری لایه پرزها عبارتند از:
1- درصد فشردگی
2- انرژی فشردگی
3- درصد بازگشت پذیری
4- انرژی بازگشت الاستیک
5- درصد ارتجاعیت
6- انرژی اتلافی
7- درصد افت ضخامت
8- مدول فشاری
2-6-4-2-1 درصد فشردگیحد نهایی فشردگی(تغییرضخامت) پرزهای فرش تحت بار فشاری حداکثر تنظیمی دستگاه اینسترون و تغییر ارتفاع پرز فرش بلافاصله پس از رفع بار فشاری استاتیکی و دینامیکی میزان فشردگی پرز فرش نامیده می شود. میزان فشردگی و درصد قابلیت فشردگی پرزهای فرش(%S)را مطابق روابط زیر می توان محاسبه نمود:
%S = (h0-h1h1) × 100

شکل 2-8. درصد فشردگی2-6-4-2-2 انرژی فشردگیانرژی یا کار انجام شده جهت فشردگی پرز فرش ها همان انرژی کل بارگذاری بوده که اندازه آن برابر مساحت زیر منحنی نمودار بارگذاری حاصل، مانند مساحت زیر منحنی ABD در شکل زیر میباشد.

شکل 2-9. انرژی فشردگی2-6-4-2-3 درصد بازگشت پذیریبطورکلی در بارگذاری کششی یا فشاری، مقدار بازگشت منسوج به اندازه اولیه پس از رفع بار را بازگشت پذیری گویند. واکنش مکانیکی پرزهای فرش در جهت بهبود تغییر شکل فشاری را بازگشت پذیری یا بازیابی پرز گویند که معمولاً مقدار این بازیابی بعد از 24 ساعت پس از رفع بار را بازگشت الاستیک یا الاستیسیته پرزها گویند.

شکل 2-10. درصد بازگشت پذیری2-6-4-2-4 انرژی بازگشت الاستیکانرژی بازگشت پذیری الاستیک، پرزها را از سطح تغییر شکل حداکثر ծsبه سطح تغییر شکل بعد از t واحد زمان پس از رفع بار بهبود میدهد (ծ)، لذا مقدار ծE = ծS – ծ را میتوان تغییر شکل اصلاحی (بهبود یافته) نام گذاری نمود و نسبت ᴪ به عنوان ضریب بازگشت پذیری الاستیک بیانگر انرژی پتانسیل الاستیک درکل انرژی انتقالی به پرزها توسط فشار استاتیکی، مشابه ارتجاعیت پرز با تقسیم انرژی بازگشت پذیری الاستیک به انرژی فشردگی تعریف و محاسبه میگردد. نیروی به کار رفته جهت محاسبه انرژی الاستیک را نیروی استردادی مینامند که در حرکت پرزها به سمت موقعیت اولیه شان تأثیر گذار بوده و با تغییر زمان بازگشت پذیری، تغییر میکند. مطابق شکل 2-8 و مساحت زیر منحنی BCE میتوان کار یا انرژی بازگشت پرزها در هر لحظه زمان پس از رفع بار را محاسبه نمود “Celik, N., Koc, E.," 2007"
2-6-4-2-5 درصد ارتجاعیتتوانایی و قابلیت پرزهای فرش در بازگشت از فشردگی را ارتجاعیت یا جهندگی می گویند. معمولاً فرشها در لحظات اولیه رفع بار، بازگشتی الاستیک یا خطی و پس از آن بازگشتی ویسکوالاستیک و غیرخطی دارند.
%Resilience = work of Recoverywork of Compression×100= Area of BECArea of ADB2-6-4-2-6 انرژی اتلافینقطه مقابل انرژی الاستیک پرزها، انرژی استهلاکی یا میرا شدن میباشد که یک انرژی مرده یا اتلافی است که صرف اصطکاک داخلی پرزها میگردد و در بازگشت پذیری پرزها سهمی ندارد. اصطکاک داخلی بیشتر باعث گرمای بیشتر و افت ارتجاعیت میگردد. انرژی استهلاکی از تفاوت انرژی فشردگی از انرژی الاستیک پرزها محاسبه میشود. نسبتφ نیز به عنوان ضریب میرایی جهت، انرژی باقیمانده با تقسیم انرژی استهلاکی به انرژی کل فشردگی تعریف میگردد.
φ = WD/W2m×100%

شکل 2-11. انرژی اتلافی2-6-4-2-7 درصد افت ضخامتیکی از عوامل تنزل کیفیت فرش ها افت ضخامت پرزهای آن در حین استفاده و یا تغییرشکل پرزها در فشار می باشد. بواسطه این کاهش ضخامت، حالت و شرایط استقرار پرزها یا ترکیب بافت پرزهای فرش تغییر کرده و باعث افت ظاهر فرش نسبت به ظاهر اولیه اش می گردد، علاوه براین خیلی از خواص فرش از جمله قابلیت ارتجاعیتش در سیکلهای بعدی بارگذاری نیز تنزل خواهد داشت. فرسایش پرزهای فرش در برابر عوامل ساینده نیز افت ضخامت فرش را نه بواسطه خوابیدگی پرزها، بلکه بواسطه شکستگی و ریزش الیاف از نخ پرز ایجاد خواهد کرد. دلایل افت ضخامت فرش همان دلایل عدم ارتجاعیت کامل پرزها می باشد که افت مشخصات پرزها در اثر سایش بواسطه خستگی و شکستن الیاف و ریزش الیاف آزاد از نخ پرز را نیز باید به آن اضافه نمود.
h2 = (ծh2) × 100 = (h2-h0h2) × 100

شکل 2-12. درصد افت ضخامت2-6-4-2-8 مدول فشاریمدول فشاری فرش همان سختی یا مقاومت پرزهای فرش در برابر بار فشاری اعمالی می باشد که معمولاً در یک سیستم الاستیک مدول اولیه از شیب قسمت خطی نمودار بارگذاری تعیین می گردد.ضریب سختی فشاری یا مدول بالاتر در فرش ها، تغییر شکل کمتر و ارتجاعیت بهتر را حاصل خواهد کرد“Wu, J., Pan, N., Williams, K.R., 2007"

222222222

انرﮊیهای مورد استفاده در نیروگاههای تولید پراکنده4
انرﮊیهای تجدید پذیر4
انرﮊی باد4
منشاﺀ باد5
توزیع جهانی باد5
اندازه گیری پتانسیل انرﮊی باد6
قدرت باد..7
مزایای بهره برداری از انرﮊی باد7
پتانسیل باد در ایران7
توربینهای بادی و انواع آن8
انواع کاربرد توربینهای بادی8
انرﮊی خورشید8
کاربردهای انرﮊی خورشیدی9
کاربردهای نیروگاهی9
کاربردهای غیر نیروگاهی9
مصارف و کاربردهای فتوولتائیک9
انرﮊی های تجدیدناپذیر10
انرﮊی گاز10
ذخایر و میادین گاز طبیعی10
شبکه گذاری گاز طبیعی در ایران10
انشعابات و مصرف کنندگان گاز طبیعی11
انرﮊی نفت12
فصل دوم:
انواع تولید پراکنده 14.............................................................................
مقدمه15
7
انواع تولید پراکنده16
توربینهای گازی احتراقی16
توربینهای کوچک17
سلولهای سوختی19
توربینهای بادی20
شبکه های فتوولتاییک22
وسایل ذخیره انرﮊی23
نیروگاههای انرﮊی جزر و مد24
نیروگاههای ترمو الکتریک24
نیروگاههای ترمیونیک24
نیروگاههای بیوماس25
نیروگاه های مبدل انرﮊی خورشیدی – حرارتی – الکتریکی26
نیروگاه تولید همزمان برق، گرما و سرما27
نیروگاههای آبی کوچک28
دیزل ﮊنراتور28
چرخ لنگر28
موتورهای رفت و برگشتی28
تعاریف مربوط به تولید پراکنده29
مکان تولید پراکنده29
هدف تولید پراکنده29
میزان تولید در تولید پراکنده29
محدودیتهای عملکردی تولید پراکنده29
کاربردهای تولید پراکنده31
نحوه اتصال منابع تولید پراکنده به شبکه31
تقسیم بندی های مختلف تولید پراکنده32
تلفات توان در شبکه های توزیع شعاعی34
نتیجه گیری34
فصل سوم:
تقسیم بندی اقلیمی ایران و انتخاب ده شهر نمونه35
مقدمه36
تقسمیات اقلیمی در جهان36
تقسیمات اقلیمی در ایران37
8
روش اولگی40
بحث و نتیجهگیری..41
فصل چهارم:
تعیین تابع هدف47
مقدمه48
دسترسی تجاری48
هزینه های اولیه ونصب49
ضریب کارکرد50
محاسبه مقدار قدرت الکتریکی تولیدی توسط پنلهای خورشیدی و ضریب کارکرد50
مقدمه50
تشعشعات خورشید بیرون از محیط زمین51
ثابت خورشیدی52
مقدار شدت تابش خورشید در خارج از اتمسفر زمین و برروی سطح افقی 52................................................
زاویه انحراف53
متوسط ضریب صافی ماهیانه53
ضریب صافی لحظهای53
تابش پراکنده و مستقیم53
تابش خورشید توسط صفحه ای که با شیب β که رو به جنوب نصب شده است54
محاسبه ضریب کارکرد در توربین بادی54
متوسط سرعت باد55
واریانس.55
پارامترهای K و 55C
تولید متوسط قدرت توربین56
ضریب کارکرد56
هزینه های بهره برداری ‐ تعمیر – نگهداری57
هزینه سوخت57
هزینه برق و بیان تابع هدف57
فصل پنجم:
الگوریتم و فلوچارت برنامه59
فلوچارت محاسبه ضریب کارکرد در سیستم فتو ولتائیک60
فلوچارت محاسبه ضریب کارکرد در سیستم توربین بادی62
9
فلوچارت محاسبه 64COE
نتایج حاصل از تابع هدف66
فصل ششم:
اصول مدلسازی سیستمهای قدرت کوچک توسط 73......HOMER
مقدمه ای بر مدلسازی سیستمهای قدرت کوچک 1 توسط 74HOMER
شبیه سازی.75
بهینه سازی...79
تحلیل حساسیت.83
بررسی عدم قطعیت ها.84
تحلیل حساسیت مجموعه اطلاعات ساعت به ساعت...85
مدلسازی اقتصادی.86
فصل هفتم:
شبیه سازی با استفاده از نرم افزار homer برای شهر نمونه تهران 89....................................
فصل هشتم:
نتیجه گیری و ارائه پیشنهادات101
پیوست :1
اصول همسان سازی هزینه ها و فایده ها 104.........
پیوست:2
آمار هواشناسی108
پیوست :3
نرم افزار برنامه..119
منابع و ماخذ124
چکیده انگلیسی 128...............................................................................................................................

1 Micropower sys-- modeling
10
ردیف جدول عنوان صفحه 1‐1 ذخایر قابل استحصال گاز طبیعی کشور در سال 1381 10 2‐1 مقدار شبکه گذاری انجام شده توسط شرکتهای گازرسانی استانی 12 3‐1 ذخایر هیروکربوری مایع ایران 14 4‐1 میزان ذخایر و شاخص جایگزینی ذخایر به تولید کشور در سالهای 80‐81 14 2‐1 تقسیم بندی تولید پراکنده 32 2‐2 تقسیم بندی تولید پراکنده 33 2‐3 دسته بندی تولید پراکنده بر اساس مصرف سوخت 33 3‐1 تقسیمات نه گانه اقلیمی در ایران 41 3‐2 مشخصات شهرهای انتخاب شده 41 3‐3 شرایط اقلیمی شهر اصفهان در ماههای مختلف سال 42 3‐4 شرایط اقلیمی شهر اهواز در ماههای مختلف سال 42 3‐5 شرایط اقلیمی شهر بندر عباس در ماههای مختلف سال 43 3‐6 شرایط اقلیمی شهر تبریز در ماههای مختلف سال 43 3‐7 شرایط اقلیمی شهر تهران در ماههای مختلف سال 44 3‐8 شرایط اقلیمی شهر رشت در ماههای مختلف سال 44 3‐9 شرایط اقلیمی شهر شیراز در ماههای مختلف سال 45 3‐10 شرایط اقلیمی شهر کرمان در ماههای مختلف سال 45 3‐11 شرایط اقلیمی شهر مشهد در ماههای مختلف سال 46 3‐12 شرایط اقلیمی شهر همدان در ماههای مختلف سال 46 4‐1 دسترسی تجاری انواع تکنولوﮊی DG 48 4‐2 مشخصات انواع DG مورد مطالعه 58 11
ردیف شکل عنوان صفحه 2‐1 سیستم بازیافت حرارت 17 2‐2 شکل ساده یک میکرو توربین 18 2‐3 مراحل عملکرد پیلهای سوختی 19 2‐4 اجزاﺀ توربین بادی 20 2‐5 نحوه عملکرد سیستمهای فتوولتائیک 22 2‐6 مراحل عملکردی موتورهای رفت و برگشتی 29 2‐7 شبکه شعاعی معمولی 34 4‐2 زمین در گردش سالانه خودش بدور خورشید 51 4‐2 نمودار تغییرات Gon بر حسب روزهای سال 52 4‐3 c به ازاﺀ پارامتر K 55 u 5‐1 فلوچارت محاسبه cf در فتوولتائیک 61 5‐2 فلوچارت محاسبه ضریب کارکرد توربینهای بادی 63 5‐3 فلوچارت محاسبه هزینه COE 65 5‐4 مقدار COE انواع DG در شهر اصفهان 66 5‐5 مقدار COE انواع DG در شهر اهواز 66 5‐6 مقدار COE انواع DG در شهر بندرعباس 67 5‐7 مقدار COE انواع DG در شهر تبریز 67 5‐8 مقدار COE انواع DG در شهر تهران 68 5‐9 مقدار COE انواع DG در شهر رشت 68 5‐10 مقدار COE انواع DG در شهر شیراز 69 5‐11 مقدار COE انواع DG در شهر کرمان 69 5‐12 مقدار COE انواع DG در شهر مشهد 70 5‐13 مقدار COE انواع DG در شهر همدان 70 5‐14 مقایسه COE باد در ده شهر نمونه 71 5‐15 مقایسه COE فتوولتائیک در ده شهر نمونه 71 5‐16 مقایسه CF توربین بادی در ده شهر نمونه 72 5‐17 مقایسه CF فتوولتائیک در ده شهر نمونه 72 6‐1 ارتباط بین ارکان مختلف نرم افزار HOMER 75 6‐2 نمونه هایی از سیستم های قدرت کوچک شبیه سازی شده با HOMER 77 6‐3 نتایج نمونه از تحلیل ساعتی 79 6‐4 سیستم بادی‐ دیزلی 80 6‐5 فضای جست و جو که شامل 140 حالت مختلف است 81 6‐6 نتایج کلی شبیه سازی که طبق NPC مرتب شده اند 82 6‐7 نتایج دسته بندی شده بهینه سازی 82 12
6‐8 نمونه ای از تحلیل حساسیت 84 6‐9 نتایج تحلیل حساسیت با قیمت متغیر برای سوخت 85 6‐10 نوع سیستم بهینه 86 7‐1 انتخاب بار‐ دستگاهها و حالت شبکه 89 7‐2 ورود اطلاعات ساعتی بار در روزهای هفته به تفکیک ماههای مختلف 89 7‐3 ورود اطلاعات ساعتی بار روز تعطیل آخر هفته 90 7‐4 انتخاب نوع سوخت مصرفی 90 7‐5 شماتیک نرم افزار بعد از وارد کردن مشخصات دستگاهها 91 7‐6 ورود اطلاعات ضریب صافی آسمان به تفکیک ماه برای شهر تهران 91 7‐7 ورود اطلاعات سرعت باد به تفکیک ماه برای شهر تهران 92 7‐8 قیمت دیزل بر حسب دلار بر لیتر(0.1دلار بر لیتر) 92 7‐9 0.0025 دلار بر متر مکعب) 92 قیمت گاز بر حسب دلار بر متر مکعب ( 7‐10 اجرای نرم افزارتوسط دکمه CALCULATE 93 7‐11 نتایج شبیه سازی اولین انتخاب بهینه 93 7‐12 قدرت خروجی ساعتی توسط دستگاه میکروتوربین در روز اول ماه 94 7‐13 قدرت خروجی ساعتی توسط دستگاه دیزل ﮊنراتور در روز اول ماه 94 7‐14 قدرت خروجی ساعتی توسط دستگاه موتور احتراق درونی در روز اول ماه 94 7‐15 قدرت خروجی ساعتی توسط سه دستگاه در روز اول ماه 95 7‐16 نتیجه شبیه سازی استفاده از تمام دستگاههای ) DG بدترین انتخاب بهینه) 95 7‐17 قدرت خروجی ساعتی توسط دستگاه PV در روز اول ماه 96 7‐18 قدرت خروجی ساعتی توسط دستگاه توربین بادی در روز اول ماه 96 7‐19 قدرت خروجی ساعتی توسط دستگاه میکرو توربین در روز اول ماه 96 7‐20 قدرت خروجی ساعتی توسط دستگاه دیزل ﮊنراتور در روز اول ماه 97 7‐21 قدرت خروجی ساعتی توسط دستگاه موتور احتراق درونی در روز اول ماه 97 7‐22 قدرت خروجی ساعتی توسط دستگاه باطری در روز اول ماه 97 7‐23 حساسیت نسبت به تغییرات گاز و دیزل 98 7‐24 حساسیت نسبت به تغییرات سرعت باد و قیمت دیزل با تابش خورشید برابر6kwh/m2/d 98 7‐25 حساسیت نسبت به تغییرات سرعت باد و قیمت دیزل با تابش خورشید برابر4.55kwh/m2/d 98 7‐26 حساسیت نسبت به تغییرات قیمت دیزل و تابش خورشید 99 7‐27 حساسیت نسبت به تغییرات قیمت گاز طبیعی و تابش خورشید 99 13
چکیده
از زمانی که بحث مولدهای پراکنـده در نقـاط مختلـف دنیـا رواج یافتـه، تـاکنون مباحـث زیـادی در ایـن خصوص مفتوح مانده است. سازندگان اصلی این نوع مولدها همواره به دنبال کاهش هزینه های مربوط به طراحـی، ساخت و خدمات پس از فروش بوده اند. در حال حاضر بدلیل بکارگیری تکنولوﮊیهای جدید، برخی از انـواع ایـن مولدها همچنان دارای سرمایه گذاری پایه اولیه بالایی بوده و قیمت تمام شده برق تولیدی آنها قابل رقابت بـا رویـه های جاری نیست. در حال حاضر در کشور ما بدلیل ارزان بودن قیمت سوخت، علاوه بر عدم ارزش انرﮊی گرمائی تولیدی برای واحدها و مصارف مختلف، مصرف انرﮊی هنـوز جایگـاه واقعـی خـود را پیـدا نکـرده اسـت. هزینـه تجهیزات برای تکنولوﮊیهای DG اغلب بر حسب هزینه آنهـا در هـر کیلـووات از بـرق تولیـدی، قیمـت گـذاری می گردد. در این پروژه - ریسرچ، ابتدا هزینه تولید برق انواع نیروگاههای تولید پراکنده با توجه به پتانسیل انـرﮊی موجـود در
مناطق مختلف جغرافیایی کشور تعیین و سپس به اصـول شـبیه سـازی سیـستمهای قـدرت کوچـک بـا اسـتفاده از نرم افزار HOMER برای شهر نمونه تهران پرداخته می شود. و نتایج حاصل از شـبیه سـازی بـا نتـایج پـروﮊه
مقایسه می گردد. از نتایج مشاهده می گردد که در بین انواع نیروگاههای تولید پراکنده موتورهای احتراق درونـی در تمامی شهرها دارای هزینه تولید انرﮊی کمتری نسبت به دیگر نیروگاههای تولید پراکنده دارا می باشد و همچنین بـا توجه به منابع گاز طبیعی فراوان در کشور ایران استفاده از نیروگاههای تولید پراکنده که با سوخت گاز کار می کننـد دارای هزینه تولید برق کمتری می باشند.
1
مقدمه
از زمانی که بحث مولدهای پراکنده در نقاط مختلف دنیا رواج یافته، تاکنون مباحث زیادی در این خصوص مفتوح مانده است و با توجه به جدید بودن ایده بکارگیری گسترده از این واحدها و نحوه مشارکت بخشهای غیر دولتی و همچنین نحوه حمایت دولت برای بهره برداری از آنها این بحث هنوز بصورت قـانونی مـدون اسـتخراج نگردیـده است. سازندگان اصلی این نوع مولدها همواره به دنبال کاهش هزینه های مربوط بـه طراحـی، سـاخت و خـدمات پس از فروش بوده اند. در حال حاضر بدلیل بکارگیری تکنولوﮊیهای جدید، برخی از انـواع ایـن مولـدها همچنـان دارای سرمایه گذاری پایه اولیه بالایی بوده و قیمت تمام شده برق تولیدی آنها قابل رقابـت بـا رویـه هـای جـاری نیست. بایستی توجه داشت که این مولدها دارای امکانات و مشخصات ویژه ای هستند که قیـاس آنهـا را بـا سـایر واحدهای تأمین کننده برق امکان پذیر می سازد. در حال رشدی معادل 4/7 درصد برای مصرف انرﮊی برق (بطور متوسط) در اکثر کشورهای جهان تعیین شده است. که البته طبق اظهار نظر مسؤلان این روند در کشور، دارای رشد حدود %8 سالیانه است. با توجه به راندمان حدود %50 نیروگاهها (سیکل ترکیبی) و مد نظر قراردادن این موضـوع که تلفات ناشی از انتقال انرﮊی و توزیع آن رقمی معادل 10 الی 15 درصد را در بردارد تأمین مازاد نیاز انـرﮊی بـه معنای استفاده فراوان از منابع انرﮊی فسیلی است.
جهت رفع این نقیصه استفاده از انرﮊیهای نو و تجدید پذیر1 و همچنین ایجاد یک الگوی مصرف مناسب به همراه تجدید ساختار در صنعت برق با بهره گیری از مولدهای پراکنده، راهکارهای با ارزش و مهم محسوب میـشوند. در اکثر کشورهای جهان که بهای انرﮊی دارای ارزش واقعی نیست مـصرف بـی رویـه از آن هزینـه هـای فراوانـی در بردارد. در حال حاضر در کشور ما بدلیل ارزان بودن قیمت سوخت، علاوه بر عدم ارزش انـرﮊی گرمـائی تولیـدی برای واحدها و مصارف مختلف، مصرف انرﮊی هنوز جایگاه واقعی خود را پیدا نکرده است. مولدهای پراکنـده ای که در ادامه از آنها صحبت به میان خواهد آمد علاوه بر حفظ منابع انرﮊی و جلوگیری از اتـلاف آن، بـدون داشـتن آلاینده های زیست محیطی و صوتی شرایط حفظ محیط زیست را نیز فراهم می سازند.
از لحاظ بعد تاریخی تولید کننده های برق به صورت پراکنده بودند و به طور محلی مورد استفاده قرار می گرفتند.
بعدها به دلایل اقتصادی و تکنیکی تمرکز تولید بیشتر شد، تا بـه حالـت امـروزی در آمـد. در عـصرحاضر بـدلایل متعددی تولید در حال تغییر ماهیت به تولید پراکنده می باشد. طبق پیش بینی انسیتیتو تحقیقـات بـرق آمریکـا2 تـا سال 2010 حدود %25 تولید به صورت تولید پراکنده خواهد بود و نیز طبق پیش بینی مؤسسه گاز طبیعی آمریکـا تا سال 2010 حدود %30 تولید به صورت پراکنده خواهد بود.

1 - Renewable Energy 2 - EPRI
2
در ادامه ما به بحث شرایط اقلیمی کشور ایران می پردازیم. کشور ایران 1648195 کیلومتر مربع وسعت دارد و در غرب قاره آسیا واقع شده و جزﺀ کشورهای خاورمیانه محسوب می شود. در مجموع محیط ایـران 8731 کیلـومتر می باشد. حدود 90 درصد خاک ایران در محدوده فلات ایران واقع شده است. بنابراین ایران کـشوری کوهـستانی محسوب می شود. بیش از نیمی از مساحت ایران را کوهها و ارتفاعات، یـک چهـارم را صـحراها و کمتـر از یـک چهارم را اراضی قابل کشت تشکیل می دهند. ایران دارای آب و هوای متنوع و متفاوت اسـت و بـا مقایـسه نقـاط کشور این تنوع را بخوبی می توان مشاهده کرد. میزان تفاوت و ترکیب گوناگون عوامل اقلیمی کـه خـود ناشـی از تفاوت موقعیت جغرافیایی مناطق مختلف است، حوزههـای اقلیمـی متفـاوتی در جهـان پدیـد آورده کـه هـر یـک ویژگیهای خاصی دارد. محیط زیست، شهرها و حتی بناهای مربوط به این حوزههای اقلیمی، ویژگیهای خاصـی متناسب با شرایط اقلیمی خود به دست آوردهاند. بدین منظور، نخست به تقسیمات اقلیمی در سطح جهان و ایـران اشاره نموده و سپس به انتخاب ده شهر در مناطق مختلف اقلیمی ایران پرداخته می شود.
در ادامه به تعیین هزینه تولید برق از یک نیروگاه تولید پراکنده می پردازیم که یکی از عوامل مهم به هنگام اسـتفاده از یک تکنولوﮊی DG، هزینه می باشد. بهرحال تعیین هزینه یک تکنولوﮊی DG اغلب پیچیده می باشد. علاوه بـر هزینه یا سرمایه اولیه تجهیزات، نیروی کار و دیگر مخارج مربوط به نصب، بهره برداری و تعمییرات تجهیزات نیـز وجود دارد. همچنین هزینه برق تولیدی توسط تکنولوﮊی DG می تواند برآورد و با قیمت موجـود پرداخـت شـده برای برق شبکه قدرت مقایسه شود. هزینه تجهیزات برای تکنولوﮊیهای DG اغلب بـر حـسب هزینـه آنهـا در هـر کیلووات از برق تولیدی و یا دلار بر کیلووات، قیمت گـذاری مـی گـردد. بـرای انتخـاب یکـی از انـواع مختلـف نیروگاههای تولید پراکنده عوامل مختلفی وجود دارد تا مشخص شود کدام نیروگاه برای وضعیت ویژه مناسـب تـر می باشد. که این عوامل در فصل چهارم به تفصیل تشریح گردیده است. در پایان با استفاده از نرم افـزار HOMER
به مدلسازی سیستمهای تولید پراکنده کوچک می پردازیم که این نرم افزار قابلیت انتخاب بهینه هیبرید انواع تولیـد پراکنده را دارا می باشد.
3

فصل اول:
بررسی انرﮊیهای تجدید پذیر و تجدیدناپذیر مورد استفاده در نیروگاههای تولید پراکنده((DG

4
انرﮊیهای مورد استفاده در نیروگاههای تولید پراکنده به دو نوع تقسیم می شود : [1]-[10]
الف‐ تجدید پذیر
ب‐ تجدید ناپذیر
انرﮊیهای تجدید پذیر:
انرﮊی باد
انرﮊی خورشید
انرﮊی باد
انرﮊی باد یکی از انواع اصلی انرﮊی های تجدید پذیر می باشد که از دیرباز ذهن بشر را به خود معطوف کرده بـود بطوریکه وی همواره به فکر کاربرد این انرﮊی در صنعت بوده است. بشر از انرﮊی باد بـرای بـه حرکـت در آوردن قایقها و کشتی های بادبانی و آسیابهای بادی استفاده می کرده است. در شرایط کنونی نیز با توجـه بـه مـوارد ذکـر شده و توجیه پذیری اقتصادی انرﮊی باد در مقایسه با سایر منابع انرﮊیهای نو، پرداختن به انرﮊی باد امری حیـاتی و ضروری به نظر می رسد. در کشور ما ایران، قابلیتها و پتانسیلهای مناسبی جهت نصب و راه اندازی توربینهای بـرق بادی وجود دارد، که با توجه به توجیه پذیری آن و تحقیقات، مطالعات و سرمایه گذاری که در این زمینـه صـورت گرفته، توسعه و کاربرد این تکنولوﮊی، چشم انداز روشنی را فرا روی سیاستگذاران بخـش انـرﮊی کـشور در ایـن زمینه قرار داده است.
انرﮊی باد نظیر سایر منابع انرﮊی تجدیدپذیر از نظـر جغرافیـایی گـسترده و در عـین حـال بـه صـورت پراکنـده و غیرمتمرکز و تقریبا همیشه دردسترس می باشد. انرﮊی باد طبیعتی نوسانی و متناوب داشـته و وزش دائمـی نـدارد.
هزاران سال است که انسان با استفاده از آسیابهای بادی، تنها جزﺀ بسیار کوچکی از آن را استفاده می کند.
این انرﮊی تا پیش از انقلاب صنعتی بعنوان یک منبع انرﮊی، بطور گسترده ای مورد استفاده قرار می گرفت ولـی در دوران انقلاب صنعتی، استفاده از سوختهای فسیلی بدلیل ارزانی و قابلیت اطمینان بالا، جایگزین انرﮊی باد گردیـد.
در این دوره، توربینهای بادی قدیمی دیگر از نظر اقتصادی قابل رقابت با بازار انرﮊیهای نفت و گاز نبودند. تا اینکه در سالهای 1973 و 1978 دو شوک بزرگ نفتی، ضربه بزرگی به اقتـصاد انرﮊیهـای حاصـل از نفـت و گـاز وارد آورد. به این ترتیب هزینه انرﮊی تولید شده بوسیله توربینهای بادی در مقایسه با نرخ جهـانی قیمـت انـرﮊی بهبـود یافت. پس از آن مراکز و موسسات تحقیقاتی و آزمایـشگاهی متعـددی در سراسـر دنیـا بـه بررسـی تکنولوﮊیهـای مختلف جهت استفاده از انرﮊی باد بعنوان یک منبع بزرگ انـرﮊی پرداختنـد. بـه عـلاوه ایـن بحـران باعـث ایجـاد تمایلات جدیدی در زمینه کاربرد تکنولوﮊی انرﮊی باد جهت تولید برق متصل به شبکه، پمپاﮊ آب و تـامین انـرﮊی الکتریکی نواحی دورافتاده شد. همچنین در سالهای اخیر، مشکلات زیست محیطی و مسائل مربوط به تغییـر آب و هوای کره زمین بعلت استفاده از منابع انرﮊی فسیلی بر شدت این تمایلات افزوده است. از سال 1975 پیشرفتهای
5
شگرفی در زمینه توربینهای بادی در جهت تولید برق بعمل آمده است. در سال 1980 اولـین تـوربین بـرق بـادی متصل به شبکه سراسری نصب گردید. بعد از مدت کوتاهی اولین مزرعه برق بادی چند مگاواتی در آمریکا نـصب و به بهره برداری رسید. در پایان سال 1990 ظرفیت توربینهای برق بادی متصل به شبکه در جهان بـه 200MV
رسید که توانایی تولید سالانه 3200 GWh برق را داشته که تقریبا تمام این تولیـد مربـوط بـه ایالـت کالیفرنیـا آمریکا و کشور دانمارک بود. امروزه کشورهای دیگر نظیر هلند، آلمان، بریتانیا، ایتالیا و هندوستان برنامه های ملـی و ویژه ای را در جهت توسعه و عرضه تجاری انرﮊی باد آغاز کرده اند. در طی دهه گذشته، هزینه تولید انـرﮊی بـه کمک توربینهای بادی بطور قابل ملاحظه ای کاهش یافته است.
در حال حاضر توربینهای بادی از کارائی و قابلیت اطمینان بیشتری در مقایسه با 15 سال پیش برخوردارند. با ایـن همه استفاده وسیع از سیستمهای مبدل انرﮊی باد((wecs هنوز آغاز نگردیده است. در مباحث مربوط به انـرﮊی
باد، بیشتر تاکیدات بر توربینهای بادی مولد برق جهت اتصال به شبکه است زیرا این نوع از کاربرد انرﮊی بـاد مـی تواند سهم مهمی در تامین برق مصرفی جهان داشته باشد. بر اساس برنامه سیاسـتهای جـاری (cp)، تخمـین زده می شود که سهم انرﮊی باد در تامین انرﮊی جهان در سال 2020 تقریبا برابر با 375 twh در سال خواهـد بـود.
این میزان انرﮊی با استفاده از توربینهای بادی، به ظرفیت مجموع 180Gw تولیـد خواهـد گردیـد. امـا در قالـب برنامه ضرورتهای زیست محیطی (ed) سهم این انرﮊی در سال 2020 بالغ بـر ( 970 twh) در سـال خواهـد بود که با استفاده از توربینهای بادی به ظرفیت مجموع 470 Gw تولید خواهد شد. بطور کلی با استفاده از انرﮊی باد به عنوان یک منبع انرﮊی در دراز مدت می توان دو برابر مصرف انرﮊی الکتریکی فعلی جهان را تامین کرد.
منشاﺀ باد هنگامی که تابش خورشید بطور نامساوی به سطوح ناهموار زمین می رسد سبب ایجاد تغییرات در دما و فشار مـی
گردد و در اثر این تغییرات باد بوجود می آید. همچنن اتمسفر کره زمین به دلیل حرکت وضعی زمـین، گرمـا را از مناطق گرمسیری به مناطق قطبی انتقال می دهد که این امر نیز باعث بوجود آمدن باد می گردد. جریانات اقیانوسـی نیز به صورت مشابه عمل نموده و عامل %30 انتقال حـرارت کلـی در جهـان مـی باشـد. در مقیـاس جهـانی ایـن جریانات اتمسفری به صورت یک عامل قوی جهت انتقال حرارت و گرما عمل می نمایند. دوران کره زمین نیز می تواند در برقراری الگوهای نیمه دائم جریانات سیاره ای در اتمسفر، انرﮊی مضاعف ایجاد نماید.
پس همانطوریکه عنوان شد باد یکی از صورتهای مختلف انرﮊی حرارت خورشیدی می باشد که دارای یک الگوی جهانی نیمه پیوسته می باشد. تغییرات سرعت باد، ساعتی، روزانه و فصلی بوده و متاثر از هوا و توپـوگرافی سـطح زمین می باشد. بیشتر منابع انرﮊی باد در نواحی ساحلی وکوهستانی واقع شده اند.
توزیع جهانی باد بطورکلی جریان باد در جهان دارای دو نوع توزیع می باشد:
6
الف‐ جریان چرخشی هادلی1
بین عرضهای جغرافیایی 30 درجه شمالی و 30 درجه جنوبی، هوای گرم شـده در اسـتوا بـه بـالا صـعود کـرده و هوای سردتری که از شمال و جنوب می آید جایگزین آن می شود. این جریـان را چـرخش هـادلی مـی نامنـد. در سطح کره زمین این جریان بدین معنی است که بادهای سرد به طرف استوا می وزند و از طرف دیگر هوایی کـه در
30 درجه شمالی و 30 درجه جنوبی به پایین می آید خیلی خشک است و بدلیل آنکه سرعت دوران زمین در ایـن عرضهای جغرافیایی به مراتب کمتر از سرعت دوران زمین در استوا است، به سمت شرق حرکت می کنـد. معمـولا در این عرضهای جغرافیایی نواحی بیابانی مانند صحرا قرار دارند.
ب‐ جریان چرخشی راسبی2
بین عرضهای جغرافیایی 30 درجه شمالی(جنوبی) و 70 درجه شمالی (جنوبی) عمـدتا بادهـای غربـی در جریـان هستند. این بادها تشکیل یک چرخش موجی را می دهند و هوای سرد را به جنوب و هوای گرم را به شمال انتقال می دهند. این الگو را جریان راسبی می نامند.
اندازه گیری پتانسیل انرﮊی باد پتاسیل انرﮊی باد به عنوان یک منبع قدرت در مناطق مختلف و بر اساس اطلاعات موجود در مورد منابع بـاد قابـل
دسترس در هر منطقه مورد مطالعه قرار گرفته است. پتانسیل مربوط به منابع باد به طور کلی به پـنج دسـته تقـسیم می شود:
‐1 پتانسیل هواشناسی: این پتانسیل بیانگر منبع انرﮊی باد در دسترس می باشد.
‐2 پتانسیل محلی: این پتانسیل بر مبنای پتانسیل هواشناسی بنا شده ولی محدود به محلهایی است کـه از نظـر جغرافیایی برای تولید انرﮊی در دسترس هستند.
‐3 پتانسیل فنی: این پتانسیل با در نظر گرفتن نـوع تکنولـوﮊی دردسـترس (کـارایی، انـدازه تـوربین و... ) از پتانسیل محلی محاسبه می شود.
‐4 پتانسیل اقتصادی: این پتانسیل، استعداد بالقوه فنی است کـه بـه صـورت اقتـصادی و بـر پایـه سیاسـتهای اقتصادی قابل تحقق و اجرا است.
‐5 پتانسیل اجرایی: این پتانسیل با در نظر گرفتن محدودیتها و عوامل تشویقی برای تعیین ظرفیـت توربینهـای بادی قابل اجرا در یک محدوده زمانی خاص تعیین می شود. مانند تعرفه های تشویقی که طبـق سیاسـت‐ های دولتهای مختلف به تولیدکنندگان انرﮊی برق بادی حاصل از توربینهای بادی تخصیص داده می شود.
قدرت باد انرﮊی جنبشی باد همواره متناسب با توان دوم سرعت باد است. هنگامی که باد به یک سطح برخورد می کند انرﮊی
جنبشی آن به فشار (نیرو) روی آن سطح تبدیل می شود. حاصلضرب نیروی باد در سرعت باد مساوی قـدرت بـاد

1 - hadly 2 - Rossby
7
می شود. نیروی باد متناسب با مربع سرعت باد است پس قدرت باد متناسب با مکعـب سـرعت بـاد خواهـد بـود.
بنابراین هرچه سرعت باد بیشتر باشد قدرت آن نیز بیشتر خواهد شد. به عنوان مثال اگر سرعت باد دو برابـر شـود قدرت آن هشت برابر و اگر سرعت باد سه برابر گردد قدرت باد بیست و هفت برابر خواهد شد.
مزایای بهره برداری از انرﮊی باد
‐1 عدم نیاز توربینهای بادی به سوخت، که در نتیجه از میزان مصرف سوختهای فسیلی می کاهد.
‐2 رایگان بودن انرﮊی باد
‐3 توانایی تامین بخشی از تقاضای انرﮊی برق
‐4 کمتر بودن نسبی قیمت انرﮊی حاصل از باد نسبت به انرﮊیهای فسیلی
‐5 کمتر بودن هزینه های جاری و هزینه های سرمایه گذاری انرﮊی باد در بلند مدت
‐6 تنوع بخشیدن به منابع انرﮊی و ایجاد سیستم پایدار انرﮊی
‐7 قدرت مانور زیاد جهت بهره برداری در هر ظرفیت و اندازه ( از چند وات تا چندین مگاوات)
‐8 عدم نیاز به آب
‐9 عدم نیاز به زمین زیاد برای نصب
‐10 نداشتن آلودگی محیط زیست نسبت به سوختهای فسیلی پتانسیل باد در ایران
کشور ایران 1648195 کیلومتر مربع وسعت دارد و در غرب قاره آسیا واقع شـده و جـزﺀ کـشورهای خاورمیانـه محسوب می شود. در مجموع محیط ایران 8731 کیلومتر می باشد. حـدود 90 درصـد خـاک ایـران در محـدوده فلات ایران واقع شده است. بنابراین ایران کشوری کوهستانی محسوب می شود. بیش از نیمی از مساحت ایـران را کوهها و ارتفاعات، یک چهارم را صحراها و کمتر از یک چهارم را اراضی قابـل کـشت تـشکیل مـی دهنـد. ایـران دارای آب و هوای متنوع و متفاوت است و با مقایسه نقاط کشور این تنوع را بخوبی می توان مشاهده کرد.
ارتفاع کوههای شمالی، غربی و جنوبی به قدری زیاد است که از تاثیر بادهای دریای خزر، دریای مدیترانه و خلیج فارس در نواحی داخلی ایران جلوگیری می کند. به همین سبب دامنه های خارجی این کوههـا دارای آب و هـوای مرطوب بوده و دامنه های داخلی آن خشک است. در رابطه با بادهای ایران می توان گفـت کـه ایـران بـا موقعیـت جغرافیایی که دارد، در آسیا بین شرق و غرب و نواحی گرم جنوب و معتدل شمالی واقـع شـده اسـت و در مـسیر جریانهای عمده هوایی بین آسیا، اروپا، آفریقا، اقیانوس هند و اقیانوس اطلس است که تـاکنون آنچـه مـسلم اسـت قرار گرفتن ایران در مسیر جریانهای مهم هوایی زیر می باشد:
‐1 جریان مرکز فشار آسیای مرکزی در زمستان
‐2 جریان مرکز فشار اقیانوس هند در تابستان
‐3 جریان غربی از اقیانوس اطلس و دریای مدیترانه مخصوصا در زمستان
8
‐4 جریان شمال غربی در تابستان توربینهای بادی و انواع آن
از نظر عملکردی در توربینهای بادی انرﮊی جنبشی باد به انـرﮊی مکـانیکی و سـپس بـه انـرﮊی الکتریکـی تبـدیل میگردد.
انواع توربینهای بادی:
‐1 توربینهای بادی با محور چرخش عمودی
‐2 توربینهای بادی با محور چرخش افقی انواع کاربرد توربینهای بادی الف – کاربردهای غیر نیروگاهی الف( 1 ‐ پمپهای بادی آبکش
الف( 2 ‐ کاربرد توربینهای کوچک بعنوان تولیدکننده برق الف( 3 ‐ شارﮊ باتری ب – کاربردهای نیروگاهی
کاربردهای نیروگاهی توربینهای برق بادی شامل کاربردهای متصل به شبکه برق رسانی است که عبارتنداز:
ب(1‐ توربینهای بادی منفرد ب(2‐ مزارع بادی
انرﮊی خورشید
خورشید نه تنها خود منبع عظیم انرﮊی است، بلکه سـر آغـاز حیـات و منـشا تمـام انرﮊیهـای دیگـر اسـت. طبـق برآوردهای علمی در حدود 6000 میلیون سال از تولد این گوی آتشین می گذرد و در هر ثانیه 4.2 میلیون تـن از جرم خورشید به انرﮊی تبدیل می شود. با توجه به وزن خورشید که حدود 333 هزار برابر وزن زمین اسـت، ایـن کره نورانی را مـی تـوان بعنـوان منبـع عظـیم انـرﮊی تـا 5 میلیـارد سـال آینـده بـه حـساب آورد. قطـر خورشـید
1/39*10^6 کیلومتر است و از گازهایی نظیر هیدروﮊن 86/8) درصد)، هلیوم 3) درصد) و 63 عنصر دیگـر کـه مهمترین آنها اکسیژن، کربن، نئون و نیتروﮊن می باشد، تشکیل شده است. میزان دما در مرکز خورشید حدود 10 تا
14 میلیون درجه سانتیگراد می باشد که از سـطح آن بـا حرارتـی نزدیـک بـه 5600 درجـه و بـه صـورت امـواج الکترومغناطیسی در فضا منتشر می شود.
زمین در فاصله 150 میلیون کیلومتری خورشید واقع است و 8 دقیقه و 18 ثانیه طول می کشد تا نور خورشید بـه
1
زمین برسد. بنابراین سهم زمین در دریافت انرﮊی از خورشید حدود 2 109 از کل انرﮊی تابشی آن می باشد.

جالب است بدانید که سوختهای فسیلی ذخیره شده در اعماق زمین، انرﮊیهای باد، آبشار، امـواج دریاهـا و بـسیاری موارد دیگر از جمله نتایج همین مقدار انرﮊی دریافتی زمین از خورشید می باشد.
9
کاربردهای انرﮊی خورشیدی در عصر حاضر از انرﮊی خورشیدی توسط سیستمهای مختلف و برای مقاصد متفاوت استفاده و بهـره گیـری مـی شود که عبارتنداز:
الف) استفاده از انرﮊی حرارتی خورشیدی برای مصارف خانگی، صنعتی و نیروگاهی ب ) تبدیل مستقیم پرتوهای خورشید به الکتریسیته بوسیله تجهیزاتی به نام فتوولتائیک کاربردهای نیروگاهی:
‐1 نیروگاههایی که گیرنده آنها آینه های سهموی ناودانی هستند(شلجمی باز)
‐2 نیروگاههایی که گیرنده آنها در یک برج قرار دارد و نور خورشید توسط آینه های بزرگـی بـه نـام هلیوستات به آن منعکس می شود.(دریافت کننده مرکزی)
‐3 نیروگاههایی که گیرنده آنها بشقابی سهموی (دیش) می باشد(شلجمی بشقابی)
کاربردهای غیر نیروگاهی:
‐1 آبگرمکن و حمام خورشیدی
‐2 گرمایش و سرمایش ساختمان و تهویه مطبوع خورشیدی
‐3 آب شیرین کن خورشیدی
‐4 خشک کن خورشیدی
‐5 اجاقهای خورشیدی
‐6 کوره خورشیدی
‐7 خانه های خورشیدی مصارف و کاربردهای فتوولتائیک:
‐1 مصارف فضانوردی و تامین انرﮊی مورد نیاز ماهواره ها جهت ارسال پیام
‐2 روشنایی خورشیدی
‐3 سیستم تغذیه کننده یک واحد مسکونی
‐4 سیستم پمپاﮊ خورشیدی
‐5 سیستمهای تغذیه کننده ایستگاههای مخابراتی و زلزله نگاری
‐6 ماشین حساب، ساعت، رادیو، ضبط صوت و هر وسیله ای که تاکنون با باطری خشک کار می کرده است
‐7 نیروگاههای فتوولتائیک
‐8 یخچالهای خورشیدی
‐9 سیستم تغذیه کننده پرتابل یا قابل حمل
10
انرﮊی های تجدیدناپذیر
گاز
دیزل
انرﮊی گاز
ذخایر و میادین گاز طبیعی بزرگترین ذخایر گازی شناخته شده جهان متعلق به کشور روسیه می باشد و میلیونها انـشعاب در اروپـا، بـه منـابع
گازی این کشور متصل است. ایران نیز بعد از روسیه، دارای عظیم ترین ذخـایر گـاز طبیعـی در جهـان مـی باشـد.
حدود 17/2 درصد از کل ذخایر گاز طبیعی دنیا و 47/72 درصد از ذخایر خاورمیانه به ایران تعلق دارد.
میزان ذخایر کل قابل استحصال گاز طبیعی کشور در پایان سال 1381، بالغ بر 26/75 تریلیون متر مکعب بـرآورد گردیده است.
وجود پشتوانه عظیم گاز طبیعی در ایران، به همراه جهت گیری سیاسـت انـرﮊی کـشور بـه سـمت افـزایش رونـد جایگزین گاز طبیعی، موجب شده که در دهه های اخیر، سرعت نفوذ گاز طبیعی در سبد انرﮊی کـشور از افـزایش قابل ملاحظه ای برخوردار شود. به طوری که هم اکنون، حدود 40 درصد از انـرﮊی مـصرفی کـشور توسـط گـاز طبیعی تامین می گردد.
جدول((1‐1 ذخایر قابل استحصال گاز طبیعی کشور در سال 1381

شبکه گذاری گاز طبیعی در ایران توسعه عملیات شبکه گذاری گاز طبیعی در راستای سیاست افزایش سهم گـاز در سـبد مـصرف انـرﮊی در داخـل
کشور، از طریق جایگزینی مصرف فراورده های نفتی با گاز طبیعـی بـوده اسـت. بطوریکـه عملیـات مـذکور طـی سالهای دهه 1360 شدت بیشتری گرفته است. در طی این سالها، تا پایان سال 1381، بسیاری از مناطق روسـتایی که در مجاورت شبکه انتقال خطوط انتقال سراسری قرار داشتند، مجهز به سیستم های انتقال، توزیع و مصرف گـاز طبیعی شده اند، بطوریکه سایر استانهای کشور از این شبکه بهره مند گردیده اند. طی دوره مورد بحث، میزان شبکه گذاری گاز طبیعی در کل کشور به 79000 کیلومتر تا پایان سال 1381 رسیده است. از کـل شـبکه گـذاری گـاز کشور تا پایان سال 1381، حدود 17 درصد آن در استان تهران واقع شده و کمترین میـزان برخـورداری از شـبکه گاز رسانی به استانهای کهگیلویه و بویراحمد و کردستان، به ترتیـب بـا 1/04 و 1/22 درصـد تعلـق دارد. بعـد از
11
استان تهران با درصد تمرکز 10/68 درصد، استانهای مازندران، اصفهان، آذربایجان شرقی، فارس، خراسان، گـیلان و کرمان به ترتیب با درصد تمرکز 03/60،8/9،8/02، 6/95،6/53،6/07 قرار داشته اند. نمـودار((1‐1 خلاصـه ای از حجم شبکه گذاری انجام شده توسط شرکت گاز رسانی استانی را نشان می دهد.
نمودار((1‐1 مقدار شبکه گذاری انجام شده در استانها تا پایان سال 1381

قابل ذکر است تا سالهای اولیه دهه هفتاد هجری شمسی، عمده شبکه های توزیع گاز طبیعی به صورت لولـه هـای فولادی بوده که دارای فشاری بالغ بر 60‐250 پوند براینچ مربع می باشند. تجارب موفق بکارگیری لوله های پلی اتیلن با فشار زیاد موجب شده که اخیرا بخش قابل توجهی از شبکه گذاری با استفاده از لوله های پلی اتیلن انجـام گیرد.
انشعابات و مصرف کنندگان گاز طبیعی مجموع انشعابات در کل کشور تا پایان سال 1381 به 4183 هزار انشعاب رسیده است که از ایـن میـزان، حـدود
460 هزار انشعاب در سال 1381 صورت گرفته است. 99/8 درصد کل انشعابات صورت گرفته در سـال مزبـور به انشعابات بخش خانگی و تجاری تعلق داشته و مراکز صنعتی، دارای سهم ناچیزی از انشعابات گازرسانی بودند.
البته، افزایش تعداد انشعابات بخش صنعت طی سالهای اخیر از روند مطلوبی برخودار بوده، بطوریکه با ادامه رونـد موجود، در سالهای نزدیک، اکثر مراکز عمده صنعتی کشور به گاز طبیعی مجهز مـی گردنـد. جـدول (2‐1) تعـداد انشعابات نصب شده توسط شرکتهای گازرسانی را نشان می دهند.
12
جدول((2‐1 تعداد انشعابات نصب شده توسط شرکتهای گاز رسانی تا پایان سال 1381

ا
انرﮊی نفت
بخش نفت در ابعاد ملی و بین المللی، از اهمیت فوق العاده ای برخوردار است. از بعد اقتـصاد ملـی، نفـت نقـشی مهم در تولید ناخالص داخلی، تجارت خارجی، تشکیل سرمایه ملی، اشتغال زایی، تامین بودجـه و گـسترش زمینـه صادرات غیر نفتی دارد. ایران در مقام دومین تولیدکننده نفت اوپک قرار دارد. مجموع ذخایر قابل استحـصال نفـت خام و میعانات گازی در آغاز سال 1382 حدود 130/8 میلیارد بشکه بوده است. تاریخ اتمام ذخـایر، در صـورت کشف نشدن ذخایر جدید و برداشت سالانه معادل سال 1381 برای نفت خام و میعانات گـازی حـدود 93 سـال است. با توجه به جدول((3‐1، ذخایر واقع در دریا و خشکی به ترتیب حدود 21/5 و 78/6 درصد کـل ذخـایر
13
قابل استحصال هیدروکربوری مایع کشور را تشکیل می دهد. این در حالی اسـت کـه 91/1 درصـد از کـل تولیـد انباشتی از میادین خشکی و تنها 8/9 درصد آن از میادین دریایی صورت گرفته است.
جدول((3‐1 ذخایر هیدروکربوری مایع ایران

جدول((4‐1 میزان ذخایر قابل استحصال جدید و شاخص جایگزینی ذخایر به تولید را نشان می دهد.
جدول((4‐1 میزان ذخایر و شاخص جایگزینی ذخایر به تولید کشور در سالهای 80‐81

14

فصل دوم:
انواع تولید پراکنده
(Distributed Generation)

15
مقدمه
برخی دلایل گرایش تولید به سمت تولید پراکنده عبارتند از:[48]
– 1 محدودیتهای محیطی و جغرافیایی تولید
– 2 مسایل تکنیکی شبکه همچون پایداری، قابلیت اطمینان و...
– 3 روند رو به رشد بار در شبکه توزیع و نیاز به احداث نیروگاههای جدید و توسعه شبکه تولید پراکنده
– 4 گرایش به سمت انرﮊیهای پاک و سازگاز با محیط زیست
– 5 قطع وابستگی به سوختهای فسیلی به دلیل نوسانات قیمت سوخت
– 6 تلفات کمتر نسبت به نیروگاههای بزرگ
– 7 جاگذاری و نصب آسانتر
– 8 جاگذاری نزدیک مصرف کننده که این باعث کاهش هزینه توزیع و انتقال و تلفات ناشی از آنها میگردد.[15]
و همچنین دارای معایبی به شرح ذیل است:
– 1 هزینه اولیه گران
– 2 پیچیده بودن ساختار
– 3 نیاز به سیستم های ذخیره برق، حرارت تولید پراکنده را با اسامی مختلفی مانند زیر خطاب میکنند:[49],[18]
Embedded Generation - 1
Distributed Generation - 2
Dispersed Generation - 3
Power Distribution - 4
Distributed Resources - 5
اصطلاحا تولید پراکنده را DG هم می گویند. در اکثر موارد تولید پراکنده در شبکه های توزیع جایگذاری میـشود.
وارد کردن تولید پراکنده در شبکه های توزیع، مزایا و معایبی دارد. مزایای استفاده از تولید پراکنده عبارتند از:
‐1 اصلاح کیفیت توان
‐2 اصلاح قابلیت اطمینان
‐3 کم کردن تلفات
‐4 بالا بردن قابلیت اعتماد معایب استفاده از تولید پراکنده عبارتند از:
‐1 پیچیده شدن شبکه و ضرورت توسعه سیستم حفاظت شبکه
‐2 پیچیده شدن بهره برداری و کنترل شبکه مولدهای پراکنده دارای انواع مختلفی بوده که در ذیل به بررسی اجمالی آنها پرداخته شود.
16
انواع تولید پراکنده
تولید پراکنده دارای انواع گوناگونی می باشد، که از مهمترین آنها می توان به موتورهای احتراق درونی، توربینهـای گازی احتراقی1، توربینهای کوچک2، وسایل ذخیره انرﮊی3، توربینهای بادی4، انرﮊی بیوماس5، سلولهای سـوختی6 و سلولهای خورشیدی7 را نام برد.[17],[21]
این تولیدات پراکنده را می توان از دید تکنولوﮊی به سه دسته عمده تقسیم نمود که عبارتند از:
‐1 تکنولوﮊی گازی
‐2 تکنولوﮊی های انرﮊی نو
‐3 وسایل ذخیره انرﮊی که در آن تکنولوﮊی گازی شـامل توربینهـای احتراقـی گـازی، توربینهـای کوچـک و سـلولهای سـوختی میباشـد.
تکنولوﮊی های انرﮊی نو شامل انرﮊی نهفته طبیعی، توربینهـای کوچـک بـادی، سـلولهای فتوولتائیـک مـی باشـند.
وسایل ذخیره انرﮊی شامل باتری، 8SMES، سوپرخازنها، سدهای ذخیره آب و 9CAES می باشند.
توربینهای گازی احتراقی تکنولوﮊی توربینهای گازی سالهاست که مورد استفاده قرار می گیرد هم اکنـون در شـبکه انتقـال ایـران توربینهـای
گازی زیادی با توان خروجی بالا در حال سرویس دهی می باشند. توربینهای گـازی مـورد بحـث در اینجـا خیلـی کوچکتر از توربینهای گازی به کار رفته در شبکه انتقال بوده و توان خروجی پایین تری دارند.
در این نوع توربینها مطابق شکل (2‐1) هوا با عبور از کمپرسور فشرده شده سپس با سوخت ترکیب مـی گـردد و پس از احتراق، باعث گردش توربین و در نهایت توسط ﮊنراتور باعث تولید توان می شود. این توان تولید شده هم توسط مبدل های توان به شبکه تحویل داده می شود. در این فرآیند می توان از حرارت تولید شـده در تـوربین کـه مورد استفاده نیست جهت سیستم گرمایش یا هر هدف دیگری استفاده نمود. توربینهای گازی احتراقی دارای مزایـا و معایبی هستند که در زیر شرح داده شده اند.

1- Combustion Gas turbine 2- Micro Turbine 3- Enegy Storage Devices 4- Wind Turbine 5- Biomass Power 6- Fuel Cells 7- Photovoltaic Arrays
8- Superconducting Magnetic Energy Storage 9- Compressed Air Energy Storage
کمپرسور

جعبه دنده
گاز خروجی
17
بخارورودی توربین
محفظه احتراق
گاز خروجی
شکل (2‐1) سیستم بازیافت حرارت
مزایا:
‐1 راندمان بالا و هزینه پایین
‐2 توانایی تولید دمای بالا
‐3 مشتری های زیاد در بازار برق
‐4 نسبت توان به وزن بالا
‐5 در دسترس بودن و قابل اطمینان بودن
‐6 رنج بهره برداری وسیع از توان خروجی معایب:
‐1 کاهش راندمان با کاهش بار
‐2 حساسیت به شرایط محیطی (دما، ارتفاع)
‐3 هزینه و راندمان واحدهای کوچک آن به اندازه واحدهای بزرگ قابل قبول نیست.
توربینهای گازی احتراقی از جمله تولید کننده های انرﮊی است که به راحتی در هر نقطه ای قابل نصب بـوده ولـی دارای فاکتور آلوده کنندگی هوا می باشند، که به نظر می رسد نقش آنها را در آینده کم رنگ نماید.
توربینهای کوچک تکنولوﮊی توربینهای کوچک دارای آینده درخشانی است این نوع توربینها، توربینهای احتراقی با ظرفیـت کـم مـی
باشند که می توانند از گاز طبیعی پروپان و سوخت مایع استفاده نمایند. مطابق شـکل (2‐2) در یـک نگـاه سـاده، توربینهای کوچک دارای کمپرسور، محفظه احتراق، توربین کوچک و ﮊنراتور می باشـد. توربینهـای کوچـک دارای حجم کوچکی به اندازه 1– 0/004 m3 و تولیـدی بـه انـدازه 500‐20KW دارنـد. بـرخلاف توربینهـای احتراقـی
18
معمولی، توربینهای کوچک در دما و فشار کمتر و سرعت بیشتری (100000rpm) که بیشتر اوقات به هـیچ جعبـه دنده ای نیاز ندارند، کار می کنند. انواع تجاری موجود دارای قیمت پایین، قابلیت اطمینان خـوب، سـرعت بـالامی باشند. این نوع تولید پراکنده در رنج تولید توان75‐30 KW در شـمال غربـی آمریکـا و غـرب کانـادا و آرﮊانتـین توسط کمپانی Honeywell نصب شده اند. قسمتهای مختلف یک توربین کوچک در شکل (2‐2) نشان داده شـده است. با توجه به شکل (2‐2) هوا با عبور از فیلتر و کمپرسور در محفظه احتراق با سوخت ترکیب شده و واکنش نشان می دهد و سپس توربین به گردش درآمده و ﮊنراتور تولید توان می نمایـد. تـوان تولیـد شـده هـم از طریـق مبدلهای توان به شبکه تزریق می گردد.

جعبه دندهبخارورودی توربین
سیستم بازیافت
محفظه احتراق
دود خروجی
شکل (2‐2) شکل ساده یک میکرو توربین
توربینهای کوچک در بهره برداری و استفاده دارای مزایا و معایبی هستند که به ترتیب در زیر شرح داده شده اند.
مزایای توربینهای کوچک عبارتند از:
‐1 قطعات گردنده کم، سایز کوچک و وزن کم
‐2 راه اندازی ساده و سریع و دارای مشخصات هماهنگ با بار
‐3 راندمان بالا در استفاده دوگانه گرمایی‐ الکتریکی و دوره های تعمیر بلند مدت
‐4 مواد زاید خروجی کم و استفاده مجدد سوخت مصرف نشده معایب توربینهای کوچک عبارتند از:
‐1 نسبت نامناسب سوخت به راندمان الکتریکی
‐2 درجه حرارت بالای محیط وارتفاع بر تلفات توان خروجی و راندمان اثر منفی دارد
19
استفاده وسیع از توربینهای کوچک به دلیل حجم کم و راه اندازی سریع و مواد زاید پایین به سرعت درحـال رشـد است و آینده ای روشن برای آن پیش بینی می شود.
سلولهای سوختی سلول سوختی وسیله ای است که توان الکتریکی و انرﮊی حرارتـی را از انـرﮊی شـیمیایی از طریـق واکـنش هـای
الکتروشیمیایی تولید و تا زمانی که سوخت ورودی تامین گردد تولید الکتریسیته ادامه می یابد. برخلاف باطریها در سلولهای سوختی نیازی نیست که در حین عملیات الکتروشیمیایی، تا زمانی که سوخت ورودی تـامین مـی گـردد، شارﮊ گردد. تکنولوﮊی سلولهای سوختی از سال 1960 شناخته شده است ظرفیت سلولهای سوختی از کیلووات تـا مگاوات برای واحد قابل حمل و ثابت در حـال تغییـر اسـت، ایـن وسـیله در کاربردهـای مختلـف بـا اسـتفاده از سوختهای گازی و مایع، توان و گرمای پاک و سازگار، با محیط تولید مـی نمایـد، سـلولهای سـوختی مـی تواننـد سوختهایی همچون سوخت هیدورﮊن سنگین، گاز طبیعی، بیوگاز و پروپان مصرف نمایند.[11]
سلول سوختی دارای قسمت های مختلفی همچون مبدل سوخت، کاتالیزور آند، الکترولیت پلیمری، کاتالیزور کاتـد و مبدل توان الکتریکی می باشد. هیدروﮊن سوخت با عبور از مبدل سوخت اسـتخراج شـده و وارد کاتـالیزور آنـد میگردد، با عبور از آند الکترون آن گرفته شده و هیدروﮊن یونیزه شده از الکترولیت پلیمری عبور می کند و در کاتد با اکسیژن ترکیب شده و آب و گرما می دهد. بدینوسیله گرما و الکتریسیته تولید می شود. الکتریسیته تولید شده از طریق مبدل توان به شبکه تزریق مـی گـردد. در شـکل((2‐3 مراحـل عملکـرد پیلهـای سـوختی نـشان داده شـده است. [19]

شکل (2‐3) مراحل عملکرد پیلهای سوختی
مزایا و معایب استفاده از بهره برداری از سلولهای سوختی به شرح زیر آمده است.
مزایا:
‐1 راندمان الکتریکی بالا
‐2 نبود قسمتهای متحرک در حین کارکرد سلول سوختی‐ به غیر از پمپها و دمنده های سلول سوختی کـه باعـث کاهش آلودگی صوتی و محیطی می گردد.
20
‐3 نبود احتراق در سلولهای سوختی باعث کاهش قابل ملاحظه مواد زاید خروجی و ماهیت سازگاری بـا طبیعـت را به سلول سوختی داده است.
‐4 با توجه به راندمان بالای سلول سوختی درحالت الکتروگرمایی روز بـه روز سـلولهای سـوختی کـوچکتری بـا مقیاس تجاری و قیمت مناسب ساخته می شود.
معایب:
‐1 قیمت بالا
‐2 نیاز به یک مبدل توان الکترونیک قدرت جهت تنظیم ولتاﮊ خروجی باتوجه به راندمان بالا و سازگاری با محیط زیست و نیز پایین آمدن هزینه سلول سوختی با پیشرفت علم پیش بینی می شود که میزان زیادی از تولید به سمت سلول سوختی متمایل گردد.
توربینهای بادی انرﮊی بادی، انرﮊی است که از هزاران سال پیش مورد استفاده های متعدد داشته است. و از جمله انرﮊیهای متغیر با
زمان و مکان است. چگالی توان تولیدی بر حسب وات بر واحد سطح، یک تابع درجه سوم از سـرعت بـاد اسـت.
در اینصورت یک افزایش کوچک در سرعت باد، افزایش زیادی در توان را در بر خواهد داشت. بادها به دسته های خوب، عالی و شدید تقسیم بندی می شوند که معادل بـا سـرعتهای 13، 16 و 19 مایـل برسـاعت اسـت. توسـط توربینهای بادی ( ایروتوربین ) حرکت رانشی باد به انرﮊی مکانیکی دورانی تبدیل می شود که آن نیز به نوبه خـود توسط یک ﮊنراتور به انرﮊی الکتریکی تبدیل می گردد. ضریب تـوان یـک ایروتـوربینCP شـاخص نـشان دهنـده اصطکاک شفت ایروتوربین می باشد.
یک توربین بادی شامل یک رتور، پره های توربین، ﮊنراتور، وسایل مکانیکی مبدل سرعت و نیرو، شفت و درایـور ﮊنراتور می باشد. توربین های بادی مدرن می توانند به تنهایی یا به صورت مزرعه های بادی و دسته جمعی انرﮊی الکتریکی را تولید نمایند. پره های توربین بادی عموما دو یا سه پره می باشد که هر کدام حدود m 30‐ 10 طـول دارد.

شکل((2‐4 اجزاﺀ توربین بادی
21
انواع مختلفی ایروتوربین در دسترس هستند. آنها می توانند دارای محورهای افقی یا عمودی باشند. تعداد پـره هـا، ثابت یا متحرک بودن آنها و کنترل پره ها بستگی به نوع ایروتـوربین دارد. توربینهـای بـا محـور عمـودی بـا دارای
سیستم خود راه انداز نیستند و نیاز به مکانیسم راه انداز دارند.
توربینهای با محور افقی با دو تا یا بیشتر پره متداولترند. توان الکتریکی خروجی از رابطه زیر بدست می آید:
Pc  η gηm ACp KV 3(2‐1)
که در اینجا ηm و η g به ترتیب بازده های مکانیکی و الکتریکی ﮊنراتـور مـی باشـند. بـه همـین ترتیـب A سـطح جاروب شده، K یک ثابت و V سرعت برخورد باد به توربین می باشد.
اگر سرعت باد تغییر کند، با کنترل گام پره ها، توربین در یک سرعت ثابت عمل می کنـد و یـک ماشـین سـنکرون معمولی برای تولید فرکانس ac ثابت بکار گرفته می شود.
معمولا یک ﮊنراتور القایی با منبع قابل تغییر استفاده می گردد. در این حالت، توربین در یک سرعت نسبتا ثابت کار می کند. انتخاب سرعت متغیر موجب می شود که بازده توربین در رنج وسـیعی از سـرعتهای بـاد بهینـه گـردد در نتیجه خروجی افزایش می یابد. در آینده انتظار می رود که توربینهای پیشرفته در مد سرعت متغیر عمل نموده و از الکترونیک قدرت برای تبدیل خروجی فرکانس متغیر به فرکانس ثابت با اغتـشاشات هـارمونیکی حـداقل در آنهـا استفاده گردد.


اگرچه تبدیل انرﮊی باد به انرﮊی برق اثرات زیست محیطی حداقل دارد ولی ساختارهای بزرگ آنها مقـداری نـویز تولید نموده و از لحاظ زیباسازی هم مشکل ساز خواهد بود. با جایابی سیستمهای باد، تا حد امکان دور از مراکـز مسکونی، این تاثیرات حداقل می گردد. [12]
با توجه به تحقیقات انجام شده توربینهای بادی دارای مزایا و معایبی است که در زیر آورده شده اند.
مزایا:
‐1 انرﮊی تولید شده از توربین بادی می تواند ارزان شود.
‐2 هزینه تولید انرﮊی پائین
‐3 توربین بادی هیچ ماده زاید خروجی نداشته و هیچ سوختی هم نیاز ندارد.
‐4 استفاده بهینه از زمین: زمین مورد استفاده آن می تواند برای کشاورزی یا غذا دادن به حیوانـات مـورد اسـتفاده قرار گیرد.
معایب:
‐1 توان خروجی متغیر در ازای تغییرات سرعت باد
‐2 مکان های مناسب جهت نصب توربین بادی محدود می باشد.
‐3 اثر روحی روانی نیروگاه بادی به دلیل بزرگی آن بر روی مردم مجاور آن
‐4 کشتار پرندگان که از محدوده آن می گذرند
22
‐5 نیروگاه بادی بدلیل تولید انرﮊی پاک و نیز بدلیل پایین آمدن هزینه تمام شده انرﮊی توسط آنها بـه مـرور زمـان درآینده متقاضی بیشتری خواهند داشت.
شبکه های فتوولتاییک پدیده فتوولتائیک: به پدیده ای که در اثر تابش بدون استفاده از مکانیزمهای محرک، الکتریـسیته تولیـد کنـد پدیـده فتوولتائیک می گویند.
شبکه های فتوولتائیک مجموعه ای از سلولهای فتوولتاییک می باشند که انرﮊی خورشید را بطور مستقیم به انـرﮊی الکتریکی تبدیل می نمایند. سلولهای فتوولتائیک می توانند به صورت مربعی یا گرد باشند.
این سلولهای به گونه ای به هم متصل شده اند تا ردیفهای قابل حملی را تشکیل دهند. بـا اتـصال ایـن ردیفهـا بـه صورت سری موازی1 (امروزه این گونه سلولها عموما از ماده سیلیسیوم و سیلیسیوم مورد نیاز از شن و ماسه تهیـه می شود که در مناطق کویری کشور، به فراوانی یافت می گردد) می توان انرﮊی مورد نیاز خود را تامین نمود.
سیستمهای فتوولتائیک را می توان به طور کلی به سه بخش اصلی تقسیم نمود:
‐1 پنلهای خورشیدی: این بخش در واقع مبدل انرﮊی تابـشی خورشـید بـه انـرﮊی الکتریکـی بـدون واسـطه مکانیکی می باشد. جریان و ولتاﮊ خروجی از این پنلها ) DC مستقیم )می باشد.
‐2 تولید توان مطلوب یا بخش کنترل: این بخش در واقـع کلیـه مشخـصات سیـستم را کنتـرل کـرده و تـوان ورودی پنلها را طبق طراحی انجام شده و نیاز مصرف کننده به بار یا باتری تزریق یا کنترل می کند. در این بخش مشخصات و عناصر تشکیل دهنده با توجه به نیازهای بار الکتریکی و مصرف کننـده و نیـز شـرایط آب و هوایی محلی تغییر می کند.
‐3 مصرف کننده یا بار الکتریکی: با توجه به خروجی DC پنلهای فتوولتائیک، مصرف کننده می تواند دو نوع
DC یا AC باشد. همچنین با آرایشهای مختلف پنلهای فتوولتائیک می توان نیاز مصرف کننـدگان مختلـف را با توانهای متفاوت تامین نمود.
مجموعه یک شبکه فتوولتائیک تولید انرﮊی در شکل (2‐5) نشان داده شده است. در شـکل دیـده مـی شـود کـه انرﮊی خورشید از طریق شبکه فتوولتاییک به انرﮊی الکتریکی تبدیل و توسط یک مبدل تـوان بـه بـرق مـورد نیـاز شبکه تبدیل می گردد. با استفاده از یک ﮊنراتور پشتیبان می توان انرﮊی الکتریکی دائمی به شبکه تحویل داد.

شکل((2‐5 نحوه عملکرد سیستمهای فتوولتائیک[20]

1- Panel
23
بکارگیری شبکه های فتوولتائیک مزایا و معایبی دارند که در زیر شرح داده شده اند:
مزایا:
‐1 جهت نقاط دور دست کاربرد فراوانی دارد
‐2 نیاز به تعمیر آنها خیلی کم است
‐3 طبیعت دوست هستند معایب:
‐1 شرایط جوی و جغرافیایی محیط و میزان نور خورشید تاثیر مستقیم بر تولید توان در این وسیله دارند
‐2 این سلولها توان خروجی کمی تولید می نمایند
‐3 هزینه زمین در جاهایی که PV نصب می شود گران است و نسبت زمین مصرفی به توان خروجـی در آن کـم می باشد.
تحقیقات وسیعی در زمینه سلولهای خورشیدی درحال انجام است و با توجه به کاهش روز افزون ذخـایر سـوخت فسیلی و خطرات ناشی از بکارگیری نیروگاههای اتمی و با توجه به طبیعت دوست بودن این وسیله امید است کـه در آینده بعنوان جایگزین مناسب و بی خطر برای سوختهای فسیلی و نیروگاههای اتمی توسـط بـشر بکـار گرفتـه شود. [13]
وسایل ذخیره انرﮊی این وسایل با ذخیره انرﮊی در ساعات خاص و سپس پس دادن انرﮊی در ساعات تعیین شده به عنـوان منبـع تـوان
تولید پراکنده در شبکه توزیع شناخته شده اند. وسایل ذخیره انرﮊی شامل باتری، SEMS، سـوپر خازنهـا، سـدهای ذخیره آب و CAES می باشند. این وسایل معمولا با انواع دیگر تولید پراکنده ترکیب می شوند تا در زمان پیک بار مورد استفاده قرار گیرند.
بکارگیری این وسایل مزایا و معایبی دارد که در زیر شرح داده شده اند.
مزایا:
‐1 اصلاح کیفیت توان و قابلیت اطمینان
‐2 کاهش اندازه تولیدات پراکنده
‐3 صرفه جویی انرﮊی / تقاضا از تقسیم بندی بار
‐4 کاهش دادن احداث تجهیزات جدید در شبکه انتقال و توزیع معایب:
‐1 هزینه بالای سیستم ذخیره در مدت طولانی
‐2 تلفات توان کنار سایت جهت حفظ انرﮊی شارﮊ شده
‐3 نرخ تعمیرات بالا
24
با بکارگیری وسایل ذخیره انرﮊی می توان از اضافه توان شبکه در زمان پیک بار استفاده نمود و شبکه ای با قابلیت مانور بالایی داشت.
نیروگاههای انرﮊی جزر و مد انرﮊی جزر و مد حاصل نیروی گرانش ماه است که ناشی از تغییرات دوره ای انرﮊی پتانسیل آب در نقطه از سطح
زمین است. این تغییرات بوسیله ویژگیهای جغرافیایی مثل شکل و اندازه مصب رودخانه ها زیادتر می شود. نـسبت بین ماکزیمم خیز جزر و مد و مینمم مقدار آن می تواند برابر 3 به 1 باشد. در مصب رودخانه ها، دامنه جزر و مـد می تواند به بزرگی 10 تا 15 متر باشد. توان تولید شده از جزر و مد با ایجاد یک آبگیر و یک سـد در یـک نقطـه مفید در طول مصب تولید می شود. با نصب توربین در نقاط مناسب امکان تولید برق هم در زمـان جـزر و هـم در زمان مد وجود دارد. در شکل دو آبگیره، تولید می تواند در زمانهای مختلف انجـام شـود. بـه ایـن ترتیـب کـه در ساعات پیک عرضه از آبگیره دوم استفاده می گردد. استفاده از انرﮊی حاصل از جزر و مد، نیاز به محل های خاص دارد. بزرگترین این نیروگاهها از نوع یک آبگیره است کـه در انگلـستان و فرانـسه وجـود دارنـد. تـوان نـامی ایـن نیروگاهها 240 مگا وات است که از 24 توربین افقی پره ای استفاده می کنند که توان نامی هر کدام 10 مگا ولـت آمپر است. این نیروگاهها از سال 1966با فناوری خوبی آغاز به کار کرده و بطور متوسط حـدود 500 گیگـا وات ساعت، انرﮊی خالص در هر سال تولید نموده است. [12]
نیروگاههای ترمو الکتریک ترمو الکتریک با استفاده از تاثیرات ترموالکتریکی مواد، انرﮊی حرارتی را مستقیما به انرﮊی برق تبدیل می کننـد کـه
نیمه هادیها بهترین انتخاب برای ترموکوبلها هستند.
در یک ﮊنراتور ترموالکتریکی، ولتاﮊ سیبک تولید شده که تحت اختلاف دما بوجود میآید و یـک جریـان مـستقیم
DC را از طریق مدار باز راهاندازی میکند. [11]
نیروگاههای ترمیونیک تبدیل مستقیم گرما به برق که ادیسون به آن نایل گشت، آزاد شدن الکترونهـا از یـک جـسم داغ اسـت کـه تـابش
ترمیونیک نامیده میشود.گرمای ورودی، انرﮊی کافی به الکترونهایی که در کاتد هستند را میدهـد کـه ایـن باعـث گسیل شدن این الکترونها میگردد. اگر این الکترونها با استفاده از یک جمع کننده (آند) جمع شـوند و یـک مـسیر بسته از طریق یک بار برای کامل کردن مدار برگشتشان به کاتد برقدار گردد، خروجی الکتریکـی بدسـت مـیآیـد.
مبدلهایی که با گازهای قابل یونیزه مثل بخار سدیم در فضای بین دو الکترود پر میشوند. چگالی تـوان بـالاتری را بخاطر بیبار کردن فضای بار موجب میگردند. وقتی این شـاخص کـاهش مـییابـد، کاربردهـای بیـشتری عملـی میگردند. یک نمونه از این تکنولوﮊی 1TFE است که ترکیبی از مبدل و سوخت هستهای بوده و تـوان تولیـدی آن در مقیاس کیلووات تا مگاوات است و برای دورههای زمانی طولانی 7) تا 10 سال) میباشد.

1 - Thermal Fuel Element
25
مبدل دیگر دیگ بخار تولید همزمان برق و گرما، یک دیگ بخار با دمای بالاست که با مبـدلهای ترمیونیـک مجهـز شده است. خروجی الکتریکی آن 50 کیلووات در برابر یک مگاوات خروجی گرمایی است. [17]
نیروگاههای بیوماس بیوماس نوعی ماده آلی است که به وسیله گیاهان اعم از گیاهان خاکی ( که در زمین می رویند ) و گیاهان آبی ( که
در آب می رویند ) و مشتقات آنها تولید می شود. بیوماس شامل گیاهان جنگلی و پسمانده های آنها، گیاهـانی کـه به خاطر محتوای انرﮊی شان در " مزارع انرﮊی " کاشته می شوند، و کود حیوانی نیز مـی شـود. بـر خـلاف زغـال سنگ، نفت و گاز طبیعی که در طی میلیون ها سال بوجود می آیند، بیوماس را می توان منبع انـرﮊی تجدیـد پـذیر تلقی کرد زیرا عمر گیاه تجدید می شود و هر سال به مقدار آن اضافه می شود. بیوماس را می توان شکلی از انرﮊی خورشیدی تصور کرد چون که در واقع این انرﮊی در نتیجه فتوسنتز و رشد گیاهان حاصل می شود.
بیوماس، علاوه بر پسماند های چوبی و تفاله مواد گیاهی که در بالا به آنها اشاره شد، برخی مواد دیگر را نیز شامل می شود. انواع مختلف بیوماس به صورتی هستند که حجم را اشغال می کنند و محتوی مقدار زیادی آب هـستند (
50 تا 90 درصد ). از این رو، انتقال آنها تا مسافتهای دور اقتصادی نیست، بلکه تبدیل آنها به صورت انرﮊی قابـل استفاده باید در نزدیکی محل تولید که محدود به مناطق خاصی است، صورت گیرد. با وجود ایـن، بیومـاس را مـی توان به سوختهای گازی و مایع تبدیل کرد که بدین وسیله چگالی انرﮊی آن افزایش می یابد و انتقال آن بـه منـاطق دور عملی می شود.
تبدیل بیوماس به صورتهای گوناگون انجام می گیرد:
‐1 احتراق مستقیم مانند سوزاندن تفاله و پسماندهای چوبی
‐2 تبدیل گرما شیمیایی
‐3 تبدیل زیست شیمیایی
تبدیل گرما شیمیایی به دو شکل صورت می گیرد:
‐1 تهیه گاز
‐2 تهیه مایع
تهیه گاز با گرمایش بیوماس و با استفاده از اکسیژن محدود عملی می شود که در نتیجه آن گـاز، بـا ارزش گرمـایی پایین تولید می شود، یا اینکه بیوماس با بخار آب و اکسیژن در فشار و دمای بالا به طور شیمیایی ترکیب می شـود که حاصل آن تولید گاز با ارزش گرمایی متوسط است. این گاز را می توان مستقیما به عنوان سوخت مصرف کـرد آن را به متانول ( متیل الکل ( CH 3 OH یا اتانول ( اتیل الکل ( CH 3 CH 2 OH که سوختهای مایع هستند تبـدیل کرد و یا اینکه آن را به صورت گاز، با ارزش گرمایی بالا در آورد. تبدیل زیست شیمیایی به دو صورت انجـام مـی گیرد: تجزیه ناهوازی و تخمیر. تجزیه ناهوازی مستلزم تجزیه میکروبی بیومـاس اسـت. موجـود نـاهوازی موجـود
26
ریزی است که بدون نیاز به هوا یا اکسیژن می تواند زندگی کند. این موجود می تواند اکسیژن مورد نیاز خـود را از تجزیه ماده ای که در آن است به دست آورد. این نوع موجودات در تجزیه پسمانده های حیـوان دخالـت دارنـد و می توان در تجزیه سایر انواع بیوماس نیز از آنها استفاده کرد. این فرایند در دما های پایین تا 65 درجـه سـانتیگراد صورت می گیرد و حداقل به رطوبتی معادل 80 درصد نیاز دارد. در این فرایند گازی، گه عمدتا شامل دی اکـسید کربن و متان است تولید می شود و گاز محتوی حداقل ناخالصی های ممکن مانند سولفید هیدروﮊن است. این گاز را می توان مستقیما سوزانده یا با جدا کردن CO2 و دیگر ناخالصی ها، آن را به گـاز طبیعـی سـنتزی کـه کیفیـت بالاتری دارد تبدیل کرد. پسمانده های این فرایند شامل لجن و ماده مایع زایدی است که اولی دارای مقـدار زیـادی پروتئین است که از آن می توان به عنوان خوراک حیوانی استفاده کرد و دومـی را مـی تـوان بـه کمـک تکنیکهـای استاندارد زیست شناسی به خاک تبدیل کرد.
تخمیر عبارت است از تجزیه مولکولهای پیچیده به مولکولهـای عـالی در اثـر مخمـری ماننـد خمیرمایـه، بـاکتری، آنزیمها و غیره. تخمیر یک تکنولوﮊی کاملا جا افتاده و بطور وسیع پذیرفته شده برای تبدیل شکر و جو بـه اتـانول است. در سال 1979 در حدود شصت میلیون گالن اتانول در ایالات متحده تولید شد و پیشبینی میشود که مقدار آن در سال 1985 با استفاده از غلات اضافی به پانصد میلیون گالن برسد. در نظـر اسـت کـه اتـانول را بـا بنـزین مخلوط کنند و گاز و هول 90) درصد بنزین و 10 درصد اتانول) بدست آورنـد. ایـن طـرح در سـالهای اول دهـه
1980 به دلیل بالا بودن هزینه تولید و نیاز به انرﮊی زیاد در فرآیند تولید بـا موفقیـت بزرگـی روبـرو نـشد. طـرح دیگری که برای کاهش هزینه تولید اتانول به روش تخمیر تحت مطالعه است، پیـدا کـردن غـلاب یـا مـواد قنـدی ارزانتر و استفاده از روشهای تولیدی است که به انرﮊی کمتری نیاز داشته باشند. برای این منظور، گلوکز تولید شده ناشی از هیدرولیز پلیمر کربوهیدرات که بسیار فراوان هم است، و لیگنوسلولوز نامیده میشـود، مـورد توجـه قـرار گرفته است. مطالعات نشان دادهاند که استفاده از انرﮊی بیوماس را میتوان با انجام طرحهای جنگلکاری وسـیع در مناطقی که برای تولید مواد غذایی مساعد نیستند، عملی کرد. بدین وسیله میتوان از هر جریب (حدود 4000 متـر مربع) در هر سال ده تا بیست تن چوب جنگلی بدست آورد. وسعت جنگل ممکن است به 130 کیـومتر مربـع تـا
520 کیلومترمربع برسد. درختان با بکارگیری ادوات خودکار بریده میشوند و آنگـاه پـس از خـرد شـدن و پـودر شدن، آماده احتراق در نیروگاهی که در میانه جنگل قرار میگیرد میشوند. نیروگاههایی که با بیوماس سوختدهـی میشوند در مقیاسهای کم (کمتر از 100 مگاوات) بارهای پایه و بارهای میانی را در ایالات متحده تغذیه میکننـد.
این منابع قابل تجدید بوده و انتشار دی اکسید کربن را کاهش میدهند. خاکستر حاصل از این نیروگاهها هم دوباره بازیافت شده و بعنوان کود شیمیایی مورد استفاده قرار میگیرد.[17]
نیروگاه های مبدل انرﮊی خورشیدی – حرارتی – الکتریکی ویژگی انرﮊی گرمایی مورد نیاز واحدهای تولید پراکنده که از تبدیل نور و گرما به برق استفاده می کنند وابسته بـه ایجاد نور متمرکز شده، می باشد.
27
بشقابهای سهموی شکل و گیرنده های مرکزی برای تولید دما در رنج 400 تا 500، 800 تا 900 و بیشتر از 500
درجه سانتیگراد استفاده می شوند. بزرگترین ظرفیت نصب ( نزدیک 400 مگا وات ) می باشد. نیروگاه خورشیدی
– حرارتی – الکتریکی از جمع کننده های سهموی و از روغن برای انتقال انرﮊی حرارتی به یک مکـان مرکـزی از طریق سیکل بخار رانکین استفاده می کنند و اضافه بر این، دارای یک آتشدان گـاز طبیعـی بـرای عملکـرد ترکیبـی است. این تکنولوﮊی با نام اختصاری SEGS عرضه شده است و بیشتر از 90 درصد انرﮊی بـرق خورشـیدی را در جهان شامل می شود. این تکنولوﮊی از گاز طبیعی برای جبران تغییرات موقتی انرﮊی تابشی خورشید و بهبود تـوان عرضه شده سیستم، استفاده می کند. این جبران در سـاعات 7 تـا 11 شـب در تابـستان و 8 شـب تـا 5 صـبح در زمستان صورت می گیرد. [14],[4]
مزایای نیروگاههای خورشیدی
‐1 تولید برق بدون مصرف سوخت
‐2 عدم احتیاج به آب زیاد
‐3 عدم آلودگی محیط زیست
‐4 امکان تامین شبکه های کوچک و ناحیه ای
‐5 استهلاک کم و عمر زیاد
‐6 عدم احتیاج به متخصص
نیروگاه تولید همزمان برق، گرما و سرما :1(CHCP)
با استفاده از یک سوخت یا ترکیبی ازسوختهای متفاوت میتوان توسط مجموعه موتور‐ مولـد (یـا مجموعـههـای مبتنی بر توربین) برق تولید کرد. بخش بزرگی از کل گرمای اتلافی حاصل از فرآیند تولید برق را میتـوان توسـط مبدلهای گرمایی بازیافت کرد تا برای مصارف تامین گرمایش فضا، آبگـرم مـصرفی، بخـار مـورد نیـاز فرآینـدهای کارخانهها و... بکار برد. با استفاده از یک چیلر جذبی میتوان از بخشی از گرمای بازیافت شده بـرای تولیـد سـرما بهره گرفت. در نتیجه بطور همزمان میتوان هر سه نوع انرﮊی الکتریکی، گرمایی و سرمایی را تولید کـرد کـه ایـن پدیده بنام تولید همزمان برق، گرما و سرما شناخته میشود. از یک بویلر کمکی نیز مـیتـوان بـرای جبـران کمبـود گرمای مورد نیاز بارهای گرمایی و از یک منبع ذخیره گرما برای ذخیره گرما در مواقعی کـه بـار گرمـایی از میـزان خروجی گرما کمتر است استفاده کرد.
تولید متداول قدرت به طور میانگین تنها %35 بازده دارد، تا حدود %65 ظرفیت انرﮊی بصورت گرمای اتلافی آزاد میشود. جدیدترین تولید سیکل ترکیبی میتواند این بازده را صرفنظر از اتلاف انتقال و توزیع برق، تا %55 بهبـود بخشد. تولید همزمان، این اتلاف را با استفاده گرما در بخـشهای صـنعت، تجـارت و گرمـایش و سـرمایش منـزل کاهش میدهد. تولید همزمان عبارتست از تولید گرما و برق که هردوی آنها مورد استفاده قرار میگیرند. این تولیـد

1- Combined heat and cold and power
28
شامل گسترهای از فناوریها است، ولی معمولا شامل یک مولد برق و یـک سیـستم بازیافـت گرمـایی اسـت. تولیـد همزمان، نیز بعنوان »ترکیب برق و گرما «(CHP) و »انرﮊی کل« شناخته میشود.
در تولید متداول برق، تلفات بیشتر در حدود 5 تا %10 ناشی از انتقال و توزیع برق از نیروگاههای نسبتا دور افتاده تا شبکه برق است. هنگامیکه برق به کوچکترین مشتریان تحویل داده میشود، این تلفات بیشترین مقدار اسـت. بـا بهرهبرداری از گرما، بازده دستگاه تولید همزمان میتواند به %90 یا بیشتر برسد. بعـلاوه، بـرق تولیـد شـده توسـط دستگاه تولید همزمان معمولا بطور محلی استفاده میشود و تلفـات انتقـال و توزیـع قابـل صـرفنظر خواهـد بـود.
بنابراین صرفهجویی پیشنهادی توسط تولید همزمان در مقایسه با تامین برق و گرما توسـط نیروگاههـا و بویلرهـای متداول، در حدود 15 تا %40 خواهد بود.
ازآنجاییکه انتقال برق در مسیرهای طولانی آسانتر و ارزانتر از انتقال گرماست، دستگاه تولید همزمان معمولا هرچـه نزدیکتر به محل مصرف گرما نصب میشود و درحالت ایدهآل ظرفیت آنها را بگونهای درنظر میگیرنـد کـه تـامین کننده نیازهای گرمایی محل باشد. در غیر اینصورت یک بویلر اضافی مورد نیاز است و درنتیجه بخـشی از مزایـای زیست محیطی برآورده نخواهد شد. این بنیادی ترین اصل تولید همزمان میباشد.
هنگامیکه برق کمتر از حد نیاز تولید شود، لازم است تا باقیمانده آنرا خریداری کرد. با این وجود هنگامیکه ظرفیت دستگاه برمبنای نیاز گرمایی است، معمولا برق بیشتری نسبت به نیاز تولید میشود. برق اضافی را میتوان به شـبکه برق فروخت یا از راه شبکه توزیع، به مشتری دیگری تحویل داد. [17]
نیروگاههای آبی کوچک به طور کلی واحدهای آبی کوچک به دو دسته میکرو هیدرو و مینی هیدرو تقسیم می شوند.
در عمل تولید توان الکتریکی برای واحدهای میکروهیدرو در محدوده 5 تا 100 کیلو وات و برای مینی هیدرو در محدوده 500 کیلو وات تا 10 مگا وات می باشد. ارتفاع آب برای چنین واحدهایی می تواند در گستره ای از 1.5
تا 400 متر با محدوده دبی صدها لیتر تا دهها متر مکعب بر ثانیه باشد. [16]
دیزل ﮊنراتور این منابع سالهاست که در تولید برق ضروری مورد استفاده قرار می گیرند. سوخت اصلی آنها مازوت یـا گازوئیـل
است. در نوع جدید از گاز طبیعی به عنوان سوخت استفاده می شود. [16]
چرخ لنگر چرخ لنگر سیستم ذخیره انرﮊی الکترومکانیکی است که انرﮊی را به صورت انرﮊی جنبشی در یـک جـسم گـردان
ذخیره می کند. این سیستمها معمولا به دو صورت روتورهای فولادی و روتورهـایی از جـنس رزیـن سـاخته مـی شوند. در هر دو نوع سیستم، روتور در خلاﺀ می چرخد. در سیستمهای با روتور فولادی، بیشتر بـر ممـان اینرسـی روتور برای ذخیره انرﮊی تاکید دارند و در سیستمهایی با روتور مرکب بیشتر بر سرعت روتور برای ذخیـره انـرﮊی تاکید می کنند. [16]
29
موتورهای رفت و برگشتی موتورهای رفت وبرگشتی، بیشتر از 100 سال سابقه دارند و در واقع اولین مدل از تکنولوﮊی بـا سـوخت فـسیلی
هستند. و در تمامی بخشهای اقتصادی نتایج قابل قبولی داشته اند و انواع مختلف این موتورها از واحـدهای بـسیار کوچک با توان درحد کسری از اسب بخار تا واحدهای بزرگ 60 مگاواتی نیروگاهی ساخته شده اند. تقریبا تمامی موتورهایی که برای تولید انرﮊی بکار گرفته می شوند چهار زمانه هستند و در چهار سیکل عمل می کنند:
ورود ( مکش )
فشرده سازی
احتراق
تخلیه
در شکل زیر مراحل عملکردی موتورهای رفت و برگشتی نشان داده شده است.

شکل (2‐6) مراحل عملکردی موتورهای رفت و برگشتی
تعاریف مربوط به تولید پراکنده
با توجه به وسعت بهره برداری از تولید پراکنده توسط کشورهای مختلف مقررات متفاوتی در هر کـشور بـر تولیـد پراکنده اعمال می شود. بنابراین باید مقررات حاکم بر عملکرد مربوط به تولید پراکنده که در ایـن پـروﮊه در شـبیه سازیها بر تولید پراکنده اعمال شده است بیان شود. این تعاریف و مقررات در زیر شرح داده شده اند.
مکان تولید پراکنده: تولید پراکنده به شبکه توزیع و یا به سایت مصرف کننده متصل است.
هدف تولید پراکنده: تولید پراکنده جهت تولید قسمتی از توان مصرف کننده به صورت آمـاده بـه کـار مـورد بهـره برداری قرار می گیرد.
میزان تولید در تولید پراکنده: هر واحد تولید پراکنده باید حداکثر MW 1/5 تولید نمایـد، در مـورد مزرعـه هـای بادی تولید هر کدام از نیروگاههای بادی نیز از این قاعده پیروی میکنند.
محدودیتهای عملکردی تولید پراکنده دراین تحقیق ما تولید پراکنده را در حالت ماندگار و شبکه توزیع را بدون هیچ خطایی فرض کرده ایم.
30
تولید پراکنده را می توان بر اساس محدودیتهای تولید توان، نوع توان تولیـدی وعوامـل مـوثر در تولیـد تـوان بـه قسمتهای مختلفی تقسیم کرد که در زیر به تفضیل شرح داده شده است.
توربینهای گازی احتراقی، توربینهای کوچک این نوع تولید کننده ها را در صورتی که قابلیت اعمال پخش توان را داشته باشـند، مـی تـوان ماننـد نیروگاههـای
تولید متمرکز که دارای قابلیت پخش توان هـستند مـدل کـرد، ولـی در عـوض دارای محـدودیتهای متفـاوت زیـر میباشند.
الف) تولید توان خروجی: تولید توان خروجی این نوع تولید پراکنده دارای محدودیتهای تـوان مـاکزیمم و مینـیمم می باشد.
pg min ≤ pg ≤ pg max(2-2)
ب) تاخیر تولید: تاخیر تولید، تاخیری طبیعی می باشد و زمانی رخ می دهد که بخواهیم درمدت زمان خاصی تولید توان را افزایش دهیم. تغییرتوان در مدت زمان خاصی دارای محدودیتی است که عبارتنداز:
(2‐3) ∆pgt ≤ ∆pglim it
که در آن ∆Pgt میزان افزایش توان تولیدی خروجی از زمـان t‐1 و t مـی باشـد و ∆pglim it محـدودیت افـزایش
تولید توان می باشد. تولید کننده های انرﮊی نو این نوع تولید کننده ها شامل توربینهای بادی و شبکه های فتوولتاییک می باشند مشخـصه اصـلی ایـن نـوع تولیـد کننده ها این است که در موقعیت های اضطراری قابل پخش توان نیستند و توان خروجی آنها به شدت تحت تـاثیر اثرات محیط می باشد. در بسیاری از انواع این تولید پراکنده توان خروجـی تولیـد پراکنـده، تـابعی از ولتـاﮊ( ( v و
فرکانس ( ( f سیستم، در باسی که تولید پراکنده به آن وصل شده است می باشند. (2‐4)
pg ε( f ,v)
وسایل ذخیره انرﮊی وسایل ذخیره انرﮊی مانند باطری، قابلیت ذخیره وپس دهی انرﮊی را به شبکه در مدت زمان محدود و مـشخص را
دارند. این نوع از تولید پراکنده قابلیت پخش توان و کنترل میزان و مدت تولید توان خروجـی را دارنـد. مـی تـوان مشخصه ریاضی آنها را به طور کلی به صورت زیر تعریف کرد:
2 5 ) ∑pgt .T ≤ E ‐ ) t1: j که در آن؛ pgt ، مقدار توان آزاد شده در مدت زمان T می باشد ؛ E، انرﮊی قابل ذخیره می باشـد؛ و T زمـان آزاد سازی انرﮊی می باشد.
سلولهای سوختی
31
این نوع از تولید پراکنده فقط تولید توان حقیقی می نمایند. بنابراین توان راکتیو مورد نیاز را به طرفی بـا اسـتفاده از وسایل جانبی به کار رفته درشبکه مانند خازنهـای ثابـت، خازنهـای قابـل کنتـرل بـا ضـریب تـوان ثابـت و ادوات الکترونیک قدرت تامین نمود.
کاربردهای تولید پراکنده
تکنولوﮊیهای مختلف کاربردهای مختلفی در شبکه های توزیع دارند. این کاربردها بر اساس نیازمندیهای بار متغیـر است. این کاربردها در انتخاب تولید پراکنده مورد استفاده موثر است. درادامه تعدادی از ایـن کاربردهـا شـرح داده شده اند.
تولید پراکنده آماده به کار تولید پراکنده را می توان به صورت آماده به کار جهت تغذیه توان مورد نیاز بارهـای حـساس بـه کـار بـرد. ماننـد
بیمارستانها و کارخانه ها زمانی که شبکه خارج از سرویس است.
تقسیم پیک بار هزینه توان الکتریکی بر اساس منحنی تقاضای بار و تولید انتظاری موجود در یک زمان، تغییر می نماید. در نتیجـه،
تولیدات پراکنده می توانند جهت تغذیه بارها در زمانهای پیک بار مورد استفاده قرار گیرنـد. بدینوسـیله مـی تـوان هزینه الکتریسیته را برای مصرف کننده های صنعتی که باید هزینه زمان مصرف برق را پرداخت کنند، کاهش داد.
کاربردهای محلی و مناطق دوردست تولید پراکنده می تواند به طور مستقل برای تامین توان مناطق دوردست که دسترسی به شـبکه بـرق ندارنـد مـورد
استفاده قرار گیرد. کاربردهای آن عبارتند از روشنائی، گرمایش، سرمایش، مخابرات و کارگاههای تولیدی کوچـک.
ضمنا تولیدات پراکنده قابلیت پشتیبانی و تنظیم ولتاﮊ در کاربردهای محلی (بارهای حـساس) را هنگـام اتـصال بـه شبکه دارند.
تهیه گرما و الکتریسیته ترکیبی (CHP)
تولیدات پراکنده ای که قابلیت تهیه گرما و الکتریسیته ترکیبی را دارنـد، در مجمـوع دارای رانـدمان انـرﮊی بـالایی هستند. گرمای تولید شده از پروسه تبدیل سوخت به انرﮊی الکتریکی، در خود سایت رنج وسـیعی از کاربردهـا را دارا می باشد، مثل گرم کردن بیمارستانها و مراکز تجاری بزرگ و پروسه های صنعتی.
بار پایه شرکت دارنده تولید پراکنده، معمولا تولید پراکنده را برای تغذیه بار پایه جهت تهیه قسمتی از توان مورد نیاز شبکه مورد استفاده قرار می دهد با این عمل باعث بهبود پروفیل ولتـاﮊ شـبکه، کـاهش تلفـات تـوان و بهبـود کیفیت توان می شود.
نحوه اتصال منابع تولید پراکنده به شبکه
‐1 مستقل از شبکه سراسری برق:
32
برای تامین انرﮊی الکتریکی مورد نیاز مناطق دور از شبکه سراسری برق از این نوع نیروگاهها استفاده می شـود کـه بازده توانی این سیستمها از چند صدوات تا چندین مگاوات متغیر، قابل نصب و راه اندازی می باشـد. کـه ممکـن است یک منبع تولید پراکنده بصورت تنهایی استفاده شود و یا اینکه برای افزایش قابلیت اطمینان از دو یا چند منبع بصورت موازی با هم استفاده گردد.
‐2متصل به شبکه سراسری برق
تقسیم بندی های مختلف تولید پراکنده
تولید پراکنده را می توان از دیدگاههای متفاوتی بررسی کرد. این تقسیم بندی ها بر اساس کاربرد هـای مختلـف و محدودیت های تولید پراکنده و نیز روش استفاده از آنها مطرح می شود. در ذیل این روشها به تفـصیل شـرح داده شده است.
دوره تغذیه و انواع توان تولیدی دوره تولید توان خروجی در تولید پراکنده به طور عمده مطابق اندازه تولید پراکنده نوع و کاربرد آن تغییر مـی کنـد
دوره تغذیه تولید پراکنده می تواند دروه دراز مدت تغذیه انرﮊی الکتریکی در بار پایه باشد، حالـت گـذاری تغذیـه انرﮊی الکتریکی که شامل تولید کننده های انرﮊی نو می باشد و دوره کوتاه مدت تغذیه انرﮊی الکتریکی که جهـت پشتیبانی از تغذیه شبکه مورد استفاده قرار می گیرد. با یک ساده سازی مطابق میزان تولیـد تـوان الکتریکـی دوره و نوع آن می توان مطابق جدول((2‐1 تقسیم بندی از تولید پراکنده بوجود آورد.
جدول((2‐1 تقسیم بندی تولید پراکنده دوره تغذیه توان نوع تولید پراکنده نکات توربین های گازی وسلولهای سوختی ‐ تولیــد تــوان حقیقــی و موهــومی بــه غیــر از بلند مدت سلولهای سوختی که تولید توان حقیقی تنهـا مـی نمایند. ‐ بعنوان بار پایه مورد استفاده قرار می گیرند. تغذیه غیر دائم سیــستم هــای انــرﮊی نو،نیروگاههــای ‐ وابسته به شرایط محیطی ‐ فقط توان حقیقی تولید میکنند. PVوWT ‐ در جاهای دور دست استفاده می شوند. کوتاه مدت باطریها، سلولهایPV، واحدهای ذخیره ‐ برای تضمین تداوم تغذیه به کار می روند. انرﮊی ‐ ذخیره انرﮊی برای استفاده کوتاه مدت 33
ظرفیت های تولید پراکنده
تولیدات پراکنده را مطابق جدول (2‐2) به چهار دسته از نظر ظرفیت تولید تقسیم نموده ایم. این ظرفیت ها دارای رنج تغییرات وسیعی از یک واحد کوچک تا تعداد زیادی واحدهای بهم پیوسته در حالت ماﮊولار می باشند.
جدول((2‐2 تقسیم بندی تولید پراکنده

مقدار ظرفیت تولید پراکنده

5KW-1W Micro
5MW-5KW Small
5MW-50MW Medium
50MW-300MW Large

نوع توان تولید شده جریان الکتریسیته خروجی می تواند هم مستقیم و هم متناوب باشـد. سـلولهای سـوختی، سـلولهای فتوولتائیـک و
باطریها جریان مستقیم تولید می نمایند، که برای بارهای DC مناسب است. همچنین می تـوانیم بوسـیله مبـدلهایی الکترونیک قدرت این جریان مستقیم را به جریان متناوب و قابل تزریق به شبکه تبـدیل نمـود. انـواع دیگـر تولیـد پراکنده، همچون توربینهای کوچک و توربینهای بادی تولید جریان متناوب می نمایند که در بسیاری از مـوارد بایـد توسط کنترل کننده های مدرن الکترونیک قدرت به گونه ای کنترل شوند که ولتاﮊ خروجی تنظـیم شـده ای داشـته باشند.
تکنولوﮊی روش دیگر دسته بندی تولیدات پراکنده می تواند مطابق نوع سوخت مصرفی آنها باشد. ایـن سـوختها مـی تواننـد
فسیلی یا غیر فسیلی باشند. دسته بندی ذکر شده مطابق جدول((2‐3 بر تولیدات پراکنده اعمال شده است.
جدول((2‐3 دسته بندی تولید پراکنده بر اساس مصرف سوخت
تولید پراکنده تکنولوﮊی توربین های کوچک و سلول های سوختی تکنولوﮊی سوختهای فسیلی وسایل ذخیره انرﮊی و تولید کننده های انرﮊی نو تکنولوﮊی مبتنی بر منابع غیر فسیلی 34
تلفات توان در شبکه های توزیع شعاعی[17]
در شکل (2‐7) یک شبکه شعاعی نشان داده شده است که در طرف بار آن یک تولید پراکنده وصـل شـده اسـت.
تلفات توان را بدون تولید پراکنده در این شبکه ها به سادگی می توان با جمع کردن توان تلف شده در هر خط بـه دست آورد. توان تلف شده در هر خط به صورت زیر محاسبه می شود:
(2‐6) plossi  Ii.2 Ri
= Ri مقاومت خط i ام : Ii جریان خط i ام
شکل (2‐7) شبکه شعاعی معمولی
با توجه به شکل (2‐7) زمانی که تولید پراکنده به سیستم اضافه می شود توانی که بـار بایـد از منبـع جـذب کنـد کاهش یافته و مابتفاوت را از تولید پراکنده جذب می نماید. در این حالت هم مجموع تلفات توان در خطوط را بـه عنوان تلفات شبکه می شناسیم.
(2‐7) ploss  ∑Ii2 .Ri :n تعداد خطوط i:1,n :Ii جریان جدید خط i ام :Ri مقاومت خط i ام نتیجه گیری
در این فصل با بررسی انواع تولید پراکنده مشخصات عمومی هر کدام مزایا و معایـب آنهـا را مـورد بررسـی قـرار دادیم. سپس با ارایه تعاریفی محدوده کاربرد تولید پراکنده را معین نمودیم. در ادامه به کاربردهـای مختلـف تولیـد پراکنده اشاره نموده و در ضمن به تقسیم بندی انواع تولید پراکنـده بـر اسـاس فاکتورهـای متفـاوتی پـرداختیم. در نهایت موضوع تلفات در شبکه های توزیع به همراه تولید پراکنده و بدون آن، به طور مختصر مـورد بررسـی قـرار دادیم.
35

فصل سوم:
تقسیم بندی اقلیمی ایران و انتخاب ده شهر نمونه

36
مقدمه
میزان تفاوت و ترکیب گوناگون عوامل اقلیمی که خود ناشی از تفاوت موقعیت جغرافیایی منـاطق مختلـف اسـت، حوزههای اقلیمی متفاوتی در جهان پدید آورده که هر یک ویژگیهای خاصی دارد. محیط زیست، شـهرها و حتـی بناهای مربوط به این حوزههای اقلیمی، ویژگیهای خاصی متناسب با شرایط اقلیمی خود به دست آوردهاند. هدف این فصل، تعیین حوزه های اقلیمی مختلف ایران و انتخاب ده شهر نمونه از این حوزه های اقلیمی میباشد. کـه در این راستا هدف اصلی پروﮊه در ارتباط با انتخاب بهینه انواع نیروگاههای تولید پراکنده در مناطق مختلف جغرافیایی کشور برآورده گردد.
بدین منظور، نخست به تقسیمات اقلیمی در سطح جهان و ایران اشاره نموده، و سپس به انتخاب ده شهر در مناطق مختلف اقلیمی ایران پرداخته میشود.
تقسمیات اقلیمی در جهان

—d1738

فهرست جداول
عنوانصفحه
TOC h z t "فهرست جداول;1" جدول 1-1- موقعیت و مقدار اسیدهای چرب در عصاره C.orientalis PAGEREF _Toc369168412 h 17جدول 2-1- محلول مواد معدنی کم نیاز (A) PAGEREF _Toc369168413 h 34جدول 2-2- محلول مواد معدنی اصلی (C) PAGEREF _Toc369168414 h 35جدول 2-3- محلول بافر مواد معدنی (B) PAGEREF _Toc369168415 h 35جدول 2-4- محلول ریزازورین PAGEREF _Toc369168416 h 35جدول 2-5- محلول احیاء کننده PAGEREF _Toc369168417 h 35جدول 2-6- نسبت محلول‌ها در ترکیب بزاق مصنوعی PAGEREF _Toc369168418 h 36جدول 2-7 PAGEREF _Toc369168419 h 45جدول 2-8 PAGEREF _Toc369168420 h 45جدول 2-9 PAGEREF _Toc369168421 h 45جدول 2-10- اجزای محیط کشت جهت رشد باکتری‌های شکمبه PAGEREF _Toc369168422 h 46جدول 2-11- ترکیب رقیق کننده بی‌هوازی (A.D.S) PAGEREF _Toc369168423 h 47جدول 3-1 گاز حاصل از تخمیر جیره و عصاره‌های گیاهان دارویی پس از 96 ساعت انکوباسیون PAGEREF _Toc369168424 h 51جدول 3-2- اثر سطوح مختلف پنج عصاره بر فراسنجه‌های تولید گاز PAGEREF _Toc369168425 h 52جدول 3-3- تعداد کل باکتری‌ها در هر میلی لیتر مایع شکمبه بعد از تاثیر عصاره‌ها PAGEREF _Toc369168426 h 56
فصل اولمقدمه و مروری بر تحقیقات گذشته
1-1- مقدمهدر بین حیوانات اهلی گیاهخوار، نشخوارکنندگان سهم بزرگی را در تامین خوراک و سلامت بشر دارند. از طرفی تغذیه نقش اصلی را در بازده اقتصادی و عملکردی این دام‌ها داشته به طوری که تقریبا دوسوم از کل هزینه تولیدات دامی در واحدهای مختلف پرورش دام به هزینه‌های خوراک اختصاص داشته و از طرفی با توجه به مسئله کمبود پروتئین حیوانی و افزایش تولید با منابع علوفه‌ای موجود، لازم است تا از ارزش تغذیه‌ای منابع خوراکی قابل دسترس و مکمل‌های قابل استفاده به منظور افزایش راندمان تولید اطلاع کافی وجود داشته باشد (امیرخانی، 1386). از این رو اهمیت تغذیه مناسب نشخوارکنندگان ایجاب می‌نماید که ارزش غذایی هر یک از مواد خوراکی و اجزای تشکیل دهنده آنها طبق روش‌های صحیح و استاندارد تعیین گردد (قورچی، 1374).
معده حیوانات نشخوارکننده از چهار بخش شکمبه، نگاری، هزارلا و شیردان تشکیل گردیده است (آلاوونگ و همکاران، 2010). سه بخش اول فاقد هر گونه غده بوده و پیش معده نامیده شده و دو بخش آخر جایی است که هضم میکروبی یا تخمیر در آن صورت می‌پذیرد (منصوری و همکاران، 1381). شکمبه دارای انواع باکتری، پروتوزوآ و قارچ است اما باکتری در تمام جنبه‌های تخمیر شکمبه‌ای نقش غالب را بازی می‌کند (راسل و همکاران، 2002).
حیوانات نشخوارکننده (گاو، گوسفند، بز و غیره) آنزیم‌های تجزیه‌کننده فیبر را نمی‌سازند و برای استفاده از ترکیبات دیواره سلولی گیاهان متکی به میکروارگانیسم‌های مستقر در دستگاه گوارش خود می‌باشند به این ترتیب که حیوان برای میکروارگانیسم‌ها زیستگاهی فراهم می‌کند به نام شکمبه و در عوض میکروارگانیسم‌ها نیز با تخمیر خوراک و تولید انواع اسیدها، پروتئین‌های میکروبی و ویتامین‌ها را برای نشخوارکننده قابل استفاده می‌نمایند (راسل و همکاران، 2002).
متناسب با نوع خوراک مصرفی روزانه در گاو 100 تا 190 لیتر بزاق ترشح می‌شود (منصوری و همکاران، 1381). بزاق مرکب از بی کربنات و فسفات بوده و به عنوان یک عامل بافری مهم در شکمبه عمل می‌نماید (منصوری و همکاران، 1381).
1-2- محتویات شکمبه و ویژگی‌های تخمیر در نشخوارکنندگانمحتویات شکمبه به صورت لایه‌هایی از ناحیه شکمی تا ناحیه پشتی از هم متمایز می‌باشند همچنین بین محتویات قسمت‌های قدامی و خلفی شکمبه نیز تفاوت‌هایی وجود دارد گازهای حاصل از تخمیر در قسمت فوقانی شکمبه تجمع می‌یابند، علوفه‌های بلند یک لایه بزرگ و متراکم از مواد جامد را تشکیل می‌دهند که مقدار نسبتا کمی مایع همراه آن وجود دارد و ذرات ریزتر در زیر آن قرار می‌گیرند. بخش مایع نیز پایین‌ترین قسمت را اشغال می‌کند (منصوری و همکارن، 1381).
1-2-1- گازهای حاصل از تخمیرتولید گاز در نشخوارکنندگانی نظیر گاو 2 تا 4 ساعت بعد از هر وعده غذایی به سقف 40 لیتر در ساعت می‌رسد یعنی زمانی که سرعت تخمیر در بیشترین مقدار خود می‌باشد (چیبا و همکاران، 2009). گازهای اصلی شکمبه عبارتند از:
(60%) 2CO، (30 تا 40) 4CH، مقادیر متفاوتی از 2N، مقدار کمی 2H و 2O (چیبا و همکاران، 2009). گازهای تجمع‌یافته در قسمت فوقانی شکمبه را عمدتا گازهای کربنیک و متان تشکیل می‌دهند (منصوری و همکاران، 1381). نشخوارکنندگان مسئول تولید 16 الی 20 درصد از گاز متان گلخانه‌ای اتمسفر می‌باشند که 75% آن به وسیله‌ی گاوها تولید می‌شود (بهاتا و همکاران، 2007).
متان یک گاز گلخانه‌ای قوی می‌باشد (سیروهی و همکاران، 2012) و بعد از 2CO عامل اصلی اثر گلخانه‌ای است به طوری که حدود 20 درصد از اثر گلخانه‌ای به دلیل حضور گاز متان می‌باشد. نشخوارکنندگان مسئول تولید 16 الی 20 درصد از گاز متان گلخانه‌ای اتمسفر می‌باشند (شکل 1-1) که 75% آن به وسیله‌ی گاوها تولید می‌شود و تولید متان حدود 2 الی 12 درصد از کل انرژی حاصله از غذا را از دسترس حیوان خارج کرده (بهاتا و همکاران، 2007) لذا امروزه متخصصین تغذیه دام به منظور کاهش اتلاف انرژی فوق، به ترکیبات ضد میکروبی مانند یونوفرها، آنتی بیوتیک‌ها و اخیرا گیاهان دارویی توجه بسیاری مبذول داشته‌اند زیرا این ترکیبات بر روی فعالیت میکروارگانیسم‌های تولیدکننده هیدروژن اثر ممانعت کنندگی دارند (سیروهی و همکاران، 2012). متان بعد از عامل اصلی اثر گلخانه‌ای است حدود 20 درصد از اثر گلخانه‌ای به دلیل حضور گاز متان می‌باشد (بهاتا و همکاران، 2007).

شکل 1-1- متابولیسم NADH H+ و تولید متان در نشخوارکنندگان1-2-2- اسیدهای چرب فرارمقدار اسیدهای چرب فرار کوتاه زنجیر 4 ساعت بعد از مصرف خوراک به حداکثر می‌رسد (آلاوونگ و همکاران، 2010). اسیدهای چرب فرار منبع اصلی تامین انرژی قابل متابولیسم برای حیوان نشخوارکننده می‌باشند (منصوری و همکاران، 1381). حدود 60 الی 70 درصد از انرژی اپیتلیوم روده از اسیدهای چرب کوتاه زنجیر، به ویژه از بوتیرات مشتق شده اسیدهای چرب کوتاه زنجیر حدود 80 درصد از انرژی نگهداری نشخوارکنندگان را تامین می‌کنند، اسیدهای چرب فرار اصلی شکمبه به ترتیب فراوانی عبارتند از: استیک، پروپیونیک، بوتیریک، ایزوبوتیریک، والریک، ایزو والریک، 2-متیل بوتیریک، هگزانوئیک و هپتانوئیک اسید که در بخش‌های مختلف شکمبه بر اثر تخمیر میکروبی فیبر جیره تولید می‌شوند (آلاوونگ و همکاران، 2010). تولید اسیدهای چرب فرار حاصل از تخمیر میکروبی، باعث کاهش pH شکمبه شده که توسط بزاق مجددا به حد نرمال (7/6=pH) خود باز گردانده می‌شود (سوناگاوا و همکاران، 2007). زیرا کاهش pHشکمبه تا کمتر از 2/6 سرعت هضم را کاهش داده و باعث افزایش مرحله تاخیر در هضم می‌شود. بزاق غدد بناگوشی سرشار از یون‌های نمکی (به ویژه سدیم، پتاسیم، فسفر و بی کربنات) است که ظرفیت بافری بزاق را تامین می‌کنند (منصوری و همکاران، 1381).
1-2-3- نیتروژن آمونیاکیتجزیه پروتئین‌ها و اسیدهای آمینه برای تولید آمونیاک بسیار مورد توجه بوده زیرا آمونیاک برای رشد بسیاری از میکروارگانیسم‌های شکمبه که کربوهیدرات‌ها را تخمیر می‌کنند ضروری است (منصوری و همکاران، 1381). از طرفی سنتز پروتئین میکروبی بستگی به حضور انرژی (حاصل از تخمیر مواد آلی موجود در شکمبه) و حضور نیتروژن حاصل از تجزیه‌ی منابع پروتئینی و غیر پروتئینی دارد و در عین حال آمونیاک شکمبه‌ای منبع اصلی برای سنتز پروتئین میکروبی به وسیله‌ی باکتری‌های شکمبه است (کارسلی و همکاران، 2000). آمونیاک سوبسترای مطلوب برای سنتز پروتئین توسط باکتری‌های سلولوتیک، متانزا و بعضی باکتری‌های آمیلولیتیک است (منصوری و همکاران، 1381). غلظت نرمال مورد نیاز از آمونیاک شکمبه‌ای برای حداکثر سنتز پروتئین میکروبی نامشخص است ولی در شرایط آزمایشگاهی این مقدار mg/dl 5 می‌باشد (کارسلی و همکاران، 2000).
1-2-4- ترکیب جمعیت‌های میکروبی در بخش‌های مختلف شکمبهاز نظر اکولوژیکی چند بخش مختلف در شکمبه وجود دارد و ترکیب جمعیت‌های میکروبی موجود در این بخش‌ها نیز متناسب با محل آن‌ها متفاوت می‌باشد (منصوری و همکاران، 1381). مثلا باکتری‌های تجزیه کننده اوره به دیواره شکمبه می‌چسبند، قسمت عمده‌ی تک‌یاخته‌ها و قارچ‌ها در قسمت سطح محتویات شکمبه قرار دارند، بخش مایع عمدتا مخزن باکتری‌های هضم کننده مواد غیر سلولزی است که اجزای محلول در آب را تجزیه می‌کنند، لایه‌های پایینی شکمبه که آبکی‌تر بوده و هنوز هم دارای مقدار قابل توجهی الیاف قابل تخمیر است احتمالا غنی ترین منبع باکتری‌های سلولایتیک می‌باشد (منصوری و همکاران، 1381).
1-3- میکروارگانیسم‌های شکمبهثبات محیط شکمبه و جریان منظم خوراکهای با قابلیت تخمیر بالا به عنوان سوبسترا به داخل آن، شکمبه را به عنوان محل مناسبی برای استقرار و رشد و تکثیر میکروارگانیسم‌ها جهت فعالیت‌های تخمیری مطلوب گردانده است، به طوری که در آن گونه‌های متنوع میکروبی به طور مشترک در تجزیه کربوهیدرات‌ها و پروتئین‌ها دخالت دارند. به طور کلی میکروارگانیسم‌های شکمبه به سه دسته باکتری‌ها، تک‌یاخته‌ها و قارچ‌های بی‌هوازی تقسیم بندی می‌شوند (منصوری و همکاران، 1381).
1-3-1- باکتری‌هاهر میلی لیتر از مایع شکمبه حاوی 10 الی 50 بیلیون باکتری می‌باشد (چیبا 2009). تا کنون بیش از 200 گونه باکتری از شکمبه جداسازی و شناسایی شده است (منصوری و همکاران، 1381). گروه‌های اصلی باکتری‌های شکمبه عبارتند از:
الف) سلولایتیک‌ها: سلولز را هضم می‌کنند.
ب) همی سلولولایتیک‌ها: همی سلولز را هضم می‌کنند.
پ) آمیلولایتیک‌ها: نشاسته را هضم می‌کنند.
ت) پروتئولایتیک‌ها: پروتئین را هضم می‌کنند.
س) پکتینولایتیک: پکتین را هضم می‌کنند.
ج) لیپولایتیک: لیپید را هضم می‌کنند.
چ) مصرف‌کننده‌های قندها: مونوساکاریدها و دی ساکاریدها را مصرف می‌کنند.


ح) مصرف‌کننده‌های اسیدها: اسیدهای لاکتیک، سوکسینیک، مالیک و غیره را مصرف می‌کنند.
خ) تولیدکننده‌های آمونیاک
د) سنتزکننده‌های ویتامین‌ها
ز) تولیدکننده‌های متان (چیبا، 2009).
همه‌ی این باکتری‌ها بی‌هوازی می‌باشند و بیشتر آن‌ها تخمیرکننده‌ی کربوهیدرات‌ها هستند از جمله باکتری‌های گرم مثبت و گرم منفی و باکتری‌های ثابت و متحرک. باکتری‌ها در روند تخمیر شکمبه‌ای نقش بسیار مهمی دارند (شکل 2-1)، هیدروژن ورودی منتقل می‌شود و سپس با مصرف شدن توسط متانوژن‌ها مقدار آن به تعادل می‌رسد. اگر باکتری‌های گرم مثبت کاهش یابند مقدار هیدروژن ورودی نیز کاهش می‌یابد و تخمیر به سمت پروپیونات، لاکتات و بوتیرات تغییر می‌یابد (چیبا، 2009). جمعیت زیادی از باکتری‌های آمیلولایتیک، پروتئولایتیک و باکتری‌های مصرف‌کننده اسید لاکتیک در روز اول پس از تولد در شکمبه ظاهر می‌شوند، باکتری‌های به شدت هوازی در روز دوم پس از تولد در شکمبه تجمع می‌یابند، باکتری‌های سلولایتیک و متان زا در روز چهارم ظاهر می‌شوند. 10 روز پس از تولد تعداد باکتری‌ها به حدود 108 در هر میلی‌لیتر می‌رسد (منصوری و همکاران، 1381).

شکل 1-2- روند تخمیر توسط باکتری‌های شکمبه‌ای1-3-2- تک‌یاخته‌هاتک‌یاخته‌ها متعلق به کلاس کینتوفراگمفرا و زیر کلاس وستیبولیفرا می باشند مژکداران به دو شاخه تریکوستوماتا و انتودیتیومورفیدا دسته‌بندی می‌شوند. تک‌یاخته‌ها از باکتری‌ها بزرگتر بوده و طول آن‌ها بین 5 تا 25 میکرومتر است (منصوری و همکاران، 1381). تراکم تک‌یاخته‌ها در شکمبه بین 104 تا 106 در هر میلی لیتر از مایع شکمبه گزارش شده و عمده تک‌یاخته‌های شکمبه مژکدار هستند اگر چه تعداد کمی تک‌یاخته تاژکدار نیز در شکمبه پیدا شده است (شین و همکاران، 2004). تک‌یاخته‌های مژکدار بعد از باکتری‌ها و قارچ‌ها در شکمبه ظاهر می‌گردند و به ندرت تا سن 2 هفتگی در نوزاد نشخوارکنندگان یافت می‌شوند آن‌ها معمولا در خلال هفته دوم پس از تولد یعنی هنگامی که غذای جامد جایگزین غذای مایع می‌شود در شکمبه ظاهر می‌شوند (منصوری و همکاران، 1381).
1-3-3- قارچ‌هاقارچ‌های بی‌هوازی شکمبه حدود 20 درصد توده میکروبی شکمبه را تشکیل می‌دهند که در 5 جنس نئوکالیماستکیس، کائکومایسس، آنائرومایسس، پیرومایسس و ارپینومایسس تقسیم‌بندی گردیده‌اند (منصوری و همکاران، 1381). سیکل زندگی قارچ‌ها دارای دو مرحله است: مرحله متحرک (زئوسپوری) که در این مرحله به صورت آزاد در مایع شکمبه یافت می‌شوند و دارای یک یا چند تاژک هستند و مرحله رشد و تکثیر گیاهی (اسپورانژیوم) که در این مرحله به وسیله‌ی سیستم رایزوئیدی به ذرات گیاهی می‌چسبد (دنمن و همکاران، 2006). چرخه زندگی قارچ‌ها در محیط کشت 24 تا 32 ساعت است (منصوری و همکاران، 1381). تراکم زواسپورها در مایع شکمبه 103 تا 105 در هر میلی لیتر مایع شکمبه است (منصوری و همکاران، 1381). قارچ‌های شکمبه تمام آنزیم‌های لازم برای تجزیه سلولز و همی سلولز و هیدرولیز الیگوساکاریدهای آزاد را تولید می‌کنند (دنمن و همکاران، 2006).
پروسه‌ی هضم در نشخوارکنندگان به وسیله‌ی واکنش‌های شیمیایی و محصولات تخمیری حاصل از عملکرد میکروارگانیسم‌های شکمبه انجام می‌پذیرد. با گسترش استفاده از مواد شیمیایی و تهدید میکروب‌های نامطلوب در طول چند دهه گذشته، تعادل میکروبی شکمبه در معرض خطر قرار گرفته است. امروزه فلور میکروبی شکمبه به عنوان یک عامل اساسی برای دستکاری شکمبه به منظور به دست آوردن بهترین عملکرد رشد حیوان و جلوگیری از بر هم خوردن تعادل میکروبی شکمبه مورد توجه قرار گرفته است (فروم هواتز، 2010). دستکاری شکمبه‌ای از طریق بهینه‌سازی فرمول جیره، استفاده از افزودنی‌های خوراکی و افزایش یا مهار گروه خاصی از میکروب‌ها امکان پذیر می‌باشد (کالسامیگلیا و همکاران، 2006).
استفاده از آنتی بیوتیک‌ها در تغذیه حیوانات، به عنوان محرکهای رشد ضد میکروبی بی‌شک برای بهبود فراسنجه‌های عملکردی حیوانات و پیشگیری از بیماری‌ها سودمند است. موننسین، گازولوسید و لیدلومایسین پروپیونات، اسپیرامایسین، ویرژینیامایسین و تایلوزین فسفات رایج‌ترین آنتی بیوتیک‌هایی هستند که در نشخوارکنندگان مصرف شده و همگی به خانواده آنتی بیوتیک‌های یون دوست تعلق دارند (برودیسکو و همکاران، 2000). نحوه عمل آنها مختل کردن شیب یونها از غشای سلول باکتریهای مستعد (یعنی آنهایی که این آنتی بیوتیک‌ها به صورت تخصصی علیه آنها عمل می‌کنند) می‌باشد و نتیجه آن تغییرات مفید در الگوی تخمیر شکمبه‌ای، افزایش نسبت پروپیونات به استات تولیدی، کاهش تولید متان و کاهش تجزیه پروتئین خوراک در شکمبه است که همه این‌ها باعث افزایش بازده غذایی و همچنین کاهش بروز اسیدوز و نفخ میگردد (کالاوی و همکاران، 2003).
اما تهدید امنیت زیستی برای سلامت انسان و حیوان، ناشی از افزایش مقاومت عوامل بیماریزا به آنتی بیوتیک‌ها و تجمع بقایای آنتی بیوتیک‌ها در تولیدات دامی و محیط باعث اعتراض گسترده برای حذف آنتی بیوتیک‌های محرک رشد از جیره حیوانات شده است. تولیدات طبیعی گیاهان، جایگزین‌های بالقوه‌ای برای آنتی بیوتیک‌هایی هستند که به خوراک دام افزوده می‌شوند. در سال‌های اخیر علاقه به خواص دارویی محصولات طبیعی (گیاهان، ادویه‌ها، گیاهان دارویی) به عنوان مکمل و افزودنی خوراک دام با پتانسیل بهبود سلامت و تولیدات دام و کاستن اثرات محیطی از تغذیه دام، به طور چشمگیری افزایش یافته است(محیطی اصل و همکاران، 1389).
گیاهان دارویی یک سری از متابولیت‌های ثانویه گوناگون مانند عصاره‌ها و اسانس‌ها را تولید می‌کنند که زمانی که این ترکیبات، استخراج شده و تغلیظ گردند می‌توانند بر جمعیت گونه‌های مختلف میکروارگانیسم‌های شکمبه شامل: باکتری‌ها، قارچ‌ها، پروتوزوآ و ویروس‌ها و به دنبال آن بر قابلیت هضم خوراک توسط نشخوارکنندگان اثرگذار باشند زیرا قابلیت هضم خوراک در نشخوارکنندگان تحت تاثیر عوامل گیاهی، حیوانی و میکروبی قرار دارد (محیطی اصل و همکاران، 1389).
از جمله مناطقی که می‌توان گیاهان داروئی خودرو را به فراوانی در آن‌ها یافت مراتع می‌باشند. مراتع با ارزش‌ترین و در عین حال ارزان‌ترین منبع خوراک دام در مناطق مختلف ایران از جمله استان اردبیل می‌باشند. از کل مساحت استان اردبیل که بالغ بر 1786730 هکتار می‌باشد 1076968/6 هکتار آن عرصه منابع طبیعی بوده که 1015000 هکتار آن را مراتع غنی از انواع گیاهان دارویی تشکیل می‌دهد. گیاهان دارویی در فصول مختلف و به فراوانی در سطح مراتع استان اردبیل یافت می‌شوند که از آن جمله می‌توان به اسطوخودوس، پنیرک، جاشیر، مرزنجوش، گلپر، هویج کوهی، مریم نخودی، بابونه، بومادران، پونه، گزنه، پولک، مریم گلی، علف چای، بارهنگ، گل گاو زبان، بولاغ اوتی، پاخری، سپیده، آویشن و غیره اشاره کرد (اداره آمار و اطلاعات سازمان جهاد کشاورزی استان اردبیل،1390).
نبود اطلاعات کافی از ارزش تغذیه‌ای گیاهان دارویی ، ارزش درمانی و موارد مصرف آنها، امکان استفاده بهینه از این منابع را در تغذیه دام و افزایش راندمان تولید، محدود ساخته است (نیکخواه،1385). در مجموع با احتساب و ارائه این گونه اطلاعات کمک قابل توجهی به افزایش تمایل کشت و مدیریت گیاهان دارویی و افزایش راندمان تولید دام صورت می‌گیرد. بنابراین در راستای تولید اطلاعات قابل استفاده در مدیریت دام و گیاهان دارویی منطقه، هدف این پژوهش تعیین اثر برخی از گیاهان دارویی مراتع استان اردبیل بر جمعیت میکروبی شکمبه تحت شرایط آزمایشگاهی می‌باشد.
1-4- اهمیت گیاهان داروییهزاران سال است که انسان از گیاه و عصاره‌های استخراج شده از آن‌ها استفاده می‌نماید. اولین اطلاعات ثبت شده در این خصوص به حدود 2600 سال قبل از میلاد در بین النهرین برمی‌گردد. قدیمی‌ترین سند نوشته شده در مورد تهیه عصاره‌های گیاهی به نوشته‌های مورخ یونانی، هرودوتوس برمی‌گردد (425 الی 484 قبل از میلاد مسیح).
با توجه به خصوصیات بیولوژیکی فعال و چندگانه عصاره‌های گیاهان داروئی این ترکیبات می‌توانند یک افزودنی جایگزین مناسب بسیاری از افزودنی‌های دیگر از جمله آنتی بیوتیک‌ها گردند. از جمله این خصوصیات می‌توان به فعالیت آنتی اکسیدانی، فعالیت ضدقارچی، فعالیت تسکین‌دهندگی، فعالیت ضد باکتریایی و ضد ویروسی اشاره کرد. به علاوه عصاره گیاهان داروئی به دلیل طعم و عطر خاص خود منجر به تحریک مصرف خوراک می‌شوند، کاهش تلفات و عدم نیاز به رعایت حذف پیش از کشتار در اغلب موارد و احتمال نبود ترکیبات باقیمانده مضر در تولیدات حیوانی و در عین حال حفظ سلامت محیط زیست از دیگر خواص گیاهان داروئی می‌باشد. به طور کلی میکروفلور دستگاه گوارش، مورفولوژی روده، تخلیه معده، فعالیت بخش‌های گوارشی داخلی و در نهایت فراسنجه‌های عملکردی تحت تاثیر ترکیبات گیاهی قرار می‌گیرد. عصاره‌های گیاهان داروئی باید در کشورهای کمتر توسعه یافته‌ای چون ایران بیشتر مورد توجه قرار گیرند زیرا دراین کشورها مشکلات حمل و نقل مانع بازاریابی برای محصولات کشاورزی حجیم شده و افزایش هزینه‌ها را در پی دارد اما عصاره‌های گیاهی از جمله گیاهان داروئی به دلیل کم حجم بودن این مشکلات را مرتفع نموده و استفاده از آنها مقرون به صرفه می‌باشد (محیطی اصل و همکاران، 1389).
1-5- عوامل موثر در تولید عصاره‌های گیاهی1-5-1- اندام‌های خاص تولیدکننده عصاره‌های گیاهیمیزان و ترکیب عصاره گیاهی به نوع اندام مورد بررسی بستگی دارد. عصاره‌های گیاهی تجمع‌یافته در اندام‌های مختلف یک گیاه ممکن است به لحاظ ترکیب و مقدار متفاوت باشند. از جمله این اندام‌ها می‌توان به: پوست درخت، توت‌ها، گل‌ها، برگ‌ها، پوست میوه، رزین، ریشه، ریزوم، دانه‌ها و چوب اشاره کرد. اما در اکثر موارد اندام‌های مختلف دارای خصوصیات مشابهی هستند (محیطی اصل و همکاران، 1389).
1-5-2- ساختار ترشحیعصاره‌های گیاهی توسط ساختارهای تخصص یافته متنوعی در گیاه تولید، ذخیره و آزاد می‌شود. ساختارهای ترشحی عبارتند از:
1-5-2-1- ساختار ترشحی خارجیتریکوم‌ها، نعناع، سدابیان، گرانیاسه، سیب‌زمینی و شاهدانه خانواده شمعدانی.
اسموفورها خانواده فلفل، ارکیده و شیپوریان.
1-5-2-2- ساختار ترشحی داخلیایدوبلاستها: خانواده برگ بو، مگنولیا، فلفل، شیپوریان، زرآوند، گل یخ.
حفره: خانواده سدابیان، مورد، میوپوراسه، هیپریکاسه و بقولات.
مجاری: خانواده چتریان، شمعدانی، کاج، مورد، بقولات و آناکاردیاسه (محیطی اصل و همکاران، 1389).
1-5-3- عوامل اکولوژیکیتولید عصاره تا حد زیادی تحت زیادی تحت تاثیر عوامل اکولوژیکی و شرایط آب و هوایی از جمله تاثیرات خاک، مواد مغذی، آب، نور و دما قرار دارد. به طور کلی، افزایش نور و دما، اثر مطلوبی بر تولید عصاره‌های گیاهی دارد (فیگوییردو، 2008) تنش آبی در برخی گونه‌ها مانند اوسیوم باسیلی، ترخون (Ar--isia dracunculus) و شوید (Anethum graveolens) منجر به تولید دو برابر عصاره‌های گیاهی و تغییر در ترکیب آن‌ها می‌شود (سایمون و همکاران، 1992).
1-5-4- کشت و فرآوری گیاهمنشا گیاهان مورد استفاده برای تولید عصاره‌های گیاهی نقش مهمی در کیفیت عصاره به دست آمده دارد. امروزه گونه‌های حاوی عصاره قادر به رشد در مناطقی غیر از منطقه بومی خود می‌باشند. علاوه بر رویه مناسب کشاورزی، بهبود عملکرد محصولات باعث شده تا تولیدکنندگان کنترل لازم را بر روی تولید گیاهان دارویی و فرآیند آنها به منظور تهیه محصولی با کیفیت داشته باشد.
1-6- مشخصات گیاه‌شناسی گونه‌های مورد مطالعه1-6-1-گیاه سپیده (Crambe orientalis)این گیاه با 34 گونه یکی از بزرگ‌ترین جنس‌ها‌ی خانواده brassiceae از زیرخانواده‌های brassicaceae می‌باشد (رضوی و همکاران، 2009) خانواده brassicaceae شامل 13-19 زیرخانواده، 350 جنس و حدود 3500 گونه در جهان است.
جنس crambe در گیاه‌نامه ایران با سه گونه نمایش داده شده است C. Hispanical، C.kotschyana و C. orientalis L.
Crambe orientalis L گسترده‌ترین گونه‌ی مربوط به این جنس در ایران می‌باشد که سپیده نامیده می‌شود (شکل 3-1). این گونه به اندازه 5/1 متر رشد می‌کند و دارای ساقه و برگ‌های موج‌دار است که ممکن است به طول 5/0 متر هم برسد. گل‌ها سفید هستند و طی ماه‌های آوریل – جولای پدیدار می‌شوند. گونه‌های مختلفی از crambe ممکن است به عنوان سبزیجات، خوراک دام و یا گیاه دارویی مورد استفاده قرار گیرد (رضوی و همکاران، 2009).

شکل 1-3- گیاه دارویی Crambe orientalis LCrambe orientalis L یک گیاه پایا و دائمی به طول 30 الی 120 سانتیمتر بسته به فصل و توده جمعیت آن و گاهی 1/2 متر می‌باشد که اکثرا در مزرعه‌ها، دامنه‌ی کوه‌ها، باتلاق‌های خشک، زمین‌های سنگلاخی و خاک‌های رس رشد می‌کند. گیاه دارویی کرامپ در شرایط متفاوت از جمله در دماهای مختلف، ارتفاع، شرایط آفتابی و خشک سالی قادر به رشد و ادامه حیات می‌باشد که باعث شده این گیاه انتشار گسترده‌ای از غرب به شرق یافته است به طوری که از اروپا و شرق مدیترانه، به غرب آسیا و ایران گسترده شده است این گیاه برگ‌های بزرگی دارد که گاهی به طول 60 سانتیمتر می‌رسد برگ‌ها پر شکل و آویزان هستند و رایحه‌ای شبیه کلم پیچ دارد. برگ‌های جوان آن مزه و بوی خوشایندی نزدیک بوی فندق دارد (رضوی و همکاران، 2009) گل‌ها‌ی این گیاه سفید یا زرد و خوشه‌ای شکل هستند میوه‌های آن حتما به بلوغ می‌رسند مگر در باران‌های سنگین و بادهای تند (توتوس و همکاران، 2009).
تحقیقات فیتوشیمیایی اخیر روی بخش‌های هوایی برخی گونه‌های crambe حضور گلوکوزینولات‌ها و فلاونوئیدهای مختلف مانند لوتئولین، آپیژنین، کوئرستین و کامپفرول را آشکار ساخته است. این نشان می‌دهد که پتانسیل آنتی اکسیدانی قوی این گیاه در عصاره‌های متانولی و دی کلرو متانولی آن مربوط به فلاونوییدهای آن است. گلوکوزینولات تجزیه شده و تبدیل به ایزوتیوسیانات می‌شود لذا عصاره و اسانس گل‌ها و برگ‌های این گیاه دارای اثرات سیتوتوکسینی و فیتوتوکسینی می‌باشند. ترکیب اصلی عصاره و اسانس گل‌ها و سرگل‌های این گیاه، 2-متیل-5-هگزن انیتریل و 3-بوتنیل ایزوتیوسیانات می‌باشد عصاره هگزانی آن فعالیت ضدمیکروبی ندارد. ولی عصاره متانولی آن دارای اثرات ضد باکتریایی قوی علیه هر دو نوع باکتری‌های گرم مثبت و گرم منفی می‌باشد که می‌تواند به دلیل ایزوتیوسیانات باشد. این ترکیبات می‌توانند به راحتی به غشا نفوذ کنند بنابراین نقش دفاعی فعالی را برای گیاهان علیه امراض و گیاه خواران بازی می‌کنند. عصاره متانولی این گیاه قوی ترین اثر را نسبت به سایر انواع عصاره‌ها دارد. عصاره‌های هگزانی، دی کلرو متانولی و متانولی این گیاه بیشترین اثر Allelopathic را نشان می‌دهند که می‌تواند مرتبط با گلوکوزینولات و ایزوتیوسیانات باشد. به خاطر پتانسیل بالای خاصیت ضدمیکروبی برگ‌های C. orientalis این گیاه می‌تواند به عنوان یک گندزدای قوی و یک آنتی بیوتیک علیه میکروارگانیسم‌ها استفاده شود (رضوی و همکاران، 2009). دانه‌ها و میوه‌ی این گیاه غنی از روغن‌های فراری از جمله میرستیک، پالمیتیک، استئاریک، اولئیک، آراشیک، آراشیدونیک، اروسیک، لینولئیک، لینولنیک، پالمیتولئیک، لیگنوسرینیک و ایکوزانوئیک اسید (جدول 1-1) می‌باشند (اخونوو و همکاران، 2012). اروسیک اسید که در میان سایر اسیدهای چرب مربوط به روغن‌های فرار کرامپ بیشترین مقدار (39/39 درصد) را دارد یک هیدروکربن دارای 22 اتم کربن و یک پیوند دو گانه (22:1) می‌باشد. این ساختار نقطه‌ی ذوب و نقطه‌ی تبخیر بالایی (C229) به این ترکیب می‌دهد. توانایی بالا در برابر حرارت زیاد و داشتن حالت مایع در دماهای پایین این روغن را به چرب‌کننده‌ای قوی مبدل ساخته است.
جدول 1-1- موقعیت و مقدار اسیدهای چرب در عصاره C.orientalisاسیدهای چرب(%)تعداد کربن‌هامقدار در گیاه (%)
پالمیتولئیک اسید16:120/0
پالمیتیک اسید16:027/3
لینولئیک اسید18:242/12
لینولنیک اسید18:321/21
اولئیک اسید18:161/1
استئاریک اسید18:053/0
آراشیدونیک اسید20:042/0
اروسیک اسید22:139/39
نروونیک اسید24:199/0
لیگنوسریک اسید24:020/0
سیس-ایکوزانوئیک اسید20:195/9
ترانس- ایکوزانوئیک اسید20:139/1
SAFA87/4
MUFA 53/53
PUFA 63/33
جمع58/91
SAFA: saturated fatty acidsMUFA:monounsaturated fatty acids PUFA:polyunsaturated fatty acids

این گیاه همچنین محتوی آلکالوئید نیز می‌باشد. ترکیبات اصلی این گیاه از گروه الکالوئیدها عبارتند از:
بوتن-1-ایزوتیوسیانات و هیدروکربن‌های 2-متیوکسی هگزن و 3-متوکسی-4-هیدروکسی استیرن. کرامپ همچنین دارای انواع فیبر از جمله هولوسلولز، آلفا سلولز، سلولز، لیگنین، خاکستر و سیلیکا می‌باشد. محتوای لیگنین کرامپ 24/5 درصد و نسبت سلولز آن 40/1 درصد می‌باشد. بالاترین قابلیت انحلال‌پذیری آن با %1 NaoH برابر 34/9% می‌باشد. نسبت هولوسلولز و -سلولز آن نیز 70/50% است (اخونوو و همکاران، 2012).
گیاه دارویی کرامپ در شرایط متفاوت از جمله در دماهای مختلف، ارتفاع، شرایط آفتابی و خشک‌سالی قادر به رشد و ادامه حیات می‌باشد.
1-6-2- گیاه گلپر (Heracleum persicum)گونه‌های مختلفی از جنس Heracleum در قرن 19 میلادی از جنوب غرب آسیا به اروپا معرفی شدند و در حال حاضر به طور گسترده‌ای در بسیاری از کشورها یافت می‌شود جنس Heracleum در دنیا دارای حدود 60 الی 70 گونه می‌باشد که همه آن‌ها گونه‌های پایا و یا دو ساله هستند تا جایی که شناخته شده گونه‌های Heracleum هیبرید و با فرمول 22=n2 می‌باشند. جنس Heracleum شامل بیش از 70 گونه در سرتاسر جهان است و در ایران 10 گونه بومی دارد (حاج هاشمی و همکاران، 2009) که بیشتر بومی مناطق البرز و شمال ایران در این مناطق تا محدوده ارتفاعی 2000 الی 3000 متری نیز رشد می‌کند (مجاب و همکاران، 2003).
Heracleum persicum که معمولا به زبان فارسی گلپر نامیده میشود (شکل 4-1) از خانواده Apiaceae بوده و از جمله گیاهان گلدار محسوب میشود این گیاه یک گیاه دو یا چند ساله پرتخم است که بومی ایران، ترکیه و عراق می‌باشد (همتی و همکاران، 2010).
شکل 1-4- گیاه گلپر تاریخ شناخت گونه Heracleum persicum نامشخص است و تقریبا به اوایل سال 1829 نسبت داده می‌شود (دهقان نوده و همکاران، 2010) گونه‌های H. laciniatum auct، H.tromsoensis و H.CF.pubescens هم‌خانواده و مترادف این گونه می‌باشند. گونه H.persicum که گاهی با گونه‌های H.mantegazzianum و H.sosnowskyiاشتباه گرفته می‌شود، گیاهی بلند و ایستاده است که در مناطق معتدل نیمکره شمالی و همچنین در کوههای بلند گسترده شده است. تمرکز بیش‌ترین تنوع گونه‌های آن در کوه‌های قفقاز و چین است (دهقان نوده و همکاران، 2010). از میوه‌های این گونه به طور گسترده‌ای به عنوان ادویه‌جات و از ساقه‌های جوان آن نیز در تهیه خیار شور استفاده می‌شود (همتی و همکاران، 2010). این گونه دارای روغن‌های فرار، فلاونوییدها و فورانوکومارین‌ها می‌باشد (دهقان نوده و همکاران، 2010). در ریشه این گیاه ترکیباتی از قبیل pimpinelin، isopimpinellin، bergapten، isobergapten، sphondin و furanocoumarins وجود دارد. عصاره هیدروالکلی آن حاوی تعدادی فورانوکومارین است که از آن جمله می‌توان به sphondin اشاره کرد. گزارش شده است که این ترکیب ممانعت کننده‌ی 8-beta است که این ترکیب تحریک کننده ترشح آنزیم سیکلواکشیژناز دو می‌باشد از آنجایی که این آنزیم یک نقش کلیدی در درد و التهاب دارد می‌تواند اثر تسکین‌دهنده‌ی این گیاه را توضیح دهد. بر خلاف عصاره هیدروالکلی این گیاه کومارین‌ها در روغن ضروری آن یافت نمی‌شود و اثر تسکین‌دهندگی آن ممکن است مربوط به ترکیبات استری آن باشد (حاج هاشمی و همکاران، 2009). عصاره استونی دانه‌های این گیاه دارای برخی ترکیبات ترپنی از جمله eugenol، Cineol و Linalool می‌باشد که دارای اثر بی‌حس‌کنندگی، سست‌کنندگی عضلات و همچنین اثر بازدارندگی بر رو‌ی تحرک می‌باشند. به همین دلیل ترکیبات ترپنی موجود در دانه‌ها ممکن است مسئول اثر تسکین دهندگی آن‌ها باشند (همتی و همکاران، 2010). اسانس میوه‌های گیاه شامل 95% استرهای آلیفاتیک، 4% الکل‌های آلیفاتیک و 1% مونوترپن‌ها می‌باشد. ترکیب اصلی در اسانس برگ‌های این گیاه trans-anetholeمی‌باشد (مجاب و همکاران، 2003).
روغن‌های فرار آن حاوی ترکیباتی مانند هگزیل بوتیرات (56/5%)، اکتیل استات (16/5%)هگزیل-2متیل بوتانات (56/5%)(butanoat) و هگزیل ایزوبوتیرات (3/4%) می‌باشند. به دلیل وجود این مواد فعالیت‌های آنتی اکسیدانی، ضدمیکروبی و ضد قارچی در این گیاه دیده می‌شود. اسانس این گیاه همچنین خاصیت سیتو توکسینی دارد که به دلیل حضور فنول‌هایی از قبیل thymol، carvacrol، آلدهیدهایی از قبیل geranial، citronella و الکل‌هایی از قبیل geraniol، linalool، citronellol و lavandulol است. عصاره هیدروآلکالوئیدی این گونه حاوی ساپونین می‌باشد عصاره هیدروالکلی و اسانس این گیاه دارای اثرantinociceptive و ضد فساد هستند. عصاره ریشه و بخش‌های هوایی این گیاه به طور کلی رشد bacillus anthracis را متوقف می‌کند. این گیاه می‌تواند هر دو نوع ایمنی هومورال و سلولی را تحریک کند و در عین حال افزایشی در پاسخ ایمنی به وجود آورد که این به دلیل حضور فلاونوئیدها یا کومارین‌ها می‌باشد که می‌توانند پاسخ هومورال را به وسیله‌ی تحریک ماکروفاژها و افزایش β-lymphocytesکه در سنتز آنتی‌بادی‌ها دخالت دارند افزایش دهند. در عین حال انواع متنوعی از فلاونوئیدهای موجود در این گیاه می‌توانند فعالیت سلول‌های T، سیتوکین‌ها، اینترفرون گاما و ماکروفاژها را به طور معنی‌دار‌ی افزایش دهند و بنابراین برای درمان بیماری‌های مربوط به سیستم ایمنی مفید باشند عصاره متانولی این گیاه به خاطر دارا بودن هگزیل استات و اکتیل بوتیرات دارای خاصیت ضد توموری می‌باشد (همتی و همکاران، 2010).
1-6-3- گیاه zosima absinthifoliaاین گیاه یکی از اعضای خانواده Apiaceae می‌باشد (رضوی و همکاران،2010). جنس zosima دارای چهار گونه است که عبارتند از:
Z. absinthifolia، Z. korovinii، Z gilliana و Z. Radians (منه من و همکاران، 2001).جنس zosimaدر ایران شامل گیاهان 6 ساله یا همیشگی است. zosima absinthifolia یک گونه‌ی شناخته شده از این جنس است که در ایران، ترکیه، عراق و کشورهای مختلف قفقاز، شرق میانه و آسیای مرکزی یافت می‌شود (شکل 5-1). این گیاه در استپ‌ها، زمین‌ها و دامنه‌های آهکی رشد می‌کند و ساقه‌های شیار دارش ممکن است به ارتفاع یک متری نیز برسد. برگ‌های این گیاه سه پر است و گل هایش به رنگ سبز روشن تا زرد می‌باشد. دوره گلدهی آن از آوریل شروع می‌شود و تا جولای ادامه می‌یابد. شکل میوه‌هایش بیضوی مایل به دایره با حاشیه‌های آماس کرده است. به غیر از گونه‌یHeracleum گونه‌ی Z. absinthifolia نیز در ایران معمولا به نام گلپر شناخته می‌شود زیرا میوه‌هایش به عنوان طعم‌دهنده و ادویه غذایی به کار برده می‌شوند (رضوی و همکاران، 2010). جنس zosimaنخستین بار در سال 1814 به وسیله‌ی هافمن معرفی شد وی همچنین تشخیص داد که گونه‌های Heracleum absinthifolium و Tordylium absinthifolium هم خانواده‌های Z. orientalis می‌باشند.

شکل 1-5- گیاه دارویی zosima absinthifoliaجنس Zosima بر اساس شکل میوه‌ها با گونه‌ی Heracleum فرق دارد. در Heracleum میوه‌ها دارای پره‌های شفاف (زائده‌های حبابی شکل) در بخش‌های جانبی هستند که تشکیل یک لبه ضخیم را می‌دهد. ارتفاع این گیاه از 30 تا 100 سانتیمتر در Z. absinthifolia، 50 تا 85 سانتیمتر در Z.gilliana، 35 تا 50 سانتیمتر در Z.koroviniiو 30 تا 50 سانتیمتر در Z.--ians متفاوت است. همه‌ی گونه‌های این جنس یک یقه‌ی لیفی محکم تولید می‌کنند که از پایه برگ‌ها تا بالاتر از ریشه ادامه دارد. ساقه در همه‌ی گونه‌ها مودار است (منه من و همکاران، 2001).
اسانس دانه‌های Z.absinthifolia که به وسیله‌ی اکتیل استات (87/4%)، اکتیل اکتانات (5% octyloctanoate) و 1-اکتانول (%2/3 1-octanol) به دست آمده دارای اثر ضد باکتریایی بالایی علیه باکتری‌های گرم مثبتی مانند Bacillus subtilis، Bacillus pumilusمی‌باشد. همچنین عصاره دانه‌های این گونه فعالیت آنتی اکسیدانی و فیتوتوکسینی نشان می‌دهد. مانند سایر گونه‌های Apiaceae گونه‌ی Z.absinthifolia نیز دارای کومارین می‌باشد (رضوی و همکاران، 2010). عصاره n- هگزانی میوه‌های این گیاه دارای سه مشتق کومارین می‌باشد که عبارتند از: imperatorin، auapteneو 7-prenyloxycoumarine.همچنین دیگر مشتقات کومارینی (bergapten، deltoin، columbianadin، isobergapten، isopimpinellin، imperatorin، pimpinellin، sophodin و umbelliferone)، انواع فلاونوئیدها (quercetin، kaempferol)، و آلکالوئیدها ازz.absinthifolia استخراج شده‌اند. از این میان deltoinو columbianadin ترکیبات اصلی هر دو عصاره n-هگزانی و اتانولی می‌باشند. در هر دو قسمت ریشه و بخش‌های هوایی محتوای deltoinبیشتر از columbianadinاست و همچنین کل محتوای deltoin وcolumbianadin در ریشه بیشتر از بخش‌های هوایی می‌باشد (باهادیر و همکاران، 2010).
Imperatorin در بسیاری از جنس‌های خانواده Apiaceae مانند Angelica، Prangosو Heracleum وجود دارد (رضوی و همکاران، 2010).
1-6-4- گیاه مریم نخودی Teucrium polium l.گیاه Teucrium polium از خانواده Lamiaceae یکی از300 گونه‌ی مربوط به جنس Teucrium است. این گیاه به صورت باستانی و بر اساس عادات بومی به عنوان چای دارویی مورد استفاده قرار می‌گیرد (میرغضنفری و همکاران، 2010). جنس مریم نخودی شامل بیش از 340 گونه در سراسر جهان می‌باشد. در ایران 12 گونه یک ساله و چند ساله از این گیاه وجود دارد که 3 گونه آن انحصاری ایران می‌باشد. گل‌هایش کوچک هستند و رنگی بین صورتی تا سفید دارند. این گیاه درختچه‌ای شکل، آروماتیک و دارای برگ‌های بیضی شکل است (مقتدر، 2009). ارتفاع این گیاه 50-20 سانتیمتر است و برگ‌هایش به رنگ سبز مایل به خاکستری می‌باشند (شکل 6-1). گل‌های این گیاه در ماه‌های جون تا آگوست دیده می‌شوند. این گیاه به صورت وحشی در اروپای جنوبی، آسیای جنوب غربی و مرکزی و آفریقای شمالی رشد می‌کند.

شکل 1-6- گیاه دارویی Teucrium poliumگونه‌های دارویی مریم نخودی شامل Teucrium poliumو Teucrium chamaedrys می‌باشد از آنجا که این گیاه منجر به کاهش قند خون می‌شود برای درمان دیابت نیز به کار می‌رود. این گیاه در درمان بسیاری از بیماری‌های پاتوفیزیولوژیکی از قبیل بیماری‌های روده ای، دیابت و روماتیسم به کار می‌رود سایر اثرات درمانی این گیاه عبارتند از: اثر آنتی اکسیدانی، ضد فساد، ضد درد، ضد تب، اثر ضد میکروبی، محافظ کبد، ضد زخم معده و سیتوتوکسین. عصاره آن دارای فعالیت‌هایی از قبیل کاهش فشار خون، ضد التهاب، ضد تشنج، ضد باکتری و ضد تب می‌باشد (ساخانده و همکاران، 2000). عصاره هیدروالکلی این گیاه سطح انسولین سرم را در موش کاهش می‌دهد. ترکیبات شیمیایی عصاره متانولی این گیاه عبارتند از dimethoxyflavone-7 و 4-hydroxy-5 عصاره متانولی این گیاه ترشح انسولین را تحریک می‌کند. فقط عصاره‌های الکلی این گیاه ترشح انسولین را افزایش می‌دهند که این ممکن است به دلیل وجود ترکیبات بیواکتیو موجود در عصاره متانولی و الکلی این گیاه باشد (میرغضنفری و همکاران، 2010). آنالیز شیمیایی این گیاه وجود ترکیباتی مانند فلاونوئیدها، Cirsiliol و Iridoids را نشان می‌دهد (ساخانده و همکاران، 2000). تاکنون از گونه‌های مختلف مریم نخودی انواع نئوکلرودان، دی ترپنوئید و نیز تری ترپنوئید جداسازی شده‌اند .تعداد کمی فورانودی ترپن از عصاره‌های این گیاه به دست آمده است. حدود 28 ترکیب از اسانس این گیاه استخراج شده است که به طور کلی عبارتند از:
آلفا-پیین، لینالول، کاریوفینل، بتا پیین و غیره. به نظر می‌رسد که منطقه جغرافیایی این گیاه بر ترکیب اسانس و عصاره آن تاثیر مهم بگذارد (مقتدر، 2009). مهم‌ترین و تاکسونومیکی‌ترین گونه‌های polium عبارتند از T. polium و T.Capitatum که در نواحی مدیترانه، ایران و توران می‌باشند (دولجا و همکاران، 2010).
1-6-5- گیاه پونه (Oregano vulgare L.)پونه یک گیاه دارویی است که همچنین به عنوان یک گیاه تزئینی نیز به کار می‌رود (شکل 7-1). این گیاه متعلق به خانواده Verbenaceae می‌باشد (نیبلاس و همکاران، 2011) و از ماه آگوست به طور همزمان میوه و دانه می‌دهد (نورزی و همکاران، 2009). پونه گیاهی پرپشت و درختچه‌ای شکل می‌باشد و متعلق به مناطق نیمه خشک است (نیبلاس و همکاران، 2011).

شکل 1-7- گیاه دارویی Oregano vulgare Lاین گیاه به طور کلی از لحاظ مورفولوژیکی و شیمیایی بسیار تغییرپذیر است که مرتبط است با محل رویش آن، شکل گیاه و همچنین مسائلی از قبیل میزان آب و نیتروژن موجود در خاک، مرحله‌ی رشد و فصل رویش.به عنوان مثال: گونه‌ی vulgare L.ssp.hirtum. که در آب و هوای مدیترانه‌ای رشد می‌کندغنی از اسانس است در حالی که همین گونه در آب و هوای قاره‌ای دارای اسانس بسیار کمی می‌باشد. افزایش نیتروژن خاک به اندازه kg/ha 80 موجب افزایش ارتفاع و بازدهی گیاه می‌شود و یا کاهش آب در خاک وزن گیاه را کاهش می‌دهد ولی محتوای اسانس آن را کاهش نمی‌دهد. این گیاه دارای خواص آنتی باکتریال، آنتی اکسیدانی و آرام بخشی است (نورزی و همکاران، 2009). اسانس این گونه با گونه‌ی Oregano(Lippa palmeri S.wats) قابل مقایسه می‌باشد (نیبلاس و همکاران، 2011).
عصاره و اسانس این گیاه حاوی حدود 45 ترکیب شیمیایی می‌باشد (نیبلاس و همکاران، 2011) که برخی از آن‌ها عبارتند از: sabinene، β-pinene، β-(z)-ocimene، β-(E)-ocimene، φ-terpinene، e-caryophyllene، germacreneD، bicyclogermacrene، α-(E,E)-farnesene،
germacrene-D-4-ol، تیمول و کارواکرول (ستین و همکاران، 2009). از این میان اصلی‌ترین و مهم‌ترین ترکیبات عبارتند از: کاواکرول، تیمول، ائوژنول، لینالول، ترپن‌ها، Cimene و Pinene (کاردازو و همکاران، 2005). زمانی که گیاه در اوج زمان گلدهی باشد بیشترین میزان اسانس و عصاره را دارد. در طول دوره گلدهی با افزایش محتوای تیمول به طور همزمان غلظت کارواکرول کاهش می‌یابد تا زمانی که دیگر در گیاه نباشد. با خشک شدن گیاه میزان آن‌ها به حدود 5/0 الی 5.1 درصد در هر برگ کاهش می‌یابد (ستین و همکاران، 2009). این ترکیبات خواص ضد باکتریایی، ضد قارچی، ضدحشرات و ضد ویروسی به گیاه بخشیده‌اند. گیاهان این خانواده به دلیل محتوای بالای ترپن‌ها مصارف دارویی دارند که عبارتند از: limonene، myrcene، durene،p-cymene که همچنین به گیاه خواص ضد میکروبی می‌بخشند(کاردازو و همکاران، 2005). فعالیت ضد باکتریایی بسیار قوی این گیاه ممکن است مربوط به محتوای بالای phenolic monoterpene و یا thymol acetate، ائوژنول و یا متیل ائوژنول موجود در این گیاه باشد. مکانیسم عمل این ترکیبات مرتبط است با آب‌گریزی ترکیبات موجود در اسانس و عصاره این گیاه که آن‌ها را قادر می‌سازد لیپید غشای سلولی باکتریایی را بشکند سپس نفوذ پذیری یون‌ها را افزایش می‌دهد و به دنبال آن یون و لیپید به درون سلول نشر پیدا می‌کنند که به نوبه خود باعث لیز شدن سلول می‌شود (نیبلاس و همکاران، 2011). در عین حال حضور فنولیک هیدروکسیل به ویژه در کارواکرول دلیلی بر فعالیت ضدپاتوژنی عصاره و اسانس این گیاه می‌باشد (کادازو وهمکاران، 2005).
یکی از گسترده ترین کاربردهای گیاهان دارویی استفاده از آن‌ها به منطور کاهش گازهای شکمبه‌ای به ویژه متان است. نشخوارکنندگان رابطه‌ای هم زیستی با میکروارگانیسم‌های شکمبه دارند به طوری که حیوان مواد مغذی مورد نیاز و شرایط مطلوب زیست میکروازگانیسم هارا فراهم می‌کند و در عوض میکروارگانیسم‌ها نیز فیبر جیره را تخمیر می‌کنند و پروتئین میکروبی را به عنوان یک منبع انرژی برای حیوان تامین می‌کنند اما در هر صورت این رابطه‌ی هم زیستی منجر به از دست دادن انرژی به شکل متان و از دست دادن پروتئین به شکل آمونیاک می‌گردد. بنابراین دستکاری شکمبه‌ای و استفاده از افزودنی‌هایی از قبیل گیاهان دارویی برای کاهش اتلاف انرژی به شکل گازهای شکمبه‌ای مورد توجه قرار گرفته است (سلامت آذر و همکاران، 2011). از این رو روش‌های بسیاری به منظور ارزیابی ارزش غذایی خوراک در شرایط آزمایشگاهی و یا به طور مستقیم بر روی حیوان مورد استفاده قرار گرفته است که یکی از پرکاربردترین آن‌ها روش آزمون گاز تست می‌باشد (گوئل و همکاران، 2006). تکنیک تولید گاز در شرایط آزمایشگاهی یک روش مفید برای ارزیابی ارزش غذایی علوفه مورد استفاده دام است چرا که تخمینی از میزان تخمیر مواد مغذی در شکمبه می‌دهد (سیروهی و همکاران، 2009). به طور کلی آزمون تولید گاز یک پارامتر مناسب برای پیش بینی قابلیت هضم، تخمیر، سنتز و تولید پروتئین میکروبی از سوبسترا به وسیله‌ی میکروب‌های شکمبه در سیستم in vitro می‌باشد (سامورت و همکاران، 2000). در روش تولید گاز ضمن آن که ثبت سرعت تخمیر خیلی آسان است، با یک انکوباسیون علاوه بر قابلیت هضم ظاهری، قابلیت هضم حقیقی را نیز می‌توان برآورد نمود، زیرا حجم گاز تولیدی بهترین شاخص و معرف برای قابلیت هضم ظاهری است و ماده آلی ناپدید شده نیز بیانگر قابلیت هضم حقیقی می‌باشد (منصوری و همکاران، 1381).
1-7- روش آزمون گازتولید گاز آزمایشگاهی مطابق با روش منک و استین گاس (1988) اندازه‌گیری می‌شود. در این روش، نمونه‌های مواد خوراکی (200 میلی گرم) پس از خشک شدن در غذا با دقت وزن شده، سپس در سرنگ‌های دارای پیستون قرار داده می‌شود. مایع بافری شکمبه (30 میلی لیتر) با پیپت به سرنگ‌های حاوی مواد خوراکی اضافه می‌شود (منک و استین گاس، 1988). مقدار گاز تولیدی در زمان‌های 2، 4، 6، 8، 12، 24، 48، 72 و 96 ساعت اندازه‌گیری می‌شود (منک و استین گاس، 1988). گازهای حاصل از سوبسترای مورد آزمایش در حین تخمیر آزمایشگاهی، عبارتند از دی اکسید کربن، متان و هیدروژن (هاگ و همکاران، 1998). بر اساس مشاهدات منک و استین (1988) گاز دی اکسید کربن یا از تخمیر مستقیم خوراک و یا از تاثیر اسیدهای چرب فرار بر بافر بیکربنات ناشی می‌شود. با انکوباسیون مواد خوراکی با مایع بافری شکمبه کربوهیدرات‌ها به اسیدهای چرب کوتاه زنجیر و گازها، به ویژه دی اکسیدکربن، متان و همچنین سلول‌های میکروبی تخمیر می‌شود (بلومل و ارسکوف، 1993). اسیدهای چرب حاصل با بافر بی کربنات واکنش انجام می‌دهد و در نتیجه گاز کربنیک خارج می‌شود، در نتیجه هنگام هضم الیاف، هم زمان با تولید اسیدهای چرب گاز نیز تولید می‌شود و به این ترتیب اطلاعات خوبی در مورد هضم سلولز در اختیار می‌گذارند (اسکوفیلد و همکاران، 1994). سیستم تولید گاز می‌تواند به شناسایی بهتر کمیت مواد مغذی کمک کند و دقت آن به اثبات رسیده است (سالام، 2005). گازی که بر اثر انکوباسیون مواد غذایی و تحت شرایط آزمایشگاهی آزاد می‌شود مربوط به قابلیت هضم آن ماده غذایی است و ارزش انرژی‌زایی آن ماده غذایی را برای نشخوارکنندگان بیان می‌کند (منک و همکاران، 1979).
فصل دوممواد و روش‌ها2-1- منطقه مورد مطالعه و نحوه نمونه‌برداری2-1-1- منطقه نمونه‌برداریاستان اردبیل در شمال غربی ایران واقع شده که با مساحتی برابر 1786730 هکتار حدود 09/1 درصد از مساحت کل کشور را در بر می‌گیرد. 1015000 هکتار از کل مساحت این استان را مراتع تشکیل می‌دهد که معادل 8/56 درصد از مساحت کل استان می‌باشد (بی نام، 1388). به دلیل گستردگی مراتع استان اردبیل، جهت نمونه‌برداری بخشی از مراتع منطقه آستارا انتخاب گردید. آستارا یکی از شهرستان‌های استان گیلان با 65 هزار نفر جمعیت (3600 نفر جمعیت شهری) با وسعت 334 کیلومتر مربع در شمال غربی این استان واقع گردیده است. این منطقه با ارتفاع 27 متر بالاتر از سطح دریا در موقعیت جغرافیایی 48 درجه و51 دقیقه طول شرقی و 38 درجـــه و 26 دقیقه عرض شمالی واقع گردیده است. شهرستان آستارا از سمت غرب به کوه های پوشیده ازجنگل‌های تالش و از شرق بــه سواحل دریای خزر محدود می‌شود (بی نام، 1388).
2-1-2- زمان نمونه‌برداری و انتقال نمونه‌ها به آزمایشگاهنمونه‌برداری از گیاهان دارویی Crambe orientalis، Heracleum persicum،Zosima absinthi، Teucrium polium و Oregano vulgare در فصل تابستان و در تیر ماه 1390 آغاز شد. از هر نمونه گیاه دارویی دسته‌هایی به وزن تقریبی 2 الی 5/2 کیلوگرم جمع‌آوری شد. نمونه‌ها به گونه‌ای انتخاب شد که همه قسمت‌های گیاه از جمله گل، برگ، ساقه و ریشه را دربرگیرد. نمونه‌های به دست آمده به مدت یک هفته در دمای اتاق و به دور از تابش مستقیم نور خورشید خشک شدند. نمونه‌ها سپس دو بار آسیاب شده و با توری 1 میلی متری الک شدند. برای تهیه عصاره‌های متانولی هر یک از گیاهان دارویی مورد مطالعه مقدار 50 گرم از نمونه‌های آسیاب شده هر گیاه با نیم لیتر حلال متانول به وسیله دستگاه سوکسله موجود در دانشگاه محقق اردبیلی در دانشکده علوم پایه به مدت یک هفته عصاره گیری شد زیرا ابتدا عصاره هگزانی سپس عصاره دی کلرومتانولی و آنگاه عصاره متانولی از هر نمونه گیاه گرفته شد. به منظور جداسازی حلال متانول از عصاره حاصل از دستگاه rotary (روتاری) در دمای45 درجه سانتیگراد استفاده شد. عصاره‌های حاصل به شیشه‌های پنی سلین تزریق شده و به آزمایشگاه تغدیه و فیزیولوژی دام در موسسه تحقیقات علوم دامی کشور منتقل شدند.
2-2- آزمون گازبرای انجام آزمون گاز از دستگاه نیمه اتوماتیک تولید گاز مدل WT-Binder 87532 ساخت کشور آلمان استفاده گردید.
2-2-1- آماده‌سازی نمونه‌‌ها برای آزمون گازابتدا باید مقدار 200 میلی گرم از نمونه‌ها در دمای مناسب خشک گردند زیرا دمای زیاد با اثر بر پروتئین تولید گاز را کاهش می‌دهد (راب و همکاران، 1983). سپس نمونه‌ها آسیاب شده و از الک 1میلی متری عبور می‌کنند (سالام، 2005). همبستگی خطی بالایی بین مقدار سوبسترای انکوباسیون شده و مقدار گاز تولید شده در 24 ساعت وجود دارد (راب و همکاران، 1983).
2-2-2- مایع شکمبه و بافرمایع شکمبه از دام فیستولاگذاری شده گرفته می‌شود و سپس در ظرف‌های ایزوله شده قرار داده می‌شود. مایع شکمبه به وسیله پارچه سه لایه صاف می‌شود و سپس با استفاده از گاز کربنیک محیط بی‌هوازی می‌شود.مایع شکمبه به محلول بافری که در حمام آب 39 درجه سانتیگراد نگهداری می‌شود با نسبت حجم 2:1 (محلول بافری 2 و مایع شکمبه 1) اضافه می‌شود (سالام و همکاران، 2007). محلول بافری باید مواد معدنی مورد نیاز برای میکروارگانیسم‌ها را داشته باشد (منک و استین، 1988) خوراک‌های فیبری، خوراک‌هایی که به آرامی تجزیه می‌شوند و کاهش اندازه‌ی ذرات خوراک سرعت تولید گاز را افزایش می‌دهند که ممکن است به دلیل افزایش سطح و در نتیجه دسترسی بهتر میکروب‌ها به خوراک باشد (رایمر و همکاران، 2005).
2-2-3- زمان‌های ثبت تولید گازگاز حاصل معمولا برای علوفه بعد از 2، 4، 6، 8، 12، 24، 48، 72، و 96 ساعت از انکوباسیون گزارش می‌شود (منک و همکاران، 1979). در تمام مدت انکوباسیون محتوی دیواره سلولی (NDF) و دیواره سلولی بدون همی سلولز (ADF) با تولید گاز همبستگی منفی دارد (سالام و همکاران، 2007).
2-2-4- مزایا و معایب آزمون گازگاز تولیدی در روش آزمون گاز از تبدیل کربوهیدرات‌ها به استات، پروپیونات و بوتیرات به وجود می‌آید و میزان این گاز می‌تواند معرفی از حجم تغییرات انجام شده در بخش کربوهیدرات‌ها باشد(دویله و همکاران، 2001). از آنجا که در سیستم تولید گاز نیاز به نگهداری حیوان فیستولا شده وجود ندارد می‌توان پاسخ حیوان را با حداقل هزینه در محیط آزمایشگاهی تخمین زد (سالام، 2005). نسبت حجم پروتئین خام به حجم گاز، دقت پیش‌گویی ماده آلی قابل هضم در حیوان زنده را بهبود می‌بخشد و از سوی دیگر در این روش تعداد زیادی از نمونه‌ها را می‌توان آنالیز کرد (ماکار، 2005). از آنجایی که گاز تولیدی حاصل از تخمیر در زمان‌های متفاوتی ثبت می‌شود، امکان تعیین میزان و سرعت مواد خوراکی هم وجود دارد (منصوری و همکاران، 1381).
معایب آزمون گاز این است که تخمیر خوراک به صورت خطی با تولید گاز مرتبط نمی‌باشد و از این رو تفسیر آن مشکل است (گروت و همکاران، 1998). خوراک‌هایی که پروپیونات بیشتری تولید می‌کنند در مقایسه با خوراک‌هایی که استات و پروپیونات بیشتری تولید می‌کنند، گاز کمتری تولید می‌نمایند که این کار باعث پیچیده‌تر شدن تفسیر نتایج آزمون گاز می‌شود (جانگ و همکاران، 1995).
2-2-5- آماده‌سازی عصاره‌ها برای آزمون گازبرای تهیه سطوح 100، 200 و 300 میلی‌ گرم بر لیتر از عصاره‌ها مقدار 01/0، 02/0 و 03/0 میلی گرم از هر عصاره به وسیله‌ی ترازوی دیجیتال توزین شده و به طور جداگانه در نیم میلی لیتر حلال متانول حل گردید سپس حجم هر یک از محلول‌های حاصل با آب مقطر به 2 میلی لیتر رسانده شد.
2-2-6- آماده‌سازی نمونه خوراک و سرنگ‌هادر این روش، برای اندازه‌گیری تخمیر از سرنگ‌های شیشه‌ای مدرج مخصوص، با قطر داخلی 32 میلی متر و طول 200 میلی متر و با حجم 100 میلی لیتر، استفاده گردید. روز قبل از آزمایش حدود 200 میلی گرم از ماده خشک نمونه خوراک مورد آزمایش شامل علوفه یونجه و کاه (به نسبت 3 به ا) و کنسانتره (جو 08/15، ذرت 08/15، سویا 03/6، سبوس گندم 02/3، کربنات کلسیم 45/0 و مکمل ویتامین45/0بر حسب درصد) به نسبت 60 (علوفه) به 40 (کنسانتره) که قبلا آسیاب و با توری یک میلی متری الک گردیده بود، به داخل هر سرنگ ریخته شد. به منظور حرکت آسان‌تر پیستون و همچنین جلوگیری از خروج گاز در حین تخمیر، اطراف پیستون با وازلین آغشته گردید. پس از قرار دادن پیستون در داخل سرنگ، سرنگ‌ها در داخل انکوباتور 39 درجه سانتیگراد گرم شدند. برای هر نمونه 3 تکرار استفاده شد.
2-2-7- تهیه مایع شکمبهمایع شکمبه از سه گاو نر تالشی فیستولادار استفاده شد. این گاوها از نژاد تالشی با وزن متوسط 400 تا 450 کیلوگرم بودند که در سطح نگهداری با جیره مورد نظر تغذیه شده بودند. شیرابه حدود نیم ساعت قبل از وعده خوراک صبح از طریق فیستول جمع‌آوری و با استفاده از دو لایه پارچه مخصوص صاف گردیده و در فلاسک محتوی گاز کربنیک ریخته شد و با قرار دادن ظرف محتوی مایع شکمبه در آب گرم 39 درجه سانتیگراد، سریعا به آزمایشگاه منتقل گردید.
2-2-8- تهیه بزاق مصنوعیبرای تهیه مخلوط بزاق مصنوعی مطابق روش منک و همکاران (1979) و روش تصحیح شده منک و استینگس (1978)، روز قبل از آزمایش مقدار کافی از محلول مواد معدنی کم نیاز (محلولA) محلول مواد معدنی اصلی (محلول C)، محلول بافر مواد معدنی (محلول B) و محلول ریزازورین 1/0% و محلول احیاکننده به طور جداگانه تهیه گردید و برای مصارف بعدی در یخچال و در دمای 4 درجه سانتیگراد نگهداری شد (جداول 2-1 الی 2-6).
جدول 2-1- محلول مواد معدنی کم نیاز (A)ترکیب شیمیاییمقدار (گرم)
کلرید کلسیم (O2H2 .2CaCl)13/2
کلرید منگنز (O2H4 .2MnCl)10/0
کلرید کبالت (O2H6 .2CoCl)1/0
کلرید آهن (O2H6 .3FeCl) 0/8
حجم محلول با آب مقطر به 100 میلی لیتر رسانده شد.
جدول 2-2- محلول مواد معدنی اصلی (C)نوع موادمقدار (گرم)
فسفات هیذروژن سدیم (4HPO2Na)5/7
فسفات هیدروژن پتاسیم (4PO2KH)6/2
سولفات منیزیم (O2H7 .4MgSO)0/6
حجم محلول با آب مقطر به 1000 میلی لیتر رسانده شد.
جدول 2-3- محلول بافر مواد معدنی (B)نوع موادمقدار(گرم)
بیکربنات سدیم (3NaHCO)35/0
بیکربنات آمونیوم (3HCO (4NH))4/0
حجم محلول با آب مقطر به 1000 میلی لیتر رسانده شد.
جدول 2-4- محلول ریزازورین
100 میلی گرم در 100 میلی لیتر آب مقطر
جدول 2-5- محلول احیاء کنندهنوع موادمقدار مواد
آب مقطر 47/5 میلی لیتر
سود یک نرمال (N 1 NaOH,)2/0 میلی لیتر
سولفید سدیم (O2H7 . S2Na)285/0 میلی گرم

جدول 2-6- نسبت محلول‌ها در ترکیب بزاق مصنوعینوع محلولمقدار(میلی لیتر)
آب مقطر 474/0
محلول A0/12
محلول B237/0
محلول ریزازورین 1/22
محلول احیاء کننده 49/50
2-2-9- تهیه نمونه شاهدبا توجه به اینکه مایع شکمبه گرفته شده حاوی مقداری مواد مغذی است که بدون قرار دادن نمونه خوراک در سرنگ‌ها هم مقداری گاز تولید می‌کند، برای تصحیح گاز تولیدی با منشا مایع شکمبه، در هر مرحله در سه عدد سرنگ بدون استفاده از نمونه خوراک فقط 30 میلی لیتر از مخلوط مایع شکمبه و بزاق مصنوعی ریخته شد (نمونه شاهد) و در هر زمان اندازه‌گیری، میانگین گاز تولیدی در این سرنگ‌ها، از حجم گاز تولیدی در سرنگ‌های محتوی نمونه خوراک کسر شد تا مقدار گاز تولیدی ناشی از تخمیر خوراک مورد آزمایش به دست آید.
2-2-10- تزریق مخلوط بزاق مصنوعی و مایع شکمبه در سرنگ‌هامقدار 474 میلی لیتر آب مقطر، 12/0 میلی لیتر محلول A، 237 میلی لیتر محلول C و 237 میلی لیتر محلول B در بالن دو لیتری ریخته شد و در حالی که جریان مستمر گاز کربنیک به داخل مخلوط برقرار بود و با همزن الکتریکی هم زده می‌شد، آن را به آرامی حرارت داده تا به دمای 39 درجه سانتیگراد رسید. در مرحله بعدی محلول احیاء کننده شامل 5/47 میلی لیتر آب مقطر، 2 میلی لیتر سود یک نرمال و 285 میلی گرم O2H7 . S2Na تهیه گردید و به مخلوط بالا اضافه شد. جریان گاز کربنیک تا وقتی که شرایط بی‌هوازی گردد و رنگ معرف ریزازورین از آبی به بی‌رنگ تبدیل شود، ادامه یافت. سپس مایع شکمبه صاف شده با بزاق مصنوعی به نسبت 1 (مایه شکمبه) به 2 (بزاق مصنوعی) مخلوط گردید و در حالی که جریان گاز کربنیک به داخل مخلوط ادامه داشت، با استفاده از پیپت مخصوص مقدار 30 میلی لیتر از مخلوط مایع شکمبه و محیط کشت در داخل سرنگ‌های حاوی نمونه خوراک و دارای دمای 39 درجه سانتیگراد ریخته شد، سپس با جلو راندن پیستون حباب‌های داخل سرنگ خارج و با گیره روی لوله پلاستیکی متصل به انتهای سرنگ، بسته شد. سرنگ‌ها در انکوباتور 39 درجه سانتیگراد در دستگاه با سرعت چرخش یک دور در دقیقه قرار داده شد.
2-2-11- تزریق عصاره‌ها به سرنگ‌هابرای تهیه‌ی سطوح مختلف عصاره‌های مورد آزمایش ابتدا مقدار 01/0 میلی گرم از هر عصاره به کمک ترازوی دیجیتال توزین گردید سپس این مقدار در لوله فالوپ گذاشته شد و با 5/0 میلی لیتر حلال متانول حل شد سپس حجم محلول با آب مقطر به 100 سی سی رسیده شد و با استفاده از همزن لرزه‌ای به مدت چند دقیقه هم زده شد تا از حل شدن کامل عصاره اطمینان حاصل شود به این ترتیب سطح 100 میلی گرم بر لیتر از عصاره مورد نظر تهیه شد. برای تهیه سطوح 200 و 300 میلی گرم بر لیتر از عصاره نیز به ترتیب مقادیر 02/0 و 03/0 میلی گرم از هر عصاره توزین شد و مراحل فوق متعاقبا برای آن‌ها طی شد. بعد از آماده‌سازی سه سطح مورد آزمایش از هر عصاره، به منظور افزودن آن‌ها به سرنگ‌های از پیش آماده شده‌ی گاز تست، مقدار 6/0 میلی لیتر از سه سطح هر عصاره با استفاده از سرنگ‌های ظریف انسولین کشیده شد و با سرعت و دقت زیاد به سرنگ‌های گاز تست افزوده شدند.، سپس با جلو راندن پیستون حباب‌های داخل سرنگ خارج و با گیره روی لوله پلاستیکی متصل به انتهای سرنگ، بسته شد. سرنگ‌ها در انکوباتور 39 درجه سانتیگراد در دستگاه با سرعت چرخش یک دور در دقیقه قرار داده شد.
2-2-12- انکوباسیون و قرائت گاز تولیدیگاز تولیدی از نمونه‌ها در زمان‌های 2، 4، 6، 8، 12، 24، 48، 72 و 96 ساعت پس از انکوباسیون قرائت و ثبت گردید (منک و همکاران، 1988). هنگامی که حجم گاز و محتویات هر سرنگ به حدود 60 میلی لیتر می‌رسید گیره پلاستیکی انتهای سرنگ باز می‌شد و پیستون به جلو رانده می‌شد تا گاز خارج شده و پیستون سرنگ مجددا در موقعیت 30 میلی لیتر قرار داده شود.
2-2-13- تعیین حجم گاز تولیدی حجم گاز تولیدی بر اساس وزن نمونه در هر زمان با استفاده از نمونه‌های شاهد، با استفاده از روابط زیر تصحیح گردید:
رابطه (1-2)(ect - 1)b + a = P
در این رابطه:
P =تولید گاز در زمان ta =تولید گاز از بخش تجزیه‌پذیر سریع (میلی لیتر)
b = تولید گاز از بخش تجزیه‌پذیر کند (میلی لیتر)
c = مقدار ثابت تولید گاز بخش b (میلی لیتر)
a+b = پتانسیل تولید گاز (میلی لیتر)
t = زمان انکوباسیون
رابطه (2-2)V=200(Vt-Vb)W که در این رابطه:
V = حجم گاز تصحیح شده بر حسب میلی لیتر به ازای 200 میلی گرم ماده خشک نمونه خوراک
Vt = حجم گاز تولیدی در سرنگ‌های حاوی نمونه خوراک بر حسب میلی لیتر
Vb = حجم گاز تولیدی در سرنگ‌های فاقد نمونه خوراک بر حسب میلی لیتر
W = وزن ماده خشک نمونه خوراک بر حسب میلی گرم (منصوری و همکاران، 1381).
2-3- تهیه و آماده‌سازی مایع شکمبه جهت تهیه محیط کشتبا توجه به این که در مایع شکمبه مواد مغذی لازم جهت رشد کلیه میکروارگانیسم‌های شکمبه وجود دارد، در تهیه محیط کشت، جهت کشت باکتری‌های شکمبه از مایع شکمبه نیز به عنوان جزیی از ترکیب محیط کشت استفاده می‌شود. به همین منظور برای تخمین جمعیت باکتری‌ها، ابتدا از سه راس گاو فیستول‌گذاری شده، در حالت ناشتا (قبل از وعده غذایی صبح) با استفاده از تلمبه مخصوص مایع شکمبه اخذ گردیده و به نسبت مساوی با هم مخلوط گردید. با استفاده از 3 لایه پارچه کرباس، مایع شکمبه صاف شد. سپس برای تهیه مایع شکمبه استاندارد به روش گراب و دهوریتی (1976)، مایع صاف شده شکمبه به مدت ده دقیقه در 1000× g سانتریفوژ گردید. قسمت مایع را جدا نموده و تا زمان استفاده در ترکیب محیط کشت، در ظروف در بسته و در فریزر (18- درجه سانتیگراد) نگهداری گردید.
2-3-1-محیط کشتیک محیط کشت مناسب، باید شرایط محیطی لازم و مواد مغذی مورد نیاز برای رشد میکروارگانیسم‌ها را تامین کند (منصوری و همکاران، 1381). در محیط کشت‌هایی که در شرایط آزمایشگاهی تهیه می‌شوند، چون جذب صورت نمی‌گیرد، برای اجتناب از اسیدی شدن بیش از حد و بالا رفتن بیش از حد فشار اسمزی محیط باید سوبسترا و همچنین میکروارگانیسم‌ها به اندازه کافی رقیق شده باشند (منصوری و همکاران، 1381). چون میزان سوبسترای قابل دسترس تعیین‌کننده فرآورده‌های تولیدی می‌باشند، غلظت سوبسترا نباید از 1% حجم محیط کشت بیشتر باشد و حتی می‌تواند کمتر نیز باشد (ونسوست و همکاران، 1994). در تهیه محیط کشت قسمت عمده اکسیژن با وارد کردن گاز کربنیک از محیط خارج می‌شود. مقادیر جزیی اکسیژن باقیمانده با کربنات سدیم یا سیستئین خارج می‌شود (منصوری و همکاران، 1381). معرف ریزازورین برای ارزیابی قابلیت زنده ماندن و آلودگی باکتریایی و همچنین برای تست فعالیت ضد میکروبی به کار می‌رود (پالومین و همکاران، 2002). معرف بی‌هوازی ریزازورین، شاخص مفیدی برای تشخیص مقادیر جزیی اکسیژن است. این معرف در حالت احیا شده و در عدم حضور اکسیژن بی‌رنگ بوده و در حضور اکسیژن به رنگ آبی مایل به صورتی در می‌آید (منصوری و همکاران، 1381). مایع شکمبه صاف شده و گندزدایی شده، یک منبع برای تهیه محیط کشت در مطالعاتی است که برای جدا کردن و مشخص کردن میکروارگانیسم‌ها به کار برده می‌شود و همچنین برای تامین مواد مغذی مورد نیاز میکروارگانیسم‌ها به محیط کشت اضافه می‌شود (منصوری و همکاران، 1381). مقدار کافی بافر و مواد معدنی مورد نیاز میکروارگانیسم‌ها با اضافه کردن محلول‌های نمکی تامین می‌شود از سویی اسیدهای چرب با زنجیر منشعب، ویتامین‌ها و سایر عوامل دیگر را می‌توان به طور مستقیم به محیط کشت اضافه کرد و یا آن‌ها را از طریق اضافه کردن مایع شکمبه صاف شده (که حدود 20% حجم محیط کشت را تشکیل می‌دهد) تامین نمود (منصوری و همکاران، 1381).

2-3-2- تهیه محلول 0/1 درصد همینبرای تامین آهن مورد نیاز میکروارگانیسم‌ها از محلول 1/0 درصد همین در ترکیب محیط کشت استفاده شد. با توجه به این که همین در شرایط اسیدی و خنثی در آب حل نمی‌شود برای تهیه محلول 1/0%، ابتدا 100 میلی گرم همین را در 10 میلی لیتر آب مقطر ریخته و با ریختن چند قطره سود و قلیایی کردن محیط، همین در آب حل گردید و برای استفاده در ترکیب محیط کشت در یخچال (4 درجه سانتیگراد) نگهداری گردید.
2-3-3- تهیه مخلوط اسیدهای چرب فرارنسبت‌های مشخص از اسیدهای استیک، بوتیریک، ایزوبوتیریک، n- والریک، ایزووالریک وآلفا-متیل-بوتیریک اسید (شرکت مرک آلمان) با هم مخلوط گردید و در ظرف دربسته در یخچال (4 درجه سانتیگراد) نگهداری گردید.
2-3-4- تهیه محلول مواد معدنی شماره Iبرای تهیه این محلول، مقدار 3 گرم دی پتاسیم فسفات (4HPO2K) را در آب مقطر حل نموده و به حجم یک لیتر رسانده شد و تا هنگام مصرف در یخچال نگهداری گردید.
2-3-5- محلول مواد معدنی شماره IIبرای تهیه این محلول، مقادیر مشخص از مونوپتاسیم فسفات (4PO2KH)، کلرور سدیوم، سولفات منیزیوم، کلرور کلسیم و سولفات آمونیوم را در آب مقطر حل نموده و حجم محلول با آب مقطر به یک لیتر رسانده شد و تا هنگام مصرف در دمای یخچال (4 درجه سانتیگراد) نگهداری شد.
2-3-6- تهیه محیط کشتمحیط کشت مورد استفاده جهت شمارش باکتری‌ها به روش حداکثر تعداد احتمالی (MPN)، بر اساس روش مورد استفاده اّبیسپو و دهوریتی (1992) تهیه گردید. برای تهیه محیط کشت بی‌هوازی ابتدا محلول‌های مواد معدنی شماره I و شماره II به طور مجزا تهیه گردید (جدول 9-2) سپس نسبت‌های مشخص شده از این محلول‌ها (جدول 7-2) در بالن 2 لیتری ریخته و در حالی که جریان مستمر گاز کربنیک به داخل آن برقرار گردید و توسط همزن الکتریکی به طور مستمر هم زده می‌شد، محلول 1/0 درصد همین و قندهای محلول گلوکز، سلوبیوز، مالتوز و زایلوز اضافه گردید. از محلول 1/0 درصد ریزازورین به عنوان معرف برای برقراری شرایط بی‌هوازی استفاده شد. سپس عصاره مخمر، تریپتیکاز و مخلوط اسیدهای چرب فرار، مایع شکمبه، آب مقطر و سوسپانسیون 03/0 سلولز به مخلوط اضافه گردید و مخلوط حاصل به مدت 2 ساعت در معرض جریان گاز کربنیک قرار داده شد. سپس محلول 03/0 سیستئین هیدروکلراید در آب مقطر و محلول 012/0 کربنات سدیم نیز اضافه شد. با اضافه کردن محلول ریزازورین به محیط کشت، رنگ مخلوط بنفش می‌شود و با ادامه تزریق گاز کربنیک به تدریج محیط کشت به رنگ ارغوانی، صورتی کمرنگ درآمده و سرانجام بی‌رنگ می‌شود.
2-3-7- توزیع محیط کشتپس از آن که محلول بی‌رنگ شد، با استفاده از پمپ مخصوص که بر روی بالن محتوی مخلوط محیط کشت قرار داده شد، در حالی که جریان گاز کربنیک به داخل مخلوط ادامه داشت، مقداری گاز کربنیک شیشه‌های پنی سیلین (به حجم 20 میلی لیتر)، دمیده شد تا هوای داخل آن خارج گردد و در حالی که دمیدن گاز کربنیک به داخل شیشه‌ها ادامه داشت، مقدار 9 میلی لیتر از محیط کشت اشباع شده از گاز کربنیک را به داخل لوله ریخته و سریعا درب آن بسته شد تا مانع از ورود هوا به داخل آن گردد. پس از آن که تمام محیط کشت درون شیشه‌ها ریخته شد، به منظور از بین بردن کلیه میکروارگانیسم‌های موجود در آن، بلافاصله شیشه‌های حاوی محیط کشت به مدت 15 دقیقه در اتوکلاو و با دمای 120 درجه سانتیگراد و فشار 5/1 اتمسفر گندزدایی (استریل) گردیدند. قبل از تزریق محیط کشت به داخل شیشه‌های پنی سیلین pH محیط کشت اندازه‌گیری شد. با توجه به این که دمیدن گاز کربنیک موجب کاهش pHمی‌شود، با اضافه کردن مقدار کمی سود یک نرمال، pH محیط کشت به 6/6 رسانده شد و در حین تزریق به داخل شیشه‌ها نیز مرتباpH محیط کشت کنترل گردیده و در صورت لزوم برای حفظ pHدر حدود 6/6، مقدار کمی سود یک نرمال، به محیظ کشت اضافه گردید.
2-3-8- تهیه محلول رقیق کننده بی‌هوازیبرای تهیه رقیق‌کننده بی‌هوازی (جدول 9-2) محلول‌های مواد معدنی I و II با غلظت‌های مشابه در محیط کشت به کار رفته و همچنین برای نشان دادن برقراری شرایط بی‌هوازی از محلول 1/0% ریزازورین استفاده گردید. پس از مخلوط نمودن محلول‌های مواد معدنی I و II و اضافه کردن ریزازورین و آب مقطر، جریان گاز کربنیک (از طریق شیلنگ نازکی که تا انتهای بالن امتداد یافته بود)، به داخل محلول برقرار گردید و برای اشباع کردن محلول از دی اکسید کربن، حدود 2 ساعت گاز کربنیک در داخل محلول تزریق گردید. سپس سیستئین هیدروکلراید و کربنات سدیم اضافه شد و تا بی‌رنگ شدن محلول، جریان گاز کربنیک به داخل محلول و هم زدن آن با همزن مغناطیسی ادامه یافت. پس از بی‌رنگ شدن محلول، مشابه نحوه تزریق محیط کشت به داخل شیشه‌های پنی سیلین به حجم 20 میلی لیتر، مقدار 9 میلی لیتر محلول رقیق‌کننده‌ی بی‌هوازی اشباع شده از گاز کربنیک به داخل هرشیشه ریخته شد و درب آن بسته شد و بلافاصله، به مدت 15 دقیقه در دمای 120 درجه سانتیگراد و فشار 5/1 اتمسفر گندزدایی (استریل) شدند.
2-3-9- تهیه مایع شکمبه تازهبرای هر زمان نمونه‌برداری در هر دام، ابتدا مایع شکمبه تازه از طریق فیستول از هر دام جمع‌آوری و پس از صاف کردن آن توسط پارچه مخصوص، مایع صاف شده شکمبه در بطری پلاستیکی مخصوص که در آن قبلا گاز کربنیک دمیده شده بود، ریخته شد و بلافاصله با فشار دادن بطری، هوای قسمت فوقانی آن تخلیه و درب آن محکم بسته شد و بطری در فلاسک محتوی آب 39 درجه سانتیگراد قرار داده شد و برای کشت دادن بلافاصله به آزمایشگاه منتقل گردید.
2-3-10- تهیه رقت‌های مختلف از مایع شکمبهتعداد 495 شیشه پنی سیلین فراهم شد که از این تعداد 270 شیشه پنی سیلین برای محیط کشت و 225 شیشه برای محلول رقیق کننده بی‌هوازی در نظر گرفته شد.
قبل از تهیه مایع شکمبه تازه، شیشه‌های محتوی محلول رقیق کننده بی‌هوازی، در انکوباتور 39 درجه سانتیگراد قرار داده شد تا به هنگام وارد کردن مایع شکمبه به داخل محلول رقیق‌کننده تغییر ناگهانی دما، به جمعیت میکروبی شوک وارد ننماید. بعد از انتقال مایع صاف شده تازه شکمبه به آزمایشگاه، ابتدا مقدار 20 میلی لیتر از مایع صاف شده شکمبه را با 180 میلی لیتر محلول رقیق‌کننده‌ی بی‌هوازی مخلوط نموده(ابتدا مقدار 1 میلی لیتر از مایع صاف شده شکمبه به یک شیشه حاوی 9 میلی لیتر محلول رقیق‌کننده بی‌هوازی تزریق شد تا رقت 1-10 حاصل شود) و با استفاده از همزن لرزه‌ای مدت سه دقیقه، مخلوط هم زده شده، سپس به منظور پرهیز از ورود احتمالی میکروارگانیسم‌های موجود در محیط به داخل محلول رقیق کننده، با استفاده ازسرنگ انسولین گندزدائی شده و در دستگاه انکوباتور، مقدار یک میلی لیتر از مایع شکمبه رقیق شده1-10 را برداشته و به داخل شیشه محتوی 9 میلی لیتر محلول رقیق‌کننده استریل اضافه نموده و با استفاده از همزن لرزه‌ای کاملا مخلوط گردید بدین ترتیب مخلوط 100 برابر رقیق‌شده مایع شکمبه با رقت 2-10 به دست آمد. مجددا یک میلی لیتر از رقت 2-10 به داخل یک شیشه محتوی 9 میلی لیتر محلول رقیق کننده ریخته شد تا رقت 3-10 حاصل شود و به همین ترتیب کار را ادامه داده و از رقت 2-10 تا 12-10 تهیه گردید.
جدول 2-7 تا 2-11 محلول‌های مورد استفاده در ترکیب محیط کشت
جدول 2-7محلول مواد معدنی شماره Iمقدار)گرم در لیتر(
4HPO2K3
جدول 2-8محلول مواد معدنی شماره IIمقدار)گرم در لیتر(
4HPO2K3/0
4SO2(4NH)6/0
NaCl6/0
4MgSO0/6
2CaCl0/6
جدول 2-9مخلوط اسیدهای چرب فرارمقدار (میلی لیتر)
Acetic Acid17
Prorionic Acid6
Butyrie Acid4
Iso Butyrie Acid1
N-Valeric Acid1
Iso Valeric Acid1
Butyric Acid - 3CH - 1
محلول %0/1 ریزازورین
100 میلی گرم در صد میلی لیتر آب مقطر
محلول %0/1 همین
100 میلی گرم در صد میلی لیتر آب مقطر
جدول 2-10- اجزای محیط کشت جهت رشد باکتری‌های شکمبه
درصد در محیط کشت اجزای محیط کشت
15 Mineral Solution I (V/V)
15 Mineral Solution II (V/V)
0/1 (V/V) %1/0 Resazurin
40 Rumen Fluide (V/V)
23/7 Distilled Water (V/V)
0/1
0/1 Glucose (W/V)
0/1 Cellobiose(W/V)
0/1 Maltose (w/V)

—d1195

وضع موردانتظار مسلما کوتاهمدتتر از چشمانداز است. زمان رسیدن بسته به یک وضع موردانتظار اهمیت و دشورای آن میتواند متفاوت باشد، ولی به هر حال این زمان معمولا به طور دقیق قابل محاسبه است و وابسته به پارامترهای مشخص و غالبا قابل اندازهگیری میباشد. حال زمان موردانتظار میتواند بین چند روز تا چند سال متغیر باشد که البته معمولا این زمان از یک سال کمتر بوده و در حد چند ماه است. در صورتی که در مورد چشمانداز یک زمان کلی و چندین ساله (معمولا 5 سال یا بیشتر) برای نیل به آن متصور میشوند.
در مورد وضع مطلوب، با توجه به ویژگیهای ذکر شده برای آن، میتوان در صورت تحقق یا عدم تحقق وضعیت، نتایج حاصله را با یک نظام جزا و پاداش تلافی نمود. این جزا و پاداش میتواند شامل حال تمام کارکنان سازمان یا تنها فرد یا گروهی که در رسیدن (یا نرسیدن) به وضعیت موردانتظار نقش داشتهاند، شود. در صورتی که برای چشمانداز معمولا کل سازمان و بهویژه رهبری آن بایست پاسخگو باشند.
نکتهی بعدی که بایست بدان اشاره نمود در مورد حوزهی اثر وضع موردانتظار است. برخلاف چشمانداز که کل سازمان در حوزهی اثر آن تلقی شده و راهنمای استراتژیها و جهت حرکت کلی سازمان است، وضع مطلوب میتواند تنها برای بخش کوچکی از سازمان تعریف گردد. هرچند که میتوان وضعیتهای مطلوب بسیاری نیز برای کل سازمان متصور شد که البته مسلما ترسیم چنین وضعیتهایی کار چندان سادهای نمیباشد.
تعیین وضعیتهای مطلوب گاه برای جلوگیری از ناامیدی در مسیر چشمانداز ضروری است. این مورد به خصوص زمانی که چشمانداز سازمان بسیار درازمدت و دست یافتن به آن دشوار باشد، بیشتر حائز اهمیت است، زیرا با ایجاد نقاط دلگرمی و قوت قلب، کارکنان را از سرخوردگی و یأس در حین تلاش برای دستیابی به یک وضعیت دشوار دور کرده و باعث نشاط و روحیه بخشی به آنها میشود. همانطور که اشاره شد اختصاص پاداش مناسب برای یک وضع مطلوب ترفندی است که مدیران سازمان میتوانند از آن به خوبی برای تشویق و تسریع در روند استراتژیهای سازمانی استفاده کنند. به بیان سادهتر وضعیتهای مطلوب میتوانند به عنوان نقاط تشویق و دلگرمی مورداستفاده قرار گیرند و بر این واقعیت صحه گذاشته و یادآور شوند که سازمان قابلیت رسیدن به نقطهی نهایی تعیین شده در چشمانداز را دارد]15[.
چشمانداز سازمان همواره توسط رهبر یا رهبران ردهبالای سازمان ترسیم و به سایر زیردستان ابلاغ میشود، حال آنکه وضعیت موردانتظار (با توجه به ویژگیهای ذکر شده برای آن) معمولا توسط مهندسین و متخصصین برنامهریزی و نظارت در سازمان ترسیم میشود یا حداقل پس از ترسیم کلی توسط رهبر یا مدیر ارشد، ویژگیهای جزئی آن توسط آن افراد تعیین و ابلاغ میشود. بنابراین تعیین وضع مطلوب را میتوان از جنبهی علوم مهندسی بسیار کارشناسانهتر از ترسیم چشمانداز تلقی نمود، هرچند ترسیم چشمانداز نیز دارای سختیها و نکات قابل تأمل و مهم خاص خود است که حتما بایست از سوی رهبر مورد توجه واقع شوند. به هر حال علوم اجتماعی و روانشناختی در آن مورد مؤثرتر به نظر میرسند. چیزی که بدیهی است آنکه وضعیتهای مطلوب در راستای چشمانداز سازمان ترسیم میشوند.
بر اساس موارد ذکر شده، و با توجه به دقیق بودن خصوصیات یک وضعیت موردانتظار، میتوان زمان، امکانات موردنیاز و هزینه رسیدن به آن وضعیت را از وضعیت فعلی محاسبه نموده و تخمین زد. در واقع میتوان گفت احتمال دستیابی به یک وضع مطلوب از یک وضعیت فعلی بر اساس شواهد توسط علم آمار و احتمالات قابل تخمین است. اما در مورد چشمانداز با توجه به ویژگیهای ذکر شده برای آن چنین تخمینی امکانپذیر نبوده و یا از دقت مناسب برخوردار نخواهد بود.
در تعریف استراتژی آمده است که هر استراتژی سازمان را از یک وضع موجود به سوی یک وضع مطلوب راهنمایی میکند. پس شاید بتوان هر وضع مطلوب را خروجی یک استراتژی به حساب آورد. از این دیدگاه تفاوت وضعیت موردانتظار و چشمانداز در آن است که چشمانداز تنها با اجرا و موفقیت یک استراتژی منفرد حاصل نمیشود و اغلب استراتژیهای چندگانه و متفاوتی در حوزههای مختلف جهت نیل به چشمانداز به صورت همروند و یا مجزا در سازمان اجرا میشوند]15[ و ]16[.
وضعیتهای مطلوب در مسیر دستیابی به چشمانداز قرار دارند، اینها در واقع نقاط تنفس و یا سنجش عملکرد مقطعی سازمانند. با تفکیک چشمانداز میتوان به تعدادی وضعیت موردانتظار دستپیدا کرد که رسیدن به هر وضعیت راهگشای وضعیتهای بعدی بوده و مدیران ارشد سازمان را از صحت عملکرد و کارایی سازمان تحت نظارتشان مطمئن میسازد.
در آخر بایست به این نکته توجه داشته باشید که حقایق از رویاها پیروی میکنند! در یک تعریف جسورانه شاید بتوان گفت که وضعیتهای مطلوب این حقایق و چشمانداز سازمان در حکم رویایی است که برای تحقق آن بایست در دنیای واقعی مبارزهای را برای بدست آوردن خواستههای خود (سازمان خود) انجام دهیم، هر مبارزه مقدمهی مبارزهی بزرگتر بعدی بوده و مبارزهی نهایی همان خان آخر نبرد دستیابی به رویای چشمانداز سازمان است.
سیستمهای اطلاعاتی استراتژیک مفهوم سیستمهای اطلاعاتی استراتژیک نخستین بار در اوایل دههی 80 توسط دکتر چارلز وایزمن مطرح شد و نگاه به سیستمهای اطلاعاتی در سازمانها را دستخوش تغییر زیادی کرد. این مفهوم به سیستمهای اطلاعاتی به عنوان یک ابزار یا سلاح رقابتی مینگرد. در تعریف آنها میتوان گفت سیستمهای اطلاعاتی استراتژیک نوع خاصی از سیستمهای اطلاعاتی هستند که از استراتژیهای حاکم در سازمان، بهویژه استراتژیهای رقابتی پشتیبانی میکنند. از این سیستمها میتوان به منظور بهبود ارتباط با مشتریان، بهبود فرایند طراحی، تولید و عرضه محصولات، ایجاد و توسعهی کمی و کیفی روشهای ارتباطی با تأمینکنندگان مواداولیه و قطعات موردنیاز، ایجاد فرصتهای جدید فروش و نهایتا افزایش بهرهوری سازمان استفاده نمود[55].
تعریف مختصر و مفیدتر سیستمهای اطلاعاتی راهبردی را سیستمهایی کامپیوتری معرفی میکند که مسئول اجرای استراتژیهای تجاری سازمانند. در واقع در اینسیستمها، اطلاعاتی که توسط کامپیوترها جمعآوری، پردازش و تجزیه و تحلیل میشوند، نقش اساسی و مهمی در تعیین یا اجرای استراتژیهای تجاری سازمان دارند]22[.
سیستمهای اطلاعاتی راهبردی در طی مدتزمانی که از پیدایش آنها گذشته است، با توجه به منافعی که برای سازمانها به دنبال داشته و فرصتهایی که در راستای افزایش سطح کارایی سازمان ایجاد نمودهاند، توانستهاند جایگاه مهم و قابل توجهی بدست آورند.
همانگونه که در بخشهای پیشین اشاره شد، سیستمهای اطلاعاتی سازمانی طی یک فرایند تکاملی از سیستمهای پردازش تراکنشها (که وظیفهی ثبت و ضبط تراکنشهای مالی را برعهده داشتند) به سیستمهای مدیریت اطلاعات (که وضعیت داراییهای سازمان مدیریت میکردند) و پس از آن به سمت سیستمهای پشتیبان تصمیم (که مدیران را در تعیین برخی سیاستها یاری میرساندند) تکامل یافتهاند. پس از سیستمهای پشتیبان تصمیم نوبت به نسل بعدی سیستمهای اطلاعاتی که همان سیستمهای اطلاعاتی راهبردی هستند، رسید. این‌ سیستم‌ها نیز مانند نسلهای پیشین سیستمهای اطلاعاتی، قابلیت پردازش و مدیریت موجودی‌ مشتریان و ارتباط آن با سیستم‌ سفارشات‌ سازمان را دارا هستند، با این تفاوت که برخلاف سیستمهای قبلی که بیشتر جنبههای هزینهای سازمان را مورد توجه قرار میدادند، در سیستمهای اطلاعاتی استراتژیک، هدف استفاده از اطلاعات به منظور ارائهی خدمات جدید، استفاده بهینه از فرصتها و دوری جستن از تهدیدات احتمالی و نهایتا کسب منفعت بیشتر برای سازمان است. علاوه بر آن برخلاف سیستمهای نسلهای قبلی که بیشتر بر فعالیتهای درون سازمانی توجه داشتند، در سیستمهای اطلاعاتی استراتژیک محیط پیرامون سازمان نیز به اندازه درون آن از اهمیت برخوردار بوده و مورد توجه قرار میگیرد]18[.
دستیابی به مزایای رقابتی برای سازمان یکی از مهمترین اهداف بهکارگیری سیستمهای مدیریت اطلاعات راهبردی سازمان است. برخی راههای ایجاد این مزایا عبارتست از :
ارائه یک کالا یا خدمت با هزینه کمتر: منظور از هزینه صرفا قیمت محصول نیست، بلکه کیفیت محصول یا خدمت نیز میتواند یک فاکتور مهم و تأثیرگذار تلقی شود که هر دوی آنها در بازار حائز اهمیت زیادی میباشند. همچنین واژه هزینه در اینجا، کلیه هزینههای جانبی سازمان از طراحی محصول تا عرضه نهایی آن را شامل میشود. سیستمهای کامپیوتری بسیاری وجود دارند که میتوانند باعث صرفهجویی هزینههای درونسازمان شوند، اما آن سیستمها اغلب نمیتوانند نقاط استراتژیک را پوشش داده و آنها را به فرصتهای رقابت در بازار بدل کنند.
ایجاد تمایز در محصول یا خدمت: متمایزسازی به معنی افزودن قابلیت جدید، یکتا و دارای جذابیت در بازار است. ایجاد تمایز اغلب منجر به افزایش هزینه محصول میشود، اما از آنجا که در این مورد قیمت در درجه اول اهمیت نمیباشد، بیشتر اوقات میتوان از آن صرفنظر نمود (البته موارد نادری نیز ممکن است پیش آید که ایجاد تمایز موجب کاهش هزینه محصول شود). یک سیستم استراتژیک به مشتریان این حس را القا میکند که از یک مزیت بسیار خاصتر و ممتازتر نسبت به سایر رقبای خود بهره میبرند.
تمرکز بر روی بخش خاصی از سازمان: ایدهی این روش آن است که سازمان تمام توان و تلاش خود را برای کار در یک عرصهی خاص و محدود معطوف نماید. این روش در صنعت کاربرد زیادی دارد.
نوآوری: ارائهی خدمات جدید به کمک سیستمهای کامپیوتری که دارای جذابیت برای مشتریان باشد.
تقریبا هر سیستم کامپیوتری که بتواند استراتژیهای کامپیوتری را با استراتژیهای تجاری سازمان ترکیب در یک راستا به کار گرفته و موجب همافزایی آنها و افزایش بهرهوری سازمان شود را میتوان به عنوان یک سیستم راهبردی درنظر گرفت. بدین منظور بایست ارتباط شفافی میان طرح تجاری سازمان و طرح و نقشهی سیستم مذکور وجود داشته باشد تا سیستم بتواند به خوبی اهداف سازمان را پوشش داده و مدیریت بهتری را بر روی منابع حساس اطلاعاتی سازمان ایجاد نماید]18[.
سیستمهای چندعاملی تاریخچه محاسبات کامپیوتری را میتوان از یک دیدگاه به پنج مرحله تقسیم نمود: اولین مرحله باعث کاهش چشمگیری در هزینه محاسبات گردید و استفاده از کامپیوترهای قدرتمند جهت انجام عملیات پردازشی را برای همه در دسترس و مقرون به صرفه گردانید (به گونهای که شاید پیش از آن تصورش هم ممکن نبود). البته این روند همچنان ادامه دارد.
دوره دوم دورهی ارتباط کامپیوترها با دنیای خارج بود. کامپیوترهایی که در ابتدا سیستمهایی ایزوله بودند و تنها با اپراتور خود ارتباط داشتند، به لطف اینترنت و شبکههای کامپیوتری اکنون به راحتی با تمام دنیا در ارتباطند. این شبکهها امکان توزیع محاسبات کامپیوتری را در مقیاس جهانی فراهم کردند. با پیدایش سیستمهای توزیعشده و پردازش موازی گام بزرگی در زمینهی انجام محاسبات سنگین و بسیار پیچیده برداشته شد. امروزه مفاهیمی مانند سیستمعاملهای توزیعشده و نسل جدید محاسبات با نام پردازشابری، باب جدیدی را در این حوزه گشودهاند و به طور قطع این سبک از محاسبات در آینده تنها گزینههای پیش روی صنعت و دنیای تجارت است.
سومین دوره مهم در محاسبات کامپیوتری زمانی بود که بحث هوشمندی در سیستمهای کامپیوتری مطرح گردید. هدف ایجاد سیستمهایی بود که از عهدهی حل مسائل پیچیده که حل آنها پیش از این ممکن نبود، برآیند. در دورهبعدی این هدف به ایجاد سیستمهایی که بتوانند به صورت مستقل و خودمختار و بدون نیاز به نظارت انسان فعالیت و تصمیمگیری کنند، ارتقاء یافت(در واقع هدف این بود که کنترل کامل سیستم کامپیوتری به خودشان واگذار شود). مفاهیم هوش مصنوعی و سیستمهای خبره و چندعاملی در این دوره پدید آمدند.
آخرین و پنجمین دوره شامل گذر آهسته و پیوستهایست که ما را از دیدگاه سنتی ماشین-گرای برنامهنویسی به سمت مفاهیمی که بیشتر و بهتر دنیای واقعی ما را انعکاس میدهند (و به عبارتی به ادراک ما از دنیای وافعی نزدیکتر است)، عبور میدهد. این تلاش شاهد بر این مدعاست که ما با کامپیوترها در ارتباط و تعاملیم و این تعامل همواره دستخوش تغییر و پیشرفت بوده است. به طور مثال در اولین روزهای پیدایش کامپیوتر، ارتباط کاربران با آنها از طریق یک ترمینال ورودی به صورت محدود انجام میگرفت و نیاز به دانش زیادی در زمینه کار با سیستم و دستورات آن داشت. کنسولهای رابط کاربر تا اواخر دهه 80 روش غالب ارتباطی کاربران و کامپیوترها بودند. پس از آن واسطهای گرافیکی پا به عرصه وجود گذاشتند و تعامل با سیستمهای کامپیوتری را تا حد زیادی برای کاربران سادهتر نمودند. این واسطها تا کنون نیز کارایی خود را حفظ کردهاند، با اینحال به نظر میرسد وقت آن است که آنها نیز جای خود را به روشهای سادهتر، کاراتر و واقعیتر بدهند. روشهایی از قبیل صحبت کردن و حس از طریق دیدن!
این روند تکاملی در مورد برنامه نویسان سیستمهای کامپیوتری نیز صادق بوده است. زبانهای برنامهنویسی از زبانهای سطح پایین و نزدیک به زبان ماشین، به زبانهای سطح بالا، شیئ گرا و جنبهگرا تکامل یافتهاند و کار برنامهنویسی را برای توسعهدهندگان نرمافزار بسیار سادهتر از پیش نمودهاند.
البته مراحل تکاملی ذکر شده، چالشهای جدی و مهمی را نیز در زمینه توسعه نرمافزار به وجود آوردهاند، مثلا اینکه چگونه و به چه روشی میتوان از قدرت پردازش کامپیوترهای موجود (در مقیاس بزرگ و جهانی) استفاده نمود؟ یا اینکه چگونه کامپیوترهایی با قابلیت عملکرد مستقل و بدون نیاز به دخالت انسان و نیز سیستمهایی که امکان تعامل با انسان را دارا بوده و علاوه بر آن بتوانند واقعیتهای موجود در جهان پیرامون را به سبک موردانتظار و علاقهی انسان مدل کنند، ایجاد نمود؟
تلاشهایی که در جهت اتصال و توزیع محاسبات طی سه دهه اخیر انجام شده، منجر به توسعه نرمافزارها و ایجاد سختافزارهایی گردیده است که امکان ایجاد سیستمهای توزیع شده را با سهولت و قابلیت اعتماد بالایی فراهم نموده است. با این وجود وقتی که صبحت از ارائهی مفاهیم انتزاعی مورد پسند انسان توسط کامپیوتر میشود، سیستمهای توزیعی با چالشهای جدیدی مواجه میشوند. هنگامی که کامپیوتری بخواهد به این سبک با کامپیوترهای دیگر ارتباط برقرار کند، بایست از نوعی قابلیت همکاری و سازش قوی با سیستمهای دیگر برخوردار باشد (همانگونه که انسانها از چنین قابلیتهایی برخوردارند).
تمامی موارد مطرح شده، نهایتا منجر به ایجاد رشته جدیدی با نام سیستمهای چندعاملی در علوم کامپیوتر گردید. ایده اصلی سیستمهای چندعاملی بسیار ساده است، یک عامل سیستمی کامپیوتری است که میتواند به طور مستقل ازجانب کاربر یا مالک خود عمل نماید. به عبارت دیگر، یک عامل میتواند تمام آنچه را که به منظور تحقق اهداف طراحیش نیاز دارد، خودش به تنهایی انجام دهد و نیازی نیست که مدام تحت کنترل و نظارت بوده و تکتک اعمالی که بایست در آن راستا انجام دهد به وی دیکته شود. یک سیستم چندعاملی سیستمی است که از چندین عامل تشکیل شده که این عاملها از طریق بستر یک شبکه با یکدیگر در حال تعاملند. این تعامل عمدتا از طریق ارتباط پیام صورت میپذیرد. در بیشتر سیستمهای چندعاملی، عاملهای موجود در سیستم اهداف بسیار سخت و دشواری را برعهده دارند و برای آنکه از عهده تحقق این اهداف برآیند، حتما بایست از قابلیت همکاری، هماهنگی و مذاکره قابل قبولی با یکدیگر برخوردار باشند، همانطور که ما در زندگی روزانه خود از این قابلیتها برخورداریم]24[.
به طور کلی دو سؤال مهم در زمینه ایجاد سیستمهای چندعاملی مطرح است:
چگونه عاملهایی مستقل و خودمختار ایجاد کنیم که بتوانند وظایف محوله به آنها را به درستی و به بهترین نحو ممکن با موفقیت به انجام رسانند؟
چگونه عاملهایی بسازیم که در عین استقلال عمل، قابلیت تعامل (همکاری، هماهنگی و مذاکره) با سایر عاملها را در راستای تحقق اهداف طراحیشان داشته باشند؟
سؤال اول مربوط به طراحی خود عاملها و سؤال دوم مربوط به طراحی جامعهی عاملها میباشد. البته ایندو مسئله کاملا مجزا و تفکیک شده نیستند، به طور مثال برای ایجاد اجتماعی از عاملها که بتوانند به طرز مؤثری با یکدیگر ارتباط داشته باشند، ممکن است بتوانیم اطلاعاتی از مدل و نحوه عملکرد سایر عاملها در اختیار اعضای اجتماع قرار دهیم که آنها را در جهت تعامل بهتر با دیگر عاملها یاری کند. در ادامه بیشتر در خصوص پاسخ این دو سؤال بحث خواهیم کرد.
تحقیق در زمینه سیستمهای چندعاملی اغلب با دو مفهوم دیگر مرتبط و درگیر است: یکی مفاهیم مهندسی و طراحی سیستم و دیگری هوش مصنوعی. مفهوم سیستمهای چندعاملی درک ما از خودمان را دچار تغییر خواهد ساخت. زیرا هوش مصنوعی بر روی جنبه فردی هوشمندی متمرکز است، حال آنکه آنچه انسان را به عنوان گونهای متمایز مطرح میکند، قابلیت تعامل و برقراری ارتباط وی با دنیای خارج یا دراصطلاح قابلیت اجتماعی اوست. ما علاوه بر آنکه میتوانیم از طریق زبانهای سطح بالا با همنوعان خود ارتباط برقرار کنیم، امکان همکاری، هماهنگی و مذاکره و سازش با یکدیگر را نیز داریم. این درحالیست که سایر گونهها (مثلا مورچهها یا دیگر حشرات اجتماعی از بهترین نمونههای شناخته شده هستند)، با وجود داشتن اجتماعات بزرگ و شدیدا متعامل، از لحاظ قابلیتهای اجتماعی حتی به گرد انسان نیز نمیرسند. در مبحث سیستمهای چندعاملی به سؤالاتی از این دست پاسخ داده خواهد شد:
همکاری در جوامع متشکل از عاملهای مستقل چگونه پدید میآید؟
عاملها بایست از چه زبانی برای ارتباط با عوامل انسانی یا سایر عاملهای سیستم استفاده کنند؟
عاملها چگونه بایست تشخیص دهند که اهداف، باورها یا عملیات آنها با سایر عوامل تلاقی پیدا کرده است و چگونه بایست بدون ایجاد مشکل در عملکرد خود و سایرین، این تداخلهای احتمالی را رفع رجوع نمایند؟
عاملهای خودمختار چگونه میتوانند با سایر عاملها در جهت نیل به اهداف مشترک هماهنگی پیدا کرده و همکاری نمایند؟
با وجود اینکه این سؤالات همگی در رشتههای دیگری مانند علوم اجتماعی و اقتصاد پاسخ داده شدهاند، آنچه حوزه سیستمهای چندعاملی را مجزا و متفات میسازد، تأکید بر این موضوع است که منظور از عامل در سؤالات فوق، موجودیتهای محاسباتی و پردازش اطلاعاتی کامپیوتریست[24]و[42].
تعریف عامل در ادامه قصد داریم به بررسی مفهوم عامل در سیستمهای چندعاملی بپردازیم. متأسفانه هنوز تعریف جامع و یکسانی برای عامل ارائه نشده و بحث و جدل در این باره (برای ارائه یک تعریف یکسان از عامل) همچنان ادامه دارد. یکی از دلایلی که باعث این وضع گردیده، صفات متفاوتی است که عاملها در حوزهها و مسائل مختلف ممکن است داشته باشند. مثلا ممکن است برای برخی برنامهها قابلیت یادگیری تجربی در عاملها بسیار موردنیاز و مهم باشد، حال آنکه در برنامههای دیگر این قابلیت نه تنها اهمیتی نداشته، بلکه کاملا غیرضروری و زائد باشد[26].
با وجود همهی اینها هنوز مفاهیم کلی و مشترکی برای تعریف یک عامل وجود دارد (بدیهی است که در غیراینصورت ممکن است عاملها تمام معنای خود را از دست بدهند). ولدریج و جنینگز در سال 1995 تعریفی به شرح زیر از عامل ارائه دادند:
"یک عامل سیستمی کامپیوتریست که در محیطی قرار گرفته و قابلیت انجام عملیات مستقل در آن محیط را به منظور نیل به اهداف طراحیش، داراست."
هر سیستم کامپیوتری (اعم از سختافزاری یا نرمافزاری) برای آنکه عامل محسوب شود بایست ویژگیهای زیر را داشته باشد:
خودمختاری : بایست کنترل نسبی بر عملکرد خود داشته و بتواند بدون دخالت انسان کار کند.
قابلیت تعامل : بایست بتواند با سایر عاملها و یا اپراتور انسانی تعامل داشته باشد.
واکنش پذیری : بایست به تغییرات محیطی که در آن قرار گرفته واکنش نشان دهد.
رفتار هدفمند : بایست بتواند با توجه به اهداف از پیش تعیین شده، رفتار جدیدی از خود بروز دهد.
به طور کلی در یک دسته‌بندی ساده و بسیار انتزاعی از عامل‌ها می‌توان به دو نوع عامل اشاره کرد، یکی عامل‌های ساده و کم‌اهمیت‌تر (مانند ترموستات‌ها) و دیگری عامل‌های هوشمند که در واقع همان برنامه کامپیوتری‌ است که در بعضی محیط‌ها قادر به انجام اعمال خودمختار و انعطاف‌پذیر است.
چیزی که عاملها را از نرمافزارهای سنتی متمایز میسازد جنبه خصوصی، خودمختاری، خلاقیت و سازگاری عاملهاست. این کمیتها عاملها را به طور خاص برای محیطهای غنی از اطلاعات و غنی از فرایندها بسیار کارا میسازد.
عامل هوشمند پس از توضیحاتی که پیرامون عاملها بیان گردید، به بررسی این موضوع خواهیم پرداخت که یک عامل هوشمند چیست و چه خصوصیاتی دارد؟ مسلما ما ترموستات یا پروسههای پسزمینه لینوکس را به عنوان عامل هوشمند نمیشناسیم. بنابراین سؤال اساسی و اصلی در این زمینه آن است که معنای هوشمندی چیست؟
پاسخ به این سؤال به تنهایی کارآسانی نیست، شاید روش بهتر برای پاسخ به این سؤال بررسی ویژگیهائیست که یک عامل هوشمند بایست داشته باشد. لیستی از این ویژگیها به شرح زیر توسط وولدریج و جنینگز پیشنهاد شده است:
واکنشپذیری: عاملهای هوشمند قادر به درک محیط پیرامون و واکنش به رویدادهای محیط بادرنظر گرفتن فاکتور زمان و در راستای تحقق اهداف طراحیشان میباشند.
رفتار هدفمند: عاملهای هوشمند میتوانند به طور خلاقانه، رفتاری هدفگرا از خود بروز دهند تا اهداف طراحیشان را ارضا کنند.
قابلیتهای اجتماعی: عاملهای هوشمند قادرند در راستای دستیابی به اهداف طراحیشان با سایر عاملها تعامل داشته باشند.
شاید این ویژگیها در نگاه اول بسیار سخت و دستنیافتنی به نظر برسد. به طور مثال رفتار هدفمند را درنظر بگیرید. ساختن سیستمی که رفتاری هدفگرا از خود نشان دهد کار چندان سختی نیست، مثلا نوشتن یک رویه در پاسکال، یک تابع در زبان سی یا یک متد در جاوا. وقتی چنین رویهای را ایجاد میکنیم در واقع فرضیات مسئله (یا همان پیششرطها) و نتایج صحیح حاصله (یا همان پسشرطها) را مشخص میکنیم که در واقع همان هدف مسئله میباشند (هدف طراح نرمافزار از ایجاد رویه موردنظر). چنانچه به رعایت پیششرطها رویه فراخوانی شود، انتظار داریم که رویه به درستی اجرا شده و نتیجه صحیح بدست آید (یعنی رویه به پایان برسد و به محض پایان، پسشرطها برقرار باشند) و در اینصورت میتوانیم ادعا کنیم که هدف رویه محقق شده است. در اینجا رفتار هدفگرا به سادگی عبارتست از اینکه رویه طراح یا دستورالعملی را جهت رسیدن به هدف خود دنبال میکند. این مدل برنامه نویسی در بسیاری از محیطها (مانند محیطهای وظیفهای که پیشتر شرح داده شد) به درستی عمل مینماید[44].
ولی در مورد سیستمهای غیروظیفهای، چنین مدل سادهای از برنامهنویسی هدفگرا به هیچ وجه قابل قبول نیست، بدین دلیل که محدویتهای بسیاری در فرضیات مسئله اعمال میکند. مهمترین محدودیت آنکه فرض شده است که محیط در حین اجرای رویه بدون تغییر باقی میماند، حال اگر در حین اجرا تغییری در شرایط محیط روی دهد، رفتار آن غیرقابل پیشبینی خواهد بود (معمولا منجر به شکست در اجرای آن رویه خواهد شد). همچنین محدودیت دیگر در مثال قبلی آن است که فرض شده هدف اجرای رویه تا پایان اجرای آن معتبر و صحیح خواهد بود، اما در صورتی که هدف در حین اجرا اعتبار خود را از دست بدهد، دیگر نیازی به ادامهی اجرای رویه نخواهد بود[28].


در بیشتر محیطهای واقعی هیچیک از این فرضیات معتبر نمیباشد. به عبارتی مسئله به قدری پیچیده است که توسط یک عامل منفرد قابل مشاهده کامل و حل نمیباشد و لذا یک سیستم چندعاملی برای حل مسئله نیاز خواهد بود. یا اینکه ممکن است عدم قطعیت در محیط وجود داشته باشد. در چنین محیطهایی اجرای کورکورانه یک رویه بدون توجه به اینکه فرضیات اساسی رویه در هر لحظه اعتبار دارند یا خیر، یک استراتژی بسیار ضعیف خواهد بود. همانطور که پیشتر بیان شد، در چنین محیطهایی عامل بایست واکنشی باشد و بتواند نسبت به رویدادهایی که در محیط اتفاق میافتد و اهداف عامل یا فرضیات درنظر گرفته شده توسط آن را تحتالشعاع قرار میدهد، واکنش مناسب و بهینه از خود نشان دهد که البته همانطور که گفته شد این واکنشها بایست در جهت نیل به اهداف طراحی عامل باشد.
همانطور که دیدیم، ایجاد یک سیستم هدفگرای محض کار چندان سختی نیست، همچنین ایجاد سیستمهای واکنشی محض (که به صورت مداوم به رویدادهای محیط پاسخ میدهد) نیز به تنهایی خیلی دشوار نیست. اما ایجاد سیستمی که بتواند بین رفتار هدفگرا و واکنشی یک تعادل کارا ایجاد نماید، کار بسیار سختی خواهد بود. ما از عاملها انتظار داریم که برای نیل به اهداف طراحیشان رویههایی را که بعضا ممکن است بسیار پیچیده نیز باشند، اجرا نمایند، اما در عین حال انتظار نداریم عاملها به صورت کورکورانه و بدون توجه به ممکن است اجرای رویه مؤثر نبوده یا هدف آنها به هر دلیل دیگر معتبر نباشد، اقدام به اجرای این رویهها و یا مداومت در اجرای رویهها (به جای پایان دادن به اجرای آنها) کنند. بلکه در چنین شرایطی عامل بایست بتواند در زمان قابل قبول نسبت به شرایط جدید واکنش نشان داده و در واقع خود را با شرایط تطبیق دهد. البته این واکنشها نبایست به صورت مکرر و به گونهای باشد که عامل نتواند بر روی یک هدف خاص به قدر کافی متمرکز شده و به نتیجه دلخواه دست یابد[26].
نتیجه آنکه دست یافتن به یک تعادل مناسب میان رفتار هدفگرا و واکنشی کار چندان آسانی نیست. حتی اگر بخواهیم در بین انسانها به دنبال فردی بگردیم که میان این دو نوع رفتار در خود تعادلی ایجاد کرده باشد، به ندرت بتوانیم چنین کسی را بیابیم. این مشکل (برقراری تعادل میان رفتار هدفگرا و واکنشی) یکی از معضلات اصلی طراحان عاملها محسوب میشود. راهکارهای بسیاری بدین منظور ارائه شده، اما به هر حال این مسئله هنوز هم جزو یکی از موارد مورد بحث است که کار بر روی آن همچنان ادامه دارد[46].
اما قابلیت اجتماعی جزء نهایی مؤثر در عملکرد خودمختار عاملهاست که در اینجا به بررسی آن میپردازیم. در نگاه اول این قابلیت بدیهی و عادی به نظر میرسد: روزانه میلیونها کامپیوتر در سراسر جهان حجم عظیمی از دادهها و اطلاعات را میان کامپیوترهای دیگر و انسانها مبادله میکنند. ولی موضوع آن است که مبادلهی جریانهای دادهای در واقع قابلیت اجتماعی محسوب نمیشود. به طور مشابه که در دنیای انسانها تعداد معدودی از اهداف میتوانند به تنهایی و بدون همکاری سایر انسانها محقق شوند، و این بدان معنا نیست که ما هدفهای خود را به اشتراک بگذاریم. به بیان دیگر، هر فردی خودمختار و مستقل است و هدفهای خود را دنبال میکند، اما برای تحقق این اهداف نیازمند همکاری و مذاکره با سایر افراد میباشد. در چنین شرایطی ممکن است نیاز باشد هر فرد در مورد اهداف سایرین اطلاعاتی کسب کرده و دلایل و انگیزه آنها را بفهمد و اعمالی را انجام دهد (مثلا پرداخت پول) تا سایرین را وادار به همکاری نماید. این نوع از همکاری نسبت به جابجایی سادهی اطلاعات باینری توسط کامپیوترها بسیار پیچیده بوده و کمتر درک شده است[26].
فناوری عاملها فناوری جدید و منفردی نیست، بلکه ترکیبی از کاربرد یکپارچه و سریعا در حال تغییر چندین فناوری دیگر (قبیل زبان و پروتکلهایی برای برنامهنویسی منطق، تعریف محتوا و تعامل عاملها، مکانیزمهای انتقال و ...) میباشد[35].
یک عامل را هوشمند گویند اگر این ویژگیها را داشته باشد: واکنشپذیری (در مواقع لزوم واکنشهای بهجا داشته باشد)، خلاقیت(اهداف درونیش را ارضا نموده و به هنگام نیاز بتواند اعمالی را که به نظرش مفید میرسد، انجام دهد) و قابلیت تعامل (با عاملهای دیگر در راستای تحقق اهدافش تعامل برقرار کند). تعریف دیگری در این زمینه میگوید: "عامل هوشمند یک سیستم کامپیوتری محدودشده است که در محیطی قرار گرفته و میتواند عملیات مستقل و منعطفی را در راستای نیل به اهداف طراحیش در آن محیط انجام دهد".
بدنه شامل تمام فرایندهای متمرکز است که در واقع وظایفی هستند که برای انجام به هر عامل سپرده شدهاند و با توجه به نقش عاملها میتواند متفاوت باشد. سرایند شامل اطلاعاتی است که توسط کاربر یا سایر عاملهای نرمافزاری تأمین شده و جعبههای خاکستری رنگ شامل تمامی عملیاتی میباشد که عامل برای ارتباط و در نتیجه همکاری با مجموعهی عاملها بدانها نیازمند است. چنین ترکیب موفقی از چندین عامل هوشمند که با هم کار میکنند یک سیستم چندعاملی نامیده میشود که در ادامه مفصلا تشریح شده است.
یک سیستم چندعاملی سیستمی است متشکل از گروهی از عاملها که قادرند با یکدیگر تعامل داشته باشند. عاملها در یک سیستم چندعاملی ایستای عامل-محور به منظور حل مسئله به صورت توزیع شده، در محیط توزیع میشوند و به منظور حل مسئله با یکدیگر همکاری میکنند. سیستمهای چندعاملی اخیرا توجه زیادی را به خود معطوف ساختهاند و برنامههای کاربردی موفقی بر این اساس ایجاد شده است[30].
استفاده از عاملها در پنج دسته کلی طبقهبندی شده است: تجارت الکترونیک، شبکههای خصوصی متعامل، دستیاران شخصی (مدیریت زمانبندی، بازیابی اطلاعات و ...)، تخصیص و مدیریت منابع، و میانافزارها (واسط میان برنامههای کاربردی و لایههای شبکه)[54].
رعایت این موارد در طراحی و ایجاد عاملها ضروریست: 1) تئوری عاملها (تعاریف رسمی که وظایف عاملها را بیان میکند). 2) زبان عاملها (ابزاری به منظور طراحی و ایجاد سیستمهای عامل محور، مثلا عاملها میتوانند با جاوا، TCL، Perl یا زبانهای XML نوشته شوند) و 3) معماری عاملها (ساختار داخلی عاملها که میتواند منطق محور، واکنشی، لایهای یا... باشد). عاملهایی که با زبان جاوا نوشته میشوند نیاز به محیط زمان اجرای جاوا (JRE) خواهند داشت.
عاملها موجودیتهای خودمختاری هستند که به صورت مستقل یا با همکاری سایر عاملها کار میکنند. در اینجا منظور از "عامل" موجودیتهای حل مسئله نرمافزاری میباشد که با عملکردهای معین در محیطی مشخص قرار گرفتهاند تا ورودیهای مرتبط با دامنهی مسئله را پردازش نمایند.
عاملها این توانایی را دارند که رفتار و وضعیت داخلی خود را کنترل کنند تا بتوانند انعطافپذیری تکنیکهای حل مسئله خود را در راستای اهداف طراحیشان به نمایش گذارند. معمولا هر عامل نرمافزاری یک متخصص مستقل و متفاوت است که قابلیت انجام کامل وظایفی را دارد، بنابراین اعضای همکار در یک گروه یا جامعه ارائه میشوند[30].
ارتباط سیستم اطلاعاتی استراتژیک و سیستم چندعاملی پس از بیان مفاهیم و مقدمات سیستمهای اطلاعاتی استراتژیک و نیز سیستمهای چندعاملی، نوبت به بیان ارتباط میان این دو گروه از سیستمها میرسد. اولین نکتهای که در این زمینه جلب توجه میکند، دلیل انتخاب و مناسب بودن سیستمهای چندعاملی برای شبیهسازی ساختارهای سازمانی و اجتماعی است. برای روشن نمودن دلایل این تناسب، پیش از هرچیز میتوان به ساختار سیستمهای چندعاملی توجه نمود: هر سیستم چندعاملی متشکل از چندین عامل مستقل، خودمختار و هوشمند میباشد و تمامی این عاملها با ارتباط و هماهنگی یکدیگر در یک محیط پویا در راستای تحقق هدفی مشترک در تلاش و تکاپو هستند و ممکن است تحت تأثیر عوامل محیطی داخلی یا خارجی نیز قرار گیرند. این ساختار شباهت زیادی به ساختار یک سازمان دارد که در آن واحدهای مختلف سازمان در محیطی پویا با یکدیگر در تعاملند و هر واحد ضمن حفظ استقلال عملکردی و ساختاری، در راستای استراتژیهای کلان سازمان، در جهت رسیدن به وضع مطلوب با سایر واحدها همکاری تنگاتنگ دارد.
در فرایند نگاشت ساختار سازمان به یک سیستم چندعاملی میتوان هر یک از واحدهای سازمان را در قالب یک عامل هوشمند خودمختار در نظر گیریم که از طریق زبان ارتباط میانعاملی با سایر عاملها در ارتباط است. چشمانداز سازمان همان هدفیست که کلیهی عاملها در راستای تحقق آن با یکدیگر همکاری دارند. البته توجه داشته باشید که بسته به پیچیدگی ساختار سازمانی که میخواهیم آنرا توسط یک سیستم چندعاملی مدل نماییم، تعداد و نحوهی ارتباط عاملهای مدل ارائه شده ممکن است متفاوت باشند و این کار بسیار سختی خواهد بود که یک مدل کلی و جامع و قابل استفاده در کلیه سازمانها ارائه کنیم. در اینصورت نیز عاملهای مدل مذکور به صورت بسیار انتزاعی معرفی شده و ممکن است نتوان به خوبی و صراحت جزئیات مربوط به چگونگی پیادهسازی آنها را بیان نمود[30].
اصلیترین مزیتی که نمایش یک سازمان یا ساختار سازمانی توسط سیستمهای چندعاملی به همراه دارد آنست که میتوان روند رویداد وقایع در سازمان را شبیهسازی نموده و از این طریق به نوعی دانش قابل استناد در مورد آینده سازمان (و به طور خاص آینده آرمانی یا همان منظر برازنده سازمان) دست یافت. البته انجام موفق و دقیق این شبیهسازی مستلزم در اختیار داشتن اطلاعات کافی و مناسب از وضعیت گذشته و حال و نیز جنبههای گوناگون استراتژیک و محیط خارجی و داخلی سازمان است که با توجه به سر و کار داشتن ما با سیستمهای اطلاعاتی استراتژیک، میتوان گفت که به منبع غنی و سرشاری از اطلاعات موردنیاز دسترسی داشته و از این حیث با مشکل خاصی مواجه نخواهیم بود[54]و[58].
به هر حال آنچه مسلم است اینکه در حال حاضر و با فناوری و امکانات موجود قابلیت نگاشت کامل، دقیق و بدون دخالت انسان میان این دو نوع سیستم اگر غیرممکن نباشد، بسیار سخت و طاقت فرساست، لذا برای اطمینان از صحت عملکرد سیستم نهایی نیاز به بازنگری انسانی اجتناب ناپذیر مینماید و در واقع خروجی و حاصل کار سیستم ایجاد شده تنها به عنوان راهنمای مدیران ارشد سازمانی میتواند مورد استفاده قرار گیرد.
کارهای پیشین گرچه بیش از سه دهه از عمر سیستمهای چندعاملی میگذرد، به دلیل ماهیت پیچیده و کاربردهای خاص این دسته از سیستمها، متاسفانه هنوز استفاده از آنها به نحوی که بایست و شایسته است، گسترش نیافته است. به دلیل بالا بودن هزینههای طراحی و استقرار چنین سیستمهایی، ایجاد آنها معمولا نیاز به حمایتهای دولتی دارد و عمده لذا پروژههایی که در این زمینه به فرجام رسیدهاند شاید در زمینهی فناوریهای فضایی و ایجاد کاوشگرهای هوشمند، یا سیستمهای کنترل خودکار پرواز، یا پرتاب موشک یا مواردی از این دست میباشد که نمود کمتری در زندگی روزمره انسانها داشته است و دلیل آن نیز همانطور که ذکر شد هزینهی بالای توسعهی آنهاست. اما با اینحال تحقیقات و پژوهشهای آکادمیک فراوانی تا کنون در این زمینه انجام شده که بیشتر آنها به ارائهی متدلوژیها و چارچوبهایی محدود بوده که هیچگاه در عمل پیادهسازی و اجرا نشدهاند.
بر خلاف سیستمهای چندعاملی، بر روی سیستمهای اطلاعاتی راهبردی سازمانی هم تحقیقات و هم پیادهسازیهای کوچک و بزرگ بسیاری به طرق و روشهای گوناگون صورت پذیرفته است که بسیاری از آنها به شکست انجامیده و بسیاری نیز توانسته با موفقیت اجرا شود و به نظر میرسد وضعیت این سیستمها به مراتب از سیستمهای چندعاملی بهتر و قابل قبولتر و نتایج حاصله ملموستر و کاربردیتر بوده است.
اما در مورد ترکیب و استفادهی این دو خانوادهی متمایز از سیستمها، یعنی سیستمهای چندعاملی و سیستمهای اطلاعاتی راهبردی، متاسفانه کمتر پژوهش آکادمیک معتبر و ساختیافتهای صورت گرفته است. یکی از این موارد پژوهشی است که در سال 2010 در دانشگاه سعدی ایاب در کشور مغرب توسط عبدالعزیز الفَزیکی و همکارانش انجام شده ]65[ و در آن به ارائهی یک راهکار مبتنی بر معماری مدلمحور یا MDA و سیستمهای چندعاملی برای توسعهی سیستمهای اطلاعاتی ارائه شده است.
همانطور که در REF _Ref354754101 h شکل ‏21 مشاهده میشود، این فرایند شامل سه سطح CIM، PIM و PSM است که در سطح اول مدلسازی نیازمندیها و مدلسازی سیستمچندعاملی انجام میشود. در سطح دوم مدلسازی به کمک MAS-ML که زبانی اختصاصی برای مدلسازی سیستمهای چندعاملی و در واقع توسعهای از UML است انجام شده و مدلسازی UML نیز پس از آن صورت میپذیرد و نهایتا در سومین و آخرین سطح از مدل ارائه شده، یک مدلسازی وابسته به سکو انجام میشود که از روی آن میتوان به تولید کد رسید که البته ادعا شده این تولید کد به صورت خودکار انجام شده و خروجی آن کدی به زبان جاوا خواهد بود. البته اشارهای نشده که فرایند مذکور به چه نحو صورت خواهد پذیرفت.

—c2370

عنوانصفحه
TOC h z c "نمودار" نمودار 1: نمودار جریان فرایند زنجیره ارزش سویا PAGEREF _Toc369510939 h 79نمودار 2: مدل سلسله مراتبی IEC PAGEREF _Toc369510940 h 83نمودار 3: تعریف Holon PAGEREF _Toc369510941 h 84نمودار 4: نمودار کلاسUML، برای ثبت اطلاعات داخلی PAGEREF _Toc369510942 h 86نمودار 5: نمودار کلاس UML، برای مدل اطلاعاتی قابلیت ردیابی PAGEREF _Toc369510943 h 87نمودار 6: مدل داده مرجع برای اطلاعات قابلیت ردیابی در ساخت PAGEREF _Toc369510944 h 89نمودار 7: نمودار بازسازی ردیابی بچها PAGEREF _Toc369510945 h 91نمودار 8: مدل قابلیت ردیابی ادغامی PAGEREF _Toc369510946 h 92نمودار 9: مدلسازی UML اطلاعات قابلیت ردیابی PAGEREF _Toc369510947 h 93نمودار 10: نمودار UML قابلیت ردیابی PAGEREF _Toc369510948 h 103نمودار 11: دینامیک بهر PAGEREF _Toc369510949 h 116نمودار 12: نمودار مدلسازی اطلاعات قابلیت ردیابی PAGEREF _Toc369510950 h 122
-64135046719800565226215367000-369443715645فصل اول کلیات تحقیق
00فصل اول کلیات تحقیق

فصل اول: کلیات تحقیقمقدمه این پایاننامه با تأکید بر واحد منابع قابل ردیابی (TRU)، مدیریت اطلاعات و تکنولوژی تبادل اطلاعات از مزرعه تا میز مصرفکننده، به بررسی مفهوم قابلیت ردیابی الکترونیک مواد غذایی در سراسر زنجیره تأمین می‌پردازد. در راستای انجام این مسؤلیت، زبان مدل سازی یکپارچه (UML) برای ایجاد مدل داده محور محصول و برای مدیریت داده قابلیت ردیابی TRU، در سراسر زنجیره بکار گرفته می‌شود. در این فصل از تحقیق، محقق به بیان مسأله اصلی پژوهش، تشریح و بیان موضوع، ضرورت انجام تحقیق و نتایج مورد انتظار می‌پردازد و سپس اهداف اساسی از انجام تحقیق، روش تحقیق، روش گردآوری اطلاعات، و روش‌های آنالیز اطلاعات بصورت خلاصه بیان می‌گردد، سپس اصطلاحات و واژه‌های تخصصی تعریف شده و در پایان ساختار پژوهش تشریح می‌گردد.
تشریح و بیان مسئلهدر یک سیستم تولیدی، برای رسیدن به پیشینه و یا سابقه یک محصول و یا وضعیت فعلی محصول، به راهکار‌هایی نیاز است. تعیین سابقه و یا پیشینه محصول برای بسیاری از مشتریان و یا بسیاری محصولات مهم می‌باشد. برای بسیاری از مشتریان مهم است که محصول در کجا، تحت چه شرایطی، تحت چه فرایندهایی و در چه زمانی ایجاد شده است. منشاء محصول نیز در بسیاری موارد اهمیت پیدا می‌کند. بهعنوان مثال با توجه به بالا بودن جمعیت مسلمانان جهان، اطمینان از تهیه گوشت حلال برای این جمعیت از جهان مهم می‌باشد. این امر برای تمامی کشورهای جهان امری ضروری است و سازمان‌ها با ارائه مدرکی که حلال بودن گوشت را تضمین کند قادر به برقراری ارتباط با بیش از یک چهارم جمعیت دنیا خواهند شد. این سازمان‌ها باید اصول استاندارد غذای حلال را رعایت کنند از جمله اینکه، مواد و خوراک دام نباید از اجزاء غیر حلال فراوری شده باشد؛ شرایط ذبح و صید شرعی مطابق قوانین اسلام اجرا شود؛ تفکیک خطوط فراوری محصولات حلال و غیر حلال انجام پذیرد و غیره؛ علاوه بر این باید برچسب و یا نشانه‌ای بر روی این محصولات فراوری شده قرار بگیرد تا مصرف کننده قادر به تشخیص این محصولات باشد.
همچنین محصولات ارگانیک که در حال حاضر بسیار مورد توجه عموم مردم قرار گرفتهاند. بدلیل افزایش نگرانی‌ها در مورد باقیمانده سموم و مواد شیمیایی استفاده شده برای از بین بردن آفتکش‌ها، محصولات ارگانیک وارد بازار شدند. این محصولات جایگاه ویژه‌ای در بازار پیدا کردهاند و از بهای تقریبی 20% بیشتر از سایر محصولات مشابه‌شان برخوردارند. مشتریان این محصولات نسبت به پیامدهای محیطی حساس می‌باشند. در روش تولید این محصولات، بر منابع تجدیدپذیر اتکا شده است. این محصولات بدون دخالت و مصرف آفتکش‌ها و کودهای شیمیایی تولید می‌شوند. برای ایجاد اطمینان مشتری از محصولاتی که استفاده می‌کند لازم است، محل تولید اینگونه محصولات و موادی که در تولید آنها مورد استفاده قرار گرفته بهمراه دیگر اطلاعات مورد نیاز بر روی محصول درج شود. در مطالعه‌ای که توسط دیکنسون و همکارانش (2002) انجام شد، آنها در‌یافتند که مصرفکنندگان ایالات متحده مایل به پرداخت هزینه بیشتر برای محصولاتی هستند که قابلیت ردیابی، شفافیت و افزایش تضمین کیفی را ارائه می‌دهند.
تجربه نشان می‌دهد، مصرفکنندگان حاضرند برای کالاهایی که دارای شناسنامه ردیابی هستند بهای بیشتری را بپردازندCITATION Dic02 l 1033 [1]. در واقع ردیابی محصول ارزش افزوده‌ای برای سازمان به همراه می‌آورد که این امر و موارد بسیار دیگر تعریف قابلیت ردیابی را موجب شده است. نمونه ی دیگری ذکر می‌کنیم. از بین مواد غذایی، غذاهای دریایی قابلیت فاسدشدن بالایی دارند. وضعیت حرارت و شرایط زمانی برای این نوع محصولات بسیار با اهمیت می‌باشد. بنابراین لحاظ کردن این موارد بعنوان بخشی از تاریخچه محصول امری ضروری میباشد. در کل اصیل بودن و قابل اعتماد بودن محصول باید تحت استانداردهایی باشد و زیر نظر سازمان‌هایی ارائه شود. قابلیت ردیابی نهتنها برای مشتریان می‌تواند مثمر ثمر باشد، حتی این امر می‌تواند برای نهادهای نظارتی نیز سودمند باشد. مثلاً در فنلاند اجازه برداشت انواع توت از زمین، صرف نظر از مالکیت و منطقه تحت اشغال، زیر نظر نهاد‌های نظارتی خاصی می‌باشد. این مناطق که محصولات در آن بصورت ارگانیک می‌باشند، نقشه برداری شدهاند. هنگامی که توت از یکی از این مناطق جنگلی برداشت می‌شود. خریدار محلی باید منطقه برداشت توت را تأیید و شرکت توت نیز باید سوابق برداشت را به منظور اطمینان از ارگانیک بودن مواد اولیه، حفظ نماید. هر مرحله از زنجیره تأمین اطلاعات انواع توت و محصولات را مستندسازی می‌نماید. با پیروی از این اسناد تعیین مساحت برداشت انواع توت امکان‌پذیر است.
اهمیت و ضرورت تحقیقهمانطور که در بخش قبل گفته شد، با توجه به افزایش قابل توجه بیماری‌های قابل‌انتقال از مواد غذایی در طول چند دهه گذشته و مصرف سموم و مواد شیمیایی مضر برای انسان در تولید محصول، مصرف کنندگان مواد غذایی بیش از پیش نگران مواد غذاییای هستند که مصرف می‌کنند. مواد غذایی پیش از آنکه بدست مصرفکننده برسند، مسافتی طولانی را طی می‌کنند، و در زنجیره تأمین چندین بار دست بدست می‌شوند. در صورت وقوع یک حادثه، یافتن علت وقوع حادثه بسیار دشوار است. این مسئله ردیابی و پیگیری مواد غذایی را به یک وظیفه چالشبرانگیز تبدیل نموده است و نیافتن منشاء مشکل، خسارات هنگفتی به سازمان‌ها وارد نموده و همچنین موجب نارضایتی مشتری شده است. این امر می‌تواند سابقه یک سازمان را زیر سؤال برده و موجب پراکندهشدن مشتریان یک علامت تجاری خاص شود. این موارد موجب شده، صنایع غذایی و نهاد‌های نظارتی به معرفی استانداردهای ردیابی و ایمنی مواد غذایی بپردازند و زیر مجموعه‌ها و تأمین کنندگان خود را ملزم به داشتن سیستم‌های قابلیت ردیابی نمایند. اتحادیه اروپا از سال 2002 و پس از شیوع فاجعهبار بیماری جنون گاوی، اپراتورهای تجاری مواد غذایی را ملزم به داشتن سیستم‌هایی با قابلیت ردیابی در حوزه سیستم‌های اطلاعاتی کرد.
علاوه بر صنایع غذایی، ردیابی در بسیاری از صنایع و کارهای خدماتی نیز مورد نیاز و مثمرثمر است. در ادامه مثالی ارائه می‌شود. این مثال ضرورت استفاده از قابلیت ردیابی را بخوبی نشان می‌دهد.
"در سالن بزرگ مزایده گل بلوامنویلینگ هلند، 6000 تولیدکننده گل، با32000 تراکنش وجود داشت، با سفارشات 2000 خریدار که باید هر روز صبح پیش از ساعت 11، بسته بندی می‌گردید و بصورت داخلی و یا خارجی حمل می‌شد. برچسب‌های شناسایی رادیو فرکانسی (RFID) 100000 بارکش بهعنوان بخشی از تدارکات پیچیده و خودکار سیستم ردیابی، این محموله‌های بیشکوفه است. حرکت بارکش‌ها در طول مایل‌ها، بصورت الکترونیک ردیابی می‌شد و سفارشات از بارکش‌ها برداشت میشد و به درب منزل مشتریان حمل می‌گردید، برچسب‌های RFID توسط آنتن با برقراری ارتباط با نرم‌افزارهای تدارک، بموقع خوانده می‌شدند. و پرسنل می‌توانستند محل دقیق سفارشات، محتویات آنها و سرعت رسیدن محوله به مشتری را بدقت بررسی کنند" CITATION مقا1 l 1065 [2]. این موارد و بسیاری موارد دیگر نمونه‌ای از قابلیت‌های، ردیابی و موارد استفاده آن است که این سیستم را به ابزاری مفید برای هر سازمان بدل می‌کند.
سوالات تحقیق
با توجه به توضیحات فوق، پرسش اصلی مطالعه حاضر این است که،
"چگونه سیستم قابلیت ردیابی، می‌تواند موجب بهبود سیستم مدیریت موجودی در یک راه‌حل ERP شود؟"
جهت پاسخ به سؤال اصلی تحقیق، می‌توان چند پرسش فرعی مطرح نمود که با پیشرفت فازهای تحقیق و در طی انجام مراحل آن و با روشنشدن پاسخ این پرسش‌های فرعی، بتدریج بتوان پرسش اصلی تحقیق را پاسخ گفت.
" برای مدلسازی سیستم با قابلیت ردیابی، چه متغیرهایی می‌بایست در‌نظر گرفته شوند؟"
"چگونه فرآیندهای مختلف زنجیره تأمین اطلاعات محصول را مبادله می‌کنند؟"
"چه متدولوژی برای ردیابی سفارشات، مورد استفاده قرار می‌گیرد؟"
"چه اطلاعاتی برای مدلسازی مورد نیاز است؟"
چگونه سیستم با قابلیت ردیابی در صنایع غذایی، مدلسازی می‌شود؟"
در راستای پاسخ به این سؤالات و در جهت دستیابی به پاسخ اصلی این پژوهش، مراحلی برای دستیابی در نظر گرفته شده است که در پایان این فصل ترتیب آنها ارائه می‌شود.
اهداف اساسی تحقیقبا توجه مسائل تحقیق، هدف اساسی تحقیق بصورت زیر تعریف می‌شود:
توسعه یک متدولوژی برای زنجیره تأمین تا تحویل محصولات به مشتری با قابلیت ردیابی. برای نیل به این هدف، مرور کاملی بر ERP و قابلیت ردیابی خواهیمکرد، تا بصورت موردی، قابلیت ردیابی در صنایع خاص مدلسازی شود. در حین مدلسازی، ابزارها و روش‌ها و دیگر الزامات لازم، شناسایی می‌شود. در همین خصوص مدلسازی آن بخش از ERP با قابلیت ردیابی در صنایع غذایی به عنوان مطالعه موردی ارایه می‌شود.
نتایج مورد انتظار پس از انجام تحقیقپس از مدلسازی فرآیندهای مورد نیاز برای بدست آوردن قابلیت ردیابی در صنعت مورد نظر انتظار میرود، بتوانیم مزایای استفاده از روش‌های توسعه سیستم‌های اطلاعاتی با قابلیت ردیابی را در صنایع غذایی نشان دهیم.
از جمله نتایج مورد انتظار در انجام این پژوهش عبارتند از:
نظارت بر سیستم و ردیابی محصول بصورت لحظه‌‌‌ای.
کاهش موجودی در گردش بدلیل افزایش قابلیت اعتماد به سیستم بدلیل ردیابی مؤلفه‌های مورد استفاده در محصول و حذف آنلاین آنها از انبار.
بهبود کارآیی سیستم تولید، بدلیل شناسایی مشکلات سیستم.
افزایش گردش انبار بدلیل توانایی در برنامه‌ریزی کنترل موجودی.
افزایش قابلیت مشاهده اطلاعات.
کاهش خطا در سیستم ورودی اطلاعات.
کاهش میزان سرمایه در گردش.
ساختار تحقیقروش انجام این پژوهش از نظر هدف، کاربردی و از نظر جمع آوری اطلاعات، از نوع تحقیقات کمی و استفاده از اطلاعات جاری و داده‌های تاریخی می‌باشد. برای مدلسازی، ابتدا نقشه جریان مواد و فرایند در سازمان تولید محصولات لبنی ارائه شد، سپس الزامات اساسی سیستم شناسایی و پس از آن دینامیک و رفتار بهرها بررسی گردید. نقاط ثبت اطلاعات شناسایی شدند و پس از آن مدلسازی انجام پذیرفت.
قلمرو تحقیقدوره زمانی انجام تحقیقاین پژوهش در طی مدت 8 ماه از آغاز بهمن 1391 تا شهریور 1392 بطول انجامید. ابتدا مطالعه ای مفصل در باب سیستم قابلیت ردیابی انجام پذیرفت و پس از آن ساختار سیستم اطلاعاتی سازمان مورد بررسی قرار گرفت و رویه‌ها و فرایندهای تولید محصول نقشه‌برداری شد. پس از آن مدل‌های سیستم قابلیت ردیابی شناسایی گردید. در ادامه، ابزارهای لازم برای ردیابی مورد مطالعه قرار گرفت. با کمک این اطلاعات مدلسازی صورت گرفت و آنالیز مدل تا شهریور 1392 به طول انجامید.
مکان تحقیقشرکت تولید محصولات لبنی A، بعنوان شرکت هدف انتخاب شد، که متأسفانه بهدلیل محرمانه بودن اطلاعات سازمان از ارائه نام آن معذوریم.
تعریف واژه‌ها و اصطلاحات تخصصیبرنامه‌ریزی منابع سازمانبرنامه‌ریزی منابع سازمان یا به اختصار ERP، شامل طیف وسیعی از فعالیت‌های مختلفی است که با استفاده از سیستم‌های مبتنی بر فناوری اطلاعات به بهبود عملکرد یک سازمان منتهی می‌شود و تمام داده‌ها و فرایندهای یک سازمان را در یک سیستم واحد جمع می‌کنند. راه‌حل ERP توسط برنامه‌های کاربردی که شامل چندین زیربرنامه کاربردی دیگر است، پشتیبانی می‌شود بطوریکه فعالیت‌ها را در گستره واحدهای عملیاتی سازمان یکپارچه می‌سازد. این فعالیت‌ها می‌تواند بازه وسیعی از مدیریت تولید، خرید قطعات، کنترل موجودی انبار، ارسال مواد به واحدهای تولیدی تا ردگیری سفارشات را شامل شود ERP .همچنین می‌تواند زیر برنامه‌های کاربردی در زمینه مدیریت مالی و مدیریت منابع انسانی سازمان را هم در بر داشته باشد. در واقع ERP، سامانه‌ای است که دارای اهداف، اجزا و محدوده مشخص و معینی است..CITATION Ent l 1065 [3]مدیریت زنجیره تأمینمدیریت زنجیره تأمین عبارتست از فرآیند برنامه‌ریزی، اجرا و کنترل عملیات مرتبط با زنجیره تأمین در بهینه‌ترین حالت ممکن. مدیریت زنجیره تأمین دربرگیرنده تمامی جابجایی‌ها و ذخیره مواد اولیه، موجودی در حین کار و محصول نهایی از نقطه شروع تا نقطه پایان مصرف می‌باشد. مدیریت زنجیره تأمین یک رویکرد یکپارچهسازی برای برنامه‌ریزی و کنترل مواد و اطلاعات می‌باشد که از تأمین کنندگان تا مشتریان جریان دارد. همانگونه که در وظایف مختلف در یک سازمان جریان دارد. مدیریت زنجیره تأمین، مدیریت موجودی با تمرکز بر مدیریت عملیات را با آنالیز ارتباطات در سازمان‌های صنعتی ارتباط می‌دهد. این رشته در طی سال‌های اخیر اهمیت فراوانی پیدا کرده است. وظیفه مدیریت زنجیره تأمین، مدیریت و هماهنگ‌سازی جریان‌های مختلف درون آن می‌باشد. یکی از چالش‌های مهم مدیریتی در این زمینه، در رابطه با هماهنگ‌سازی جریان‌ مواد، بین چندین سازمان و در درون هر سازمان است. به منظور نیل به این مهم، نیازمند استفاده از تکنولوژی‌ها و ابزارهایی جهت ردگیری مواد در مسیر طی شده از مبداء به مقصد و ثبت اطلاعات در هر مرحله می‌باشد. زنجیره تأمین بر تمام فعالیت‌های مرتبط با جریان و تبدیل کالاها از مرحله ماده خام (استخراج) تا تحویل به مصرف‌کننده نهایی و نیز جریان‌های اطلاعاتی مرتبط با آنها مشتمل می‌شود. به طور کلی زنجیره تأمین زنجیره‌ای است که همه فعالیت‌های مرتبط با جریان کالا و تبدیل مواد، از مرحله تهیه ماده اولیه تا مرحله تحویل کالای نهایی به مصرف‌کننده را شامل می‌شود. درباره جریان کالا دو جریان دیگر که یکی جریان اطلاعات و دیگری جریان منابع مالی و اعتبارات نیز حضور دارد. امروزه حوزه‌های مختلفی برای زنجیره تأمین مورد استفاده قرار می‌گیرند از جمله این حوزه‌ها می‌توان به:
شبیه‌سازی زنجیره تأمین
مدیریت ریسک زنجیره تأمین
رهگیری در زنجیره تأمین
مهندسی مجدد زنجیره تأمین
برنامهریزی پیشرفته زنجیره تأمین
مدیریت پروژه‌های زنجیره تأمین
مدیریت توزیع و شبکه‌های تأمین


مدیریت ناوگان
مدیریت منابع انسانی
مدیریت اطلاعات
سامانه اطلاعاتی زنجیره تأمین CITATION کتا l 1065 [4]قابلیت ردیابیقابلیت ردیابی یک زمینه تحقیقاتی میان رشته‌ای است، و گستره آن علوم طبیعی و علوم اجتماعی می‌باشدCITATION مقا3 l 1065 [5]. توانایی ردیابی محصول بدان معنیست که جریان مواد و اطلاعات در یک شرکت و یا در زنجیره تأمین می‌تواند دنبال شود الزام به اجرای قابلیت ردیابی حاکی از توسعه سیستم‌های ارائه اطلاعات، در مورد کل چرخه حیات محصولات غذایی، "از مزرعه تا چنگال" مصرف کننده استCITATION Ull11 l 1065 [6]. سیستم‌های قابلیت ردیابی صنعتی به منظور کار کردن در زنجیره‌های تأمین پیچیده، با یک گروه بزرگ و پویا از شرکت کنندگان طراحی شدهاند. این سیستم‌ها به توافق در فراوری و بازاریابی محصولات، مدیریت اطلاعات، مسؤلیتپذیری، و تعیین هویت نیازمندندCITATION 23 l 1065 [7]. قابلیت ردیابی یک خدمت استراتژیک مورد نیاز در هر زمینه تولیدی است. می‌تواند برای بهبود امنیت، کنترل کیفیت، مبارزه با تقلب و یا مدیریت زنجیره‌های تأمین پیچیده مورد استفاده قرار گیرد CITATION GS106 l 1065 [8]. بطور خاص در چند سال گذشته قابلیت ردیابی در زنجیره تأمین مواد غذایی به دلایل مختلفی توجه زیادی را به خود جلب کرده استCITATION 23 l 1065 [7]. چندین تعریف مختلف از قابلیت ردیابی وجود دارد. قوانین مشترک مواد غذایی اتحادیه اروپا قابلیت ردیابی را بصورت "توانایی ردیابی و تعقیب مواد غذایی، خوارکی، خوراک دام و یا ماده‌ای که در نظر گرفته شده، و یا انتظار می‌رود در یک ماده غذایی یا خوراک دام گنجانده شود، از طریق تمام مراحل تولید، فراوری و توزیع" تعریف کرده است. سازمان بین المللی استاندارد، قابلیت ردیابی را بصورت زیر تعریف می‌کند: "توانایی تعقیب جنبش مواد خوراکی یا مواد غذایی از طریق مراحل مشخصی از تولید، فراوری، و توزیعCITATION ISO l 1065 [9]. تعریف قدیمی قابلیت ردیابی از سال 1994 بصورت "توانایی ردیابی تاریخچه، کاربرد یا موقعیت نهاد با استفاده از هویت‌های ثبت شده" استCITATION ISO1 l 1065 [10].
ردیابی
ردیابی بمعنی "توانایی، پیداکردن منشاء و ویژگی‌های یک محصول طبق یک یا چند معیار معین در هر نقطه از زنجیره تأمین است.
پیگیری"پیگیری، توانایی یافتن موقعیت محصولات طبق یک یا چند معیار معین در هر نقطه از زنجیره تأمین می‌باشد".
بطور خاص، هر واحد/ بچ از یک مؤلفه یا یک محصول باید قابل ردیابی و پیگیری باشد. ردیابی یک نهاد به معنی شناسایی منشاء آن با ردیابی رو به عقب در زنجیره تأمین همراه است، در حالی که پیگیری یک نهاد به معنی دنبال کردن رد یک نهاد در زنجیره تأمین از تأمین کننده تا مصرف کننده می‌باشدCITATION Opa l 1065 [11].
نمای کلی پایان نامهاین پایان نامه از 6 فصل تشکیل شده است ؛
فصل اول، کلیات تحقیق بیان گردیده است. در ابتدای فصل مقدمه‌ای از قابلیت ردیابی ارائه شده و متعاقباً به تشریح و بیان مسئله و همچنین اهمیت و ضرورت تحقیق پرداخته شده است. در ادامه، سوالات تحقیق، اهداف اساسی تحقیق و نتایج مورد انتظار از اجرای این پژوهش و همچنین قلمرو و ساختار تحقیق شرح داده شده است، این موارد به آشنایی و شناخت موضوع تحقیق کمک می‌کند.
فصل دوم، ادبیات نظری و پیشینه تحقیق بیان گردیده است. این فصل شامل دو بخش اصلی است؛ مرور ادبیات و پیشینه تحقیق. در بخش اول، مرور ادبیات به تعاریف و رویکردهای مختلف در زمینه برنامهریزی منابع سازمان، مدیریت زنجیره تأمین و قابلیت ردیابی بعنوان واژگان کلیدی پرداخته شده است. در هر زمینه چندین تعریف از استانداردها و یا محققان مختلف جمع آوری شده است. در زمینه برنامهریزی منابع سازمان یا به اختصار ERP به سیستم‌ها و اجزای تشکیلدهنده، مزایا، مدیریت موجودی و ماژول‌های ERP که ردیابی و پیگیری یکی از این ماژول‌هاست پرداخته شده است. در زمینه مدیریت زنجیره تأمین به تاریخچه مدیریت زنجیره تأمین ، مزایا، مدیریت و فرایندها و عملکردهای اصلی زنجیره تأمین پرداخته شده است. در بخش قابلیت ردیابی، به تعاریف قابلیت ردیابی و انگیزه‌ها، اصول، عناصر ضروری، محرک‌ها، مزایا، یافته‌های تجربی زمینه‌های علمی شناسایی شده و همچنین روش‌های تبادل و تقابل اطلاعات، استانداردها و ابزارهای مورد استفاده پرداخته خواهد شد.
در بخش دوم، به مرور پیشینه تحقیقات انجام شده اختصاص دارد.
فصل سوم روششناسی تحقیق است و در آن، در خصوص مدلسازی سیستم قابلیت ردیابی بحث می‌کنیم. در این فصل ابتدا به بحث در مورد مدل‌سازی می‌پردازیم، و ساختار استاتیک مدلسازی و روش‌های تبادل و تقابل اطلاعات در سیستم را بیان مینماییم. جزئیات ساختار مدلسازی در صنایع غذایی ذکر خواهد شد و در ادامه مدل‌های ارائه شده توسط محققان مختلف را بررسی نموده و مدل انتخابی خود را برمی‌گزینیم تا توسعه مد نظر را در آن اعمال نماییم.
فصل چهارم، پیادهسازی مدل پیشنهادی است. برای مدلسازی زنجیره تأمین لبنیات در تولید محصول ماست مراحل مدلسازی بهشرح زیر را انجام خواهیم داد.
تشریح مراحل تولید
تشریح الزامات
مدلسازی مفاهیم
دینامیک بهر
مدلسازی منطقی
در ادامه این فصل در مورد هزینه پیادهسازی قابلیت ردیابی مطالبی را ارائه خواهیم نمود.
فصل پنجم به نتایج اختصاص دارد. در فصل پنجم، نتایج حاصله از مدلسازی را ارائه می‌دهیم و سوالات تحقیق را پاسخ می‌گوئیم و مشکلات این سیستم را تشریح کرده و پیشنهاداتی برای تحقیقات آتی بیان می‌داریم.
فصل ششم مراجع تحقیق را ذکر می‌کنیم.
-185293814705فصل دوم ادبیات نظری و پیشینه تحقیق
00فصل دوم ادبیات نظری و پیشینه تحقیق
-48895055816500580453530607000
فصل دوم: ادبیات نظری و پیشینه تحقیقادبیات نظری مقدمه
فصل دوم این پژوهش به مرور ادبیات موضوع اختصاص یافته است. هدف از تدوین این فصل، ایجاد بستری نظری و تئوریک در زمینه مدیریت موجودی، مدیریت زنجیره تأمین و قابلیت ردیابی و نقش آن در صنایع مختلف بویژه در صنعت مواد غذایی می‌باشد.
تمامی شرکت‌ها در سطح دنیا دارای فرایندهایی می‌باشند که منجر به ارائه محصولات و خدمات به مشتریان می‌شود. فرایندهای سازمان به دو دسته داخلی و خارجی تقسیم می‌شوند. فرایندهای داخلی ارتباط اجزای داخلی سازمان را پشتیبانی می‌کند و فرایندهای خارجی منجر به ارتباط اجزای داخلی سازمان با عناصر خارج از مرزهای سازمان می‌شود. ERP برای کنترل فرایندهای داخلی سازمان استفاده می‌شود تا به کنترل منابع انسانی، ماشین آلات و تجهیزات، تولید، موجودی و محصول نهایی بپردازد. در حالی‌که SCM برای پشتیبانی از فرایندهای خارجی مانند ارتباط با تأمینکننده بکار می‌رود. قابلیت ردیابی بین فرایندهای مختلف داخلی و همچنین فرایندهای داخلی و خارجی ارتباط برقرار می‌کند. در ادامه به معرفی هر یک از این واژگان کلیدی می‌پردازیم. در انتهای فصل نیز پیشینه تحقیق بیان گردیده است.
ERPERP نوعی از سیستم‌های یکپارچه فناوری اطلاعات است که در بسیاری از سازمان‌ها بویژه در شرکت‌های بزرگ و چند ملیتی یافت می‌شودCITATION Ioa12 l 1033 [12]. سازمان‌های امروزی در جهت جهانی شدن رقابت می‌کنند بطوریکه این رقابت به سطح بی سابقه‌ای رسیده است. در بازارهای رقابت جهانی، سازمان‌ها به یافتن راه حل‌های کسب و کار بهتر با ساختاری انعطاف پذیر و قابل اطمینان نیازمندند. بسیاری از زیرساختهای سازمانی و تشکیلاتی توسط سیستم‌های اطلاعاتی توانمندتر شده اند. با اداره مؤثر این فرایندها، مزایای رقابتی می‌تواند از طریق کاهش هزینه، افزایش تولید و بهبود خدمات به مشتریان حاصل شود. در چند دهه گذشته به راه حل متمرکزی که فرایندهای کاری را بهبود می‌بخشد، گرایش پیدا شده است. این راه حل عبارتست از برنامه ریزی منابع سازمان یا به اختصار ERP. سیستم‌های برنامهریزی منابع سازمان، سیستم‌های اطلاعاتی پیکربندی شده‌ای می‌باشند که اطلاعات و فرایندهای مبتنی بر اطلاعات را در داخل و در میان نواحی کاری سازمان، یکپارچه می‌کنندCITATION erp l 1033 [13]. در واقع ERP یک راه حل یکپارچه استراتژیک مبتنی بر فناوری اطلاعات برای مدیریت و برنامه ریزی منابع سازمان است. توان ERP را باید در طراحی فرایندهای سازمانی در یک مدل کارآمد از سازمان و در کسب موفقیت برای دستیابی به تجربیات برتر جستجو کرد، نه در بکارگیری نرم افزارهای تراکنشی که عمدتاً در سطح فرایندهای عملیاتی روزمره محدود شده باشندCITATION کاز l 1033 [14]. یک طرح کلی از تکامل سیستم‌های اطلاعاتی ERP در ذیل بیان شده است.

شکل SEQ شکل * ARABIC 1:طرح تکاملی سیستم‌های اطلاعاتی ERPسیستم‌های ERP مبتنی بر فناوری اطلاعات
در یک دهه گذشته شاهد تغییرات بسیار وسیع و پرشتابی در صحنه تجارت بوده‌ایم. با کمرنگ شدن فاصله زمانی و مکانی در فضای فناوری اطلاعات، کانون‌های مختلف کسب و کار در اقصی نقاط جهان به یکدیگر نزدیک شده و گویا پهنه جهانی به یک بنگاه فعال اقتصادی تبدیل شده است. امروزه، سازمان‌ها با بازارهای جدیدی روبرو هستند که قوانین سازوکارهای جدید بر آنها حکم‌فرما گشته است. در این بازارها، رقابت‌های جدیدی مطرح شده و انتظارات رو به رشد مشتریان از ویژگی‌های جدی آن محسوب می‌گردد. بازاریابی‌های الکترونیکی و دریافت سفارشات از طریق اینترنت، اینک در ردیف روش‌های معمول مدیریت امور مشتریان در بسیاری از سازمان‌ها و بنگاه‌های بازرگانی است. برخورداری از اطلاعات، دیگر از مزایای عمده سازمان‌ها محسوب نمی‌گردد بلکه استفاده بهینه از انبوه اطلاعات گراگرد سازمان از دغدغه‌های اصلی مدیران ارشد می‌باشد. استفاده بهینه از اطلاعات نیز میسر نمی‌گردد مگر با برپایی سیستم‌های اطلاعاتی کارا و یکپارچه؛ بطوریکه بتواند تمامی فعالیت‌های سازمان را پوشش داده و به موقع در اختیار مصرفکنندگان قرار دهد.
راهحل‌های ERP، سیستم‌هایی هستند که اطلاعات سازمان را با استفاده از فناوری اطلاعات در تمام حوزه‌ها بصورت یکپارچه و با ساختاری شناور جمعآوری نموده و با استفاده از برنامه ریزی خاص، این اطلاعات و نتایج برنامهریزی را در اختیار کاربران در تمام سطوح سازمان قرار می‌دهد. بدینسان با وسعت بخشیدن به حوزه کاری ERP و برقراری ارتباط آن با حوزه‌های تأمین کنندگان، توزیع کنندگان و مشتریان، می‌توان زمینه را برای برقراری کسب و کار الکترونیکی مهیا نمود CITATION کاز l 1065 [14].
ERP را می‌توان به عنوان نرم افزار یکپارچه‌ای تعریف نمود که دارای اجزاء و ماژول‌هایی برای برنامهریزی، تولید، فروش، بازاریابی، توزیع، حسابداری، مدیریت منابع انسانی، مدیریت پروژه، مدیریت خدمات و نگهداری و تعمیرات، مدیریت حمل و نقل و بازرگانی الکترونیک است. معماری و ساختار ERP بگونه‌ای است که اطلاعات را در سطح سازمان یکپارچه نموده و جریانی روانی از اطلاعات بین بخش‌های مختلف ارائه می‌دهدCITATION erp l 1065 [13].
سیستم‌های تشکیل دهنده ERP
سیستم‌های ERP شامل مجموعه‌های گوناگون و متعددی است که یکپارچگی آنها اهمیت و ارزش مضاعفی را برای سازمان و شاخه‌های مختلف آن پدید می‌آورد، این مجموعه‌ها شامل:
مجموعه اطلاعات زیرساختاری سازمان
مجموعه اطلاعات پایه کنترل پروژه
مجموعه اطلاعات پایه تولید/خدمات
مجموعه اطلاعات پایه لجستیک و تدارکات
مجموعه اطلاعات پایه منابع انسانی
مجموعه اطلاعات پایه مالی
مجموعه زیرسیستم‌های لجستیک
مجموعه زیرسیستم‌های تولید
مجموعه زیرسیستم‌های مالی
مجموعه زیرسیستم‌های مدیریت منابع انسانی
مجموعه زیرسیستم‌های اطلاعات فنی
مجموعه زیرسیستم‌های اداری
لازم به ذکر است که این تقسیم‌بندی مطلق نیست و می‌تواند در سازمان‌های مختلف به تناسب نوع و وسعت فعالیت‌هایی که در حال انجام است تغییر کند.
اجزای تشکیل دهنده ERP
مجموعه برنامه‌ریزی راهبردی و کاری
مجموعه برنامه‌ریزی عملیات و فروش
مجموعه پیش‌بینیCITATION کاز l 1065 [14].
ویژگی‌های ERP
ERP دارای ماژول‌هایی می‌باشد که در شکل زیر نشان داده شده است. این ماژول‌ها شامل:
برنامه ریزی
کنترل
استانداردسازی
ردیابی/پیگیری
ارزیابی
اطلاعات کسبوکار
پیاده‌سازی
پشتیبانی
دانش
انتخاب
ما به بحث در مورد ردیابی/پیگیری می‌پردازیم. ردیابی و پیگیری به مفهوم قابلیت ردیابی اشاره دارد که در مباحث آتی بدان می‌پردازیم. CITATION ازد l 1065 [15]
شکل SEQ شکل * ARABIC 2:ویژگی‌های ERP CITATION ازد l 1065 [15]مدیریت موجودی
مدیریت موجودی بخشی از مدیریت کسبوکار است که به برنامهریزی و کنترل موجودی مرتبط است. هدف مدیریت موجودی کالا، به حداکثر رساندن ثروت سهامداران از طریق طراحی و اجرای سیاست‌هایی است که به کاهش هزینه‌های خرید و نگهداری و توزیع کالا منجر می‌شود. موجودی‌ها به خودی خود دارایی‌های سود آوری نیستند و تنها در صورت فروش، ایجاد درآمد می‌کنند اما با اعمال مدیریت موجودی‌ها که در حقیقت، حفظ تداوم نظم در هماهنگی فعالیت‌های تولید و فروش و جلوگیری از توقف عملیات به علت کمبود موجودی‌ها است، به نوعی روند سودآوری محقق می‌گردد. موجودی در این زمینه عبارتند از مواد اولیه، کار در فرایند (WIP)، نیمهساخته، مونتاژ شده، محصول نهایی، MRO (تعمیر و نگهداری، تعمیر و لوازم عملیاتی) همیشه موجودی در انبار وجود دارد زیرا که عرضه و تقاضا نمی‌تواند در همه زمان‌ها، بطور کاملاً یکسان باشد. این خدمات، در داخل شرکت 5 هدف را دنبال می‌کنند.
قادرسازی شرکت برای دستیابی به اندازه اقتصادی.
متعادلسازی عرضه و تقاضا.
قادرسازی تخصیص در تولید.
رفع ابهامات در چرخه سفارش و تقاضا.
عملکردن به عنوان بافر میان رابط‌های بحرانی.
انواع مختلفی از سیستم‌های کنترل موجودی وجود دارد، که در برای برنامه‌ریزی و کنترل موجودی استفاده می‌شود. برخی از رایج‌ترین آنها همیشگی، دوره‌ای، برنامه‌ریزی مواد مورد نیاز، برنامه‌ریزی نیازمندی‌های توزیع، و کمیت موجودی سیستم‌های سفارشات تکی است. صرف نظر از اینکه، هدف خدمات موجودی چیست و در کجا استفاده می‌شود، اثربخشی مدیریت موجودی به اطلاعات و داده‌های دقیق و به موقع است. هیچ سیستم و یا روش برنامه‌ریزی تولید و کنترل موجودی، طراحی نشده، که در صورتیکه ورودی وضعیت موجودی دقیق و بهموقع نباشد، بهدرستی کار کند CITATION 12 l 1065 [16].
مدیریت زنجیره تأمینمحیط پرتلاطم و پویای دنیای کسب و کار امروز بیش از پیش عرصه را بر سازمان‌هایی که در زمینه‌های مختلف تجاری فعالیت می‌کنند تنگ کرده است و مسابقه رقابتی شدیدی که در حال جریان بوده و هرلحظه نیز سخت‌تر می‌شود دایره آرامش سازمان‌ها را کوچکتر و محدودتر می‌کند. در چنین وضعیتی برای رهایی از این شرایط، حرکت به سمت و سویی که برای سازمان‌ها افق‌های نوینی از سودمندی و بقا را نوید می‌دهد، آرزو و تفکر سیستمی بسیاری از آنهاست. برون سپاری لجستیک از موضوعاتی است که در سال‌های اخیر توجه زیادی را به خود جلب کرده است. چرا که بسیاری از پروژه‌های لجستیک در درون سازمان‌ها به شیوه برون سپاری انجام می‌شود. از طرف دیگر نرخ شکست این گونه پروژه‌ها نیز بسیار بالا است CITATION Liu l 1065 [17]. بدیهی است، با توجه به شرایطی که در فضای کسب و کار موجود است و تأثیر بالایی که متغیرهای خارجی در فرآیند تولید و رقابت صنعتی دارند؛ امکان زیادی برای بهبود در عملکرد این صنعت وجود دارد. در حقیقت، گام بعدی در توسعه این صنعت شناسایی و کنترل ریسک‌های برون سپاری لجستیک و افزایش بهره‏وری و بازدهی در تولید است.
تاریخچه مدیریت زنجیره تأمین
در دو دهه 60 و 70 میلاد، سازمان‌ها برای افزایش توان رقابتی خود تلاش می‌کردند تا با استانداردسازی و بهبود فرایندهای داخلی خود محصولی با کیفیت بهتر و هزینه کمتر تولید کنند. در آن زمان تفکر غالب این بود که مهندسی و طراحی قوی و نیز عملیات تولید منسجم و هماهنگ پیش‌نیاز دستیابی به خواسته‌های بازار و درنتیجه کسب سهم بازار بیشتر است. به همین دلیل سازمان‌ها تمام تلاش خود را بر افزایش کارایی معطوف می‌کردند. در دهه 80 میلادی با افزایش تنوع در الگوهای مورد انتظار مشتریان، سازمان‌ها به طور فزاینده‌ای به افزایش انعطاف پذیرش در خطوط تولید و توسعه محصولات جدید برای ارضای نیازهای مشتریان علاقه‌مند شدند. در دهه 90 میلادی، به همراه بهبود در فرایندهای تولید و به کارگیری الگوهای مهندسی مجدد، مدیران بسیاری از صنایع دریافتند که برای ادامه حضور در بازار تنها بهبود فرایندهای داخلی و انعطاف‌پذیری در توانایی‌های شرکت کافی نیست، بلکه تأمین ‌کنندگان قطعات و مواد نیز باید موادی با بهترین کیفیت و کمترین هزینه تولید کنند و توزیع‌کنندگان محصولات نیز باید ارتباط نزدیکی با سیاست‌های توسعه بازار تولیدکننده داشته باشند؛ با چنین نگرشی، رویکردهای زنجیره تامین و مدیریت آن پا به عرصه وجود نهاد. از طرف دیگر با توسعه سریع فناوری اطلاعات در سال‌های اخیر و کاربرد وسیع آن در مدیریت زنجیره تامین، بسیاری از فعالیت‌های اساسی مدیریت زنجیره با روش‌های جدید درحال انجام است.
زنجیره تأمین
زنجیره تأمین شامل یک سری از فعالیت‌ها و سازمان‌هاست که مواد را از تأمینکننده اولیه تا مشتری نهایی جابجا می‌کنند. هر محصول، زنجیره تأمین یکتا و منحصربهفردی دارد و این زنجیره تأمین می‌تواند طولانی و پیچیده باشد، شروع و پایان برای هر زنجیره تأمینکننده مواد خام، تولیدکننده، مرکز لجستیک، انبار، اپراتور طرف سوم، شرکت حملونقل، عمدهفروش و خردهفروش جابجا می‌شود. گه‌گاه زنجیره تأمین بعد از مشتری نهایی نیز وجود دارد برای اینکه چرخه تجدید شود و مواد مجدداً قابل استفاده شوند.
باید توجه نمود که در محیط رقابتی امروز، رقابت دیگر به صورت شرکت به شرکت تعریف نمی‌شود، بلکه به صورت یک زنجیره تأمین در برابر یک زنجیره تأمین دیگری بیان می‌گردد. این امر نیازمند آن است که کل اعضای زنجیره برای بدست آوردن مزیت رقابتی همکاری بسیار نزدیکی با هم داشته باشند. CITATION چنو l 1065 [18]. تعاریف مختلفی برای زنجیره تأمین در مراجع مختلف ارایه شده است که برخی از آنها در زیر آمده است :
یک زنجیره تأمین شامل دو یا چند سازمان است که از نظر قانونی از هم جدا بوده و توسط جریان‌های مواد، اطلاعات و مالی به هم مرتبط هستند که این سازمان‌ها می‌توانند شرکت‌هایی باشند که قطعات، اجزای تشکیل دهنده و محصولات نهایی تولید می‌کنند CITATION اشت l 1065 [19].
زنجیره تأمین، همراستاسازی شرکت‌هایی است که محصولات یا خدماتی را به بازار عرضه می‌کنند CITATION هوگ l 1065 [20].
یک زنجیره تأمین شامل مراحلی است که به طور مستقیم یا غیرمستقیم در برآورده ساختن خواست مشتری دخیل است. زنجیره تأمین نه تنها شامل سازندگان و تأمین کنندگان می‌شود بلکه بخش‌های حمل و نقل، انبارها، خرده فروشان و حتی خود مشتریان را در بر می‌گیرد CITATION کپر l 1065 [21].
زنجیره تأمین شامل تمامی فعالیت‌های مرتبط با جریان و مبادله کالاها و خدمات، از مرحله ماده خام اولیه تا مرحله محصول نهایی قابل مصرف توسط مشتری است CITATION هند l 1065 [22].
براساس تعریف‌های ارائه شده برای زنجیره تأمین، می‌توان مدیریت زنجیره تأمین را به صورت آنچه که برای تأثیرگذاری بر زنجیره تأمین و رسیدن به نتایج مورد نظر انجام داده می‌شود، تعریف نمود به عبارت دیگر مدیریت زنجیره تأمین هماهنگ سازی تولید، موجودی، محل و موقعیت و حمل و نقل در بین اجزای یک زنجیره به منظور رسیدن به بهترین ترکیب پاسخ دهی و کارایی برای بازار مورد نظر است CITATION هوگ l 1065 [20].
مزایای زنجیره تأمین
فرض کنید که تمام شهروندان یک شهر تصمیم بگیرند که سبزی را از کشاورز به صورت مستقیم خرید کنند، در این صورت کمترین زنجیره تأمین شکل گرفته است اما تمام جمعیت باید به صورت جداگانه به زمین کشاورزی سفر کنند. این موجب به ایجاد نیاز یک شرکت حمل و نقل به یک شهر ارائه کند این سبزیجات و ارائه آنها به محل مرکزی در شهر شود. اگر شرکت حمل و نقل به یک شهر ارائه کند این به راحتی می‌تواند به شهرهای همسایه نیز ارائه کند و در یک انبار مرکزی بمانند تا ارائه کننده‌های محلی سازماندهی شوند. در این انبار مرکزی، سبزی‌ها می‌توانند تا زمانی عرضه زیاد و فراوان باشد، انبار شوند و در زمان کمبود، منتقل شوند.
زنجیره ی تأمین برای این وجود دارد که شکاف ایجاد شده در حالتی که تأمین کنندگان دور از مشتری باشند، پوشش داده شوند. آنها به عملیات‌ها این فرصت را می‌دهند که بهتر انجام شوند یا بتوانند بهتر باشند در موقعیت‌هایی که دور از مشتری یا منبع مواد قرار دارند.
از جمله مزایای زنجیره تأمین عبارتست از:
پروسه‌های عملیاتی صرف نظر از موقعیت مشتری، در بهترین موقعیت انجام می‌شود.
با متمرکز کردن عملیات در تجهیزات بزرگ، فرآیندها در اندازه اقتصادی انجام می‌شود.
فرآیندها موجودی زیادی از کالای نهایی تولید نمی‌کنند بلکه با تولید مناسب، موجودی محصول نهایی را کنترل می‌کنند.
عمده فروشان سفارشات انبوهی می‌دهند و فرآیندها دارای هزینه واحد کمتری می‌شوند.
عمده فروشان موجودی را از چندین تأمین کننده تأمین می‌کنند.
مدیریت زنجیره تأمین
رقابت بیش از حد در عرضه کالاها و خدمات، واقعیت انکارناپذیر دو دهه گذشته میلادی در سطح جهان بوده است. این واقعیت، بر روی سایر فعالیت‌های معمولی بشر نیز اثر تشدیدکننده داشته و پیشرفت‌های حاصل در علوم و تکنولوژی باعث تشدید رقابت شده است. عرضه‌کنندگان کالاها و خدمات خود را در شرایطی می‌بینند که دو اصل را برای بقا در این صحنه رقابت به آنها تحمیل می‌کند. اصل اول، استفاده از تمامی ابزارهای در دسترس برای کاهش قیمت، افزایش جذابیت‌های تحویل و عرضه کالاها به مشتریان است و اصل دوم، حمله به سوی بازارهای سایر رقبا و بازکردن زمینه‌های بکر برای افزایش سود و پشتوانه مالی و اعتباری است. در پاسخ واکنشی به این دو اصل تحمیلی، مؤسسات دو چاره اساسی را اندیشیده‌اند. یکی سامان دادن به امور داخلی و ایجاد پتانسیل‌هایی که مستلزم توان رقابتی باشند و دیگری ایجاد ارتباطی سازمان یافته پویا و توانمند با سایر اعضای مرتبط با آنها که می‌توان به مشتریان و تأمین‌کنندگانشان اشاره کرد. به عبارت دیگر برای موفقیت در بازارهای رقابتی و بقاء نمی‌توان تنها به موفقیت‌های درونی یک مؤسسه اکتفا کرد بلکه بایستی به موفقیت کل زنجیره‌ای که این مؤسسه محصولات و خدمات خود را در آن عرضه می‌کند، اطمینان داشت. ماحصل این تفکر که به نوعی، تفکر سیستمی در بعد عرضه کالاها و خدمات به شمار می‌رود، مدیریت زنجیرۀ تأمین است. زنجیرۀ تأمین شامل همه فعالیت‌های مرتبط با جریان و تبدیل کالاها از مرحله ماده خام به حالت نهایی و نیز جریان‌های اطلاعاتی مرتبط با آنها می‌شود و مدیریت زنجیره تأمین به یکپارچه‌سازی این فعالیت‌ها از طریق بهبود روابط زنجیره برای دستیابی به موقعیت رقابتی قابل اتکا و مستدام گفته می‌شود. "زنجیره تأمین سیستمی در دنیای واقعی است که تبدیل مواد خام و منابع به محصولات نهایی و رساندن آن به مصرف کنندگان جهت مصرف را به عهده دارد. ‌زنجیره تأمین مشتمل بر سلسله مراحلی است که بر ارزش زمان، مکان و تبدیل مواد می‌افزاید. هر سازنده و یا توزیع کنندهای زیرمجموعه‌های از زنجیره تأمین دارد که باید برای زنده ماندن و رشد به طور کارا و موثر مدیریت و اداره شود" CITATION Pin l 1065 [23].
ردیابی زنجیره تأمین
قابلیت ردیابی زنجیره تأمین توانایی شناسایی فعالان مسئول، فعالیت‌ها، و موقعیت یک نهاد با استفاده از نهاد‌ها در سراسر زنجیره تأمین می‌باشد. به بیان دیگر، قابلیت ردیابی، به ردیابی محصول یا و سوابق و ویژگی‌های محصول در کل فرایند یا در سیستم زنجیره تأمین اشاره داردCITATION Zha10 l 1065 [24]. این یک سیستم امنیتی مبتنی بر مدیریت ریسک است و توابع کمکی دیگری دارداز جمله: این سیستم می‌تواند اطلاعات جریان محصولات را از مواد خام به محصول نهایی در تمامی جنبه‌های فرایند مستند کند، و محصولات خطرناکی را که مصرف نمی‌شوند را بازیافت نماید؛ این اقدامات همچنین می‌تواند منشاء محصولات خطرناک را قطع نموده، خطر را حذف و تلفات را کاهش دهد. علاوه بر این، بوسیله ردیابی در کل زنجیره تأمین، کارائی زنجیره تأمین بهبود خواهد یافت. بدیهی است، این امر داده قابلیت ردیابی را بسط داده و توسعه سیستم قابلیت ردیابی را ترویج می‌نماید CITATION HuJ13 l 1065 [25].
فناوری اطلاعات و مدیریت زنجیره تأمین
مدیریت زنجیره تأمین بر رویکردی مشتری‌مداری استوار است. بر این اساس، ارتباط به موقع و کامل بین همه عناصر زنجیره برای اطلاع از نیازهای مشتری و میزان تامین نیازها از ضروریات زنجیره است. برای تسهیل جریان اطلاعات و مدیریت دقیق آن بستری مناسبی از نرم‌افزارها و سیستمهای اطلاعاتی یکپارچه و شبکه‌های اکسترانت و اینترانت مورد نیاز است. با بکارگیری تجارت الکترونیک در زنجیره تأمین می‌توان بر مبنای مدل B2B و B2E برای توصیف عملیات خرید، فروش و مبادله محصـولات، خدمات و اطلاعات، از شبکه‌های رایانه‌ای و به خصوص اینترنت بهره جست. برمبنای مدلی دیگر از تجارت الکترونیک شرکت‌های همکار در یک زمینه به خصوص، از طریق شبکه‌های الکترونیکی می‌توانند به همکاری و اشتراک مساعی بپردازند؛ چنین همکاری اغلب بین شرکت‌هــای حاضر در یک زنجیره تأمین اتفاق می‌افتد.
به طور کلی مدیریت زنجیره تأمین یکی از زیرساختارهای پیاده‌سازی تجارت الکترونیک است. از دید صنعتی، تجارت الکترونیکی بین بنگاهها عمدتاً در صنایعی رخ می‌دهد که زنجیره تامین در آنجا شکل گرفته باشد. یک تولیدکننده همواره عاملی است که در وسط فرایند فعالیت اقتصادی قرار دارد. تولیدکننده، خود خریدار کالا از تأمین‌کنندگان خود و فروشنده کالایی جدید به خریداران خود است. چون فروشنده به تولیدکننده، خود تأمین کنندگانی دارد و ضمناً خریدار کالا نیز ممکن است خود مشتریانی داشته باشد، ما با زنجیره‌ای از بنگاه‌ها روبه‌رو هستیم که هر کدام هم خریدار و هم فروشنده هستند ؛ این مجموعه شبیه به زنجیر است، زیرا همه به هم وابسته هستند. با مدیریت درست زنجیره تأمین همه عناصر موجود در زنجیره منتفع شده و ضمناً با ارائه کالای مرغوب و ارزان جامعه را نیز منتفع می‌کند. از همین روست که یکی از مسایل مهم صنایع در کشورهای پیشرفته، مدیریت زنجیره تأمین (SCM) است. یکی از عناصر مهم مدیریت زنجیره، خودکارسازی امر خرید و فروش بین اعضای زنجیره است. این امر آن قدر مهم و حیاتی است که حتی قبل از ظهور اینترنت، صنایع خودروسازی و هوافضایی که بزرگ‌ترین و پیچیده‌ترین زنجیره‌های تأمین را دارند، خود با صرف هزینه گزاف اقدام به ایجاد شبکه کرده بودند.
در حال حاضر استاندارد EDI که امروزه با کمک سازمان جهانی استانداردها در محیط اینترنت و بر بستر استاندارد XML برای امور تجاری در حال کاربرد است، از همین شبکه‌های اختصاصی به وجود آمده است. برای مدیریت زنجیره تأمین ، پایداری زنجیره یک عامل مهم و حیاتی است و معمولاً اشکال پیچیده، کارآمد و پایدار مدیریت زنجیره تأمین تنها در بنگاه‌های بزرگ اقتصادی دیده می‌شود. درحال حاضر در کشور ما در این زمینه کمبود جدی وجود دارد ؛ از یک طرف تعداد بنگاه‌های اقتصادی بزرگ در کشور بسیار کم است. این تعداد کم هم عمدتاً ماهیتی غیرخصوصی دارند و بنابراین خود با مشکل پایداری در مواجه با مسائل سیاسی روبه‌رو هستند. از طرف دیگر تعداد زنجیره‌های تأمین پایدار نیز در کشور بسیار کم است ؛ دو نمونه قابل ذکر را می‌توان صنعت خودرو و صنایع نفت کشور دانست.
قابلیت ردیابیمعرفی
قابلیت ردیابی یک زمینه تحقیقاتی میان رشته‌ای است، و گستره آن علوم طبیعی و علوم اجتماعی می‌باشدCITATION مقا3 l 1065 [5]. توانایی ردیابی محصول بدان معنیست که جریان مواد و اطلاعات در یک شرکت و یا در زنجیره تأمین می‌تواند دنبال شود. الزام به اجرای قابلیت ردیابی حاکی از توسعه سیستم‌های ارائه اطلاعات در مورد کل چرخه حیات محصولات غذایی، "از مبداء تا میز" مصرف کننده استCITATION Ull11 l 1065 [6]. سیستم‌های قابلیت ردیابی صنعتی به منظور کار کردن در زنجیره‌های تأمین پیچیده، با یک گروه بزرگ و پویا از شرکت کنندگان طراحی شدهاند. این سیستم‌ها به توافق در فراوری و بازاریابی محصولات، مدیریت اطلاعات، مسئولیت پذیری، و تعیین هویت نیازمندندCITATION 23 l 1065 [7]. قابلیت ردیابی یک خدمت استراتژیک مورد نیاز در هر زمینه تولیدی است، که می‌تواند برای بهبود امنیت، کنترل کیفیت، مبارزه با تقلب و یا مدیریت زنجیره‌های تأمین پیچیده مورد استفاده قرار گیرد CITATION GS106 l 1065 [8]. بطور خاص در چند سال گذشته قابلیت ردیابی در زنجیره تأمین مواد غذایی به دلایل مختلفی توجه زیادی را به خود جلب کرده استCITATION MHJ03 l 1065 [26].
پس از رسوایی غذایی سال 1990 قابلیت ردیابی مواد غذایی در دستور کار قرار داده شده است. نتیجه رسوایی این بود که قابلیت ردیابی در مقررات مواد غذایی گنجانده شدCITATION مقا3 l 1065 [5]. در سال‌های گذشته قابلیت ردیابی در زنجیره تأمین مواد غذایی، اهمیت قابل توجهی را بدست آورده است. افزایش بی رویه بیماری‌های منتقله از طریق مواد غذایی در ده‌های گذشته از جمله جنون گاوی، باکتری E. coli، سالمونلا، و غیره، و ترس از بیماری‌های کنونی چون آنفولانزای مرغی و بیوتروریسم، تقاضای عمومی را برای تشدید اقدامات ایمنی در کل زنجیره تولید مواد غذایی افزایش داده استCITATION Gem10 l 1065 [27]. ایمنی مواد غذایی و قوانین قابلیت ردیابی در چندین کشور مختلف به اجرا در آمده استCITATION Tha10 l 1065 [28]. امروزه قابلیت ردیابی در صنایع غذایی امری ضروری است. اول از همه، در اتحادیه اروپا از ژانویه 2005 قابلیت ردیابی به یک الزام قانونی تبدیل شده است CITATION Ara l 1065 [29]، در واقع، از ژانویه 2005، اتحادیه اروپا همه تولیدکنندگان مواد غذایی را به ردیابی تمامی محصولات، در تمامی مراحل، با شروع از تأمین کننده تا رسیدن به مصرف کننده نهایی، ملزم کردCITATION Tra09 l 1065 [30]. الزامات مشابه‌ای در سیستم‌های قابلیت ردیابی در ایالات متحده وجود داردCITATION Ban l 1065 [31] و همینطور در ژاپن و کانادا CITATION Bec08 l 1065 [32]. قوانین مواد غذایی در چین نیز در 28 فوریه سال 2002 به اجرا در امده است CITATION HuJ13 l 1065 [25]. زمینه‌های دیگر کاربرد قابلیت ردیابی در صنایع غذایی نیز شناسایی شده است. قابلیت ردیابی می‌تواند برای بهینه سازی برنامه ریزی و زمان بندی تولید مفید باشد به عنوان مثال: در به حداقل رساندن ضایعات و اطمینان از استفاده بهینه از مواد خام CITATION Moe98 l 1065 [33] و CITATION Wan06 l 1065 [34]. قابلیت ردیابی می‌تواند به عنوان بخشی از یک استراتژی رقابتی باشد CITATION Can10 l 1065 [35] و می‌تواند برای افزایش هماهنگی شرکت در زنجیره تأمین CITATION Ban08 l 1065 [36] و CITATION nge09 l 1065 [37] بکار برده شود. قابلیت ردیابی می‌تواند بعنوان یک تضمین برای ایمنی مواد غذایی باشد. در اینباره، بسیاری از شرکت‌ها از سیستم‌های قابل ردیابی بعنوان یک ابزار تبلیغاتی در جهت نشان دادن قابلیت اطمینان از روش‌های ایمنی مواد غذایی خود استفاده کردند CITATION Gel06 l 1065 [38]. مطالعات قبلی نشان داد که اطلاعات در مورد محصولات و فرایندهای تولید غذایی می‌تواند در داخل شرکت‌ها، و همچنین در بین شرکت‌ها در زنجیره تأمین از بین رود. CITATION Ber06 l 1065 [39]، CITATION Don12 l 1065 [40]؛ CITATION Kar06 l 1065 [41]؛ CITATION Pál00 l 1065 [42]؛ CITATION Fro08 l 1065 [43]. به گفته فردریکسن (2002) برای مستندسازی بهتر هر فرایند، مطالعات با جزئیات بیشتری از هر حلقه در زنجیره تأمین مورد نیاز است. چنین مطالعاتی برای بهبود قابلیت ردیابی مواد غذایی اهمیت دارد. یانسن والرز و همکاران (2003) به این نتیجه رسیدند که الزامات قابلیت ردیابی در سراسر صنایع مورد مطالعه مشابه بنظر می‌رسند، اما ریگزبرگ و جانسن (2010) یافتند که هیچ توافق نظر مشترکی در خصوص قابلیت ردیابی وجود ندارد.
زمینه‌های علمی قابلیت ردیابی بصورت زیر ساده شده اند:
اقتصاد: آنالیز سود و زیان استفاده از قابلیت ردیابی؛
تحقیقات بازاریابی: جمع آوری اطلاعات در مورد بازار و یا مشتریان؛
مدیریت زنجیره تأمین: مدیریت و ارتباط فعالان در زنجیره تأمین مواد غذایی، و همچنین آنالیز تولید، توزیع، و مصرف کالا و خدمات؛
مدیریت کیفیت: برنامهریزی، کنترل، مدیریت، و بهبود کیفیت؛
مهندسی: پیادهسازی و بهینهسازی فرایند‌ها یا سیستم‌ها، از جمله سیستم فناوری اطلاعات (IT) ؛
این پایاننامه در زمینه مدیریت زنجیره تأمین می‌باشدCITATION مقا3 l 1065 [5].
تعاریف قابلیت ردیابی
چندین تعریف مختلف از قابلیت ردیابی وجود دارد. قوانین مشترک مواد غذایی اتحادیه اروپا قابلیت ردیابی را بصورت "توانایی ردیابی و تعقیب مواد غذایی، خوارکی، خوراک دام و یا ماده‌ای که در نظر گرفته شده، و یا انتظار می‌رود در یک ماده غذایی یا خوراک دام گنجانده شود، از طریق تمام مراحل تولید، فراوری و توزیع" تعریف کرده استCITATION ISO l 1065 [9]. سازمان بین المللی استاندارد قابلیت ردیابی را بصورت زیر تعریف می‌کند: "توانایی تعقیب جنبش مواد خوراکی یا مواد غذایی از طریق مراحل مشخصی از تولید، فراوری، و توزیع". تعریف قدیمی قابلیت ردیابی از سال 1994 بصورت "توانایی ردیابی تاریخچه، کاربرد یا موقعیت نهاد با استفاده از هویت‌های ثبت شده" است.CITATION ISO1 l 1065 [10]. چنگ و سیمونز (1994) قابلیت ردیابی را بصورت "توانایی ردیابی مجدد مراحل و تأیید وقوع وقایع خاص" تعریف کرده اند، در حالی که اپرا و مازاد (2001) قابلیت ردیابی را بصورت "جمعآوری، مستندسازی، تعمیر و نگهداری و نرم افزارهای کاربردی اطلاعات مربوط به تمامی فرایندها در زنجیره تأمین در روشی که یک تضمین برای مصرفکننده در منشاء و تاریخ عمر محصول فراهم نماید" تعریف کرده اند. اپرا (2006) در حال حاضر تعریف دیگری از قابلیت ردیابی به شرح زیر ارائه نمودند "به معنی وسیله‌ای است که اطلاعات، ارائه می‌دهد.” گارسیا و همکاران (2008) ، قابلیت ردیابی را به عنوان توانایی "ردیابی تمامی عناصری که در قالب یک پروژه خاص و یا محصول نرم افزاری می‌تواند، به اندازه کافی به سازمان مربوط باشد، در نظر گرفتند".
تعاریف گوناگونی از قابلیت ردیابی در صنایع مختلف وجود دارد، که می‌تواند اصطلاح قابلیت ردیابی را نامفهوم سازد. با این حال، تعدادی از این تعاریف برخی از ویژگی‌های مشترکشان را به اشتراک گذاردهاند: توانایی "ردیابی"/ "دنبال کردن" "حرکت"/ "مسیر" یک نهادX. X می‌تواند به عنوان "مراحل"، "شیء"، "بچ"، "مواد غذایی"، "خوراکی/ خوراک دام"، "جسم"، یا "آیتم" باشد. تفاوت بین بسیاری از تعاریف به موجودیت X مربوط می‌شود، به عبارت دیگر آنچه که باید ردیابی شود. این امر مورد توافق کیروا و همکاران (2008)، است، آنها اشاره کرده‌اند که تعاریف متعدد و مکمل قابلیت ردیابی وجود دارد. یکی دیگر از ویژگی‌های مشترک و معلوم در بررسی، توانایی پیگیری اطلاعات مانند "پیگیری/ثبت" "اطلاعات/داده" است. چنین اطلاعاتی می‌تواند تاریخ، کاربرد یا موقعیت تمامی فرایندها در زنجیره تأمین، و یا منشاء و ویژگی‌های یک محصول باشد. اولسن و آشان (2010) اظهار داشتند که تعریف قابلیت ردیابی سازمان بین المللی استاندارد (ISO) دقیق ترین تعریف از نظر قابلیت ردیابی محصول است. این تعریف تنها یکی از تعاریف توصیفی شناسایی شده است که چگونه قابلیت ردیابی را می‌توان بدست آورد "با استفاده از تعاریف ثبت شده". بعبارت دیگر، اطلاعات محصول و فرایند باید در یک روش سیستماتیک به منظور ردیابی ثبت شود. بطور خاص، اطلاعات دریافت شده توسط یک شرکت بر روی مواد خام باید ثبت شود و به بچ تولید مرتبط گردد، که به نوبه خود به حمل محصولات مرتبط است. فقط در این صورت امکان بازیابی اطلاعات مواد خام در محصولات نهایی وجود دارد.
جملات و اصطلاحات استفاده شده برای تعریف قابلیت ردیابیTrackig ، Tracing، Forward-Traceability، وBackward-Traceability می‌باشند.
ردیابی و پیگیری
برطبق گفته دپویی و همکاران (2005) ردیابی بمعنی "توانایی، پیداکردن منشاء و ویژگی‌های یک محصول طبق یک یا چند معیار معین در هر نقطه از زنجیره تأمین است." و پیگیری " توانایی یافتن موقعیت محصولات طبق یک یا چند معیار معین در هر نقطه از زنجیره تأمین می‌باشد" CITATION Dup05 l 1033 [44].
بطور خاص، هر واحد/ بچ از یک مؤلفه یا یک محصول باید قابل ردیابی و پیگیری باشد. ردیابی یک نهاد به معنی شناسایی منشاء آن با ردیابی رو به عقب در زنجیره تأمین همراه است، در حالی که پیگیری یک نهاد به معنی دنبال کردن رد یک نهاد در زنجیره تأمین از تأمین کننده تا مصرف کننده می‌باشد CITATION Opa l 1065 [11]. اشواگل (2005) ردیابی را بصورت " توانایی دنبال کردن مسیر یک آیتم است که از پایین دست زنجیره تأمین از ابتدا تا انتها، حرکت می‌کند" و پیگیری " توانایی شناسایی منشاء یک آیتم یا گروهی از آیتم‌ها از طریق سوابق بالا دست در زنجیره تأمین است" CITATION Sch05 l 1033 [45]. به گفته یانسن والرز و همکاران (2003)، پیگیری " یک روش برای دنبال کردن یک جسم در میان زنجیره تأمین و ثبت هرگونه اطلاعات در نظر گرفته شده از هرگونه روابط تاریخ یا نظارتی است"، قابلیت ردیابی رو به جلو توانایی " اکتشاف مکان استفاده از روابط بین اشیاء است" و قابلیت ردیابی رو به عقب " اکتشاف مکان ارتباط بین اشیاء است CITATION Jan03 l 1033 [46]".
قابلیت ردیابی افقی و قابلیت ردیابی عمودی:
در ادبیات، تعریف قابلیت ردیابی به انواع مختلفی تقسیم می‌شود.
لیندوال و سندهال (1996)، قابلیت ردیابی را به قابلیت ردیابی افقی و قابلیت ردیابی عمودی تقسیم کردهاند، که قابلیت ردیابی افقی توانایی" ردیابی اقلام متناظر بین مدل‌های مختلف" است و قابلیت ردیابی افقی توانایی "ردیابی اقلام وابسته در مدل" می‌باشد CITATION Lin96 l 1033 [47].
قابلیت ردیابی داخلی و قابلیت ردیابی زنجیرهای:
در داخل زنجیره تأمین دو نوع از قابلیت ردیابی وجود دارد. قابلیت ردیابی داخلی، به اطلاعات داخلی فرایندهای تولیدی شرکت اشاره دارد. بسیاری از شرکت‌ها سیستم‌های نرمافزاری و روال‌های خوبی برای ردیابی داخلی دارند. این نوع از نرم افزارها اغلب با نرم افزارهای مدیریت تولید و سیستم‌های برنامهریزی منابع سازمان (ERP) در ارتباطند. مو (1998) توضیح دیگری از انواع مختلف قابلیت ردیابی ارائه داد: قابلیت ردیابی زنجیره‌ای "توانایی ردیابی بچ محصول و تاریخچه آن از طریق تمام و یا بخشی از زنجیره تولید از برداشت محصول از طریق حملونقل، ذخیرهسازی، فراوری، توزیع و فروش" است، در حالی که قابلیت ردیابی داخلی " توانایی ردیابی در یکی از مراحل در زنجیره می‌باشد" CITATION Moe98 l 1033 [33].

شکل SEQ شکل * ARABIC 3: قابلیت ردیابی داخلی و قابلیت ردیابی زنجیره‌ای CITATION GS106 l 1065 [8] قابلیت ردیابی زنجیره‌ای به ردیابی داده دریافتی و داده‌های فرستاده شده توسط شرکت می‌پردازد. قابلیت ردیابی زنجیره‌ای بطور معمول:
بین شرکت‌ها و بین کشورها اتفاق می‌افتد؛
بستگی به قابلیت ردیابی داخلی ارائه شده دارد؛
عمدتاً درگیر مسائل حفظ حریم خصوصی است؛
نیاز به استاندارهای لازم برای ثبت و تبادل اطلاعات داردCITATION Ull11 l 1065 [6]؛
قابلیت ردیابی رو به جلو
قابلیت ردیابی رو به جلو روابط مکان- استفاده بین اشیاء را نشان می‌دهد. این روابط تمامی محصولات نهایی که از مواد اولیه خاص مورد نظر مواد اولیه که دارای.برخی (مجموعه‌ای از) خواص مشترک هستند را نشان می‌دهد. این موضوع اولین بار توسط پتروف و هیل (1991) به رسمیت شناخته شد. جدول 1تمامی اقلام والد استفاده شده در یک جزء خاص را نشان می‌دهد CITATION Pet91 l 1033 [48]. براساس تعداد اقلام و شماره بهر جزء مورد استفاده، جزئیات آیتم در دسترس قرار می‌گیرد: توضیحات، واحد اندازهگیری، مقدار اصلی و باقی مانده، و نوع سفارش که آن را تولید می‌کنند.
جدول SEQ جدول * ARABIC 1: قابلیت ردیابی رو به جلو CITATION Jan03 l 1065 [46]
علاوه بر این، برای هر آیتم والد و شماره بهر، کمیت و تاریخ صدور و نوع سفارش والد شناخته می‌شود.
قابلیت ردیابی رو به عقب
قابلیت ردیابی رو به عقب به کاوش ارتباط مکان- مبداء بین اشیاء می‌پردازد. این ارتباطات بهر‌های مواد خام مصرف شده توسط عملیات ساخت برای تولید یک محصول خاص و بیشتر رو به عقب را نشان می‌دهد. این مفهوم توسط تعریف پتروف و هیل (1991) تعریف شد CITATION Pet91 l 1033 [48]. جدول2 همه مؤلفه‌های شرکتکننده در بهر والدین و شماره بهر مربوط به آنها را نشان می‌دهد.
جدول SEQ جدول * ARABIC 2: قابلیت ردیابی رو به عقب CITATION Jan03 l 1065 [46]
براساس شماره آیتم و شماره بهر والدین، جزئیات آیتم در دسترس قرار می‌گیرد: توضیحات، واحد اندازهگیری، مقادیر اصلی، مقادیر باقیمانده، و نوع سفارش (ساخت یا خرید). علاوه براین، برای هر جزء اقلام و شماره بهر کمیت و تاریخ صدور و نوع سفارش اجزا شناخته می‌شودCITATION MHJ03 l 1033 [26].
قابلیت ردیابی فعال و منفعل
در ادبیات یکی دیگر از مشخصه قابلیت ردیابی براساس استفاده، از آن یافت می‌شود. قابلیت ردیابی را می‌توان در مفهوم منفعل و فعال تعریف کرد. قابلیت ردیابی در معنای منفعل، قابلیت دید مکان اقلام در هر زمان و وضعیتشان را ارائه می‌دهد. تابع آنلاین، ردیابی یک سابقه تاریخی را بوسیله هویت‌های ثبت شده ایجاد می‌کند که قابلیت ردیابی اقلام و استفاده آنها در هر محصول نهایی را ممکن می‌سازد. قابلیت ردیابی در مفهوم منفعل قابلیت ردیابی رو به جلو و رو به عقب اقلام در فاجعه را تضمین می‌نماید. قابلیت ردیابی در مفهوم فعال با این حال شامل قابلیت ردیابی در یک مفهوم منفعل نیز هست. اطلاعات ردیابی آنلاین علاوه بر بهینهسازی و کنترل فرایند در بین حلقه‌های مختلف زنجیره تأمین استفاده می‌شوند CITATION Jan03 l 1065 [46].
رویکرد فعال قابلیت ردیابی بعنوان ابزاری برای مدیریت اطلاعات کیفی از طریق کل زنجیره و، در یک لینک خاص از زنجیره، به منظور بهینهسازی و کنترل فرایند در نظر گرفته است. قابلیت ردیابی در این حالت ممکن است باعث کاهش هزینه‌های شکست، افزایش بهره‌وری و یا تضمین بهتر کیفیت شود. با قابلیت ردیابی فعال، ثبت داده در طول ردیابی اقلام نه‌تنها قادر به انجام قابلیت ردیابی رو به جلو و رو به عقب است بلکه برای کنترل و بهینهسازی فرایندها و در بین سازمان‌های زنجیره تأمین قابل اجراست. نمونه‌هایی از بهینهسازی فرایند: بهینهسازی دستورالعمل‌ها و بهر مبتنی بر تولید است CITATION Cra01 l 1033 [49]و CITATION Rut98 l 1033 [50] بیانچی و همکاران (2000) دیدگاه دیگری نسبت به قابلیت ردیابی دارند. آنها قابلیت ردیابی را به سه بعد تقسیم کردهاند: 1) قابلیت ردیابی عمودی و افقی (که بین اقلام در همان مدل نرم افزار یا مدل‌های دیگر ارتباط متقابل وجود دارد)، 2) پیوندهای صریح یا ضمنی(نوعی از پیوندهای بین اقلام)، و پیوند‌های ساختاری یا شناختی (شرح جزئیات بیشتر از پیوند ضمنی) CITATION Bia00 l 1033 [51].
انگیزه‌هایی برای قابلیت ردیابی وجود دارد، مانند:
بهبود ایمنی مواد غذایی با ارائه اطلاعات مکمل در مورد تأمین کنندگان و مراحل فراوری؛
بهبود کارائی در فراخوانی محصول پس از کشف یک مشکل در ایمنی مواد غذایی و یا کیفیت محصول؛
محافظت و کسب شهرت عمومی از یک محصول، یک شرکت، یا یک صنعت و یک کشور؛
تمایز محصولات بوسیله ارائه قابلیت ردیابی؛
تضمین منشاء محصول (به عنوان مثال، مواد غذایی محلی، مواد غذایی ارگانیک، GMO، تجارت عادلانه و...)
کاهش هزینه‌های عملیاتی و افزایش بهره‌وری بوسیله انتقال اطلاعات دقیق، به موقع، کامل، و مداوم راجع به محصولات در زنجیره تأمین CITATION Reg07 l 1033 [52].
اصول قابلیت ردیابی
تعدادی از مطالعات منتشر شده توصیف کننده اصول قابلیت ردیابی در صنایع غذایی و صنایع دیگر است. در بخش زیر، دیگاه‌های گوناگونی از قابلیت ردیابی توضیح داده شده است. بر طبق مطالعات کیمو همکاران (1995)، یک نهاد که قابل ردیابی است، واحد منابع قابل ردیابی (TRU) نامیده شده است. TRU نهادهایی دارای ویژگی‌های مشابه می‌باشند که از طریق فرایندهای مشابه ایجاد شده‌اند. قابلیت ردیابی بر اساس ارتباط واضح تعریف شده بین این واحد‌ها می‌باشد. مو (1998) این رویکرد را دنبال کرد، اما بطور خاص اشاره کرد که قابلیت ردیابی بر اساس شناسایی منحصر بفرد محصولات است. شناسایی TRU‌ها و فعالیت‌ها به منظور ردیابی یک محصول ضروری می‌باشد. TRUها را می‌توان با توجه به وزن، حجم، و غیره تشریح کرد. و فعالیت‌ها را می‌توان با توجه نوع و زمان/ طول مدت، مانند پردازش، حملونقل و ذخیرهسازی تشریح نمود. استورای و همکاران(2008) دیدگاه مشابهی از قابلیت ردیابی را اتخاذ کردند، اما بیشتر آن را در جزئیات شرح دادند، که اطلاعات اضافی باید به این واحدها با شماره شناسایی منحصربهفرد مرتبط شود، و تمامی این تحولات (تفکیک و ادغام) باید ثبت گردد. تحولات نقاطی هستند که منابع در آن ادغام، انتقال، اضافه، و یا تفکیک می‌شوند CITATION Der04 l 1033 [53]. روابط بین واحدهای قابل ردیابی می‌تواند یک به یک، چند به یک، یک به چند، و چند به چند باشد. شناسایی واحدهای قابل ردیابی و روابط تحولات، کلیدی برای ردیابی محصول بهصورت داخلی و یا در زنجیره تأمین است CITATION Sto08 l 1065 [54]. اطلاعات محصول می‌تواند به شمارهشناسایی واحدهای قابل ردیابی متصل شود.
این مسیری با استانداردهای TraceFish CITATION CEN03 l 1065 [55]، و چارچوب TraceFood (2012) است: پیش نیاز دستیابی به قابلیت ردیابی، شناسایی منحصربهفرد واحد‌های قابل ردیابی و سوابق تحولات است. در استانداردهای TraceFish مشخصات اطلاعات برای ماهی استر و زنجیره توزیع ماهی پرورشی ثبت شد، و TraceFood یک چارچوب متشکل از اصول، استاندادرها، و روش‌های پیادهسازی قابلیت ردیابی در صنایع غذایی است. چارچوب TraceFood (2012) واحدهای ردیابی را به 1) بچ، 2) واحدهای تجاری، 3) واحد لجستیک (LU) تقسیم کرد: بچ "مقداری است که از طریق فرایندهای مشابه در یک مکان و دوره زمانی خاص قبل از حرکت به مکان دیگر انجام شده است". بچ تولید واحد قابل ردیابی است که مواد خام و مواد تشکیلدهنده وارد آن می‌شوند پیش از اینکه به محصول تبدیل شود، و در واحد‌های تجاری و لجستیک قرار بگیرد". واحد تجاری "کوچکترین واحد قابل ردیابی است که بین دو طرف در زنجیره تأمین رد و بدل می‌شود" و واحد لجستیک کوچکترین واحد قابل ردیابی است که بین دو طرف در زنجیره تأمین رد و بدل می‌شود.
مدیریت اطلاعات قابلیت ردیابی در تولیدات اولیه، تولید مواد غذایی، مراکز توزیع و حمل و نقل شامل مؤلفه‌های ضروری در هر مرحله است:
شناسایی بهر، اطلاعات بهر؛
خواندن و اداره اطلاعات- بطور خودکار یا دستی؛
ذخیرهسازی اطلاعات- الکترونیکی، مقالات، محتوای اطلاعات بهر؛
تبادل اطلاعات با مشتریان- الکترونیکی، مقالات، محتوای اطلاعات بهر.
علامتگذاری و یا کدنویسی شناسایی بهر یک عنصر اساسی در ردیابی است. در ماده 18 مقررات اتحادیه اروپا 178/2002 اظهار شده است که غذا یا مواد خوراکی که در بازار قرارمی‌گیرد یا به احتمال زیاد در بازار قرارخواهدگرفت به منظور تسهیل در ردیابی آن باید به طور مناسبی برچسبگذاری شده و یا شناسایی شود CITATION Aar07 l 1065 [56].
6 عنصر ضروری برای یکپارچگی سیستم قابلیت ردیابی زنجیره تأمین مواد غذایی
این عناصر شامل:
قابلیت ردیابی محصول بهصورت موقعیت فیزیکی محصول در هر مرحله در زنجیره تأمین تعریف می‌شود.
قابلیت ردیابی فرایند انواع فعالیت‌هایی را که بر محصولات در طول مدت رشد و عملیات‌های پیش از برداشت اثر دارند را معین می‌کند(چه چیزی، کجا، کی).
قابلیت ردیابی ژنتیکی، ژنتیک مؤلفه‌های محصول و اطلاعات مشمول انواع آن و منشاءشان را تعیین مینماید (منبع، تأمینکننده).
ورودی‌های قابلیت ردیابی، نوع و منشاء (منبع، تأمینکننده) ورودی‌ها مانند حاصلخیزی، یا مواد افزودنی مورد استفاده در حفظ و یا تبدیل مواد اولیه به محصول فراوری شده را تعیین می‌نماید.
قابلیت ردیابی بیماری و آفات، همهگیرشناسی مخاطرات و آفات میکروبشناسی را که ممکن است از محصولات غذایی سرایت داده شوند را مشخص می‌کند.
قابلیت ردیابی اندازهگیری، به اندازه‌گیری فردی از طریق کالیبراسیون به استانداردهای مرجع مربوط است، و کیفیت اندازه‌گیری بوسیله فاکتورهای مختلف مشاهده شده که ممکن است بر نتایج اثر داشته باشند را تضمین می‌نماید (مانند فاکتورهای محیط زیست، اپراتور و...)CITATION Ull11 l 1065 [6].
هنگامی‌که الزامات به خوبی مدیریت شود، قابلیت ردیابی دوطرفه از الزامات منبع به الزامات سطح پایینتر، محصولات کاری انتخاب شده، و مصنوعات تأیید شده بدست می‌آید، و سپس به منبع آن بازگشت داده می‌شود. چنین قابلیت ردیابی دوطرفه به تعیین تمامی الزامات منبع که بهطور کامل آدرسدهی شدهاند، کمک می‌کند و تمامی الزامات سطوح پایین‌تر و محصولات انتخاب شده می‌تواند از یک منبع معتبر ردیابی شوند. برای مثال، نیاز مشتری خاص را می‌توان در تعدادی از الزامات مشخص نمود که هر کدام از آنها ممکن است با یک یا چند الزام معماری، عناصر طراحی، اشیاء یا کلاس‌ها، واحدهای کد، آزمایش و اسناد کاربر ردیابی شود CITATION Kir08 l 1033 [57].
محرک‌های قابلیت ردیابی مواد غذایی:
در ادبیات ده محرک در قابلیت ردیابی مواد غذایی شناخته شده است، که توسط اولسن (2009) اصلاح شده است.

شکل SEQ شکل * ARABIC 4: مدل محرک‌های قابلیت ردیابی در صنایع غذایی اصلاح شده توسط CITATION Ols09 l 1065 [58]این محرک‌ها عبارتند از:
قانون‌گذاری (بولن، 2004؛ اپرا و مازاد، 2001؛ شرودر، 2008؛ اشواگل، 2005؛ سپاستاین و همکاران، 2008؛ سنست، فراس و فرم، 2007؛ اسکیگلندو دجمک، 2007؛ اسمیت و همکاران، 2005؛ تاکور و هوبرا، 2009؛ تامپسون، سیلویا و مرسی، 2005؛لی و وانگ، 2006)
ایمنی مواد غذایی (البز و همکاران، 2001؛ مو، 1998)
کیفیت (فردریکسن، استبرگ، سیلبرگ، لارسن، و برمنر، 2002؛ مارجسون، گلوا، ویسل، گراته و اواتر، 2010؛ مای، 2010؛ راید و بولن، 2007؛ وین و وربکه، 1998؛ وانگ و لی، 2006؛ زدنوفسکی، وهیر، وربکا و ببچووکس2001)
قابلیت پایداری (رهام و اشمید، 2006؛ کانلی، و سوتینن 2009)
رفاه (ماداک، جیز، وسر، ایکجلسن و بلاها، 2001)
صدور گواهینامه (بولکوای، کیارپکا 2009؛ فراش، رندراپ، و فردریکسن، 2008؛ رهام، و سوتینن، 2006؛ کانلی و اشمید، 2009)
مزیت رقابتی (سانت آنا، و همکاران، 2010)
ارتباطات زنجیره‌ای (فردریکسن همکاران، 2002)
تهدیدات بیوتروریسم (اولسن، 2005؛ تاکور، وانگ و هوبرا، 2010؛ تامپسون و همکاران، 2005)
بهینه‌سازی تولید (رزگارسیا، استاینبرگر و رافمنت، 2010)
یافته‌های تجربی در محرک‌های قابلیت‌های ردیابی مواد غذایی:
مطالعات متعددی بوسیله داده‌های تجربی در محرک‌های قابلیت ردیابی مواد غذایی انجام شده است. اکثر این مطالعات در رابطه با
ایمنی مواد غذایی (هرناندزجاور و همکاران 2009؛ ریگاتیری، دمبرا و مانزینی، 2007)
کیفیت (گلوا و همکاران، 2010؛ مای و همکاران 2010)
مزیت رقابتی (کانواری و همکاران، 2010؛ وان رایسریجیک و همکاران 2008)
ارتباطات زنجیره‌ای (انگلزس، 2009؛ وانگ،لیو اوبراین، 2009)
بهینهسازی تولید (هوانگ و یانگ، 2009؛ مارجسون، 2008)
انجام شده است. هیچ داده‌های تجربی در مورد تهدیدات بیوتروریسم یافت نشد.
برخی از این محرک‌ها بر بقیه تأثیر دارند. برای مثال، پروژه‌های صدورگواهینامه‌های قابلیت ردیابی می‌تواند به بازار دسترسی پیدا کند و در نتیجه می‌تواند یک مزیت رقابتی باشد CITATION Man10 l 1065 [59]. مستندات سلامت حیوانات می‌تواند برای اهداف بازاریابی مورد استفاده قرار گیرد CITATION Sch10 l 1065 [60].
سه مسئله بسیار مهم برای موفقیت هر سیستم قابل ردیابی را ارائه کردند: 1) سازگاری، 2) استاندارسازی داده‌ها، 3) تعریف یک واحد منبع قابل ردیابی (TUR) CITATION Rui10 l 1065 [61].
این پایاننامه در راستای تعریف یک واحد قابل ردیابی فعالیت دارد. در ادامه به بررسی TRU می‌پردازیم و در بخش‌های بعد به روش‌های استانداردسازی اطلاعات در سیستم قابلیت ردیابی برای مدل‌سازی و استانداردسازی تعریف TRU اشاره می‌کنیم.
ابزارهای شناسایی قابلیت ردیابی

—d1142

اگر چه ساخت تمام برنامههای کاربردی در زبان اسمبلی ممکن است (و بسیاری از مردم این کار را انجام دادهاند.)، زبانهای سطح بالا مانند C، بیسیک و کوبول، برای این کار مناسبتر میباشند. اولین نسخه از صفحه گسترده ضرب جهانی، لوتوس 1-2-3، به طور کامل در زبان اسمبلی 8086 نوشته شده و از قضا، بازنویسی آن در زبان به فرض سطح بالایC است که تقریباً شرکت را در اواخر 1980 ورشکست کرد [3].
2-2-2 صفحه گسترده‌ها و زبان‌های نسل چهارمبرنامههایی مانند لوتوس 1-2-3 و پیش ساز آن VisiCalc دیدگاه افرادی که میخواهند برنامه بنویسند را تغییر اساسی میدهند. یک نسل کامل از حسابداران، تحلیلگران مالی، دانشمندان و مهندسان به این درک رسیدند که آن‌ها میتوانند موارد آماده به استفاده و همچنین راه‌حل‌ها را که تنها با یک صفحه گسترده و دانش کمی از ماکروها مسلح شدهاند برای خود توسعه دهند. ماکروهای صفحه گسترده احتمالاً یکی از اولین زبانهای خاص دامنه برای پیدا کردن راه خود در خارج از صومعه جامعه فناوری اطلاعات و در دست کاربرند [3].
زبان‌های نسل چهارم، نسبت به زبانهای سطح بالای سنتی که به عنوان نسل سوم زبانها شناخته میشوند به عنوان زبانهای کارآمدتری برای توسعه برنامههای کاربردی تبلیغ شده‌اند و به همین دلیل افراد از فکر کردن به این نکته که سن برنامهنویسهای حرفهای به یک پایان میرسد و اینکه یک کاربر عادی کسب‌وکار میتواند از یک زبان نسل چهارم برای توسعهی برنامهی کاربردی خود استفاده کند، عفو میشوند.
پیچیدگی اکثر برنامه‌های کاربردی به این است که ساخت آن‌ها با چند ساختار واضح ممکن باشد. زبانهای نسل چهارم تمایل دارند که یک محیطی کلیدی، به همراه ابزارهای یکپارچه نرم‌افزار و محیط زمان اجرا باشند. محیطی که زبان نسل چهارم ارائه میکند برنامهنویس را محدود میکند، اما برنامههای کاربردی با یک زبان نسل چهارم میتوانند با سرعت بالا و با حداقل مقدار برنامهنویسی ساخته شوند.
زبانهای نسل چهارم با درک مدرن از یک زبان خاص دامنه فرق دارد. به طور کلی به زبان خاص دامنه به گونهای نگریسته میشود که یک زبان کوچک با یک هدف خاص باشد و یک زمان اجرا و یا یک مجموعه ابزار کامل را در هنگام استفاده تحمیل نکند. بهترین زبانهای خاص دامنه میتوانند باهم آمیخته و تطبیق داده شوند و در ترکیب با یک زبان برنامهنویسی همه منظوره مانند C++ یا جاوا استفاده شوند تا برنامههای کاربردی را بسازند.
2-2-3 برنامه‌نویسی زبان گراوقت آن است که انقلاب فنآوری جدیدی در توسعه نرم‌افزار آغاز شود و شکل این انقلاب در حال روشن و روشنتر شدن است. مدل فکری برنامهنویسی بعدی تقریباً در راه است که هنوز به طور کامل شکل نگرفته است و بخشهای مختلف نامهای مختلفی همانند برنامهنویسی عمدی، برنامهنویسی مولد و غیره روی آن میگذارند. یک پیشنهاد خوب اتحاد تمام این رهیافتهای جدید تحت نام «برنامه نویسی زبان گرا» است.
نگرش امروزی به برنامهنویسی، پیشفرضهای حیاتی در خود دارد که برنامهنویس را محدود کرده است و باید اعتقادات سنتی کنار گذاشته شود. زبانهای برنامهنویسی سنتی از جمله زبان برنامهنویسی شیءگرا با اینکه عملکرد خوبی دارند اما زمانی که در برابر مشکلات بزرگ استفاده میشوند، شکاف ایجاد میکنند. اینجا صحبت در مورد محدودیتهای برنامهنویسی است که برنامهنویس را مجبور میکند مانند رایانه فکر کند به جای اینکه رایانه را مجبور کند که بیشتر شبیه برنامه‌نویس فکر کند. اینها به طور جدی، محدودیتهایی است با ریشههای عمیق که برای غلبه بر آنها تلاشهای بسیاری لازم است و باید به طور کامل راه نوشتن برنامه دوباره تعریف شود [2].
ساخت برنامههای کاربردی از تعداد زیادی از زبانهای خاص دامنه کوچک که مختص فضای مسئله خاصی هستند، در یک سبک توسعه، برنامهنویسی زبان گرا نامیده میشود. این سبک از برنامه‌نویسی، هنگامی که برنامهنویس HTML، CSS، SQL و جاوا را برای ساخت برنامه‌های کاربردی باهم ترکیب کرده و تطابق میدهد، تا اندازهای برای اکثر توسعه‌دهندگان تبدیل به یک هنجار میشود. محور برنامه‌نویسی زبان گرا این است که همهی ما باید به ورای بهرهبرداری از این زبانهای عمومی که در دسترس هستند برویم و زبانهای خاص دامنه خودمان را پیادهسازی کنیم که فضای مسئله‌ی خاصی را نشان میدهند که ما در حال کار کردن روی آن هستیم [5].
در حالت ایده آل، برنامهنویس بودن به این معنی است که بتوان هر کاری را با آزادی و کنترل کامل بر روی یک رایانه انجام داد؛ اما در واقعیت، برنامهنویسان امروزه آزادی محدودی دارند. مطمئناً آنها میتوانند هر کاری را بر روی یک رایانه انجام دهند، اما برای برخی از کارها باید سالها تلاش کنند درحالی‌که برای انجام آن کار ممکن است به زمان خیلی کمتری نیاز باشد. برنامهنویسان خود را محدود کردهاند زیرا به شدت به زیرساختهای برنامهنویسی یعنی زبان و محیطی که از آن استفاده میکنند وابسته هستند که به راحتی نمیتوانند تغییرشان دهند.
اگر برنامهنویس میخواهد در یک زبان توسعههایی ایجاد کند، باید در انتظار طراح زبان بماند تا آن را به‌روزرسانی کند. اگر نیاز به قدرت بیشتری از محیط توسعه یکپارچه دارد، باید منتظر بماند تا فروشنده آن محیط، ویژگیهای جدیدی به آن اضافه کند. این وابستگی است که آزادی کامل را محدود میکند. مطمئناً، برنامهنویس میتواند برای خود مترجم و یا محیط توسعه یکپارچه بنویسد. به همین دلیل کار بر روی ویرایشگرهایی مانند IntelliJ IDEA شروع شد، چرا که اکثر برنامهنویسان از وابسته بودن به مترجمهای جاوای موجود که ضعیفاند خسته شده بودند؛ اما این کار نیازمند زمان زیاد و تلاش فراوان است و به سادگی برای همهی برنامهنویسان عملی نیست. تفاوت بزرگی میان آزادی نظری و آزادی عملی وجود دارد. هنگامی که در مورد آزادی در اینجا صحبت میشود، منظور آزادی عملی است. راه دستیابی به این آزادی عملی، کاهش سطح وابستگی است. به عنوان مثال، یکی از اهداف اصلی جاوا کاهش وابستگی به سیستم‌عامل است که به توسعهدهندگان آزادی میدهد بر روی سیستم‌عامل‌های مختلف توسعهی خود را انجام دهند؛ بنابراین، برای به دست آوردن آزادی در زبان و محیط، باید وابستگی برنامه به آن‌ها کاهش یابد.
تمام زبانهای همه منظوره، مانند جاوا یا C++، به برنامهنویس توانایی انجام هر کاری را با یک رایانه میدهند. این حداقل به صورت نظری درست است، اما همان طور که بعداً نشان داده خواهد شد، زبانهای همه منظوره تمایل به بی‌فایده بودن دارند. متناوباً، میتوان از زبان‌های خاص دامنه استفاده کرد چرا که در یک دامنه مسئله‌ی خاص بهرهوری بیشتری دارند. مانند SQL برای نوشتن کوئریهای پایگاه داده که در حوزهی خود بهرهوری بالایی دارند. قدرت زبانهای خاص دامنه، مختص دامنه بودن است که مادامی که هر برنامه در دنیای واقعی شامل حوزههای مختلف باشد همچنین ضعف آنها نیز به شمار میرود [2].
این یک استفهام برای اهداف عمومی در مقابل دامنه خاص نیست. برنامهنویس تمام آزادیها را میخواهد تا قادر به انجام هر کاری باشد و در همان زمان نیز بالاترین بهرهوری را داشته باشد. هنوز برای انجام این کار هیچ راه خوبی وجود ندارد. در حالت ایده آل، میتوان از زبانهای مختلف برای هر بخش تخصصی از برنامه استفاده کرد و همه باهم به طور منسجم کار کنند و محیط نیز، به طور کامل از این زبان با فاکتوردهی مجدد، تکمیل کد، هدایت و تمام ابزارهای مفید دیگر که برای زبانهای اصلی در دسترس هستند، حمایت میکند. برای رسیدن به این استقلال نیاز است تا در ایجاد، استفاده مجدد، تغییر زبان و محیط آزادی وجود داشته باشد. اگر مشکل توسعهی آسان زبان و محیط حل شود، یک جهش بزرگ رو به جلو برای برنامهنویسان خواهد شد. این همان جایی است که زبان برنامه‌نویسی گرا پا به میدان میگذارد.
برای درک اینکه زبان برنامه‌نویسی گرا چیست، ابتدا برنامهنویسیهای اصلی امروزی بررسی خواهند شد. میتوان گفت این زبانها به طور تقریبی مراحل زیر را طی میکنند:
فکر: یک برنامه باید نوشته شود، بنابراین باید یک مدل مفهومی در ذهن برنامهنویس در مورد چگونگی حل مشکل تشکیل شود.
انتخاب کردن: برنامهنویس تعدادی از زبانهای همه منظوره را برای نوشتن راه حل انتخاب میکند (مانند جاوا یا C + +).
نوشتن: برنامهنویس راه حل را با انجام یک نگاشت دشوار از مدل مفهومی خود به زبان برنامهنویسی می‌نویسد.
گام برنامهنویسی گلوگاه است زیرا در بسیاری از موارد نگاشت کاری آسان یا طبیعی نیست ( REF _Ref375943816 h شکل ).
شکل 2-1: برنامه‌نویسی جریان اصلی با یک زبان همه‌منظوره [2]روش ذکرشده برای برنامهنویسان در بیان برنامههای پیچیده، روشی کارا نیست و این امر ثابت شده است. در مقابل، برنامهنویسی زبان گرا به این‌گونه کار میکند:
فکر: یک برنامه باید نوشته شود، بنابراین برنامهنویس باید یک مدل مفهومی در ذهن خود در مورد چگونگی حل مشکل شکل دهد.
انتخاب کردن: برنامهنویس تعدادی از زبانهای خاص دامنه را برای نوشتن راه حل انتخاب میکند.
ایجاد: اگر هیچ زبان خاص دامنه مناسبی برای مسئله‌ی وجود نداشت، برنامهنویس زبانی ایجاد میکند که مناسب باشد.
برنامه‌نویسی: با انجام یک نگاشت نسبتاً مستقیم از مدل مفهومی خود به زبانهای خاص دامنه، راه حل را مینویسد.
در حال حاضر، گام برنامهنویسی بسیار کمتر از این است که یک تنگنا باشد چرا که زبانهای خاص دامنه، ترجمهی مسئله به چیزی که برای رایانه قابل‌درک باشد را بسیار سادهتر میکنند ( REF _Ref375943965 h شکل ). ممکن است این‌گونه به نظر برسد که مشکل فقط به «مرحلهی ایجاد» منتقل شده است، اما ترکیبی از ابزارهای پشتیبانی و استفاده از برنامه‌نویسی زبان گرا این مرحله را بسیار آسانتر میکنند.
شکل 2-2: برنامه‌نویسی زبان گرا با زبان خاص دامنه [2]هدف برنامهنویسی زبان گرا این است که باید بتوان بر حسب مفاهیم و تصاویر ذهنی، روی مسئله کارکرد به جای اجبار در ترجمه ایدهها و مفاهیمی که یک زبان همه منظوره قادر به فهم آنها باشد; به عنوان مثال کلاسها، روشها، حلقهها، شرطی و غیره. برای رسیدن به این هدف، به استفاده از زبانهای خاص دامنه نیاز است و آنها باید ایجاد شوند.
2-4 برنامه در برنامه‌نویسی زبان گراامروزه، اکثر برنامهنویسان فکر میکنند برنامهنویسی یعنی نوشتن مجموعهای از دستورالعمل‌ها برای رایانه دنبال شوند. اینگونه آموزش داده شده است که رایانه‌ها بعد از ماشین تورینگ مدلسازی شدند و بنابراین آن‌ها بر حسب مجموعهای از دستورالعملها فکر میکنند؛ اما این دیدگاه برنامهنویسی ناقص است. این معنی برنامهنویسی هدف‌دار را دچار سردرگمی میکند.
زمانی که یک مسئله باید حل شود، برنامهنویس در سر خود در مورد راه حل فکر میکند. این راه حل در واژهها، تصورات، مفاهیم، ​​افکار و یا هر چیز دیگری نشان داده شده است. این یک مدل است در سر برنامهنویس که چگونه این مسئله باید حل شود. او تقریباً هرگز در مورد آن به عنوان یک مجموعهای از دستورالعملها فکر نمیکند، بلکه به آنها به چشم مجموعهای از مفاهیم وابسته به هم نگاه میکند که مخصوص دامنهای هستند که در آن کار میکند. برای مثال، اگر در دامنه رابط کاربری گرافیکی فکر میکند، به اینگونه میاندیشد که «من میخواهم این دکمه به اینجا برود، این فیلد به اینجا برود و این جعبهی صفحه خالی باید یک لیست از برخی از دادهها را در خود داشته باشد.» حتی ممکن است آن را در ذهن خود بدون هیچ‌گونه کلمهای به تصویر بکشد.
این مدل ذهنی یک راه حل است زیرا میتواند این مدل را برای یک برنامهنویس دیگر با جزئیات کافی توضیح دهد به طوری که برنامهنویس دیگر میتواند با آن یک برنامه بنویسد (به عنوان مثال در جاوا) که این برنامه مسئله را حل خواهد کرد و نیازی ندارد که راه حل را بر حسب یک زبان برنامهنویسی توضیح دهد، برنامه میتواند تقریباً در هر شکلی توضیح داده شود. برای اینکه توضیح دهد که چگونه یک فرم گرافیکی را ذخیره کند، فقط فرم را ترسیم میکند. به عنوان مثال، اگر این طراحی به اندازه کافی جزئیات را گفته باشد، بنابراین طراحی به خودی خود نشان‌دهنده راه حل است. برنامه باید چنین بازنماییهای خاص دامنهای باشد؛ به عبارت دیگر، باید یک روش باشد که به برنامهنویس اجازه دهد تا از این بازنمایی به عنوان یک برنامهی واقعی استفاده کند، نه فقط به عنوان یک راه برقراری ارتباط با دیگر برنامه‌نویسان؛ بنابراین این منجر به تعریف غیررسمی از برنامه میشود: برنامه هر گونه راه حل بدون ابهام یک مشکل است. یا به بیان دقیق تر: برنامه هر مدل تعریف‌شده‌ی دقیق از یک راه حل برای بعضی از مسائل در برخی از دامنههاست که با استفاده از مفاهیم دامنه بیان شده است.
این است دلیل اصلی که برنامهنویسان باید این آزادی را داشته باشند تا زبان خود را به گونهای ایجاد کنند که بتوانند راه‌حل‌ها را در اشکال طبیعی بیشتری بیان کنند. زبانهای همه منظوره بدون ابهام هستند، اما بیش از حد طولانیاند و گزافهگویی دارند و همچنین مستعد خطا هستند. زبان طبیعی (به عنوان مثال انگلیسی) بسیار غنی است، اما در حال حاضر بیش از حد دشوار است چرا که بسیار غیررسمی و مبهم است.
باید به راحتی بتوان اقدام به ایجاد زبانهای خاص دامنه رسمی و با تعریف دقیق کرد؛ بنابراین زبان برنامه‌نویسی گرا نه فقط برای نوشتن برنامههاست، بلکه زبانی را نیز ایجاد میکند که با آن بتوان برنامهها را نوشت؛ بنابراین برنامهها نزدیکتر به دامنهی مسئله نوشته خواهد شد به جای دامنهی مجموعهای از دستورالعملهای رایانه و به گونهای که نوشتن آنها بسیار ساده‌تر باشد.
همه این ایده را دارند که یک برنامه به عنوان یک متن ذخیره شده است، یعنی یک جریان از کاراکترها. پس از همهی اینها، ابزارهای بیشماری برای ویرایش، نمایش و دست‌کاری متن وجود دارد. امروزه بخشهای مرکزی زبانهای برنامهنویسی دستور زبان، تجزیه کنندهها، مترجم‌ها و اشکالزداهای خط گرا هستند؛ اما متن برنامه فقط یک نماینده از این برنامه است. برنامهها متن نیستند. اگر برنامهها وادار شوند که متن باشند، مشکلات بسیاری به وجود خواهد آمد که همگان ممکن است حتی از آن آگاه نباشند چرا که به راههای مختلف برای ذخیره و کار با برنامهها نیازاست.
هنگامی که یک مترجم کد منبع را ترجمه میکند، متن را به یک ساختار درخت مانند گراف تجزیه میکند که «درخت نحوی انتزاعی» نامیده میشود. برنامهنویسان در هنگام خواندن کد منبع، اساساً همان عملیات ذهنی را انجام میدهند. هنوز باید در مورد ساختار درخت گونه‌ی برنامه فکر کنند. به همین دلیل است که کروشه و پرانتز و مانند آنها وجود دارند. همچنین به همین دلیل است که نیاز به قالب و تو رفتگی کد و دنبال کردن قراردادهای برنامهنویسی دارند، چرا که این کار خواندن کد منبع را آسان تر میکند. آنها متوسل به ذخیرهسازی متن میشوند به این دلیل که در حال حاضر، راه جهانی و راحت برای خواندن و ویرایش برنامهها با یک ویرایشگر متن است؛ اما باز هم هزینهای پرداخت میشود چرا که نمایشدهندههای متن برنامهها دارای اشکالات بزرگاند، مهم‌ترین آنها این است که گسترش زبانهای برنامهنویسی مبتنی بر متن بسیار دشوار است. اگر برنامهها به صورت متن ذخیره شوند، برنامهنویس نیاز به یک دستور زبان بدون ابهام دارد تا بتواند این برنامه را تجزیه کند. از آنجا که ویژگیها به زبان اضافه‌شده‌اند، ایجاد گسترشهای جدید در برنامه به گونهای که زبان مبهم نشود، کار بسیار دشواری است. نیاز است انواع بیشتری از کروشه‌ها، عملگرها، کلمات کلیدی، قواعد سفارش، تودرتو و غیره اختراع شود. طراحان زبان مقادیر زیادی از زمان خود را صرف تفکر در مورد نحو متن کرده و تلاش میکنند راه‌های جدیدی برای گسترش آن پیدا کنند.
اگر میخواهیم ایجاد زبان را ساده سازیم، باید نمایش و ذخیرهی برنامه، از خود برنامه جدا شود. باید برنامه به طور مستقیم به عنوان یک گراف ساختار ذخیره شود، این کار اجازه میدهد هرگونه گسترشی که نیاز است در برنامه ایجاد شود. گاهی اوقات، حتی به کل نیازی به در نظر گرفتن ذخیره‌سازی متن وجود ندارد. امروزه یک مثال خوب، یک صفحه گسترده اکسل است. اکثر مردم به طور کلی نیاز ندارد با قالب ذخیره‌شده سروکار داشته باشند، در آنجا همیشه زمانی که یک فرضیه مطرح میشود ویژگیهای ورودی و خروجی وجود دارد. تنها دلیل واقعی که امروزه از متن استفاده میشود این است که هیچ ویرایشگری که بهتر از ویرایشگرهای متنی باشد وجود ندارد؛ اما میتوان این را تغییر داد.
مشکل این است که ویرایشگرهای متنی هوشمند نیستند و نمیدانند که چگونه با ساختار اساسی گراف برنامه کار کنند؛ اما با ابزار مناسب، ویرایشگر میتواند به طور مستقیم با ساختار گراف کار کند و به برنامهنویس آزادی استفاده از هر گونه نمایش مجازی که میخواهد را بدهد. میتوان برنامه را به عنوان متن، جداول، نمودارها، درختان، یا هر چیز دیگری ارائه داد. حتی میتوان از نمایشهای مختلف برای مقاصد مختلف استفاده کرد، به عنوان مثال یک نمایش گرافیکی برای مشاهده و یک نمایش متنی برای ویرایش. میتوان از نمایشهای خاص دامنه برای بخشهای مختلف کد استفاده کرد، به عنوان مثال نمادهای ریاضی گرافیکی برای فرمولهای ریاضی، نمودار گرافیکی برای نمودار، ردیفها و ستونها برای صفحات گسترده و غیره. میتوان از مناسبترین نمایش برای دامنه مسئله استفاده کرد که ممکن است متن باشد، اما به متن محدود نمیشود. بهترین نمایش بستگی به این دارد که برنامهنویس چگونه در مورد دامنه مسئله فکر میکند. این انعطافپذیری در نمایشها، این زمینه را فراهم میآورد تا ویرایشگرها قویتر از همیشه شوند، چرا که نمایشهای مختلف میتوانند راههای تخصصی برای ویرایش داشته باشند [2].
2-5 زبان‌های خاص دامنهزبان‌های خاص دامنه بنا به تعریف به زبان‌هایی گفته می‌شود که حیطه خاصی از محاسبات را هدف گرفته‌اند. این زبان‌ها اگر به درستی انتخاب و به‌کاربرده شوند، می‌توانند در حوزه کاربردی خود، کدهای پیچیدهی زبان‌های دیگر را به کدهای ساده و خوانا تبدیل کرده، ارتباط مؤثرتر با مشتریان را فراهم کرده، بهره‌وری را بالاتر برده و گلوگاه‌های فرآیند کد نویسی را از بین ببرند. این زبان‌ها معمولاً کوچک هستند و بر جنبه خاصی از یک سیستم نرم‌افزاری متمرکزشده‌اند. با این زبان‌ها نمی‌توان یک برنامه کامل نوشت، بلکه معمولاً در یک سیستم نرم‌افزاری که خودش با یک زبان همه منظوره نوشته شده است، از چندین زبان خاص دامنه استفاده می‌شود (تفکر برنامه‌نویسی زبان گرا) [6].
برای کارشناسان دامنه سادهتر است که از زبانهای خاص دامنه استفاده کنند تا از زبانهای خصوصیات رسمی، همچنین دقت بالاتر در زبانهای خاص دامنه نسبت به زبان‌های طبیعی، ساخت ابزار را برای آن آسان تر می‌کند و این ساده شدن به کمک محدود کردن زبانهای خاص دامنه به دامنهی خط محصول نرم‌افزار در حال توسعه به دست آمده است [7].


به رغم این‌که مدت مدیدی از پدیدار شدن زبانهای خاص دامنه می‌گذرد، اما فقدان دانش برنامه‌نویسی با این زبان‌ها مانع بزرگی در توسعه و فراگیری آن‌ها است و به همان میزان در کاهش سرعت و بهره‌وری پروژه‌های خاص نرم‌افزاری مؤثر است. معمولاً بر استفاده از زبانهای خاص دامنه به عنوان لایه‌ای روی یک کتابخانه معمولی تأکید فراوانی شده است. به این ترتیب، برنامه‌نویس این دو مورد را باهم پیش برده و روش‌هایی را نیز در زمینه تولید کد یاد خواهد گرفت [8].
در بسیاری از زبانهای خاص دامنه برای رسیدن به درک آن‌ها نیاز به مهارتهای برنامهنویسی است و توسط متخصصین حرفه‌ای فناوری اطلاعات و نرم‌افزار در کارهای روزانه، ساختار و سیستمهای حفظ و مدیریت استفاده میشود. آن‌ها برای یک جنبه فنی ویژه از توسعه سیستم خاص هستند؛ بنابراین حوزهی CSS به عنوان یک زبان خاص دامنه و به طور کلی توسعهی وب و به خصوص سبک نگارش و طرحبندی است. بسیاری از توسعهدهندگان وب از یک پس زمینه طراحی گرافیکی شروع و تبدیل به متخصصینی به عنوان کد نویسان HTML، CSS و جاوا اسکریپت میشوند، تنها به این دلیل که این کار به آن‌ها کنترل ریزدانه‌ی بهتری در فرایند طراحی میدهد. بسیاری از طراحان گرافیک، به همین دلیل، در نهایت خود را به گونهای در مییابند که برای بهتر شدن کد از ابزارهای گرافیکی مانند دریمویور اجتناب میکنند. هدف در زندگی این نیست که همه به یک کد نویس تبدیل شوند. با اینکه بسیاری از زبانهای خاص دامنه در قلمرو برنامهنویس باقی میمانند، موارد بسیاری وجود دارند که در آن یک زبان خاص دامنه که به خوبی طراحی‌شده، میتواند با سایر کسانی که در فرایند توسعه سهم دارند، به غیر از توسعه‌دهندگان حرفهای استفاده شود. در برخی موارد، زبانهای خاص دامنه میتوانند آنهایی که در فرایند توسعه سهم دارند را قادر سازند باعث به وجود آمدن قسمتهایی از سیستم شوند به گونه‌ای که این قسمتها را قادر سازند که خودشان، خود را کد نویسی کنند. در موارد دیگر، زبان خاص دامنه میتواند یک نمایش از سیستم شود که به اشتراک گذاشته شده است. اگر هدف یک زبان خاص دامنه ویژه، پیاده‌سازی قوانین کسب‌وکار است، به صورت ایدهآل، آن زبان خاص دامنه باید قانون کسب‌وکار را به گونه‌ای بیان کند که هم ذینفعان کسب‌وکار که آن را مشخص کرده‌اند و هم برنامهنویسی که آن را نوشته است وقتی آن را میخوانند به طور واضح آن را درک کنند [9].
در اصل، زبان خاص دامنه یک نام جدید برای چیزی است که ما هر روز در زندگی برنامهنویسی حرفه‌ای خود از آن استفاده میکنیم. برنامههای کاربردی زیادی وجود ندارند که بتوانند به طور کامل در یک زبان همه منظوره واحد نوشته شوند. به این ترتیب ما همه‌روزه مصرف‌کنندگان تعداد زیادی از زبانهای خاص دامنه مختلف هستیم که هر کدام از آنها مختص یک هدف خاص است. اصطلاح زبان خاص دامنه فقط چند سال است که وجود دارد. این اصطلاح یک زبان برنامهنویسی را توصیف میکند که مختص یک دامنهی مسئله‌ی خاص است. زبانهای خاص دامنه مدت زمان زیادی است که در اطراف ما هستند. یکی از ویژگیهای هیجان‌انگیز یونیکس همیشه زبانهای مینی آن بوده است. زبانهای خاص دامنه شامل مجموعهای غنی از زبانهای حروف‌چینی (troff, eqn, pic)، ابزارهای shell(awk, sed and so on) و ابزارهای توسعه نرمافزار (make, yacc, lex) میشوند. [10]
2-5-1 طراحی و پیاده‌سازی زبان خاص دامنهزبانهای خاص دامنه اشکال مختلفی دارند. برخی از زبانهای خاص دامنه، مانند مینی زبان‌های یونیکس (sed awk, troff)، ساختاری نحوی دارند که برای آن زبان خاص، یکتا است. برای اجرای چنین زبانهای خاص دامنهای، باید قادر به تجزیه این ترکیب نحوی به چیزی غیر از فایلهای متنی بود که حاوی کد منبع آن زبان خاص باشد تا بتوان زبان خاص دامنه خود را در این سبک (که شامل پیادهسازی یک مترجم کوچک است که از lexing و ابزار تجزیه مانند LEX، YACC و یا antlr استفاده میکند)، پیادهسازی کرد [5].
نوشتن مترجم یک مهارت خاص است که خارج از مجموعه مهارتهای اکثر گروههای توسعه نرم‌افزار است. نوشتن تجزیه کننده‌ای اختصاصی و یا مترجم دستور زبان، نیازمند تلاش قابل‌توجهی است، مگر اینکه زبان خاص دامنه بخواهد به صورت کلی استفاده شود که این فراتر از محدودهی بسیاری از زبانهای خاص دامنه خاص برنامه است.
بسیاری از زبانهای خاص دامنه که استفاده میشوند، در زبانهای دیگر جاسازی‌شده‌اند. نمونهی آن اکثر اسکریپتهای پیکربندی XML در پلت فرم جاواست. این مینی زبانهای خاص دامنه بر پشت نحو XML سوار شدهاند و به صورت اختیاری میتوانند از یک تعریف شِما برای تعریف نحو خاص خودشان استفاده کنند.
2-5-2 انواع زبان‌های خاص دامنهزبانهای خاص دامنه به سه دسته اصلی تقسیم میشوند: زبانهای خاص دامنه خارجی، زبانهای خاص دامنه داخلی و میز کار زبان: [6]
زبان خاص دامنه خارجی، یک زبان جدا از زبان اصلی برنامهی کاربردی است که برنامه با آن کار میکند و معمولاً یک نحو سفارشی دارد، اما استفاده از نحو یک زبان دیگر نیز رایج است (XML انتخابی مکرر است). یک اسکریپت، زبان خاص دامنه خارجی است که معمولاً توسط یک کد در برنامهی میزبان بررسی و تفسیر خواهد شد (با استفاده از فنون تجزیه متن). سنت یونیکس با زبانهای کوچک، مطابق با این سبک است. نمونههایی از زبانهای خاص دامنه خارجی عبارت‌اند از عبارات منظم، SQL، AWK و فایلهای پیکربندیXML برای سیستمهایی مانندStruts و هایبرنیت.
زبان خاص دامنه داخلی روشی خاص برای استفاده از یک زبان همه منظوره است. یک اسکریپت در یک زبان خاص دامنه داخلی، کدی معتبر در زبان همه منظورهی خود است، اما تنها از یک زیرمجموعه از ویژگیهای این زبان در یک سبک خاص استفاده میکند که جنبهی کوچکی از سیستم کلی را لمس میکند. نتیجه باید به جای اینکه زبان میزبان خود را نشان دهد، احساس یک زبان سفارشی را بدهد. مثال کلاسیک این سبک، لیسپ است. برنامهنویسان لیسپ اغلب از این برنامهنویسی به عنوان ایجاد و استفاده از زبانهای خاص دامنه یاد میکنند. روبی نیز فرهنگی قوی برای زبان خاص دامنه دارد. بسیاری از کتابخانههای روبی به سبک زبانهای خاص دامنه هستند. به طور خاص، معروف‌ترین چارچوب روبی، یعنی ریلز، اغلب به عنوان مجموعهای از زبانهای خاص دامنه دیده میشود.
میز کار زبان یک محیط توسعه یکپارچه تخصصی برای تعریف و ایجاد زبانهای خاص دامنه میباشد. به طور خاص، یک میز کار زبان فقط برای تعیین ساختار یک زبان خاص دامنه استفاده نمیشود بلکه به عنوان یک محیط ویرایش سفارشی برای مردم استفاده میشود که اسکریپتهای زبانهای خاص دامنه را بنویسند. اسکریپتهای به دست آمده محیط ویرایش و زبان را صمیمانه باهم ترکیب میکنند [6].
هنگامی که صحبت از زبانهای خاص دامنه باشد، تصور میشود ساخت زبان خاص دامنه کاری دشوار است. در واقع، معمولاً کار سخت، ساخت مدل است. زبانهای خاص دامنه پس از آن فقط در بالای آن لایهبندی میشوند. هنوز تلاش لازم است تا زبان خاص دامنهای به دست آورد که خوب کار کند، اما این تلاش معمولاً از تلاشی که برای ساخت مدل اساسی میشود بسیار کمتر است. [11]
به طور کلی به زبانهای خاص دامنه به این صورت اشاره شد که آنهایی که با نحو منحصربه‌فرد خود پیاده‌سازی شدهاند، به عنوان زبانهای خاص دامنه خارجی معرفی میشوند و زبانهای خاص دامنه که در نحو یک زبان میزبان پیادهسازی شدهاند، جاسازی‌شده، و یا زبانهای خاص دامنه داخلی هستند. در حالت ایده آل، هر زمان یک زبان خاص دامنه جدید ساخته شد، بهترین چیز میتواند این باشد که به آن نحو یکتا و فردی خودش داده شود؛ بنابراین می‌توان ساختارهای زبانی تعریف کرد که هم با دامنه مسئله طراحی‌شده‌اند و هم با مخاطبان هدف در ذهن [5].
اگر کاربری که برای زبان خاص دامنه در نظر گرفته شده است، غیر برنامه‌نویس باشد، توسعهی یک نحو بر پایهی XML میتواند مشکل‌ساز باشد. XML در باز و بسته شدن و درست خاتمه دادن به برچسبها دارای قوانین خاص خود است که برای هر کس به جز یک برنامهنویس، محرمانه به نظر میرسد. در هنگام کار با زبانهای خاص دامنه که جاسازی‌شده/داخلی در زبان دیگر هستند، یک محدودیت طبیعی وجود دارد. یک زبان خاص دامنه مبتنی برXML نمیتواند کمک کند که شبیه به XML باشد.
با توجه به محدودیتهای زبان میزبان، زبانهای خاص دامنه جاسازی‌شده/داخلی، هرگز به اندازهای که یک زبان خاص دامنه خارجی سفارشی آزاد است، آزاد نخواهند بود. خوشبختانه، زبانهای خاص دامنه مبتنی بر گرووی، قادرند در قالبی ساختار دهی شوند که برای انسان خواناتر است. با این حال، آن‌ها همیشه نیاز دارند تا از نحوی که به خوبی شکل گرفته است، استفاده کنند و همیشه در هنگام طراحی زبانهای خاص دامنه مبتنی بر گرووی که برای مخاطبانتان قابل خواندن هستند، وضعیت رو به مصالحه پیش میرود.
با استفاده از برنامهنویسی زبان گرا، هدف باید ساخت زبانهای خاص دامنهای باشد که میتوانند توسط همهی ذینفعان خوانده و درک شوند. به این ترتیب، این زبانهای خاص دامنه باید تبدیل به خصوصیات به اشتراک گذاشتهی زندگی سیستم شوند، حتی اگر در پایان آنها ضرورتاً باید توسط یک برنامهنویس با درک فنی زبانهای خاص دامنه نوشته شوند.
با اینکه زبانهای خاص دامنه، بسیاری از چالشهای فعلی توسعه نرم افزار را حل میکنند، ادبیات مربوطه ادعا میکند که زبانهای خاص دامنه معمولاً یک ایراد دارند و آن تلاشهای بالای مورد نیاز برای پیادهسازی و استفاده از آنهاست. با این حال، زبانهای خاص دامنه داخلی با تلاش کمتری توسعه مییابند، چرا که بر روی یک زبان برنامه نویسی موجود ساخته شده و میتوانند از تمام زیرساختهای زبان که شامل مفسر، کامپایلر، و یا مترجم میشود، استفاده کنند. [12]
2-6 گرووی، زبان میزبانجاوا و پلت فرم جاوا با همهی چارچوب‌ها و کتابخانه‌های آن، در حال حاضر به یک جهان همه‌جانبه برای توسعه‌دهنده نرم‌افزار تبدیل شده است. ماشین مجازی جاوا بر روی همه چیز قابل‌اجراست، از بزرگ‌ترین پردازنده مرکزی گرفته تا کوچک‌ترین ریزتراشه و هر برنامهی کاربردی قابل تصوری را پشتیبانی میکند. برای اولین بار وسعت کل حوزه نرم‌افزار، از بازی‌های تلفن همراه بر روی تلفن گرفته تا مأموریت برنامههای سازمانی حیاتی، توسط این پلت فرم زبان پشتیبانی میشوند.
تاکنون، زبان برنامه‌نویسی جاوا جایگاه خود را به عنوان زبان برنامه‌نویسی استاندارد پلت فرم جاوا، به دست آورده است. این زبان به مدت تقریباً نه سال،  نیازهای برنامه‌نویسان را به بهترین شکل ممکن برطرف کرده است، اما جاوا نمی‌تواند و نباید تمام نیازهای همه گروه‌های برنامه‌نویسان را که پروژه‌ها و اهداف متفاوتی را دنبال می‌کنند برآورده سازد. چرا که زبانی با این مشخصات بخش بزرگی از قابلیت‌های خود را به نفع پاسخ‌گویی به همه کاربران از دست می‌دهد و تضعیف می‌شود. زبان جاوا مانند زبانهای‌C++‌ ، ‌C#، به شدت ساخت یافته است. این نوع زبان‌ها که گاه زبان‌های قراردادی نامیده می‌شوند، برای حل بسیاری از مسایل مناسب هستند اما پاسخگوی  همه مشکلات نیستند. زبان‌های قراردادی بسیار نکته‌سنج و خرده‌گیر هستند به این معنی که کوچک‌ترین اشکال در نوشتن برنامه، ترجمه کردن کد را ناممکن می‌سازد. اگرچه این دقت بیش از حد،  نتیجه اجرای کد را قابل پیش‌بینی می‌سازد، اما از سوی دیگر از سرعت کار برنامه‌نویس می‌کاهد.‌
در هنگام توسعه با جاوا، به خاطر در دسترس بودن کتابخانهها و یا چارچوبها هرگز محدودیتی وجود ندارد. مسلماً تنها محدودیتی که باقی میماند خود زبان است؛ مانند تمام زبانهای شیءگرای سنتی، حتی جاوا نیاز به حجم زیادی متن استاندارد و تنظیم صحنه در هنگام برنامهنویسی دارد. در جاوا، به عنوان یک زبان همه منظوره، هیچ مسئله‌ای وجود ندارد که نتوان یک راه حل برای آن کد کرد. گاهی اوقات، با این حال، بهتر است راهحل در شکل کوتاهتری از کد بیان شود که توسط زبانهای پویایی مانند روبی و پایتون پشتیبانی میشود [5].
با آمدن این زبانها و بعدها زبانهای اسکریپتی پویا یا دینامیک (دینامیک معنی گستردهای دارد، به شکل خلاصه میتوان گفت توانایی گسترش نحو و یا پشتیبانی یک فناوری در سطح زبان نه رابط برنامه کاربردی و یا نوع دهی خودکار) مثل روبی نیاز به افزوده شدن امکانات جدید به دستور زبان جاوا هر روز بیشتر و بیشتر احساس میشود. مخصوصاً اینکه رقیب تجاری جاوا یعنی .Net با پشتیبانی از تعدادی زبان برنامهنویسی برای پلت فرم آن، در برنامهنویسها ایجاد کشش میکند. همان طور که اشاره شد اضافه کردن موارد جدید به جاوا مثل چیزهایی که در C یا C ++ و یا روبی و غیره هست با فلسفه وجودی جاوا سازگار نیست [13].
اکنون زمان آن رسیده است که پلت فرم جاوا یک زبان سریع را برای پیشبرد اهداف خود به کار گیرد. جواب جاوا به این تناقضات (ارائه امکانات جدید جالب و جذاب و ایجاد زبانی به غیر از جاوا برای برنامهنویسی پلت فرم جاوا در مقابل فلسفه و مدل پیشرفت و مقاومتهایی که در مقابل امکانات جدید هست) و به شکل استاندارد و مورد تأیید سان، گرووی است. گرووی اکنون زمینه لازم برای این کار را دارد و‌ نشان‌دهنده یک دوران جدید برای پلت فرم جاوا است. دورانی که در آن جامعهی برنامهنویسان جاوا از گوناگونی و تنوع ایجادشده بهره فراوانی خواهند برد و قادر به استفاده از تمام پتانسیل‌های پلت فرم جاوا هستند. تشخیص هوشمندانه این مسئله که جاوا چیزی بیش از یک زبان برنامه‌نویسی است و درک این نکته که پلت فرم جاوا  قدرت کافی برای اینکه چند زبان همزمان روی آن کار کنند و به حیات خود ادامه دهند را دارد، از عوامل مهم در موفقیت طرح ایجاد زبان گرووی هستند. امروزه زبان‌های متعددی برای اجرا روی ماشین مجازی جاوا طراحی‌شده‌اند. گرووی به این دلیل بهترین انتخاب است که از پایه و اساس برای پلت فرم جاوا طراحی شده است. از سوی دیگر، دستور زبان آن برای توسعه‌دهندگان برنامه‌های جاوا آشناست. گرووی برخی از بهترین ویژگیهای پایتون، روبی و اسمالتاک را پیاده‌سازی می‌کند. جیتون و جی‌روبی نمونه‌های بسیار درخشانی از پشتیبانی پلت فرم جاوا از دیگر زبان‌های برنامه‌نویسی موجود هستند. با این وجود جیتون و جی‌روبی تنها درگاه‌هایی هستند که ارتباط جاوا را با زبان‌های دیگر ممکن می‌سازند. دستور زبان این درگاه‌ها برای طراحان جاوا ایجاد نشده است و حتی مجموعه کتابخانه‌های استفاده‌شده برای پیاده‌سازی آن‌ها با آنچه که برای برنامه‌نویسی جاوا استفاده می‌شود متفاوت است. در مقابل گرووی برای توسعه‌دهندگان جاوا طراحی شده است و پایه و اساس آن بر مبنای رابطهای برنامه کاربردی استاندارد پلت فرم جاوا استوار است [14].
گرووی، یک زبان شیء‌گرا است که برای پلت فرم جاوا نوشته شده است. گرووی زبانی پویاست و ویژگی‌هایی مشابه پایتون، روبی، پرل و اسمالتاک دارد. همچنین می‌تواند بعنوان یک زبان اسکریپت‌نویسی برای پلت فرم جاوا استفاده شود. دستور زبان گرووی مشابه جاوا است و کدها درون کروشه قرار می‌گیرند. این کدها به صورت بایت کد ترجمه می‌شوند و سپس توسط ماشین مجازی جاوا اجرا می‌شوند. کدهای گرووی می‌توانند به سادگی با دیگر کدهای جاوا و همچنین با کتابخانه‌های جاوا کار کنند. از دیگر ویژگیهای مترجم گرووی این است که می‌تواند بایت کدهای استاندارد جاوا تولید کند. به این ترتیب کدهای گرووی را می‌توان در هر پروژه جاوا مورد استفاده قرارداد. بیشتر کدهای جاوا در مترجم گرووی شناخته می‌شوند. به این ترتیب انتقال کد بین دو زبان بسیار ساده است. توضیحات کاملتر در ضمیمه‌ی یک ذکر شده است.
2-7 آزمون نرم‌افزاراهمیت آزمایش نرم‌افزار و اثرات آن بر کیفیت نرم‌افزار نیاز به تأکید بیشتری ندارد. داچ دراین‌باره این‌گونه بیان مینماید:
توسعه سیستمهای نرم‌افزاری شامل یک سری فعالیت‌های تولید می‌باشد که امکان اشتباهات انسانی در آن زیاد است. خطاها در ابتدای یک فرآیند و مراحل توسعه بعدی آن ظهور مینمایند. به دلیل عدم توانایی انجام کارها و برقراری ارتباط به صورت کامل، توسعه نرم‌افزار همواره با فعالیت تضمین کیفیت همراه است. آزمایش نرم‌افزار عنصری حیاتی از تضمین کیفیت نرم‌افزار میباشد و مرور تقریبی مشخصه، طراحی و تولید کد را نشان میدهد.
آزمایش، مجموعه فعالیت‌هایی است که میتواند از قبل به صورت ساماندهی شده برنامهریزی و هدایت شود. به این دلیل، باید الگویی برای آزمایش نرم‌افزار تعریف شود. این الگو شامل مجموعه مراحلی است که میتوان فنون خاص طراحی نمونه‌های آزمایش و روش‌های آزمایش را در آن قرارداد.
چند راهبُرد آزمایش نرم‌افزار در این رابطه پیشنهاد شده است. همه آن‌ها برای توسعه‌دهنده نرم‌افزار، الگویی را به منظور آزمایش فراهم می‌کنند و همگی دارای خصوصیات زیر هستند:
آزمایش از سطح مؤلفه شروع میشود به سمت خارج در جهت مجتمع سازی کل سیستم رایانه‌ای پیش میرود.
فنون متفاوت آزمایش، در نقاط زمانی مختلف مناسب میباشند.
آزمایش توسط توسعه‌دهنده نرم‌افزار و برای پروژههای بزرگ توسط گروه مستقل آزمایش، هدایت میشود.
آزمایش و اشکال‌زدایی فعالیتهای متفاوتی هستند، اما اشکال‌زدایی باید با هر راهبُرد آزمون همراه باشد.
یک راهبُرد برای آزمایش نرم‌افزار باید آزمایشهای سطح پایینی را هدایت کند که برای بازبینی صحت پیادهسازی یک قطعه کد کوچک لازم میباشند. همچنین این راهبُرد باید آزمایشهای سطح بالایی را سازمان‌دهی کند که اکثر توابع سیستم را در رابطه با نیازهای مشتری اعتبارسنجی مینمایند. یک راهبُرد باید راهنماییهایی را برای مجری و مجموعهای از علائم نشان‌دهنده را برای مدیر فراهم نماید. چون این مراحل راهبُرد آزمایش، زمانی انجام میشوند که فشار مربوط به پایان مهلت، شروع به افزایش مینماید، پیشرفت باید قابل اندازهگیری باشد و مشکلات باید تا حد امکان به سادگی برطرف شوند [15].
2-7-1 اهداف آزموندر مورد آزمایش نرم‌افزار، میر چند قانون زیر را بیان می‌کند که اهداف مناسبی برای آزمایش هستند: [15]
آزمایش فرآیندی است شامل اجرای برنامه باهدف یافتن خطا.
یک نمونه آزمایش خوب، نمونه‌ای است که با احتمال بالایی خطاها را بیابد.
آزمایش موفق، آزمایشی است که خطاهای یافت نشده تاکنون را بیابد.
این اهداف تغییری اساسی در دیدگاه ایجاد مینمایند. این اهداف باعث تغییر در دیدگاه متداولی میشوند که آزمایش موفق را آن نوع آزمایشی میداند که در آن خطایی یافت نشود. هدف، طراحی آزمایشهایی است که به طور سامان‌بخش ردههای متفاوتی از خطاها را آشکار نمایند و این عمل را با حداقل مقدار زمان و فعالیت انجام دهند
2-7-2 انواع آزمونآزمون نرم‌افزار به گونه‌های مختلفی انجام می‌شود که در ادامه بررسی خواهند شد.
2-7-2-1 آزمون جعبه سفیدآزمایش جعبه سفید، که گاهی آزمایش جعبه شیشهای نامیده میشود، یک روش طراحی نمونههای آزمایش است که از ساختار کنترل طراحی رویهای برای هدایت نمونههای آزمایش استفاده میکند. با استفاده از روشهای آزمایش جعبه سفید، مهندس نرم‌افزار میتواند نمونههای آزمایشی را به دست آورد که: [16]
تضمین نمایند که تمام مسیرهای مستقل داخل پیمانه حداقل یک بار آزمایش شوند.
تمام تصمیمات شرطی را در دو بخش درست و غلط بررسی نمایند.
تمام حلقهها را در شرایط مرزی و در محدودههای عملیاتی اجرا کنند.
ساختمان دادههای داخلی را بررسی نمایند تا از اعتبار آن‌ها مطمئن شوند.
2-7-2-2 آزمون جعبه سیاهآزمایش جعبه سیاه که آزمایش رفتاری نیز نامیده میشود، بر نیازهای تابعی نرم‌افزار تأکید دارد. یعنی، آزمایش جعبه سیاه باعث میشود مهندس نرم‌افزار مجموعههایی از شرایط ورودی را به دست آورد که کاملاً تمام نیازهای تابعی برنامه را بررسی میکنند. آزمایش جعبه سیاه راه جایگزینی برای روش جعبه سفید نیست. در عوض، روشی تکمیلی است که احتمالاً رده متفاوتی از خطاها را نسبت به روش‌های جعبه سفید آشکار می‌کند. به واسطه‌ی آنکه آزمون وب‌سایت از دید کاربر انجام میشود، روش پیشنهادی در این پایاننامه یک آزمون جعبه سیاه میتواند در نظر گرفته شود.
آزمایش جعبه سیاه سعی در یافتن خطاهایی در دستهبندیهای زیر دارد:
توابع غلط یا حذف‌شده
خطاهای واسط‌ها
خطا در ساختمان دادهها یا دسترسی به بانک اطلاعاتی خارجی
خطاهای رفتاری یا کارایی
خطاهای آماده سازی و اختتامیه
برخلاف آزمون جعبه سفید که در اوایل فرآیند آزمایش انجام میشود، آزمایش جعبه سیاه در مراحل آخر آزمون به کار گرفته میشود. چون آزمایش جعبه سیاه عمدتاً به ساختار کنترلی توجهی ندارد، توجه بر دامنه اطلاعات متمرکز میشود. آزمایشها برای پاسخگویی به سؤالات زیر طراحی میشوند:
چگونه اعتبار عملکردی آزمایش میشود؟
چگونه رفتار و کارایی سیستم آزمایش میشود؟
چه ردههایی از ورودی، نمونههای آزمایش خوبی میسازند؟
آیا سیستم مخصوصاً به مقادیر خاص ورودی حساس است؟
چگونه مرزهای یک رده از دادهها مجزا میشود؟
سیستم چه نوساناتی برای سرعت و حجم دادهها دارد؟
ترکیبات خاص دادهها چه اثری بر عملکرد سیستم دارند؟
با به‌کارگیری روشهای آزمایش جعبه سیاه، مجموعهای از نمونههای آزمایشی به دست میآیند که معیارهای زیر را برآورده میسازند:
نمونههای آزمایشی که باعث کاهش بیش از حد یک واحد از تعداد نمونههای آزمایشی میشوند که برای رسیدن به آزمایش قابل‌قبول مورد نیاز میباشند.
نمونههای آزمایشی که چیزی در مورد حضور یا عدم حضور ردههایی از خطاها ارائه دهند. به جای اینکه یک خطا مربوط به یک آزمایش خاص در حال انجام را آشکار نمایند.
2-8 کارهای مرتبطاستفاده از زبان‌های خاص دامنه برای آزمون نرم‌افزار امری متداول است. این مسئله در سال‌های اخیر که ابزارهای تولید و طراحی زبان‌های خاص منظور پیشرفت قابل‌ملاحظه‌ای داشته‌اند، بیش از پیش مورد توجه قرار گرفته است.
طبق بررسی‌های انجام‌شده زبان خاص دامنهای که به طور خاص برای انجام آزمون بار روی برنامه‌های کاربردی تحت وب باشد، وجود ندارد. اکثر زبانهای خاص دامنه موجود در حوزه آزمون نرم‌افزار، برای آزمون عملکردی برنامه‌های کاربردی (چه در فضای وب و چه در فضای سیستم‌عامل) نوشته‌شده‌اند. آزمون عملکردی برنامه‌های تحت وب، در واقع بخشی از آزمون بار است؛ به عبارت دیگر از ابزارهای موجود برای انجام آزمون عملکردی برنامه‌های وبی، می‌توان برای آزمون بار نیز استفاده کرد. در واقع آزمون بار اجرای سناریوهای مشخصی از آزمون عملکردی به صورت همزمان توسط تعداد زیادی کاربر و ثبت رفتار سیستم در برابر این درخواست‌ها است. از آنجا که زبان خاص دامنه‌ای به طور اختصاصی برای آزمون بار وجود ندارد، در این بخش اشاره‌ای به زبان‌های خاص دامنه و ابزارهای موجود برای انجام آزمون عملکردی که برای انجام آزمون بار نیز می‌توانند مورد استفاده قرار گیرند، خواهد شد.
زبان‌های مختلف هر یک به تناسب خود دارای کتابخانه‌هایی هستند که می‌توان با آن‌ها آزمون بار نیز انجام داد. با بررسی کارهای مشابه، می‌توان این کتابخانه‌ها را عمدتاً در دو دسته جای داد:
کتابخانه‌ها و چهارچوب‌های انتخاب و انجام عملیات روی عناصر موجود در صفحه وب.
کتابخانه‌های کار با نخها و اتصال‌ها.
کتابخانه‌های دسته اول عمدتاً نحو خاص خود را دارند و به همین دلیل در زمره زبان‌های خاص دامنه قرار می‌گیرند. معروف‌ترین کتابخانه در این دسته، سلنیوم است. نسخه جدید این کتابخانه، در واقع چارچوبی قابل‌حمل برای آزمون برنامه‌های کاربردی است. این چارچوب امکانی فراهم می‌کند که در آن کاربر می‌تواند با عناصر وب از طریق برنامه تعامل داشته باشد. این ابزار در زبان‌های مختلفی چون جاوا، C#، Modern C++، پرل، پایتون، PHP، روبی و گرووی قابل استفاده است. رابط برنامه کاربردی جدید مورد استفاده در این زبان‌های برنامه‌نویسی که از نسخه سلنیوم2 به بعد ارائه گردید، با نام سلنیوم وب درایور شناخته می‌شود. با استفاده از وب درایور کاربر می‌تواند در برنامه خود با برنامه کاربردی تحت وب، «تعامل کامل» داشته باشد[17]. این تعامل درست شبیه حالتی است که کاربر در مرورگر با برنامه کار می‌کند با این تفاوت که درخواست‌ها به و پاسخ‌ها از برنامه تحت آزمون، کاملاً توسط برنامه آزمون کننده مدیریت می‌شود.
هرچند با استفاده از سلنیوم آزمون‌های مختلفی روی برنامه‌های تحت وب نوشته شده است، اما تمامی این آزمون‌ها در راستای آزمون کاربردی نرم‌افزارهای وبی بوده‌اند و هیچ یک قابلیتی برای آزمون بار در نظر نگرفته‌ و طبعاً زبان خاص دامنهای نیز برای این منظور ارائه نداده‌اند.
در بسیاری از کارهای مشابه که از چهارچوب‌های خودکاری سازی مانند سلنیوم استفاده نکرده‌اند، عموماً درخواست‌ها به صورت دستی ارسال، دریافت و پردازش می‌شوند. معمولاً این نوع آزمون‌ها «کامل» نیستند زیرا تأثیرات زبان سمت کلاینت (معمولاً جاوااسکریپت) که توسط مرورگر به اجرا درمی‌آید، در آن‌ها نادیده گرفته می‌شود[18]. در این موارد تعامل با عناصر وب، مسئله مهم دیگری است. روش عمومی استفاده از عبارات منظم است تا بتوان با عناصر مختلف صفحه تعامل داشت. به طور کلی به دلیل کندی، دشواری توصیف الگوها، در برخی موارد ضعف در پشتیبانی از کُدگذاری‌های صفحه و نهایتاً امکان خطای بیشتر، در موارد کمی از عبارات منظم برای انتخاب عناصر صفحه استفاده شده است.
ابزار دیگری که می‌توان آن را در زمره زبان‌های خاص دامنه کار با عناصر وب جای داد، تویل است. این ابزار در واقع یک مرورگر کوچک و سبک خط فرمانی است که با دستورات خاص خود قادر به انجام فرآیندهایی در صفحات وب است[19]. تویل در واقع موتور برنامه‌های کاربردی وبی گوگل است و توسط این شرکت پشتیبانی می‌شود. این ابزار قادر به شناسایی خطاهای رخ داده در سطح پروتکل است اما در کل نسبت به ابزارهای دیگری چون سلنیوم قدرت و انعطاف‌پذیری کمتری دارد.
چهارچوب دیگر ویندمیل نام دارد که بسیار شبیه به سلنیوم است با این تفاوت که این چهارچوب با زبان پایتون و جاوااسکریپت نوشته‌شده و انعطاف‌پذیری سلنیوم برای استفاده در زبان‌های گوناگون را ندارد. با استفاده از این چهارچوب و بر اساس نحو خاصی که دارد، می‌توان آزمون‌های برنامه‌های کاربردی تحت وب نوشت. ویندمیل هم می‌تواند به صورت خط فرمانی و هم با ضبط رفتار کاربر در مرورگر‌ به کار رود[20].
اما دسته دوم کتابخانه‌ها، مربوط به مدیریت تعداد درخواست‌های همزمان به برنامه کاربردی است. این درخواست‌ها عمدتاً از طریق برنامه‌نویسی چندنخی پیاده‌سازی می‌شوند. هرچند مدل کلی برنامه‌نویسی چندنخی تقریباً در تمامی موارد یکسان است، اما زبان‌های مختلف هر یک قواعد خاص خود را برای کار با نخها دارند. همچنین زبان مورد استفاده باید امکان ایجاد اتصالات شبکه به طور همزمان را نیز داشته باشد.
جدول 2-1: مقایسه زبانهای خاص دامنه با زبان خاص دامنهی پیشنهادیgatling grinder twill زبان پیشنهادی
زبانهای مورد استفاده در توسعه چهارچوب یا ابزارها اسکالا موتور اصلی آن به زبان جاوا نوشته شده است اما اسکریپتهای تست آن با زبانهای جیتون و Clojure نوشته میشود. پایتون
گرووی
قابلیت دریافت و فرستادن کوکیها (مدیرت نشستها) بطور کامل از کوکیها پشتیبانی میکند مدیریت کوکی های از دید کاربر پنهان است. ارسال و دریافت کوکیها بصورت پنهان از برنامهنویس میتواند غیرفعال شود و برنامهنویس میتواند به کمک واسطهای برنامهنویسی کوکیها را دستکاری کند پشتیبانی کامل از کوکیها و قابلیت مدیریت خودکار و پنهان از برنامه نویس کوکیها از کوکیها پشتیبانی میکند.
به دلیل پشتیبانی جب از این قابلیت، زبان پیشنهادی نیز از این ویژگی پشتیبانی می کند. عملیات کار و تعامل با کوکی‌ها از دید کاربر پنهان است.
نحوهی تعریف و تزریق سناریوی تست قابلیت تعریف سناریو به کمک یک زبان خاص دامنه قابلیت تعریف سناریو به کمک زبانهای جیتون و Clojure قابلیت تعریف سناریو به کمک زبان پایتون
تعریف سناریو با استفاده از یک زبان خاص دامنه مشخص انجام می‌شود. روال انتخاب و تعامل با عناصر صفحه براساس نحو انتخابگرهای CSS3 و jQuery است.
منابع دادهای تست بار قابلیت لود داده بار از فایلهای با قالب CSV، TSV و SSV و همینطور قابلیت لود داده از پایگاه دادههای مختلف به کمک JDBC
دارای قابلیت دریافت داده پویا از فایلها با فرمتهای مختلف همینطور دادههای تصادفی و پایگاه دادهها میباشد. همینطور در گریندر این امکان وجود دارد که از دادههای ضبط شدهی تستهای قبل در تست جدید استفاده کرد. از طرفی یک رابط گرافیکی امکان تزریق دادههای پویا را در زمان تست فراهم میکند. ندارد قابلیت لود داده های ورودی از فایل های متنی
زبانهای پشتیبانی شده برای تست جاوا، زبان خاص دامنه گتلینگ، اسکالا قابلیت تست برنامه های نوشته شده به زبانهای جیتون وClojure را داراست. همچنین این چارچوب میتواند برنامههای تحت وب و API های نوشته شده با جاوا برای وب را نیز بیازماید. پایتون بطور کلی تمامی برنامههای اجرا شده در محیط وب
قابلیت کار با SSL بله بله
خیر به دلیل پشتیبانی جب از SSL، زبان پیشنهادی نیز این قابلیت را داراست.
قابلیت انجام تست بار بله بله بله بله
قابلیت انجام تست ظرفیت بله بله بله به صورت صریح ندارد اما با برخی تنظیمات میتوان به تست ظرفیت رسید.
قابلیت تست functionalityهای نرم افزار تحت وب (تست پایداری و اتکاپذیری) قابل انجام است اما به دلیل نحو این چارچوب، بسیار مشکل می باشد. قابل انجام است اما به دلیل نحو این چارچوب، بسیار مشکل می باشد. قابل انجام است اما به دلیل نحو این چارچوب، بسیار مشکل می باشد. بله، با تنظیم تعداد کاربران روی عدد 1 و مشخص کردن روال مد نظر، کاملاً می توان تست Functionality نیز انجام داد.
قابلیت انجام تست استرس بله بله با استفاده از قابلیت fork در کتابخانهی تویل میتوان فرایندهای زیادی جهت انجام تست استرس به وجود آورد. بله
وابستگی به چهارچوبهای دیگر Akka
Netty
Async Http Client بستگی به تعدادی از دیگر محصولات منبع باز دارد از جمله:
Jython
HTTPClient
JEdit Syntax
Apache XMLBeans
PicoContainer
Clojure
سلنیوم
Scotch گرووی
جب
اسپاک
متن باز بودن و مجوز منبع باز
مجوز Apache v2 منبع باز
مجوز BSD style منبع باز
مجوز MIT منبع باز
قابلیت ضبط و بازپخش یک سناریوی تست دارد. به کمک TCP proxy می تواند عملیات یک کاربر را ذخیره کند. به کمک پروژهی Scotch میتواند عملیات کاربر را ذخیره و بعداً اجرا کند. قابلیت ضبط رفتار کاربر از روی مرورگر ندارد.
پشتیبانی از درخواستهای همزمان به دلیل وجود تست استرس و نیاز به درخواست های همزمان به منظور پیاده سازی تست استرس همزمانی وجود دارد. به دلیل وجود تست استرس و نیاز به درخواست های همزمان به منظور پیاده سازی تست استرس همزمانی وجود دارد.
به دلیل وجود تست استرس و نیاز به درخواستهای همزمان به منظور پیاده سازی تست استرس همزمانی وجود دارد. بله. در ذات زبان خاص دامنه پیشنهادی این مسئله وجود دارد.
پشتیبانی از آژاکس پشتیبانی نمیکند پشتیبانی نمیکند پشتیبانی داخلی ندارد اما به کمک Browser Driverهای سلنیوم و Pamie میتواند درخواست های آزاکس بسازد پشتیبانی میشود چون جب پشتیبانی میکند.
داشتن ابزارهای جانبی یک سری ابزار خط فرمان برای اجرا و ضبط سناریو
ابزار گزارش گیری
ابزار تنظیمات
ابزار نظارت بر نحوه ی روند اجرای تست دارای یک ابزار به نامTCP proxy است که برای ضبط سناریو از آن استفاده میشود و همچنین دارای یک ابزار و یک موتور گزارشگیری و آمار گیری است. Twill-sh دارای یک ابزار خط فرمان برای اجرای سناریوهای تست است ابزار جانبی خاصی ندارد.
پشتیبانی از درخواستهای multi-part قابلیت ارسال درخواستهای multi-part دارد.
دارد ندارد دارد ولی از دید کاربر پنهان است زیرا جب این مسئله را مدیریت میکند.
شبیهسازی مرورگرها ندارد (برنامهنویس میتواند با تغییر فیلد UserAgent در درخواست HTTP مرورگرها را شبیه سازی کند) میتواند مرورگرهای وب و هر چیزی که از HTTP و HTTPS استفاده میکند را شبیهسازی کند. پشتیبانی داخلی ندارد اما با کمک سلنیوم میتواند مرورگرها را شبیه سازی کند. دارد.
پروتکلهای پشتیبانی شده HTTP
HTTPS SOAP، XML-RPC
POP3، SMTP، FTP
LDAP، HTTP، HTTPS HTTP
HTTPS HTTP
HTTPS
فصل سومروش تحقیق
3-1 مقدمهدر این فصل زبان خاص دامنه پیشنهادی برای آزمون بار برنامه‌های کاربردی تحت وب با جزئیات تشریح خواهد شد. ابتدا تعریفی از آزمون نرم‌افزار ارائه میشود و سپس مشکلات پیش روی آزمون نویس‌ها بررسی خواهند شد. در ادامه ایده ارائه یک زبان خاص دامنه برای انجام آزمون بار توضیح داده شده و لزوم وجود این زبان برای برنامه‌های کاربردی تحت وب بیان می گردد.بخش اصلی این فصل به معماری، مشخصات، قابلیت‌ها و ویژگی‌های زبان خاص دامنه پیشنهادی برای آزمون بار اختصاص دارد. پارامترهای مؤثر در آزمون بار، نحو زبان و چاچوب‌های مورد استفاده در زبان خاص دامنه پیشنهادی از جمله مهم‌ترین مواردی هستند که در ادامه بررسی خواهند شد.3-2 آزمون نرم‌افزارمرحله آزمون نرم‌افزار را میتوان در تمامی روشهای توسعه نرم‌افزار جست و جو کرده و یافت. مطالب و مقالات زیادی در مورد اهمیت و چرایی وجود مرحله آزمون نرم‌افزار نوشته شده است و در این پایاننامه هدف تکرار دوباره این قضایا نیست؛ بنابراین، مرحله آزمون نرم‌افزار پذیرفته شده و همه‌ی بر این که وجود چنین مرحلهای نه تنها مفید بلکه ضروری است توافق دارند [21].
آزمون‌های نرم‌افزار معمولاً با توجه به نیازهایی که با وجود نرم‌افزار برطرف خواهند شد، دستهبندی و طراحی میشوند. به طور مثال، یک نرم‌افزار که قرار است محاسبات آماری مربوط به یک سری داده را انجام دهد، نیازمند آن است که قبل از استقرار و استفاده گسترده از آن، به خوبی از عهده محاسبات در مورد یکسری دادههای آزمون برآید. معماری یک نرم‌افزار و خصوصیات پیاده‌سازی آن نیز میتواند در نوع آزمون تأثیرگذار باشد. به عنوان یک مثال که درگیری با موضوع این پایان‌نامه نیز دارد، آزمون برنامههای تحت وب به واسطه معماری وب که یک معماری دو سویه است، میباشد که این نیز در دو دسته کلی تقسیمبندی میشود که هر کدام از این دسته‌ها، خصوصیات هر سوی این معماری دوطرفه را مورد ارزیابی قرار می‌دهند.
3-3 مشکلات پیش روی آزمون‌نویس‌ها
این که آزمون چیست و چرا میبایست وجود داشته باشد به طور مفصل در فصل دوم مورد بحث و بررسی قرار گرفت. در این بخش سعی بر آن است تا بتوان مشکلات یک آزمون نویس را هنگامی که میخواهد برای یک نرم‌افزار، مورد آزمون بنویسد بررسی شود.
موارد آزمون مربوط به الگوریتمها یا خصوصیات فنی یک نرم‌افزار جزو موارد آزمون ساده هستند چرا که نوشتن آزمون و اجرای آن به راحتی صورت میپذیرد. هر مورد آزمون نیاز به یک سری پیش‌شرط و محیط آزمون دارد. در صورتی که پیش‌شرط‌ها تعیین نشوند و یا به طور مناسب تهیه نگردند، نمیبایست به نتیجه آزمون اعتماد کرد و یا حتی انتظار داشت که آزمون بدون مواجهه با خطا به پایان برسد. محیط آزمون نیز خود عاملی اساسی است. در صورتی که محیط آزمون به همراه عواملی که در آن محیط، وجودشان الزامی است، مانند یک پایگاه داده فرضی که میبایست قبل از شروع آزمون ایجاد شده باشد و یا رکوردگیریهای خاصی که می‌بایست در جدولی وجود داشته باشند تا آزمون بتواند شروع شود، پدید نیامده باشد، همچنان نمیتوان انتظار داشت که آزمون کار کند. معمولاً خود آزمون به اندازه ایجاد محیط پیرامون آزمون سخت و طاقت‌فرسا نیست.
موارد مربوط به محیط و پیش‌شرط‌های یک آزمون، زمانی که آزمون مربوط به یکی از فرآیندهای اساسی سیستم است، خود را بیشتر و بیشتر نمایان میکنند و در این هنگام است که یک برنامهنویس به درگیری با این عوامل خواهد پرداخت. آزمون فرآیندهایی که نتیجه فرآیندهای دیگر هستند و همین طور، فرآیندهایی که نیاز به وجود عوامل بیرونی مورد آزمون دارند، از جمله مواردی هستند که فرآیند نوشتن مورد آزمون و همین طور اجرای مورد آزمون را به شدت کند میکنند.
3-4 زبان خاص دامنه برای آزمون دامنه
با مقدمهای که در بخش قبل بیان شد، میتوان دید که یک آزمون کننده نیاز دارد تا بتواند خیلی سریع مورد آزمون را نوشته و بدون درگیری با جزییات پیاده‌سازی آزمون، مثلاً جزییات ارتباط به پایگاه داده و همین طور جزییات باز شدن یک سوکت سرور، فرآیند مورد نظرش را کد کرده و بیازماید. در اینجا است که نیاز به وجود یک زبان سطح بالاتر و اختصاصی تر جهت انجام آزمون‌ها احساس میشود. چنین زبانی میتواند یک زبان اسکریپتی مانند پرل و یا پایتون باشد چرا که معمولاً کاربر آزمون کننده درگیر نوع دادههای زبان نبوده و تنها میخواهد جریان فرآیند داخل ذهنش را پیاده‌سازی کند. در مورد پروژه‌های جاوا، گرووی انتخاب خوبی است. در فصل دوم در مورد خصوصیات این زبان و همین طور قدرتش در ترکیب شدن با کدهای جاوا بسیار سخن گفته شده است که از خواننده دعوت می‌شود جهت تکمیل اطلاعاتش در مورد زبان گرووی به فصل دوم و سپس به پیوست (الف) مراجعه کند.

—d1147

2-12 کارهای انجام شده د ر ارتباط با به کارگیری سیستم اطلاعاتی در یکپارچگی واحد های مختلف تولید41
2-13 نتیجه گیری45
فصل سوم: روش تحقیق46
3-1 مقدمه47
3-2 نگاه کلی و هدف از ارائه مدل پیشنهادی47
3-3 رویکرد کنترلی برای تعامل سرویس های استخراج شده در سیستم اطلاعاتی پیشنهادی49
3 -4 متدولوژی SOMA در طراحی سیستم اطلاعاتی سرویس گرا53
3-4-1 فاز شناسایی سرویس ها در متدولوژی SOMA53
3-4-1-1 تکنیک سرویس – هدف 54
3–4- 1-2 تکنیک تجزیه دامنه55
3–4- 1-3 تجزیه و تحلیل دارایی های موجود 55
3-5 راهکارپیشنهادی: طراحی سیستم اطلاعاتی سرویس گرا56
3-5-1 شناسایی سرویس های سیستم اطلاعاتی با استفاده ازمتدولوژیSOMA56
3-5-2روند جریان اطلاعات در سیستم اطلاعاتی سرویس گرا60
3-6 مدلسازی سیستم اطلاعاتی سرویس گرا با استفاده از زبان UML74
3 -7 الگوی راه حل پیشنهادی متدولوژی SOMAبرای استفاده در سیستم های اطلاعاتی81
3-8 برنامه ریزی استراتژیک سیستم اطلاعاتی85
3-9 نتیجه گیری 88
فصل چهارم: محاسبات و یافته های تحقیق89
4-1 مقدمه90
4-2 مطالعه موردی – شرکت ایران خودرو90
4-3 طراحی سیستم اطلاعاتی سرویس گرا برای شرکت ایران خودرو93
4 - 3- 1 مدل فرایند ورود کاربران ایران خودرو به سیستم اطلاعاتی خودرو94
4 -3- 2مدل فرایند نظارت واحد تدارکات ایران خودرو بر موجودی انبار (مواد اولیه).96
4 -3- 3 مدل فرایند درخواست قطعه از انبار ایران خودرو97
4 -3- 4 مدل فرایند اجرای محصول درخواستی مشتری ایران خودرو99
4 -3- 5 مدل فرایند پرداخت مشتری 101
4 -3- 6 مدل فرایند تحویل محصولات به مشتریان ایران خودرو 102
4 -3-7 مدل فرایند خدمات پس از فروش مشتریان ایران خودرو 102
4 - 4 مشخصه سرویس ها در سیستم اطلاعاتی سرویس گرا 104
4 - 5 تدوین راهبردها در راستای سیستم اطلاعاتی، با استفاده از ماتریس SWOT 105
4 - 6 تحلیل استراتژیک سیستم اطلاعاتی سرویس گرا برای شرکت ایران خودرو107
4-7 فرآیند تحلیل سلسه مراتبی AHP113
4-8 نتیجه گیری116
فصل پنجم: نتیجه گیری و پیشنهادات117
5-1 خلاصه تحقیق118
5-2 بررسی مزایای رهیافت پیشنهادی118
5-3 محدودیت ها و زوایای پوشش داده نشده119
5-4 اقدامات آتی120
ضمائم و پیوست ها 121
ضمیمه 1- کدهایWSDL مربوط به مشخصه سرویس احراز هویت 122
ضمیمه 2- کدهای WSDL مربوط به مشخصه سرویس پرداخت آنلاین 126
ضمیمه 3- کدهای WSDL مربوط به مشخصه سرویس صدور فاکتور129
ضمیمه 4- کدهای WSDL مربوط به مشخصه سرویس رفع مشکل فراموش کردن رمز عبور 134
ضمیمه 5- کدهای WSDL مربوط به مشخصه سرویس بررسی وضعیت پرداخت صورتحساب.. 138
منابع و مآخذ142
Abstract 146
فهرست جداول
جدول 2-1 محرکهای چندگانه برون سپاری 33
جدول 3-1 اهداف– زیر اهداف 57
جدول 3-2 تجزیه دامنه سیستم اطلاعاتی 59
جدول4-1عملیات مربوط با هرسرویس کاری سیستم اطلاعاتی سرویس گرابرای شرکت ایران خودرو 104 HYPERLINK l "_Toc177949492"
جدول 4-2 ماتریس SWOT مطالعه موردی 109 HYPERLINK l "_Toc177949492"


جدول 4-3 مقایسه زوجی بین سرویس های دانه ریز مربوط به سرویس دانه درشت نظارت واحد تدارکات بر موجودی انبار 114 HYPERLINK l "_Toc177949492"
جدول4-4 وزن دهی سرویس های مربوط به سرویس دانه درشت نظارت واحد تدارکات بر موجودی انبار 115 HYPERLINK l "_Toc177949492"
جدول4-5 لیست اولویت بندی سرویس های دانه درشت 115
فهرست تصاویر و نمودار HYPERLINK l "_Toc177949492"
شکل 1-1 مراحل انجام تحقیق 5 HYPERLINK l "_Toc177949492"
شکل 2-1 مدل انجام پیمانکاری فرعی صنعتی بین صنایع کوچک و بزرگ 10
شکل 2-2 محصورسازی اندازه های مختلفی از منطق توسط سرویس 18
شکل 2-3 ارتباط بین برنامه های کاربردی مختلف در ESB 23
شکل 2-4 ارتباط غیر مستقیم بین برنامه های کاربردی با استفاده از قابلیت مسیریابی پیام ESB 24
شکل 2-5 برقراری ارتباط بین برنامه های کاربردی با پروتکل های انتقال مختلف با استفاده از پیاده سازی گذرگاه سرویس سازمانESB 25
شکل 2-6 با استفاده ازESB برنامه های کاربردی می توانند حتی زمانی که فرمت پیام ها و پروتکل های ارتباطی متفاوت دارند، با یکدیگر تعامل داشته باشند26
شکل 2-7 اجزای منطقی تشکیل دهنده ESB 28
شکل 3-1 روند انجام کار 49
شکل 3-2 ارکسترازیسیون سرویس های سیستم اطلاعاتی سرویس گرا 51
شکل 3-3 فلوچارت روند جریان اطلاعات ورود کاربر به سیستم اطلاعاتی و ثبت اطلاعات کاربر 62 شکل 3-4 فلوچارت روند جریان اطلاعات نظارت واحد تدارکات بر موجودی انبار 63
شکل 3-5 فلوچارت روند جریان اطلاعات درخواست قطعه از انبار 65
شکل 3-6 فلوچارت روند جریان اطلاعات اجرای محصول درخواستی 67
شکل 3-7 فلوچارت روند جریان اطلاعات پرداخت مشتری 69
شکل 3-8 فلوچارت روند جریان اطلاعات تحویل محصول به مشتری 71 HYPERLINK l "_Toc177949492"
شکل 3-9 فلوچارت روند جریان اطلاعات پشتیبانی مشتری 73 HYPERLINK l "_Toc177949492"
شکل 3-10 نمودار use case احراز هویت و مدیریت ورود کاربران به سیستم اطلاعاتی 75
شکل 3-11 نمودار use case نظارت واحد تدارکات بر موجودی انبار 76
شکل 3-12 نمودار use case درخواست قطعات مورد نیاز واحد تولید از انبار (مواد اولیه)77
شکل 3-13 نمودار use case اجرای محصول درخواستی مشتری 78
شکل 3-14 نمودار use case مدیریت هزینه ی سفارشات اجرا شده79
شکل 3-15 نمودار use case تحویل محصول به مشتری80
شکل 3-16 نمودار use case پشتیبانی مشتری81
شکل 3-17 سرویس های سیستم اطلاعاتی سرویس گرای spx 83
شکل 3-18 الگوی راه حل ESB برای استفاده از سرویس های سیستم اطلاعاتی در سازمان 85
شکل4-1 حوزه ی فعالیت های برون سپاری شرکت ایران خودرو92
شکل 4-2 فلوچارت ورود و ثبت اطلاعات کاربران ایران خودرو در سیستم اطلاعاتی 95
شکل 4-3 فلوچارت نظارت واحد تدارکات ایران خودرو بر موجودی انبار(مواد اولیه)96
شکل 4-4 فلوچارت درخواست قطعه از انبار 98
شکل 4-5 فلوچارت اجرای محصول درخواستی مشتری ایران خودرو 100
شکل 4-6 فلوچارت پرداخت مشتریان ایران خودرو 101
شکل 4-7 فلوچارت تحویل سفارش به مشتریان ایران خودرو 102
شکل 4-8 فلوچارت پشتیبانی مشتریان ایران خودرو 103
شکل 4-9 نمودار سلسله مراتب سرویس ها 114
فصل اول
مقدمه و کلیات تحقیق
1–1 مقدمهسازمان بزرگ مقیاس از واحدها، محصولات و سرویس های متنوع زیادی تشکیل شده است. این واحدها زیر ساخت مختلف دارند که دارای سرویس های مختلفی هستند. به منظور ارتقای کیفیت کالاها و افزایش میزان تنوع کالا و نو آوری سازمان های بزرگ مقیاس می توانند از پیمانکاری فرعی صنعتی، به عنوان یکی از روشهای تامین سفارشهای تولیدی از بیرون، استفاده کنند. هدایت و کنترل سازمان بزرگ مقیاس و پیچیده نیاز به پیروی از یک چارچوب و برنامه منسجم دارد. امروزه سیستم های سرویس گرا با توجه به امکان استفاده در محیط های مختلف و عدم وابستگی به فناوری خاص، وجود سیستم های بزرگ مقیاس پویا با نیازهای متغیر، بسیار مورد توجه قرار گرفته اند. معماری سرویس گرا به دلیل سرعت در پیاده سازی برنامه کاربردی سازمان را به سمت توزیع شدگی و مدیریت صحیح منابع پیش می برد. معماری سرویس گرا امکان ایجاد یکپارچگی بین برنامه واحدها بدون وابستگی به سکو و فناوری پیاده سازی را فراهم می کند. ایجاد زیرساخت های مورد نیاز برای این رویکرد به دلیل نیاز به زمان و هزینه زیاد، برای سازمان هایی مناسب است که ناهمگن بوده و دارای توزیع شدگی زیاد هستند. معماری سازمانی مجموعه ای ازفراورده ها است که عناصر زیرساختی سازمان و روابط این عناصر با هم را معرفی می کند و سازمان را از ابعاد مختلف مورد بررسی قرار میدهد.
1– 2 طرح مسئلهسازمان بزرگ مقیاس به دلیل داشتن واحدهای گوناگون، تعداد و تنوع زیاد محصول و سرویس ها و ارتباط پیچیده و محیط پویا و رقابتی نیاز به برنامه ریزی استراتژیک دارد زیرا برنامه ریزی استراتژیک یکی از عوامل اصلی یکپارچگی کسب و کار و فناوری اطلاعات وحصول مزیت رقابتی می باشد تا براساس برنامه تهیه شده بسوی اهداف مورد نظر به پیش رود وهمواره ناظر برحرکت خودباشد تا انحرافات احتمالی راشناسایی وتعدیل کند. مدل عملی برنامه ریزی استراتژیک برای سازمانهایی است که ارتباط واحدها از طریق سرویس گرایی می باشد. سازمانها به منظور حفظ خود در بازارهای رقابتی همواره در حال رشد و تغییر کسب و کار خود هستند. بنابراین بایستی سیستم های اطلاعاتی خود را به گونه ای انتقال و ارتقا دهند تا بتوانند پاسخگوی نیازهای بازار و تغییرات زیاد فناوری باشند. این مدل دو دیدگاه فنی و استراتژیک را در خود هماهنگ و یکپارچه می سازد. استفاده از چارچوب و معماری سازمانی راهکار مفیدی برای برنامه ریزی، مدیریت و یکپارچگی واحدها می باشد. برنامه ریزی استراتژیک موجب می شود تا کار واحدها و سازمان سریع تر انجام شود و پیش برود. این برنامه باید آینده نگر و محیط گرا باشد بطوری که ضمن شناسایی عوامل وتحولات محیطی، در یک افق زمانی بلند مدت تأثیرآنها بر سازمان ونحوه تعامل سازمان باآنها را مشخص کند. چارچوب استراتژیک موجب تسهیل فرایند برنامه ریزی استراتژیک و شناسایی رقبا، مشتریان، تأمین کنندگان، محصولات و موجب شناسایی سطوح کیفی و رقابتی رقبا و بهبود عملکرد می شود.
در این تحقیق، یک چارچوب استراتژیک برای نظام مبادلات پیمانکاری فرعی (spx) در سازمان بزرگ مقیاس سرویس گرا که ارتباط واحدها از طریق سرویس می باشد ارائه شده است تا برنامه ریزی و مدیریت واحدها تسهیل یابد و بدین ترتیب کار سازمان سریع تر و دقیق تر انجام شود.
1-3 مفروضات

سیستم اطلاعاتی، یک سیستم برای جمع آوری، سازماندهی و ذخیره کردن اطلاعات در یک سازمان است.
سیستم اطلاعاتی از طریق تعریف فرایندها و رویه ها، انجام عملیات سازمان را به عهده می گیرند.
معماری سرویس گرا هم راستای فرایندهای کسب و کار است.
برنامه ریزی استراتژیک گونه ایی از برنامه ریزی است که در آن هدف تدوین استراتژی هاست.
1 - 4 اهداف تحقیق
پیمانکاری فرعی صنعتی، یکی از راه های مدرن و مؤثر سازمانی برای تولید محصولات صنعتی از راه همکاری واحدهای تولیدی مکمل است.در سازمان بزرگ مقیاس که از واحدهای مختلف تشکیل شده است می توان از نظام مبادلات پیمانکاری فرعی استفاده نمود.در سیستم های مقیاس وسیع به دلیل گستردگی حیطه مسئله، با موجودیتها و ارتباطات بسیار زیادی مواجهه هستیم، در صورتی که در توسعه این سیستم ها از روش سنتی استفاده کنیم به علت مواجه با حجم زیاد موجودیت ها و ارتباطات دچار سردرگمی خواهیم شد.به همین دلیل برای کاهش پیچیدگی در این سیستم ها از موجودیتی به نام سرویس به منظور بالا بردن سطح تجرید و در نتیجه کاهش پیچیدگی استفاده می شود. برای نظام مبادلات پیمانکاری فرعی در سازمان بزرگ مقیاس سرویس گرا یک چارچوب استراتژیک ارائه شده است که درنهایت منجر به افزایش میزان بهره وری سازمانی، بهبودخدمات سازمان، تسهیل روابط سازمانی، افزایش میزان تعامل پذیری دربین سیستم های اطلاعاتی،افزایش میزان یکپارچگی اطلاعات، افزایش سطح امنیت اطلاعات وغیره خواهد بود.
با توجه به ویژگی های معماری سرویس گرا و نقش آن در آن در یکپارچه سازی برنامه کاربردی سازمان ها و پیشرفت چشمگیر سرویس گرایی در دنیا و حرکت اکثر کشورها و سازمان ها به سمت موضوع سرویس گرایی می توان نتیجه گرفت که معماری سرویس گرا گزینه ی مناسبی برای حل بسیاری از چالش های یکپارچه سازی در سازمان است. اما به دلیل وجود برخی مشکلات و نواقص که در بخش قبل به پاره ای از آن ها اشاره شد، همچنان تحقیق در این زمینه با هدف چالش های موجود ادامه دارد.
1 –5 محدوده پایان نامه
همانطور که در قسمت پیش اشاره شد، سازمان بزرگ مقیاس به گروهی از واحدها اطلاق می شود که برای تولید کالا با هم در ارتباط بوده و همدیگر را تکمیل می کنند و بر مبنای یک توافق یا پیمانکاری با هم فعالیت می کنند. در سازمان بزرگ مقیاس با به کارگیری نظام مبادلات پیمانکاری فرعی کارها را به واحدهای کوچک ومتوسط (SMEs) برون سپاری می کنند. در این تحقیق هدف، ارائه یک چارچوب استراتژیک است.
1 –6 مراحل انجام تحقیق
در این تحقیق برای پاسخگویی به مسائل مطرح شده از مطالعات کتابخانه ای جهت شناسایی مفاهیم مورد نیاز تحقیق استفاده شده است. ابتدا، مطالعاتی درباره سرویس گرایی مطرح شد و در ادامه به بررسی سازمان بزرگ مقیاس و نظام مبادلات پیمانکاری فرعی (SPX)، برنامه ریزی استراتژیک پرداخته شد. مختصری مطالعه در مورد SOMA صورت گرفت، و سپس سرویس های سیستم اطلاعاتی توسط این روش شناسایی شدند. برای اطمینان از مناسب بودن سرویس های شناسایی شده به ارزیابی سرویس پرداخته شد. رویکرد پیشنهاد شده با استفاده از یک مطالعه موردی مورد ارزیابی قرار گرفت. در نهایت به جمع بندی و نتیجه گیری تحقیق پرداخته شد.
در شکل 1-1 این مراحل نشان داده شده اند.
شکل 1 – 1 . مراحل انجام تحقیق
1 – 7 ساختار پایان نامه
این پایان نامه در فصل های بعد به شرح زیر است:
در فصل دوم به بررسی مفاهیم بنیادی و ادبیات موضوع پرداخته شده است و همچنین کارهای انجام شده در زمینه معماری سرویس گرا، سازمان بزرگ مقیاس و نظام مبادلات پیمانکاری فرعی (spx) سیستم اطلاعاتی تولید و کارهای انجام شده در این زمینه می پردازیم.
در فصل سوم با بررسی و استخراج فرآیندها و سرویس ها، به طراحی سیستم اطلاعاتی سرویس گرا و ایجاد ارتباط داده های آن ها می پردازیم، و توضیحاتی را راجع به برنامه ریزی استراتژیک، به عنوان ابزار تدوین راهبردها بیان می کنیم. در فصل چهارم یک مطالعه موردی در راستای کار انجام شده مورد بحث قرار گرفته و مدل تطبیق داده شده را با استفاده از برنامه ریزی استراتژیک مورد ارزیابی قرار می دهیم. در نهایت در فصل پنجم جمع بندی و نتیجه گیری کارهای انجام شده و کارهای آینده بیان شده است.
فصل دوم
ادبیات و پیشینه تحقیق
2- 1مقدمه
در فصل پیش مسئله مورد اشاره در ا ین تحقیق معرفی شد و محدوده آن تعیین گردید. هدف از این فصل آشنایی با مفاهیم کلیدی به کاربرده شده در این تحقیق است. سرویس گرایی سبک و روشی برای طراحی، پیاده سازی، استقرار و مدیریت سیستم های اطلاعاتی است. این سیستم ها از مولفه هایی تشکیل شده اند که منطق سازمان و واحدهای کاری آن را پیاده سازی می کنند که این مولفه ها سرویس نام دارد. نقش سرویس در معماری سرویس گرا، خودکار سازی واحدهای کاری و دانه بندی آنها در واحدهای مجزاست، بطوریکه بتوان سازمان و منطق کسب و کار آن، همچنین روندهای کاری موجود را با تغییرات قوانین و فناوری ها، بروزرسانی و هماهنگ نمود. سرویس گرایی، علاوه بر مزایایی از قبیل حذف سیلوهای اطلاعاتی و سرعت در پیاده سازی برنامه های کاربردی، سازمان را به سمت توزیع شدگی ومدیریت صحیح منابع پیش می برد ]10 [. لازم به ذکر است که ایجاد زیرساخت های مورد نیاز برای این رویکرد به دلیل نیاز به زمان و هزینه زیاد، برای سازمان هایی مناسب است که ناهمگن بوده و دارای توزیع شدگی زیاد هستند. دراین فصل معماری سرویس گرا، سازمان بزرگ مقیاس و نظام مبادلات پیمانکاری فرعی (spx)را مطرح می کنیم. همچنین در این فصل مروری بر پیشینه ی کارهای انجام شده در هر یک از این زمینه ها خواهیم داشت.
2-2 نظام مبادلات پیمانکاری فرعی
در این بخش به ارائه مفاهیم نظام مبادلات پیمانکاری فرعی می پردازیم.
2-2–1 تعریف نظام مبادلات پیمانکاری فرعی
در پیمانکاری فرعی صنعتی یک پیمانکار اصلی، عرضه کننده های مختلف و پیمانکار های فرعی وجود دارد که شامل یک قرارداد بین طرفین پیمانکار اصلی و پیمانکار فرعی است پیمانکار اصلی یک یا چند اقدام مهم تولیدی بخش ها را به زیر مجموعه ها و یا تهیه کنندگان خدمات ضروری صنعتی برای تولید محصول نهایی واگذار می نماید . پیمانکار فرعی نیز کارها را بر اساس مشخصات تهیه شده توسط پیمانکار اصلی اجرا می نماید. بنابراین یک تقسیم کار در سیستم تولیدی در بخش صنعت و پیمانکاری های فرعی در یک یا چند فرایند تکنولوژیکی افزایش چشمگیری می یابد] 1 [.
نظام مبادلات پیمانکاری فرعی(SPX)، یکی از روش های عمده توسعه صنایع کوچک و متوسط(SMEs)به ویژه در حوزه پیمانکاری صنعتی (شرکت ها، کارگاه ها و کارخانجاتی که بنا به سفارش اقدام به تولید نموده و تولیدات خود را در اختیار کارفرمایان قرار می دهند) است که ایده ی اولیه ایجاد آن از سال 1970 در سازمان توسعه ی صنعتی ملل متحد  (یونیدو) شکل گرفت و تا سال 1985 به شکل امروزی خود درآمد. اثر بخشی این مراکز در توسعه صنایع پیمانکاری به گونه ایی بوده که تا پایان سال 2012 ، تعداد 59 مرکز مبادلات پیمانکاری فرعی(SPX) در سطح دنیا ایجاد شده است.
نکته کلیدی اینکه پیمانکاری فرعی به دو عامل توانایی تولید و تخصص بستگی دارد. زمانیکه ظرفیت تولید موجود توسط پیمانکار اصلی از عهده میزان تولید مورد نیاز ( سفارش) برنیاید و فروش (سفارش) از ظرفیت تولید داخلی بیشتر باشد، در این صورت وضعیت مطلوب ممکن نخواهد بود مگر اینکه پیمانکار اصلی به یک پیمانکار فرعی تکیه نماید. این مطلب زمانی تحقق می یابد که سفارش رسیده به پیمانکار اصلی درنوسان و عدم تعادل باشد. در مورد نکته دوم پیمانکارهای اصلی خدمتی را از پیمانکار فرعی می خواهد کسب کند که دارای تجهیزات تخصصی و یا ترکیبی از ماشین آلات و نیروی کار ماهر و یادقت خاصی باشد. همچنین پیمانکارهای فرعی نیز دارای مهارت فنی ویژه برای اقلام فرآیندهای تولیدی خاص هستند که پیمانکار اصلی ترجیح می دهد از خدمات آنها استفاده نماید. این نوع ارتباط با نوسان سفارش و یا بصورت طولانی مدت یا اساسی مشارکت نمی یابد. از نظر اطلاعات تخصصی شده خط تولید، بعضی وقتها پیمانکاری های فرعی ممکن است بعنوان یک کنترل کننده باشند. پیمانکارهای اصلی بطور کلی لازم الوجود نیستند، صنایع بزرگ، تولید صنعتی که به مقدار زیاد و به عنوان لوازم ترکیبی برای نصب نهایی در محصول مورد نیاز است را سفارش می دهند. و همه این لوازم و اجزاء به خاطر هر یک از دلایل اقتصادی یا ویژه بودن عموماً در داخل بطور ثابت تولید نمی شوند. پیمانکار های فرعی بطور کلی گرچه ضروری نیستند، صنایع کوچک و متوسط تخصصی در عملیات و فرآیند های مشخص، قابلیت تولید کالاهای با کیفیت همانند و منطبق با مشخصات پیمانکار اصلی و در عین حال با شرایط اقتصادی برتر را فراهم می نمایند. بعضی وقت ها نیز صنایع بزرگ ظرفیت قابل دسترس شان افزایش می یابد و امکان فعالیت بعنوان یک پیمانکار فرعی را نیز پیدا می کنند. آنها همچنین ممکن است دارای موقعیتی باشند که صنایع کوچک و متوسط به خدمات اقتصادی آنها برای تولید قطعات و اجزاء تکمیل کننده سفارش های بزرگ به آن نیازمند باشند. که در این صورت بعنوان پیمانکارهای اصلی فعالیت می نمایند. بهر حال ارتباط پیمانکاری فرعی می تواند در بخش های مختلف فعالیت تولیدی وجود داشته باشد. که در این صورت بعنوان برجسته ترین مقام در زمینه فنی مهندسی در صنایع مانند خودرو، راه آهن، علوم هوایی، لوازم الکترونیکی، وسایل الکتریکی داخلی، ظرافت تجهیزات، پلاستیک کاری، فلز کاری صنایع مانند ریخته گری، آهنگری تلقی می شود.
مهمترین ماموریت های این مرکز عبارت است از :
    شناسایی، ایجاد و توسعه بازار
تسهیل ارتباط کارفرمایان و پیمانکاران
    ارتقاء و توانمند سازی پیمانکاران
شکل زیر مدل پیمانکاری فرعی صنعتی بین صنایع کوچک و بزرگ نشان می دهد.

شکل 2-1. مدل انجام پیمانکاری فرعی صنعتی بین صنایع کوچک و بزرگ]2[
2-2-2 شرایط تاسیس یکSPX 
SPXدر مرحله اول سازمانی مستقل و غیر انتفعی متعلق به تولید کنندگان است،اما از سوی مراجع مسئول دولتی و سازمانهای حرفه ای حمایت و پشتیبانی میشود.تجربه حاکی از آن است کهSPX هایی که در وزارتخانه صنایع و سازمانهای عمومی ایجاد شده اند توسط دولت یک قطبی شده،از خاستگاه صنعتی خویش جدا افتاده و محکوم به نابودی اند.روش میزبانی SPXدر یک وزارتخانه و یا سازمان عمومی می بایستی صرفاً به عنوان یک وضعیت گذرا در حالت نوپا و قبل از آنکه به بخش خصوصی انتقال یابد تلقی شده و ترجیحاً بر مبنای خودگردانی باشد] 3[.
2-2-3 خدماتSPX ها
اطلاع رسانی: به طور مثال اطلاعرسانی فنی مرتبط با صنایع کوچک و متوسطی که توانمندی کارکردی بعنوان پیمانکاران فرعی،تامین کنندگان یا شرکای پیمانی اصلی داخلی و خارجی را دارند.
واسطه گری تبادل اطلاعات: مربوط به عرضه و یا تقاضای محصولات یا ملزومات حاصل از پیمانکاری فرعی،اطلاعات مربوط به دانش کار،حق امتیازها،تشریک مساعی فنی،فرصتها و رویه های برقراری پیمانهای مشارکتی.
خدمات تبلیغی و ترویجی: به طور مثال سازماندهی گردهمایی کسب و کار،مدیران تدارکات از گروهها صنعتی،داخلی و خارجی،سازماندهی حضور دسته جمعی در نمایشگاه صنعتی بخش های مرتبط، تهیه و توزیع اقلام تبلیغی از جمله سایتهای اینترنتی
2-2-4 مزایای پیمانکاری فرعی صنعتی
پیمانکاری فرعی صنعتی دارای مزایای زیادی برای صنایع کوچک و بزرگ است:
الف)مزایای پیمانکاری فرعی صنعتی برای صنایع کوچک:
حداکثر بهره برداری از امکانات آزمایشگاهی وسیستم کنترل موجودی در صنایع طرف قرارداد.
بهره مندی از تجربه فنی تخصصی کارشناسان طرف قرار داد و درنتیجه ارتقای توان علمی تخصصی و بهره وری واحدهای صنعتی کوچک.
استفاده از توان بالقوه تولیدی و رفع مشکل کمبود تقاضا در واحدهای تولیدی مورد نظر به لحاظ تولید انبوه، قیمت تمام شده کالا درحداقل قرار می گیرد.
توزیع درآمد بهتر و افزایش درآمد کارکنان و در نهایت اجتماع.
تولیدات به صورت تخصصی وحرفه ای شکل می گیرد وباعث دستیابی سریع تربه نوآوریها وخلاقیّت درتولید می شوند ودرنتیجه تنوّع درتولیدات افزایش می یابد.
ب ( مزایای پیمانکاری فرعی برای صنایع بزرگ:
صنایع بزرگ با کاهش هزینه های سرمایه گذاری وجلوگیری از گسترش بی رویه واحدها وبعضا باتعطیل کردن پاره ای ازبخشهای خط تولیدوسپردن کار تولیدقطعه هاوکالاهای صنعتی وحتی بخش طراحی ومونتاژ کالابه واحدهای کوچک طراحی ومهندسی ومونتاژ،نه تنها از کاهش حجم تولید واحد صنعتی خودجلوگیری می کند،بلکه برعکس حجم تولید وبهره وری را تا چند برابر افزایش می دهند.
صنایع بزرگ بابهره گیری از پیشنهادها و اندیشه خلاّق واحدهای کوچک پیمانکاری ضمن رفع مشکلات وضعفهایاحتمالی و ارتقای کیفیت کالاهای تولیدی،توانسته اند بیشترین نوآوری وتنوّع رابه تولیدات خودبدهند.
صنایع بزرگ با انجام پیمانکاری های فرعی قادر هستند قیمت تمام شده کالارا به میزان قابل توجهی کاهش دهند و برای مدت زمانی طولانی میتوانند قطعه ها و لوازم مورد نیاز خود را به گونه سفارشی تأمین کنند.
2-2-5 خدمات مورد انتظار از یک مرکز اطلاعاتی SPX
خدمات اطلاع رسانی (آگاهی) شامل اطلاعات فنی در خصوص صنایع کوچک و متوسط که مستعد کارکردن بعنوان پیمانکاری فرعی هستند و تهیه کنندگان یا شرکاء برای پیمانکاری های اصلی داخلی و خارجی، دلالی گزارشات اطلاعات عرضه و تقاضا برای دانش فنی، حق امتیاز، همکاری فنی، فرصتها و روشهای استفاده برای تنظیم موافقتنامه های مشارکتی.
خدمات فنی به سازمانهای تجاری، مدیران خرید یا فروش از گروههای صنعتی داخلی و خارجی، سازمان های گروه سهامی در نمایشگاه های صنعتی در بخش های تهیه و توزیع مواد متشکله صنایع مرتبط شان.
خدمات مشاوره ای عملیات پیمانکاری فرعی، تولید، کنترل کیفیت، گواهی استاندارد سازی، بازاریابی.
2-2-6 سازمان بزرگ مقیاس
سازمان های بزرگ مقیاس به گروهی از واحدها اطلاق می شود که برای تولید یک کالا یا انجام پروژه خاص با هم (معمولا با هدف هزینه کمتر) در ارتباط بوده، همدیگر را تکمیل می کنند و بر مبنای یک توافق یا پیمانکاری با هم فعالیت می کنند و برای مواجهه با مسئله ای واحد تخصص می یابند، و تقاضایی را با تکیه بر توانایی های خود پوشش می دهند. همکاری پایه فعالیت این سازمان ها است و دارای یک هدف تجاری یا فعالیت واحدی هستند. در سیستم های بزرگ مقیاس به دلیل گستردگی حیطه مسئله، با موجودیتها و ارتباطات بسیار زیادی مواجهه هستیم. سازمان های بزرگ مقیاس بر اساس مزیت رقابتی شرکت های رقیب تشکیل شده اند. چگونگی پشتیبانی همکاری و مشارکت درون سازمانی یک موضوع اصلی از یک سازمان بزرگ مقیاس است. چنین سیستمی کارکردهای بیشتری نسبت به مجموع کارکردهای سیستم های عضو در آن ارائه می‌کند.
2-3 تعریف معماری سرویس گرا
تعاریف بسیاری برای معماری سرویس گرا وجود دارد، اما یک تعریف رسمی واحد برای آن موجود نیست. به همین دلیل بسیاری از سازمان ها که سعی در استفاده و بهره برداری از این مفهوم را دارند، برای تعریف آن حرکتی کرده اند. در تعاریف متعددی که از معماری سرویس گرا ارائه شده است، عمدتا از دو دیدگاه فنی و غیر فنی این واژه تعریف شده است. از جمله تعاریفی که به رویکرد غیر فنی معماری سرویس گرا اشاره دارند می توان به موارد زیر را نام برد :
معماری سرویس گرا یک محصول نیست بلکه پلی است بین کسب و کار و فناوری به کمک مجموعه ای از سرویس ها متکی بر فناوری که دارای قوانین، استانداردها و اصول طراحی مشخص هستند]6 1[.
چارچوبی برای یکپارچه سازی فرایندهای کسب و کار و پشتیبانی آن ها توسط فناوری اطلاعات با کمک مولفه های استاندارد و امن تحت عنوان سرویس که قابلیت استفاده مجدد و الحاق به یکدیگر جهت پوشش تغییرات حرفه را دارا می باشند] 17 [.
SOAیک رهیافت است، یک شیوه ی فکر کردن یک سیستم ارزشی است که منجر به تصمیمات به هم پیوسته کامل در زمان طراحی یک معماری نرم افزار به هم پیوسته می شود]18 [.
معماری سرویس گرا پیکره ی فرایند های استاندارد طراحی و مهندسی، ابزارها و بهترین تجاربی است که با استفاده از سرویس ها و بهره گیری از خاصیت پیمانه ای بودن و قابلیت ترکیب آن ها، زمینه ی تحقیق اهداف کسب و کار را فراهم می آورد] 19[.
سبکی از معماری که از اتصال سست سرویس ها جهت انعطاف پذیری و تعامل پذیری کسب و کار، و به صورت مستقل از فناوری پشتیبانی می کند و از ترکیب مجموعه سرویس ها مبتنی بر کسب و کار تشکیل شده که این سرویس ها انعطاف پذیری و پیکربندی پویا را برای فرایندها محقق می کنند]20 [ .
روشی برای طراحی و پیاده سازی نرم افزارهای گسترده سازمانی به وسیله ی ارتباط بین سرویس هایی که دارای خواص اتصال سست، دانه درشتی و قابل استفاده مجدد هستند]21 [ .
معماری سرویس گرا سبکی از توسعه و یکپارچه سازی نرم افزار است. که با شکستن یک برنامه ی کاربردی به سرویس هایی که می توانند هم در داخل و هم در خارج از سازمان مورد استفاده قرار بگیرند، سر و کار دارد ]24 [ .
با وجود تفاوت دیدگاه ها در تعاریف فوق، همه ی آنها بر این اصل توافق دارند که معماری سرویس گرا باعث افزایش انعطاف پذیری سازمان ها می شود. همچنین بر اساس تعاریف ارائه شده می توان استنباط کرد که معماری سرویس گرا قابلیت تاثیر گذاری در همه ی سطوح فناوری اطلاعات از بالاترین سطح معماری سازمانی تا پیاده سازی سرویس ها دارد.
2-4 تعریف سرویس
از آن جا که مفهوم سرویس در صنعت IT به روش های بسیار مختلفی به کار برده شده است، لازم است آن را به دقت تعریف کنیم. با این وجود، قبل از ارائه یک تعریف رسمی و مبتنی بر تکنولوژی، به تعریف کلی تر خواهیم پرداخت تا درک بهتری از سرویس ایجاد شود. ضمنا برای سادگی و یکنواختی برای مفهوم متقاضی سرویس، مصرف کننده ی سرویس، مشتری یا مصرف کننده ی سرویس، عبارت سرویس گیرنده، و برای مفهوم ارائه دهنده ی سرویس یا فراهم کننده ی سرویس از عبارت سرویس دهنده استفاده خواهیم کرد.
آن چه در این مبحث از سرویس مورد نظر است، معنای خود را به نحوی از این تعاریف می گیرد. و به معنی فعالیت با معنایی است که یک سرویس دهنده (احتمالا بر اساس درخواست یک سرویس گیرنده)، انجام می دهد. سرویس دهنده و سرویس گیرنده ممکن است افرادی در یک سازمان یا قطعه برنامه های نرم افزاری باشند و سرویس ممکن است دستی یا مکانیزه، نرم افزاری یا غیر آن باشد.
در اصطلاح فنی و نرم افزاری می توان گفت به طور کلی سرویس، یک پیمانه ی قابل دسترس از راه دور و مستقل است. برنامه های کاربردی این سرویس ها را در دسترس کاربران قرار می دهند. با این تفاسیر مشاهده می کنیم که مفهوم سرویس در هر دو حوزه ی کسب و کار و فناوری مطرح است و کاربرد دارد. تعاریف متعددی برای مفهوم سرویس ارائه شده است از جمله :
" سرویس، کاری است که توسط یک سرویس دهنده ارائه و انجام می شود و ممکن است انجام یک درخواست کوچک مانند دریافت یا ذخیره ی اطلاعات، و یا مربوط به انجام کاری پیچیده تر مانند چاپ یک تصویر باشد" ]28 [.
" از دیدگاه کاری سرویس ها دارایی های ITهستند که به فعالیت های کاری یا عملکردهای کاری قابل بازشناسی در دنیای واقعی مرتبط بوده، و می توانند با توجه به خط مشی های سرویس مورد دسترسی قرار بگیرند. از دیدگاه فنی سرویس ها، دارایی های دانه درشت و قابل استفاده ی مجدد ITهستند که دارای واسط های خوش تعریفی (قراردادهای سرویس) هستند که واسط های قابل دسترس از خارج سرویس را، از پیاده سازی فنی سرویس مجزا می کنند" ]24 [ .
" سرویس تحقق کاری یک عملکرد مستقل است. از دیدگاه فنی، سرویس توصیفی است از یک یا چند عملیات که از (چندین) پیام برای تبادل داده ها میان یک سرویس دهنده و یک سرویس گیرنده استفاده می کند. اثر فراخوانی سرویس آن است که سرویس گیرنده اطلاعاتی به دست می آورد، یا حالت مولفه یا سرویس دهنده را تغییر می دهد" ]26 [ .
" سرویس یکمولفه از یک برنامه کاربردی است که روی سکویی که از طریق شبکه قابل دسترس است مستقر شده، و توسط یک سرویس دهنده ارائه می شود. واسط های سرویس جهت فراخوانده شدن توسط سرویس گیرنده یا تعامل با آن، با استفاده از یک توصیف سرویس، توصیف می شوند" ]26 [ .
بر اساس این تعاریف گزاره های زیر در مورد سرویس برقرار است:
یک عملکرد یا وظیفه مندی را ارائه می کند که ممکن است کاری یا فنی باشد.
قابل استفاده ی مجدد، و از سایر سرویس ها مستقل است.
دارای توصیف، واسط یا قرار داد خوش تعریف است، و جزئیات آن از دید سرویس گیرندگان مخفی است.
دارای یک یا چند عملیات است، و ارتباط سرویس ها توسط تبادل پیام میان این عملیات صورت می گیرد.
2- 5 سرویس های وب
معمولا واژه های معماری سرویس گرا و سرویس های وب اشتباها به جای هم، و به صورت معادل استفاده می شوند. لذا لازم است این دو مفهوم، به صورت دقیق تر بررسی شوند. سرویس های وب را باید عینیت بخش معماری سرویس گرا دانست] 6[.
تعریف W3C از سرویس های وب عبارت است از : یک سرویس وب، نوعی سیستم نرم افزاری است که جهت تعامل ماشین با ماشین در سطح شبکه طراحی شده است، و دارای یک توصیف قابل پردازش توسط ماشین با نام، WSDL است. دیگر سیستم ها بر طبق این توصیف از قبل مهیا شده با سرویس دهنده تعامل خواهند داشت، پیام ها توسط پروتکلSOAP و یا سایر پروتکل های مربوطه منتقل می شوند] 22 [.
از جمله ویژگی هایی که برای سرویس های وب مطرح هستند عبارتند از :
نرم افزارهای کاربردی که تحت وب منتشر شده، شناسایی و مورد فراخوانی قرار می گیرند.
مستقل از سکو و زبان هستند.
نوعی از پیاده سازی معماری سرویس گرا می باشند.
با منطق حرفه در تماس هستند، ولی هیچ شخصی مستقیم با آن ها ارتباط ندارد.
یک رهیافت کلیدی برای عینیت بخشیدن به معماری سرویس گرا هستند.
سرویس های وب دارای شرایطی از قبیل : دسترسی در سطح وب، استفاده از استانداردXMLجهت تبادل اطلاعات، عدم وابستگی به هیچ سکو و سیستم عاملی، تعامل با سرویس های تحت وب و با قابلیت شناسایی و خود توصیفی می باشند. این ویژگی ها در مقابل خصوصیاتی از قبیل استفاده از استاندارد HTML برای تبادل اطلاعات، وابستگی به سکو و فناوری و استفاده توسط اشخاص یا مرورگر وب که برای نرم افزارهای تحت وب می باشند از سرویس های وب متمایز می شوند] 6 [.
2-6 مفاهیم مهم سرویس گرایی
در این بخش به ارائه مفاهیم مهم درارتباط باساختارسرویس وکلیات مطالب مربوط به آن می پردازیم.
2-6-1چگونه سرویسها منطق را محصور میکنند
برای حفظ استقلال، سرویس ها منطق متن خاصی را محصور می کنند. آنچه در سرویس محصور می شود ممکن است کوچک یابزرگ باشد .بنابراین اندازه وحوزه منطقی که توسط سرویس محصورمی شود میتواند متنوع باشد. برای مثال آنچه توسط راه حل هایاتوماسیون ارائه میشود، معمولاًپیاده سازی یک فرآیند عمده کاری است.این فرآیندازمنطقی تشکیل شده است که بارعایت ترتیب وتوالی یا توازی خاص عمل موردنظررا انجام می دهد. این منطق به مجموعه ای از مراحل شکسته می شودکه باتوجه به قواعد،باترتیب ازپیش تعریف شده ای اجرا می شوند. همانطورکه درشکل2-5مشاهده میشود درساختن راه حل متشکل ازسرویسها، هرسرویس میتواند وظیفه ای را که درهرمرحله اجرا می شودیایک زیرفرآیندرا محصور کند. سرویس حتی میتواندکل فرآیندی راکه توسط سرویسهای دیگر محصورشده است، محصورکند.

شکل 2-2. محصورسازی اندازه های مختلفی ازمنطق توسط سرویس] 23[
2-6-2 چگونه سرویس ها از وجود یکدیگر مطلع میشوند.
درSOA، سرویس ها می توانند توسط سرویس های دیگر، یابرنامه های دیگر مورد استفاده قرارگیرند .حال، استفاده کننده ازسرویس هرکه باشد،ارتباط میان سرویسهادرصورتی روی خواهددادکه سرویسها از وجودیکدیگرمطلع باشند. این امر با بهره گیری ازتوصیف سرویس ممکن است.
توصیف سرویس درپایه ای ترین حالت خود، نام سرویس و داده هایی راکه درحین ارتباط مورد نیازند یا بدست می آیند مشخص میکند. روشی که درآن سرویسها از توصیف سرویس استفاده میکنند، موجب می شود که ارتباط درطبقه اتصال سست قرارگیرد. برای تعامل سرویسها و معنی دار بودن آن، آنهاباید اطلاعاتی را مبادله کنند.بنابراین یک چارچوب ارتباطاتی که دارای قابلیت ایجاد ارتباط دارای اتصال سست باشد موردنیازاست. یک چارچوب برای این منظور، پیام رسانی است.
2-6-3 چگونه سرویس ها با هم ارتباط برقرار می کنند.
پس ازآنکه سرویسی پیامی را میفرستد، دیگرکنترل آن رادراختیار ندارد. به همین دلیل است که سرویس هابه پیام ها نیاز دارند تا بعنوان واحد مستقل ارتباطی باقی بمانند. این به معنای آن است که پیام ها نیز مانند سرویس ها باید خود مختار باشند. به همین دلیل میزانی از هوشمندی را دارا هستند تا بتوانند در بخشهای مختلف پردازش خود را مدیریت کنند.
2-6-4چگونه سرویس ها طراحی می شوند.
اصول سرویس گرایی مسائل مرتبط بامواردزیرراتحت پوشش قرارمی دهد(این اصول درادامه معرفی خواهند شد).
الف- چگونه سرویس هاطراحی میشوند؟
ب- ارتباط بین سرویسهاچگونه بایدتعریف شود؟ (شامل تعیین چگونگی تبادل پیامها یاهمان الگوی تبادل پیام MEP)
پ- چگونه باید پیامهاراطراحی کرد؟
ت–چگونه توصیف سرویس ها طراحی می شوند؟
2-6-5 توصیفات سرویسها
هرسرویسی که می خواهد نقش دریافت کننده پیام را داشته باشد باید توصیف سرویس را به همراه داشته باشد. هرتوصیف پیام نقطه اتصالی ازفراهم کننده سرویس رادراختیارقرارمی دهد و دارای تعریفی رسمی از واسط این نقطه اتصال است (تا درخواست کنندگان بتوانند ازساختار پیامی که می بایست برای دریافت خدمات به سرویس دهنده ارسال کنند،آگاه شوند) وهمچنین محل سرویس را (که برای استفاده کنندگان شفاف خواهد بود) معین می کنند.
2-7 ویژگی های معماری سرویس گرا
از آنجایی که تعریف رسمی واحدی برای معماری سرویس گرا وجود ندارد، هیچ مجموعه رسمی واحدی از اصول طراحی بر مبنای سرویس گرایی وجود ندارد. با این حال، مجموعه ای از اصول طراحی در سطح سرویس توسط افرادی نظیر Erl و Mcgovern معرفی شده اند که بر سرویس گرایی انطباق مناسبی دارند و عبارتند از] 29[ :
سرویس ها معمولا یک دامنه یا وظیفه کاری را نمایش می دهند.
سرویس ها دارای طراحی ماژولار (پیمانه ای) هستند.
سرویس ها دارای وابستگی ضعیف اند.
سرویس ها قابل کشف اند.
محل سرویس ها برای سرویس گیرندگان شفاف است.
سرویس ها مست
سرویس ها دارای استقلال داخلی اند.
قل از روش انتقال هستند.
سرویس ها مستقل از پلت فرم هستند.
سرویس ها قابل استفاده ی مجدد هستند.
سرویس ها قابل ترکیب اند.
در معماری سرویس گرا منظور از اتصال سست، قابلیت تعامل بین سرویس ها به صورت مستقل از کد نویسی و مکان سرویس هاست. به گونه ای که سرویس ها در زمان اجرا می توانند تغییر مکان داده و روال های داخلی خود را تغییر دهند. سرویس ها ماژول هایی از کسب و کار هستند که می توانند توسط پیام هایی درخواست شوند و در نرم افزارهای مختلف مورد استفاده قرار بگیرند. یک نمونه از سرویس می تواند انجام یک درخواست روی داده مانند دریافت یا ذخیره ی اطلاعات باشد. سرویس ها در یک زبان استاندارد توصیف می شوند و فعالیت ها و فرایندهای کسب و کار را پشتیبانی می کنند. سرویس هایی که از استانداردهایی مثل یو دی دی آی، دبلیو اس دی ال، سواپ استفاده می کنند، عمومی ترین نوع سرویس هایی هستند که امروزه در دسترس می باشند. این سرویس ها به راحتی می توانند ترکیب شوند تا مجموعه ای از فرآیندهای کسب و کار مستقل را شکل دهند. ویژگی مستقل از سکو بودن معماری سرویس گرا این امکان را فراهم کرده است تا هر کاربر، از هر سیستمی و یا هر نوع سیستم عامل و زبان برنامه نویسی می تواند به سرویس ها دسترسی پیدا کند] 29 [.
سازمان های مختلف در بخش های گوناگون، معماری سرویس گرا را به دلیل قابلیت آن در بهبود فرآیندهای کسب و کار سریع، و انعطاف پذیری را ایجاد کنند.
به طور کلی برخی از مزایای به کارگیری معماری سرویس گرا عبارتند از:
یکپارچه سازی برنامه های موجود
بهبود یکپارچه سازی داده ها
سرعت بخشیدن به توسعه ی برنامه های کاربردی سفارشی
سهولت برون سپاری جهانی
تسریع در انجام فرآیندهای سیستم اطلاعاتی و ...]30[.
2-8 تعریف گذرگاه سرویس
تعاریف متفاوتی در منابع گوناگون برای گذرگاه سرویس سازمانی ارائه گردیده است که تعدادی از آنها به شرح زیر می باشد:
ESB به عنوان یک لایه هوشمند، توزیع شده، تعاملی و پیام رسان برای اتصال برنامه های کاربردی و سرویس هایی که معمولا به صورت توزیع شده از طریق زیرساخت های ارتباطی سازمان ها با هم ارتباط دارند، عمل می کند]31[.
مجموعه ای از استاندارها جهت ارائه یک زیرساخت عملیاتی و قدرتمند برای پشتیبانی عملیات یکپارچه سازی برنامه های کاربردی توزیع شده]32[.
ESB به عنوان یک معماری است که از ترکیب وب سرویس، پیام رسانی میان افزار، مسیریابی هوشمند و تبدیل اطلاعات بدست می آید]33[.
ESB به عنوان متصدی و مسئول مسیریابی، تبدیل و کنترل ارتباطات بین ارائه کننده و مصرف کننده خدمات می باشد]34 [.
ESB یک الگوی معماری و یک کلید مهم واساسی در اجرای زیرساخت های معماری سرویس گرا می باشد، در واقع ESBشرایطی برای تعامل بین سرویس های ناهمگن و رابط های کاربری که دارای عدم تطابق هستند فراهم می نماید]35[.
ESB یک سیستم مبتنی بر استانداردهای توزیع شده پیام رسانی همزمان و یا غیرهمزمان توسط میان افزارها می باشد که قابلیت همکاری و تعامل امن بین برنامه کاربردی سازمان ها را با استفاده از XML، وب سرویس، رابط های کاربری و مسیریابی مبتنی بر قوانی فراهم نموده و به یکپارچه سازی سرویس ها در میان چندین برنامه کاربردی در داخل و خارج سازمان کمک می کند. این امر از طریق ایجاد گذرگاهی استاندارد و ارائه تطبیق دهنده هایی برای تبادل اطلاعات بین برنامه ها صورت می گیرد.

شکل 2-3. ارتباط بین برنامه های کاربردی مختلف در ] ESB 36[
2-8-1 مسیریابی و مقیاس پذیری
از ویژگی های مهم استفاده از ESB حل مشکل توسعه سیستم در روش ارتباط نقطه به نقطه است. همان گونه در بخش هایی فبلی هم مطرح گردید جهت برقراری ارتباط به صورت نقطه به نقطه برای N برنامه کاربردی نیاز به N(N-1)/2 ارتباط می باشد که این روش در سازمان های نسبتا بزرگ و بزرگ اصلا مناسب نبوده و قابل اجرا نمی باشد. نکته مهم در برقراری ارتباطات بین برنامه های کاربردی کاربردی در روش ESB این است که برای ارتباط از یک گرگاه مشترک استفاده می گردد و برنامه ها به صورت مستقیم با هم ارتباط ندارند. در واقع تعداد ارتباطات مورد نیاز برای برقراری تعامل بین برنامه برای N برنامه برابر با تعداد آنها، یعنی N می باشد که نسبت به روش نقطه به نقطه بسیار ساده تر و بهینه تر می باشد.

شکل 2-4. ارتباط غیر مستقیم بین برنامه های کاربردی با استفاده از قابلیت مسیریابی پیام در ] ESB 37 [
برای ارتباط غیر مستقیم بین برنامه های کاربردی از طریق یک گرگاه مشترک در ESB علاوه بر کاهش تعداد ارتباطات موردنیاز برای تعامل برنامه ها مزایای دیگری نیز دارد که از جمله می توان به مواردی از قبیل نگهداری و بروزرسانی ساده تر سیستم یکپارچه و همچنین افزایش چابکی در پیاده سازی ساختار یکپارچه سازی برنامه های کاربردی سازمان اشاره نمود.
2-8-2 تبدیل پروتکل انتقال
عدم تطابق پروتکل های ارتباطی در برنامه های کاربردی سازمان، یکی دیگر از مشکلات موجود در یکپارچه سازی برنامه های کاربردی در سازمان ها می باشد و دلیل آن توسعه برنامه ها در سازمان ها و عدم استفاده از پروتکل های یکسان در پیاده سازی آن ها می باشد به نحوی که ممکن است در برخی موارد عدم تطبیق پروتکل های ارتباطی در نرم افزار ارائه دهنده سرویس و نرم افزار مصرف کننده سرویس رخ دهد. استفاده از پروتکل یکسان توسط کلیه برنامه های کاربردی سازمان در عمل دارای محدودیت های فراوان بوده و غیر قابل اجرا می باشد.

شکل 2-5. برقراری ارتباط بین برنامه های کاربردی با پروتکل های انتقال مختلف با استفاده از پیاده سازی گرگاه سرویس سازمان ] ESB 37 [
2-8-3 تبدیل پیام
موارد دیگری که در پیاده سازی ESB مدنظر قرار گرفته و برای آن راه حل ارائه گردیده است، تبدیل پیام ها و حل مشکل عدم تطبیق فرمت پیام ها و داده ها می باشد. یکی از مشکلاتی که در یکپارچه سازی برنامه های کاربردی در سازمان ها وجود دارد این است که فرمت داده ها و پیام ها در مصرف کننده سرویس و فرمت مورد نیاز برای تامین کننده سرویس با یکدیگر تفاوت دارد و در نتیجه این امر مانع برقراری یا ارتباط و تبادل داده ها بین برنامه ها می گردد.
بنابراین یکی دیگر از کارکردهای اصلی که باید توسط ESB ارائه گردد، تبدیل پیام ها و یا داده ها می باشد. هنگامی که این قابلیت با دو قابلیت اصلی دیگر یعنی مسیریابی و تبدیل پروتکل های ارتباطی ترکیب شود، در نتیجه برنامه های کاربردی می توانند به راحتی و بدون نیاز به تطابق پروتکل ها و فرمت پیام ها و داده ها با یکدیگر ارتباط برقرار کنند.

شکل 2-6. با استفاده از ESB برنامه های کاربردی می توانند حتی زمانی که فرمت پیام ها و پروتکل های ارتباطی متفاوت دارند، با یکدیگر تعامل داشته باشند] 37 [
2-8-4 ویژگی ها و مزایای گذرگاه سرویس
با توجه به مطالب مطرح شده در قسمت قبلی، ESBویژگی های کلیدی ذیل را ارائه می دهد ] 37 [:
مسیریابی مبتنی بر محتوا و متن
تبدیل پروتکل های انتقال
تبدیل پیام ها و داده ها
سرویس و امکاناتی که با استفاده ازESBفراهم می گیرد فراتر از برقراری اتصال و تعامل بین برنامه های کاربردی می باشد و با استفاده ازESBسرویس های ارزش افزوده ای نیز حاصل می گردد که تعدادی از آن ها در ادامه بیان می گردد] 38[:
فراهم کردن امکان اتصال
مسیریابی هوشمند
تامین امنیت و قابلیت اطمینان تعامل
مدیریت سرویس
نظارت و ثبت رخدادها
2-8-5 اجزای گذرگاه سرویس
به منظور اجرای ویژگی ها و وظایف مطرح شده برای ESBتعدادی از مولفه ها و اجزا در ساختار تشکیل دهنده آن مورد نیاز می باشد که ضمن نمایش آن ها در شکل شماره 3-19 تعدادی از آن ها در ادامه بیان می گردد] 39 [:
سازگارکننده ها: از اجزای اصلی ESBهستند وشرایطی را فراهم می آورند تا ESBبتواند با ورودی/ خروجی متفاوت تعامل داشته باشد.به ازای هر مصرف کننده و یا ارائه دهنده سرویس، یک سازگارکننده خاص وجود دارد که تنها ترکیب خاصی از پروتکل های و فرمت های پیام را تشخیص می دهد.به عنوان مثال می توان سازگارکننده ای را نام برد که کلیه درخواست های ورودی بر مبنای SOAP را روی HTTP ارائه می دهد.
توزیع کننده: به عنوان یک نقطه ورود مرکزی عمل می کند و وظیفه آن دریافت اطلاعات از سازگار کننده ها و ارسال به قسمت مربوطه برای مسیریابی، تبدیل، غنی سازی، و غیره می باشد. توزیع کننده درخواست ها را به سمت اداره کننده درخواست ها ارسال می کند و همراه با آن قابلیت مسیریابی مبتنی بر محتوا را در ESB فراهم می نمایند.

شکل 2-7. اجزای منطقی تشکیل دهنده ] ESB 39 [
اداره کننده درخواست ها: هر سرویس اداره کننده درخواست مخصوص به خود دارد و وظیفه آن انتقال پارامترهای خاص مربوط به سرویس به موتور مسیریابی برای اجرای مناسب سرویس می باشد.
موتور قوانین و مسیریابی: وظیفه این مولفه، اجرای تبدیل و غنی سازی وظایف و مسیریابی آنها برای تحویل به نمایندگان سرویس خاص می باشد.
نماینده های سرویس: به عنوان نقطه انتهایی برای دسترسی به سرویس خاص هستند و با استفاده از سازگارکننده ها با ارائه دهندگان سرویس ارتباط برقرار می کنند.
موتور تبدیل: این جزء ازESB کلیه پیام ها و یا داده های ورودی را به فرمت مناسب برای ارائه کننده سرویس تبدیل می کند.
اجزاء غنی سازی : این مولفه به ESB اجازه می دهد تا محتویات پیام را مطابق با نیاز ارائه دهنده سرویس و از طریق یک منبع خارجی (مانند: پایگاه داده) تقویت نماید.
اجزاءثبت عملیات: این جزء ازESB، پشتیبانی از ثبت عملیات مورد نیاز برای سایر بخش ها را فراهم می نماید.
اجزاء مدیریت استثناءها: وظیفه این بخشازESB مدیریت استثنائات تولید شده توسط سایر بخش ها و اجزاء می باشد.
2-9 انگیزه ی حرکت سیستم های تولید ی به سمت معماری سرویس گرا
درسیستم های تولیدی فعالیتهای گوناگونی انجام می شود، پیشرفت‌های اخیر در زمینه تولید و تکنولوژی اطلاعات، جایگزین‌های استراتژیکی را برای طراحی سیستم‌های اطلاعاتی محیط‌های تولیدی مهیا و معرفی کرده است. بیشتر شرکت‌ها، استفاده استراتژیک از سیستم‌های اطلاعاتی را به منظور فراهم‌سازی مزیت رقابتی بالا، شروع کرده‌اند. آنها، عملیات تولید و استراتژی کسب و کار خود را با استفاده از سیستم‌های اطلاعاتی، یکپارچه ساخته و توانسته‌اند توازنی مطلوب بین یکنواختی و قابلیت انطعاف در تولید را با استفاده از توسعه مفاهیم سیستم‌های یکپارچه (در مقابل روش‌های معمول تولید) برقرار سازند.
به همین دلیل سازمان ها امروزه به سمت معماری سرویس گرا روی آورده اند که رویکردی برای سرعت بخشیدن در انجام فرآیندهای سیستم اطلاعاتی می باشد.
در واقع انگیزه اصلی سیستم spx به سمت معماری سرویس گرا، بهبود انعطاف پذیری و کارایی این سیستم ها در تغییرات نیازمندی ها است. یکی از علل شکست سیستم های تولیدی، ضعف آن در تطبیق و یکپارچگی با سیستم های درونی و بیرونی است. این سرویس ها می توانند به راحتی پیکربندی شده، و بدین ترتیب مطابق با خواسته های سازمان عمل کند.
همچنین مبنی بر استانداردهای باز، سرویس ها این امکان را می دهند که هر بخش از نرم افزار ها از طریق انتقال پیام با یکدیگر ارتباط برقرار کنند. معماری سرویس گرا این کار را نیز آسان تر کرده است. از دیگر مزایای معماری سرویس گرا می توان به این نکته اشاره کرد که هزینه تغییرات تا حد بسیار زیادی کاهش پیدا می کند، چرا که نیاز به تغییر کل سیستم نبوده، و سرویسی که مورد نیاز می توان اضافه کرده و یا آن را تغییر داد. سرویس ها از طریق کانال های متنوع و به کمک فناوری های مختلفی لرائه می شوند و باید به نحوی باشند که بتوانند با تغییر فناوری ها همچنان قابل استفاده باشند. با استفادع از رهیافت معماری سرویس گرا مشکلاتی که برای نگهداری و بروز کردن برنامه های کاربردی قدیمی وجود داشت، تا حد زیادی برطرف شده اند.
راه حل معماری سرویس گرا برای واحدهای مختلف سازمان، استفاده از وب سرویس های استاندارد است. تاکنون بحث های زیادی پیرامون موضوع معماری سرویس گرا و اینکه سرویس ها در این معماری فرآیندهای کسب و کار سریع و انعطاف پذیر را ایجاد می کنند، شده است.
توصیه کرده است که توسعه ی برنامه های کاربردی سرویس گرا در مقایسه با متدهای توسعه ی قدیمی، هزینه ی فناوری اطلاعات سازمان را در حدود 20 در صد کاهش داده است] 30[.
2-10 تعریف برون سپاری
برون سپاری دارای تاریخچه ای طولانی است. وجود ضرب المثل هایی نظیر "کار را به کاردان بسپارید" و یا آیاتی از قرآن مجید مبنی بر گرفتن دایه برای فرزندان مصداقی از برون سپاری است]10[. در دنیای کنونی سرعت تغییر دانش و اطلاعات به قدری است که سازمانهای بزرگ به سرعت از گردونه رقابت خارج میشوند و این امر باعث چاره اندیشی شرکت های بزرگ شده است. یکی از راههای نجات این شرکتها برون سپاری فعالیتها و کوچک سازی سازمانها است تا جایی که بتوانند به سرعت تغییر کنند]10[.
تعاریف متفاوتی برای برون سپاری ذکر شده که می توان به موارد زیر اشاره کرد:
واگذاری تمام یا بخشی از مسئولیت یکی از واحدهای سازمان به یک عرضه کننده بیرون از سازمان
خریدن بخشی از منابع یا امکانات یک شرکت یا سازمان
نوعی مقاطعه کاری که در همه ی زمینه ها قابل استفاده باشد
ارایه خدمات و ابزار برای یک سازمان
تصمیم اتخاذ شده توسط یک سازمان جهت ارایه و یا فروش داراییها نیروی انسانی و خدمات به شخص ثالث، که طرف قرارداد متعهد میگردد در قبال درآمد مشخص و در یک زمان معین، دارایی ها و خدمات قید شده در قرارداد را ارایه و مدیریت نماید.
(Ferry D. Kraker) برون سپاری عبارتست از پیدا کردن ارائه دهندگان خدمت جدید و روشهای جدیدی که بتوان با اطمینان تهیه مواد، کالاها، اجزاء و خدمات را به آنها واگذار نمود.
در حقیقت در واگذاری یا برون سپاری، سازمان از دانش و تجربه و خلاقیت ارائه دهندگان خدمت جدیدی که قبلاً استفاده نکرده است، بهره مند می شود.
2-10-1 عوامل تاثیر گذار بر برون سپاری
عوامل مختلفی در امر برون سپاری فعالیتهای سازمانی دخیل هستند و محققین مختلف عوامل گوناگونی را مطرح نموده اند. در مطالعه ای که توسط یانگ صورت گرفت، پنج عامل استراتژی، کیفیت، مدیریت، اقتصاد و فناوری بعنوان عوامل تأثیرگذار در موفقیت برون سپاری معرفی شده اند
]44[.در مطالعه دیگری شش دلیل عمده برای استفاده از استراتژی برونسپاری توسط سازمانهای مختلف بیان شده که عبارتند از: صرفه - جوییهای مالی، تمرکز راهبردی، دسترسی به تکنولوژیهای پیشرفته، ارائه خدمات پیشرفته، دستیابی به مهارتها و تخصصهای جدید و خط مشیهای سازمانی ]45[.در مطالعه دیگری تمایل به کاهش هزینه ها و افزایش کارایی، تمرکز بر قابلیتهای کلیدی سازمان، شناخت و معرفی نیروی کاری منعطف، بهبود مدیریت روابط صنعتی، ارضای اهداف شخصی تصمیم گیرندگان و تابعیت از قوانین حکومتی به عنوان دلایل عمده برونسپاری نام برده شده اند] 46 [. آرنولد در مطالعه ای که بر روی عوامل تأثیرگذار بر برونسپاری انجام داده است، سه عامل صرفه جویی در هزینه ها، تمرکز بر قابلیتهای کلیدی و انعطاف پذیری در برابر تغییرات محیطی را به عنوان عوامل موثر در استراتژی برونسپاری معرفی می نماید]30[. از مهمترین دلایل برونسپاری میتوان به کاهش کنترل مدیریت، بهبود کیفیت خدمات، تمرکز بر قابلیتهای کلیدی، دستیابی به تکنولوژیهای جدید، کاهش هزینه های سربار، افزایش خبرگی در داخل سازمان، کاهش هزینه های داد و ستد، کاهش هزینه های تولید، سرمایه گذاری در فناوری، افزایش ظرفیت و بهبود موقعیت در زنجیره تأمین وافزایش ظرفیت تغییر در سازمان اشاره نمود] 47[. بطور خلاصه محرک های برون سپاری را میتوان در قالب جدول 2- 1 مشاهده نمود.
جدول 2- 1 محرکهای چندگانه برون سپاری ]50[
محرکهای برون سپاری پیامدها و نتایج محرکهای برون سپاری تحقیقات صورت گرفته
محرکهای اقتصادی 1-کاهش هزینه و صرفه جویی سودآوری بیشتر بهبود اثربخشی عملیات Trunick (2010),
Richardson (2012),
Gonzalez et al. (2013)
2-کاهش نیاز به سرمایه گذاری تمرکز بیشتر سرمایه ها بر روی بخشهای کلیدی بهبود نرخ بازگشت دارائی Corbett (2008),
Razzaque and Sheng (2011), Trunick (2012)
Lynch (2013),
Embleton and Wright (2008),
Claver et al. (2011)
محرکهای استراتژیک -1 برنامه ریزی استراتژیک برای تمرکز بر نقاط کلیدی کسب مزیت رقابتی بهبود عملکرد،
رضایت ارباب رجوع/ مشتریان،
ارتقاء مهارت منابع انسانی، افزایش رقابت Corbett (2009),
Embleton and Wright (2010),
lott (2013),
Prahalad and Hamel (2000),
Quinn and Hilmer (2003),
Weerakkody et al. (2012)
-2 افزایش انعطاف پذیری توان ارائه محصولات و خدمات
مختلف، افزایش توان مسئولیت پذیری، کاهش ریسک Quinn and Hilmer (2003),
Corbett (2007), Embleton and Wright (2007), Razzaque and Sheng (2007), Kakabadse and Kakabadse (2009), Jennings (2011), Lynch (2013)
محرکهای محیطی -1 توسعه IT تشویق سازمانها برای بکارگیری
سیستمهای اطلاعاتی پیشرفته به
منظور ارتقاء اثربخشی و مقرون به
صرفه بودن Lynch (2013)
-2 جهانی شدن بدست آوردن مزیت رقابتی Clott ( 2013)
-3 فشارهای جامعه ارائه محصولات و خدمات با قیمت پائین تر و کیفیت بهتر Jennings (2011)
2-10-2 دلایل عمده برون سپاری
از نقطه نظر دلایل سازمانی
افزایش اثربخشی از طریق تمرکز بر روی کاری که سازمان در انجام آن بهترین است.
افزایش انعطاف پذیری برای مقابله با شرایط کسب و کار، تقاضا برای محصولات و خدمات و تکنولوژی
تغییر سازمان
افزایش ارزش محصولات و خدمات، رضایت مشتریان و ارزش سهام
از نقطه نظر دلایل بهبود
بهبود عملکرد عملیات
بدست آوردن تخصص ها، مهارت ها و تکنولوژی هایی که قبلاً قابل دستیابی نبوده است.
بهبود مدیریت و کنترل
بهبود مدیریت ریسک
بدست آوردن ایده های نوآورانه
بهبود اعتبار و تصویر سازمان به وسیله مشارکت با ارائه دهندگان خدمت برتر
از نقطه نظر دلایل مالی
ایجاد نقدینگی از طریق انتقال داراییها به ارائه دهندگان خدمت
کاهش سرمایه گذاری روی دارائیها و آزادسازی آنها برای سایر اهداف
از نقطه نظر دلایل درآمدی
بدست آوردن سهم بازار و فرصتهای کسب و کار از طریق شبکه ارائه دهندگان
تسریع در رشد و توسعه ظرفیت، از طریق قرارگرفتن در جریان فرایندها و سیستم های ارائه دهنده
رشد فروش و ظرفیت تولید در بازه زمانی، وقتی که امکان تامین مالی چنین رشدی در سازمان وجود نداشته باشد
گسترش تجاری مهارت های موجود
از نقطه نظر دلایل هزینه ای
کاهش هزینه ها از طریق عملکرد برتر و ساختار هزینه ای پایین تر ارائه دهندگان خدمت
تغییر هزینه های ثابت به متغیر
2-10-3 معایب برون ‌سپاری
تبعات برون سپاری شامل امکان از دست رفتن کنترل بر فرایندها، مشکل در مدیریت روابط با تأمین کننده، تغییرات عرصه کسب و کار در بلند مدت، مشکل لغو قرارداد، ایجاد تعارض سازمانی در روابط با تأمین کننده، از دست رفتن مشاغل در سازمان، کاهش کیفیت و افزایش هزینه به دلیل انتخاب نامناسب تأمین کننده می‌شود.نشریه فوربس در دسامبر ۲۰۱۲ با انتشار پروژه - ریسرچمفصلی به تحلیل روند بازگشت خطوط تولید تعدادی از معتبرترین برندهای آمریکایی نظیر اپل، GE و... به آمریکا پرداخت و نتیجه گرفت که مهمترین عیب «برون سپاری» فاصله افتادن بین سازمان طراحی و سازمان تولید یک شرکت است که در نتیجه آن بازخوردهای لازم در مورد سختی و آسانی و هزینه‌های فرایند تولید محصول به موقع برای بهبود طرح به بخش طراحی نمی‌رسد.
2-10-4 تعریف برون سپاری استراتژیک
برون سپاری استراتژیک عبارتست از: یک نگاه استراتژیک به برون سپاری که بتواند فرایندهای مسئله دار، وضع بد بهره وری ، مشکلات ترک کارکنان و امثال آن را در یک نگاه بلند مدت حل کند. بر این اساس اقدام برون سپاری زمانی استراتژیک خواهد شد ، که با استراتژی های بلندمدت سازمان همراستا شود ، منافع برون سپاری بعد از گذشت چندین سال پدیدار گردد و نتایج مثبت یا منفی آن برای سازمان از اهمیت ویژه ای برخوردار باشد برون سپاری استراتژیک با پرسیدن سوالات اساسی درباره رابطه برون سپاری با سازمان و موضوعات سازمانی زیر ، برون سپاری را در سطح بالاتری قرار می دهد.
چشم انداز آینده
قابلیت های کلیدی فعلی و آینده
ساختار فعلی و آینده
هزینه های فعلی و آینده
عملکرد فعلی و آینده
مزیت رقابتی فعلی و آینده
2-10-5 کارهای انجام شده در ارتباط با برون سپاری
در گذشته به دلیل هزینه های زیادی که فرایند برون‌سپاری داشته پیمانکاران توان ارائه خدمات به کسب و کارهای کوچک و متوسط را نداشتند. و همچنین کسب و کارهای کوچک و متوسط نیز تمایل به برون‌سپاری نداشتند زیرا بر این عقیده بودند که پیمانکاران نمی توانند پروژه را به طور کامل درک کنند و نمی خواستند کنترل فرایند های داخلی را به خارجی ها بدهند. کسب و کار های کوچک برای آنکه بیشتر مورد دسترس باشند به برون‌سپاری روی آورده اند. از طرف دیگر این نوع فعالیت ها به آنها اجازه می دهد تا بتوانند با توان کمتر با شرکت های بزرگتر که خدمات با کیفیتی را ارائه می دهند نیز رقابت کنند.
امروزه برونسپاری به عنوان یکی از استراتژیهای موثر در دنیای کسب و کار شناخته شده است. در این راستا برونسپاری فرایندهای کسب و کار به عنوان یکی از متداولترین اشکال برونسپاری به شمار می آید. در سالهای اخیر بسیاری از سازمانها برای حفظ مزیت رقابتی خود در بازارهای منطقهای و جهانی برونسپاری فعالیتهای سازمانی را شروع کرده و همچنین امروزه بسیاری از سازمانها اقدام به برونسپاری برخی از فعالیتهای خود به عنوان یک رویکرد راهبردی نمودهاند. فرایند برون سپاری برخی از فعالیتهای سازمان بواسطه پیچیدگی و عدم قطعیت موجود در این فرایند، نیازمند صرف زمان و دقت کافی برای جلوگیری از شکست این فرایند در سازمان است. این مسئله خود نیازمند مدیریت قوی در حوزه برونسپاری در سازمان است. در واقع برای جلوگیری از ایجاد هرگونه مشکلی در فرایند برونسپاری بایستی اقدام به تصمیمات راهبردی در این حوزه و در نتیجه انتخاب استراتژیهای مناسب سازمان در امر برونسپاری نمود. برون‌سپاری باعث کاهش هزینه های اجرایی و بالا بردن بهره وری در کسب و کار های کوچک و بالا بردن توان رقابتی آنها می شود. امروزه پیچیدگی فضای کسب و کار، افزایش رقابت میان تولید کنندگان، محدودیت منابع و بسیاری عوامل دیگر، سبب شده که سازمان های تولیدی به سمت بکارگیری فرآیندها و تصمیمات بهینه در حرکت باشند تا از این رهگذر، امکان بقای بالنده سازمان را تضمین نمایند. بدیهی است که تخصصی شدن و در نتیجه محدود کردن حیطه فعالیتها، در صورتی مقدور خواهد بود که بخشی از وظایف به خارج از سیستم برون سپاری گردد. در واقع برون سپاری عبارت است از واگذاری بخشی از فعالیتهای محوری یا غیر محوری سازمان بر مبنای تصمیمات اخذ شده، که منجر به کاهش نرخ یکپارچه سازی عمودی میشود ] 12 [ .
برخی از محققان، بیشتر در حوزه تولید و مدیریت زنجیره تأمین، برون سپاری را چیزی بیش از تکامل مطالعات در حوزه ساخت یا خرید نمی دانند.
در گذشته، برون سپاری زمانی مورد استفاده قرار می گرفت که سازمانها نمی توانستند خوب عمل کنند. در رقابت ضعیف بودند، کاهش ظرفیت داشتند، با مشکل مالی روبرو بودند و یا از نظر فن آوری عقب و شکست خورده بودند. امروزه سازمانهایی که کاملا موفق هستند نیز از این ابزار برای تجدید ساختار سازمانهایشان استفاده می کنند و مدیران این سازمانها به عنوان یک موضوع حیاتی این موضوع را درک کرده اند که ایجاد قابلیت های کلیدی برای برآورده نمودن نیازهای مشتری ضروری است و باید در این راه تلاش نمایند.
دیگر محققان، عموما در حوزه مدیریت عملیات خدمات، آن را یک روند انقلابی و جهشی که در چند سال گذشته آغاز گشته است می دانند. یکی از تئوری هایی که در اکثر منابع به آن در مورد منشأ برون سپاری اشاره می شود، تئوری هزینه مبادله می باشد و از این رو سرچشمه دانش برون سپاری به حدود هفتاد سال قبل بر می گردد.
در طول این هفتاد سال چندین تئوری در رشته های مختلف توسعه یافته اند که به طور مکرر در مطالعاتی که امروزه در مورد برون سپاری وجود دارد، به طور خلاصه به آنها اشاره می شود. 10 تئوری که از آنها بیشتر در مقالات و منابع علمی به عنوان ریشه های برون سپاری یاد می شود به شرح زیر می باشند:
1. تئوری هزینه مبادله
2. دیدگاه بر اساس منابع
3. تئوری عامل اصلی
4. تئوری ادغام عمودی
5. مدیریت استراتژیک
6. اقتصاد تکاملی
7. دیدگاه ارتباط
8. اقتصاد صنعتی
9. تئوری هم ترازی استراتژیک
10. تئوری شایستگی اصلی
عموما در تحقیقات مربوط به برون سپاری چهار پرسش متداول مد نظر قرار می گیرد که عبارتند از:
1. چرا باید برون سپاری کنیم؟
2. کدام فعالیت ها و فرآیند ها باید برون سپاری شوند؟
3. عوامل اصلی موفقیت در ارتباط با برون سپاری کدامند؟
4. چگونه باید این برون سپاری را هدایت کنیم؟
برون‌سپاری باعث کاهش هزینه های اجرایی و بالا بردن بهره وری در کسب و کار های کوچک و بالا بردن توان رقابتی آنها می شود.
با توجه به گزارش گارتنر بازار برون‌سپاری در سال 2003، در کشور آمریکا معادل 15 میلیارد دلار بوده است.
مراحل 10 گانه گارتنر جهت موفقیت در برون سپاری
جا انداختن تفکر برون‌سپاری به عنوان یک روش عملی
همراستا کردن تمام فعالیتهای مرتبط با برون‌سپاریبا راهبردهای کسب و کار
داشتن توقعات واقع بینانه از کسب سود قبل از اقدام به برون سپاری
بالا بردن ارزش خدمات منعطف در مقابل خدمات ثابت
انتخاب روشهای تحویل سازگار با اهداف تجاری و کسب وکار سازمان
تعریف محرکها و روش ارتباطی به جهت حصول سود دو جانبه
مذاکرات پی در پی جهت اتخاذ معامله برنده-برنده
ارائه راه حلهای تجاری بر مبنای شبکه تولیدکنندگان
توسعه و پیاده سازی روشهای مدیریت توزیع متمرکز
ایجاد تعادل میان نظارت و اعتماد در روابط برون سپاری
2-11 سیستم اطلاعاتی
همان طور که می دانیم همزمان با ظهور فن آوری، و حضور آن در سازمان ها، توسعه ی سیستم های اطلاعاتی نیز روز به روز افزایش یافت. دیوید و السون، یک سیستم اطلاعاتی را به عنوان یک سیستم یکپارچه به منظور ارائه ی اطلاعات برای پشتیبانی عملیات، مدیریت، و تصمیم گیری در یک سازمان تعریف کرده اند. به عبارتی دیگر می توان گفت که یک سیستم اطلاعاتی، عبارت است از یک سیستم کامل طراحی شده برای تولید، جمع آوری، سازماندهی، ذخیره و توزیع اطلاعات در یک سازمان. این اطلاعات بسته به نوع سیستم اطلاعاتی برای تصمیم گیری، کنترل، ساخت محصولات جدید و ... مورئ استفاده قرار می گیرند. داده های جمع آوری شده از سازمان یا محیط خارج از آن، به عنوان ورودی یک سیستم اطلاعاتی به شکلی با معنا پردازش شده، و خروجی به افراد یا فعالیت هایی که از آنها استفاده می کنند منتقل می شود. برخی از سیستم های اطلاعاتی عبارتند از سیستم پردازش تراکنش، سیستم اطلاعاتی مدیریت، سیستم تصمیم یار، سیستم اطلاعاتی اجرایی و ...]41[.
توسعه ی سیستم اطلاعاتی به طور عمده بر روی کارایی فرایندهای کسب و کار و به صورت غیر مستقیم، بر روی برآورده کردن نیازمندی های مورد تقاضای سازمان تمرکز می کند.
امروزه تمامی سیستم‌های تولیدی به روشنی بیانگر این نکته‌اند که مفاهیم و ساختار کار آنها، از ایده «آدام اسمیت» مبنی بر تخصصی شدن کار و شکسته شدن یک کار به کارهای کوچک‌تر، گرفته شده است. تخصصی شدن کارها، تولید انبوه محصولات استاندارد شده را امکان‌پذیر می‌سازد.
مفهوم سیستم تولید یکپارچه، تنها شامل عناصر درون سازمان نبوده و از عناصری متعدد تشکیل شده است که در یک سوی آن تامین‌کنندگان مواد و قطعات و در سوی دیگر، مشتریان قرار دارند.برای عملکرد موثر این سیستم‌ها، در طراحی آنها باید یکپارچه‌سازی بیشتر فعالیت با هم و کاهش لایه‌های سلسله مراتبی را مدنظر قرار داد. کندی جریان اطلاعات و یا ناکافی بودن آن بین واحد تولید و دیگر واحدها نظیر بازاریابی یا تحقیق و توسعه، مسئله‌ای رایج در شرکت‌های تولیدی است. برای بیشینه کردن کارایی سازمان، تمامی کارکردها به جای این‌که به تنهایی بهینه‌سازی شوند باید به صورت یکپارچه‌ با هم در تعامل باشند.
بیشتر سیستم‌های اطلاعات در محیط‌های تولیدی، برنامه‌های کاربردی تخصصی هستند که سعی دارند تکنولوژی‌های پیشرفته تولید را با استفاده از رایانه، قابل استفاده و کنترل کنند.سیستم اطلاعات جامع تولید در پی آن است که این برنامه‌های کاربری تخصصی و جزیره‌ای مهندسی، تولیدی و تجاری را در قالب یک سیستم اطلاعاتی جامع یکپارچه ترکیب کند.
در این راستا با شناخت تهدیدات و فرصت‌های محیطی، قابلیت‌ها ی این‌گونه سیستم‌ها، استراتژی طراحی و توسعه آنهاست. همچنین خواهیم دید که چگونه این سیستم‌ها به عنوان سلاحی رقابتی به‌کار گرفته می‌شوند.
2-12 کارهای انجام شده د ر ارتباط با به کارگیری سیستم اطلاعاتی در یکپارچگی واحد های مختلف تولید
سیستم اطلاعات جامع تولید، جایگزینی قدرتمند برای کسب مزیت رقابتی بوده و وضعیت جاری و تکنولوژی اطلاعات را با هم درمی‌آمیزد. این سیستم، حرکت به سوی یکپارچگی کامل تکنولوژی تولید و استراتژی کسب و کار را در یک سیستم اطلاعاتی نشان می‌دهد و شامل تمامی کارکردهایی است که یک شرکت تولیدی باید دارای آنها باشند.
نمونه این کارکردها، ماجول‌های تحلیل بازار، کنترل کیفیت، مدیریت کیفیت و پشتیبانی از تصمیم‌گیری است. سیستم اطلاعات جامع تولید، قابلیت پاسخگویی سریع به تغییرات را فراهم ساخته و انعطاف‌پذیری در تولید محصولات را تسهیل می‌بخشند.با استفاده از این سیستم‌ها، طراحی و حمایت از استراتژی‌های رقابتی در یک سازمان، قابل دستیابی بوده و می‌توان از عهده تغییرات در تکنولوژی، منابع و مسئولیت‌ها برآمد.
امروزه تمامی سیستم‌های تولیدی به روشنی بیانگر این نکته‌اند که مفاهیم و ساختار کار آنها، از ایده «آدام اسمیت» مبنی بر تخصصی شدن کار و شکسته شدن یک کار به کارهای کوچک‌تر، گرفته شده است. تخصصی شدن کارها، تولید انبوه محصولات استاندارد شده را امکان‌پذیر می‌سازد.
مفهوم سیستم تولید یکپارچه، تنها شامل عناصر درون سازمان نبوده و از عناصری متعدد تشکیل شده است که در یک سوی آن تامین‌کنندگان مواد و قطعات و در سوی دیگر، مشتریان قرار دارند.برای عملکرد موثر این سیستم‌ها، در طراحی آنها باید یکپارچه‌سازی بیشتر فعالیت با هم و کاهش لایه‌های سلسله مراتبی را مدنظر قرار داد. کندی جریان اطلاعات و یا ناکافی بودن آن بین واحد تولید و دیگر واحدها نظیر بازاریابی یا تحقیق و توسعه، مسئله‌ای رایج در شرکت‌های تولیدی است. برای بیشینه کردن کارایی سازمان، تمامی کارکردها به جای این‌که به تنهایی بهینه‌سازی شوند باید به صورت یکپارچه‌ با هم در تعامل باشند.
بیشتر سیستم‌های اطلاعات در محیط‌های تولیدی، برنامه‌های کاربردی تخصصی هستند که سعی دارند تکنولوژی ‌های پیشرفته تولید را با استفاده از رایانه، قابل استفاده و کنترل کنند.سیستم اطلاعات جامع تولید در پی آن است که این برنامه‌های کاربری تخصصی و جزیره‌ای مهندسی، تولیدی و تجاری را در قالب یک سیستم اطلاعاتی جامع یکپارچه ترکیب کند.
به کارگیری موفق یک IS مستلزم درک کامل کسب و کار و محیط تحت حمایت سیستم اطلاعات است. لازمه ی چنین موفقیتی، برخورداری مدیران از دانش و تخص صهای لازم برای حمایت از سیستم ها و نیز جریان اطلاعات در درون و بیرون سازمان برای غنی سازی سیستم ها است.
تا کنون مطالعات بسیاری در زمینه سیستم های اطلاعاتی واحد های تولید سازمان صورت گرفته است. در یکی از تحقیقات یک مجموعه ای از روش ها برای استفاده سیستم اطلاعاتی در واحد های مختلف تولید در نظر گرفته شده است که منجر به رقابت پایدار می شود. به کارگیری سیستم اطلاعاتی ممکن است یک نقش مهم در هر گام از فرایند تولید و برون سپاری بازی کند
Stevens معتقد است که میزان پیشرفت به به کارگیری IS در هر گام توسعه ای بستگی دارد. علاوه بر این، او ادعا می کند که یک رویکرد یکپارچگی واحدهای مختلف تولید، می تواند موانع موجود بین عملیات و سازمان ها را حذف کند. و به کارگیری IS می تواند ارتباط بین توابع و سازمان ها را تقویت کند.
Bowersoxبیان می کنند که فرایند یکپارچگی واحدهای مختلف تولید، باید از یکپارچگی داخلی به یکپارچگی خارجی با تامین کنندگان و مشتریان پیش برود، چنین یکپارچگی داخلی و خارجی می تواند توسط اتوماسیون پیوسته و استاندارد سازی از هر تابع لجستیک خارجی و توسط اشتراک گذاری اطلاعات کارآمد و ارتباط استراتژیک با تامین کنندگان و مشتریان تکمیل شود.
بهبود هر یک از عملیات داخلی، در یکپارچگی واحدهای مختلف تولید، باید پیش از اتصال خارجی، با تامین کنندگان و مشتریان در گام یکپارچگی خارجی و به کارگیری IS ممکن است یک فاکتور بسیار مهم باشد.
Earl اظهار می کند که IS باید بالقوه به یک سلاح استراتژیک در حداقل یکی از موارد زیر باشد:
به دست آوردن مزیت رقابتی
بهبود بهره وری و عملکرد
فعال کردن روش های جدید مدیریت و سازماندهی
توسعه کسب و کارهای جدید

user8334

فصل چهارم مربوط به بررسی دقیقتر و اعتبارسنجی مدل ارائه شده در فصل قبلی از طریق شبیهسازی آن به کمک ابزار مناسب مدلسازی سیستمهای چندعاملی و نهایتا بررسی نتایج حاصل از این شبیهسازی اختصاص دارد.
فصل پنجم نیز به نتیجهگیری و ارائه پیشنهادات اختصاص داشته و ضمن بیان نتایج حاصل از این پژوهش، پیشنهاداتی جهت کارهای آتی در راستای تکمیل و پیشبرد بیشتر اهداف پژوهش انجام شده ارائه میدهد.
فصل دوم
ادبیات پژوهش
ادبیات پژوهشمقدمه با توجه به مطالب بیان شده در فصل اول، در این فصل برآنیم تا به بررسی ادبیات موضوعی و بررسی پارهای از کارهای صورت پذیرفته در حوزه پژوهش بپردازیم. بدین منظور ابتدا مروری اجمالی خواهیم داشت بر مفاهیم کلی و زیربنایی مدیریت استراتژیک و به طور خاص مفاهیمی همچون رسالت یا مأموریت سازمان، چشمانداز، منظر برازنده، وضعیت موردانتظار، هدف و هدفگذاری و مواردی از این دست. پس از آن به صورت گذرا به بیان ویژگیها و کارکردهای سیستمهای اطلاعاتی استراتژیک پرداخته و ضمن بررسی چالشهای فراروی اینگونه سیستمها، نقش آنها را در سازمانهای امروزی مورد نقد و بررسی قرار میدهیم. . پس از آن گریزی خواهیم داشت به مفاهیم آیندهپژوهی و سناریوسازی و بیان ارتباط آن با وضعیت موردانتظار و منظر برازنده سازمان.
در ادامه این فصل به بیان مفاهیم بنیادین سیستمهای چندعاملی، تشریح مفهوم عامل هوشمند و معیارهای آن و نیز تشریح مفهوم هوشمندی در این گونه عاملها میپردازیم. پس از آن با توجه به موارد و مفاهیم بیان شده در فصل پیشین، نوبت به برقراری ارتباطی مؤثر میان مفهوم سیستمهای اطلاعاتی استراتژیک و سیستمهای چندعاملی میرسد که زمینه را برای ارائهی مدل پیشنهادی در فصل بعد آماده خواهد کرد.
وضعیت موردانتظار مفهوم وضعیت موردانتظار در سازمان، شاید در دید اول با مفهوم چشمانداز یکسان به نظر برسد، ولی اگر بخواهیم با صورت دقیقتر و عمیقتر به بررسی این مفاهیم بپردازیم، تفاوتهای موجود میان این دو مفهوم مشابه و پرکاربرد حوزه برنامهریزی راهبردی سیستمهای اطلاعاتی، به خوبی نمایان خواهد شد.
پیش از بیان این تفاوتها بهتر است یک تعریف کلی از وضعیت موردانتظار ارائه کنیم. وضعیت موردانتظار در واقع توصیف واضح، صریح، بیابهام و به زبان مهندسی موقعیتی است که میخواهیم در برههای از چشمانداز سازمان بدان دست یابیم. در بیان وضعیت موردانتظار
بایست فعالیتهای موردنیاز، زمانبندی، برنامهریزی و هزینه دستیابی بدان به درستی و صراحت مشخص شده باشند. وضعیت موردانتظار وضعیتی است که با دست یافتن به آن رهبر سازمان و پیروان چشمانداز سازمان، احساس رضایت و خشنودی خواهند نمود و میتوانند ادعا کنند که در مسیر صحیح به سوی چشمانداز غایی سازمان گام برمیدارند.
بیشتر پروژههای راهبردی در سازمانها با تحلیل وضعیت کنونی آغاز میشوند، پیش از هرچیز تعیین میکنیم که وضعیت و جایگاه فعلی سازمان چیست و چه چالشهایی فراروی آن قرار دارند؟ سازمان به دنبال چه هدفی است و چگونه میتواند در یک محیط پیچیده به گونهای مناسب عمل نماید تا هرچه زودتر بتواند اهداف موردنظر را محقق سازد؟ پس از تعیین و ترسیم وضعیت کنونی، میتوانیم وضعیت موردانتظار سازمان را در یک برهه زمانی خاص متصور شده و هدف گذاریها و برنامهریزیهای لازم را به منظور رسیدن به آن وضعیت موردنظر انجام داده و استراتژیهای لازم را تدوین نماییم.
تفاوت وضعیت موردانتظار و چشم انداز نخستین و بارزترین تفاوت میان چشمانداز و وضعیت موردانتظار در آن است که وضعیت موردانتظار معمولا کاملا امکانپذیر، دستیافتنی است و قابل وصول است، برخلاف چشمانداز که ممکن است صرفا جنبهی نمادین و ارزشی داشته باشد و در واقعیت دستیابی بدان حداقل با زمانبندی مشخص امکانپذیر نباشد.
تفاوت دیگر آنکه وضعیت موردانتظار ارضا شدنی است. بدین معنا که با توجه به دقیق و مشخص بودن ویژگیهای آن، میتوان برنامهای عملیاتی برای رسیدن به آن وضعیت در زمان موردانتظار ارائه نمود. حال آنکه چشمانداز ممکن است بسیار آرمانگرایانه و دور از دسترس باشد. البته بایست به این نکته اشاره نمود که این حالت آرمانگرایانهی چشمانداز عیب محسوب نمیشود، بلکه میتوان آن را لازمهی یک چشمانداز مناسب به حساب آورد. دلیل این امر را هم شاید بتوان اینگونه توضیح داد که از آنجا که چشمانداز سرمقصد نهایی و غایی سازمان را ترسیم میکند، چنانچه تحقق آن به راحتی امکانپذیر باشد، با دستیابی به آن رسالت و ماهیت وجودی سازمان اساسا زیر سؤال خواهد رفت و به بیان دیگر سازمان به نقطهی پایانی حیات خود خواهد رسید. بنابراین یکی از تفاوتهای مهم میان چشمانداز و وضعیت موردانتظار همین است که تحقق چشمانداز معمولا بسیار بلندمدت و در هالهای از ابهام است.


تفاوت بعدی تعریف وضعیت موردانتظار و چشمانداز به مقطعی بودن وضع مطلوب مربوط میشود. در طول حیات سازمان، ممکن است بسته به شرایط، وضعیتهای مطلوب بسیاری تعریف شود که در مقاطعی خاص تمرکز سازمان یا دستکم بخشهایی از آن به رسیدن به آن وضعیت معطوف شود. اما به محض رسیدن به وضعیت مذکور، ممکن است هدف به حفظ آن وضعیت به صورت موقت یا دائم و یا گذر از آن تغییر نماید. این وضعیتهای مطلوب گرچه هر کدام اهمیت خاص خود را دارند، معمولا هیچیک به تنهایی برای سازمان تعیین کننده و ارضا کننده نمیباشند و احتمالا از اهمیت مقطعی برخوردارند.
هرچند یکی از خصوصیات ذکر شده برای چشمانداز، صراحت و بیابهام بودن آن است، ولی در هر صورت چشمانداز همواره از یک سطح انتزاع برخوردار است، در حالیکه در وضعیت موردانتظار انتزاعی وجود ندارد و همهی معیارهای تعیین و تفسیر آن وضعیت بایست به صورت کامل تعریف شده باشند. پس وضع مطلوب مفصلتر و دارای شرح و جزئیات بیشتری است، برخلاف چشمانداز که معمولا در قالب یک یا دو جمله قابل بیان است]17[.
همانطور که اشاره شد، چشمانداز نقطه نهایی تکامل سازمان است، اما وضع مطلوب تنها یک برهه در روال سیر تکاملی سازمان میباشد. این برهه حتی ممکن است در ابتدای پیدایش سازمان (منظور زمانی است که سازمان هنوز راه درازی تا رسیدن به بلوغ خود پیش رو دارد) مدنظر باشد، اما در عین حال میتواند در همان برهه برای ادامه حیات سازمان ضروری و سرنوشتساز باشد و عدم تحقق آن نتایج فاجعهباری در پی داشته باشد و حتی به ورشکستگی و انحلال سازمان بیانجامد.
وضع موردانتظار مسلما کوتاهمدتتر از چشمانداز است. زمان رسیدن بسته به یک وضع موردانتظار اهمیت و دشورای آن میتواند متفاوت باشد، ولی به هر حال این زمان معمولا به طور دقیق قابل محاسبه است و وابسته به پارامترهای مشخص و غالبا قابل اندازهگیری میباشد. حال زمان موردانتظار میتواند بین چند روز تا چند سال متغیر باشد که البته معمولا این زمان از یک سال کمتر بوده و در حد چند ماه است. در صورتی که در مورد چشمانداز یک زمان کلی و چندین ساله (معمولا 5 سال یا بیشتر) برای نیل به آن متصور میشوند.
در مورد وضع مطلوب، با توجه به ویژگیهای ذکر شده برای آن، میتوان در صورت تحقق یا عدم تحقق وضعیت، نتایج حاصله را با یک نظام جزا و پاداش تلافی نمود. این جزا و پاداش میتواند شامل حال تمام کارکنان سازمان یا تنها فرد یا گروهی که در رسیدن (یا نرسیدن) به وضعیت موردانتظار نقش داشتهاند، شود. در صورتی که برای چشمانداز معمولا کل سازمان و بهویژه رهبری آن بایست پاسخگو باشند.
نکتهی بعدی که بایست بدان اشاره نمود در مورد حوزهی اثر وضع موردانتظار است. برخلاف چشمانداز که کل سازمان در حوزهی اثر آن تلقی شده و راهنمای استراتژیها و جهت حرکت کلی سازمان است، وضع مطلوب میتواند تنها برای بخش کوچکی از سازمان تعریف گردد. هرچند که میتوان وضعیتهای مطلوب بسیاری نیز برای کل سازمان متصور شد که البته مسلما ترسیم چنین وضعیتهایی کار چندان سادهای نمیباشد.
تعیین وضعیتهای مطلوب گاه برای جلوگیری از ناامیدی در مسیر چشمانداز ضروری است. این مورد به خصوص زمانی که چشمانداز سازمان بسیار درازمدت و دست یافتن به آن دشوار باشد، بیشتر حائز اهمیت است، زیرا با ایجاد نقاط دلگرمی و قوت قلب، کارکنان را از سرخوردگی و یأس در حین تلاش برای دستیابی به یک وضعیت دشوار دور کرده و باعث نشاط و روحیه بخشی به آنها میشود. همانطور که اشاره شد اختصاص پاداش مناسب برای یک وضع مطلوب ترفندی است که مدیران سازمان میتوانند از آن به خوبی برای تشویق و تسریع در روند استراتژیهای سازمانی استفاده کنند. به بیان سادهتر وضعیتهای مطلوب میتوانند به عنوان نقاط تشویق و دلگرمی مورداستفاده قرار گیرند و بر این واقعیت صحه گذاشته و یادآور شوند که سازمان قابلیت رسیدن به نقطهی نهایی تعیین شده در چشمانداز را دارد]15[.
چشمانداز سازمان همواره توسط رهبر یا رهبران ردهبالای سازمان ترسیم و به سایر زیردستان ابلاغ میشود، حال آنکه وضعیت موردانتظار (با توجه به ویژگیهای ذکر شده برای آن) معمولا توسط مهندسین و متخصصین برنامهریزی و نظارت در سازمان ترسیم میشود یا حداقل پس از ترسیم کلی توسط رهبر یا مدیر ارشد، ویژگیهای جزئی آن توسط آن افراد تعیین و ابلاغ میشود. بنابراین تعیین وضع مطلوب را میتوان از جنبهی علوم مهندسی بسیار کارشناسانهتر از ترسیم چشمانداز تلقی نمود، هرچند ترسیم چشمانداز نیز دارای سختیها و نکات قابل تأمل و مهم خاص خود است که حتما بایست از سوی رهبر مورد توجه واقع شوند. به هر حال علوم اجتماعی و روانشناختی در آن مورد مؤثرتر به نظر میرسند. چیزی که بدیهی است آنکه وضعیتهای مطلوب در راستای چشمانداز سازمان ترسیم میشوند.
بر اساس موارد ذکر شده، و با توجه به دقیق بودن خصوصیات یک وضعیت موردانتظار، میتوان زمان، امکانات موردنیاز و هزینه رسیدن به آن وضعیت را از وضعیت فعلی محاسبه نموده و تخمین زد. در واقع میتوان گفت احتمال دستیابی به یک وضع مطلوب از یک وضعیت فعلی بر اساس شواهد توسط علم آمار و احتمالات قابل تخمین است. اما در مورد چشمانداز با توجه به ویژگیهای ذکر شده برای آن چنین تخمینی امکانپذیر نبوده و یا از دقت مناسب برخوردار نخواهد بود.
در تعریف استراتژی آمده است که هر استراتژی سازمان را از یک وضع موجود به سوی یک وضع مطلوب راهنمایی میکند. پس شاید بتوان هر وضع مطلوب را خروجی یک استراتژی به حساب آورد. از این دیدگاه تفاوت وضعیت موردانتظار و چشمانداز در آن است که چشمانداز تنها با اجرا و موفقیت یک استراتژی منفرد حاصل نمیشود و اغلب استراتژیهای چندگانه و متفاوتی در حوزههای مختلف جهت نیل به چشمانداز به صورت همروند و یا مجزا در سازمان اجرا میشوند]15[ و ]16[.
وضعیتهای مطلوب در مسیر دستیابی به چشمانداز قرار دارند، اینها در واقع نقاط تنفس و یا سنجش عملکرد مقطعی سازمانند. با تفکیک چشمانداز میتوان به تعدادی وضعیت موردانتظار دستپیدا کرد که رسیدن به هر وضعیت راهگشای وضعیتهای بعدی بوده و مدیران ارشد سازمان را از صحت عملکرد و کارایی سازمان تحت نظارتشان مطمئن میسازد.
در آخر بایست به این نکته توجه داشته باشید که حقایق از رویاها پیروی میکنند! در یک تعریف جسورانه شاید بتوان گفت که وضعیتهای مطلوب این حقایق و چشمانداز سازمان در حکم رویایی است که برای تحقق آن بایست در دنیای واقعی مبارزهای را برای بدست آوردن خواستههای خود (سازمان خود) انجام دهیم، هر مبارزه مقدمهی مبارزهی بزرگتر بعدی بوده و مبارزهی نهایی همان خان آخر نبرد دستیابی به رویای چشمانداز سازمان است.
سیستمهای اطلاعاتی استراتژیک مفهوم سیستمهای اطلاعاتی استراتژیک نخستین بار در اوایل دههی 80 توسط دکتر چارلز وایزمن مطرح شد و نگاه به سیستمهای اطلاعاتی در سازمانها را دستخوش تغییر زیادی کرد. این مفهوم به سیستمهای اطلاعاتی به عنوان یک ابزار یا سلاح رقابتی مینگرد. در تعریف آنها میتوان گفت سیستمهای اطلاعاتی استراتژیک نوع خاصی از سیستمهای اطلاعاتی هستند که از استراتژیهای حاکم در سازمان، بهویژه استراتژیهای رقابتی پشتیبانی میکنند. از این سیستمها میتوان به منظور بهبود ارتباط با مشتریان، بهبود فرایند طراحی، تولید و عرضه محصولات، ایجاد و توسعهی کمی و کیفی روشهای ارتباطی با تأمینکنندگان مواداولیه و قطعات موردنیاز، ایجاد فرصتهای جدید فروش و نهایتا افزایش بهرهوری سازمان استفاده نمود[55].
تعریف مختصر و مفیدتر سیستمهای اطلاعاتی راهبردی را سیستمهایی کامپیوتری معرفی میکند که مسئول اجرای استراتژیهای تجاری سازمانند. در واقع در اینسیستمها، اطلاعاتی که توسط کامپیوترها جمعآوری، پردازش و تجزیه و تحلیل میشوند، نقش اساسی و مهمی در تعیین یا اجرای استراتژیهای تجاری سازمان دارند]22[.
سیستمهای اطلاعاتی راهبردی در طی مدتزمانی که از پیدایش آنها گذشته است، با توجه به منافعی که برای سازمانها به دنبال داشته و فرصتهایی که در راستای افزایش سطح کارایی سازمان ایجاد نمودهاند، توانستهاند جایگاه مهم و قابل توجهی بدست آورند.
همانگونه که در بخشهای پیشین اشاره شد، سیستمهای اطلاعاتی سازمانی طی یک فرایند تکاملی از سیستمهای پردازش تراکنشها (که وظیفهی ثبت و ضبط تراکنشهای مالی را برعهده داشتند) به سیستمهای مدیریت اطلاعات (که وضعیت داراییهای سازمان مدیریت میکردند) و پس از آن به سمت سیستمهای پشتیبان تصمیم (که مدیران را در تعیین برخی سیاستها یاری میرساندند) تکامل یافتهاند. پس از سیستمهای پشتیبان تصمیم نوبت به نسل بعدی سیستمهای اطلاعاتی که همان سیستمهای اطلاعاتی راهبردی هستند، رسید. این‌ سیستم‌ها نیز مانند نسلهای پیشین سیستمهای اطلاعاتی، قابلیت پردازش و مدیریت موجودی‌ مشتریان و ارتباط آن با سیستم‌ سفارشات‌ سازمان را دارا هستند، با این تفاوت که برخلاف سیستمهای قبلی که بیشتر جنبههای هزینهای سازمان را مورد توجه قرار میدادند، در سیستمهای اطلاعاتی استراتژیک، هدف استفاده از اطلاعات به منظور ارائهی خدمات جدید، استفاده بهینه از فرصتها و دوری جستن از تهدیدات احتمالی و نهایتا کسب منفعت بیشتر برای سازمان است. علاوه بر آن برخلاف سیستمهای نسلهای قبلی که بیشتر بر فعالیتهای درون سازمانی توجه داشتند، در سیستمهای اطلاعاتی استراتژیک محیط پیرامون سازمان نیز به اندازه درون آن از اهمیت برخوردار بوده و مورد توجه قرار میگیرد]18[.
دستیابی به مزایای رقابتی برای سازمان یکی از مهمترین اهداف بهکارگیری سیستمهای مدیریت اطلاعات راهبردی سازمان است. برخی راههای ایجاد این مزایا عبارتست از :
ارائه یک کالا یا خدمت با هزینه کمتر: منظور از هزینه صرفا قیمت محصول نیست، بلکه کیفیت محصول یا خدمت نیز میتواند یک فاکتور مهم و تأثیرگذار تلقی شود که هر دوی آنها در بازار حائز اهمیت زیادی میباشند. همچنین واژه هزینه در اینجا، کلیه هزینههای جانبی سازمان از طراحی محصول تا عرضه نهایی آن را شامل میشود. سیستمهای کامپیوتری بسیاری وجود دارند که میتوانند باعث صرفهجویی هزینههای درونسازمان شوند، اما آن سیستمها اغلب نمیتوانند نقاط استراتژیک را پوشش داده و آنها را به فرصتهای رقابت در بازار بدل کنند.
ایجاد تمایز در محصول یا خدمت: متمایزسازی به معنی افزودن قابلیت جدید، یکتا و دارای جذابیت در بازار است. ایجاد تمایز اغلب منجر به افزایش هزینه محصول میشود، اما از آنجا که در این مورد قیمت در درجه اول اهمیت نمیباشد، بیشتر اوقات میتوان از آن صرفنظر نمود (البته موارد نادری نیز ممکن است پیش آید که ایجاد تمایز موجب کاهش هزینه محصول شود). یک سیستم استراتژیک به مشتریان این حس را القا میکند که از یک مزیت بسیار خاصتر و ممتازتر نسبت به سایر رقبای خود بهره میبرند.
تمرکز بر روی بخش خاصی از سازمان: ایدهی این روش آن است که سازمان تمام توان و تلاش خود را برای کار در یک عرصهی خاص و محدود معطوف نماید. این روش در صنعت کاربرد زیادی دارد.
نوآوری: ارائهی خدمات جدید به کمک سیستمهای کامپیوتری که دارای جذابیت برای مشتریان باشد.
تقریبا هر سیستم کامپیوتری که بتواند استراتژیهای کامپیوتری را با استراتژیهای تجاری سازمان ترکیب در یک راستا به کار گرفته و موجب همافزایی آنها و افزایش بهرهوری سازمان شود را میتوان به عنوان یک سیستم راهبردی درنظر گرفت. بدین منظور بایست ارتباط شفافی میان طرح تجاری سازمان و طرح و نقشهی سیستم مذکور وجود داشته باشد تا سیستم بتواند به خوبی اهداف سازمان را پوشش داده و مدیریت بهتری را بر روی منابع حساس اطلاعاتی سازمان ایجاد نماید]18[.
سیستمهای چندعاملی تاریخچه محاسبات کامپیوتری را میتوان از یک دیدگاه به پنج مرحله تقسیم نمود: اولین مرحله باعث کاهش چشمگیری در هزینه محاسبات گردید و استفاده از کامپیوترهای قدرتمند جهت انجام عملیات پردازشی را برای همه در دسترس و مقرون به صرفه گردانید (به گونهای که شاید پیش از آن تصورش هم ممکن نبود). البته این روند همچنان ادامه دارد.
دوره دوم دورهی ارتباط کامپیوترها با دنیای خارج بود. کامپیوترهایی که در ابتدا سیستمهایی ایزوله بودند و تنها با اپراتور خود ارتباط داشتند، به لطف اینترنت و شبکههای کامپیوتری اکنون به راحتی با تمام دنیا در ارتباطند. این شبکهها امکان توزیع محاسبات کامپیوتری را در مقیاس جهانی فراهم کردند. با پیدایش سیستمهای توزیعشده و پردازش موازی گام بزرگی در زمینهی انجام محاسبات سنگین و بسیار پیچیده برداشته شد. امروزه مفاهیمی مانند سیستمعاملهای توزیعشده و نسل جدید محاسبات با نام پردازشابری، باب جدیدی را در این حوزه گشودهاند و به طور قطع این سبک از محاسبات در آینده تنها گزینههای پیش روی صنعت و دنیای تجارت است.
سومین دوره مهم در محاسبات کامپیوتری زمانی بود که بحث هوشمندی در سیستمهای کامپیوتری مطرح گردید. هدف ایجاد سیستمهایی بود که از عهدهی حل مسائل پیچیده که حل آنها پیش از این ممکن نبود، برآیند. در دورهبعدی این هدف به ایجاد سیستمهایی که بتوانند به صورت مستقل و خودمختار و بدون نیاز به نظارت انسان فعالیت و تصمیمگیری کنند، ارتقاء یافت(در واقع هدف این بود که کنترل کامل سیستم کامپیوتری به خودشان واگذار شود). مفاهیم هوش مصنوعی و سیستمهای خبره و چندعاملی در این دوره پدید آمدند.
آخرین و پنجمین دوره شامل گذر آهسته و پیوستهایست که ما را از دیدگاه سنتی ماشین-گرای برنامهنویسی به سمت مفاهیمی که بیشتر و بهتر دنیای واقعی ما را انعکاس میدهند (و به عبارتی به ادراک ما از دنیای وافعی نزدیکتر است)، عبور میدهد. این تلاش شاهد بر این مدعاست که ما با کامپیوترها در ارتباط و تعاملیم و این تعامل همواره دستخوش تغییر و پیشرفت بوده است. به طور مثال در اولین روزهای پیدایش کامپیوتر، ارتباط کاربران با آنها از طریق یک ترمینال ورودی به صورت محدود انجام میگرفت و نیاز به دانش زیادی در زمینه کار با سیستم و دستورات آن داشت. کنسولهای رابط کاربر تا اواخر دهه 80 روش غالب ارتباطی کاربران و کامپیوترها بودند. پس از آن واسطهای گرافیکی پا به عرصه وجود گذاشتند و تعامل با سیستمهای کامپیوتری را تا حد زیادی برای کاربران سادهتر نمودند. این واسطها تا کنون نیز کارایی خود را حفظ کردهاند، با اینحال به نظر میرسد وقت آن است که آنها نیز جای خود را به روشهای سادهتر، کاراتر و واقعیتر بدهند. روشهایی از قبیل صحبت کردن و حس از طریق دیدن!
این روند تکاملی در مورد برنامه نویسان سیستمهای کامپیوتری نیز صادق بوده است. زبانهای برنامهنویسی از زبانهای سطح پایین و نزدیک به زبان ماشین، به زبانهای سطح بالا، شیئ گرا و جنبهگرا تکامل یافتهاند و کار برنامهنویسی را برای توسعهدهندگان نرمافزار بسیار سادهتر از پیش نمودهاند.
البته مراحل تکاملی ذکر شده، چالشهای جدی و مهمی را نیز در زمینه توسعه نرمافزار به وجود آوردهاند، مثلا اینکه چگونه و به چه روشی میتوان از قدرت پردازش کامپیوترهای موجود (در مقیاس بزرگ و جهانی) استفاده نمود؟ یا اینکه چگونه کامپیوترهایی با قابلیت عملکرد مستقل و بدون نیاز به دخالت انسان و نیز سیستمهایی که امکان تعامل با انسان را دارا بوده و علاوه بر آن بتوانند واقعیتهای موجود در جهان پیرامون را به سبک موردانتظار و علاقهی انسان مدل کنند، ایجاد نمود؟
تلاشهایی که در جهت اتصال و توزیع محاسبات طی سه دهه اخیر انجام شده، منجر به توسعه نرمافزارها و ایجاد سختافزارهایی گردیده است که امکان ایجاد سیستمهای توزیع شده را با سهولت و قابلیت اعتماد بالایی فراهم نموده است. با این وجود وقتی که صبحت از ارائهی مفاهیم انتزاعی مورد پسند انسان توسط کامپیوتر میشود، سیستمهای توزیعی با چالشهای جدیدی مواجه میشوند. هنگامی که کامپیوتری بخواهد به این سبک با کامپیوترهای دیگر ارتباط برقرار کند، بایست از نوعی قابلیت همکاری و سازش قوی با سیستمهای دیگر برخوردار باشد (همانگونه که انسانها از چنین قابلیتهایی برخوردارند).
تمامی موارد مطرح شده، نهایتا منجر به ایجاد رشته جدیدی با نام سیستمهای چندعاملی در علوم کامپیوتر گردید. ایده اصلی سیستمهای چندعاملی بسیار ساده است، یک عامل سیستمی کامپیوتری است که میتواند به طور مستقل ازجانب کاربر یا مالک خود عمل نماید. به عبارت دیگر، یک عامل میتواند تمام آنچه را که به منظور تحقق اهداف طراحیش نیاز دارد، خودش به تنهایی انجام دهد و نیازی نیست که مدام تحت کنترل و نظارت بوده و تکتک اعمالی که بایست در آن راستا انجام دهد به وی دیکته شود. یک سیستم چندعاملی سیستمی است که از چندین عامل تشکیل شده که این عاملها از طریق بستر یک شبکه با یکدیگر در حال تعاملند. این تعامل عمدتا از طریق ارتباط پیام صورت میپذیرد. در بیشتر سیستمهای چندعاملی، عاملهای موجود در سیستم اهداف بسیار سخت و دشواری را برعهده دارند و برای آنکه از عهده تحقق این اهداف برآیند، حتما بایست از قابلیت همکاری، هماهنگی و مذاکره قابل قبولی با یکدیگر برخوردار باشند، همانطور که ما در زندگی روزانه خود از این قابلیتها برخورداریم]24[.
به طور کلی دو سؤال مهم در زمینه ایجاد سیستمهای چندعاملی مطرح است:
چگونه عاملهایی مستقل و خودمختار ایجاد کنیم که بتوانند وظایف محوله به آنها را به درستی و به بهترین نحو ممکن با موفقیت به انجام رسانند؟
چگونه عاملهایی بسازیم که در عین استقلال عمل، قابلیت تعامل (همکاری، هماهنگی و مذاکره) با سایر عاملها را در راستای تحقق اهداف طراحیشان داشته باشند؟
سؤال اول مربوط به طراحی خود عاملها و سؤال دوم مربوط به طراحی جامعهی عاملها میباشد. البته ایندو مسئله کاملا مجزا و تفکیک شده نیستند، به طور مثال برای ایجاد اجتماعی از عاملها که بتوانند به طرز مؤثری با یکدیگر ارتباط داشته باشند، ممکن است بتوانیم اطلاعاتی از مدل و نحوه عملکرد سایر عاملها در اختیار اعضای اجتماع قرار دهیم که آنها را در جهت تعامل بهتر با دیگر عاملها یاری کند. در ادامه بیشتر در خصوص پاسخ این دو سؤال بحث خواهیم کرد.
تحقیق در زمینه سیستمهای چندعاملی اغلب با دو مفهوم دیگر مرتبط و درگیر است: یکی مفاهیم مهندسی و طراحی سیستم و دیگری هوش مصنوعی. مفهوم سیستمهای چندعاملی درک ما از خودمان را دچار تغییر خواهد ساخت. زیرا هوش مصنوعی بر روی جنبه فردی هوشمندی متمرکز است، حال آنکه آنچه انسان را به عنوان گونهای متمایز مطرح میکند، قابلیت تعامل و برقراری ارتباط وی با دنیای خارج یا دراصطلاح قابلیت اجتماعی اوست. ما علاوه بر آنکه میتوانیم از طریق زبانهای سطح بالا با همنوعان خود ارتباط برقرار کنیم، امکان همکاری، هماهنگی و مذاکره و سازش با یکدیگر را نیز داریم. این درحالیست که سایر گونهها (مثلا مورچهها یا دیگر حشرات اجتماعی از بهترین نمونههای شناخته شده هستند)، با وجود داشتن اجتماعات بزرگ و شدیدا متعامل، از لحاظ قابلیتهای اجتماعی حتی به گرد انسان نیز نمیرسند. در مبحث سیستمهای چندعاملی به سؤالاتی از این دست پاسخ داده خواهد شد:
همکاری در جوامع متشکل از عاملهای مستقل چگونه پدید میآید؟
عاملها بایست از چه زبانی برای ارتباط با عوامل انسانی یا سایر عاملهای سیستم استفاده کنند؟
عاملها چگونه بایست تشخیص دهند که اهداف، باورها یا عملیات آنها با سایر عوامل تلاقی پیدا کرده است و چگونه بایست بدون ایجاد مشکل در عملکرد خود و سایرین، این تداخلهای احتمالی را رفع رجوع نمایند؟
عاملهای خودمختار چگونه میتوانند با سایر عاملها در جهت نیل به اهداف مشترک هماهنگی پیدا کرده و همکاری نمایند؟
با وجود اینکه این سؤالات همگی در رشتههای دیگری مانند علوم اجتماعی و اقتصاد پاسخ داده شدهاند، آنچه حوزه سیستمهای چندعاملی را مجزا و متفات میسازد، تأکید بر این موضوع است که منظور از عامل در سؤالات فوق، موجودیتهای محاسباتی و پردازش اطلاعاتی کامپیوتریست[24]و[42].
تعریف عامل در ادامه قصد داریم به بررسی مفهوم عامل در سیستمهای چندعاملی بپردازیم. متأسفانه هنوز تعریف جامع و یکسانی برای عامل ارائه نشده و بحث و جدل در این باره (برای ارائه یک تعریف یکسان از عامل) همچنان ادامه دارد. یکی از دلایلی که باعث این وضع گردیده، صفات متفاوتی است که عاملها در حوزهها و مسائل مختلف ممکن است داشته باشند. مثلا ممکن است برای برخی برنامهها قابلیت یادگیری تجربی در عاملها بسیار موردنیاز و مهم باشد، حال آنکه در برنامههای دیگر این قابلیت نه تنها اهمیتی نداشته، بلکه کاملا غیرضروری و زائد باشد[26].
با وجود همهی اینها هنوز مفاهیم کلی و مشترکی برای تعریف یک عامل وجود دارد (بدیهی است که در غیراینصورت ممکن است عاملها تمام معنای خود را از دست بدهند). ولدریج و جنینگز در سال 1995 تعریفی به شرح زیر از عامل ارائه دادند:
"یک عامل سیستمی کامپیوتریست که در محیطی قرار گرفته و قابلیت انجام عملیات مستقل در آن محیط را به منظور نیل به اهداف طراحیش، داراست."
هر سیستم کامپیوتری (اعم از سختافزاری یا نرمافزاری) برای آنکه عامل محسوب شود بایست ویژگیهای زیر را داشته باشد:
خودمختاری : بایست کنترل نسبی بر عملکرد خود داشته و بتواند بدون دخالت انسان کار کند.
قابلیت تعامل : بایست بتواند با سایر عاملها و یا اپراتور انسانی تعامل داشته باشد.
واکنش پذیری : بایست به تغییرات محیطی که در آن قرار گرفته واکنش نشان دهد.
رفتار هدفمند : بایست بتواند با توجه به اهداف از پیش تعیین شده، رفتار جدیدی از خود بروز دهد.
به طور کلی در یک دسته‌بندی ساده و بسیار انتزاعی از عامل‌ها می‌توان به دو نوع عامل اشاره کرد، یکی عامل‌های ساده و کم‌اهمیت‌تر (مانند ترموستات‌ها) و دیگری عامل‌های هوشمند که در واقع همان برنامه کامپیوتری‌ است که در بعضی محیط‌ها قادر به انجام اعمال خودمختار و انعطاف‌پذیر است.
چیزی که عاملها را از نرمافزارهای سنتی متمایز میسازد جنبه خصوصی، خودمختاری، خلاقیت و سازگاری عاملهاست. این کمیتها عاملها را به طور خاص برای محیطهای غنی از اطلاعات و غنی از فرایندها بسیار کارا میسازد.
عامل هوشمند پس از توضیحاتی که پیرامون عاملها بیان گردید، به بررسی این موضوع خواهیم پرداخت که یک عامل هوشمند چیست و چه خصوصیاتی دارد؟ مسلما ما ترموستات یا پروسههای پسزمینه لینوکس را به عنوان عامل هوشمند نمیشناسیم. بنابراین سؤال اساسی و اصلی در این زمینه آن است که معنای هوشمندی چیست؟
پاسخ به این سؤال به تنهایی کارآسانی نیست، شاید روش بهتر برای پاسخ به این سؤال بررسی ویژگیهائیست که یک عامل هوشمند بایست داشته باشد. لیستی از این ویژگیها به شرح زیر توسط وولدریج و جنینگز پیشنهاد شده است:
واکنشپذیری: عاملهای هوشمند قادر به درک محیط پیرامون و واکنش به رویدادهای محیط بادرنظر گرفتن فاکتور زمان و در راستای تحقق اهداف طراحیشان میباشند.
رفتار هدفمند: عاملهای هوشمند میتوانند به طور خلاقانه، رفتاری هدفگرا از خود بروز دهند تا اهداف طراحیشان را ارضا کنند.
قابلیتهای اجتماعی: عاملهای هوشمند قادرند در راستای دستیابی به اهداف طراحیشان با سایر عاملها تعامل داشته باشند.
شاید این ویژگیها در نگاه اول بسیار سخت و دستنیافتنی به نظر برسد. به طور مثال رفتار هدفمند را درنظر بگیرید. ساختن سیستمی که رفتاری هدفگرا از خود نشان دهد کار چندان سختی نیست، مثلا نوشتن یک رویه در پاسکال، یک تابع در زبان سی یا یک متد در جاوا. وقتی چنین رویهای را ایجاد میکنیم در واقع فرضیات مسئله (یا همان پیششرطها) و نتایج صحیح حاصله (یا همان پسشرطها) را مشخص میکنیم که در واقع همان هدف مسئله میباشند (هدف طراح نرمافزار از ایجاد رویه موردنظر). چنانچه به رعایت پیششرطها رویه فراخوانی شود، انتظار داریم که رویه به درستی اجرا شده و نتیجه صحیح بدست آید (یعنی رویه به پایان برسد و به محض پایان، پسشرطها برقرار باشند) و در اینصورت میتوانیم ادعا کنیم که هدف رویه محقق شده است. در اینجا رفتار هدفگرا به سادگی عبارتست از اینکه رویه طراح یا دستورالعملی را جهت رسیدن به هدف خود دنبال میکند. این مدل برنامه نویسی در بسیاری از محیطها (مانند محیطهای وظیفهای که پیشتر شرح داده شد) به درستی عمل مینماید[44].
ولی در مورد سیستمهای غیروظیفهای، چنین مدل سادهای از برنامهنویسی هدفگرا به هیچ وجه قابل قبول نیست، بدین دلیل که محدویتهای بسیاری در فرضیات مسئله اعمال میکند. مهمترین محدودیت آنکه فرض شده است که محیط در حین اجرای رویه بدون تغییر باقی میماند، حال اگر در حین اجرا تغییری در شرایط محیط روی دهد، رفتار آن غیرقابل پیشبینی خواهد بود (معمولا منجر به شکست در اجرای آن رویه خواهد شد). همچنین محدودیت دیگر در مثال قبلی آن است که فرض شده هدف اجرای رویه تا پایان اجرای آن معتبر و صحیح خواهد بود، اما در صورتی که هدف در حین اجرا اعتبار خود را از دست بدهد، دیگر نیازی به ادامهی اجرای رویه نخواهد بود[28].
در بیشتر محیطهای واقعی هیچیک از این فرضیات معتبر نمیباشد. به عبارتی مسئله به قدری پیچیده است که توسط یک عامل منفرد قابل مشاهده کامل و حل نمیباشد و لذا یک سیستم چندعاملی برای حل مسئله نیاز خواهد بود. یا اینکه ممکن است عدم قطعیت در محیط وجود داشته باشد. در چنین محیطهایی اجرای کورکورانه یک رویه بدون توجه به اینکه فرضیات اساسی رویه در هر لحظه اعتبار دارند یا خیر، یک استراتژی بسیار ضعیف خواهد بود. همانطور که پیشتر بیان شد، در چنین محیطهایی عامل بایست واکنشی باشد و بتواند نسبت به رویدادهایی که در محیط اتفاق میافتد و اهداف عامل یا فرضیات درنظر گرفته شده توسط آن را تحتالشعاع قرار میدهد، واکنش مناسب و بهینه از خود نشان دهد که البته همانطور که گفته شد این واکنشها بایست در جهت نیل به اهداف طراحی عامل باشد.
همانطور که دیدیم، ایجاد یک سیستم هدفگرای محض کار چندان سختی نیست، همچنین ایجاد سیستمهای واکنشی محض (که به صورت مداوم به رویدادهای محیط پاسخ میدهد) نیز به تنهایی خیلی دشوار نیست. اما ایجاد سیستمی که بتواند بین رفتار هدفگرا و واکنشی یک تعادل کارا ایجاد نماید، کار بسیار سختی خواهد بود. ما از عاملها انتظار داریم که برای نیل به اهداف طراحیشان رویههایی را که بعضا ممکن است بسیار پیچیده نیز باشند، اجرا نمایند، اما در عین حال انتظار نداریم عاملها به صورت کورکورانه و بدون توجه به ممکن است اجرای رویه مؤثر نبوده یا هدف آنها به هر دلیل دیگر معتبر نباشد، اقدام به اجرای این رویهها و یا مداومت در اجرای رویهها (به جای پایان دادن به اجرای آنها) کنند. بلکه در چنین شرایطی عامل بایست بتواند در زمان قابل قبول نسبت به شرایط جدید واکنش نشان داده و در واقع خود را با شرایط تطبیق دهد. البته این واکنشها نبایست به صورت مکرر و به گونهای باشد که عامل نتواند بر روی یک هدف خاص به قدر کافی متمرکز شده و به نتیجه دلخواه دست یابد[26].
نتیجه آنکه دست یافتن به یک تعادل مناسب میان رفتار هدفگرا و واکنشی کار چندان آسانی نیست. حتی اگر بخواهیم در بین انسانها به دنبال فردی بگردیم که میان این دو نوع رفتار در خود تعادلی ایجاد کرده باشد، به ندرت بتوانیم چنین کسی را بیابیم. این مشکل (برقراری تعادل میان رفتار هدفگرا و واکنشی) یکی از معضلات اصلی طراحان عاملها محسوب میشود. راهکارهای بسیاری بدین منظور ارائه شده، اما به هر حال این مسئله هنوز هم جزو یکی از موارد مورد بحث است که کار بر روی آن همچنان ادامه دارد[46].
اما قابلیت اجتماعی جزء نهایی مؤثر در عملکرد خودمختار عاملهاست که در اینجا به بررسی آن میپردازیم. در نگاه اول این قابلیت بدیهی و عادی به نظر میرسد: روزانه میلیونها کامپیوتر در سراسر جهان حجم عظیمی از دادهها و اطلاعات را میان کامپیوترهای دیگر و انسانها مبادله میکنند. ولی موضوع آن است که مبادلهی جریانهای دادهای در واقع قابلیت اجتماعی محسوب نمیشود. به طور مشابه که در دنیای انسانها تعداد معدودی از اهداف میتوانند به تنهایی و بدون همکاری سایر انسانها محقق شوند، و این بدان معنا نیست که ما هدفهای خود را به اشتراک بگذاریم. به بیان دیگر، هر فردی خودمختار و مستقل است و هدفهای خود را دنبال میکند، اما برای تحقق این اهداف نیازمند همکاری و مذاکره با سایر افراد میباشد. در چنین شرایطی ممکن است نیاز باشد هر فرد در مورد اهداف سایرین اطلاعاتی کسب کرده و دلایل و انگیزه آنها را بفهمد و اعمالی را انجام دهد (مثلا پرداخت پول) تا سایرین را وادار به همکاری نماید. این نوع از همکاری نسبت به جابجایی سادهی اطلاعات باینری توسط کامپیوترها بسیار پیچیده بوده و کمتر درک شده است[26].
فناوری عاملها فناوری جدید و منفردی نیست، بلکه ترکیبی از کاربرد یکپارچه و سریعا در حال تغییر چندین فناوری دیگر (قبیل زبان و پروتکلهایی برای برنامهنویسی منطق، تعریف محتوا و تعامل عاملها، مکانیزمهای انتقال و ...) میباشد[35].
یک عامل را هوشمند گویند اگر این ویژگیها را داشته باشد: واکنشپذیری (در مواقع لزوم واکنشهای بهجا داشته باشد)، خلاقیت(اهداف درونیش را ارضا نموده و به هنگام نیاز بتواند اعمالی را که به نظرش مفید میرسد، انجام دهد) و قابلیت تعامل (با عاملهای دیگر در راستای تحقق اهدافش تعامل برقرار کند). تعریف دیگری در این زمینه میگوید: "عامل هوشمند یک سیستم کامپیوتری محدودشده است که در محیطی قرار گرفته و میتواند عملیات مستقل و منعطفی را در راستای نیل به اهداف طراحیش در آن محیط انجام دهد".
بدنه شامل تمام فرایندهای متمرکز است که در واقع وظایفی هستند که برای انجام به هر عامل سپرده شدهاند و با توجه به نقش عاملها میتواند متفاوت باشد. سرایند شامل اطلاعاتی است که توسط کاربر یا سایر عاملهای نرمافزاری تأمین شده و جعبههای خاکستری رنگ شامل تمامی عملیاتی میباشد که عامل برای ارتباط و در نتیجه همکاری با مجموعهی عاملها بدانها نیازمند است. چنین ترکیب موفقی از چندین عامل هوشمند که با هم کار میکنند یک سیستم چندعاملی نامیده میشود که در ادامه مفصلا تشریح شده است.
یک سیستم چندعاملی سیستمی است متشکل از گروهی از عاملها که قادرند با یکدیگر تعامل داشته باشند. عاملها در یک سیستم چندعاملی ایستای عامل-محور به منظور حل مسئله به صورت توزیع شده، در محیط توزیع میشوند و به منظور حل مسئله با یکدیگر همکاری میکنند. سیستمهای چندعاملی اخیرا توجه زیادی را به خود معطوف ساختهاند و برنامههای کاربردی موفقی بر این اساس ایجاد شده است[30].
استفاده از عاملها در پنج دسته کلی طبقهبندی شده است: تجارت الکترونیک، شبکههای خصوصی متعامل، دستیاران شخصی (مدیریت زمانبندی، بازیابی اطلاعات و ...)، تخصیص و مدیریت منابع، و میانافزارها (واسط میان برنامههای کاربردی و لایههای شبکه)[54].
رعایت این موارد در طراحی و ایجاد عاملها ضروریست: 1) تئوری عاملها (تعاریف رسمی که وظایف عاملها را بیان میکند). 2) زبان عاملها (ابزاری به منظور طراحی و ایجاد سیستمهای عامل محور، مثلا عاملها میتوانند با جاوا، TCL، Perl یا زبانهای XML نوشته شوند) و 3) معماری عاملها (ساختار داخلی عاملها که میتواند منطق محور، واکنشی، لایهای یا... باشد). عاملهایی که با زبان جاوا نوشته میشوند نیاز به محیط زمان اجرای جاوا (JRE) خواهند داشت.
عاملها موجودیتهای خودمختاری هستند که به صورت مستقل یا با همکاری سایر عاملها کار میکنند. در اینجا منظور از "عامل" موجودیتهای حل مسئله نرمافزاری میباشد که با عملکردهای معین در محیطی مشخص قرار گرفتهاند تا ورودیهای مرتبط با دامنهی مسئله را پردازش نمایند.
عاملها این توانایی را دارند که رفتار و وضعیت داخلی خود را کنترل کنند تا بتوانند انعطافپذیری تکنیکهای حل مسئله خود را در راستای اهداف طراحیشان به نمایش گذارند. معمولا هر عامل نرمافزاری یک متخصص مستقل و متفاوت است که قابلیت انجام کامل وظایفی را دارد، بنابراین اعضای همکار در یک گروه یا جامعه ارائه میشوند[30].
ارتباط سیستم اطلاعاتی استراتژیک و سیستم چندعاملی پس از بیان مفاهیم و مقدمات سیستمهای اطلاعاتی استراتژیک و نیز سیستمهای چندعاملی، نوبت به بیان ارتباط میان این دو گروه از سیستمها میرسد. اولین نکتهای که در این زمینه جلب توجه میکند، دلیل انتخاب و مناسب بودن سیستمهای چندعاملی برای شبیهسازی ساختارهای سازمانی و اجتماعی است. برای روشن نمودن دلایل این تناسب، پیش از هرچیز میتوان به ساختار سیستمهای چندعاملی توجه نمود: هر سیستم چندعاملی متشکل از چندین عامل مستقل، خودمختار و هوشمند میباشد و تمامی این عاملها با ارتباط و هماهنگی یکدیگر در یک محیط پویا در راستای تحقق هدفی مشترک در تلاش و تکاپو هستند و ممکن است تحت تأثیر عوامل محیطی داخلی یا خارجی نیز قرار گیرند. این ساختار شباهت زیادی به ساختار یک سازمان دارد که در آن واحدهای مختلف سازمان در محیطی پویا با یکدیگر در تعاملند و هر واحد ضمن حفظ استقلال عملکردی و ساختاری، در راستای استراتژیهای کلان سازمان، در جهت رسیدن به وضع مطلوب با سایر واحدها همکاری تنگاتنگ دارد.
در فرایند نگاشت ساختار سازمان به یک سیستم چندعاملی میتوان هر یک از واحدهای سازمان را در قالب یک عامل هوشمند خودمختار در نظر گیریم که از طریق زبان ارتباط میانعاملی با سایر عاملها در ارتباط است. چشمانداز سازمان همان هدفیست که کلیهی عاملها در راستای تحقق آن با یکدیگر همکاری دارند. البته توجه داشته باشید که بسته به پیچیدگی ساختار سازمانی که میخواهیم آنرا توسط یک سیستم چندعاملی مدل نماییم، تعداد و نحوهی ارتباط عاملهای مدل ارائه شده ممکن است متفاوت باشند و این کار بسیار سختی خواهد بود که یک مدل کلی و جامع و قابل استفاده در کلیه سازمانها ارائه کنیم. در اینصورت نیز عاملهای مدل مذکور به صورت بسیار انتزاعی معرفی شده و ممکن است نتوان به خوبی و صراحت جزئیات مربوط به چگونگی پیادهسازی آنها را بیان نمود[30].
اصلیترین مزیتی که نمایش یک سازمان یا ساختار سازمانی توسط سیستمهای چندعاملی به همراه دارد آنست که میتوان روند رویداد وقایع در سازمان را شبیهسازی نموده و از این طریق به نوعی دانش قابل استناد در مورد آینده سازمان (و به طور خاص آینده آرمانی یا همان منظر برازنده سازمان) دست یافت. البته انجام موفق و دقیق این شبیهسازی مستلزم در اختیار داشتن اطلاعات کافی و مناسب از وضعیت گذشته و حال و نیز جنبههای گوناگون استراتژیک و محیط خارجی و داخلی سازمان است که با توجه به سر و کار داشتن ما با سیستمهای اطلاعاتی استراتژیک، میتوان گفت که به منبع غنی و سرشاری از اطلاعات موردنیاز دسترسی داشته و از این حیث با مشکل خاصی مواجه نخواهیم بود[54]و[58].
به هر حال آنچه مسلم است اینکه در حال حاضر و با فناوری و امکانات موجود قابلیت نگاشت کامل، دقیق و بدون دخالت انسان میان این دو نوع سیستم اگر غیرممکن نباشد، بسیار سخت و طاقت فرساست، لذا برای اطمینان از صحت عملکرد سیستم نهایی نیاز به بازنگری انسانی اجتناب ناپذیر مینماید و در واقع خروجی و حاصل کار سیستم ایجاد شده تنها به عنوان راهنمای مدیران ارشد سازمانی میتواند مورد استفاده قرار گیرد.
کارهای پیشین گرچه بیش از سه دهه از عمر سیستمهای چندعاملی میگذرد، به دلیل ماهیت پیچیده و کاربردهای خاص این دسته از سیستمها، متاسفانه هنوز استفاده از آنها به نحوی که بایست و شایسته است، گسترش نیافته است. به دلیل بالا بودن هزینههای طراحی و استقرار چنین سیستمهایی، ایجاد آنها معمولا نیاز به حمایتهای دولتی دارد و عمده لذا پروژههایی که در این زمینه به فرجام رسیدهاند شاید در زمینهی فناوریهای فضایی و ایجاد کاوشگرهای هوشمند، یا سیستمهای کنترل خودکار پرواز، یا پرتاب موشک یا مواردی از این دست میباشد که نمود کمتری در زندگی روزمره انسانها داشته است و دلیل آن نیز همانطور که ذکر شد هزینهی بالای توسعهی آنهاست. اما با اینحال تحقیقات و پژوهشهای آکادمیک فراوانی تا کنون در این زمینه انجام شده که بیشتر آنها به ارائهی متدلوژیها و چارچوبهایی محدود بوده که هیچگاه در عمل پیادهسازی و اجرا نشدهاند.
بر خلاف سیستمهای چندعاملی، بر روی سیستمهای اطلاعاتی راهبردی سازمانی هم تحقیقات و هم پیادهسازیهای کوچک و بزرگ بسیاری به طرق و روشهای گوناگون صورت پذیرفته است که بسیاری از آنها به شکست انجامیده و بسیاری نیز توانسته با موفقیت اجرا شود و به نظر میرسد وضعیت این سیستمها به مراتب از سیستمهای چندعاملی بهتر و قابل قبولتر و نتایج حاصله ملموستر و کاربردیتر بوده است.

user8251

فهرست جداول
عنوانصفحه
TOC h z t "فهرست جداول;1" جدول 1-1- موقعیت و مقدار اسیدهای چرب در عصاره C.orientalis PAGEREF _Toc369168412 h 17جدول 2-1- محلول مواد معدنی کم نیاز (A) PAGEREF _Toc369168413 h 34جدول 2-2- محلول مواد معدنی اصلی (C) PAGEREF _Toc369168414 h 35جدول 2-3- محلول بافر مواد معدنی (B) PAGEREF _Toc369168415 h 35جدول 2-4- محلول ریزازورین PAGEREF _Toc369168416 h 35جدول 2-5- محلول احیاء کننده PAGEREF _Toc369168417 h 35جدول 2-6- نسبت محلول‌ها در ترکیب بزاق مصنوعی PAGEREF _Toc369168418 h 36جدول 2-7 PAGEREF _Toc369168419 h 45جدول 2-8 PAGEREF _Toc369168420 h 45جدول 2-9 PAGEREF _Toc369168421 h 45جدول 2-10- اجزای محیط کشت جهت رشد باکتری‌های شکمبه PAGEREF _Toc369168422 h 46جدول 2-11- ترکیب رقیق کننده بی‌هوازی (A.D.S) PAGEREF _Toc369168423 h 47جدول 3-1 گاز حاصل از تخمیر جیره و عصاره‌های گیاهان دارویی پس از 96 ساعت انکوباسیون PAGEREF _Toc369168424 h 51جدول 3-2- اثر سطوح مختلف پنج عصاره بر فراسنجه‌های تولید گاز PAGEREF _Toc369168425 h 52جدول 3-3- تعداد کل باکتری‌ها در هر میلی لیتر مایع شکمبه بعد از تاثیر عصاره‌ها PAGEREF _Toc369168426 h 56
فصل اولمقدمه و مروری بر تحقیقات گذشته
1-1- مقدمهدر بین حیوانات اهلی گیاهخوار، نشخوارکنندگان سهم بزرگی را در تامین خوراک و سلامت بشر دارند. از طرفی تغذیه نقش اصلی را در بازده اقتصادی و عملکردی این دام‌ها داشته به طوری که تقریبا دوسوم از کل هزینه تولیدات دامی در واحدهای مختلف پرورش دام به هزینه‌های خوراک اختصاص داشته و از طرفی با توجه به مسئله کمبود پروتئین حیوانی و افزایش تولید با منابع علوفه‌ای موجود، لازم است تا از ارزش تغذیه‌ای منابع خوراکی قابل دسترس و مکمل‌های قابل استفاده به منظور افزایش راندمان تولید اطلاع کافی وجود داشته باشد (امیرخانی، 1386). از این رو اهمیت تغذیه مناسب نشخوارکنندگان ایجاب می‌نماید که ارزش غذایی هر یک از مواد خوراکی و اجزای تشکیل دهنده آنها طبق روش‌های صحیح و استاندارد تعیین گردد (قورچی، 1374).
معده حیوانات نشخوارکننده از چهار بخش شکمبه، نگاری، هزارلا و شیردان تشکیل گردیده است (آلاوونگ و همکاران، 2010). سه بخش اول فاقد هر گونه غده بوده و پیش معده نامیده شده و دو بخش آخر جایی است که هضم میکروبی یا تخمیر در آن صورت می‌پذیرد (منصوری و همکاران، 1381). شکمبه دارای انواع باکتری، پروتوزوآ و قارچ است اما باکتری در تمام جنبه‌های تخمیر شکمبه‌ای نقش غالب را بازی می‌کند (راسل و همکاران، 2002).
حیوانات نشخوارکننده (گاو، گوسفند، بز و غیره) آنزیم‌های تجزیه‌کننده فیبر را نمی‌سازند و برای استفاده از ترکیبات دیواره سلولی گیاهان متکی به میکروارگانیسم‌های مستقر در دستگاه گوارش خود می‌باشند به این ترتیب که حیوان برای میکروارگانیسم‌ها زیستگاهی فراهم می‌کند به نام شکمبه و در عوض میکروارگانیسم‌ها نیز با تخمیر خوراک و تولید انواع اسیدها، پروتئین‌های میکروبی و ویتامین‌ها را برای نشخوارکننده قابل استفاده می‌نمایند (راسل و همکاران، 2002).
متناسب با نوع خوراک مصرفی روزانه در گاو 100 تا 190 لیتر بزاق ترشح می‌شود (منصوری و همکاران، 1381). بزاق مرکب از بی کربنات و فسفات بوده و به عنوان یک عامل بافری مهم در شکمبه عمل می‌نماید (منصوری و همکاران، 1381).
1-2- محتویات شکمبه و ویژگی‌های تخمیر در نشخوارکنندگانمحتویات شکمبه به صورت لایه‌هایی از ناحیه شکمی تا ناحیه پشتی از هم متمایز می‌باشند همچنین بین محتویات قسمت‌های قدامی و خلفی شکمبه نیز تفاوت‌هایی وجود دارد گازهای حاصل از تخمیر در قسمت فوقانی شکمبه تجمع می‌یابند، علوفه‌های بلند یک لایه بزرگ و متراکم از مواد جامد را تشکیل می‌دهند که مقدار نسبتا کمی مایع همراه آن وجود دارد و ذرات ریزتر در زیر آن قرار می‌گیرند. بخش مایع نیز پایین‌ترین قسمت را اشغال می‌کند (منصوری و همکارن، 1381).
1-2-1- گازهای حاصل از تخمیرتولید گاز در نشخوارکنندگانی نظیر گاو 2 تا 4 ساعت بعد از هر وعده غذایی به سقف 40 لیتر در ساعت می‌رسد یعنی زمانی که سرعت تخمیر در بیشترین مقدار خود می‌باشد (چیبا و همکاران، 2009). گازهای اصلی شکمبه عبارتند از:
(60%) 2CO، (30 تا 40) 4CH، مقادیر متفاوتی از 2N، مقدار کمی 2H و 2O (چیبا و همکاران، 2009). گازهای تجمع‌یافته در قسمت فوقانی شکمبه را عمدتا گازهای کربنیک و متان تشکیل می‌دهند (منصوری و همکاران، 1381). نشخوارکنندگان مسئول تولید 16 الی 20 درصد از گاز متان گلخانه‌ای اتمسفر می‌باشند که 75% آن به وسیله‌ی گاوها تولید می‌شود (بهاتا و همکاران، 2007).
متان یک گاز گلخانه‌ای قوی می‌باشد (سیروهی و همکاران، 2012) و بعد از 2CO عامل اصلی اثر گلخانه‌ای است به طوری که حدود 20 درصد از اثر گلخانه‌ای به دلیل حضور گاز متان می‌باشد. نشخوارکنندگان مسئول تولید 16 الی 20 درصد از گاز متان گلخانه‌ای اتمسفر می‌باشند (شکل 1-1) که 75% آن به وسیله‌ی گاوها تولید می‌شود و تولید متان حدود 2 الی 12 درصد از کل انرژی حاصله از غذا را از دسترس حیوان خارج کرده (بهاتا و همکاران، 2007) لذا امروزه متخصصین تغذیه دام به منظور کاهش اتلاف انرژی فوق، به ترکیبات ضد میکروبی مانند یونوفرها، آنتی بیوتیک‌ها و اخیرا گیاهان دارویی توجه بسیاری مبذول داشته‌اند زیرا این ترکیبات بر روی فعالیت میکروارگانیسم‌های تولیدکننده هیدروژن اثر ممانعت کنندگی دارند (سیروهی و همکاران، 2012). متان بعد از عامل اصلی اثر گلخانه‌ای است حدود 20 درصد از اثر گلخانه‌ای به دلیل حضور گاز متان می‌باشد (بهاتا و همکاران، 2007).

شکل 1-1- متابولیسم NADH H+ و تولید متان در نشخوارکنندگان1-2-2- اسیدهای چرب فرارمقدار اسیدهای چرب فرار کوتاه زنجیر 4 ساعت بعد از مصرف خوراک به حداکثر می‌رسد (آلاوونگ و همکاران، 2010). اسیدهای چرب فرار منبع اصلی تامین انرژی قابل متابولیسم برای حیوان نشخوارکننده می‌باشند (منصوری و همکاران، 1381). حدود 60 الی 70 درصد از انرژی اپیتلیوم روده از اسیدهای چرب کوتاه زنجیر، به ویژه از بوتیرات مشتق شده اسیدهای چرب کوتاه زنجیر حدود 80 درصد از انرژی نگهداری نشخوارکنندگان را تامین می‌کنند، اسیدهای چرب فرار اصلی شکمبه به ترتیب فراوانی عبارتند از: استیک، پروپیونیک، بوتیریک، ایزوبوتیریک، والریک، ایزو والریک، 2-متیل بوتیریک، هگزانوئیک و هپتانوئیک اسید که در بخش‌های مختلف شکمبه بر اثر تخمیر میکروبی فیبر جیره تولید می‌شوند (آلاوونگ و همکاران، 2010). تولید اسیدهای چرب فرار حاصل از تخمیر میکروبی، باعث کاهش pH شکمبه شده که توسط بزاق مجددا به حد نرمال (7/6=pH) خود باز گردانده می‌شود (سوناگاوا و همکاران، 2007). زیرا کاهش pHشکمبه تا کمتر از 2/6 سرعت هضم را کاهش داده و باعث افزایش مرحله تاخیر در هضم می‌شود. بزاق غدد بناگوشی سرشار از یون‌های نمکی (به ویژه سدیم، پتاسیم، فسفر و بی کربنات) است که ظرفیت بافری بزاق را تامین می‌کنند (منصوری و همکاران، 1381).
1-2-3- نیتروژن آمونیاکیتجزیه پروتئین‌ها و اسیدهای آمینه برای تولید آمونیاک بسیار مورد توجه بوده زیرا آمونیاک برای رشد بسیاری از میکروارگانیسم‌های شکمبه که کربوهیدرات‌ها را تخمیر می‌کنند ضروری است (منصوری و همکاران، 1381). از طرفی سنتز پروتئین میکروبی بستگی به حضور انرژی (حاصل از تخمیر مواد آلی موجود در شکمبه) و حضور نیتروژن حاصل از تجزیه‌ی منابع پروتئینی و غیر پروتئینی دارد و در عین حال آمونیاک شکمبه‌ای منبع اصلی برای سنتز پروتئین میکروبی به وسیله‌ی باکتری‌های شکمبه است (کارسلی و همکاران، 2000). آمونیاک سوبسترای مطلوب برای سنتز پروتئین توسط باکتری‌های سلولوتیک، متانزا و بعضی باکتری‌های آمیلولیتیک است (منصوری و همکاران، 1381). غلظت نرمال مورد نیاز از آمونیاک شکمبه‌ای برای حداکثر سنتز پروتئین میکروبی نامشخص است ولی در شرایط آزمایشگاهی این مقدار mg/dl 5 می‌باشد (کارسلی و همکاران، 2000).
1-2-4- ترکیب جمعیت‌های میکروبی در بخش‌های مختلف شکمبهاز نظر اکولوژیکی چند بخش مختلف در شکمبه وجود دارد و ترکیب جمعیت‌های میکروبی موجود در این بخش‌ها نیز متناسب با محل آن‌ها متفاوت می‌باشد (منصوری و همکاران، 1381). مثلا باکتری‌های تجزیه کننده اوره به دیواره شکمبه می‌چسبند، قسمت عمده‌ی تک‌یاخته‌ها و قارچ‌ها در قسمت سطح محتویات شکمبه قرار دارند، بخش مایع عمدتا مخزن باکتری‌های هضم کننده مواد غیر سلولزی است که اجزای محلول در آب را تجزیه می‌کنند، لایه‌های پایینی شکمبه که آبکی‌تر بوده و هنوز هم دارای مقدار قابل توجهی الیاف قابل تخمیر است احتمالا غنی ترین منبع باکتری‌های سلولایتیک می‌باشد (منصوری و همکاران، 1381).
1-3- میکروارگانیسم‌های شکمبهثبات محیط شکمبه و جریان منظم خوراکهای با قابلیت تخمیر بالا به عنوان سوبسترا به داخل آن، شکمبه را به عنوان محل مناسبی برای استقرار و رشد و تکثیر میکروارگانیسم‌ها جهت فعالیت‌های تخمیری مطلوب گردانده است، به طوری که در آن گونه‌های متنوع میکروبی به طور مشترک در تجزیه کربوهیدرات‌ها و پروتئین‌ها دخالت دارند. به طور کلی میکروارگانیسم‌های شکمبه به سه دسته باکتری‌ها، تک‌یاخته‌ها و قارچ‌های بی‌هوازی تقسیم بندی می‌شوند (منصوری و همکاران، 1381).
1-3-1- باکتری‌هاهر میلی لیتر از مایع شکمبه حاوی 10 الی 50 بیلیون باکتری می‌باشد (چیبا 2009). تا کنون بیش از 200 گونه باکتری از شکمبه جداسازی و شناسایی شده است (منصوری و همکاران، 1381). گروه‌های اصلی باکتری‌های شکمبه عبارتند از:
الف) سلولایتیک‌ها: سلولز را هضم می‌کنند.
ب) همی سلولولایتیک‌ها: همی سلولز را هضم می‌کنند.
پ) آمیلولایتیک‌ها: نشاسته را هضم می‌کنند.
ت) پروتئولایتیک‌ها: پروتئین را هضم می‌کنند.
س) پکتینولایتیک: پکتین را هضم می‌کنند.
ج) لیپولایتیک: لیپید را هضم می‌کنند.
چ) مصرف‌کننده‌های قندها: مونوساکاریدها و دی ساکاریدها را مصرف می‌کنند.
ح) مصرف‌کننده‌های اسیدها: اسیدهای لاکتیک، سوکسینیک، مالیک و غیره را مصرف می‌کنند.
خ) تولیدکننده‌های آمونیاک
د) سنتزکننده‌های ویتامین‌ها
ز) تولیدکننده‌های متان (چیبا، 2009).
همه‌ی این باکتری‌ها بی‌هوازی می‌باشند و بیشتر آن‌ها تخمیرکننده‌ی کربوهیدرات‌ها هستند از جمله باکتری‌های گرم مثبت و گرم منفی و باکتری‌های ثابت و متحرک. باکتری‌ها در روند تخمیر شکمبه‌ای نقش بسیار مهمی دارند (شکل 2-1)، هیدروژن ورودی منتقل می‌شود و سپس با مصرف شدن توسط متانوژن‌ها مقدار آن به تعادل می‌رسد. اگر باکتری‌های گرم مثبت کاهش یابند مقدار هیدروژن ورودی نیز کاهش می‌یابد و تخمیر به سمت پروپیونات، لاکتات و بوتیرات تغییر می‌یابد (چیبا، 2009). جمعیت زیادی از باکتری‌های آمیلولایتیک، پروتئولایتیک و باکتری‌های مصرف‌کننده اسید لاکتیک در روز اول پس از تولد در شکمبه ظاهر می‌شوند، باکتری‌های به شدت هوازی در روز دوم پس از تولد در شکمبه تجمع می‌یابند، باکتری‌های سلولایتیک و متان زا در روز چهارم ظاهر می‌شوند. 10 روز پس از تولد تعداد باکتری‌ها به حدود 108 در هر میلی‌لیتر می‌رسد (منصوری و همکاران، 1381).

شکل 1-2- روند تخمیر توسط باکتری‌های شکمبه‌ای1-3-2- تک‌یاخته‌هاتک‌یاخته‌ها متعلق به کلاس کینتوفراگمفرا و زیر کلاس وستیبولیفرا می باشند مژکداران به دو شاخه تریکوستوماتا و انتودیتیومورفیدا دسته‌بندی می‌شوند. تک‌یاخته‌ها از باکتری‌ها بزرگتر بوده و طول آن‌ها بین 5 تا 25 میکرومتر است (منصوری و همکاران، 1381). تراکم تک‌یاخته‌ها در شکمبه بین 104 تا 106 در هر میلی لیتر از مایع شکمبه گزارش شده و عمده تک‌یاخته‌های شکمبه مژکدار هستند اگر چه تعداد کمی تک‌یاخته تاژکدار نیز در شکمبه پیدا شده است (شین و همکاران، 2004). تک‌یاخته‌های مژکدار بعد از باکتری‌ها و قارچ‌ها در شکمبه ظاهر می‌گردند و به ندرت تا سن 2 هفتگی در نوزاد نشخوارکنندگان یافت می‌شوند آن‌ها معمولا در خلال هفته دوم پس از تولد یعنی هنگامی که غذای جامد جایگزین غذای مایع می‌شود در شکمبه ظاهر می‌شوند (منصوری و همکاران، 1381).
1-3-3- قارچ‌هاقارچ‌های بی‌هوازی شکمبه حدود 20 درصد توده میکروبی شکمبه را تشکیل می‌دهند که در 5 جنس نئوکالیماستکیس، کائکومایسس، آنائرومایسس، پیرومایسس و ارپینومایسس تقسیم‌بندی گردیده‌اند (منصوری و همکاران، 1381). سیکل زندگی قارچ‌ها دارای دو مرحله است: مرحله متحرک (زئوسپوری) که در این مرحله به صورت آزاد در مایع شکمبه یافت می‌شوند و دارای یک یا چند تاژک هستند و مرحله رشد و تکثیر گیاهی (اسپورانژیوم) که در این مرحله به وسیله‌ی سیستم رایزوئیدی به ذرات گیاهی می‌چسبد (دنمن و همکاران، 2006). چرخه زندگی قارچ‌ها در محیط کشت 24 تا 32 ساعت است (منصوری و همکاران، 1381). تراکم زواسپورها در مایع شکمبه 103 تا 105 در هر میلی لیتر مایع شکمبه است (منصوری و همکاران، 1381). قارچ‌های شکمبه تمام آنزیم‌های لازم برای تجزیه سلولز و همی سلولز و هیدرولیز الیگوساکاریدهای آزاد را تولید می‌کنند (دنمن و همکاران، 2006).
پروسه‌ی هضم در نشخوارکنندگان به وسیله‌ی واکنش‌های شیمیایی و محصولات تخمیری حاصل از عملکرد میکروارگانیسم‌های شکمبه انجام می‌پذیرد. با گسترش استفاده از مواد شیمیایی و تهدید میکروب‌های نامطلوب در طول چند دهه گذشته، تعادل میکروبی شکمبه در معرض خطر قرار گرفته است. امروزه فلور میکروبی شکمبه به عنوان یک عامل اساسی برای دستکاری شکمبه به منظور به دست آوردن بهترین عملکرد رشد حیوان و جلوگیری از بر هم خوردن تعادل میکروبی شکمبه مورد توجه قرار گرفته است (فروم هواتز، 2010). دستکاری شکمبه‌ای از طریق بهینه‌سازی فرمول جیره، استفاده از افزودنی‌های خوراکی و افزایش یا مهار گروه خاصی از میکروب‌ها امکان پذیر می‌باشد (کالسامیگلیا و همکاران، 2006).
استفاده از آنتی بیوتیک‌ها در تغذیه حیوانات، به عنوان محرکهای رشد ضد میکروبی بی‌شک برای بهبود فراسنجه‌های عملکردی حیوانات و پیشگیری از بیماری‌ها سودمند است. موننسین، گازولوسید و لیدلومایسین پروپیونات، اسپیرامایسین، ویرژینیامایسین و تایلوزین فسفات رایج‌ترین آنتی بیوتیک‌هایی هستند که در نشخوارکنندگان مصرف شده و همگی به خانواده آنتی بیوتیک‌های یون دوست تعلق دارند (برودیسکو و همکاران، 2000). نحوه عمل آنها مختل کردن شیب یونها از غشای سلول باکتریهای مستعد (یعنی آنهایی که این آنتی بیوتیک‌ها به صورت تخصصی علیه آنها عمل می‌کنند) می‌باشد و نتیجه آن تغییرات مفید در الگوی تخمیر شکمبه‌ای، افزایش نسبت پروپیونات به استات تولیدی، کاهش تولید متان و کاهش تجزیه پروتئین خوراک در شکمبه است که همه این‌ها باعث افزایش بازده غذایی و همچنین کاهش بروز اسیدوز و نفخ میگردد (کالاوی و همکاران، 2003).
اما تهدید امنیت زیستی برای سلامت انسان و حیوان، ناشی از افزایش مقاومت عوامل بیماریزا به آنتی بیوتیک‌ها و تجمع بقایای آنتی بیوتیک‌ها در تولیدات دامی و محیط باعث اعتراض گسترده برای حذف آنتی بیوتیک‌های محرک رشد از جیره حیوانات شده است. تولیدات طبیعی گیاهان، جایگزین‌های بالقوه‌ای برای آنتی بیوتیک‌هایی هستند که به خوراک دام افزوده می‌شوند. در سال‌های اخیر علاقه به خواص دارویی محصولات طبیعی (گیاهان، ادویه‌ها، گیاهان دارویی) به عنوان مکمل و افزودنی خوراک دام با پتانسیل بهبود سلامت و تولیدات دام و کاستن اثرات محیطی از تغذیه دام، به طور چشمگیری افزایش یافته است(محیطی اصل و همکاران، 1389).
گیاهان دارویی یک سری از متابولیت‌های ثانویه گوناگون مانند عصاره‌ها و اسانس‌ها را تولید می‌کنند که زمانی که این ترکیبات، استخراج شده و تغلیظ گردند می‌توانند بر جمعیت گونه‌های مختلف میکروارگانیسم‌های شکمبه شامل: باکتری‌ها، قارچ‌ها، پروتوزوآ و ویروس‌ها و به دنبال آن بر قابلیت هضم خوراک توسط نشخوارکنندگان اثرگذار باشند زیرا قابلیت هضم خوراک در نشخوارکنندگان تحت تاثیر عوامل گیاهی، حیوانی و میکروبی قرار دارد (محیطی اصل و همکاران، 1389).
از جمله مناطقی که می‌توان گیاهان داروئی خودرو را به فراوانی در آن‌ها یافت مراتع می‌باشند. مراتع با ارزش‌ترین و در عین حال ارزان‌ترین منبع خوراک دام در مناطق مختلف ایران از جمله استان اردبیل می‌باشند. از کل مساحت استان اردبیل که بالغ بر 1786730 هکتار می‌باشد 1076968/6 هکتار آن عرصه منابع طبیعی بوده که 1015000 هکتار آن را مراتع غنی از انواع گیاهان دارویی تشکیل می‌دهد. گیاهان دارویی در فصول مختلف و به فراوانی در سطح مراتع استان اردبیل یافت می‌شوند که از آن جمله می‌توان به اسطوخودوس، پنیرک، جاشیر، مرزنجوش، گلپر، هویج کوهی، مریم نخودی، بابونه، بومادران، پونه، گزنه، پولک، مریم گلی، علف چای، بارهنگ، گل گاو زبان، بولاغ اوتی، پاخری، سپیده، آویشن و غیره اشاره کرد (اداره آمار و اطلاعات سازمان جهاد کشاورزی استان اردبیل،1390).
نبود اطلاعات کافی از ارزش تغذیه‌ای گیاهان دارویی ، ارزش درمانی و موارد مصرف آنها، امکان استفاده بهینه از این منابع را در تغذیه دام و افزایش راندمان تولید، محدود ساخته است (نیکخواه،1385). در مجموع با احتساب و ارائه این گونه اطلاعات کمک قابل توجهی به افزایش تمایل کشت و مدیریت گیاهان دارویی و افزایش راندمان تولید دام صورت می‌گیرد. بنابراین در راستای تولید اطلاعات قابل استفاده در مدیریت دام و گیاهان دارویی منطقه، هدف این پژوهش تعیین اثر برخی از گیاهان دارویی مراتع استان اردبیل بر جمعیت میکروبی شکمبه تحت شرایط آزمایشگاهی می‌باشد.
1-4- اهمیت گیاهان داروییهزاران سال است که انسان از گیاه و عصاره‌های استخراج شده از آن‌ها استفاده می‌نماید. اولین اطلاعات ثبت شده در این خصوص به حدود 2600 سال قبل از میلاد در بین النهرین برمی‌گردد. قدیمی‌ترین سند نوشته شده در مورد تهیه عصاره‌های گیاهی به نوشته‌های مورخ یونانی، هرودوتوس برمی‌گردد (425 الی 484 قبل از میلاد مسیح).
با توجه به خصوصیات بیولوژیکی فعال و چندگانه عصاره‌های گیاهان داروئی این ترکیبات می‌توانند یک افزودنی جایگزین مناسب بسیاری از افزودنی‌های دیگر از جمله آنتی بیوتیک‌ها گردند. از جمله این خصوصیات می‌توان به فعالیت آنتی اکسیدانی، فعالیت ضدقارچی، فعالیت تسکین‌دهندگی، فعالیت ضد باکتریایی و ضد ویروسی اشاره کرد. به علاوه عصاره گیاهان داروئی به دلیل طعم و عطر خاص خود منجر به تحریک مصرف خوراک می‌شوند، کاهش تلفات و عدم نیاز به رعایت حذف پیش از کشتار در اغلب موارد و احتمال نبود ترکیبات باقیمانده مضر در تولیدات حیوانی و در عین حال حفظ سلامت محیط زیست از دیگر خواص گیاهان داروئی می‌باشد. به طور کلی میکروفلور دستگاه گوارش، مورفولوژی روده، تخلیه معده، فعالیت بخش‌های گوارشی داخلی و در نهایت فراسنجه‌های عملکردی تحت تاثیر ترکیبات گیاهی قرار می‌گیرد. عصاره‌های گیاهان داروئی باید در کشورهای کمتر توسعه یافته‌ای چون ایران بیشتر مورد توجه قرار گیرند زیرا دراین کشورها مشکلات حمل و نقل مانع بازاریابی برای محصولات کشاورزی حجیم شده و افزایش هزینه‌ها را در پی دارد اما عصاره‌های گیاهی از جمله گیاهان داروئی به دلیل کم حجم بودن این مشکلات را مرتفع نموده و استفاده از آنها مقرون به صرفه می‌باشد (محیطی اصل و همکاران، 1389).
1-5- عوامل موثر در تولید عصاره‌های گیاهی1-5-1- اندام‌های خاص تولیدکننده عصاره‌های گیاهیمیزان و ترکیب عصاره گیاهی به نوع اندام مورد بررسی بستگی دارد. عصاره‌های گیاهی تجمع‌یافته در اندام‌های مختلف یک گیاه ممکن است به لحاظ ترکیب و مقدار متفاوت باشند. از جمله این اندام‌ها می‌توان به: پوست درخت، توت‌ها، گل‌ها، برگ‌ها، پوست میوه، رزین، ریشه، ریزوم، دانه‌ها و چوب اشاره کرد. اما در اکثر موارد اندام‌های مختلف دارای خصوصیات مشابهی هستند (محیطی اصل و همکاران، 1389).
1-5-2- ساختار ترشحیعصاره‌های گیاهی توسط ساختارهای تخصص یافته متنوعی در گیاه تولید، ذخیره و آزاد می‌شود. ساختارهای ترشحی عبارتند از:
1-5-2-1- ساختار ترشحی خارجیتریکوم‌ها، نعناع، سدابیان، گرانیاسه، سیب‌زمینی و شاهدانه خانواده شمعدانی.
اسموفورها خانواده فلفل، ارکیده و شیپوریان.
1-5-2-2- ساختار ترشحی داخلیایدوبلاستها: خانواده برگ بو، مگنولیا، فلفل، شیپوریان، زرآوند، گل یخ.
حفره: خانواده سدابیان، مورد، میوپوراسه، هیپریکاسه و بقولات.
مجاری: خانواده چتریان، شمعدانی، کاج، مورد، بقولات و آناکاردیاسه (محیطی اصل و همکاران، 1389).
1-5-3- عوامل اکولوژیکیتولید عصاره تا حد زیادی تحت زیادی تحت تاثیر عوامل اکولوژیکی و شرایط آب و هوایی از جمله تاثیرات خاک، مواد مغذی، آب، نور و دما قرار دارد. به طور کلی، افزایش نور و دما، اثر مطلوبی بر تولید عصاره‌های گیاهی دارد (فیگوییردو، 2008) تنش آبی در برخی گونه‌ها مانند اوسیوم باسیلی، ترخون (Ar--isia dracunculus) و شوید (Anethum graveolens) منجر به تولید دو برابر عصاره‌های گیاهی و تغییر در ترکیب آن‌ها می‌شود (سایمون و همکاران، 1992).
1-5-4- کشت و فرآوری گیاهمنشا گیاهان مورد استفاده برای تولید عصاره‌های گیاهی نقش مهمی در کیفیت عصاره به دست آمده دارد. امروزه گونه‌های حاوی عصاره قادر به رشد در مناطقی غیر از منطقه بومی خود می‌باشند. علاوه بر رویه مناسب کشاورزی، بهبود عملکرد محصولات باعث شده تا تولیدکنندگان کنترل لازم را بر روی تولید گیاهان دارویی و فرآیند آنها به منظور تهیه محصولی با کیفیت داشته باشد.
1-6- مشخصات گیاه‌شناسی گونه‌های مورد مطالعه1-6-1-گیاه سپیده (Crambe orientalis)این گیاه با 34 گونه یکی از بزرگ‌ترین جنس‌ها‌ی خانواده brassiceae از زیرخانواده‌های brassicaceae می‌باشد (رضوی و همکاران، 2009) خانواده brassicaceae شامل 13-19 زیرخانواده، 350 جنس و حدود 3500 گونه در جهان است.
جنس crambe در گیاه‌نامه ایران با سه گونه نمایش داده شده است C. Hispanical، C.kotschyana و C. orientalis L.
Crambe orientalis L گسترده‌ترین گونه‌ی مربوط به این جنس در ایران می‌باشد که سپیده نامیده می‌شود (شکل 3-1). این گونه به اندازه 5/1 متر رشد می‌کند و دارای ساقه و برگ‌های موج‌دار است که ممکن است به طول 5/0 متر هم برسد. گل‌ها سفید هستند و طی ماه‌های آوریل – جولای پدیدار می‌شوند. گونه‌های مختلفی از crambe ممکن است به عنوان سبزیجات، خوراک دام و یا گیاه دارویی مورد استفاده قرار گیرد (رضوی و همکاران، 2009).

شکل 1-3- گیاه دارویی Crambe orientalis LCrambe orientalis L یک گیاه پایا و دائمی به طول 30 الی 120 سانتیمتر بسته به فصل و توده جمعیت آن و گاهی 1/2 متر می‌باشد که اکثرا در مزرعه‌ها، دامنه‌ی کوه‌ها، باتلاق‌های خشک، زمین‌های سنگلاخی و خاک‌های رس رشد می‌کند. گیاه دارویی کرامپ در شرایط متفاوت از جمله در دماهای مختلف، ارتفاع، شرایط آفتابی و خشک سالی قادر به رشد و ادامه حیات می‌باشد که باعث شده این گیاه انتشار گسترده‌ای از غرب به شرق یافته است به طوری که از اروپا و شرق مدیترانه، به غرب آسیا و ایران گسترده شده است این گیاه برگ‌های بزرگی دارد که گاهی به طول 60 سانتیمتر می‌رسد برگ‌ها پر شکل و آویزان هستند و رایحه‌ای شبیه کلم پیچ دارد. برگ‌های جوان آن مزه و بوی خوشایندی نزدیک بوی فندق دارد (رضوی و همکاران، 2009) گل‌ها‌ی این گیاه سفید یا زرد و خوشه‌ای شکل هستند میوه‌های آن حتما به بلوغ می‌رسند مگر در باران‌های سنگین و بادهای تند (توتوس و همکاران، 2009).
تحقیقات فیتوشیمیایی اخیر روی بخش‌های هوایی برخی گونه‌های crambe حضور گلوکوزینولات‌ها و فلاونوئیدهای مختلف مانند لوتئولین، آپیژنین، کوئرستین و کامپفرول را آشکار ساخته است. این نشان می‌دهد که پتانسیل آنتی اکسیدانی قوی این گیاه در عصاره‌های متانولی و دی کلرو متانولی آن مربوط به فلاونوییدهای آن است. گلوکوزینولات تجزیه شده و تبدیل به ایزوتیوسیانات می‌شود لذا عصاره و اسانس گل‌ها و برگ‌های این گیاه دارای اثرات سیتوتوکسینی و فیتوتوکسینی می‌باشند. ترکیب اصلی عصاره و اسانس گل‌ها و سرگل‌های این گیاه، 2-متیل-5-هگزن انیتریل و 3-بوتنیل ایزوتیوسیانات می‌باشد عصاره هگزانی آن فعالیت ضدمیکروبی ندارد. ولی عصاره متانولی آن دارای اثرات ضد باکتریایی قوی علیه هر دو نوع باکتری‌های گرم مثبت و گرم منفی می‌باشد که می‌تواند به دلیل ایزوتیوسیانات باشد. این ترکیبات می‌توانند به راحتی به غشا نفوذ کنند بنابراین نقش دفاعی فعالی را برای گیاهان علیه امراض و گیاه خواران بازی می‌کنند. عصاره متانولی این گیاه قوی ترین اثر را نسبت به سایر انواع عصاره‌ها دارد. عصاره‌های هگزانی، دی کلرو متانولی و متانولی این گیاه بیشترین اثر Allelopathic را نشان می‌دهند که می‌تواند مرتبط با گلوکوزینولات و ایزوتیوسیانات باشد. به خاطر پتانسیل بالای خاصیت ضدمیکروبی برگ‌های C. orientalis این گیاه می‌تواند به عنوان یک گندزدای قوی و یک آنتی بیوتیک علیه میکروارگانیسم‌ها استفاده شود (رضوی و همکاران، 2009). دانه‌ها و میوه‌ی این گیاه غنی از روغن‌های فراری از جمله میرستیک، پالمیتیک، استئاریک، اولئیک، آراشیک، آراشیدونیک، اروسیک، لینولئیک، لینولنیک، پالمیتولئیک، لیگنوسرینیک و ایکوزانوئیک اسید (جدول 1-1) می‌باشند (اخونوو و همکاران، 2012). اروسیک اسید که در میان سایر اسیدهای چرب مربوط به روغن‌های فرار کرامپ بیشترین مقدار (39/39 درصد) را دارد یک هیدروکربن دارای 22 اتم کربن و یک پیوند دو گانه (22:1) می‌باشد. این ساختار نقطه‌ی ذوب و نقطه‌ی تبخیر بالایی (C229) به این ترکیب می‌دهد. توانایی بالا در برابر حرارت زیاد و داشتن حالت مایع در دماهای پایین این روغن را به چرب‌کننده‌ای قوی مبدل ساخته است.
جدول 1-1- موقعیت و مقدار اسیدهای چرب در عصاره C.orientalisاسیدهای چرب(%)تعداد کربن‌هامقدار در گیاه (%)
پالمیتولئیک اسید16:120/0
پالمیتیک اسید16:027/3
لینولئیک اسید18:242/12
لینولنیک اسید18:321/21
اولئیک اسید18:161/1
استئاریک اسید18:053/0
آراشیدونیک اسید20:042/0
اروسیک اسید22:139/39
نروونیک اسید24:199/0
لیگنوسریک اسید24:020/0
سیس-ایکوزانوئیک اسید20:195/9
ترانس- ایکوزانوئیک اسید20:139/1
SAFA87/4
MUFA 53/53
PUFA 63/33
جمع58/91
SAFA: saturated fatty acidsMUFA:monounsaturated fatty acids PUFA:polyunsaturated fatty acids

این گیاه همچنین محتوی آلکالوئید نیز می‌باشد. ترکیبات اصلی این گیاه از گروه الکالوئیدها عبارتند از:
بوتن-1-ایزوتیوسیانات و هیدروکربن‌های 2-متیوکسی هگزن و 3-متوکسی-4-هیدروکسی استیرن. کرامپ همچنین دارای انواع فیبر از جمله هولوسلولز، آلفا سلولز، سلولز، لیگنین، خاکستر و سیلیکا می‌باشد. محتوای لیگنین کرامپ 24/5 درصد و نسبت سلولز آن 40/1 درصد می‌باشد. بالاترین قابلیت انحلال‌پذیری آن با %1 NaoH برابر 34/9% می‌باشد. نسبت هولوسلولز و -سلولز آن نیز 70/50% است (اخونوو و همکاران، 2012).
گیاه دارویی کرامپ در شرایط متفاوت از جمله در دماهای مختلف، ارتفاع، شرایط آفتابی و خشک‌سالی قادر به رشد و ادامه حیات می‌باشد.
1-6-2- گیاه گلپر (Heracleum persicum)گونه‌های مختلفی از جنس Heracleum در قرن 19 میلادی از جنوب غرب آسیا به اروپا معرفی شدند و در حال حاضر به طور گسترده‌ای در بسیاری از کشورها یافت می‌شود جنس Heracleum در دنیا دارای حدود 60 الی 70 گونه می‌باشد که همه آن‌ها گونه‌های پایا و یا دو ساله هستند تا جایی که شناخته شده گونه‌های Heracleum هیبرید و با فرمول 22=n2 می‌باشند. جنس Heracleum شامل بیش از 70 گونه در سرتاسر جهان است و در ایران 10 گونه بومی دارد (حاج هاشمی و همکاران، 2009) که بیشتر بومی مناطق البرز و شمال ایران در این مناطق تا محدوده ارتفاعی 2000 الی 3000 متری نیز رشد می‌کند (مجاب و همکاران، 2003).
Heracleum persicum که معمولا به زبان فارسی گلپر نامیده میشود (شکل 4-1) از خانواده Apiaceae بوده و از جمله گیاهان گلدار محسوب میشود این گیاه یک گیاه دو یا چند ساله پرتخم است که بومی ایران، ترکیه و عراق می‌باشد (همتی و همکاران، 2010).
شکل 1-4- گیاه گلپر تاریخ شناخت گونه Heracleum persicum نامشخص است و تقریبا به اوایل سال 1829 نسبت داده می‌شود (دهقان نوده و همکاران، 2010) گونه‌های H. laciniatum auct، H.tromsoensis و H.CF.pubescens هم‌خانواده و مترادف این گونه می‌باشند. گونه H.persicum که گاهی با گونه‌های H.mantegazzianum و H.sosnowskyiاشتباه گرفته می‌شود، گیاهی بلند و ایستاده است که در مناطق معتدل نیمکره شمالی و همچنین در کوههای بلند گسترده شده است. تمرکز بیش‌ترین تنوع گونه‌های آن در کوه‌های قفقاز و چین است (دهقان نوده و همکاران، 2010). از میوه‌های این گونه به طور گسترده‌ای به عنوان ادویه‌جات و از ساقه‌های جوان آن نیز در تهیه خیار شور استفاده می‌شود (همتی و همکاران، 2010). این گونه دارای روغن‌های فرار، فلاونوییدها و فورانوکومارین‌ها می‌باشد (دهقان نوده و همکاران، 2010). در ریشه این گیاه ترکیباتی از قبیل pimpinelin، isopimpinellin، bergapten، isobergapten، sphondin و furanocoumarins وجود دارد. عصاره هیدروالکلی آن حاوی تعدادی فورانوکومارین است که از آن جمله می‌توان به sphondin اشاره کرد. گزارش شده است که این ترکیب ممانعت کننده‌ی 8-beta است که این ترکیب تحریک کننده ترشح آنزیم سیکلواکشیژناز دو می‌باشد از آنجایی که این آنزیم یک نقش کلیدی در درد و التهاب دارد می‌تواند اثر تسکین‌دهنده‌ی این گیاه را توضیح دهد. بر خلاف عصاره هیدروالکلی این گیاه کومارین‌ها در روغن ضروری آن یافت نمی‌شود و اثر تسکین‌دهندگی آن ممکن است مربوط به ترکیبات استری آن باشد (حاج هاشمی و همکاران، 2009). عصاره استونی دانه‌های این گیاه دارای برخی ترکیبات ترپنی از جمله eugenol، Cineol و Linalool می‌باشد که دارای اثر بی‌حس‌کنندگی، سست‌کنندگی عضلات و همچنین اثر بازدارندگی بر رو‌ی تحرک می‌باشند. به همین دلیل ترکیبات ترپنی موجود در دانه‌ها ممکن است مسئول اثر تسکین دهندگی آن‌ها باشند (همتی و همکاران، 2010). اسانس میوه‌های گیاه شامل 95% استرهای آلیفاتیک، 4% الکل‌های آلیفاتیک و 1% مونوترپن‌ها می‌باشد. ترکیب اصلی در اسانس برگ‌های این گیاه trans-anetholeمی‌باشد (مجاب و همکاران، 2003).
روغن‌های فرار آن حاوی ترکیباتی مانند هگزیل بوتیرات (56/5%)، اکتیل استات (16/5%)هگزیل-2متیل بوتانات (56/5%)(butanoat) و هگزیل ایزوبوتیرات (3/4%) می‌باشند. به دلیل وجود این مواد فعالیت‌های آنتی اکسیدانی، ضدمیکروبی و ضد قارچی در این گیاه دیده می‌شود. اسانس این گیاه همچنین خاصیت سیتو توکسینی دارد که به دلیل حضور فنول‌هایی از قبیل thymol، carvacrol، آلدهیدهایی از قبیل geranial، citronella و الکل‌هایی از قبیل geraniol، linalool، citronellol و lavandulol است. عصاره هیدروآلکالوئیدی این گونه حاوی ساپونین می‌باشد عصاره هیدروالکلی و اسانس این گیاه دارای اثرantinociceptive و ضد فساد هستند. عصاره ریشه و بخش‌های هوایی این گیاه به طور کلی رشد bacillus anthracis را متوقف می‌کند. این گیاه می‌تواند هر دو نوع ایمنی هومورال و سلولی را تحریک کند و در عین حال افزایشی در پاسخ ایمنی به وجود آورد که این به دلیل حضور فلاونوئیدها یا کومارین‌ها می‌باشد که می‌توانند پاسخ هومورال را به وسیله‌ی تحریک ماکروفاژها و افزایش β-lymphocytesکه در سنتز آنتی‌بادی‌ها دخالت دارند افزایش دهند. در عین حال انواع متنوعی از فلاونوئیدهای موجود در این گیاه می‌توانند فعالیت سلول‌های T، سیتوکین‌ها، اینترفرون گاما و ماکروفاژها را به طور معنی‌دار‌ی افزایش دهند و بنابراین برای درمان بیماری‌های مربوط به سیستم ایمنی مفید باشند عصاره متانولی این گیاه به خاطر دارا بودن هگزیل استات و اکتیل بوتیرات دارای خاصیت ضد توموری می‌باشد (همتی و همکاران، 2010).
1-6-3- گیاه zosima absinthifoliaاین گیاه یکی از اعضای خانواده Apiaceae می‌باشد (رضوی و همکاران،2010). جنس zosima دارای چهار گونه است که عبارتند از:
Z. absinthifolia، Z. korovinii، Z gilliana و Z. Radians (منه من و همکاران، 2001).جنس zosimaدر ایران شامل گیاهان 6 ساله یا همیشگی است. zosima absinthifolia یک گونه‌ی شناخته شده از این جنس است که در ایران، ترکیه، عراق و کشورهای مختلف قفقاز، شرق میانه و آسیای مرکزی یافت می‌شود (شکل 5-1). این گیاه در استپ‌ها، زمین‌ها و دامنه‌های آهکی رشد می‌کند و ساقه‌های شیار دارش ممکن است به ارتفاع یک متری نیز برسد. برگ‌های این گیاه سه پر است و گل هایش به رنگ سبز روشن تا زرد می‌باشد. دوره گلدهی آن از آوریل شروع می‌شود و تا جولای ادامه می‌یابد. شکل میوه‌هایش بیضوی مایل به دایره با حاشیه‌های آماس کرده است. به غیر از گونه‌یHeracleum گونه‌ی Z. absinthifolia نیز در ایران معمولا به نام گلپر شناخته می‌شود زیرا میوه‌هایش به عنوان طعم‌دهنده و ادویه غذایی به کار برده می‌شوند (رضوی و همکاران، 2010). جنس zosimaنخستین بار در سال 1814 به وسیله‌ی هافمن معرفی شد وی همچنین تشخیص داد که گونه‌های Heracleum absinthifolium و Tordylium absinthifolium هم خانواده‌های Z. orientalis می‌باشند.

شکل 1-5- گیاه دارویی zosima absinthifoliaجنس Zosima بر اساس شکل میوه‌ها با گونه‌ی Heracleum فرق دارد. در Heracleum میوه‌ها دارای پره‌های شفاف (زائده‌های حبابی شکل) در بخش‌های جانبی هستند که تشکیل یک لبه ضخیم را می‌دهد. ارتفاع این گیاه از 30 تا 100 سانتیمتر در Z. absinthifolia، 50 تا 85 سانتیمتر در Z.gilliana، 35 تا 50 سانتیمتر در Z.koroviniiو 30 تا 50 سانتیمتر در Z.--ians متفاوت است. همه‌ی گونه‌های این جنس یک یقه‌ی لیفی محکم تولید می‌کنند که از پایه برگ‌ها تا بالاتر از ریشه ادامه دارد. ساقه در همه‌ی گونه‌ها مودار است (منه من و همکاران، 2001).
اسانس دانه‌های Z.absinthifolia که به وسیله‌ی اکتیل استات (87/4%)، اکتیل اکتانات (5% octyloctanoate) و 1-اکتانول (%2/3 1-octanol) به دست آمده دارای اثر ضد باکتریایی بالایی علیه باکتری‌های گرم مثبتی مانند Bacillus subtilis، Bacillus pumilusمی‌باشد. همچنین عصاره دانه‌های این گونه فعالیت آنتی اکسیدانی و فیتوتوکسینی نشان می‌دهد. مانند سایر گونه‌های Apiaceae گونه‌ی Z.absinthifolia نیز دارای کومارین می‌باشد (رضوی و همکاران، 2010). عصاره n- هگزانی میوه‌های این گیاه دارای سه مشتق کومارین می‌باشد که عبارتند از: imperatorin، auapteneو 7-prenyloxycoumarine.همچنین دیگر مشتقات کومارینی (bergapten، deltoin، columbianadin، isobergapten، isopimpinellin، imperatorin، pimpinellin، sophodin و umbelliferone)، انواع فلاونوئیدها (quercetin، kaempferol)، و آلکالوئیدها ازz.absinthifolia استخراج شده‌اند. از این میان deltoinو columbianadin ترکیبات اصلی هر دو عصاره n-هگزانی و اتانولی می‌باشند. در هر دو قسمت ریشه و بخش‌های هوایی محتوای deltoinبیشتر از columbianadinاست و همچنین کل محتوای deltoin وcolumbianadin در ریشه بیشتر از بخش‌های هوایی می‌باشد (باهادیر و همکاران، 2010).
Imperatorin در بسیاری از جنس‌های خانواده Apiaceae مانند Angelica، Prangosو Heracleum وجود دارد (رضوی و همکاران، 2010).
1-6-4- گیاه مریم نخودی Teucrium polium l.گیاه Teucrium polium از خانواده Lamiaceae یکی از300 گونه‌ی مربوط به جنس Teucrium است. این گیاه به صورت باستانی و بر اساس عادات بومی به عنوان چای دارویی مورد استفاده قرار می‌گیرد (میرغضنفری و همکاران، 2010). جنس مریم نخودی شامل بیش از 340 گونه در سراسر جهان می‌باشد. در ایران 12 گونه یک ساله و چند ساله از این گیاه وجود دارد که 3 گونه آن انحصاری ایران می‌باشد. گل‌هایش کوچک هستند و رنگی بین صورتی تا سفید دارند. این گیاه درختچه‌ای شکل، آروماتیک و دارای برگ‌های بیضی شکل است (مقتدر، 2009). ارتفاع این گیاه 50-20 سانتیمتر است و برگ‌هایش به رنگ سبز مایل به خاکستری می‌باشند (شکل 6-1). گل‌های این گیاه در ماه‌های جون تا آگوست دیده می‌شوند. این گیاه به صورت وحشی در اروپای جنوبی، آسیای جنوب غربی و مرکزی و آفریقای شمالی رشد می‌کند.

شکل 1-6- گیاه دارویی Teucrium poliumگونه‌های دارویی مریم نخودی شامل Teucrium poliumو Teucrium chamaedrys می‌باشد از آنجا که این گیاه منجر به کاهش قند خون می‌شود برای درمان دیابت نیز به کار می‌رود. این گیاه در درمان بسیاری از بیماری‌های پاتوفیزیولوژیکی از قبیل بیماری‌های روده ای، دیابت و روماتیسم به کار می‌رود سایر اثرات درمانی این گیاه عبارتند از: اثر آنتی اکسیدانی، ضد فساد، ضد درد، ضد تب، اثر ضد میکروبی، محافظ کبد، ضد زخم معده و سیتوتوکسین. عصاره آن دارای فعالیت‌هایی از قبیل کاهش فشار خون، ضد التهاب، ضد تشنج، ضد باکتری و ضد تب می‌باشد (ساخانده و همکاران، 2000). عصاره هیدروالکلی این گیاه سطح انسولین سرم را در موش کاهش می‌دهد. ترکیبات شیمیایی عصاره متانولی این گیاه عبارتند از dimethoxyflavone-7 و 4-hydroxy-5 عصاره متانولی این گیاه ترشح انسولین را تحریک می‌کند. فقط عصاره‌های الکلی این گیاه ترشح انسولین را افزایش می‌دهند که این ممکن است به دلیل وجود ترکیبات بیواکتیو موجود در عصاره متانولی و الکلی این گیاه باشد (میرغضنفری و همکاران، 2010). آنالیز شیمیایی این گیاه وجود ترکیباتی مانند فلاونوئیدها، Cirsiliol و Iridoids را نشان می‌دهد (ساخانده و همکاران، 2000). تاکنون از گونه‌های مختلف مریم نخودی انواع نئوکلرودان، دی ترپنوئید و نیز تری ترپنوئید جداسازی شده‌اند .تعداد کمی فورانودی ترپن از عصاره‌های این گیاه به دست آمده است. حدود 28 ترکیب از اسانس این گیاه استخراج شده است که به طور کلی عبارتند از:
آلفا-پیین، لینالول، کاریوفینل، بتا پیین و غیره. به نظر می‌رسد که منطقه جغرافیایی این گیاه بر ترکیب اسانس و عصاره آن تاثیر مهم بگذارد (مقتدر، 2009). مهم‌ترین و تاکسونومیکی‌ترین گونه‌های polium عبارتند از T. polium و T.Capitatum که در نواحی مدیترانه، ایران و توران می‌باشند (دولجا و همکاران، 2010).
1-6-5- گیاه پونه (Oregano vulgare L.)پونه یک گیاه دارویی است که همچنین به عنوان یک گیاه تزئینی نیز به کار می‌رود (شکل 7-1). این گیاه متعلق به خانواده Verbenaceae می‌باشد (نیبلاس و همکاران، 2011) و از ماه آگوست به طور همزمان میوه و دانه می‌دهد (نورزی و همکاران، 2009). پونه گیاهی پرپشت و درختچه‌ای شکل می‌باشد و متعلق به مناطق نیمه خشک است (نیبلاس و همکاران، 2011).

شکل 1-7- گیاه دارویی Oregano vulgare Lاین گیاه به طور کلی از لحاظ مورفولوژیکی و شیمیایی بسیار تغییرپذیر است که مرتبط است با محل رویش آن، شکل گیاه و همچنین مسائلی از قبیل میزان آب و نیتروژن موجود در خاک، مرحله‌ی رشد و فصل رویش.به عنوان مثال: گونه‌ی vulgare L.ssp.hirtum. که در آب و هوای مدیترانه‌ای رشد می‌کندغنی از اسانس است در حالی که همین گونه در آب و هوای قاره‌ای دارای اسانس بسیار کمی می‌باشد. افزایش نیتروژن خاک به اندازه kg/ha 80 موجب افزایش ارتفاع و بازدهی گیاه می‌شود و یا کاهش آب در خاک وزن گیاه را کاهش می‌دهد ولی محتوای اسانس آن را کاهش نمی‌دهد. این گیاه دارای خواص آنتی باکتریال، آنتی اکسیدانی و آرام بخشی است (نورزی و همکاران، 2009). اسانس این گونه با گونه‌ی Oregano(Lippa palmeri S.wats) قابل مقایسه می‌باشد (نیبلاس و همکاران، 2011).
عصاره و اسانس این گیاه حاوی حدود 45 ترکیب شیمیایی می‌باشد (نیبلاس و همکاران، 2011) که برخی از آن‌ها عبارتند از: sabinene، β-pinene، β-(z)-ocimene، β-(E)-ocimene، φ-terpinene، e-caryophyllene، germacreneD، bicyclogermacrene، α-(E,E)-farnesene،
germacrene-D-4-ol، تیمول و کارواکرول (ستین و همکاران، 2009). از این میان اصلی‌ترین و مهم‌ترین ترکیبات عبارتند از: کاواکرول، تیمول، ائوژنول، لینالول، ترپن‌ها، Cimene و Pinene (کاردازو و همکاران، 2005). زمانی که گیاه در اوج زمان گلدهی باشد بیشترین میزان اسانس و عصاره را دارد. در طول دوره گلدهی با افزایش محتوای تیمول به طور همزمان غلظت کارواکرول کاهش می‌یابد تا زمانی که دیگر در گیاه نباشد. با خشک شدن گیاه میزان آن‌ها به حدود 5/0 الی 5.1 درصد در هر برگ کاهش می‌یابد (ستین و همکاران، 2009). این ترکیبات خواص ضد باکتریایی، ضد قارچی، ضدحشرات و ضد ویروسی به گیاه بخشیده‌اند. گیاهان این خانواده به دلیل محتوای بالای ترپن‌ها مصارف دارویی دارند که عبارتند از: limonene، myrcene، durene،p-cymene که همچنین به گیاه خواص ضد میکروبی می‌بخشند(کاردازو و همکاران، 2005). فعالیت ضد باکتریایی بسیار قوی این گیاه ممکن است مربوط به محتوای بالای phenolic monoterpene و یا thymol acetate، ائوژنول و یا متیل ائوژنول موجود در این گیاه باشد. مکانیسم عمل این ترکیبات مرتبط است با آب‌گریزی ترکیبات موجود در اسانس و عصاره این گیاه که آن‌ها را قادر می‌سازد لیپید غشای سلولی باکتریایی را بشکند سپس نفوذ پذیری یون‌ها را افزایش می‌دهد و به دنبال آن یون و لیپید به درون سلول نشر پیدا می‌کنند که به نوبه خود باعث لیز شدن سلول می‌شود (نیبلاس و همکاران، 2011). در عین حال حضور فنولیک هیدروکسیل به ویژه در کارواکرول دلیلی بر فعالیت ضدپاتوژنی عصاره و اسانس این گیاه می‌باشد (کادازو وهمکاران، 2005).
یکی از گسترده ترین کاربردهای گیاهان دارویی استفاده از آن‌ها به منطور کاهش گازهای شکمبه‌ای به ویژه متان است. نشخوارکنندگان رابطه‌ای هم زیستی با میکروارگانیسم‌های شکمبه دارند به طوری که حیوان مواد مغذی مورد نیاز و شرایط مطلوب زیست میکروازگانیسم هارا فراهم می‌کند و در عوض میکروارگانیسم‌ها نیز فیبر جیره را تخمیر می‌کنند و پروتئین میکروبی را به عنوان یک منبع انرژی برای حیوان تامین می‌کنند اما در هر صورت این رابطه‌ی هم زیستی منجر به از دست دادن انرژی به شکل متان و از دست دادن پروتئین به شکل آمونیاک می‌گردد. بنابراین دستکاری شکمبه‌ای و استفاده از افزودنی‌هایی از قبیل گیاهان دارویی برای کاهش اتلاف انرژی به شکل گازهای شکمبه‌ای مورد توجه قرار گرفته است (سلامت آذر و همکاران، 2011). از این رو روش‌های بسیاری به منظور ارزیابی ارزش غذایی خوراک در شرایط آزمایشگاهی و یا به طور مستقیم بر روی حیوان مورد استفاده قرار گرفته است که یکی از پرکاربردترین آن‌ها روش آزمون گاز تست می‌باشد (گوئل و همکاران، 2006). تکنیک تولید گاز در شرایط آزمایشگاهی یک روش مفید برای ارزیابی ارزش غذایی علوفه مورد استفاده دام است چرا که تخمینی از میزان تخمیر مواد مغذی در شکمبه می‌دهد (سیروهی و همکاران، 2009). به طور کلی آزمون تولید گاز یک پارامتر مناسب برای پیش بینی قابلیت هضم، تخمیر، سنتز و تولید پروتئین میکروبی از سوبسترا به وسیله‌ی میکروب‌های شکمبه در سیستم in vitro می‌باشد (سامورت و همکاران، 2000). در روش تولید گاز ضمن آن که ثبت سرعت تخمیر خیلی آسان است، با یک انکوباسیون علاوه بر قابلیت هضم ظاهری، قابلیت هضم حقیقی را نیز می‌توان برآورد نمود، زیرا حجم گاز تولیدی بهترین شاخص و معرف برای قابلیت هضم ظاهری است و ماده آلی ناپدید شده نیز بیانگر قابلیت هضم حقیقی می‌باشد (منصوری و همکاران، 1381).
1-7- روش آزمون گازتولید گاز آزمایشگاهی مطابق با روش منک و استین گاس (1988) اندازه‌گیری می‌شود. در این روش، نمونه‌های مواد خوراکی (200 میلی گرم) پس از خشک شدن در غذا با دقت وزن شده، سپس در سرنگ‌های دارای پیستون قرار داده می‌شود. مایع بافری شکمبه (30 میلی لیتر) با پیپت به سرنگ‌های حاوی مواد خوراکی اضافه می‌شود (منک و استین گاس، 1988). مقدار گاز تولیدی در زمان‌های 2، 4، 6، 8، 12، 24، 48، 72 و 96 ساعت اندازه‌گیری می‌شود (منک و استین گاس، 1988). گازهای حاصل از سوبسترای مورد آزمایش در حین تخمیر آزمایشگاهی، عبارتند از دی اکسید کربن، متان و هیدروژن (هاگ و همکاران، 1998). بر اساس مشاهدات منک و استین (1988) گاز دی اکسید کربن یا از تخمیر مستقیم خوراک و یا از تاثیر اسیدهای چرب فرار بر بافر بیکربنات ناشی می‌شود. با انکوباسیون مواد خوراکی با مایع بافری شکمبه کربوهیدرات‌ها به اسیدهای چرب کوتاه زنجیر و گازها، به ویژه دی اکسیدکربن، متان و همچنین سلول‌های میکروبی تخمیر می‌شود (بلومل و ارسکوف، 1993). اسیدهای چرب حاصل با بافر بی کربنات واکنش انجام می‌دهد و در نتیجه گاز کربنیک خارج می‌شود، در نتیجه هنگام هضم الیاف، هم زمان با تولید اسیدهای چرب گاز نیز تولید می‌شود و به این ترتیب اطلاعات خوبی در مورد هضم سلولز در اختیار می‌گذارند (اسکوفیلد و همکاران، 1994). سیستم تولید گاز می‌تواند به شناسایی بهتر کمیت مواد مغذی کمک کند و دقت آن به اثبات رسیده است (سالام، 2005). گازی که بر اثر انکوباسیون مواد غذایی و تحت شرایط آزمایشگاهی آزاد می‌شود مربوط به قابلیت هضم آن ماده غذایی است و ارزش انرژی‌زایی آن ماده غذایی را برای نشخوارکنندگان بیان می‌کند (منک و همکاران، 1979).
فصل دوممواد و روش‌ها2-1- منطقه مورد مطالعه و نحوه نمونه‌برداری2-1-1- منطقه نمونه‌برداریاستان اردبیل در شمال غربی ایران واقع شده که با مساحتی برابر 1786730 هکتار حدود 09/1 درصد از مساحت کل کشور را در بر می‌گیرد. 1015000 هکتار از کل مساحت این استان را مراتع تشکیل می‌دهد که معادل 8/56 درصد از مساحت کل استان می‌باشد (بی نام، 1388). به دلیل گستردگی مراتع استان اردبیل، جهت نمونه‌برداری بخشی از مراتع منطقه آستارا انتخاب گردید. آستارا یکی از شهرستان‌های استان گیلان با 65 هزار نفر جمعیت (3600 نفر جمعیت شهری) با وسعت 334 کیلومتر مربع در شمال غربی این استان واقع گردیده است. این منطقه با ارتفاع 27 متر بالاتر از سطح دریا در موقعیت جغرافیایی 48 درجه و51 دقیقه طول شرقی و 38 درجـــه و 26 دقیقه عرض شمالی واقع گردیده است. شهرستان آستارا از سمت غرب به کوه های پوشیده ازجنگل‌های تالش و از شرق بــه سواحل دریای خزر محدود می‌شود (بی نام، 1388).
2-1-2- زمان نمونه‌برداری و انتقال نمونه‌ها به آزمایشگاهنمونه‌برداری از گیاهان دارویی Crambe orientalis، Heracleum persicum،Zosima absinthi، Teucrium polium و Oregano vulgare در فصل تابستان و در تیر ماه 1390 آغاز شد. از هر نمونه گیاه دارویی دسته‌هایی به وزن تقریبی 2 الی 5/2 کیلوگرم جمع‌آوری شد. نمونه‌ها به گونه‌ای انتخاب شد که همه قسمت‌های گیاه از جمله گل، برگ، ساقه و ریشه را دربرگیرد. نمونه‌های به دست آمده به مدت یک هفته در دمای اتاق و به دور از تابش مستقیم نور خورشید خشک شدند. نمونه‌ها سپس دو بار آسیاب شده و با توری 1 میلی متری الک شدند. برای تهیه عصاره‌های متانولی هر یک از گیاهان دارویی مورد مطالعه مقدار 50 گرم از نمونه‌های آسیاب شده هر گیاه با نیم لیتر حلال متانول به وسیله دستگاه سوکسله موجود در دانشگاه محقق اردبیلی در دانشکده علوم پایه به مدت یک هفته عصاره گیری شد زیرا ابتدا عصاره هگزانی سپس عصاره دی کلرومتانولی و آنگاه عصاره متانولی از هر نمونه گیاه گرفته شد. به منظور جداسازی حلال متانول از عصاره حاصل از دستگاه rotary (روتاری) در دمای45 درجه سانتیگراد استفاده شد. عصاره‌های حاصل به شیشه‌های پنی سلین تزریق شده و به آزمایشگاه تغدیه و فیزیولوژی دام در موسسه تحقیقات علوم دامی کشور منتقل شدند.
2-2- آزمون گازبرای انجام آزمون گاز از دستگاه نیمه اتوماتیک تولید گاز مدل WT-Binder 87532 ساخت کشور آلمان استفاده گردید.
2-2-1- آماده‌سازی نمونه‌‌ها برای آزمون گازابتدا باید مقدار 200 میلی گرم از نمونه‌ها در دمای مناسب خشک گردند زیرا دمای زیاد با اثر بر پروتئین تولید گاز را کاهش می‌دهد (راب و همکاران، 1983). سپس نمونه‌ها آسیاب شده و از الک 1میلی متری عبور می‌کنند (سالام، 2005). همبستگی خطی بالایی بین مقدار سوبسترای انکوباسیون شده و مقدار گاز تولید شده در 24 ساعت وجود دارد (راب و همکاران، 1983).
2-2-2- مایع شکمبه و بافرمایع شکمبه از دام فیستولاگذاری شده گرفته می‌شود و سپس در ظرف‌های ایزوله شده قرار داده می‌شود. مایع شکمبه به وسیله پارچه سه لایه صاف می‌شود و سپس با استفاده از گاز کربنیک محیط بی‌هوازی می‌شود.مایع شکمبه به محلول بافری که در حمام آب 39 درجه سانتیگراد نگهداری می‌شود با نسبت حجم 2:1 (محلول بافری 2 و مایع شکمبه 1) اضافه می‌شود (سالام و همکاران، 2007). محلول بافری باید مواد معدنی مورد نیاز برای میکروارگانیسم‌ها را داشته باشد (منک و استین، 1988) خوراک‌های فیبری، خوراک‌هایی که به آرامی تجزیه می‌شوند و کاهش اندازه‌ی ذرات خوراک سرعت تولید گاز را افزایش می‌دهند که ممکن است به دلیل افزایش سطح و در نتیجه دسترسی بهتر میکروب‌ها به خوراک باشد (رایمر و همکاران، 2005).
2-2-3- زمان‌های ثبت تولید گازگاز حاصل معمولا برای علوفه بعد از 2، 4، 6، 8، 12، 24، 48، 72، و 96 ساعت از انکوباسیون گزارش می‌شود (منک و همکاران، 1979). در تمام مدت انکوباسیون محتوی دیواره سلولی (NDF) و دیواره سلولی بدون همی سلولز (ADF) با تولید گاز همبستگی منفی دارد (سالام و همکاران، 2007).
2-2-4- مزایا و معایب آزمون گازگاز تولیدی در روش آزمون گاز از تبدیل کربوهیدرات‌ها به استات، پروپیونات و بوتیرات به وجود می‌آید و میزان این گاز می‌تواند معرفی از حجم تغییرات انجام شده در بخش کربوهیدرات‌ها باشد(دویله و همکاران، 2001). از آنجا که در سیستم تولید گاز نیاز به نگهداری حیوان فیستولا شده وجود ندارد می‌توان پاسخ حیوان را با حداقل هزینه در محیط آزمایشگاهی تخمین زد (سالام، 2005). نسبت حجم پروتئین خام به حجم گاز، دقت پیش‌گویی ماده آلی قابل هضم در حیوان زنده را بهبود می‌بخشد و از سوی دیگر در این روش تعداد زیادی از نمونه‌ها را می‌توان آنالیز کرد (ماکار، 2005). از آنجایی که گاز تولیدی حاصل از تخمیر در زمان‌های متفاوتی ثبت می‌شود، امکان تعیین میزان و سرعت مواد خوراکی هم وجود دارد (منصوری و همکاران، 1381).
معایب آزمون گاز این است که تخمیر خوراک به صورت خطی با تولید گاز مرتبط نمی‌باشد و از این رو تفسیر آن مشکل است (گروت و همکاران، 1998). خوراک‌هایی که پروپیونات بیشتری تولید می‌کنند در مقایسه با خوراک‌هایی که استات و پروپیونات بیشتری تولید می‌کنند، گاز کمتری تولید می‌نمایند که این کار باعث پیچیده‌تر شدن تفسیر نتایج آزمون گاز می‌شود (جانگ و همکاران، 1995).
2-2-5- آماده‌سازی عصاره‌ها برای آزمون گازبرای تهیه سطوح 100، 200 و 300 میلی‌ گرم بر لیتر از عصاره‌ها مقدار 01/0، 02/0 و 03/0 میلی گرم از هر عصاره به وسیله‌ی ترازوی دیجیتال توزین شده و به طور جداگانه در نیم میلی لیتر حلال متانول حل گردید سپس حجم هر یک از محلول‌های حاصل با آب مقطر به 2 میلی لیتر رسانده شد.
2-2-6- آماده‌سازی نمونه خوراک و سرنگ‌هادر این روش، برای اندازه‌گیری تخمیر از سرنگ‌های شیشه‌ای مدرج مخصوص، با قطر داخلی 32 میلی متر و طول 200 میلی متر و با حجم 100 میلی لیتر، استفاده گردید. روز قبل از آزمایش حدود 200 میلی گرم از ماده خشک نمونه خوراک مورد آزمایش شامل علوفه یونجه و کاه (به نسبت 3 به ا) و کنسانتره (جو 08/15، ذرت 08/15، سویا 03/6، سبوس گندم 02/3، کربنات کلسیم 45/0 و مکمل ویتامین45/0بر حسب درصد) به نسبت 60 (علوفه) به 40 (کنسانتره) که قبلا آسیاب و با توری یک میلی متری الک گردیده بود، به داخل هر سرنگ ریخته شد. به منظور حرکت آسان‌تر پیستون و همچنین جلوگیری از خروج گاز در حین تخمیر، اطراف پیستون با وازلین آغشته گردید. پس از قرار دادن پیستون در داخل سرنگ، سرنگ‌ها در داخل انکوباتور 39 درجه سانتیگراد گرم شدند. برای هر نمونه 3 تکرار استفاده شد.
2-2-7- تهیه مایع شکمبهمایع شکمبه از سه گاو نر تالشی فیستولادار استفاده شد. این گاوها از نژاد تالشی با وزن متوسط 400 تا 450 کیلوگرم بودند که در سطح نگهداری با جیره مورد نظر تغذیه شده بودند. شیرابه حدود نیم ساعت قبل از وعده خوراک صبح از طریق فیستول جمع‌آوری و با استفاده از دو لایه پارچه مخصوص صاف گردیده و در فلاسک محتوی گاز کربنیک ریخته شد و با قرار دادن ظرف محتوی مایع شکمبه در آب گرم 39 درجه سانتیگراد، سریعا به آزمایشگاه منتقل گردید.
2-2-8- تهیه بزاق مصنوعیبرای تهیه مخلوط بزاق مصنوعی مطابق روش منک و همکاران (1979) و روش تصحیح شده منک و استینگس (1978)، روز قبل از آزمایش مقدار کافی از محلول مواد معدنی کم نیاز (محلولA) محلول مواد معدنی اصلی (محلول C)، محلول بافر مواد معدنی (محلول B) و محلول ریزازورین 1/0% و محلول احیاکننده به طور جداگانه تهیه گردید و برای مصارف بعدی در یخچال و در دمای 4 درجه سانتیگراد نگهداری شد (جداول 2-1 الی 2-6).
جدول 2-1- محلول مواد معدنی کم نیاز (A)ترکیب شیمیاییمقدار (گرم)
کلرید کلسیم (O2H2 .2CaCl)13/2
کلرید منگنز (O2H4 .2MnCl)10/0
کلرید کبالت (O2H6 .2CoCl)1/0
کلرید آهن (O2H6 .3FeCl) 0/8
حجم محلول با آب مقطر به 100 میلی لیتر رسانده شد.
جدول 2-2- محلول مواد معدنی اصلی (C)نوع موادمقدار (گرم)
فسفات هیذروژن سدیم (4HPO2Na)5/7
فسفات هیدروژن پتاسیم (4PO2KH)6/2
سولفات منیزیم (O2H7 .4MgSO)0/6
حجم محلول با آب مقطر به 1000 میلی لیتر رسانده شد.
جدول 2-3- محلول بافر مواد معدنی (B)نوع موادمقدار(گرم)
بیکربنات سدیم (3NaHCO)35/0
بیکربنات آمونیوم (3HCO (4NH))4/0
حجم محلول با آب مقطر به 1000 میلی لیتر رسانده شد.
جدول 2-4- محلول ریزازورین
100 میلی گرم در 100 میلی لیتر آب مقطر
جدول 2-5- محلول احیاء کنندهنوع موادمقدار مواد
آب مقطر 47/5 میلی لیتر
سود یک نرمال (N 1 NaOH,)2/0 میلی لیتر
سولفید سدیم (O2H7 . S2Na)285/0 میلی گرم

جدول 2-6- نسبت محلول‌ها در ترکیب بزاق مصنوعینوع محلولمقدار(میلی لیتر)
آب مقطر 474/0
محلول A0/12
محلول B237/0
محلول ریزازورین 1/22
محلول احیاء کننده 49/50
2-2-9- تهیه نمونه شاهدبا توجه به اینکه مایع شکمبه گرفته شده حاوی مقداری مواد مغذی است که بدون قرار دادن نمونه خوراک در سرنگ‌ها هم مقداری گاز تولید می‌کند، برای تصحیح گاز تولیدی با منشا مایع شکمبه، در هر مرحله در سه عدد سرنگ بدون استفاده از نمونه خوراک فقط 30 میلی لیتر از مخلوط مایع شکمبه و بزاق مصنوعی ریخته شد (نمونه شاهد) و در هر زمان اندازه‌گیری، میانگین گاز تولیدی در این سرنگ‌ها، از حجم گاز تولیدی در سرنگ‌های محتوی نمونه خوراک کسر شد تا مقدار گاز تولیدی ناشی از تخمیر خوراک مورد آزمایش به دست آید.
2-2-10- تزریق مخلوط بزاق مصنوعی و مایع شکمبه در سرنگ‌هامقدار 474 میلی لیتر آب مقطر، 12/0 میلی لیتر محلول A، 237 میلی لیتر محلول C و 237 میلی لیتر محلول B در بالن دو لیتری ریخته شد و در حالی که جریان مستمر گاز کربنیک به داخل مخلوط برقرار بود و با همزن الکتریکی هم زده می‌شد، آن را به آرامی حرارت داده تا به دمای 39 درجه سانتیگراد رسید. در مرحله بعدی محلول احیاء کننده شامل 5/47 میلی لیتر آب مقطر، 2 میلی لیتر سود یک نرمال و 285 میلی گرم O2H7 . S2Na تهیه گردید و به مخلوط بالا اضافه شد. جریان گاز کربنیک تا وقتی که شرایط بی‌هوازی گردد و رنگ معرف ریزازورین از آبی به بی‌رنگ تبدیل شود، ادامه یافت. سپس مایع شکمبه صاف شده با بزاق مصنوعی به نسبت 1 (مایه شکمبه) به 2 (بزاق مصنوعی) مخلوط گردید و در حالی که جریان گاز کربنیک به داخل مخلوط ادامه داشت، با استفاده از پیپت مخصوص مقدار 30 میلی لیتر از مخلوط مایع شکمبه و محیط کشت در داخل سرنگ‌های حاوی نمونه خوراک و دارای دمای 39 درجه سانتیگراد ریخته شد، سپس با جلو راندن پیستون حباب‌های داخل سرنگ خارج و با گیره روی لوله پلاستیکی متصل به انتهای سرنگ، بسته شد. سرنگ‌ها در انکوباتور 39 درجه سانتیگراد در دستگاه با سرعت چرخش یک دور در دقیقه قرار داده شد.
2-2-11- تزریق عصاره‌ها به سرنگ‌هابرای تهیه‌ی سطوح مختلف عصاره‌های مورد آزمایش ابتدا مقدار 01/0 میلی گرم از هر عصاره به کمک ترازوی دیجیتال توزین گردید سپس این مقدار در لوله فالوپ گذاشته شد و با 5/0 میلی لیتر حلال متانول حل شد سپس حجم محلول با آب مقطر به 100 سی سی رسیده شد و با استفاده از همزن لرزه‌ای به مدت چند دقیقه هم زده شد تا از حل شدن کامل عصاره اطمینان حاصل شود به این ترتیب سطح 100 میلی گرم بر لیتر از عصاره مورد نظر تهیه شد. برای تهیه سطوح 200 و 300 میلی گرم بر لیتر از عصاره نیز به ترتیب مقادیر 02/0 و 03/0 میلی گرم از هر عصاره توزین شد و مراحل فوق متعاقبا برای آن‌ها طی شد. بعد از آماده‌سازی سه سطح مورد آزمایش از هر عصاره، به منظور افزودن آن‌ها به سرنگ‌های از پیش آماده شده‌ی گاز تست، مقدار 6/0 میلی لیتر از سه سطح هر عصاره با استفاده از سرنگ‌های ظریف انسولین کشیده شد و با سرعت و دقت زیاد به سرنگ‌های گاز تست افزوده شدند.، سپس با جلو راندن پیستون حباب‌های داخل سرنگ خارج و با گیره روی لوله پلاستیکی متصل به انتهای سرنگ، بسته شد. سرنگ‌ها در انکوباتور 39 درجه سانتیگراد در دستگاه با سرعت چرخش یک دور در دقیقه قرار داده شد.
2-2-12- انکوباسیون و قرائت گاز تولیدیگاز تولیدی از نمونه‌ها در زمان‌های 2، 4، 6، 8، 12، 24، 48، 72 و 96 ساعت پس از انکوباسیون قرائت و ثبت گردید (منک و همکاران، 1988). هنگامی که حجم گاز و محتویات هر سرنگ به حدود 60 میلی لیتر می‌رسید گیره پلاستیکی انتهای سرنگ باز می‌شد و پیستون به جلو رانده می‌شد تا گاز خارج شده و پیستون سرنگ مجددا در موقعیت 30 میلی لیتر قرار داده شود.


2-2-13- تعیین حجم گاز تولیدی حجم گاز تولیدی بر اساس وزن نمونه در هر زمان با استفاده از نمونه‌های شاهد، با استفاده از روابط زیر تصحیح گردید:
رابطه (1-2)(ect - 1)b + a = P
در این رابطه:
P =تولید گاز در زمان ta =تولید گاز از بخش تجزیه‌پذیر سریع (میلی لیتر)
b = تولید گاز از بخش تجزیه‌پذیر کند (میلی لیتر)
c = مقدار ثابت تولید گاز بخش b (میلی لیتر)
a+b = پتانسیل تولید گاز (میلی لیتر)
t = زمان انکوباسیون
رابطه (2-2)V=200(Vt-Vb)W که در این رابطه:
V = حجم گاز تصحیح شده بر حسب میلی لیتر به ازای 200 میلی گرم ماده خشک نمونه خوراک
Vt = حجم گاز تولیدی در سرنگ‌های حاوی نمونه خوراک بر حسب میلی لیتر
Vb = حجم گاز تولیدی در سرنگ‌های فاقد نمونه خوراک بر حسب میلی لیتر
W = وزن ماده خشک نمونه خوراک بر حسب میلی گرم (منصوری و همکاران، 1381).
2-3- تهیه و آماده‌سازی مایع شکمبه جهت تهیه محیط کشتبا توجه به این که در مایع شکمبه مواد مغذی لازم جهت رشد کلیه میکروارگانیسم‌های شکمبه وجود دارد، در تهیه محیط کشت، جهت کشت باکتری‌های شکمبه از مایع شکمبه نیز به عنوان جزیی از ترکیب محیط کشت استفاده می‌شود. به همین منظور برای تخمین جمعیت باکتری‌ها، ابتدا از سه راس گاو فیستول‌گذاری شده، در حالت ناشتا (قبل از وعده غذایی صبح) با استفاده از تلمبه مخصوص مایع شکمبه اخذ گردیده و به نسبت مساوی با هم مخلوط گردید. با استفاده از 3 لایه پارچه کرباس، مایع شکمبه صاف شد. سپس برای تهیه مایع شکمبه استاندارد به روش گراب و دهوریتی (1976)، مایع صاف شده شکمبه به مدت ده دقیقه در 1000× g سانتریفوژ گردید. قسمت مایع را جدا نموده و تا زمان استفاده در ترکیب محیط کشت، در ظروف در بسته و در فریزر (18- درجه سانتیگراد) نگهداری گردید.
2-3-1-محیط کشتیک محیط کشت مناسب، باید شرایط محیطی لازم و مواد مغذی مورد نیاز برای رشد میکروارگانیسم‌ها را تامین کند (منصوری و همکاران، 1381). در محیط کشت‌هایی که در شرایط آزمایشگاهی تهیه می‌شوند، چون جذب صورت نمی‌گیرد، برای اجتناب از اسیدی شدن بیش از حد و بالا رفتن بیش از حد فشار اسمزی محیط باید سوبسترا و همچنین میکروارگانیسم‌ها به اندازه کافی رقیق شده باشند (منصوری و همکاران، 1381). چون میزان سوبسترای قابل دسترس تعیین‌کننده فرآورده‌های تولیدی می‌باشند، غلظت سوبسترا نباید از 1% حجم محیط کشت بیشتر باشد و حتی می‌تواند کمتر نیز باشد (ونسوست و همکاران، 1994). در تهیه محیط کشت قسمت عمده اکسیژن با وارد کردن گاز کربنیک از محیط خارج می‌شود. مقادیر جزیی اکسیژن باقیمانده با کربنات سدیم یا سیستئین خارج می‌شود (منصوری و همکاران، 1381). معرف ریزازورین برای ارزیابی قابلیت زنده ماندن و آلودگی باکتریایی و همچنین برای تست فعالیت ضد میکروبی به کار می‌رود (پالومین و همکاران، 2002). معرف بی‌هوازی ریزازورین، شاخص مفیدی برای تشخیص مقادیر جزیی اکسیژن است. این معرف در حالت احیا شده و در عدم حضور اکسیژن بی‌رنگ بوده و در حضور اکسیژن به رنگ آبی مایل به صورتی در می‌آید (منصوری و همکاران، 1381). مایع شکمبه صاف شده و گندزدایی شده، یک منبع برای تهیه محیط کشت در مطالعاتی است که برای جدا کردن و مشخص کردن میکروارگانیسم‌ها به کار برده می‌شود و همچنین برای تامین مواد مغذی مورد نیاز میکروارگانیسم‌ها به محیط کشت اضافه می‌شود (منصوری و همکاران، 1381). مقدار کافی بافر و مواد معدنی مورد نیاز میکروارگانیسم‌ها با اضافه کردن محلول‌های نمکی تامین می‌شود از سویی اسیدهای چرب با زنجیر منشعب، ویتامین‌ها و سایر عوامل دیگر را می‌توان به طور مستقیم به محیط کشت اضافه کرد و یا آن‌ها را از طریق اضافه کردن مایع شکمبه صاف شده (که حدود 20% حجم محیط کشت را تشکیل می‌دهد) تامین نمود (منصوری و همکاران، 1381).

2-3-2- تهیه محلول 0/1 درصد همینبرای تامین آهن مورد نیاز میکروارگانیسم‌ها از محلول 1/0 درصد همین در ترکیب محیط کشت استفاده شد. با توجه به این که همین در شرایط اسیدی و خنثی در آب حل نمی‌شود برای تهیه محلول 1/0%، ابتدا 100 میلی گرم همین را در 10 میلی لیتر آب مقطر ریخته و با ریختن چند قطره سود و قلیایی کردن محیط، همین در آب حل گردید و برای استفاده در ترکیب محیط کشت در یخچال (4 درجه سانتیگراد) نگهداری گردید.
2-3-3- تهیه مخلوط اسیدهای چرب فرارنسبت‌های مشخص از اسیدهای استیک، بوتیریک، ایزوبوتیریک، n- والریک، ایزووالریک وآلفا-متیل-بوتیریک اسید (شرکت مرک آلمان) با هم مخلوط گردید و در ظرف دربسته در یخچال (4 درجه سانتیگراد) نگهداری گردید.
2-3-4- تهیه محلول مواد معدنی شماره Iبرای تهیه این محلول، مقدار 3 گرم دی پتاسیم فسفات (4HPO2K) را در آب مقطر حل نموده و به حجم یک لیتر رسانده شد و تا هنگام مصرف در یخچال نگهداری گردید.
2-3-5- محلول مواد معدنی شماره IIبرای تهیه این محلول، مقادیر مشخص از مونوپتاسیم فسفات (4PO2KH)، کلرور سدیوم، سولفات منیزیوم، کلرور کلسیم و سولفات آمونیوم را در آب مقطر حل نموده و حجم محلول با آب مقطر به یک لیتر رسانده شد و تا هنگام مصرف در دمای یخچال (4 درجه سانتیگراد) نگهداری شد.
2-3-6- تهیه محیط کشتمحیط کشت مورد استفاده جهت شمارش باکتری‌ها به روش حداکثر تعداد احتمالی (MPN)، بر اساس روش مورد استفاده اّبیسپو و دهوریتی (1992) تهیه گردید. برای تهیه محیط کشت بی‌هوازی ابتدا محلول‌های مواد معدنی شماره I و شماره II به طور مجزا تهیه گردید (جدول 9-2) سپس نسبت‌های مشخص شده از این محلول‌ها (جدول 7-2) در بالن 2 لیتری ریخته و در حالی که جریان مستمر گاز کربنیک به داخل آن برقرار گردید و توسط همزن الکتریکی به طور مستمر هم زده می‌شد، محلول 1/0 درصد همین و قندهای محلول گلوکز، سلوبیوز، مالتوز و زایلوز اضافه گردید. از محلول 1/0 درصد ریزازورین به عنوان معرف برای برقراری شرایط بی‌هوازی استفاده شد. سپس عصاره مخمر، تریپتیکاز و مخلوط اسیدهای چرب فرار، مایع شکمبه، آب مقطر و سوسپانسیون 03/0 سلولز به مخلوط اضافه گردید و مخلوط حاصل به مدت 2 ساعت در معرض جریان گاز کربنیک قرار داده شد. سپس محلول 03/0 سیستئین هیدروکلراید در آب مقطر و محلول 012/0 کربنات سدیم نیز اضافه شد. با اضافه کردن محلول ریزازورین به محیط کشت، رنگ مخلوط بنفش می‌شود و با ادامه تزریق گاز کربنیک به تدریج محیط کشت به رنگ ارغوانی، صورتی کمرنگ درآمده و سرانجام بی‌رنگ می‌شود.
2-3-7- توزیع محیط کشتپس از آن که محلول بی‌رنگ شد، با استفاده از پمپ مخصوص که بر روی بالن محتوی مخلوط محیط کشت قرار داده شد، در حالی که جریان گاز کربنیک به داخل مخلوط ادامه داشت، مقداری گاز کربنیک شیشه‌های پنی سیلین (به حجم 20 میلی لیتر)، دمیده شد تا هوای داخل آن خارج گردد و در حالی که دمیدن گاز کربنیک به داخل شیشه‌ها ادامه داشت، مقدار 9 میلی لیتر از محیط کشت اشباع شده از گاز کربنیک را به داخل لوله ریخته و سریعا درب آن بسته شد تا مانع از ورود هوا به داخل آن گردد. پس از آن که تمام محیط کشت درون شیشه‌ها ریخته شد، به منظور از بین بردن کلیه میکروارگانیسم‌های موجود در آن، بلافاصله شیشه‌های حاوی محیط کشت به مدت 15 دقیقه در اتوکلاو و با دمای 120 درجه سانتیگراد و فشار 5/1 اتمسفر گندزدایی (استریل) گردیدند. قبل از تزریق محیط کشت به داخل شیشه‌های پنی سیلین pH محیط کشت اندازه‌گیری شد. با توجه به این که دمیدن گاز کربنیک موجب کاهش pHمی‌شود، با اضافه کردن مقدار کمی سود یک نرمال، pH محیط کشت به 6/6 رسانده شد و در حین تزریق به داخل شیشه‌ها نیز مرتباpH محیط کشت کنترل گردیده و در صورت لزوم برای حفظ pHدر حدود 6/6، مقدار کمی سود یک نرمال، به محیظ کشت اضافه گردید.
2-3-8- تهیه محلول رقیق کننده بی‌هوازیبرای تهیه رقیق‌کننده بی‌هوازی (جدول 9-2) محلول‌های مواد معدنی I و II با غلظت‌های مشابه در محیط کشت به کار رفته و همچنین برای نشان دادن برقراری شرایط بی‌هوازی از محلول 1/0% ریزازورین استفاده گردید. پس از مخلوط نمودن محلول‌های مواد معدنی I و II و اضافه کردن ریزازورین و آب مقطر، جریان گاز کربنیک (از طریق شیلنگ نازکی که تا انتهای بالن امتداد یافته بود)، به داخل محلول برقرار گردید و برای اشباع کردن محلول از دی اکسید کربن، حدود 2 ساعت گاز کربنیک در داخل محلول تزریق گردید. سپس سیستئین هیدروکلراید و کربنات سدیم اضافه شد و تا بی‌رنگ شدن محلول، جریان گاز کربنیک به داخل محلول و هم زدن آن با همزن مغناطیسی ادامه یافت. پس از بی‌رنگ شدن محلول، مشابه نحوه تزریق محیط کشت به داخل شیشه‌های پنی سیلین به حجم 20 میلی لیتر، مقدار 9 میلی لیتر محلول رقیق‌کننده‌ی بی‌هوازی اشباع شده از گاز کربنیک به داخل هرشیشه ریخته شد و درب آن بسته شد و بلافاصله، به مدت 15 دقیقه در دمای 120 درجه سانتیگراد و فشار 5/1 اتمسفر گندزدایی (استریل) شدند.
2-3-9- تهیه مایع شکمبه تازهبرای هر زمان نمونه‌برداری در هر دام، ابتدا مایع شکمبه تازه از طریق فیستول از هر دام جمع‌آوری و پس از صاف کردن آن توسط پارچه مخصوص، مایع صاف شده شکمبه در بطری پلاستیکی مخصوص که در آن قبلا گاز کربنیک دمیده شده بود، ریخته شد و بلافاصله با فشار دادن بطری، هوای قسمت فوقانی آن تخلیه و درب آن محکم بسته شد و بطری در فلاسک محتوی آب 39 درجه سانتیگراد قرار داده شد و برای کشت دادن بلافاصله به آزمایشگاه منتقل گردید.
2-3-10- تهیه رقت‌های مختلف از مایع شکمبهتعداد 495 شیشه پنی سیلین فراهم شد که از این تعداد 270 شیشه پنی سیلین برای محیط کشت و 225 شیشه برای محلول رقیق کننده بی‌هوازی در نظر گرفته شد.
قبل از تهیه مایع شکمبه تازه، شیشه‌های محتوی محلول رقیق کننده بی‌هوازی، در انکوباتور 39 درجه سانتیگراد قرار داده شد تا به هنگام وارد کردن مایع شکمبه به داخل محلول رقیق‌کننده تغییر ناگهانی دما، به جمعیت میکروبی شوک وارد ننماید. بعد از انتقال مایع صاف شده تازه شکمبه به آزمایشگاه، ابتدا مقدار 20 میلی لیتر از مایع صاف شده شکمبه را با 180 میلی لیتر محلول رقیق‌کننده‌ی بی‌هوازی مخلوط نموده(ابتدا مقدار 1 میلی لیتر از مایع صاف شده شکمبه به یک شیشه حاوی 9 میلی لیتر محلول رقیق‌کننده بی‌هوازی تزریق شد تا رقت 1-10 حاصل شود) و با استفاده از همزن لرزه‌ای مدت سه دقیقه، مخلوط هم زده شده، سپس به منظور پرهیز از ورود احتمالی میکروارگانیسم‌های موجود در محیط به داخل محلول رقیق کننده، با استفاده ازسرنگ انسولین گندزدائی شده و در دستگاه انکوباتور، مقدار یک میلی لیتر از مایع شکمبه رقیق شده1-10 را برداشته و به داخل شیشه محتوی 9 میلی لیتر محلول رقیق‌کننده استریل اضافه نموده و با استفاده از همزن لرزه‌ای کاملا مخلوط گردید بدین ترتیب مخلوط 100 برابر رقیق‌شده مایع شکمبه با رقت 2-10 به دست آمد. مجددا یک میلی لیتر از رقت 2-10 به داخل یک شیشه محتوی 9 میلی لیتر محلول رقیق کننده ریخته شد تا رقت 3-10 حاصل شود و به همین ترتیب کار را ادامه داده و از رقت 2-10 تا 12-10 تهیه گردید.
جدول 2-7 تا 2-11 محلول‌های مورد استفاده در ترکیب محیط کشت
جدول 2-7محلول مواد معدنی شماره Iمقدار)گرم در لیتر(
4HPO2K3
جدول 2-8محلول مواد معدنی شماره IIمقدار)گرم در لیتر(
4HPO2K3/0
4SO2(4NH)6/0
NaCl6/0
4MgSO0/6
2CaCl0/6
جدول 2-9مخلوط اسیدهای چرب فرارمقدار (میلی لیتر)
Acetic Acid17
Prorionic Acid6
Butyrie Acid4
Iso Butyrie Acid1
N-Valeric Acid1
Iso Valeric Acid1
Butyric Acid - 3CH - 1
محلول %0/1 ریزازورین
100 میلی گرم در صد میلی لیتر آب مقطر
محلول %0/1 همین
100 میلی گرم در صد میلی لیتر آب مقطر
جدول 2-10- اجزای محیط کشت جهت رشد باکتری‌های شکمبه
درصد در محیط کشت اجزای محیط کشت
15 Mineral Solution I (V/V)
15 Mineral Solution II (V/V)
0/1 (V/V) %1/0 Resazurin
40 Rumen Fluide (V/V)
23/7 Distilled Water (V/V)
0/1
0/1 Glucose (W/V)
0/1 Cellobiose(W/V)
0/1 Maltose (w/V)
0/1 Xylose (W/V)
0/75 (V/V) %3 Cellolose Suspension
0/1 (W/V) % 1/0 Hemin Solution
0/2 Trypticase (W/V)
0/05 Yeast Extract (W/V)
0/45 VFA Mixture (V/V)
1/67 (V/V) %3 Cystein-HCL-Water
3/33 (V/V) %12 Sodium Carbonate Solution
0/0100 CO2 Gas Phase

جدول 2-11- ترکیب رقیق کننده بی‌هوازی (A.D.S)محلول مواد معدنی شماره I15%