—196

پیش‌گفتار
مدل به نوعی ساده کردن واقعیت است و می‌تواند چیزهای واقعی یا ذهنی از یک حوزه خاص را ارائه می‌کند. یک مدل خوب شامل عناصر مؤثر و حذف عناصر غیر مؤثر که ربط مستقیم در فرآیند نداشته و یا اینکه پیچیدگی مدل را افزایش می‌دهد، است. هر سیستم ممکن است از جنبه‌های مختلف توسط مدل‌های مختلف مورد بررسی قرار بگیرد.
بطور کلی مدلسازی باعث می‌شود که درک بهتری از رفتار سامانه حاصل شود، مدل امکان مشخص کردن ساختار و رفتار سیستم را حتی قبل از ساخت را خواهد داد. در نتیجه امکان برطرف کردن معایب سیستم حتی قبل از تولید را به ما خواهد داد؛ که بالطبع خود موجب صرفه‌جویی زیاد در هزینه و زمان خواهد شد. با درک رفتار سیستم امکان کنترل سیستم و روند آن را داشته و با درک بهتر سیستم، مدیریت ریسک سیستم و استناد به روش‌ها و تغییرات اعمال شده بر سیستم مستند خواهد شد. در واقع می‌توان گفت مدل خلاصه‌ای از واقعیت را نشان می‌دهد. به بیان دیگر نمایش کلیات و یا فیزیک یک شیء یا سیستم و سامانه را از یک نقطه نظر و نگاه خاص را مدل می‌نامند.
مدلسازی؛ فرایند ایجاد و انتخاب مدل‌ ها را مدل‌سازی نامیده اند. مدل‌ها ، انواع گوناگون داشته (مثل فیزیکی، ریاضی، عددی، نرم‌افزاری، و ...) و کاربردهای حیاتی متنوّع و فراوانی در همه زمینه‌های علوم و فن‌آوری دارند. تبدیل یک مفهوم فیزیکی، به زبان ریاضی، نوعی از مدل‌سازی است.که هرچه مفاهیم زبان ریاضی استفاده شده در آن ساده‌تر باشند، مدل‌سازی ارزش بیشتری دارد.
در مدل‌سازی ابتدا اجزای محیط واقعی انتخاب شده و متناسب با هدف مورد نظر از مدل‌سازی خصوصیاتی از هریک از اجزای واقعی انتزاع می‌شود، یعنی به ازای هزیک از اجزای محیط واقعی یک موجودیت مصنوعی ساخته می‌شود و با برقراری ارتباطی مشابه با ارتباط اجزای واقعی، در میان موجودیت‌های مصنوعی، محیط واقعی مدل می‌شود. پس می‌توان گفت که هدف از مدل‌سازی دو چیز می‌باشد:
شناخت
تنها یک جنبه از مدل‌سازی را بیان می‌کند و آن جنبه شناخت می‌باشد. یعنی در مدلسازی‌های مشابه مدل‌سازی فوق‌الذکر، هدف از مدل‌سازی تنها شناخت محیط مورد مدل می‌باشد.
تبیین
یک جنبه دیگر از مدل‌سازی، تبیین می‌باشد. یعنی گاه برای معرفی و ارائه خصوصیات یک موجودیت واقعی یک مدل از آن ارائه می‌شود. نقشه جغرافیایی مثال خوبی است که این جنبه از مدل‌سازی را مورد نظر دارد.
بر اساس تعریف مسئله، مدل‌سازی یکی یا هردو هدف را در نظر می‌گیرد.
حال به این سوال بر می‌خوریم که تفاوت مدلسازی با شبیه‌سازی چیست؟
پاسخ این است که مدل سازی گام اول شبیه سازی است. در شبیه سازی رفتار یک سیستم را بر اساس یک سناریو میخواهیم به دست بیاوریم که این رفتار را بر اساس روابط ریاضی یا نمیتوان بدست آورد یا بسیار پیچیده است.
بر اساس سناریوی تعریف شده رفتار مدل سازی شده و بعد مدل اعتبارسنجی شده و سپس رفتار سیستم بر اساس سناریو پیش‌بینی و شبیه‌سازی می گردد.
آنچه در این اثر به آن پرداخته شده؛ بترتیب فصول؛ عبارتند از: کامپوزیت‌های تأخیردهنده اشتعال، خواص اشتعال نانوکاپوزیت‌های پلیمری، پلی‌یورتان، مدلسازی پاسخ حرارتی کامپوزیت در شعله، و نهایتاً بخش اصلی که در آن ابتدا به تهیه و بررسی نانوکامپوزیت پلی‌یورتان/نانورس/اوره کندانس پرداخته و سپس به بحث مدلسازی پاسخ حرارتی نمونه و برررسی رفتار انتقال حرارت تک-بعدی و ارتباط تغییرات دما و جرم در کامپوزیت پلیمری ساخته شده از پلی‌یورتان/نانورس/اوره کندانس خواهیم پرداخت.
فصل دوم
مروری بر تحقیق‌های انجام شدهکامپوزیت های تأخیردهنده اشتعالمقدمهدر این بخش یک نگاه کلی به روش‌های افزودن و بهینه کردن خواص تأخیر اشتعال در کامپوزیت های تقویت شده با الیاف خواهیم داشت. روش های مورد استفاده فوق العاده متنوع و متفاوت می باشند. افزودنی های ساده آلیاژ شونده با ماتریس پلیمری یا پوشش های مقاوم در حرارت، روش‌های شیمیایی اصلاح ماتریس کامپوزیت‌هایی که سطح آنها با گرما به instumescence تبدیل می‌شود. همچنین روش هایی برای بهبود پایداری حرارتی و مقاومت در برابر آتش الیاف آلی مورد استفاده در کامپوزیت نیز مشخص شده است. روش معمول برای کاهش اشتعال پذیری کامپوزیت، افزودن پرکننده داخلی (مثل تالک، سیلیکا) یا پرکننده فعال حرارتی (مثل اکسیدهای هیدراته) به ماتریس پلیمری است. انواع پرکننده ها مکانیسم تأخیر اشتعال آنها و راندمان آنها زمانی که در مواد کامپوزیتی استفاده می شود شرح داده می شود بعد از آن به اصلاح ساختار شیمیایی پلیمیرهای آلی جهت بهبود مقاومت اشتعال پذیری با تکیه بر مکانیسم های تأخیر اشتعال و خواص برهمکنش شعله در پلیمرهای فسفره، کلره و برمه توضیح داده خواهد شد. برخی روش های گفته شده جهت تأخیر اشتعال صدها سال جهت کاهش اشتعال در پارچه لباس و چوب و اخیراً در پلیمرها و کامپوزیت‌های پلیمری کاربرد دارد. دیگر روش‌ها در 10 الی 50 سال گذشته ارائه شده است. چندین روش جدید نیز برای کاهش اشتعال‌پذیری در حال تکمیل و بهبود است و چشم انداز بزرگی جهت تأخیر اشتعال کامپوزیت ها را پیشنهاد می کنند. دیگر روش های موجود عبارتند از پلیمریزاسیون پیوندی اجزای تأخیردهنده اشتعال به پلیمر آلی و پلیمرهای با ساختار غیر معدنی غیر قابل اشتعال نیز از این روش‌ها است. چرخه اساسی اشتعال کامپوزیت‌های پلیمری به صورت شماتیک در REF _Ref384714541 h * MERGEFORMAT شکل ‏21 نشان داده شده است.

شکل STYLEREF 1 s ‏2 SEQ شکل * ARABIC s 1 1: چرخه اشتعال کامپوزیت‌های پلیمری در آتش.علامت ضربدر مشخص کننده مراحلی از چرخه است که تاخیر دهنده اشتعال چرخه را بر هم میزند ADDIN EN.CITE <EndNote><Cite><Author>Gibson</Author><Year>2007</Year><RecNum>345</RecNum><DisplayText>[1]</DisplayText><record><rec-number>345</rec-number><foreign-keys><key app="EN" db-id="z5rwx5adddvrs3eaex9pza9wzz2e2050ptwr">345</key></foreign-keys><ref-type name="Book">6</ref-type><contributors><authors><author>Gibson, AG</author></authors></contributors><titles><title>Fire properties of polymer composite materials</title></titles><volume>143</volume><dates><year>2007</year></dates><publisher>Springer</publisher><isbn>1402053568</isbn><urls></urls></record></Cite></EndNote>[1]
دمای حاصل از تجزیه وابسته به طبیعت شیمیایی پلیمر و اتمسفر آتش است اما به صورت عمده این دما در محدوده 500-300 درجه سانتی گراد برای بیشتر پلیمرها و الیاف آلی مورد استفاده در کامپوزیت ها می باشد. همانطور که گفته شده گازهای حاصل از تجزیه از درون کامپوزیت به شعله جریان می یابد. در اینجا مواد ناپایدار قابل اشتعال با اکسیژن واکنش می دهد و به مقدار زیاد رادیکال فعال OH و H را تولید می کند. این رادیکال ها نقش مهمی در واکنش های زنجیره ای منجر به تجزیه و سوختن زنجیره ای پلیمرها و دیگر سوخت های آلی بازی می کند. واکنش های پیرولیز در شعله به صورت ساده به وسیله نهاد O2-H2 توصیف می شود:
( STYLEREF 1 s ‏2 SEQ معادله * ARABIC s 1 1)
( STYLEREF 1 s ‏2 SEQ معادله * ARABIC s 1 2)
واکنش گرمازای اصلی که بیشترین انرژی گرمایی در شعله را تولید می کند عبارتست از:
( STYLEREF 1 s ‏2 SEQ معادله * ARABIC s 1 3)
رادیکال های H تولید شده در واکنش REF _Ref384714697 h * MERGEFORMAT (‏22) و REF _Ref384714699 h * MERGEFORMAT (‏23) به واکنش REF _Ref384714752 h * MERGEFORMAT (‏21) برگردانده می شود بنابراین واکنش اشتعال باعث یک فرآیند خود انتشار متوالی یا واکنش زنجیره ای شده که تا زمانی که اکسیژن مورد نیاز لازم موجود باشد ادامه خواهد یافت. گرمای تولید شده دمای ناحیه اشتعال را بالا می برد و این عامل باعث افزایش شتاب نرخ تجزیه کامپوزیت خواهد شد. بسیاری از پلیمرها مثل پلی استرها، ونیل استرها و اپوکس ها با مقدار زیادی گازهای قابل اشتعال را آن می کنند که خود عاملی افزایش مقدار سوخت شعله خواهد شد. در این مواد تا زمان تخریب کامل ماتریس پلیمر اشتعال ادامه می یابد. اشتعال پذیری مواد کامپوزیتی به وسیله توقف یا کاهش واکنش های شاخه ای شدن زنجیردر مراحل REF _Ref384714752 h * MERGEFORMAT (‏21) و REF _Ref384714697 h * MERGEFORMAT (‏22) در چرخه احتراق کاهش می یابد. تأخیر دهنده های اشتعال پلیمرها به سه روش چرخه احتراق را قطع می کنند:
1- اصلاح فرآیند تخریب حرارتی برای کاهش میزان و یا انواع گازهای قابل اشتعال
2- تولید گازهای تجزیه که شعله و آتش را سریعاً سرد می کند . این عمل به وسیله حذف رادیکال های H و OH انجام می گیرد.
3- کاهش دمای مواد به وسیله اصلاح خصوصیات هدایت حرارتی و یا گرمای ویژه (این روش می تواند به تنهایی یا با دیگر روش ها به کار برده شود.)
به صورت کلی اغلب پلیمرهای تأخیر دهنده اشتعال به دو دسته فاز متراکم شونده و فاز گازی فعال تقسیم می شوند. این تقسیم بندی بستگی به این دارد که آیا در آنها مکانیسم تجزیه پلیمر مختل می شود یا احتراق در شعله. زمانی پلیمر در دسته فاز متراکم قرار می گیرد که در حالت جامد یا مذاب باشند. دسته فاز متراکم خود شامل چندین مکانیسم برای تأخیر اشتعال است که عبارتند از:
1- رقیق کردن مقدار ماده آلی قابل اشتعال به وسیله افزودن ذرات پرکننده داخلی.
2- کاهش دمای کامپوزیت به وسیله افزودن پر کننده هایی که به عنوان جاذب حرارتی عمل می کنند.
3- کاهش دما به وسیله افزودن پر کننده هایی که به صورت گرماگیر تجزیه شده و محصولاتی مانند آب یا دیگر محصولات غیر قابل اشتعال با ظرفیت حرارتی ویژه بالا تولید می کنند.
4- کاهش میزان نرخ رهایش حرارت به وسیله بکارگیری پلیمرهایی که توسط واکنش‌های گرماگیر تجزیه می‌شوند.
5- افزایش آروماتیسیته ماتریس پلیمری به منظور اینکه به یک سطح و لایه عایق فضای کربنی تجزیه شود که هدایت حرارتی درون کامپوزیت را کاهش می دهد و انتشار گازهای قابل اشتعال را کاهش دهد.
کامپوزیت های پلیمری که جزء تأخیر دهنده های اشتعال از نوع فاز گاز می باشند، به وسیله ممانعت از واکنش اشتعال عمل می‌کنند. در نتیجه هم کاهش انتشار شعله و هم بازگشت مقدار حرارت از سوی شعله به ماده را در این نوع مشاهده می‌شود. مکانیسم‌های موجود در نوع فاز گاز که به صورت گسترده جهت تأخیر اشتعال به کار گرفته شده است معمولاً رهایش رادیکال های بر پایه برومین، کلرین و فسفره را خواهند داشت که باعث اختتام واکنش های اشتعال گرمازا از طریق حذف رادیکال های H و OH از شعله خواهند شد. یکی دیگر از مکانیزم های معمول این دسته رهایش بخارات غیر قابل اشتعال برای رقیق کردن غلظت گازهای H و OH در شعله است. همچنین باعث کاهش دما نیز خواهد شد. در حالی که بسیاری از تأخیر دهنده های اشتعال تنها با یکی از مکانیسم های فاز متراکم و یا فاز گاز عمل می کنند، تأخیر دهنده هایی بیشترین تأثیر را دارند که از هر دو مکانیسم فازها در یک زمان واحد استفاده می کنند.
تأخیر دهنده‌های اشتعال برای کامپوزیت‌هامواد تأخیر دهنده اشتعال متنوعی برای پلیمرها و کامپوزیت های پلیمری ارائه شده است. در حدود 200-150 آمیزه و ماده مختلف برای استفاده وجود دارد. PEVuZE5vdGU+PENpdGU+PEF1dGhvcj5Sb3NlPC9BdXRob3I+PFllYXI+MTk4NzwvWWVhcj48UmVj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==
ADDIN EN.CITE PEVuZE5vdGU+PENpdGU+PEF1dGhvcj5Sb3NlPC9BdXRob3I+PFllYXI+MTk4NzwvWWVhcj48UmVj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==
ADDIN EN.CITE.DATA [2-7]
تأخیر دهنده‌های اشتعال یکی از بزرگترین گروه از افزودنی‌هاست که در پلیمرها استفاده می شود. این مواد در حدود 27% از بازار افزودنی پلاستیک را به خود اختصاص داده است. رتبه بعدی متعلق به پایدار کننده حرارتی (6/15%) آنتی اکسیان ها (6/7%) روان کننده ها (6%) و پایدار کننده اشعه ماوراء بنفش (5%) می باشد. مواد تأخیر دهنده اشتعال با پلیمر طی فرآیند آلیاژ می شوند اما به صورت شیمیایی با پلیمر واکنش نمی دهند. ترکیب شیمیایی بسیاری از آنها بر اساس عناصر آنتیموان، آلومینیوم، بروم، فسفر، برومین، کلرین است که این مواد تأخیر اشتعال درصد زیادی را تأمین می کنند. به صورت تخمینی در حدود 90% از مواد افزودنی بر اساس این عناصر هستند و به شکل اکسیدهای آنیتموان، آلومینیوم سه آبه و اکسیدهای برون کاربرد دارند. به مقدار کمتری نیز افزودنی هایی شامل باریوم، روی، تین، آهن، مولیبدنیوم یا گوگرد وجود دارند. بسیاری از افزودنی ها شامل نمک های فلزی هیدراته هستند که به صورت گرماگیر در شعله تجزیه می شوند و در نتیجه میزان و نرخ رهایش حرارت کلی پلیمر را کاهش می دهند. برخی دیگر از عناصر افزودنی نیز در هنگام تجزیه بخار آب آزاد می کنند طی فرآیند تجزیه و این بخار آب باعث رقیق شدن و کاهش غلظت گازهای قابل اشتعال رهایش شده خواهند شد. کامپوندهای واکنشی نیز با زرین در هنگام فرآیند پلیمریزه می شوند و دارای ساختار شبکه ای مولکولی یکپارچه شوند. تأخیر دهنده های واکنشی اشتعال به صورت اساسی بر پایه هالوژن بروم و کلر، فسفره و عناصر معدنی و ملامین هستند. در حال حاضر بروم و کلر، تأخیر دهنده های معمولی هستند زیرا قدرت زیادی در یکباره سرد کردن شعله دارند. کامپوندهای هالوژن به وسیله رهاسازی اتم های برومین و کلرین فعال به درون شعله در برابر اشتعال پذیری مقاومت می کنند. این اتم ها واکنش اکسیداسیون احتراق گازهای اشتعال پذیر را متوقف می کنند. اگرچه در حال حاضر از سوی مقامات دولتی و طرفداران طبیعت تصمیماتی جهت استفاده از تأخیر دهنده های اشتعال غیر هالوژن گرفته شده است (این ترکیبات به طبیعت لطمه وارد می کنند). ترکیبات فسفره یکی دیگر از ترکیبات مؤثر در ارتباط با اشتعال است این ترکیبات میزان گازهای قابل احتراق حاصل از تجزیه را به وسیله افزایش تشکیل ذغال کاهش می دهند. انتخاب تأخیر دهنده اشتعال برای کامپوزیت پلیمری چندین عامل و فاکتور بستگی دارد که شامل هزینه، سازگاری شیمیایی میان تأخیر دهنده اشتعال و پلیمر میزبان دمای تجزیه ماده و وزن. بسیاری از پرکننده های تأخیر دهنده اشتعال خواص مکانیکی پلیمرها را کاهش می دهند. البته می توان به وسیله اصلاح سطح پرکننده این تأثیرات منفی را کاهش داد و بر همکنش میان ذرات و ماتریس پلیمری را بهبود بخشید. برخی مواد پر کننده با وجودی که اشتعال پذیری را کاهش می دهند مقدار دود و دودهای سمی را با تجزیه ماده افزایش می دهند. به خاطر همین دلایل سعی بر این است که ترکیبی از تأخیر دهنده های اشتعال در کامپوزیت های پلیمری استفاده شود تا میزان مقاومت در برابر اشتعال پذیری افزایش یابد و در عین حال تأثیرات مضرب و منفی و مضر روی ویژگی ها و خواص مکانیکی، دود و سمیت به کمترین مقدار ممکن برسد. پرکننده ها عناصر غیر فعال معدنی هستند که به پلیمر طی مراحل پایانی فرآیند افزوده می شود تا اشتعال پذیری محصول نهایی کاهش یابد. قطر ذرات پرکننده زیر 10 میکرومتر است و اغلب در محدوده میکرون است. ذرات به زرین مایع آلیاژ می شود و به صورت یکنواخت در آن پراکنده می شود. بیشتر پلیمرها نیاز به مقدار زیادی پرکننده جهت نشان دادن بهبود محسوس در مقاومت اشتعال پذیری شان دارند. مقدار حجمی کمینه معمولاً در حدود 20% و مقدار متوسط در حدود 50% تا 60% است. پرکننده باید با پلیمر سازگار باشد. در غیر این صورت خواص مکانیکی و دوام و بقای محیطی ماده از بین رفته و کاهش یابد. پرکننده ها می توانند اثرات مخرب بر روی خواص بگذارند این اثرات شامل افزایش و سیکوزیتید، کاهش زمان ژل شدگی مذاب پلیمری که باعث مشکل شدن فرآیند گردد، می شود. بیشتر پرکننده ها به صورت تدریجی با تحت مجاورت قرار گرفتن رطوبت دچار هیدرولیز شده و از بین می روند و این عامل جهت کاهش خاصیت تأخیر اشتعال آنها خواهد شد. با وجود این مشکلات پرکننده ها اغلب به دلیل هزینه پایین آنها افزودن آسان آنها به پلیمر و قابلیت مقاومت اشتعال پلیمر استفاده می شوند. این نکته قابل اهمیت است که پرکننده ها به ندرت به تنهایی استفاده می شود اما در مقابل به صورت ترکیبی با تأخیر دهنده های اشتعال دیگر (مثل ارگانوهالوژن ها یا ارگانوفسفره ها) برای رسیدن به مقدار زیاد مقاومت در برابر اشتعال استفاده می شود. ما دو نوع پرکننده تأخیر دهنده اشتعال داریم: خنثی و فعال که بر اساس نوع فعالیت مشخص می شود:
الف) پر کننده های تأخیر دهنده اشتعال خنثی
این نوع پر کننده توسط چندین مکانیسم، اشتعال پذیری و تولید دود کامپوزیت پلیمری را کاهش می دهند. مکانیسم برتر و مهم بر این اساس است که میزان سوخت به وسیله رقیق کردن درصد جرمی ماده آلی در کاپوزیت به وسیله افزودن پر کننده غیر قابل اشتعال، کاهش می دهد. در این حالت مقدار پلیمر به شدن باید کاهش یابد و به همین دلیل مقدار پر کننده در حدود 50 تا 60 درصد خواهد بود (مورد نیاز است). مکانیسم دیگر جذب گرما به وسیله پلیمر است و میزان و نرخ سوخت ماتریس پلیمری کاهش خواهد یافت. برای اینکه پرکننده جاذب حرارت باشد باید ظرفیت حرارتی آن از پلیمر میزبان بیشتر باشد. برخی دیگر از پلیمرها اشتعال پذیری پلیمر را به وسیله تشکیل لایه سطحی عایق زمانی که پلیمر تجزیه می شود و تبخیر می شود کاهش می دهند. این لایه عایق میزان و نرخ تجزیه ماتریس پلیمری را کاهش می‌دهد. این لایه سطحی مانع جریان مواد ناپایدار قابل اشتعالی به درون شعله خواهد شد و باعث کاهش بیشتر میزان تجزیه خواهد شد. همه پرکننده ها به وسیله کاهش میزان جرم پلیمر و بیشتر پر کننده ها به عنوان جاذب حرارت عمل می کنند. فقط تعداد کمی از پرکننده ها هستند که باعث به وجود آمدن لایه سطحی عایق می‌شوند. پرکننده‌هایی خنثی که به طور معمول به پلیمرها و کامپوزیت های پلیمری افزوده می شوند شامل سیلیکا، کربنات کلسیم، دوده هستند. این پرکننده ها اشتعال پذیری و تولید دود را از طریق مکانیسم رقیق کردن و یا جذب گرما کاهش می‌دهند. در موارد جزئی نیز از سیلیکات های رس هیدراته ساده مانند پومیس، تالک، gypsum و سولفات کلسیم دوآبه استفاده می‌شود.
ب) پرکننده‌های تأخیردهنده اشتعال فعال
این پرکننده تأثیرات بیشتری بر روی پلیمر از لحاظ تأخیر اشتعال و تولید دود نسبت به پرکننده خنثی خواهد گذاشت. پرکننده فعال نیز مانند پرکننده خنثی به عنوان جاذب حرارت و دقیق کننده ماتریس در کامپوزیت عمل می کند. همچنین این نوع پرکننده در فاز متراکم فعالیت می کند. در زمان تجزیه در دماهای بالا و واکنش های گرماگیر مقدار زیادی گرما را جذب می کند و این تأخیر خنک کنندگی باعث کاهش میزان و نرخ تجزیه ماتریس پلیمری خواهد شد. واکنش تجزیه پرکننده باعث رهایش گازهای بی اثر به مقدار زیاد خواهد شد گازهایی مثل بخار آب و دی اکسید کربن که این گازها نیز می توانند به درون شعله نفوذ کرده و غلظت مواد ناپایدار اشتعال پذیر، رادیکال های H و OH را کاهش و رقیق می کند. این رقیق کردن باعث کاهش دمای شعله شده که خود باعث نرخ تجزیه ماده کامپوزیتی می شود. دمای تجزیه پرکننده یک عامل بحرانی و مؤثر در تأخیر دهندگی اشتعال آنهاست. دمای تجزیه بایست بیشتر از دمای فرآیند آنهاست تا دیگر پرکننده در طول ساخت ماده کامپوزیتی تجزیه نشود. کامپوزیت های شامل رزین‌های ترموپلاستیک دما بالا، مانند پلی فنیلن سولفید یا پلی اتر اتر کتون بایت در دمای حدود 400-300 درجه سانتی گراد فرآیند شوند. بنابراین پرکننده های مورد استفاده برای این مواد باید در دماهای این محدوده تجزیه نشود. همچنین دمای تجزیه پرکننده بایست پایین تر از دمای پیرولیز ماتریس پلیمری باشد که بسیاری زرین ها مورد استفاده در کامپوزیت این دما بین 450-300 درجه سانتی گراد است. بسیاری از اکسیدهای فلزی و هیدروکسیدهای فلزی به عنوان تأخیر دهنده های اشتعال فعال مورد استفاده قرار می گیرد. در این بین معمول ترین و پر مصرف ترین آلومینیوم تری هیدراته Al(OH)3 است. همچنین انواع دیگر از اکسیدهای آلومینیوم نیز مورد استفاده است. همچنین ترکیبات اکسیده دیگر مثل ترکیبات آنتیموان (sb2o3,sh2o5)، آهن (مثل فروسن ferocene، FeOOH، FeOCl)، ترکیبات مولیبدنیوم (MoO3)، منزیم (Mg(OH)2) روی و تین tin قابل کاربرد است. به وسیله فعالیت این عناصر و پرکننده اشتعال و همچنین تشکیل دوده به مقدار قابل توجهی متوقف خواهد شد. اگرچه میزان تأثیر آنها به صورت کلی با افزایش غلظت آنها در ماتریس پلیمری افزایش خواهد یافت. مانند پرکننده های خنثی میزان بارگزاری بالایی از پرکننده (60-20%) جهت یک کاهش اساسی در اشتعال‌پذیری مورد نیاز است.عنصرهای پایه نیتروژن یکی از مؤثرترین تأخیر دهنده های اشتعال است این عنصر به همواره ترکیبات گوانیدین و ملاحین سال ها برای بهبود مقاومت اشتعال در پوشاک های پشمی، لباس های کتونی و کاغذ مورد استفاده بوده است. اما افزودنی های پایه نیتروژن به ندرت به عنوان تأخیردهنده اشتعال در کامپوزیت های پلیمری مورد استفاده قرار می‌گیرد.
پرکننده تأخیر دهنده اشتعال متورم شوندهاین نوع پر کننده جزء پرکننده های فعال هستند. این روش یکی از نوین ترین روش های بهبود مقاومت اشتعال مواد کامپوزیتی است. نمونه ای از این پرکننده ها پلی فسفات/ ؟؟؟ ترتیول است که در دماهای بالا متورم می شود. مکانیسم عملکرد این نوع پرکننده در کامپوزیت به صورت شماتیک در شکل 10-8 نشان داده شده است. زمانی که کامپوزیت تحت مجاورت شعله قرار می گیرد ذرات متورم شونده واکنش داده و مقدار زیادی گازهای غیر قابل اشتعال و غیر سمی که در ماتریس پلیمری گیر می افتد ایجاد می شود. تجمع این گازها باعث می شود که پلیمر نرم شده به فوم و پلیمر متورم شده تبدیل شود. در صورتی که ماتریس پلیمری قابلیت تبدیل به ذغال (char) را داشته باشد با افزایش دما ماتریس تجزیه شده و باعث تولید لایه ذغالی متخلخل عایق خواهد شد. این لایه ماده کامپوزیتی اصلی را حفظ و حمایت می کند. Kovar و همکاران ADDIN EN.CITE <EndNote><Cite><Author>Kovar</Author><Year>1993</Year><RecNum>274</RecNum><DisplayText>[8]</DisplayText><record><rec-number>274</rec-number><foreign-keys><key app="EN" db-id="z5rwx5adddvrs3eaex9pza9wzz2e2050ptwr">274</key></foreign-keys><ref-type name="Conference Proceedings">10</ref-type><contributors><authors><author>Kovar, RF</author><author>Bullock, DE</author></authors></contributors><titles><title>Multifunctional intumescent composite firebarriers</title><secondary-title>Proceedings of the 4th Annual Conference on Recent Advances in Flame Retardancy of Polymeric Materials</secondary-title></titles><pages>87-98</pages><dates><year>1993</year></dates><urls></urls></record></Cite></EndNote>[8]به این نتیجه رسیدند که فرآیند تولید فوم زمانی اتفاق خواهد افتاد که پلیمر در حالت ویسکوز نرم باشد. اگر ذرات پرکننده در دماهایی پایین‌تر از دمای انتقال شیشه پلیمر تجزیه شوند در این حالت ماتریس سخت خواهد بود و قابلیت تولید فوم و تورم را نخواهد داشت. در مقابل در صورتی که میزان فشار حاصل از تولید سریع گازها می تواند منجر به تولید شیار و لایه لایه شدن در کامپوزیت‌های سخت خواهد شد. در صورتی که تجزیه در دماهای بالا اتفاق افتد گازها می تواند از درون کامپوزیت خارج خواهد شد و لایه متورم شده ای تشکیل نخواهد شد. در صورتی که درجه بالایی از حمایت در برابر آتش را بخواهیم دمای واکنش تجزیه ذرات متورم شونده ها باید بالاتر از دمای انتقال شیشه و کمتر از دمای تجزیه ماتریس پلیمری باشد.
پلیمرهای تاخیر دهنده اشتعال قابل استفاده در کامپوزیت‌هاتعداد زیادی از پلیمرهای تأخیر دهنده اشتعال در حدود 26 سالی است که ارائه شده است و بسیاری از این موارد مناسب برای استفاده در کامپوزیت های لیفی است. اتصال مولکول های بروم، کلر یا فسفر به ساختار مولکولی پلیمر معمول ترین و رایج ترین روش بهبود مقاومت اشتعال رزین‌های ترموست و ترموپلاست است. یکی دیگر از روش‌های استفاده از پرکننده‌های در مقیاس نانو است که خیلی سریع تبدیل به یک گروه مهم از مواد تأخیر دهنده اشتعال شده است. یکی دیگر از روش ها نیز اصلاح شیمیایی ساختار شبکه‌ای مولکولی به وسیله کوپلیمریزاسیون پیوندی است.
افزایش مقاومت اشتعال به وسیله پلیمریزاسیوناصلاح ساختاری زنجیره های پلیمری یک تکنیک مؤثر برای بهبود مقاومت اشتعال‌پذیری است. ADDIN EN.CITE <EndNote><Cite><Author>Horrocks</Author><Year>2001</Year><RecNum>126</RecNum><DisplayText>[6]</DisplayText><record><rec-number>126</rec-number><foreign-keys><key app="EN" db-id="z5rwx5adddvrs3eaex9pza9wzz2e2050ptwr">126</key></foreign-keys><ref-type name="Book">6</ref-type><contributors><authors><author>Horrocks, A Richard</author><author>Price, Dennis</author></authors></contributors><titles><title>Fire retardant materials</title></titles><dates><year>2001</year></dates><publisher>woodhead Publishing</publisher><isbn>1855734192</isbn><urls></urls></record></Cite></EndNote>[6]همانطور که قبلاً گفته شد پایداری حرارتی پلیمر به وسیله انرژی پیوندی میان اتم های روی زنجیره اصلی تعیین می شود. پلیمرهای شامل مقادیر زیاد هیدروژن، نیتروژن یا اکسیژن؛ اشتعال پذیری زیادی از خود نشان می دهند زیرا آنتالپی پیوندی پایینی با کربن دارند. پایداری حرارتی پلیمر می تواند به وسیله افزایش استحکام پیوندهای زنجیره افزایش داد. پایداری حرارتی می تواند به وسیله اتصال ساختارهای حلقه ای هتروسیکل و آروماتیک با انرژی های پایدارسازی رزنانسی بالا به درون زنجیره اصلی و کاهش حضور هیدروژن (H)، نیتروژن (N) و اکسیژن (O) افزایش داد. نه تنها دمای تجزیه پلیمر به وسیله این اصلاح ساختار افزایش می یابد بلکه درصد جرمی مواد ناپایدار قابل اشتعال کاهش می یابد که نرخ رهایش حرارت نیز پایین تر می آید.

شکل STYLEREF 1 s ‏2 SEQ شکل * ARABIC s 1 2: رابطه میان مقادیر اروماتیک و میزان بقایای ذغال و گازهای ناپایدار. توسط Parker & Kourtide ADDIN EN.CITE <EndNote><Cite><Author>Gibson</Author><Year>2007</Year><RecNum>345</RecNum><DisplayText>[1]</DisplayText><record><rec-number>345</rec-number><foreign-keys><key app="EN" db-id="z5rwx5adddvrs3eaex9pza9wzz2e2050ptwr">345</key></foreign-keys><ref-type name="Book">6</ref-type><contributors><authors><author>Gibson, AG</author></authors></contributors><titles><title>Fire properties of polymer composite materials</title></titles><volume>143</volume><dates><year>2007</year></dates><publisher>Springer</publisher><isbn>1402053568</isbn><urls></urls></record></Cite></EndNote>[1]
REF _Ref384714911 h * MERGEFORMAT شکل ‏22 رابطه میان دانسیته گروه آروماتیک در زنجیره اصلی پلیمر در برابر میزان درصد گاز ناپایدار و ذغال ADDIN EN.CITE <EndNote><Cite><Author>Parker</Author><Year>1983</Year><RecNum>115</RecNum><DisplayText>[9]</DisplayText><record><rec-number>115</rec-number><foreign-keys><key app="EN" db-id="z5rwx5adddvrs3eaex9pza9wzz2e2050ptwr">115</key></foreign-keys><ref-type name="Journal Article">17</ref-type><contributors><authors><author>Parker, JA</author><author>Kourtides, DA</author></authors></contributors><titles><title>New fireworthy composites for use in transportation vehicles</title><secondary-title>Journal of fire sciences</secondary-title></titles><periodical><full-title>Journal of fire sciences</full-title></periodical><pages>432-458</pages><volume>1</volume><number>6</number><dates><year>1983</year></dates><isbn>0734-9041</isbn><urls></urls></record></Cite></EndNote>[9] نشان می‌دهد. یک رابطه خطی میان دانسیته گروه های آروماتیک و میزان و کاهش خطی مواد ناپایدار وجود دارد.

شکل STYLEREF 1 s ‏2 SEQ شکل * ARABIC s 1 3: رابطه میان بقایای ذغال و شاخص اکسیژن پلیمر و بقایای ذغال بعنوان جرم باقیمانده حاصل از آزمون TGA در دمای 800 درجه سانتیگراد در اتمسفر خنثی است. توسط Krevelan ADDIN EN.CITE <EndNote><Cite><Author>Van Krevelen</Author><Year>1975</Year><RecNum>194</RecNum><DisplayText>[10]</DisplayText><record><rec-number>194</rec-number><foreign-keys><key app="EN" db-id="z5rwx5adddvrs3eaex9pza9wzz2e2050ptwr">194</key></foreign-keys><ref-type name="Journal Article">17</ref-type><contributors><authors><author>Van Krevelen, DW</author></authors></contributors><titles><title>Some basic aspects of flame resistance of polymeric materials</title><secondary-title>Polymer</secondary-title></titles><periodical><full-title>Polymer</full-title></periodical><pages>615-620</pages><volume>16</volume><number>8</number><dates><year>1975</year></dates><isbn>0032-3861</isbn><urls></urls></record></Cite></EndNote>[10]
REF _Ref384714953 h * MERGEFORMAT شکل ‏23 یک رابطه خطی میان میزان ذغال پلیمرها و پارامتر محدودیت اکسیژن که باعث کاهش میزان مواد ناپایدار اشتعال پذیر که عاملی برای استمرار احتراق است وجود دارد. ADDIN EN.CITE <EndNote><Cite><Author>Van Krevelen</Author><Year>1975</Year><RecNum>275</RecNum><DisplayText>[11]</DisplayText><record><rec-number>275</rec-number><foreign-keys><key app="EN" db-id="z5rwx5adddvrs3eaex9pza9wzz2e2050ptwr">275</key></foreign-keys><ref-type name="Journal Article">17</ref-type><contributors><authors><author>Van Krevelen, DW</author></authors></contributors><titles><title>Entzündlichkeit und Flammhemmung bei organischen Hochpolymeren und ihre Beziehungen zur chemischen Struktur</title><secondary-title>Chemie Ingenieur Technik</secondary-title></titles><periodical><full-title>Chemie Ingenieur Technik</full-title></periodical><pages>793-803</pages><volume>47</volume><number>19</number><dates><year>1975</year></dates><isbn>1522-2640</isbn><urls></urls></record></Cite></EndNote>[11]استحکام میان زنجیره ها نیز عامل مهم دیگری برای کنترل پایداری حرارتی پلیمرهای ترموست است. پلیمرهایی که می توانند یک ساختار شبکه ای 3 بعدی اتصال عرضی زیاد تشکیل دهند معمولاً پایداری حرارتی زیادی نشان می دهند زیرا شکست و تشکیل دوباره اتصالات عرضی باعث تشکیل ذغال خواهد شد. پلی فنیلن‌ها، پلی فنیلن اکسایدها نمونه و مثال هایی از پلیمرهای تأخیر دهنده اشتعال با قابلیت آروماتیک بالا و اتصال عرضی بالا می باشند. مشکل این پلیمرها دمای فرآیندپذیری بالا (نرم شدگی) می باشد.
کامپوزیت‌های پلیمری هالوژنه
اصلاح شیمیایی پلیمرها به وسیله عناصر ارگانوهالوژن یکی از معمولترین و مؤثرترین روش های کاهش اشتعال پذیری مواد کامپوزیتی است. PEVuZE5vdGU+PENpdGU+PEF1dGhvcj5Sb3NlPC9BdXRob3I+PFllYXI+MTk4NzwvWWVhcj48UmVj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ADDIN EN.CITE PEVuZE5vdGU+PENpdGU+PEF1dGhvcj5Sb3NlPC9BdXRob3I+PFllYXI+MTk4NzwvWWVhcj48UmVj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ADDIN EN.CITE.DATA [2, 3, 5, 6, 12, 13]
عناصر پایه هالوژن شامل بروم و کلر تأخیردهنده‌های اشتعال فوق العاده‌ای هستند که به صورت فرآیند فاز گاز از اشتعال جلوگیری می کنند. (اختتام واکنش های اشتعال به وسیله حذف رادیکال H و OH واکنش با هالوژن) پلیمرهای هالوژنه به وسیله اتصال مولکول هالوژن به ساختار شبکه ای زرین از طریق کوپلیمریزاسیون تشکیل می شوند. مقدار برومیت بایست بیشتر از 20% وزنی باشد تا بتواند تأثیر مشخصی بر روی مقاومت اشتعال بگذارد. میزان کلرین برای بیشتر پلیمرها بایست بیشتر از مقدار 25 درصد وزنی باشد اگرچه افزایش کلرین بیشتر از این مقدار بر روی نتایج و بهبود آن تأثیر چندانی نخواهد گذاشت. پلیمرهای کلرین و برومینه را نیز می توان به همراه پرکننده های تأخیر دهنده اشتعال استفاده کرد که ترکیب پرکننده با هالوژن ها می تواند خاصیت های جمع پذیری، غیر هم افزایی و هم افزایی بر روی خواص تأخیر دهنده اشتعال سیستم پلیمری بگذارد. اثر جمع پذیری زمانی اتفاق می افتد که بازده تأخیر دهنده اشتعال کل سیستم پلیمری برابر با ترکیبی از بازده های پرکننده و هالوژن است و برهمکش خاصی میان این دو جهت افزایش و کاهش اثرات تأخیر اشتعال وجود ندارد. نمونه این نوع اثر شامل پلیمرهای هالوژنه به همراه پر کننده های خنثی است. هالوژن مقاومت اشتعال پذیری را در فاز گاز افزایش می دهد در صورتی که پرکننده در فاز متراکم به عنوان کاهنده میزان سوخت پلیمری و جاذب حرارت عمل می کند. هر دو به صورت مستقل بر روی افزایش قابلیت اشتعال سیستم پلیمری عمل می کند. تأثیر غیر هم افزایی زمانی است که بازده سیستم پلیمری کمتر از بازده سیستم های افزودنی به طور مستقل است. هالوژن و پرکننده مزاحم واکنش های تأخیر اشتعال یکدیگر شده در نتیجه مقاومت اشتعال پذیری کلی پلیمر کاهش خواهد یافت. بهترین حالت زمانی اتفاق می افتد که پرکننده و تأخیر دهنده اشتعال و واکنش تأخیر اشتعال اثر هم افزایی می گذارند. زمانی این اتفاق می افتد که بازده کل سیستم پلیمری بیشتر از اثرات افزودنی هالوژن و یا پرکننده به تنهایی باشد. میزان گسترده ای از عناصر فعال می توانند به عنوان پرکننده‌های افزایی پلیمرهای هالوژنه استفاده شوند. این عناصر شامل اکسید بیسموت ، اکسید مولیبدنیوم ، اکسید تین هستند. اگرچه معمولاً از اکسید آنتیموان (sb2o3) استفاده می‌شود. این عنصر خاصیت ضد اشتعال پذیری کمی در زمان هایی که به تنهایی مصرف می شود (پلیمرهای غیرهالوژنه) دارد اما زمانی که از زرین های برومینه استفاده شود بازده تأخیر اشتعال به شدت افزایش می یابد. این افزایش به دلیل بر همکنش های هم افزایی میان مکانیزم های تأخیر دهنده اشتعال هالوژن و اکسید آنتیموان است. (واکنش مواد ناپایدار هالوژنه با مواد ناپایدار آنتیموان در فاز گاز و تولید هالوژن یا آمیزه اکسی هالید) پرکننده ها شاخص گسترش شعله را را کاهش می دهند و به استثنای آلومینیوم سه آبه (ATH) باعث افزایش پارامتر محدودیت اکسیژن می شوند. REF _Ref384715043 h شکل ‏24 تأثیر پرکننده های تأخیر دهنده اشتعال را بر روی پارامتر انتشار شعله، پارامتر محدودیت اکسیژن و دانسیته نوری ویژه وینیل استر برومینه شده شده را نشان می‌دهد.

شکل STYLEREF 1 s ‏2 SEQ شکل * ARABIC s 1 4: تأثیر تأخیردهنده اشتعال بر روی (الف) شاخص گسترش اشتعال (ب)شاخص محدودیت اکسیژن (ج) دانسیته نوری ویژه یک است وینیل استری برومینه شده.توسط Mochat & Hiltz( ADDIN EN.CITE <EndNote><Cite><Author>Morchat</Author><Year>1992</Year><RecNum>278</RecNum><DisplayText>[14]</DisplayText><record><rec-number>278</rec-number><foreign-keys><key app="EN" db-id="z5rwx5adddvrs3eaex9pza9wzz2e2050ptwr">278</key></foreign-keys><ref-type name="Generic">13</ref-type><contributors><authors><author>Morchat, RM</author><author>Hiltz, JA</author></authors></contributors><titles><title>Fire-Safe Composites for Marine Applications</title></titles><dates><year>1992</year></dates><publisher>DEFENCE RESEARCH ESTABLISHMENT ATLANTIC DARTMOUTH (NOVA SCOTIA)</publisher><urls></urls></record></Cite></EndNote>[14]
بیشترین دغدغه استفاده از پلیمرهای هالوژنه و کامپوزیت های پلیمری رهایش دودهای خورنده اسیدی و گازهای سمی است که به طور جدی بر روی سلامت و خطرات زیست محیطی تأثیرگذار است. ADDIN EN.CITE <EndNote><Cite><Author>Ebdon</Author><Year>1996</Year><RecNum>281</RecNum><DisplayText>[5, 6, 14]</DisplayText><record><rec-number>281</rec-number><foreign-keys><key app="EN" db-id="z5rwx5adddvrs3eaex9pza9wzz2e2050ptwr">281</key></foreign-keys><ref-type name="Journal Article">17</ref-type><contributors><authors><author>Ebdon, JR</author><author>Jones, MS</author></authors></contributors><titles><title>Flame retardants (overview)</title><secondary-title>Polymeric Materials Encyclopaedia</secondary-title></titles><periodical><full-title>Polymeric Materials Encyclopaedia</full-title></periodical><pages>2397-2411</pages><dates><year>1996</year></dates><urls></urls></record></Cite><Cite><Author>Horrocks</Author><Year>2001</Year><RecNum>126</RecNum><record><rec-number>126</rec-number><foreign-keys><key app="EN" db-id="z5rwx5adddvrs3eaex9pza9wzz2e2050ptwr">126</key></foreign-keys><ref-type name="Book">6</ref-type><contributors><authors><author>Horrocks, A Richard</author><author>Price, Dennis</author></authors></contributors><titles><title>Fire retardant materials</title></titles><dates><year>2001</year></dates><publisher>woodhead Publishing</publisher><isbn>1855734192</isbn><urls></urls></record></Cite><Cite><Author>Morchat</Author><Year>1992</Year><RecNum>278</RecNum><record><rec-number>278</rec-number><foreign-keys><key app="EN" db-id="z5rwx5adddvrs3eaex9pza9wzz2e2050ptwr">278</key></foreign-keys><ref-type name="Generic">13</ref-type><contributors><authors><author>Morchat, RM</author><author>Hiltz, JA</author></authors></contributors><titles><title>Fire-Safe Composites for Marine Applications</title></titles><dates><year>1992</year></dates><publisher>DEFENCE RESEARCH ESTABLISHMENT ATLANTIC DARTMOUTH (NOVA SCOTIA)</publisher><urls></urls></record></Cite></EndNote>[5, 6, 14] پلیمرهای کلرینه مقدار زیادی گاز HCL رهایش می کنند که می توانند بر روی سیستم تنفسی و چشم تأثیر گذاشته و توانایی گریز از آتش را از انسان بگیرد. همچنین پلیمرهای کلرینه می توانند ؟؟؟ و عناصر وابسته دی اکسین که به شدت سمی هستند را تولید کند. تماس با دی اکسین ها با غلظت زیاد می تواند منجر به مشکلات زیادی از لحاظ سلامتی شود، مشکلاتی از قبیل سرطان، تغییر رنگ پوست، خارش پوست و تاول ایجاد کند. همچنین دی اکسین ها با ورود به اکوسیستم می توانند برای سال ها درون بدن جانداران و گیاهان باقی بمانند. به همین دلایل استفاده از این پلیمرها در بسیاری از کشورها منسوخ شده است و به جای آن از پلیمرهای تأخیر دهنده اشتعال دوستدار محیط زیست شامل brominaded index، tris(tribromophenyl)cyanurate,tris(tribromoneophentyl)cyanurate استفاده می کنند.
کامپوزیت های پلیمری فسفره تأخیر دهنده اشتعال
مقاومت اشتعال پذیری پلیمرها و کامپوزیت های پلیمری می تواند به وسیله افزودن فسفر افزایش یابد.PEVuZE5vdGU+PENpdGU+PEF1dGhvcj5NYWRvcnNreTwvQXV0aG9yPjxZZWFyPjE5NzU8L1llYXI+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دانلود پایان نامه ارشد- مقاله تحقیق

 برای دانلود فایل کامل به سایت منبع مراجعه کنید  : homatez.com

یا برای دیدن قسمت های دیگر این موضوع در سایت ما کلمه کلیدی را وارد کنید :

 
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ADDIN EN.CITE PEVuZE5vdGU+PENpdGU+PEF1dGhvcj5NYWRvcnNreTwvQXV0aG9yPjxZZWFyPjE5NzU8L1llYXI+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ADDIN EN.CITE.DATA [3, 6, 13, 15, 16]
یکی از روش‌های بسیار معمول و رایج برای افزودن فسفر، آلیاژسازی یک آمیزه پرکننده فسفره پایه معدنی یا پایه آلی به پلیمر طی فرآیند است. اکثر آمیزه های فسفری دارای قابلیت مقاومت اشتعال است اما انواع معمول و رایج و پر کاربرد آنها فسفر خالص، فسفات آمونیوم و trialylphosphates هستند. فسفره ها همچنین می توانند به وسیله کوپلیمریزاسیون زرین با منومرهای آلی فسفره فعال (استرهای فسفاته، پلی ال‌ها و فسفات ها) یا فسفات های هالوژنه(phosphate (tris(1-cloro-2-propyl)phosphate , tris(2,3-dibromo propyl) به ساختار مولکولی زرین متصل شوند. روش پلیمیریزاسیون برای تولید تعداد بسیار زیادی از پلیمرهای مناسب تأخیر دهنده اشتعال برای کاربرد در کامپوزیت ها استفاده می شود. فسفره به عنوان تأخیر دهنده اشتعال هم در فاز گاز و هم در فاز متراکم عمل می کنند (بسته به ساختار و طبیعت شیمیایی و پایداری حرارتی پلیمر میزبان). مکانیزم فاز گاز در بیشتر ترموپلاستیک ها و پلیمرهای ترموست غیر اکسیژنه حاکم است. در این نوع مکانیسم رادیکال های فسفره رهایش شده از طرف پلیمر در دماهای بالا اگرچه زمانی مؤثرتر است که تولید مواد ناپایدار در دماهای پایین تر از 400-300 درجه سانتی گراد اتفاق بیفتد و یا ماتریس پلیمری تجزیه شود می باشد. رادیکال های فسفره زیادی می توانند به درون شعله رهایش شده البته این رهایش بستگی به دما و ترکیب درصد تأخیر دهنده اشتعال فسفره دارد. این رادیکال ها با رادیکال های H و OH واکنش داده و موجب کاهش اشتعال و یا توقف آن شوند. مکانیسم دوم تأخیر دهنده اشتعال فاز گاز است مین مکانیسم یک تأثیر پوششی بر روی سطح داغ پلیمر می گذارد. بسیاری از مواد حاوی فسفر رهایش شده از پلیمر تجزیه شده به صورت متناسب سنگین هستند و این عامل باعث می شود که یک فاز غنی از بخار در سطح پلیمر ایجاد شود که از دسترسی اکسیژن جلوگیری کند. زمانی که آمیزه و عنصر فسفره در پلیمرهای آلی هیدروکسیل و اکسیژنه استفاده می شود به صورت یک تأخیر دهنده اشتعال در فاز متراکم عمل می کند. فسفر در این سیستم های پلیمری باعث تشکیل ذغال می شود که خود باعث کاهش مقدار مواد ناپایدار قابل اشتعال رهایش شده به سمت آتش خواهد شد. فسفر می تواند افت حرارت را در برخی ترموپلاستیک ها به وسیله ذوب شدن و چکه کردن شتاب دهد. اطلاعات بیشتر در مورد انواع واکنش های تأخیر دهنده اشتعال فسفره را می توان در پروژه - ریسرچجامع ارائه شده توسط Granzow ADDIN EN.CITE <EndNote><Cite><Author>Granzow</Author><Year>1978</Year><RecNum>276</RecNum><DisplayText>[12]</DisplayText><record><rec-number>276</rec-number><foreign-keys><key app="EN" db-id="z5rwx5adddvrs3eaex9pza9wzz2e2050ptwr">276</key></foreign-keys><ref-type name="Journal Article">17</ref-type><contributors><authors><author>Granzow, Albrecht</author></authors></contributors><titles><title>Flame retardation by phosphorus compounds</title><secondary-title>Accounts of Chemical Research</secondary-title></titles><periodical><full-title>Accounts of Chemical Research</full-title></periodical><pages>177-183</pages><volume>11</volume><number>5</number><dates><year>1978</year></dates><isbn>0001-4842</isbn><urls></urls></record></Cite></EndNote>[12]یافت.
کوپلیمریزاسیون پیوندی برای مقاومت اشتعال
یکی دیگر از تکنیک های تولید پلیمرهای تأخیر دهنده اشتعال، کوپلیمریزاسیون پیوندی است ADDIN EN.CITE <EndNote><Cite><Author>Horrocks</Author><Year>2001</Year><RecNum>126</RecNum><DisplayText>[6]</DisplayText><record><rec-number>126</rec-number><foreign-keys><key app="EN" db-id="z5rwx5adddvrs3eaex9pza9wzz2e2050ptwr">126</key></foreign-keys><ref-type name="Book">6</ref-type><contributors><authors><author>Horrocks, A Richard</author><author>Price, Dennis</author></authors></contributors><titles><title>Fire retardant materials</title></titles><dates><year>2001</year></dates><publisher>woodhead Publishing</publisher><isbn>1855734192</isbn><urls></urls></record></Cite></EndNote>[6]. این تکنیک بر مبنای افزودن یک منومر که به شدن خاصیت تشکیل ذغال دارد به زنجیره پلیمری استوار است. فرآیند کوپلیمریزاسیون می تواند از طریق دو روش که شامل پیوند زدن از طریق و یا پیوند زدن به ایجاد شود. فرآیند سازنده و تشکیل دهنده شامل واکنش پلیمر با اغازگر و ایجاد مراکز فعال در طول زنجیره پلیمر است. سپس منومرها از طریق رادیکال با زنجیره پیوند می زنند.
فرآیند پیوند زدن به (Grafting onto) زمانی اتفاق می افتد که منومر با آغازگر واکنش می دهد و رادیکال تولید می شود و این رادیکال به زنجیره پیوند می خورد. صرف نظر از فرآیند، ضروری است که منومر به صورت حرارتی در دماهای پایین تر از پلیمر تجزیه شود و مقدار زیادی ذغال که باعث حفاظت از پلیمر می شود را به جا بگذارد. کوپلیمریزاسیون پیوندی یک تکنیک مطلوب برای تولید پلیمرهای تأخیر دهنده اشتعال است. هرچند ترموپلاستیک های تأخیر دهنده اشتعال زیادی به وسیله این تکنیک تولید می شوند. کوپولیمریزاسیون پلیمرهای ترموست مهندسی که به صورت معمول در سازه های کامپوزیت کاربرد دارد نیاز به پژوهش های بیشتر و تحقیقات بیشتر است.
الیاف تأخیر دهنده اشتعال برای کامپوزیت‌هاالیاف شیشه یک تقویت کننده فوق العاده معمول و رایج است. این الیاف قابل اشتعال نیستند اما آمارهای آلی و افزودنی های چسبنده مورد استفاده در این الیاف موجب تولید دود و مواد ناپایدار رهایش شده به وسیله کامپوزیت در حال تجزیه خواهد شد.
پوشش های سطحی محافظ اشتعالییکی دیگر از روش های حفاظت از کامپوزیت استفاده از پوشش های عایق است. یک پوشش ایده آل باید خصوصیات زیر را دارا باشد:
غیر اشتعال پذیری، هدایت حرارتی پایین، چسبندگی قوی (مثل ضریب انبساط) به لایه های زیرین کامپوزیت تداوم و بقا در محیط، مقاومت در برابر سایش، وزن پایین، نازک و ارزان بودن. صدها مواد پوشش وجود دارند که به صورت تجاری برای کاربرد در کامپوزیت ها مورد استفاده قرار می گیرند. اگرچه ممکن است یکی از خواص مورد نیاز برای پوشش های ایده آل را نداشته باشند. سه گروه بزرگ از پوشش های عایق وجود دارد:
1) پلیمرهای تأخیر دهنده اشتعال
2) محافظ و پوشش حرارتی
3) پوشش های متورم شونده
4) مواد فرسایشی
مثال برای پلیمرهای تأخیر دهنده اشتعال عبارت است از زرین آلی مثل پلیمرهای برومینه و مواد معدنی مثل geopolymers که به عنوان فیلمی نازک (معمولاً کمتر از 5 میلی متر) بر روی سطح کامپوزیت قرار می گیرد. این پلیمرها به دلیل پایداری حرارتی بالا زمان رسیدن به احتراق و اشتعال لایه های زیرین با تأخیر مواجه می شود. در مورد پوشش های پلیمری معدنی هدایت حرارتی پایین باعث تأخیر خواهد شد. پوشش های غشایی حرارتی معمولاً موادی پایه سرامیک هستند که غیر قابل اشتعال بوده و خواص هدایت حرارتی پایینی دارند. نمونه این پوشش ها شامل سرامیک (مثل ceramic و rockwool)های با الیاف بافته شده و سرامیک زیرکونیوی هایی با لایه اسپری شده توسط پلاسما. مواد متورم شونده از طریق واکنش شیمیایی در دماهای بالا که منجر به تورم و تولید فوم لایه پوشش مورد استفاده قرار می گیرد. این واکنش باعث تولید یک لایه به شدت متخلخل و یک لایه ذغال ضخیم با هدایت حرارتی پایین خواهد شد. یکی دیگر از گروه از پوشش ها مواد فرسایشی هستند که باعث حفاظت حرارتی از طریق حذف حرارت از سطح داغ به وسیله پوسته شدن و ذوب شدن خواهند شد. مواد فرسایشی به ندرت به عنوان پوشش محافظ شعله در کامپوزیت مورد استفاده قرار می گیرند و بیشتر به عنوان محافظ پلیمر در کاربردهای دما بالا مثل نازل های موشک و سپرهای حرارتی فضاپیماهایی که به زمین بر می گردند، مورد استفاده قرار می گیرند
.
خواص اشتعال نانو کامپوزیت های پلیمریمقدمهاصطلاح نانو کامپوزیت پلیمری، کامپوزیت هایی را توصیف می کند که یکی از مواد تشکیل دهنده کامپوزیت از ماده با مقیاس نانو باشد. سایز نانو حداقل بایست در یکی از ابعاد رعایت شده باشد و کاملاً در فاز پلیمری پراکنده شده باشد. یک نمونه بارز از مواد نانو، خاک رس است. اما گرافیت، نانولوله های تک جداره و چند جداره ، نانو ذرات کروی مانند polyhedral oligomeric silsequioxane،POSS ، Silica، Tatania همچنین مورد استفاده قرار می گیرد. تحلیل تشکیل نانو کامپوزیت، بررسی تأخیر اشتعال: انواع مختلف اصلاح خاک رس و اثرات آنها مکانیسم و نحوه تأثیر ماده نانو بر روی تأخیر اشتعال جزء موارد مورد بحث در این بخش است. پر کننده های تأخیر دهنده اشتعال سال هاست که مورد استفاده قرار می گیرد. در سیستم های پر شده و پر کننده سنتی میکروکامپوزیت‌ها مقدار زیادی پر کننده برای ایجاد تأثیری خاص مثل کاهش خواص مکانیکی لازم است. وقتی که ذرات حاوی فاز نانو مورد استفاده قرار گرفت شرایط کاملاً تغییر کرد. کاهش اندازه از سایز میکرو به سایز نانو میزان سطح تماس ذرات را بالا می برد. افزایش سطح تماس منجر به کاهش مقدار ماده مورد نیاز می شود. حضور مواد با سطح تماس زیاد می تواند باعث تعبیر در مسیر تخریب شده و در نتیجه بر روی میزان رهایش حرارت پلیمر اثر بگذارد. در پایان، استفاده از مواد با سایز نانو می تواند باعث تشکیل یک لایه شود که باعث جلوگیری از جابجایی مواد ناپایدار در هنگام تخریب شده و موجب افزایش ذغال تولیدی شود. در مورد نانو کامپوزیت های پلیمر / خاک رس حضور مواد سیلیکاته لایه ای مانند مونت موریلونیت، هکتوریت، بنتونیت حتی با بارگزاری مقدار پایین (مخصوصاً 3 و 5%) خواص مکانیکی به صورت فوق العاده افزایش می یابد. همچنین خواص لایه محافظ و تأخیر اشتعال پلیمر افزایش خواهد یافت PEVuZE5vdGU+PENpdGU+PEF1dGhvcj5Ib3Jyb2NrczwvQXV0aG9yPjxZZWFyPjIwMDE8L1llYXI+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ADDIN EN.CITE PEVuZE5vdGU+PENpdGU+PEF1dGhvcj5Ib3Jyb2NrczwvQXV0aG9yPjxZZWFyPjIwMDE8L1llYXI+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ADDIN EN.CITE.DATA [6, 17-21]. در سال 1960 مطالعاتی بر روی پایداری حرارتی پلی استایرن و پلی متیل متاکریلات ساخته شده در حضور خاک رس انجام شد ADDIN EN.CITE <EndNote><Cite><Author>Friedlander</Author><Year>1964</Year><RecNum>304</RecNum><DisplayText>[22, 23]</DisplayText><record><rec-number>304</rec-number><foreign-keys><key app="EN" db-id="z5rwx5adddvrs3eaex9pza9wzz2e2050ptwr">304</key></foreign-keys><ref-type name="Journal Article">17</ref-type><contributors><authors><author>Friedlander, Henry Z</author><author>Frink, Charles R</author></authors></contributors><titles><title>Organized polymerization III. Monomers intercalated in montmorillonite</title><secondary-title>Journal of Polymer Science Part B: Polymer Letters</secondary-title></titles><periodical><full-title>Journal of Polymer Science Part B: Polymer Letters</full-title></periodical><pages>475-479</pages><volume>2</volume><number>4</number><dates><year>1964</year></dates><isbn>1542-6254</isbn><urls></urls></record></Cite><Cite><Author>Blumstein</Author><Year>1965</Year><RecNum>305</RecNum><record><rec-number>305</rec-number><foreign-keys><key app="EN" db-id="z5rwx5adddvrs3eaex9pza9wzz2e2050ptwr">305</key></foreign-keys><ref-type name="Journal Article">17</ref-type><contributors><authors><author>Blumstein, Alexandre</author></authors></contributors><titles><title>Polymerization of adsorbed monolayers. I. Preparation of the clay–polymer complex</title><secondary-title>Journal of Polymer Science Part A: General Papers</secondary-title></titles><periodical><full-title>Journal of Polymer Science Part A: General Papers</full-title></periodical><pages>2653-2664</pages><volume>3</volume><number>7</number><dates><year>1965</year></dates><isbn>1542-6246</isbn><urls></urls></record></Cite></EndNote>[22, 23]. آنها دریافتند که مولکول های استایرن و متیل متاکریلات بر روی سطح و سطح مشترک مونت موریلونیت جذب شده و یک کمپلکس بین لایه ای پلیمر-مونت موریلونیت تشکیل می دهند. این کمپلکس ها پایداری حرارتی بالا و مقاومت در برابر حلالیت بالایی را از خود نشان می دهند زیرا تخریب مولکول ها در محیط محدود، جابجایی زنجیره پلیمر را با تأخیر مواجه کرده و تخریب با تأخیر انجام خواهد شد. قبل از این پژوهشگران شرکت تویوتا ADDIN EN.CITE <EndNote><Cite><Author>Usuki</Author><Year>1993</Year><RecNum>306</RecNum><DisplayText>[24, 25]</DisplayText><record><rec-number>306</rec-number><foreign-keys><key app="EN" db-id="z5rwx5adddvrs3eaex9pza9wzz2e2050ptwr">306</key></foreign-keys><ref-type name="Journal Article">17</ref-type><contributors><authors><author>Usuki, Arimitsu</author><author>Kojima, Yoshitsugu</author><author>Kawasumi, Masaya</author><author>Okada, Akane</author><author>Fukushima, Yoshiaki</author><author>Kurauchi, Toshio</author><author>Kamigaito, Osami</author></authors></contributors><titles><title>Synthesis of nylon 6-clay hybrid</title><secondary-title>Journal of Materials Research(USA)</secondary-title></titles><periodical><full-title>Journal of Materials Research(USA)</full-title></periodical><pages>1179-1184</pages><volume>8</volume><number>5</number><dates><year>1993</year></dates><isbn>0884-2914</isbn><urls></urls></record></Cite><Cite><Author>Kojima</Author><Year>1993</Year><RecNum>307</RecNum><record><rec-number>307</rec-number><foreign-keys><key app="EN" db-id="z5rwx5adddvrs3eaex9pza9wzz2e2050ptwr">307</key></foreign-keys><ref-type name="Journal Article">17</ref-type><contributors><authors><author>Kojima, Yoshitsugu</author><author>Usuki, Arimitsu</author><author>Kawasumi, Masaya</author><author>Okada, Akane</author><author>Fukushima, Yoshiaki</author><author>Kurauchi, Toshio</author><author>Kamigaito, Osami</author></authors></contributors><titles><title>Mechanical properties of nylon 6-clay hybrid</title><secondary-title>Journal of Materials Research(USA)</secondary-title></titles><periodical><full-title>Journal of Materials Research(USA)</full-title></periodical><pages>1185-1189</pages><volume>8</volume><number>5</number><dates><year>1993</year></dates><isbn>0884-2914</isbn><urls></urls></record></Cite></EndNote>[24, 25]دریافتند که افزودن خاک‌رس به پلی‌آمید-6 به میزان 7/4% عنصر به خواص مکانیکی فوق العاده خواهد شد که دمای واپیچش و تغییر شکل حرارتی به دمای 152 درجه سانتی گراد افزایش خواهد یافت که این مقدار 87 درجه سانتی گراد بیشتر از پلی آمید-6 اصلی و اولیه است. خاک رس ها خانواده ای از مواد سیلیکاته لایه ای هستند (شناخته شده از نوع 2:1 فیلوسیلیکات) این مواد شامل مونت موریلونیت، هکتوریت، ساپونیت، فلورومیکا، فلوروهکتوریت، ورمیکومیت، کائولینیت، ماگادیت و غیره می باشد. مونت موریلونت یکی از انواع خاک رس است که استفاده بیشتری از آن می شود. این ماده از زمانی که در ابتدا در شهر مونت موریلون فرانسه در سال 1874 کشف شد به این نام مشهور شد ADDIN EN.CITE <EndNote><Cite><Author>Grimshaw</Author><Year>1971</Year><RecNum>308</RecNum><DisplayText>[26]</DisplayText><record><rec-number>308</rec-number><foreign-keys><key app="EN" db-id="z5rwx5adddvrs3eaex9pza9wzz2e2050ptwr">308</key></foreign-keys><ref-type name="Book">6</ref-type><contributors><authors><author>Grimshaw, Rex W</author><author>Searle, Alfred Broadhead</author></authors></contributors><titles><title>The chemistry and physics of clays and allied ceramic materials</title></titles><dates><year>1971</year></dates><publisher>Wiley-Interscience</publisher><isbn>0471327808</isbn><urls></urls></record></Cite></EndNote>[26]. ساختار خاک رس مونت موریلونیت از دو دیدگاه مختلف می تواند بررسی شود میکروساختار و ساختار بلورین. بر اساس مطالعات انجام شده بر روی ذرات میکرو ساختار مونت موریلونیت تقسیم به سه نوع دسته بندی مختلف می شود: ساختار لایه ای ، ذرات اولیه ، حالت خوشه ای شدن. ساختار لایه ای شامل یک لایه ساده است اما با ضخامت 1 نانومتر و طول 200-100 نانومتر. ساختار بلوری و کریستال مونت موریلونیت به ساختار لایه ای بر می گردد. چندین لایه با هم متحد و پیوند زده می شوند و ذره اولیه شکل می گیرد (با محدوده چندین نانومتر تا ده ها نانومتر). صدها هزار ذرات اولیه به هم چسبیده و تشکیل خوشه می دهند و محدوده اندازه خوشه میان 1/0 تا ده ها میکرومتر است. از نقطه نظر ساختار کریستالی، این مواد معدنی یک ساختار لایه ای دو بعدی دارند. اگر کسی بخواهد یک پلیمر آلی را با خاک رس مونت موریلونیت مخلوط کند بایست به وسیله تبادل یونی، یون های هیدروفیل سدیم را حذف کرده به جای آن یون های آلی دوست جایگزین کند. نانو کامپوزیت های پلیمر خاک رس به وسیله پلیمریزاسیون هم زمان و فرآیند آلیاژسازی تولید می شوند. آلی دوست ها برای هر دو مورد از روش ها کمی متفاوت عمل می کنند. در فرآیند آلیاژسازی به زنجیره های آلکیل بیشتری نسبت به پلیمریزاسیون هم زمان نیاز داریم. هنگام ساخت نانو کامپوزیت، سه نوع مختلف ممکن است به وجود بیاید:
1) غیر قابل امتزاج
معمولاً به عنوان میکرو کامپوزیت شناخته می شود. در این حالت خاک رس به صورت نانو پراکنده نمی شود و در این حالت مانند یک پرکننده با اندازه میکرو عمل می کند.
2) نانو کامپوزیت های intercalated
نانو کامپوزیت کاملاً در اندازه نانو در ماتریس پراکنده می شود و لایه های خاک رس ثابت باقی می‌مانند.
3) نانو کامپوزیت Exfoliated
در این حالت لایه های خاک رس از هم باز می شوند و پراکنش خوبی را بوجود می‌آید و فاصله ثابت میان لایه ها از بین خواهد رفت و این خاک رس به درون لایه ها نفوذ می کند.
این تعاریف بر اساس ابزارها و تست های X-Ray diffraction (XRD) به دست آمده است. REF _Ref384715186 h * MERGEFORMAT شکل ‏25 این سه نوع مختلف مواد را نشان می دهد. پایداری حرارتی خاک های رس به وسیله آنالیزهای وزن‌سنجی حرارتی (TGA) مطالعه و بررسی می شود.

شکل STYLEREF 1 s ‏2 SEQ شکل * ARABIC s 1 5: انواع نانوکاپوزیت‌هاتوصیف و تحلیل تشکیل نانوکامپوزیتنانو کامپوزیت های پلیمر خاک رس علاوه بر کاهش اشتعال پذیری، بهبود خواص مکانیکی را نیز از خود نشان می دهد. این امر یک نکته مثبت است زیرا بسیاری از تأخیر دهنده های اشتعال بایست با مقدار زیاد استفاده شوند تا بتوانند به خواص ضد آتش مطلوب برسند، در این حالت ممکن است خواص مکانیکی پلیمر کاهش یابد. تحلیل و آنالیز معمولاً نشان دهنده پراکنش خوب خاک رس در پلیمر مثل پراکنش نانو ذرات و همچنین نفوذ Intercalated، Exfoliated و یا اختلاط ماده به وسیله تفرق اشعه X (XRD) و TEM قابل حصول است. ADDIN EN.CITE <EndNote><Cite><Author>Morgan</Author><Year>2003</Year><RecNum>310</RecNum><DisplayText>[27]</DisplayText><record><rec-number>310</rec-number><foreign-keys><key app="EN" db-id="z5rwx5adddvrs3eaex9pza9wzz2e2050ptwr">310</key></foreign-keys><ref-type name="Journal Article">17</ref-type><contributors><authors><author>Morgan, Alexander B</author><author>Gilman, Jeffrey W</author></authors></contributors><titles><title>Characterization of polymer‐layered silicate (clay) nanocomposites by transmission electron microscopy and X‐ray diffraction: A comparative study</title><secondary-title>Journal of Applied Polymer Science</secondary-title></titles><periodical><full-title>Journal of Applied Polymer Science</full-title></periodical><pages>1329-1338</pages><volume>87</volume><number>8</number><dates><year>2003</year></dates><isbn>1097-4628</isbn><urls></urls></record></Cite></EndNote>[27] XRD فاصله میان فضای گالری، فاصله d ماده درون سیستم Intercalated را می‌دهد. زمانی سیستم Exfoliate بوجود می‌آید که فاصله ثابت میان لایه های خاک رس تغییر کند و در آزمون XRD هیچ گونه پیک (Peak) مشاهده نمی شود. متأسفانه در برخی موارد در فرآیند اختلاط خاک رس با پلیمر اخلال و بی نظمی به وجود می آید که این امر باعث عدم مشاهده پیک در آزمون خواهد شد. در این حالت عدم مشاهده پیک در آزمون XRD مبهم است. TEM یک تصویر واقعی از خاک رس در پلیمر را به ما می دهد. در اینجا حداقل 2 برابر بزرگنمایی لازم است. بزرگنمایی پایین می تواند نشان دهد که پراکنش خاک رس خوب انجام شده در صورتی که تصویر با بزرگنمایی بالاتر می تواند لایه های واقعی خاک رس را نشان دهد و دیگر آنکه فاصله ثابت میان لایه ها را نیز نشان دهد. مشکلی که تصاویر TEM دارند این است که سطح واقعی که از آنها عکسبرداری می شود در مقایسه با کل ماده بسیار بسیار کوچک است و در بیشتر اوقات، پژوهشگرها با استفاده از نتایج این تصاویر کوچک، نتایج را به کل نمونه بسط می دهند. به صورت واقع گرایانه و صحیح بایست یک تحلیل آماری و تصادفی از کل نمونه انجام شود و تصاویر کافی گرفته شود و بر روی موقعیت های مختلف تمرکز کرد تا بتوان به صورت اطمینان بخشی در مورد نانو کامپوزیت بحث نمود. تکنیک و روش دیگری نیز وجود دارد که به صورت کمتری استفاده می شود ولی باید بیشتر استفاده شود. AFM میکروسکوب نیروی اتمی، زمان استراحت رزونانس مغناطیسی هسته ای (NMR) و گرماسنج مخروطی است. AFC یک روش سریع تر و آسان تر ولی کمتر و کوچک تر از روش TEM است. نمونه هایی از تصاویر میکروسکوپ نیروی اتمی حالت های Intercalated، مخلوطی از Intercalated – Exfoliated و ساختار Exfoliated در REF _Ref384715260 h * MERGEFORMAT شکل ‏26 نشان داده شده است.

شکل STYLEREF 1 s ‏2 SEQ شکل * ARABIC s 1 6:نتایج AFM نانوکاپوزیت های پلی استایرن.شکل بالا سمت چپ ساختارexfloliated.بالا سمت راست مخلوطی از Intercalated/exfoliated و نهایتا شکل پایین ساختار Intercalated ADDIN EN.CITE <EndNote><Cite><Author>Gibson</Author><Year>2007</Year><RecNum>345</RecNum><DisplayText>[1]</DisplayText><record><rec-number>345</rec-number><foreign-keys><key app="EN" db-id="z5rwx5adddvrs3eaex9pza9wzz2e2050ptwr">345</key></foreign-keys><ref-type name="Book">6</ref-type><contributors><authors><author>Gibson, AG</author></authors></contributors><titles><title>Fire properties of polymer composite materials</title></titles><volume>143</volume><dates><year>2007</year></dates><publisher>Springer</publisher><isbn>1402053568</isbn><urls></urls></record></Cite></EndNote>[1]
در ریزساختار Intercalated سطح کاملاً صاف است در صورتی که برای ساختار Exfoliated، نواحی و قطعات کوچکی در ماتریس پلیمری پراکنده شده است. لغات Intercalated و Exfoliated به عنوان ترم هایی که نشان دهنده فاصله ثابت میان لایه هاست و تکنیک NMR یک روش متفاوت برای بررسی این پدیده پیشنهاد می کند و این امر نیاز به جمع آوری و استفاده از اصطلاحات و ترم های جدید است. در برخی کارهای زودتر انجام شده در مورد تأخیر اشتعال نانو کامپوزیت های پلیمر خاک رس توسط Gilman و همکاران ADDIN EN.CITE <EndNote><Cite><Author>Al-Malaika</Author><Year>1999</Year><RecNum>311</RecNum><DisplayText>[13, 28]</DisplayText><record><rec-number>311</rec-number><foreign-keys><key app="EN" db-id="z5rwx5adddvrs3eaex9pza9wzz2e2050ptwr">311</key></foreign-keys><ref-type name="Book">6</ref-type><contributors><authors><author>Al-Malaika, Sahar</author><author>Golovoy, A</author><author>Wilkie, Charles A</author></authors></contributors><titles><title>Chemistry and technology of polymer additives</title></titles><dates><year>1999</year></dates><publisher>Blackwell Science</publisher><isbn>0632053380</isbn><urls></urls></record></Cite><Cite><Author>Le Bras</Author><Year>1998</Year><RecNum>282</RecNum><record><rec-number>282</rec-number><foreign-keys><key app="EN" db-id="z5rwx5adddvrs3eaex9pza9wzz2e2050ptwr">282</key></foreign-keys><ref-type name="Book">6</ref-type><contributors><authors><author>Le Bras, Michel</author></authors></contributors><titles><title>Fire retardancy of polymers: the use of intumescence</title></titles><dates><year>1998</year></dates><publisher>Royal society of chemistry</publisher><isbn>0854047387</isbn><urls></urls></record></Cite></EndNote>[13, 28] نشان داده شده که گرماسنج مخروطی اطلاعاتی در زمینه تشکیل نانو کامپوزیت می دهند. در میکرو کامپوزیت ها کاهشی در پیک نرخ رهایش حرارت (PHRR) ضرورتاً نخواهد داشت در صورتی که در نانو کامپوزیت ها، صرف نظر از Intercalated یا Exfoliated بودن، کاهش نسبتاً قابل توجهی را نشان داد. در کارهای آزمایشگاهی انجام شده در این موارد، تفاوت مشخصی در کاهش پیک نرخ رهایش حرارت نانو کامپوزیت ها در برابر میکروکامپوزیت‌ها مشاهده می‌شود.
بررسی تأخیر اشتعالخواص آتش مواد به وسیله روش های مختلفی بررسی می شود: کالریمتر مخروطی(ASTM E1354)، تبخیر به وسیله اشعه ADDIN EN.CITE <EndNote><Cite><Author>Zanetti</Author><Year>2002</Year><RecNum>312</RecNum><DisplayText>[29]</DisplayText><record><rec-number>312</rec-number><foreign-keys><key app="EN" db-id="z5rwx5adddvrs3eaex9pza9wzz2e2050ptwr">312</key></foreign-keys><ref-type name="Journal Article">17</ref-type><contributors><authors><author>Zanetti, M</author><author>Kashiwagi, Takashi</author><author>Falqui, L</author><author>Camino, G</author></authors></contributors><titles><title>Cone calorimeter combustion and gasification studies of polymer layered silicate nanocomposites</title><secondary-title>Chemistry of Materials</secondary-title></titles><periodical><full-title>Chemistry of Materials</full-title></periodical><pages>881-887</pages><volume>14</volume><number>2</number><dates><year>2002</year></dates><isbn>0897-4756</isbn><urls></urls></record></Cite></EndNote>[29]و پارامتر محدودیت اکسیژن (ASTM D2863,ISO 4589)روش های محبوبی هستند که برای بررسی تأخیر اشتعال مواد پلیمری به کار می روند. برای محصولات تجاری از آزمون UL-94(ISO 9772,ISO 9773,ASTM D635) می توان برای تعیین کیفیت مواد تأخیر دهنده اشتعال استفاده کرد. کالریمتر مخروطی به صورت گسترده ای به عنوان یک روش آزمایشگاهی برای بررسی ترکیب تأخیر اشتعال ADDIN EN.CITE <EndNote><Cite><Author>Grand</Author><Year>2000</Year><RecNum>144</RecNum><DisplayText>[30]</DisplayText><record><rec-number>144</rec-number><foreign-keys><key app="EN" db-id="z5rwx5adddvrs3eaex9pza9wzz2e2050ptwr">144</key></foreign-keys><ref-type name="Book">6</ref-type><contributors><authors><author>Grand, Arthur F</author><author>Wilkie, Charles A</author></authors></contributors><titles><title>Fire retardancy of polymeric materials</title></titles><volume>803</volume><dates><year>2000</year></dates><publisher>CRC Press</publisher><isbn>0824788796</isbn><urls></urls></record></Cite></EndNote>[30]مورد استفاده قرار می گیرد. اطلاعاتی که می توان از این طریق به دست آورد افزایش حرارت عبارت است از: زمان رسیدن به احتراق، میزان و نرخ رهایش حرارت به عنوان تابعی از زمان، گرمای اشتعال، نرم جرم از دست رفته و دوده تولید شده. میزان نمودار کل نرخ رهایش حرارت نیز قابل دسترسی است اما معمولاً بر روی مقادیر تمرکز می شود (مقدار پیک رهایش حرارت PHRR) تبخیر بر اثر اشعه تکنیک وابسته و متناسب با آزمون کالریمتر مخروطی است البته اگر در اتمسفر نیتروژن انجام شود.) این امر باعث می شود که دود حذف شود و زمانی که ماده گرم می شود می توان از آن عکس گرفت و شواهد تصویری از واکنش را می توان داشت. پارامتر محدودیت اکسیژن نیز مقدار کمینه اکسیژن مورد نیاز برای ادامه سوختن و اشتعال نمونه را معرفی می کند. افزایش میزان پارامتر محدودیت اکسیژن به مقدار بیشتر از 20، نزدیک به درصد اکسیژن در هوا، ترکیب تأخیر دهنده اشتعال ممکن است بتوان تعیین کرد.
مکانیسم های تأخیر اشتعال در نانو کامپوزیت هامکانیسم هایی که باعث افزایش پایداری حرارتی و پایداری اشتعال پلیمرها در هنگام تولید و تشکیل نانو کامپوزیت ها می شود در برخی مواقع جالب و مورد اقبال است. اولین پیشنهاد مکانیزم توسط Gilman و Kashiwagi معرفی شد. آنها گفتند که ساختار نانو کامپوزیت هنگام اشتعال منقبض می شود و این اتفاق باعث تشکیل ساختار سیلیکاتی کربنی در سطح می شود که به عنوان یک لایه محافظ در برابر انتقال جرم و همچنین به عنوان لایه ای عایق سطح زیرین پلیمری در برابر منبع حرارتی عمل می کند. دومین مکانیسم زمانی مؤثر است که مقدار و درصد خاک رس کاملاً پایین باشد. در این حالت رادیکال ها به وسیله آهن جایگزین شده در خاک رس به دام می افتد ADDIN EN.CITE <EndNote><Cite><Author>Zhu</Author><Year>2001</Year><RecNum>315</RecNum><DisplayText>[31]</DisplayText><record><rec-number>315</rec-number><foreign-keys><key app="EN" db-id="z5rwx5adddvrs3eaex9pza9wzz2e2050ptwr">315</key></foreign-keys><ref-type name="Journal Article">17</ref-type><contributors><authors><author>Zhu, Jin</author><author>Uhl, Fawn M</author><author>Morgan, Alexander B</author><author>Wilkie, Charles A</author></authors></contributors><titles><title>Studies on the mechanism by which the formation of nanocomposites enhances thermal stability</title><secondary-title>Chemistry of Materials</secondary-title></titles><periodical><full-title>Chemistry of Materials</full-title></periodical><pages>4649-4654</pages><volume>13</volume><number>12</number><dates><year>2001</year></dates><isbn>0897-4756</isbn><urls></urls></record></Cite></EndNote>[31]. زمانی که خاک رس حاوی آهن باشد در مقایسه با زمانی که آهن وجود نداشته باشد یک تفاوت و اختلاف مشخص در کاهش پیک رهایش حرارت در مقادیر کمتر از 3 درصد خاک رس مشاهده می شود. به طور کلی کارهای زیادی در مورد تشکیل نانو کامپوزیت ها انجام شده و در بیشتر کارها میزان پیک رهایش حرارت و همچنین افت جرم کاهش می یابد اما بر روی رهایش حرارت کلی تأثیری نمی گذارد و زمان رسیدن به احتراق در بیشتر موارد کوتاه تر خواهد شد. تمام این تأثیرات مهم در کالریمتری مخروطی وجود دارد و از طریق سوختن نانو کامپوزیت به دست می آید. پیشنهاد می شود که اثر هم افزایی میان تشکیل نانوکامپوزیت و کاربرد تأخیر دهنده اشتعال استفاده شود (در صورتی که رسیدن به تأخیر اشتعال از طریق تکنولوژی نانو انجام می گیرد.) همچنین بایست در آینده تحقیقات بر روی مواد نانو به جز خاک رس انجام شود
.
پلی‌یورتانمقدمهامروزه مبحث انرژی و صرفه‌جویی در مصرف انرژی در تمامی زمینه‌ها حتی در خانه‌ها یکی از مهمترین دغدغه‌های بشر است. مقدار زیادی انرژی از طریق مصارف خانگی در روزهای سرد زمستان هدر می‌رود. عایق‌های از جنس پلی یورتان قابلیت حفظ انرژی در طول زمستان و تابستان و در مقابل گرما و سرما را دارا می‌باشند. در اکثر یخچال‌ها و فریزرها که در سرتاسر جهان تولید می‌شوند، پلی‌یورتان بعنوان یک ماده عایق حرارتی مورد استفاده قرار می‌گیرد و باعث می‌شود که هوای خنک درون یخچال محفوظ باقی بماند. همچنین از این ماده جهت خنک‌سازی مواد غذایی حین حمل و نقل از مرحله تولید تا مصرف سالم و تازه باقی بماند. همچنین برخی دیگر از خواص موجود در پلی یورتان باعث شود این ماده یک گزینه مناسب جهت استفاده در برخی محیط‌های حساس و پرتنش مورد توجه قرار بگیرد؛ بعنوان مثال لباس‌های فضانوردی دارای لایه‌هایی از جنس پلی‌یورتان هستند که از یخ زدن فضانوردان در محیط‌های سرد خارج جلوگیری می‌کند و همچنین باعث کاربرد در لباس‌های مخصوص آب‌های سرد شده است.
همچنین این ماده در مبلمان‌های راحت و همچنین تشک‌های خواب مورد استفاده قرار می‌گیرد. دلیل کاربرد این ماده جهت استفاده در مبلمان‌ها و لوازم خواب به دلیل ویژگی و خواص مناسب است که می‌تواند به فرم بدن شکل بگیرد و موجب آسایش و راحتی بیشتر فرد شود. از دیگر مزایای این ماده این است که به راحتی و انرژی کمی قابل ازبین رفتن است و همچنین میتوان آن را با محصول جدید دیگری مخلوط و بازیابی کرد.
یکی از نکات جالب در مورد پلی‌یورتان‌ها این است که با نسبت استوکیومتری‌های مختلف از مواد اولیه آن؛ یعنی ایزوسیانات و پلی‌ال؛ می‌تواند بصورت اشکال مختلف و ویژگی‌های کاملاً متفاوت، شکل‌دهی و فرآیند شود. بعنوان مثال: تخته موج سواری با وجود اینکه سبک‌وزن است اما استحکام و سختی لازم را دارا می‌باشد و یا چرخ‌های اسکیت بسیار مقاوم است.
از پلی‌یورتان‌ها به شکل بسیار گسترده‌ای در صنایع خودروسازی استفاده می‌شود. در سپرهای اتومبیل به عنوان جاذب ضربه، در لاستیک‌ها به جهت انعطاف و آسایش بیشتر در رانندگی، سپر صوتی موتور اتومبیل در کاپوت خودرو و بعنوان فوم‌ در صندلی اتومبیل و کنسول اتومبیل کاربرد دارد اما این تمام قضیه نیست، پلی یورتان باعث سبک شدن وزن اتومبیل و کاهش مقدار مصرف سوخت خواهد شد.
پلی یورتانها را اولین بار اتوبایر در سال1937 در آلمان کشف کرد و بعد از آن این مواد با داشتن خواص ویژه پیشرفت بسیار زیادی را در انواع صنایع جهان داشتند.
پلی یورتان‌ها دسته‌ای از پلیمرهای پر مصارف با خواص عالی هستند. به همین خاطر، طراحان و متخصصان صنایع پوشش دهی بخوبی توان بهره بردای از این ترکیبات را در کاربردهای گوناگون دارند مثالهای متعددی برای کاربردهای فراوان این ترکیبات وجود دارد، از جمله پوششهای شفاف برای پوشش دهنده های تک لایه مخصوص بامها و رنگهای مشخص کردن محل گذر عابرین پیاده و غیره.
مقاومت پلی یورتانها در برابر سایش ضربه و ترک خوردگی بسیار خوب است، از جمله ویژگی های آنها پخت سریع و کامل در دمای محیط است. خواص مکانیکی فوم‌ها وابسته به ماده دیواره سلول و هندسه سلول است. ADDIN EN.CITE <EndNote><Cite><Author>Lee</Author><Year>2005</Year><RecNum>342</RecNum><DisplayText>[32]</DisplayText><record><rec-number>342</rec-number><foreign-keys><key app="EN" db-id="z5rwx5adddvrs3eaex9pza9wzz2e2050ptwr">342</key></foreign-keys><ref-type name="Journal Article">17</ref-type><contributors><authors><author>Lee, L James</author><author>Zeng, Changchun</author><author>Cao, Xia</author><author>Han, Xiangming</author><author>Shen, Jiong</author><author>Xu, Guojun</author></authors></contributors><titles><title>Polymer nanocomposite foams</title><secondary-title>Composites science and technology</secondary-title></titles><periodical><full-title>Composites science and Technology</full-title></periodical><pages>2344-2363</pages><volume>65</volume><number>15</number><dates><year>2005</year></dates><isbn>0266-3538</isbn><urls></urls></record></Cite></EndNote>[32] پلی یورتان‌ها آلیفاتیک از انواع آروماتیک گرانتر هستند. به همین خاطر انواع آروماتیک و نمونه های اپوکسی دار در استری ها، رنگهای پایه و پوششهای رابط بکار می روند. در حالی که آلیفاتیک ها ویژه پوشش نهایی هستند. همچنین ایزوسیانات‌های آلیفاتیک پایداری بیشتری نسبت به انواع آروماتیک دارند. استفاده از پوشش های محافظ برای جلوگیری از پدیده خوردگی در ساختارهای فولادی که آستر و پوشش پایه آنها از نوع سامانه های اپوکسی دار است، نمونه ای از کاربردهای مهم پلی یورتانها محسوب می شوند. مورد دیگر، سامانه های پوشش دهنده کف است که در آنها نیز انواع پوششهای پایه را می توان بکار برد، گاهی پوشش نهائی از نوع یورتان برای لایه نهایی کف نیز کفایت می کند.
پلی یورتان چیست؟ پلی یورتان‌ها (PU) نام عمومی ترکیبات و پلیمرهایی است که در ساختار آنها پیوند یورتانی می باشند. پیوند یورتانی از طریق واکنش افزایشی بین یک گروه ایزوسیانات و یک ترکیب دارای هیدروژن فعال مثل گروه هیدروکسیل تشکیل شده است. گروه های ایزوسیانات به شدت واکنش پذیر بوده و به همین علت پیشرفت واکنش آنها نیاز به افزایش دما ندارد.(واکنش در دمای محیط صورت می گیرد) مهمترین ویژگی این گروه از پلیمرها این است که پس از واکنش ساختاری پایدار بوجود می آید
ایزوسیانات‌ها اغلب از واکنش آمین و فسژن در حلال‌های بی اثر و شرایط دمایی زیر صفر تا 100 درجه سانتیگراد تولید می‌شوند. دی ایزوسیانات‌ها دارای دو گروه سیاناتی می‌باشند. گروه‌های ایزوسیانات به شدت واکنش پذیر بوده و به همین علت پیشرفت واکنش آنها نیاز به افزایش دما ندارد.(واکنش در دمای محیط صورت می گیرد) مهمترین ویژگی این گروه از پلیمرها این است که پس از واکنش ساختاری پایدار بوجود می آید.
ترکیباتی که دارای گروه ایزوسیانات هستند عبارتند از:
2و4 یا 2و6 تولوئن دی ایزوسیانات
4و4 یا 2و4 دی فنیل متان دی ایزوسیانات
1و6 هگزا متیلن دی ایزوسیانات
از جمله معروفترین دی ایزوسیانات‌های تجاری می‌توان به MDI، (6,2)TDI، (4,2)TDI، NDI، IPDI، TODI، TMDI، CHDI، PPDI، XDI، HDI اشاره کرد.
علاوه بر موارد ذکر شده، ترکیبات ایزوسیاناتی دیگری نیز وجود دارند.

—d1231

جدول 3-14: تنظیمات پارامترهای الگوریتم دوگامی69
جدول 4-1: مقایسه الگوریتم های دسته بند70
جدول 4-2: مقایسه الگوریتم های دسته بند درخت تصمیم70
جدول 4-3: ماتریس آشفتگی قانون شماره 171
جدول 4-4: ماتریس آشفتگی قانون شماره 272
جدول 4-5: ماتریس آشفتگی قانون شماره 3 الف72
جدول 4-6: ماتریس آشفتگی قانون شماره 3 ب72
جدول 4-7: ماتریس آشفتگی قانون شماره 3 ج73
عنوان صفحه
جدول 4-8: ماتریس آشفتگی قانون شماره 3 د73
جدول 4-9: ماتریس آشفتگی قانون شماره 3 ه73
جدول 4-10: ماتریس آشفتگی قانون شماره 3 و74
جدول 4-11: ماتریس آشفتگی قانون شماره 3 ز76
جدول 4-12: ماتریس آشفتگی قانون شماره 476
جدول 4-13: ماتریس آشفتگی قانون شماره 577
جدول 4-14: ماتریس آشفتگی قانون شماره 6 الف77
جدول 4-15: ماتریس آشفتگی قانون شماره 6 ب78
جدول 4-16: ماتریس آشفتگی قانون شماره778
جدول 4-17: ماتریس آشفتگی قانون شماره879
جدول 4-18: مقایسه الگوریتم های خوشه بندی79
جدول 4-19: فیلدهای حاصل از الگوریتم های خوشه بندی80
جدول 4-20: نتایج الگوریتم های FpGrowth, Weka Apriori81

فهرست شکل‌ها
عنوان صفحه
شکل شماره3-1: داده از دست رفته فیلد" نوع بیمه " پس از انتقال به محیط داده کاوی33
شکل 3-2: نتایج الگوریتمPCA 34
شکل 3-3: نتایج الگوریتم SVM Weighting در ارزشدهی به ویژگی ها35
شکل 3-4: نتایج الگوریتم Weighting Deviation در ارزشدهی به ویژگی ها35
شکل 3-5: نتایج الگوریتم Weighting Correlation در ارزشدهی به ویژگی ها36
شکل 3-6: نمای کلی استفاده از روشهای ارزیابی41
شکل 3-7: نمای کلی استفاده از یک مدل درون یک روش ارزیابی42
شکل 3-8: نمودار AUC الگوریتم KNN42
شکل 3-9: نمودار AUC الگوریتم Naïve Bayes43
شکل 3-10: تبدیل ویژگی های غیر عددی به عدد در الگوریتم شبکه عصبی44
شکل 3-11: نمودار AUC و ماتریس آشفتگی الگوریتم Neural Net44
شکل 3-12: تبدیل ویژگی های غیر عددی به عدد در الگوریتم SVM خطی45
شکل 3-13 : نمودار AUC الگوریتم SVM Linear46
شکل 3-14 : نمودار AUC الگوریتم رگرسیون لجستیک47
شکل 3-15 : نمودار AUC الگوریتم Meta Decision Tree48
شکل 3-16 : قسمتی از نمودارtree الگوریتم Meta Decision Tree49
شکل 3-17 : نمودار --ial الگوریتم Meta Decision Tree49
شکل 3-18: نمودار AUC الگوریتم Wj4850
شکل 3-19 : نمودار tree الگوریتم Wj4851
شکل 3-20 : نمودار AUC الگوریتم Random forest52
شکل 3-21 : نمودار تولید 20 درخت در الگوریتم Random Forest53
شکل 3-22 : یک نمونه درخت تولید شده توسط الگوریتم Random Forest53
عنوان صفحه
شکل 3-23 : رسیدن درصد خطا به صفر پس از 8مرتبه57
شکل 3-24 : Predictor Importance for K-Means58
شکل 3-25 : اندازه خوشه ها و نسبت کوچکترین خوشه به بزرگترین خوشه در الگوریتم
K-Means59
شکل 3-26 : کیفیت خوشه ها در الگوریتمMeans K-60
شکل 3-27 : Predictor Importance for Kohonen61
شکل 3-28 : اندازه خوشه ها و نسبت کوچکترین خوشه به بزرگترین خوشه در الگوریتم
Kohonen62
شکل 3-29 : کیفیت خوشه ها در الگوریتمMeans K-63
شکل 3-30 : تعداد نرون های ورودی و خروجی در Kohonen63
شکل 3-31 : Predictor Importance for دوگامی64
شکل 3-32 : اندازه خوشه ها و نسبت کوچکترین خوشه به بزرگترین خوشه در
الگوریتم دوگامی65
شکل 3-33 : کیفیت خوشه ها در الگوریتم دوگامی66
شکل4-1: نمودارنسبت تخفیف عدم خسارت به خسارت75
فصل اول
194500518986500
مقدمه
شرکتهای تجاری و بازرگانی برای ادامه بقا و حفظ بازار همواره بر سود دهی و کاهش ضرر و زیان خود تاکید دارند از این رو روشهای جذب مشتری و همچنین تکنیکهای جلوگیری یا کاهش زیان در سرلوحه کاری این شرکتها قرار می گیرد.
از جمله شرکتهایی که بدلایل مختلف در معرض کاهش سود و یا افزایش زیان قرار می گیرند شرکتهای بیمه ای می باشند. عواملی همچون بازاریابی، وفاداری مشتریان، نرخ حق بیمه، تبلیغات، تقلب، می تواند باعث جذب یا دفع مشتری گردد که در سود و زیان تاثیر مستقیم و غیر مستقیم دارد. پرداخت خسارت نیز به عنوان تعهد شرکتهای بیمه منجر به کاهش سود و در بعضی موارد موجب زیان یک شرکت بیمه می شود. خسارت می تواند بدلایل مختلف رخ دهد و یا عملی دیگر به گونه ای خسارت جلوه داده شود که در واقع اینچنین نیست[Derrig et. al 2006].
عواملی از قبیل فرهنگ رانندگی، داشتن گواهینامه رانندگی، نوع گواهینامه و تطابق یا عدم تطابق آن با وسیله نقلیه، جاده های بین شهری و خیابانهای داخل شهر که شهرداری ها و ادارات راه را به چالش می کشد، تقلب، وضعیت آب و هوا، کیفیت خودروی خودرو سازان، سن راننده، سواد راننده، عدم تطابق حق بیمه با مورد بیمه [Wilson 2003]، روزهای تعطیل، مسافرتها و بسیاری موارد دیگر می توانند موجب خسارت و در نهایت افزایش زیان یک شرکت بیمه ای گردند.
بیمه صنعتی سودمند، ضروری و مؤثر در توسعه اقتصادی است. این صنعت بدلیل «افزایش امنیت در عرصه های مختلف زندگی و فعالیتهای اقتصادی»، «افزایش سرمایه گذاری و اشتغال و رشد اقتصادی» و « ارتقای عدالت اقتصادی و کاهش فقر ناشی از مخاطرات »، حائز جایگاه مهمی در پیشرفت و تعالی یک کشور است.
با وجود نقش مهم بیمه در بسترسازی و تأمین شرایط مساعد اقتصادی، وضعیت کنونی این صنعت در اقتصاد ملی با وضعیت مطلوب آن فاصله زیادی دارد. عدم آشنایی عمومی و کم بودن تقاضا برای محصولات بیمه ای، دانش فنی پایین در عرصه خدمات بیمه ای، عدم تطابق ریسک با حق بیمه، تفاوت فاحش در مقایسه معیارهای تشخیص ریسک بیمه شخص ثالث با نوع بیمه معادل در کشورهای توسعه یافته، وجود نارسایی ها در مدیریت واحدهای عرضه بیمه از دلایل عدم توسعه مناسب این صنعت در کشور است. از آنجا که بشر در طول تاریخ به کمک علم و تجربه رستگاری ها و توفیقات فراوانی کسب کرده است، نگاه علمی تر به مشکلات این صنعت و یافتن راه حل در بستر علم می تواند راه گشا باشد.
امروزه بوسیله روشهای داده کاوی ارتباط بین فاکتورهای مختلف موثر یا غیر موثر در یک موضوع مشخص می شود و با توجه به اینکه داده کاوی ابزاری مفید در استخراج دانش از داده های انبوه می باشد که ارتباطات نهفته بین آنها را نشان می دهد، شرکتهای تجاری بازرگانی رو به این تکنیکها آورده اند.
داده کاوی محدود به استفاده از فناوری ها نیست و از هرآنچه که برایش مفید واقع شود استفاده خواهد کرد. با این وجود آمار و کامپیوتر پر استفاده ترین علوم و فناوری های مورد استفاده داده کاوی است.
تعریف داده کاوی XE "تعریف داده کاوی" XE "تعریف داده کاوی"
داده کاوی روند کشف قوانین و دانش ناشناخته و مفید از انبوه داده ها و پایگاه داده است[ Liu et. al 2012].
انجام عمل داده کاوی نیز مانند هر عمل دیگری مراحل خاص خود را دارد که به شرح زیر می باشند:
1-جدا سازی داده مفید از داده بیگانه
2-یکپارچه سازی داده های مختلف تحت یک قالب واحد
3-انتخاب داده لازم از میان دیگر داده ها
4- انتقال داده به محیط داده کاوی جهت اکتشاف قوانین
5-ایجاد مدلها و الگوهای مرتبط بوسیله روشهای داده کاوی
6-ارزیابی مدل و الگوهای ایجاد شده جهت تشخیص مفید بودن آنها
7-انتشار دانش استخراج شده به کاربران نهایی

دانلود پایان نامه ارشد- مقاله تحقیق

 برای دانلود فایل کامل به سایت منبع مراجعه کنید  : homatez.com

یا برای دیدن قسمت های دیگر این موضوع در سایت ما کلمه کلیدی را وارد کنید :

 

تعریف بیمهبیمه: بیمه عقدی است که به موجب آن یک طرف تعهد می کند در ازاء پرداخت وجه یا وجوهی از طرف دیگر در صورت وقوع یا بروز حادثه خسارت وارده بر او را جبران نموده یا وجه معینی بپردازد. متعهد را بیمه گر طرف تعهد را بیمه گذار وجهی را که بیمه گذار به بیمه گر می پردازد حق بیمه و آنچه را که بیمه می شود موضوع بیمه نامند]ماده یک قانون بیمه مصوب 7/2/1316[.
هدف پایان نامهدر این پژوهش سعی شده است با استفاده از تکنیکهای داده کاوی اقدام به شناسایی فاکتورهای تاثیر گذار در سود و زیان بیمه شخص ثالث خودرو شرکتهای بیمه نموده و ضریب تاثیر آنها را بررسی نماییم. الگوریتم های استفاده شده در این پژوهش شامل دسته بند ها، خوشه بند ها، درخت های تصمیم و قوانین انجمنی بوده است.
مراحل انجام تحقیقدر این پایان نامه با استفاده از روشهای داده کاوی با استفاده از بخشی از داده های صدور و خسارت یک سال شرکت بیمه مدل شده و از روی آنها یک الگو ساخته می شود. در واقع به این طریق به الگوریتم یاد داده می شود که ارتباطات بین داده ها، منجر به چه نتایجی می شود. سپس بخشی از داده ها که در مرحله قبل از آن استفاده نشده بود به مدل ایجاد شده داده می شود ونتایج توسط معیارهای علمی مورد ارزیابی قرار میگیرند. بمنظور آزمایش عملکرد می توان داده های دیگری به مدل داده شود و نتایج حاصله با نتایج واقعی موجود مقایسه شوند.
ساختار پایان نامهاین پایان نامه شامل چهارفصل خواهد بود که فصل اول شامل یک مقدمه و ضرورت پژوهش انجام شده و هدف این پژوهش است. در فصل دوم برخی تکنیک های داده کاوی و روشهای آن مطرح و تحقیقاتی که قبلا در این زمینه انجام شده مورد بررسی قرار می گیرند. در فصل سوم به شرح مفصل پژوهش انجام شده و نرم افزار داده کاوی مورد استفاده در این پایان نامه می پردازیم و با کمک تکنیک های داده کاوی مدل هایی ارائه می شود و مدلهای ارائه شده درهرگروه با یکدیگر مقایسه شده و بهترین مدل از میان آنها انتخاب می گردد. در فصل چهارم مسائل مطرح شده جمع بندی شده و نتایج حاصله مطرح خواهند شد و سپس تغییراتی که در آینده در این زمینه می توان انجام داد پیشنهاد می شوند.

فصل دوم
193548028194000
ادبیات موضوع و تحقیقات پیشیندر این فصل ابتدا مروری بر روشهای داده کاوی خواهیم داشت سپس به بررسی تحقیقات پیشین می پردازیم.
داده کاوی و یادگیری ماشینداده کاوی ترکیبی از تکنیک های یادگیری ماشین، تشخیص الگو، آمار، تئوری پایگاه داده و خلاصه کردن و ارتباط بین مفاهیم و الگوهای جالب به صورت خودکار از پایگاه داده شرکتهای بزرگ است. هدف اصلی داده کاوی کمک به فرآیند تصمیم گیری از طریق استخراج دانش از داده هاست [Alpaydin 2010].
هدف داده کاوی آشکار کردن روندها یا الگوهایی که تا کنون ناشناخته بوده اند برای گرفتن تصمیمات بهتر است که این هدف را بوسیله به کارگیری روشهای آماری همچون تحلیل لجستیک و خوشه بندی و همچنین با استفاده از روشهای تحلیل داده به دست آمده از رشته های دیگر )همچون شبکه های عصبی در هوش مصنوعی و درختان تصمیم در یادگیری ماشین( انجام میدهد[Koh & Gervis 2010] . چون ابزارهای داده کاوی روند ها و رفتارهای آینده را توسط رصد پایگاه داده ها برای الگوهای نهان پیش بینی می کند با عث می شوند که سازمان ها تصمیمات مبتنی بر دانش گرفته و به سوالاتی که پیش از این حل آنها بسیار زمان بر بود پاسخ دهند [Ramamohan et. al 2012 ] .
داده کاوی یک ابزار مفید برای کاوش دانش از داده حجیم است. [Patil et. al 2012 ]. داده کاوی یافتن اطلاعات بامعنای خاص ازیک تعداد زیادی ازداده بوسیله بعضی ازفناوری ها به عنوان رویه ای برای کشف دانش ازپایگاه داده است، که گام های آن شامل موارد زیر هستند [Han and Kamber 2001] .
1-پاک سازی داده ها :حذف داده دارای نویز و ناسازگار
2-یکپارچه سازی داده: ترکیب منابع داده گوناگون
3-انتخاب داده: یافتن داده مرتبط با موضوع از پایگاه داده
4-تبدیل داده: تبدیل داده به شکل مناسب برای کاوش
5-داده کاوی: استخراج مدل های داده با بهره گیری از تکنولوژی
6- ارزیابی الگو: ارزیابی مدل هایی که واقعا برای ارائه دانش مفید هستند
7-ارائه دانش: ارائه دانش بعد ازکاوش به کاربران بوسیله استفاده از تکنولوژیهایی همچون ارائه بصری [Lin & Yeh 2012] .
ابزارها و تکنیک های داده کاویبا توجه به تنوع حجم و نوع داده ها، روش های آماری زیادی برای کشف قوانین نهفته در داده ها وجود دارند. این روش ها می توانند با ناظر یا بدون ناظر باشند. [Bolton & Hand 2002] در روش های با ناظر، نمونه هایی از مواردخسارتی موجود است و مدلی ساخته می شود که براساس آن، خسارتی یا غیر خسارتی بودن نمونه های جدید مشخص می شود. این روش جهت تشخیص انواع خسارت هایی مناسب است که از قبل وجود داشته اند]فولادی نیا و همکاران 1392[ .
روش های بدون ناظر، به دنبال کشف نمونه هایی هستند که کمترین شباهت را با نمونه های نرمال دارند. برای انجام فعالیت هایی که در هر فاز داده کاوی باید انجام شود از ابزارها و تکنیک های گوناگونی چون الگوریتمهای پایگاه داده، تکنیکهای هوش مصنوعی، روشهای آماری، ابزارهای گرافیک کامپیوتری و مصور سازی استفاده می شود. هر چند داده کاوی لزوما به حجم داده زیادی بعنوان ورودی نیاز ندارد ولی امکان دارد در یک فرآیند داده کاوی حجم داده زیادی وجود داشته باشد.
در اینجاست که از تکنیک ها وابزارهای پایگاه داده ها مثل نرمالسازی، تشخیص و تصحیح خطا و تبدیل داده ها بخصوص در فازهای شناخت داده و آماده سازی داده استفاده می شود. همچنین تقریبا در اکثرفرآیند های داده کاوی از مفاهیم، روشها و تکنیک های آماری مثل روشهای میانگین گیری )ماهیانه، سالیانه و . . . (، روشهای محاسبه واریانس و انحراف معیار و تکنیک های محاسبه احتمال بهره برداری های فراوانی می شود. یکی دیگر از شاخه های علمی که به کمک داده کاوی آمده است هوش مصنوعی می باشد.
هدف هوش مصنوعی هوشمند سازی رفتار ماشینها است. می توان گفت تکنیک های هوش مصنوعی بطور گسترده ای در فرآیند داده کاوی به کار می رود بطوریکه بعضی از آماردانها ابزارهای داده کاوی را بعنوان هوش آماری مصنوعی معرفی می کنند.
قابلیت یادگیری بزرگترین فایده هوش مصنوعی است که بطور گسترده ای در داده کاوی استفاده می شود. تکنیک های هوش مصنوعی که در داده کاوی بسیار زیاد مورد استفاده قرار می گیرند عبارتند از شبکه های عصبی، روشهای تشخیص الگوی یادگیری ماشین و الگوریتمهای ژنتیک ونهایتا تکنیک ها و ابزارهای گرافیک کامپیوتری و مصور سازی که بشدت در داده کاوی بکار گرفته می شوند و به کمک آنها می توان داده های چند بعدی را به گونه ای نمایش داد که تجزیه وتحلیل نتایج برای انسان براحتی امکان پذیر باشد [Gupta 2006].
روشهای داده کاوی عمده روشهای داده کاوی عبارتند از روشهای توصیف داده ها، روشهای تجزیه و تحلیل وابستگی، روشهای دسته بندی و پیشگویی، روشهای خوشه بندی، روشهای تجزیه و تحلیل نویز.
می توان روش های مختلف کاوش داده را در دو گروه روش های پیش بینی و روش های توصیفی طبقه بندی نمود. روش های پیش بینی در متون علمی به عنوان روش های با ناظر نیزشناخته می شوند. روش های دسته بندی، رگرسیون و تشخیص انحراف از روشهای یادگیری مدل در داده کاوی با ماهیت پیش بینی هستند. در الگوریتم های دسته بندی مجموعه داده اولیه به دو مجموعه داده با عنوان مجموعه داده های آموزشی و مجموعه داده های آزمایشی تقسیم می شود که با استفاده از مجموعه داده های آموزشی مدل ساخته می شود و از مجموعه داده های آزمایشی برای اعتبار سنجی و محاسبه دقت مدل ساخته شده استفاده می شود. هررکورد شامل یک مجموعه ویژگی است.
یکی از ویژگی ها، ویژگی دسته نامیده می شود و در مرحله آموزش براساس مقادیر سایر ویژگی ها برای مقادیر ویژگی دسته، مدل ساخته می شود. روشهای توصیفی الگوهای قابل توصیفی را پیدا میکنند که روابط حاکم بر داده ها را بدون در نظرگرفتن هرگونه برچسب و یا متغیرخروجی تبیین نمایند. درمتون علمی روشهای توصیفی با نام روشهای بدون ناظر نیز شناخته می شوند ]صنیعی آباده 1391[.

روشهای توصیف داده هاهدف این روشها ارائه یک توصیف کلی از داده هاست که معمولا به شکل مختصر ارائه می شود. هر چند توصیف داده ها یکی از انواع روشهای داده کاوی است ولی معمولا هدف اصلی نیست واغلب از این روش برای تجزیه و تحلیل نیاز های اولیه و شناخت طبیعت داده ها و پیدا کردن خصوصیات ذاتی داده ها یا برای ارائه نتایج داده کاوی استفاده می شود [Sirikulvadhana 2002] .
روشهای تجزیه و تحلیل وابستگی هدف این روشها پیدا کردن ارتباطات قابل توجه بین تعداد زیادی از متغیر ها یا صفات می باشد[Gupta 2006] . یکی از روشهای متداول برای کشف قواعد وابستگی مدل Apriori است که نسبت به سایر مدلهای کشف قواعد وابستگی سریعتر بوده و محدودیتی از نظر تعداد قواعد ندارد [Xindong et al 2007] . کاوش قواعد تلازمی یکی از محتواهای اصلی تحقیقات داده کاوی در حال حاضر است و خصوصا بر یافتن روابط میان آیتم های مختلف در پایگاه داده تاکید دارد [Patil et. al 2012] . سه مدل CARMA و GRI و Fpgrowth سه الگوریتم دیگر از قواعد وابستگی هستند.
روشهای دسته بندی و پیشگویی
دسته بندی یک فرآیند یافتن مدل است که برای بخش بندی داده به کلاس های مختلف برطبق بعضی محدودیت ها استفاده شده است. به بیان دیگر ما می توانیم بگوییم که دسته بندی یک فرآیند تعمیم داده بر طبق نمونه های مختلف است. چندین نمونه اصلی الگوریتم های طبقه بندی شامل C4. 5 ، K نزدیکترین همسایه، بیز ساده و SVM است [Kumar and Verna 2012].
یکی از این نوع الگوریتم ها نظریه بیز می باشد. این دسته بند از یک چارچوب احتمالی برای حل مساله استفاده می کند. یک رکورد مفروض با مجموعه ویژگی های (A1, A2…. An) را درنظر بگیرید. هدف تشخیص دسته این رکورد است. در واقع از بین دسته های موجود به دنبال دسته ای هستیم که مقدارP(C|A1, A2…. An) را بیشینه کند. پس این احتمال را برای تمامی دسته های موجود محاسبه کرده و دسته ای که این احتمال به ازای آن بیشینه شود را به عنوان دسته رکورد جدید در نظر می گیریم.
PCA=PAC PCPAرگرسیون نیز نوع دیگری از این الگوریتم ها است. پیش بینی مقدار یک متغیر پیوسته بر اساس مقادیر سایر متغیرها بر مبنای یک مدل وابستگی خطی یا غیر خطی رگرسیون نام دارد. درواقع یک بردار X داریم که به یک متغیر خروجی y نگاشت شده است. هدف محاسبه y یا همان F(X) است که از روی تخمین تابع مقدار آن محاسبه می شود.
درخت تصمیمدرخت تصمیم از ابزارهای داده کاوی است که در رده بندی داده های کیفی استفاده می شود. در درخت تصمیم، درخت کلی به وسیله خرد کردن داده ها به گره هایی ساخته می شود که مقادیری از متغیر ها را در خود جای می دهند. با ایجاد درخت تصمیم بر اساس داده های پیشین که رده آنها معلوم است، می توان داده های جدید را دسته بندی کرد. روش درخت تصمیم به طور کلی برای دسته بندی استفاده می شود، زیرا یک ساختار سلسله مراتبی ساده برای فهم کاربر و تصمیم گیری است. الگوریتم های داده کاوی گوناگونی برای دسته بندی مبتنی بر شبکه عصبی مصنوعی، قوانین نزدیکترین همسایگی و دسته بندی بیزین در دسترس است اما درخت تصمیم یکی از ساده ترین تکنیک هاست [Patil et. al 2012] . از انواع درخت های تصمیم می توان C4. 5 و C5 و Meta Decision Tree و Random Forest وJ48 را نام برد.

2-3-5-شبکه عصبیروش پرکاربرد دیگر در پیشگویی نتایج استفاده از شبکه های عصبی می باشد. شبکه های عصبی مدل ساده شده ای است که بر مبنای عملکرد مغز انسان کار می کند. اساس کار این شبکه شبیه سازی تعداد زیادی واحد پردازشی کوچک است که با هم در ارتباط هستند. به هریک از این واحد ها یک نرون گفته می شود. نرون ها بصورت لایه لایه قرار دارند و در یک شبکه عصبی معمولا سه لایه وجود دارد [Gupta 2006] . اولین لایه )لایه ورودی ( ، دومین )لایه نهان (و سومین )لایه خروجی (. لایه نهان می تواند متشکل از یک لایه یا بیشتر باشد [P--han et. al 2011 ] .
2-3-6- استدلال مبتنی بر حافظهتوانایی انسان در استدلال براساس تجربه، به توانایی او در شناخت و درک نمونه های مناسبی که مربوط به گذشته است، بستگی دارد. افراد در ابتدا تجارب مشابهی که در گذشته داشته را شناسایی و سپس دانشی که از آن ها کسب کرده است را برای حل مشکل فعلی به کار می گیرند. این فرآیند اساس استدلال مبتنی بر حافظه است. یک بانک اطلاعاتی که از رکوردهای شناخته شده تشکیل شده است مورد جستجو قرار می گیرد تارکوردهای از قبل طبقه بندی شده و مشابه با رکورد جدید یافت شود.
از این همسایه ها برای طبقه بند ی و تخمین زدن استفاده می شود. KNN یک نمونه از این الگوریتم هاست. فرض کنید که یک نمونه ساده شده با یک مجموعه از صفت های مختلف وجود دارد، اما گروهی که این نمونه به آن متعلق است نامشخص است. مشخص کردن گروه می تواند از صفت هایش تعیین شود. الگوریتم های مختلفی می تواند برای خودکار سازی فرآیند دسته بندی استفاده بشود. یک دسته بند نزدیک ترین همسایه یک تکنیک برای دسته بندی عناصر است مبتنی بردسته بندی عناصر در مجموعه آموزشی که شبیه تر به نمونه آزمایشی هستند.
باتکنیک Kنزدیکترین همسایه، این کار با ارزیابی تعداد K همسایه نزدیک انجام می شود. [Tan et al 2006] . تمام نمونه های آموزشی در یک فضای الگوی چند بعدی ذخیره شده اند. وقتی یک نمونه ناشناخته داده می شود، یک دسته بند نزدیکترین همسایه در فضای الگو برای K نمونه آموزشی که نزدیک به نمونه ناشناخته هستند جستجو می کند. نزدیکی بر اساس فاصله اقلیدسی تعریف می شود [Wilson and Martinez 1997] .
2-3-7-ماشین های بردار پشتیبانیSVM اولین بار توسط Vapnik در سال 1990 معرفی شد و روش بسیار موثری برای رگرسیون و دسته بندی و تشخیص الگو است [Ristianini and Shawe 2000] .
SVM به عنوان یک دسته بند خوب در نظر گرفته می شود زیرا کارایی تعمیم آن بدون نیاز به دانش پیشین بالاست حتی وقتیکه ابعاد فضای ورودی بسیار بالاست. هدف SVM یافتن بهترین دسته بند برای تشخیص میان اعضای دو کلاس در مجموعه آموزشی است [Kumar and Verna 2012] .
رویکرد SVM به این صورت است که در مرحله آموزش سعی دارد مرز تصمیم گیری را به گونه ای انتخاب نماید که حداقل فاصله آن با هر یک از دسته های مورد نظر را بیشینه کند. این نوع انتخاب مرز بر اساس نقاطی بنام بردارهای پشتیبان انجام می شوند.
2-3-8-روشهای خوشه بندی هدف این روشها جداسازی داده ها با خصوصیات مشابه است. تفاوت بین دسته بندی و خوشه بندی این است که در خوشه بندی از قبل مشخص نیست که مرز بین خوشه ها کجاست و برچسبهای هر خوشه از پیش تعریف شده است ولی در دسته بندی از قبل مشخص است که هر دسته شامل چه نوع داده هایی می شود و به اصطلاح برچسب های هر دسته از قبل تعریف شده اند. به همین دلیل به دسته بندی یادگیری همراه با نظارت و به خوشه بندی یادگیری بدون نظارت گفته می شود [Osmar 1999] .
2-3-9- روش K-Meansیکی از روش های خوشه بندی مدل K-Means است که مجموعه داده ها را به تعدادثابت و مشخصی خوشه، خوشه بندی می کند. روش کار آن به این صورت است که تعداد ثابتی خوشه در نظر میگیرد و رکوردها را به این خوشه ها اختصاص داده و مکرراً مراکز خوشه ها را تنظیم می کند تا زمانیکه بهترین خوشه بندی بدست آید[Xindong et al 2007].
2-3-10-شبکه کوهننشبکه کوهنن نوعی شبکه عصبی است که در این نوع شبکه نرون ها در دو لایه ورودی و خروجی قرار دارند و همه نرون های ورودی به همه نرون های خروجی متصل اندو این اتصالات دارای وزن هستند. لایه خروجی در این شبکه ها بصورت یک ماتریس دو بعدی چیده شده و به آن نقشه خروجی گفته می شود. مزیت این شبکه نسبت به سایر انواع شبکه های عصبی این است که نیاز نیست دسته یا خوشه داده ها از قبل مشخص باشد، حتی نیاز نیست تعداد خوشه ها از قبل مشخص باشد. شبکه های کوهنن با تعداد زیادی نرون شروع می شود و به تدریج که یادگیری پیش می رود، تعداد آنها به سمت یک تعداد طبیعی و محدود کاهش می یابد.
2-3-11-روش دو گاماین روش در دو گام کار خوشه بندی را انجام می دهد. در گام اول همه داده ها یک مرور کلی می شوند و داده های ورودی خام به مجموعه ای از زیر خوشه های قابل مدیریت تقسیم می شوند. گام دوم با استفاده از یک روش خوشه بندی سلسله مراتبی بطور مداوم زیر خوشه ها را برای رسیدن به خوشه های بزرگتر با هم ترکیب می کند بدون اینکه نیاز باشد که جزئیات همه داده ها را مجددا مرور کند.
2-3-12-روشهای تجزیه و تحلیل نویزبعضی از داده ها که به طور بارز و مشخصی از داده های دیگر متمایز هستند اصطلاحاً بعنوان داده خطا یا پرت شناخته می شوند که باید قبل از ورود به فاز مدلسازی و در فاز آماده سازی داده ها برطرف شوند. با وجود این زمانیکه شناسایی داده های غیر عادی یا غیر قابل انتظار مانند موارد تشخیص تقلب هدف اصلی باشد، همین نوع داده ها مفید هستند که در این صورت به آنها نویز گفته می شود [Osmar 1999].
دسته های نامتعادل]صنیعی آباده 1391[.
مجموعه داده هایی که در آنها ویزگی دسته دارای توزیع نامتعادل باشد بسیار شایع هستند. مخصوصاً این مجموعه داده ها در کاربردها و مسائل واقعی بیشتر دیده می شوند.
در چنین مسائلی با وجود اینکه تعداد رکوردهای مربوط به دسته نادر بسیار کمتر از دسته های دیگر است، ولی ارزش تشخیص دادن آن به مراتب بالاتر از ارزش تشخیص دسته های شایع است. در داده کاوی برای برخورد با مشکل دسته های نامتعادل از دو راهکار استفاده می شود:
راهکار مبتنی بر معیار
راهکار مبتنی بر نمونه برداری
راهکار مبتنی بر معیاردر دسته بندی شایع ترین معیار ارزیابی کارایی دسته بند، معیار دقت دسته بندی است. در معیار دقت دسته بندی فرض بر یکسان بودن ارزش رکوردهای دسته های مختلف دسته بندی است. در راهکار مبتنی بر معیار بجای استفاده از معیار دقت دسته بندی از معیارهایی بهره برداری می شود که بتوان بالاتر بودن ارزش دسته های نادر و کمیاب را در آنها به نحوی نشان داد. بنابراین با لحاظ نمودن معیارهای گفته شده در فرآیند یادگیری خواهیم توانست جهت یادگیری را به سمت نمونه های نادر هدایت نماییم. از جمله معیارهایی که برای حل مشکل عدم تعادل دسته ها بکار می روند عبارتند از Recall, Precession, F-Measure, AUC و چند معیار مشابه دیگر.
2-4-2-راهکار مبتنی بر نمونه بردارینمونه برداری یکی از راهکارهای بسیار موثربرای مواجهه با مشکل دسته های نامتعادل است. ایده اصلی نمونه برداری آن است که توزیع نمونه ها را به گونه ای تغییر دهیم که دسته کمیاب به نحو پررنگ تری در مجموعه داده های آموزشی پدیدار شوند. سه روش برای این راهکار وجود دارد که عبارتند از:
الف- نمونه برداری تضعیفی:
در این روش نمونه برداری، توزیع نمونه های دسته های مساله به گونه ای تغییر می یابند که دسته شایع به شکلی تضعیف شود تا از نظرفراوانی با تعداد رکوردهای دسته نادر برابری کند. به این ترتیب هنگام اجرای الگوریتم یادگیری، الگوریتم ارزشی مساوی را برای دو نوع دسته نادر و شایع درنظر می گیرد.
ب- نمونه برداری تقویتی:
این روش درست برعکس نمونه برداری تضعیفی است. بدین معنی که نمونه های نادر کپی برداری شده و توزیع آنها با توزیع نمونه های شایع برابر می شود.
ج- نمونه برداری مرکب:
در این روش از هردو عملیات تضعیفی و تقویتی بصورت همزمان استفاده میشود تا توزیع مناسب بدست آید.
در این پژوهش با توجه به کمتر بودن نسبت نمونه نادر یعنی منجر به خسارت شده به نمونه شایع از روش نمونه برداری تضعیفی استفاده گردید که کل تعداد نمونه ها به حدود 3 هزار رکورد تقلیل پیدا کرد و توزیع نمونه ها به نسبت مساوی بوده است. شایان ذکر است این نمونه برداری پس از انجام مرحله پاک سازی داده ها انجام شد که خود مرحله پاکسازی با عث تقلیل تعداد نمونه های اصلی نیز گردیده بود.
پیشینه تحقیقسالهاست که محققان در زمینه بیمه و مسائل مرتبط با آن به تحقیق پرداخته اند و از جمله مسائلی که برای محققان بیشتر جذاب بوده است می توان به کشف تقلب اشاره کرد.
Brockett و همکاران [Brockett et. al 1998] ابتدا به کمک الگوریتم تحلیل مولفه های اصلی (PCA) به انتخاب ویژگی ها پرداختند و سپس با ترکیب الگوریتم های خوشه بندی و شبکه های عصبی به کشف تقلبات بیمه اتومبیل اقدام کردند. مزیت این کار ترکیب الگوریتمها و انتخاب ویژگی بوده که منجر به افزایش دقت خروجی بدست آمده گردید.
Phua و همکاران [ Phua et. al 2004] با ترکیب الگوریتم های شبکه های عصبی پس انتشاری ، بیزساده و درخت تصمیم c4.5 به کشف تقلب در بیمه های اتومبیل پرداختند.نقطه قوت این کار ترکیب الگوریتم ها بوده اما بدلیل عدم کاهش ویژگی ها و کاهش ابعاد مساله میزان دقت بدست آمده در حد اعلی نبوده است.
Allahyari Soeini و همکاران [Allahyari Soeini et. al 2012] نیز یک متدلوژی با استفاده از روشهای داده کاوی خوشه بندی ودرخت تصمیم برای مدیریت مشتریان ارائه دادند. از ایرادات این روش میتوان عدم استفاده از الگوریتم های دسته بندی و قوانین انجمنی را نام برد.
مورکی علی آباد ] مورکی علی‌آباد1390[ تحقیقی داشته است که اخیراً در زمینه بیمه صورت گرفته و درمورد طبقه‌بندی مشتریان صنعت بیمه با هدف شناسایی مشتریان بالقوه با استفاده از تکنیک‌های داده‌کاوی (مورد مطالعه: بیمه‌گذاران بیمه آتش‌سوزی شرکت بیمه کارآفرین (که هدف آن دسته بندی مشتریان صنعت بیمه بر اساس میزان وفاداری به شرکت، نوع بیمه نامه های خریداری شده، موقعیت جغرافیایی مکان های بیمه شده و میزان جذب به شرکت بیمه در بازه زمانی 4 سال گذشته بوده است. روش آماری مورد استفاده از تکنیک های داده کاوی نظیر درخت تصمیم و دسته بندی بود. این تحقیق نیز چون نمونه آن قبلا انجام شده بوده از الگوریتم های متفاوت استفاده نکرده است. همچنین سعی بر بهبود تحقیق قبلی نیز نداشته است. وجه تمایز این تحقیق با نمونه قبلی استفاده از ویژگی های متفاوت بوده است.
عنبری ]عنبری 1389[ نیز پژوهشی در خصوص طبقه بندی ریسک بیمه گذاران در رشته بیمه بدنه اتومبیل با استفاده از داده کاوی داشته است که هدف استفاده از داده های مربوط به بیمه نامه بدنه از کل شرکتهای بیمه (بانک اطلاعاتی بیمه خودرو) بوده و سعی بر آن شده است تا بررسی شود که آیا میتوان بیمه گذاران بیمه بدنه اتومبیل را از نظر ریسک طبقه بندی کرد؟ و آیا درخت تصمیم برای طبقه بندی بیمه گذاران بهترین ابزار طبقه بندی می باشد؟ و آیا سن و جنسیت از موثرترین عوامل در ریسک بیمه گذار محسوب می شود؟ نتایج این طبقه بندی به صورت درخت تصمیم و قوانین نشان داده شده است. ونتایج حاصل از صحت مدل درخت تصمیم با نتایج الگوریتم های شبکه عصبی و رگرسیون لجستیک مورد مقایسه قرار گرفته است. از مزیت های این تحقیق استفاده از الگوریتم های متفاوت و مقایسه نتایج حاصله برای بدست آوردین بهترین الگوریتم ها بوده است.
رستخیز پایدار]رستخیز پایدار 1389[ تحقیقی دیگر در زمینه بخش بندی مشتریان بر اساس ریسک با استفاده از تکنیک داده کاوی (مورد مطالعه: بیمه بدنه اتومبیل بیمه ملت) داشته است. با استفاده از مفاهیم شبکه خود سازمانده بخش بندی بر روی مشتریان بیمه بدنه اتومبیل بر اساس ریسک صورت گرفت. در این تحقیق عوامل تأثیرگذار بر ریسک بیمه گذاران طی دو مرحله شناسایی گردید. در مرحله اول هیجده فاکتور ریسک در چهار گروه شامل مشخصات جمعیت شناختی، مشخصات اتومبیل، مشخصات بیمه نامه و سابقه راننده از بین مقالات علمی منتشر گردیده در ژورنال های معتبر در بازه سال های 2000 الی 2009 استخراج گردید و در مرحله دوم با استفاده از نظرسنجی از خبرگان فاکتورهای نهایی تعیین گردید. مشتریان بیمه بدنه اتومبیل در این تحقیق با استفاده از شبکه های عصبی خودسازمانده به چهار گروه مشتریان با ریسک های متفاوت بخش بندی گردیدند. مزیت این تحقیق استفاده از نظر خبرگان بیمه بوده و ایراد آن عدم استفاده از ویژگی های بیشتر و الگوریتم های انتخاب ویژگی بوده است.
ایزدپرست  ]ایزدپرست1389[ همچنین تحقیقی در مورد ارائه چارچوبی برای پیش بینی خسارت مشتریان بیمه بدنه اتومبیل با استفاده از راهکار داده کاوی انجام داده است که چارچوبی برای شناسایی مشتریان بیمه بدنه اتومبیل ارائه می‌گردد که طی آن میزان خطرپذیری مشتریان پیش‌بینی شده و مشتریان بر اساس آن رده‌بندی می‌گردند. در نتیجه با استفاده از این معیار (سطح خطرپذیری) و نوع بیمه‌نامه مشتریان، میتوان میزان خسارت آنان را پیش‌بینی کرده و تعرفه بیمه‌نامه متناسب با ریسک آنان تعریف نمود. که این مطلب می‌تواند کمک شایانی برای شناسایی مشتریان و سیاستگذاری‌های تعرفه بیمه نامه باشد. در این تحقیق از دو روش خوشه‌بندی و درخت‌تصمیم استفاده می‌گردد. در روش خوشه‌بندی مشتریان بر اساس ویژگی هایشان در خوشه هایی تفکیک شده، سپس میانگین سطح خسارت در هر یک از این خوشه‌ها را محاسبه میکند. حال مشتریان آتی با توجه به اینکه به کدامیک از این خوشه‌ها شبیه تر هستند در یکی از آنها قرار می‌گیرند تا سطح خسارتشان مشخص گردد. در روش درخت‌تصمیم با استفاده از داده‌های مشتریان، درختی را بر اساس مجموعه‌ای از قوانین که بصورت "اگر-آنگاه" می‌باشد ایجاد کرده و سپس مشتریان جدید با استفاده از این درخت رده‌بندی می‌گردند. در نهایت هر دو این مدلها مورد ارزیابی قرار می‌گیرد. ایراد این روش در عدم استفاده از دسته بند ها بوده است. چون ماهیت تحقیق پیش بینی بوده است استفاده از دسته بند ها کمک شایانی به محقق در تولبد خروجی های حذاب تر می کرد.
خلاصه فصلعمده پژوهشهایی که درخصوص داده های بیمه ای صورت گرفته کمتر به سمت پیش بینی سود و زیان شرکتهای بیمه بوده است. در موارد مشابه نیزپیش بینی خسارت مشتریان انجام شده که هدف دسته بندی مشتریان بوده است. موضوع این پژوهش اگرچه از نوع همسان با تحقیقات گفته شده است اما در جزئیات بیمه شخص ثالث را پوشش می دهد که درکشور ما یک بیمه اجباری تلقی می شود. همچنین تعداد خصیصه هایی که در صدور یا خسارت این بیمه نامه دخالت دارند نسبت به سایر بیمه های دیگر بیشتر بوده ضمن اینکه بررسی سود یا زیان بیمه شخص ثالث با استفاده از دانش نوین داده کاوی کارتقریبا جدیدی محسوب می شود.

فصل سوم
2087880229743000
شرح پژوهشدر این فصل هدف بیان مراحل انجام این پژوهش و تحلیل خروجی های بدست آمده می باشد.

انتخاب نرم افزاردر اولین دهه آغاز به کار داده کاوی و در ابتدای امر، هنوز ابزار خاصی برای عملیات کاوش وجود نداشت و تقریبا نیاز بود تا تمامی تحلیل گران، الگوریتمهای موردنظر داده کاوی و یادگیری ماشین را با زبان های برنامه نویسی مانند c یا java یا ترکیبی از چند زبان پیاده سازی کنند. اما امروزه محیط های امکان پذیر برای این امر، با امکانات مناسب و قابلیت محاوره گرافیکی زیادی را می توان یافت]صنیعی آباده 1391[.
Rapidminerاین نرم افزار یک ابزار داده کاوی متن باز است که به زبان جاوا نوشته شده و از سال 2001 میلادی تا به حال توسعه داده شده است. در این نرم افزار سعی تیم توسعه دهنده بر این بوده است که تا حد امکان تمامی الگوریتم های رایج داده کاوی و همچنین یادگیری ماشین پوشش داده شوند. بطوری که حتی این امکان برای نرم افزار فراهم شده است تا بتوان سایر ابزارهای متن باز داده کاوی را نیز به آن الحاق نمود. رابط گرافیکی شکیل و کاربر پسند نرم افزار نیز آن را یک سرو گردن بالاتر از سایر ابزارهای رقیب قرار میدهد]صنیعی آباده 1391[.
مقایسه RapidMiner با سایر نرم افزار های مشابهدر اینجا دو نرم افزار مشهور متن باز را با RapidMiner مقایسه خواهیم کرد و معایب و مزایای آنها را بررسی می کنیم.
الف-R
یک زبان برنامه نویسی و یک پکیج داده کاوی به همراه توابع آماری است و بر پایه زبان های s و scheme پیاده سازی شده است. این نرم افزار متن باز، حاوی تکنیک های آماری مانند: مدل سازی خطی و غیرخطی، آزمون های کلاسیک آماری، تحلیل سری های زمانی، دسته بندی، خوشه بندی، و همچنین برخی قابلیت های گرافیکی است. R را می توان در محاسبات ماتریسی نیز بکار برد که این امر منجر به استفاده از آن در علم داده کاوی نیز می شود.
-مزایا:
شامل توابع آماری بسیار گسترده است.
بصورت بسیارمختصر قادر به حل مسائل آماری است.
دربرابر سایر نرم افزار های مرسوم کار با آرایه مانند Mathematica, PL, MATLAB, LISP/Scheme قدرت مند تر است.
با استفاده از ویژگی Pipeline قابلیت ترکیب بالایی را با سایر ابزارها و نرم افزارها دارد.
توابع نمودار مناسبی دارد.
-معایب:
فقدان واسط کاربری گرافیک
فقدان سفارشی سازی لزم جهت داده کاوی
ساختار زبانی کاملا متفاوت نسبت به زبان های برنامه نویسی مرسوم مانندc, PHP, java, vb, c#.
نیاز به آشنایی با زبانهای آرایه ای
قدیمی بودن این زبان نسبت به رقبا. این زبان در 1990 ساخته شده است.
ب- Scipy
یک مجموعه از کتابخانه های عددی متن باز برای برنامه نویسی به زبان پایتون است که برخی از الگوریتم های داده کاوی را نیز پوشش می دهد.
-مزایا
برای کاربردهای ریاضی مناسب است.
عملیات داده کاوی در این نرم افزار چون به زبان پایتون است راحت انجام می شود.
-معایب
الگوریتم های یادگیری مدل در این کتابخانه هنوز به بلوغ کامل نرسیده اند و درحال تکامل هستند.
برای پیاده سازی الگوریتم های داده کاوی توسط این ابزار باید از ترکیب های متفاوت آنچه در اختیار هست استفاده کرد.
ج-WEKA
ابزار رایج و متن باز داده کاوی است که کتابخانه های آماری و داده کاوی بسیاری را شامل میشود. این نرم افزار بوسیله جاوا نوشته شده است و در دانشگاه وایکاتو در کشور نیوزلند توسعه داده شده است.
-مزایا
دارای بسته های فراوان یادگیری ماشین.
دارای نمای گرافیکی مناسب.
مشخصا به عنوان یک ابزار داده کاوی معرفی شده است.
کار کردن با آن ساده است.
اجرای همزمان چندین الگوریتم و مقایسه نتایج.
همانطور که مشخص شد weka در مقابل دیگر نرم افزار های بیان شده به لحاظ قدرت و کاربر پسندی به Rapidminer نزدیک تر است و شباهت های زیادی به هم دارند زیرا که:
هردو به زبان جاوا نوشته شده اند.
هردو تحت مجوزGPL منتشر شده اند.
Rapidminer بسیاری از الگوریتمهای weka را در خود بارگذاری میکند.
اما weka معایبی نسبت به Rapidminer دارد از جمله اینکه:
در اتصال به فایلهای حاوی داده Excel و پایگاه های داده که مبتنی بر جاوا نیستند ضعیف عمل میکند.
خواندن فایلهای csv به شکل مناسبی سازماندهی نشده است.
به لحاظ ظاهری در رده پایینتری قرار دارد.
در نهایت بعد از بررسی های انجام شده حتی در میان نرم افزار های غیرمتن باز تنها ابزاری که کارایی بالاتری از Rapidminer داشت statistica بود که متن باز نبوده و استفاده از آن نیازمند تقبل هزینه آن است]صنیعی آباده 1391[.
در یازدهمین و دوازدهمین بررسی سالانه KDDnuggets Data Mining / Analytics رای گیری با طرح این سوال که کدام ابزار داده کاوی را ظرف یک سال گذشته برای یک پروژه واقعی استفاده کرده ایددر سال 2010 از بین 912 نفر و در سال 2011 ازبین 1100 نفر انجام شد. توزیع رای دهندگان بدین صورت بوده است:
اروپای غربی 37%
آمریکای شمالی 35%
اروپای شرقی 10%
آسیا 6%
اقیانوسیه 4%
آمریکای لاتین 4%
آفریقا و خاورمیانه %4
نتایج به شرح جدول 3-1 بوده است :
جدول شماره 3-1: نتایج رای گیری استفاده از نرم افزارهای داده کاوی
2011 Vote 2010 Vote Software name
37. 8% 27. 7% Rapidminer
29. 8% 23. 3% R
24. 3% 21. 8% Excel
12. 1% 13. 6% SAS
18. 4% 12. 1% Your own code
19. 2% 12. 1% KNIMe
14. 4% 11. 8% WEKA
1. 6% 10. 6% Salford
6. 3% 8. 5% Statistica
همانطور که نتایج رای گیری مشخص میکند نرم افزار Rapidminer بیشترین استفاده کننده را دارد.
در این پایان نامه نیز عملیات داده کاوی توسط این نرم افزار انجام می شود. ناگفته نماند در قسمتهایی از نرم افزار minitab و Clementine12 نیز برای بهینه کردن پاسخ بدست آمده و بالابردن کیفیت نتایج استفاده شده است.

داده ها داده های مورد استفاده در این پژوهش شامل مجموعه بیمه نامه های شخص ثالث صادر شده استان کهگیلویه و بویراحمد در سال 1390 شمسی بوده که بیمه نامه های منجر شده به خسارت نیز در این لیست مشخص گردیده اند. تعداد کل رکوردها حدود 20 هزار رکورد بوده که از این تعداد تقریباً 7. 5 درصد یعنی حدود 1500 رکوردمنجر به خسارت گردیده اند.
3-2-1- انتخاب دادهداده مورد استفاده در این پژوهش شامل دو مجموعه داده به شرح زیر بوده است:
صدور: اطلاعات بیمه نامه های صادره
خسارت: جزئیات خسارت پرداختی ازمحل هر بیمه نامه که خسارت ایجاد کرده
3-2-2-فیلدهای مجموعه داده صدور
این فیلدها در حالت اولیه 137 مورد به شرح جدول 3-2 بوده است.
3-2-3-کاهش ابعاد
در این پژوهش بخاطر موثرنبودن فیلدهایی اقدام به حذف این مشخصه ها کرده و فیلدهای موثر نهایی به 42 فیلد کاهش یافته که به شرح جدول 3-3 بدست آمده اند. کاهش ابعاد میتواند شامل حذف فیلدهای موثر که دارای اثر بسیار ناچیز درمقابل دیگر فیلدها است نیز باشد.
جدول شماره 3-2: فیلدهای اولیه داده های صدور
ردیف نام فیلد ردیف نام فیلد ردیف نام فیلد
1 بیمه‌نامه 33 مدت بیمه 65 تعهدمازاد
2 سال‌صدوربیمه‌نامه 34 زمان‌شروع 66 کدنوع‌تعهدسرنشین
3 رشته‌بیمه 35 شغل‌بیمه‌گذار 67 میزان‌تعهدسرنشین
4 نمایش سند 36 سن‌بیمه‌گذار 68 حق‌بیمه‌ثالث‌قانونی
5 مکانیزه 37 سال‌کارت 69 ثالث قانونی+تعدددیات
6 دستی 38 سریال‌کارت 70 حق‌بیمه‌بند4
7 وب‌بنیان 39 کدوسیله‌نقلیه 71 حق‌بیمه‌ماده1
8 نام‌استان 40 کدزیررشته‌آمار 72 حق‌بیمه‌مازاد
9 نام‌شعبه 41 نوع‌وسیله‌نقلیه 73 حق‌بیمه‌سرنشین
10 کدشعبه 42 سیستم 74 مالیات
11 شعبه‌محل‌صدور 43 سال ساخت 75 مازادجانی
12 شعبه 44 رنگ 76 حق‌بیمه‌مازادمالی
13 نمایندگی‌محل‌صدور 45 شماره‌شهربانی 77 عوارض‌ماده92
14 کددولتی 46 شماره‌موتور 78 حق‌بیمه‌دریافتی
15 نمایندگی 47 شماره‌شاسی 79 tadodflg
16 دولتی 48 تعدادسیلندر 80 حق‌بیمه‌تعددخسارت
17 صادره‌توسط شعبه 49 کدواحدظ‌رفیت 81 جریمه‌بیمه‌مرکزی
18 کارمندی 50 ظرفیت 82 حق‌بیمه‌صادره‌شعبه
19 کدصادره‌توسط شعبه 51 شرح‌مورداستفاده 83 حق‌بیمه‌صادره‌نمایندگی
20 سریال‌بیمه‌نامه 52 یدک‌دارد؟ 84 کداضافه‌نرخ‌حق‌بیمه
21 شماره‌بیمه‌نامه 53 اتاق‌وسیله‌نقلیه 85 اضافه‌نرخ‌ثالث
22 نام‌بیمه‌گذار 54 نوع‌پلاک 86 اضافه‌نرخ‌بند4
23 آدرس‌بیمه‌گذار 55 جنسیت 87 اضافه‌نرخ‌مازاد
24 تلفن‌بیمه‌گذار 56 کدنوع‌بیمه‌نامه 88 تعدددیات
25 کدسازمان 57 نوع‌بیمه 89 اضافه‌نرخ‌تعدددیات
26 نام‌سازمان 58 بیمه‌نامه‌سال‌قبل 90 اضافه‌نرخ‌ماده‌یک
27 کدنوع‌بیمه 59 انقضاسال‌قبل 91 دیرکردجریمه
28 cbrn. cod 60 بیمه‌گرقبل 92 کدملی‌بیمه‌گذار
29 نوع‌بیمه 61 شعبه‌قبل 93 صادره‌توسط شعبه
30 تاریخ‌صدور 62 خسارت‌داشته‌؟ 94 نوع‌مستند1
31 تاریخ‌شروع 63 تعهدمالی 95 شماره‌مستند1
32 تاریخ‌انقضا 64 تعهدبدنی 96 تاریخ‌مستند1
ادامه جدول شماره 3-2: فیلدهای اولیه داده های صدور
ردیف نام فیلد ردیف نام فیلد ردیف نام فیلد
97 مبلغ‌مستند1 111 تخفیف ایمنی 125 کداقتصادی
98 شماره‌حساب1 112 سایرتخفیف ها 126 کدملی
99 بانک1 113 ملاحظات 127 تاریخ‌ثبت
100 نوع‌مستند2 114 نام‌کاربر 128 کدشعبه‌صادرکننده‌اصلی
101 شماره‌مستند2 115 تاریخ‌سند 129 کدنمایندگی‌صادرکننده‌اصلی
102 تاریخ‌مستند2 116 کدشهربانی 130 کدسازمان‌صادرکننده‌اصلی
103 مبلغ‌مستند2 117 شعبه‌محل‌نصب 131 سال
104 شماره‌حساب2 118 کدمحل‌نصب 132 ماه
105 بانک2 119 دستی/مکانیزه 133 نوع
106 تخفیف‌نرخ‌اجباری 120 تیک‌باحسابداری 134 crecno
107 تخفیف‌نرخ‌اختیاری 121 سال‌انتقال 135 type_ex
108 تخفیف عدم خسارت 122 ماه‌انتقال 136 updflg
109 تخفیف صفرکیلومتر 123 sysid 137 hsab_sync
110 تخفیف گروهی 124 trsid کداقتصادی
جدول شماره 3-3: فیلدهای نهایی داده های صدور
ردیف نام فیلد ردیف نام فیلد ردیف نام فیلد
1 ماه 15 تعهدمازاد 29 تاریخ‌شروع
2 سال 16 تعهدبدنی 30 تاریخ‌صدور
3 کدنمایندگی‌صادرکننده‌اصلی 17 تعهدمالی 31 نام‌سازمان
4 تخفیف گروهی 18 بیمه‌نامه‌سال‌قبل 32 شماره‌بیمه‌نامه
5 تخفیف عدم خسارت 19 نوع‌بیمه 33 کارمندی
6 نوع‌مستند1 20 نوع‌پلاک 34 صادره‌توسط شعبه
7 دیرکردجریمه 21 شرح‌مورداستفاده 35 دولتی
8 کداضافه‌نرخ‌حق‌بیمه 22 ظرفیت 36 نمایندگی‌محل‌صدور
9 حق‌بیمه‌دریافتی 23 تعدادسیلندر 37 خسارتی؟
10 عوارض‌ماده92 24 سال ساخت 38 مبلغ خسارت
11 مالیات 25 سیستم 39 تاریخ ایجادحادثه
12 حق‌بیمه‌سرنشین 26 نوع‌وسیله‌نقلیه 40 بیمه گر زیاندیده اول
13 حق‌بیمه‌مازاد 27 مدت بیمه 41 تعداد زیاندیدگان مصدوم
14 حق‌بیمه‌ثالث‌قانونی 28 تاریخ‌انقضا 42 تعداد زیاندیدگان متوفی
در کاهش ابعاد این مساله برای حذف فیلدهای مختلف نظرات کارشناسان بیمه نیز لحاظ شده است. جدول 3-4 فیلدهای حذف شده و علت حذف آنها را بیان کرده است.
جدول شماره 3-4: فیلدهای حذف شده داده های صدور و علت حذف آنها
نام فیلد حذف شده علت حذف
Crecno-type_ex-updflg-hsab_sync-کدمحل‌نصب-دستی/مکانیزه-تیک‌باحسابداری-سال‌انتقال-ماه‌انتقال-sysid-trsid-کدزیررشته آمار-نمایش سند-مکانیزه-دستی-وب‌بنیان-Cbrn. cod کاربرد آماری
نوع-کد شعبه صادرکننده-شعبه محل نصب-کدشهربانی-سایرتخفیف ها-تخفیف ایمنی-تخفیف صفر کیلومتر-تخفیف نرخ اختیاری-تخفیف نرخ اجباری-خسارت داشته؟-شعبه قبل-جنسیت-کد نوع بیمه نامه-یدک دارد-
اتاق وسیله نقلیه-سن بیمه گذار-شغل بیمه گذار-زمان شروع-کد نوع بیمه دارای مقدار یکسان یا null
کد سازمان صادر کننده-کد نوع تعهد سرنشین-کدواحدظرفیت-کد وسیله نقلیه-کد سازمان-کد صادره توسط-نمایندگی-کد دولتی بجای این کد از فیلد اسمی معادل آن استفاده شده است و یا برعکس زیرا در نتایج خروجی قابل فهم تر خواهد بود.
تاریخ ثبت-تاریخ سند-بیمه گر قبل-مبلغ -مستند 1و2-اضافه‌نرخ‌ثالث-4اضافه‌نرخ‌بند-
اضافه‌نرخ‌مازاد-میزان تعهد سرنشین-تعدددیات-اضافه‌نرخ‌تعدددیات-اضافه‌نرخ‌ماده‌یک-تاریخ مستند1و2-شماره -حساب 1و2-بانک1و2 دارای مقدار تکراری
کدملی-بیمه نامه-کداقتصادی-نوع مستند2-
شماره مستند1و2-نام کاربر-ملاحظات-
کدملی بیمه گذار-شماره شاسی-شماره موتور-
شماره شهربانی-سریال کارت-سال کارت-
نام‌استان-نام‌شعبه-کدشعبه-شعبه‌محل‌صدور
شعبه-سال‌صدوربیمه‌نامه-رشته‌بیمه-رنگ-تلفن بیمه گذار-نام بیمه گذار-آدرس بیمه گذار-سریال بیمه نامه بدون تاثیر
حق‌بیمه‌تعددخسارت-جریمه‌بیمه‌مرکزی-
حق‌بیمه‌صادره‌شعبه-حق‌بیمه‌صادره‌نمایندگی-
مازادجانی-حق‌بیمه‌مازادمالی-حق بیمه ماده1-
حق بیمه ماده4-ثالث قانونی + تعدد دیات- انقضا سال قبل بخشی از فیلد انتخاب شده
جدول 3-5: فیلدهای استخراج شده از داده های خسارت
مبلغ خسارت
تاریخ ایجادحادثه
بیمه گر زیاندیده اول
تعداد زیاندیدگان مصدوم
تعداد زیاندیدگان متوفی
3-2-4- فیلدهای مجموعه داده خسارتاز مجموعه داده خسارت فقط فیلدهای مشخص کننده میزان خسارت و جزئیات لازم استخراج شده است. متاسفانه اطلاعات مفید تری مثل سن راننده مقصر، میزان تحصیلات و. . . در این مجموعه داده وجود نداشته است و چون هنگام ثبت خسارت برای یک بیمه نامه از اطلاعات کلیدی داده های صدور استفاده می شود، با توجه به اینکه از مرحله قبل مهمترین فیلدهای داده های صدور را در دسترس داریم بنابراین با ادغام فیلدهای خسارت و صدور به اطلاعات جامعی در خصوص یک بیمه نامه خاص دسترسی خواهیم داشت. مشخصه ها استخراج شده از داده های خسارت طبق جدول 3-5 است.

3-2-5-پاکسازی داده هاداده ها در دنیای واقعی ممکن است دارای خطا، مقادیر از دست رفته، مقادیر پرت و دورافتاده باشند [Jiawei Han, 2010]. در مرحله پاکسازی با توجه به نوع داده ممکن است یک یا چند روش پاکسازی بر روی داده اعمال شود.
3-2-6- رسیدگی به داده های از دست رفتهدر این قسمت از کار اقدام به رفع Missing data نموده که خود مرحله مهمی از پاکسازی داده بحساب می آید. در مرحله ابتدایی با مرتب سازی تمام ویژگی های قابل مرتب سازی در نرم افزار Microsoft Excel اقدام به کشف مقادیر از دست رفته کرده و از طریق دیگر ویژگی های هر رکورد مقدار از دست رفته را حدس زده ایم. همچنین درحین انتقال داده به محیط داده کاوی مقادیر از دست رفته نیز مشخص می گردند. در بعضی موارد بدلیل تعداد زیاد ویژگی های از دست رفته اقدام به حذف کامل رکورد نمودیم. این کار برای زمانی که داده ها در حجم انبوهی وجود دارند مفید واقع میشوند اما زمانی که تعداد رکوردها کم می باشد اجتناب از این عمل توصیه می شود. برای ویژگی نوع بیمه که از نوع چند اسمی بوده است فقط دو مقدار"کارمندی" و "عادی" وجود داشته که تعداد 49 مورد فاقد مقدار بوده است. کل تعداد بیمه کارمندی 27 مورد بوده است. با توجه به کم بودن تعداد داده های ازدست رفته این فیلد و پس از مقایسه نام بیمه گذاران با اسم کارمندان مشخص شد هیچ کدام از موارد فوق کارمندی نبوده و همه از نوع عادی بوده اند.
از جمله فیلدهای دارای مقادیر از دست رفته و روش رفع ایراد آنها عبارتند از:
سیستم*** 70 مورد***تشخیص با توجه به دیگر ویژگی ها
نوع وسیله نقلیه***33مورد***تشخیص با توجه به دیگر ویژگی ها
شرح مورد استفاده***11مورد***تشخیص با توجه به دیگر ویژگی هاتعدادسیلندر***2مورد***تشخیص با توجه به دیگر ویژگی ها
دولتی***28 مورد***تشخیص از روی پلاک
ماه***130 مورد***تشخیص از روی تاریخ صدور
نوع بیمه***49مورد***تشخیص از روی نام بیمه گذار
تعداد رکوردهایی که مقادیرازدست رفته در چند ویژگی مهم را داشته اند و حذف شده اند حدود 350 مورد بوده است.
3-2-7-کشف داده دور افتادهبعضی از مقادیر بسته به نوع داده علی رغم پرت تشخیص داده شدن مقادیر صحیحی می باشند. بنابراین حذف اینگونه داده ها برای کاستن پیچیدگی مساله میتواند موجب حذف قوانین مهمی در الگوریتم های مبتنی برقانون یا درختهای تصمیم شود. پس بررسی خروجی الگوریتم توسط یک فردخبره در موضوع مساله می تواند مانع از این اتفاق شود. نوع برخورد با داده پرت میتواند شامل حذف داده پرت، تغییر مقدار، حذف رکورد و در مواردی حذف مشخصه باشد.
برای تشخیص داده پرت از نمودار boxplot نرم افزار minitab 15 استفاده گردید. در این نمودار از مفهوم درصدک استفاده میشود که داده های بین 25% تا 75% که به ترتیب با Q1 و Q3 نشان داده می شوند مهم ترین بخش داده ها هستند. X50% نیز میانه را نشان می دهد و با یک خط در وسط نمودار مشخص می شود. Interquartile range (IQR) نیز مفهوم دیگری است که برابر است با IQR = Q3-Q1 .
مقادیر بیشتر از Q3 + [(Q3 - Q1) X 1. 5] و کمتر از Q1 - [(Q3 - Q1) X 1. 5]داده پرت محسوب می شوند. برای انجام اینکار نمودار boxplot را روی تک تک مشخصه های داده ها به اجرا در آورده و نتایج مطابق جدول 3-6 حاصل گردید.
جدول 3-6: نتایج نمودار boxplot
نام فیلد محاسبه مقادیر پرت توضیحات
تعداد زیاندیدگان متوفی Q1=0, Q3=0, IQR=0
Q3 + [(Q3 - Q1) X 1. 5]=0
Q1 - [(Q3 - Q1) X 1. 5]=0 مقدار 1و2 نشان داده شده صحیح می باشد
تعداد زیاندیدگان مصدوم Q1=0, Q3=0, IQR=0
Q3 + [(Q3 - Q1) X 1. 5]=0
Q1 - [(Q3 - Q1) X 1. 5]=0 1و2و3 نشان داده شده صحیح می باشد
بیمه گر زیاندیده اول Q1=0, Q3=0, IQR=0
Q3 + [(Q3 - Q1) X 1. 5]=0
Q1 - [(Q3 - Q1) X 1. 5]=0 مقدار 1و2و3و. . . نشان داده شده صحیح می باشد و عدد 99 مقداری صحیح است که به معنی ندارد استفاده میگردد
مبلغ خسارت Q1=0, Q3=0, IQR=0
Q3 + [(Q3 - Q1) X 1. 5]=0
Q1 - [(Q3 - Q1) X 1. 5]=0 مبلغ خسارت 1.658.398.000 ریال و 900.000.000 ریال واقعا پرداخت گردیده است
تعداد سیلندر Q1=4, Q3=4, IQR=0
Q3 + [(Q3 - Q1) X 1. 5]=4
Q1 - [(Q3 - Q1) X 1. 5]=4مقدار 5 به عنوان تعداد سیلندر ناصحیح می باشد
ظرفیت Q1=5, Q3=5, IQR=0
Q3 + [(Q3 - Q1) X 1. 5]=5
Q1 - [(Q3 - Q1) X 1. 5]=5 مقادیر بین 1 تا 96 ظرفیتهای منطقی بر اساس تناژ یا سرنشین بوده و صحیح است اما مقدار 750 نا صحیح است
نوع پلاک Q1=3, Q3=3, IQR=0
Q3 + [(Q3 - Q1) X 1. 5]=3
Q1 - [(Q3 - Q1) X 1. 5]=3 مقادیر با مفهوم بوده و دور افتاده نیست
بیمه نامه سال قبل Q1=1, Q3=1, IQR=0
Q3 + [(Q3 - Q1) X 1. 5]=1
Q1 - [(Q3 - Q1) X 1. 5]=1 مقادیر عددی 0 یا 1 به معنی داشتن یا نداشتن بوده و صحیح است
تعهدات مالی Q1=0, Q3=0, IQR=0
Q3 + [(Q3 - Q1) X 1. 5]=0
Q1 - [(Q3 - Q1) X 1. 5]=0 مقادیر با مفهوم بوده و دور افتاده نیست
حق بیمه ثالث قانونی Q1=1992600, 3=3332500, IQR=1339900
Q3 + [(Q3 - Q1) X 1. 5]=5342350
Q1 - [(Q3 - Q1) X 1. 5]=17250 مقادیر با مفهوم بوده و دور افتاده نیست
حق بیمه مازاد Q1=0, Q3=9100, IQR=9100
Q3 + [(Q3 - Q1) X 1. 5]=22750
Q1 - [(Q3 - Q1) X 1. 5]=13650 مقادیر با مفهوم بوده و دور افتاده نیست
دیرکرد جریمه Q1=0, Q3=0, IQR=0
Q3 + [(Q3 - Q1) X 1. 5]=0
Q1 - [(Q3 - Q1) X 1. 5]=0 مقادیر با مفهوم بوده و دور افتاده نیست
تخفیف عدم خسارت Q1=610080, Q3=1495200, IQR=885120
Q3 + [(Q3 - Q1) X 1. 5]=2822880
Q1 - [(Q3 - Q1) X 1. 5]=717600 مقادیر با مفهوم بوده و دور افتاده نیست
3-2-8-انبوهش دادهبا ادغام کردن داده های صدور و خسارت به خلق ویژگیهای جدیدی دست زده ایم. چون داده ها در دو فایل جدا گانه بوده و حجم داده زیاد بوده است برای ادغام از پرس و جوی نرم افزار Microsoft Access استفاده شد. برای تشخیص بیمه نامه های خسارت دیده از فیلد شماره بیمه نامه که در هردوفایل مشترک بود استفاده کردیم.
3-2-9- ایجاد ویژگی دستهدر این مرحله پس از ادغام ویژگی های مختلف اقدام به ایجاد یک فیلد برای تمام رکوردهایی که منجر به خسارت شده اند می نماییم. این فیلد در الگوریتمهای دسته بندی مورد استفاده قرار خواهد گرفت. برای انجام این کار از یک پر و جوی Microsoft Access استفاده میکنیم.
3-2-10-تبدیل دادهجهت استفاده کاربردی تر از برخی ویژگی ها باید مقادیر آن ویژگی تغییر کند. یک نمونه از این کار تغییر مقدار ویژگی " دیرکرد جریمه " است. مقدار این فیلد مبلغ جریمه دیرکرد بیمه گذار بوده است که با تقسیم این مبلغ به عدد 13000 تعداد روزهای تاخیر در تمدید بیمه نامه افراد مشخص می شود، زیرا به ازای هر روز تاخیر مبلغی حدود 13000ریال در سال 1390 به عنوان جریمه دیرکرد از فرد متقاضی بیمه نامه دریافت می گردید.
3-2-11-انتقال داده به محیط داده کاویپس از انجام پاکسازی، داده باید به محیط داده کاوی منتقل شود. در خلال این انتقال نیاز به تعریف و یا تغییر نوع داده وجود دارد. در طول این تغییر داده ممکن است مقادیری از داده ها بدلیل ناسازگاری و یا دلایل مشابه به عنوان داده از دست رفته مشخص گردد و یا داده از دست رفته ای که قبلاً قابل تشخیص نبوده مشخص گردد. (شکل 3-1)

شکل شماره3-1: داده از دست رفته فیلد" نوع بیمه " پس از انتقال به محیط داده کاوی
3-2-12-انواع داده تعیین شده
پس از انتقال داده به محیط داده کاوی، هر ویژگی به نوع خاصی از داده توسط نرم افزار تشخیص داده شد. پس از آن نوع داده تشخیصی مورد بررسی قرار گرفت و اشتباهات پیش آمده تصحیح گردیدند. همچنین گروهی از ویژگی ها که به هیچ نوع داده ای اختصاص داده نشده بود بصورت دستی به بهترین نوع ممکن اختصاص داده شد. چون برخورد الگوریتم ها با انواع داده ها متفاوت است با توجه به موضوع پژوهش بهترین نوع داده که بتواند نسبت به الگوریتم موثرترواقع شود برای هر ویژگی درنظر گرفته شد.
جدول نوع داده های مورد استفاده در این پژوهش به شرح جدول 3-7 است:
جدول 3-7: انواع داده استفاده شده
نام فیلد نوع فیلد
ماه-سال-کدنمایندگی‌صادرکننده‌اصلی- تعداد زیاندیدگان مصدوم- نوع‌پلاک- ظ‌رفیت- تعدادسیلندر- سال ساخت- مدت بیمه- نمایندگی‌محل‌صدور- تعداد زیاندیدگان متوفی-حق‌بیمه‌ثالث‌قانونی-تعهدمازاد-تعهدبدنی-تعهدمالی Integer
- نوع‌بیمه- شرح‌مورداستفاده- بیمه گر زیاندیده اول نوع‌مستند1- سیستم نوع‌وسیله‌نقلیه- نام‌سازمان-دولتی polynominal
دیرکردجریمه-کداضافه‌نرخ‌حق‌بیمه-حق‌بیمه‌دریافتی-عوارض‌ماده92-مالیات-حق‌بیمه‌سرنشین-حق‌بیمه‌مازاد- تخفیف گروهی-تخفیف عدم خسارت- مبلغ خسارت real
بیمه‌نامه‌سال‌قبل- کارمندی- صادره‌توسط شعبه- خسارتی؟ binominal
تاریخ‌انقضا-تاریخ‌شروع-تاریخ‌صدور- تاریخ ایجادحادثه date
شماره‌بیمه‌نامه text
3-2-13-عملیات انتخاب ویژگیهای موثرتردر برخورد با برخی از الگوریتمها که با بیشتر شدن تعداد ویژگی پیچیدگی بیشتری نیز پیدا میکنند، مانند درختهای تصمیم، svm، Regression و شبکه های عصبی باید از ویژگی های کمتری استفاده کنیم. درکل انتخاب ویژگی برای استفاده در الگوریتم های دسته بندی تکنیک کارآمدی است. دراینجا ازتکنیکهای کاهش ویژگی و یا وزن دهی استفاده کرده و فیلدهای منتخبی که وزن بیشتری را دارند به عنوان ورودی الگوریتمها انتخاب گردیدند.
با توجه به اینکه احتمال ارزش دهی به یک ویژگی در تکنیکهای مختلف متغیر است و ممکن است ویژگی خاصی توسط یک تکنیک باارزش قلمداد شده و توسط تکنیکی دیگر بدون ارزش تلقی شود، نتیجه تمام تکنیکها Union, شده و فیلدهای حاصل به عنوان ورودی الگوریتم مشخص گردید.
3-3-نتایج اعمال الگوریتم PCA و الگوریتم های وزن دهی
نتایج حاصل از این تکنیک ها در شکل های 3-2 الی3-5 نمایش داده شده است.

شکل 3-2: نتایج الگوریتمPCA
در ارزشدهی به ویژگی ها

شکل 3-3: نتایج الگوریتم SVM Weighting
در ارزشدهی به ویژگی ها

شکل 3-4: نتایج الگوریتم
Weighting Deviation در ارزشدهی به ویژگی ها

شکل 3-5: نتایج الگوریتم Weighting Correlation
در ارزشدهی به ویژگی ها
3-4-ویژگی های منتخب جهت استفاده در الگوریتمهای حساس به تعداد ویژگیلازم به توضیح است در تمام الگوریتمهایی که از 24 ویژگی جدول 3-8 استفاده شده است از تمام ویژگی ها نیز استفاده شده و نتایج با هم مقایسه گردیده اند و مشخص شد که وجود برخی ویژگی ها که در آن جدول قرار ندارند باعث کاهش دقت الگوریتم شده و در برخی الگوریتم ها نیز تفاوتی میان دو مقایسه مشخص نشد.
جدول 3-8: نتایج حاصل از اجتماع فیلدهای با بالاترین وزن در الگوریتمهای مختلف
نام فیلد نوع فیلد
تعهدمازاد- تعهدبدنی- تعهدمالی- نوع‌پلاک- ظ‌رفیت- تعدادسیلندر- سال ساخت- مدت بیمه- تعداد زیاندیدگان مصدوم- تعداد زیاندیدگان متوفی Integer
شرح‌مورداستفاده- سیستم- نوع‌وسیله‌نقلیه- بیمه گر زیاندیده اول polynominal
دیرکردجریمه- کداضافه‌نرخ‌حق‌بیمه- حق‌بیمه‌دریافتی- مالیات- حق‌بیمه‌سرنشین- حق‌بیمه‌ثالث‌قانونی- مبلغ خسارت real
بیمه‌نامه‌سال‌قبل- کارمندی- صادره‌توسط شعبه binominal
3-5-معیارهای ارزیابی الگوریتمهای دسته بندیدر این بخش توضیحاتی درخصوص چگونگی ارزیابی الگوریتم های دسته بندی و معیار های آن ارائه خواهد شد.
3-6-ماتریس درهم ریختگیماتریس در هم ریختگی چگونگی عملکرد دسته بندی را با توجه به مجموعه داده ورودی به تفکیک نشان میدهد که:
TN: تعدادرکوردهایی است که دسته واقعی آنها منفی بوده و الگوریتم نیز دسته آنها را به درستی منفی تشخیص داده است.
FP: تعدادرکوردهایی است که دسته واقعی آنها منفی بوده و الگوریتم دسته آنها را به اشتباه مثبت تشخیص داده است.
FN: تعدادرکوردهایی است که دسته واقعی آنها مثبت بوده و الگوریتم دسته آنها را به اشتباه منفی تشخیص داده است.
TP: تعدادرکوردهایی است که دسته واقعی آنها مثبت بوده و الگوریتم نیز دسته آنها را به درستی مثبت تشخیص داده است.
جدول 3-9: ماتریس در هم ریختگی
رکوردهای تخمینی(Predicted Records)
دسته+ دسته- FP TN دسته-
TP FN دسته+
1903095210185رکوردهای واقعی(Actual Records)
00رکوردهای واقعی(Actual Records)

مهمترین معیار برای تعیین کارایی یک الگوریتم دسته بندی معیاردقت دسته بندی است. این معیارنشان می دهد که چند درصد ازکل مجموعه رکوردهای آموزشی بدرستی دسته بندی شده است.
دقت دسته بندی بر اساس رابطه زیر محاسبه می شود:
CA=TN+TPTN+FN+TP+FP3-7-معیار AUCاین معیار برای تعیین میزان کارایی یک دسته بند بسیار موثر است. این معیار نشان دهنده سطح زیر نمودار ROC است. هرچقدرعدد AUC مربوط به یک دسته بند بزرگتر باشد، کارایی نهایی دسته بند مطلوب تر است. در ROC نرخ تشخیص صحیح دسته مثبت روی محور Y و نرخ تشخیص غلط دسته منفی روی محورX رسم میشود. اگر هر محور بازه ای بین 0و1 باشد بهترین نقطه در این معیار (0, 1) بوده و نقطه (0, 0) نقطه ای است که دسته بند مثبت و هشدار غلط هیچگاه تولید نمی شود.
3-8-روشهای ارزیابی الگوریتم های دسته بندیدر روشهای یادگیری با ناظر، دو مجموعه داده مهم به اسم داده های آموزشی و داده های آزمایشی وجود دارند. چون هدف نهایی داده کاوی روی این مجموعه داده ها یافتن نظام حاکم بر آنهاست بنابراین کارایی مدل دسته بندی بسیار مهم است. از طرف دیگر این که چه بخشی از مجموعه داده اولیه برای آموزش و چه بخشی به عنوان آزمایش استفاده شود بستگی به روش ارزیابی مورد استفاده دارد که در ادامه انواع روشهای مشهور را بررسی خواهیم کرد]صنیعی آباده 1391[.
روش Holdoutدر این روش چگونگی نسبت تقسیم مجموعه داده ها بستگی به تشخیص تحلیلگر داشته اما روش های متداول ازنسبت 50-50 و یا دو سوم برای آموزش و یک سوم برای آزمایش و ارزیابی استفاده میکنند.
مهم ترین حسن این روش سادگی و سرعت بالای عملیات ارزیابی می باشد اما معایب این روش بسیارند. اولین ایراد این روش آن است که بخشی از مجموعه داده اولیه که به عنوان داده آزمایشی است، شانسی برای حضور در مرحله آموزش ندارد. بدیهی است مدلی که نسبت به کل داده اولیه ساخته می شود، پوشش کلی تری را بر روی داده مورد بررسی خواهد داشت. بنابراین اگر به رکوردهای یک دسته در مرحله آموزش توجه بیشتری شود به همان نسبت در مرحله آزمایش تعدادرکوردهای آن دسته کمتر استفاده می شوند.
دومین مشکل وابسته بودن مدل ساخته شده به، نسبت تقسیم مجموعه داده ها است. هرچقدر داده آموزشی بزرگتر باشد، بدلیل کوچکتر شدن مجموعه داده آزمایشی دقت نهایی برای مدل یادگرفته شده غیرقابل اعتماد تر خواهد بود. و برعکس با جابجایی اندازه دو مجموعه داده چون داده آموزشی کوچک انتخاب شده است، واریانس مدل نهایی بالاتربوده و نمی توان دانش کشف شده را به عنوان تنها نظم ممکن درمجموعه داده اولیه تلقی کنیم.
روش Random Subsamplingاگر روش Holdout را چند مرتبه اجرا نموده و از نتایج بدست آمده میانگین گیری کنیم روش قابل اعتماد تری را بدست آورده ایم که Random Subsampling نامیده می شود.
ایراد این روش عدم کنترل بر روی تعداد استفاده از یک رکورد در آموزش یا ارزیابی می باشد.
3-8-3-روش Cross-Validationاگر در روش Random Subsampling هرکدام از رکوردها را به تعداد مساوی برای یادگیری و تنها یکبار برای ارزیابی استفاده کنیم روشی هوشمندانه تر اتخاذ کرده ایم. این روش در متون علمی Cross-Validation نامیده می شود. برای مثال مجموعه داده را به دوقسمت آموزش و آزمایش تقسیم میکنیم و مدل را بر اساس آن می سازیم. حال جای دوقسمت را عوض کرده و از مجموعه داده آموزش برای آزمایش و از مجموعه داده آزمایش برای آموزش استفاده کرده و مدل را می سازیم. حال میانگین دقت محاسبه شده به عنوان میانگین نهایی معرفی می شود. روش فوق 2-Fold Cross Validation نام دارد. اگر بجای 2 قسمت مجموعه داده به K قسمت تقسیم شود، و هر بار با K-1 قسمت مدل ساخته شود و یک قسمت به عنوان ارزیابی استفاده شود درصورتی که این کار K مرتبه تکرار شود بطوری که از هر قسمت تنها یکبار برای ارزیابی استفاده کنیم، روش K-Fold Cross Validation را اتخاذ کرده ایم. حداکثر مقدار k برابر تعداد رکوردهای مجموعه داده اولیه است.
3-8-4-روش Bootstrapدر روشهای ارزیابی که تاکنون اشاره شدند فرض برآن است که عملیات انتخاب نمونه آموزشی بدون جایگذاری صورت می گیرد. درواقع یک رکورد تنها یکبار در یک فرآیند آموزشی شرکت داده می شود. اگر یک رکورد بیش از یک مرتبه در عملیات یادگیری مدل شرکت داده شود روش Bootstrap را اتخاذ کرده ایم. در این روش رکوردهای آموزشی برای انجام فرآیند یادگیری مدل ازمجموعه داده اولیه به صورت نمونه برداری با جایگذاری انتخاب خواهند شد و رکوردهای انتخاب نشده جهت ارزیابی استفاده می شود.
3-9-الگوریتمهای دسته بندیدر این بخش به اجرای الگوریتم های دسته بندی پرداخته و نتایج حاصل را مشاهده خواهیم کرد.
درالگوریتمهای اجرا شده از هر سه روش Holdout, k fold Validation, Bootstrap استفاده شده است و نتایج با هم مقایسه شده اند. در روشHoldout که در نرم افزار با نام Split Validation آمده است از نسبت استاندارد آن یعنی 70 درصد مجموعه داده اولیه برای آموزش و 30 درصد برای آزمایش استفاده شده است. برای k fold Validation مقدار k برابر 10 درنظر گرفته شده است که مقدار استانداردی است. در Bootstrap نیز مقدار تقسیم بندی مجموعه داده برابر 10 قسمت درنظر گرفته شده است. مقدار local random seed نیز برابر عدد 1234567890 می باشد که برای همه مدلها، نرم افزار از آن استفاده می کند مگر اینگه در مدل خاصی عدم استفاده از آن ویا تغییر مقدارموجب بهبود عملکرد الگوریتم شده باشد که قید میگردد. اشکال 3-6و3-7 چگونگی استفاده از یک مدل ارزیابی را در Rapidminer نشان می دهد.

شکل 3-6: نمای کلی استفاده از روشهای ارزیابی

شکل 3-7: نمای کلی استفاده از یک مدل درون یک روش ارزیابی
الگوریتم KNNدر انتخاب مقدار k اعداد بین 1 تا 20 و همچنین اعداد 25 تا 100 با فاصله 5 آزمایش شدند. بهترین مقدار عدد 11 بوده است.
پس از اجرای الگوریتم، بهترین نتیجه مربوط به ارزیابی Split Validation با دقت91.23%بوده است. نمودار AUC آن در شکل 3-8 ترسیم شده است.
25768302223135آستانه قابل قبول
020000آستانه قابل قبول
716280-63500دسته مثبت
020000دسته مثبت

شکل 3-8: نمودار AUC الگوریتم KNN
الگوریتم Naïve Bayesاین الگوریتم پارامترخاصی برای تنظیم ندارد.
بهترین نتیجه مربوط به ارزیابی Split Validation با دقت 96.09% بوده است. نمودار AUC آن در شکل 3-9 ترسیم شده است.
22872701749425آستانه قابل قبول
020000آستانه قابل قبول
7689856985دسته مثبت
020000دسته مثبت

شکل 3-9: نمودار AUC الگوریتم Naïve Bayes
الگوریتم Neural Networkتکنیک شبکه عصبی استفاده، مدل پرسپترون چندلایه با 4 نرون در یک لایه نهان بوده است.
تنظیمات الگوریتم شبکه عصبی به شرح زیر بوده است:
Training cycles=500
Learning rate=0.3
Momentum=0.2
Local random seed=1992
چون این الگوریتم فقط از ویژگیهای عددی پشتیبانی می کند، از عملگرهای مختلفی برای تبدیل مقادیر غیرعددی به عدد استفاده شده است. به همین دلیل تنها از روش Split validation با نسبت 70-30برای ارزیابی استفاده شده است که تقسیم ورودی ها نیز توسط کاربر انجام گرفت.
شکل3-10 عملیات انجام شده را نشان می دهد.

شکل 3-10: تبدیل ویژگی های غیر عددی به عدد در الگوریتم شبکه عصبی
نتیجه اجرای الگوریتم Neural Network دقت 91.25%بوده ماتریس آشفتگی آن و نمودار AUC در شکل 3-11 رسم شده است.

29222702265680آستانه قابل قبول
020000آستانه قابل قبول
725170-55245دسته مثبت
020000دسته مثبت

شکل 3-11: نمودار AUC و ماتریس آشفتگی الگوریتم Neural Net
الگوریتم SVM خطیدر این الگوریتم نیز بدلیل عدم پشتیبانی از نوع داده اسمی از عملگرهای مختلفی برای تبدیل مقادیر غیرعددی به عدد استفاده شده است. به همین دلیل تنها از روش Split validation با نسبت 70-30 برای ارزیابی استفاده شده است که تقسیم ورودی ها نیز توسط کاربر انجام شد.
شکل3-12 عملیات انجام شده را نشان می دهد.

شکل 3-12: تبدیل ویژگی های غیر عددی به عدد در الگوریتم SVM خطی
پارامترهای الگوریتم عبارتند از :
Kernel cache=200
Max iteretions=100000
نتیجه حاصل از اجرای الگوریتم SVM خطی دقت 98.54% است. ماتریس آشفتگی آن و نمودار AUC در شکل 3-13 رسم شده است.

25711152215515آستانه قابل قبول
020000آستانه قابل قبول
1045845-111760دسته مثبت
020000دسته مثبت

شکل 3-13 : نمودار AUC الگوریتم SVM Linear
3-9-5-الگوریتم رگرسیون لجستیک
در این الگوریتم از روش Split validation با نسبت 70-30برای ارزیابی استفاده شده است که تقسیم ورودی ها نیز توسط کاربر انجام شد.
نتیجه حاصل از اجرای الگوریتم رگرسیون لجستیک دقت 98.54% است. ماتریس آشفتگی آن و نمودار AUC در شکل 3-14 رسم شده است.

25482552319020آستانه قابل قبول
020000آستانه قابل قبول
974725-249555دسته مثبت
020000دسته مثبت

شکل 3-14 : نمودار AUC الگوریتم رگرسیون لجستیک
3-9-6- الگوریتم Meta Decision Treeدر این الگوریتم که یک درخت تصمیم است، از روش Split validationبا نسبت 70-30 برای ارزیابی استفاده شده است که دقت 96.64% اقدام به پیش بینی خسارت احتمالی نموده است. ماتریس آشفتگی آن و نمودار AUC در شکل 3-15 رسم شده است.

26714452353945آستانه قابل قبول
020000آستانه قابل قبول
835660-73660دسته مثبت
020000دسته مثبت

شکل 3-15 : نمودار AUC الگوریتم Meta Decision Tree
با توجه به اندازه بزرگ درخت خروجی فقط قسمتی از آن در شکل 3-16 بصورت درخت نمایش داده می شود. در شکل 3-17 درخت بصورت کامل آمده است اما نتایج آن در فصل چهارم مورد تفسیر قرار خواهند گرفت.

شکل 3-16 : قسمتی از نمودارtree الگوریتم Meta Decision Tree

شکل 3-17 : نمودار --ial الگوریتم Meta Decision Tree
3-9-7-الگوریتم درخت Wj48چون RapidMiner توانایی استفاده ازالگوریتمهای نرم افزار WEKA را نیز دارد، در بسیاری از الگوریتم ها قدرت مند تر عمل میکند. Wj48 نسخه WEKA از الگوریتمj48 است.
پارامترهای این الگوریتم عبارتند از:
C=0.25
M=2

user8325

(الف) (ب)
شکل STYLEREF 1 s ‏2 SEQ شکل_ * ARABIC s 1 1:الف، تیر به طول با یک ترک به عمق در موقعیت نشان داده شده .ب)همان تیر با فنر پیچشی جایگزین ترک با سفتی
معادلات ارتعاش آزاددر این قسمت به بررسی معادلات حرکت و شرایط پیوستگی با استفاده از تئوری های اویلر- برنولی و تیموشنکو برای تیر ترکدار با مدل سازی بیان شده می پردازیم.
تئوری اویلر - برنولیتیری به طول l و ارتفاع h و ضخامت b و ترکی به طول دهانه do و عمق hc در موقعیت نشان داده شده، مانند شکل 2-2 در نظر بگیرید. همان طور که قبلا بیان شد قسمت ترکدار تیر را با یک تیر که ممان اینرسی متفاوتی نسبت به مقاطع بدون ترک دارد، مدل سازی می کنیم. معادلات حرکت با فرض تئوری اویلر- برنولی برای هر قسمت تیر به صورت زیر است:

شکل STYLEREF 1 s ‏2 SEQ شکل_ * ARABIC s 1 2: تیر ترکدار به طول L ، ارتفاع h، عمق ترک hc و طول دهانه doبرای قسمت ابتدایی تیر یعنی از ابتدای تیر تا ابتدای ترک:

(2-1)
با معرفی پارامترهای بی بعد و روش جداسازی متغیرها، معادله حرکت و شکل مد قسمت اول برابر است با:
(2-2)
(2-3)
(2-4)
برای قسمت ترکدار تیر، معادلات حرکت به صورت زیر است:

(2-5)
با معرفی پارامترهای بی بعد و روش جداسازی متغیرها، معادله حرکت و شکل مد قسمت دوم برابر است با:
(6-2)
(7-2)
(8-2)
برای قسمت انتهایی تیر یعنی از انتهای ترک تا انتهای تیر:
(2-9)
(2-10)
با معرفی پارامترهای بی بعد و روش جداسازی متغیرها معادله حرکت و شکل مد قسمت سوم برابر است با:
(2-11)
(2-12)
(2-13)
پارامترهای بی بعد برای پیدا کردن فرکانس طبیعی برای هر قسمت تیر برابر است با:
(2-14)
با توجه به برابر بودن فرکانس طبیعی برای تیر، رابطه بین پارامترهای بی بعدو برابر است با:
(2-15)
(2-16)
(2-17)
گشتاور خمشی و نیروی برشی طبق تئوری اویلر – برنولی اینگونه تعریف می شود:
(2-18) EId2wdx2:خمشی گشتاور (2-19) EId3wdx3 : برشی نیروی شرایط پیوستگی در دو سمت ترک به ترتیب از برابری جابجایی، شیب، گشتاور خمشی و نیروی برشی بدست می آید:
برابری جابجایی:
(2-20)
برابری شیب:
(2-21)
برابری گشتاور خمشی:
(2-22)
برابری نیروی برشی:
(2-23)
که برای تیر با یک ترک خواهد بود.
با اعمال شرایط پیوستگی 8 ثابت از 12 ثابت موجود محاسبه می شود، 4 ثابت باقیمانده از شرط مرزی ابتدا و انتهای تیر بدست می آید. در قسمت بعد مسئله را برای شرایط مرزی مختلف بررسی می کنیم.
تیر دو سر گیردارتیر دو سرگیردار با یک ترک، در موقعیت نشان داده شده، مانند شکل2-3 در نظر می گیریم:

شکل STYLEREF 1 s ‏2 SEQ شکل_ * ARABIC s 1 3 تیر دو سر گیر داربرای پیدا کردن فرکانس طبیعی و ثابت های مجهول، ماتریس ضرایب را با استفاده از شرایط مرزی و شرایط پیوستگی بدست می آوریم. برای تیر دو سرگیردار در ابتدا و انتهای تیر، جابجایی و شیب برابر صفر می باشد.
شرط مرزی ابتدای تیر :
(2-24)
(2-25)
(2-26)
با اعمال شرایط پیوستگی در دو طرف ترک و استفاده از روابط (2-20) تا (2-23)، در سمت چپ ترک، یعنی در موقعیت خواهیم داشت:
برابری جابجایی:
(2-27)
برابری شیب:
(2-28)
برابری گشتاور خمشی:
(2-29)
برابری نیروی برشی:
(2-30)
در سمت راست ترک، یعنی در موقعیت نیز روابط زیر را خواهیم داشت:
برابری جابجایی:
(2-31)
برابری شیب:
(2-32)
برابری گشتاور خمشی:
(2-33)
برابری نیروی برشی:
(2-34)
برای قسمت انتهایی تیر، یعنی خواهیم داشت:
(2-35)
(2-36)
بنابراین ماتریس ضرایب عبارتند از:

معادله فرکانسی، همان دترمینان ماتریس ضرایب می باشد و از برابر صفر قرار دادن دترمینان ماتریس ضرایب و جایگذاری روابط بین و فرکانس طبیعی بدست خواهد آمد.
برای سایر شرایط مرزی تنها شرایط مرزی ابتدا و انتهای تیر، یعنی دو سطر اول و دو سطر آخر در ماتریس ضرایب تغییر خواهد کرد.
تیر یک سر گیردار- یک سر آزادبرای تیر یکسر گیردار مانند شکل 2-4 شرایط مرزی ابتدا و انتهای تیر به صورت زیر خواهد بود:

شکل STYLEREF 1 s ‏2 SEQ شکل_ * ARABIC s 1 4: تیر یک سر گیر دار – یک سر آزاددر ابتدای گیردار مانند معادلات (2-25) و (2-26)، جابجایی و شیب برابر صفر است، و در انتهای آزاد نیز گشتاور خمشی و نیروی برشی برابر صفر می باشد.
(2-37)
(2-38)
تیر دو سرلولابرای دو سرلولا، مانند شکل 2-5 شرایط مرزی ابتدا و انتهای تیر به صورت زیر خواهد بود:

شکل STYLEREF 1 s ‏2 SEQ شکل_ * ARABIC s 1 5 تیر دو سر لولادر ابتدای تیر، جابجایی طبق معادله (2-25) و گشتاور خمشی برابر صفر است:
(2-39)
در انتهای تیر، جابجایی طبق معادله (2-35) و گشتاور خمشی با معادله (2-37)، برابر صفر است.
تیر گیردار- مفصل برشیبرای تیر گیردار- مفصل برشی مانند شکل 2-6 شرایط مرزی ابتدا و انتهای تیر به صورت زیر خواهد بود:

شکل STYLEREF 1 s ‏2 SEQ شکل_ * ARABIC s 1 6: تیر گیردار – مفصل برشی (در مفصل برشی، شیب و نیروی برشی صفر است.)در ابتدای گیردار، جابجایی و شیب، مانند معادلات (2-25) و (2-26) برابر صفر است. در انتهای مفصل برشی، شیب و نیروی برشی برابر صفر است:
(2-40)
(2-41)
در فصل بعد به ارائه نتایج با تغییر پارامترهای موثر و مختلف ترک و مقایسه آنها با یکدیگر می پردازیم.
تئوری تیموشنکودر این قسمت با استفاده از همان مدل سازی قبلی، به بررسی معادلات حرکت و بررسی شرایط مرزی مختلف با استفاده از تئوری تیموشنکو می پردازیم. تفاوت این قسمت با قسمت قبلی این است که در تئوری تیموشنکو، معادلات حرکت و تعاریف مربوط به شیب، گشتاور خمشی و نیروی برشی متفاوت است. روند کار مشابه قسمت قبل است یعنی با استفاده از دترمینان ماتریس ضرایب و معادله فرکانسی، فرکانس های طبیعی بدست می آید. به دلیل آنکه در تئوری تیموشنکو، اثر تغییر شکل برشی و تنش برشی در نظر گرفته می شود، فرکانس طبیعی بدست آمده از تئوری اویلر – برنولی کمتر است.
معادله یک تیر تیموشنکو به صورت زیر است[70]:
(2-42)
(2-43)
با شرایط در نظر گرفته شده مانند شکل 1، به دلیل آنکه صلبیت خمشیEI برای هر قسمت تیر ثابت است، معادله بالا، به شکل زیر خواهد بود:
(2-44)
(2-45)
که در رابطه بالا k، تعداد ترک و i مربوط به هر قسمت تیر می باشد.
با معرفی پارامترهای بی بعد زیر و استفاده از معادلات بالا، به پیدا کردن X, ϕ, ω می پردازیم:
(2-46)
(2-47)
(2-48)
(2-49)
(2-50)
(2-51)
(2-52)
با در نظر گرفتن یک حل پریودیک و روش جداسازی متغیرها و استفاده از دو معادله آخر داریم:
(2-53)
(2-54)
(2-55)
از معادله فوق نسبت به پارامتر بی بعد ξ، مشتق می گیریم:
(2-56)
مقدار را از معادله (2-54)، در معادله (2-56) جایگذاری می کنیم:
(2-57)
با مرتب کردن جملات معادله فوق، به معادله دیفرانسیل مرتبه 4، بر حسب X می رسیم:
(2-58)
با در نظر گرفتن یک حل به صورت زیر، معادله دیفرانسیل مرتبه 4 بالا را حل می کنیم:
(2-59)
(2-60)
(2-75)
(2-61)
(2-62)
همان طور که نشان داده شد عبارت زیر رادیکال، همواره مثبت است؛ با فرض آنکه
(2-63)
بنابراین، جواب های بدست آمده برای λ2 به ترتیب مثبت و منفی می باشد، که جواب های مثبت به صورت هیپربولیکی و جواب های منفی به صورت سینوسی و کسینوسی نمایش داده می شود.
(2-64)
(2-65)
بنابراین :
(2-66)
اندیس i، پاسخ مربوط به هر قسمت تیر می باشد.
با توجه به معادله و جایگذاری Χ بدست آمده از معادله قبلی و انتگرال گیری بر حسب ξ، رابطه ϕ اینگونه بدست می آید:
(2-67)
(2-68)
همان طور که قبلا بیان کردیم، رابطه گشتاور خمشی و نیروی برشی در تئوری تیموشنکو و اویلر – برنولی با یکدیگر متفاوت است. نیروی برشی و گشتاور خمشی برای هر قسمت تیر، در تئوری تیموشنکو به صورت زیر تعریف می شود:
(2-69) kAiGdXidξ-Φi→برشی نیروی (2-70) EIidΦidξ→خمشی گشتاور شرط پیوستگی در موقعیت ترک از نظر مفهوم، همان برابری جابجایی، شیب، گشتاور و نیروی برشی است، تنها تعاریف و روابط مربوط به آنها تغییر می کند.
شرایط پیوستگی در موقعیت ترک برابر است با:
برابری جابجایی:
(2-71)

برابری شیب:
(2-72)

برابری گشتاور خمشی:
(2-73)

برابری نیروی برشی:
(2-74)

که برای تیر با یک ترک می باشد.
در ماتریس ضرایب، جملات مربوط به شرایط پیوستگی برای هر شرط مرزی ثابت بوده، و تنها شرایط مرزی ابتدا و انتهای تیر تغییر می کند.
تیر دو سر گیرداربرای مثال تیر ترکدار دو سرگیردار مانند شکل 2-3 را در نظر بگیرید، در ابتدای گیردار جابجایی و شیب صفر است:
(2-75)
(2-76)
در انتهای گیردار نیز، جابجایی و شیب صفر است:
(2-77)
(2-78)

بنابراین ماتریس ضرایب برای تیر دو سر گیردار به صورت زیر است:

که از حل دترمینان ماتریس فوق برابر صفر، فرکانس های طبیعی سیستم بدست می آید. در ادامه به بررسی سایر شرایط مرزی می پردازیم، و در فصل بعد نتایج مربوط به آنها را نمایش خواهیم داد.
تیر یک سر گیردار -یک سر آزاد
تیر یک سر گیردار – یک سر آزاد مانند شکل 2-4 را در نظر می گیریم، شرایط پیوستگی مربوط به دو طرف ترک مانند تیر دو سرگیردار تغییری نمی کند، و تنها شرایط مرزی ابتدا و انتهای تیر در ماتریس ضرایب تغییر خواهد کرد. در ابتدای گیردار، جابجایی و شیب صفر است که همان معادلات (2-75) و (2-76) می باشد، اما در انتهای آزاد، گشتاور و نیروی برشی، صفر خواهد بود:
(2-79)
(2-80)
تیر دو سرلولابرای تیر دو سرلولا مانند شکل 2-5، در ابتدا و انتهای تیر، جابجایی و گشتاور خمشی برابر صفر است. معادلات مربوط به جابجایی، معادلات (2-75) و (2-77) بوده و معادلات مربوط به گشتاور، معادلات زیر می باشند:
(2-81)
(2-82)
تیر گیردار- مفصل برشیبرای تیر گیردار- مفصل برشی مانند شکل 2-6، شرط مرزی ابتدای تیر، معادلات (2-75) و (2-76) بوده و شرط مرزی انتهای تیر بدین صورت خواهد بود که در مفصل برشی، شیب و نیروی برشی برابر صفر است:
(2-83)
(2-84)
در فصل بعد به ارائه نتایج مربوط به این مدل سازی با تغییر در پارامترهای موثر و مختلف ترک پرداخته و آنها را با یکدیگر مقایسه می کنیم.
در ادامه این فصل به بررسی و مدل سازی تیر ترکدار با شکل های هندسی مختلف ترک می پردازیم:
بررسی تیر شامل چند ترکدر قسمت های قبلی، تیر بررسی شده شامل یک ترک بود، در این قسمت با همان مدل سازی، یک تیر شامل چند ترک را مورد بررسی قرار می دهیم. شکل2-7 یک تیر با دو ترک و شکل2-8 یک تیر با سه ترک را نشان می دهد. با فرض اینکه ترک از نوع باز (open crack) بوده و با استفاده از مدل سازی انجام شده در بخش قبل، هر ترک را با به صورت یک تیر با گشتاور دوم سطح متفاوت مدل سازی می کنیم. تنها تفاوت این بخش با بخش قبلی، بیشتر شدن تعداد ثابت ها و معادلات مربوط به شرایط پیوستگی می باشد. معادلات حاکم و شرایط پیوستگی، برای هر تئوری همان معادلات قبلی برای هر قسمت تیر می باشد.

شکل STYLEREF 1 s ‏2 SEQ شکل_ * ARABIC s 1 7 : تیر به طول ,شامل دو ترک به عمق وارتفاعو طول دهانه ترک

شکل STYLEREF 1 s ‏2 SEQ شکل_ * ARABIC s 1 8 تیر به طول ,شامل سه ترک به عمقوارتفاعو طول دهانه ترک
تئوری اویلر- برنولیبرای تئوری اویلر – برنولی، معادلات را با رابطه کلی، به صورت اندیس دار به شکل زیر می توان نشان داد، (با فرض آنکه، عمق همه ترک ها با یکدیگر برابر باشد):
برای قسمت های بدون ترک :
(2-85)
(2-86)
(2-87)
(2-88)
تعداد ترک می باشد.
برای قسمت های ترکدار:
(2-89)
(2-90)
(2-91)
شرایط پیوستگی در دو طرف ترک، همان برابری جابجایی، شیب، گشتاور و نیروی برشی می باشد.
برای سمت چپ ترک:
(2-92)
(2-93)
(2-94)
(2-95)

برای سمت راست ترک:
(2-96)
(2-97)
(2-98)
(2-99)
(2-100)
تئوری تیموشنکوبرای تئوری تیموشنکو نیز مانند معادلات اویلر – برنولی، معادلات را با رابطه کلی، به صورت اندیس دار با فرض آنکه، عمق همه ترک ها با یکدیگر برابر باشد به صورت زیر می توان نشان داد:
برای قسمت های بدون ترک:

(2-101)
(2-102)
(2-103)
تعداد ترک می باشد
برای قسمت های ترکدار:

(2-104)
(2-105)
(2-106)
شرایط پیوستگی در دو طرف ترک، همان برابری جابجایی، شیب، گشتاور و نیروی برشی می باشد.
برای سمت چپ ترک:
(2-107)
(2-108)
(2-109)
(2-110)

برای سمت راست ترک:
(2-111)
(2-112)
(2-113)
(2-114)
(2-115)
در فصل بعد، به ارائه نتایج برای تیر شامل دو و سه ترک، طبق تئوری اویلر – برنولی و تیموشنکو می پردازیم.
ترک با شکل های هندسی مختلف:در قسمت قبل، به مدل سازی تیر ترکدار با ترک مستطیلی، با فرض باز بودن ترک پرداختیم. در این قسمت برای ترک، شکل های هندسی مختلف فرض شده است؛ مانند ترک مثلثی، بیضوی و سهموی. هدف این قسمت آن است که نشان دهیم با ارائه همان مدل می توانیم ترک های با شکل های هندسی مختلف را نیز مدل سازی کرده و نتایج را بدست آوریم. با توجه به مدل سازی صورت گرفته، که ترک را با یک المان تیر، که گشتاور دوم سطح متفاوت دارد، مدل کرده بودیم، در این قسمت با همان مدل سازی به بررسی ترک با شکل های بیان شده می پردازیم. نکته مهم در مورد این ترک ها، این است که گشتاور دوم سطح آنها مانند ترک مستطیلی در طول ترک ثابت نمی باشد. یعنی با توجه به موقعیت در طول ترک، گشتاور دوم سطح آنها نسبت به موقعیت قبلی، ثابت نیست. در ناحیه ترکدار، رابطه برای ارتعاش آزاد تیر صادق است. به دلیل ثابت نبودن برای این معادله حل تحلیلی وجود ندارد. بنابراین باید از روش های تقریبی یا نیمه تحلیلی استفاده کرد. با استفاده از روش گالرکین و روش متعامدسازی ابتدا ماتریس های جرمی و سفتی را بدست آورده و با استفاده از مقادیر ویژه این دو ماتریس، فرکانس طبیعی تیر را بدست می آوریم. تئوری استفاده شده در این قسمت، تئوری اویلر – برنولی می باشد، ضمن اینکه در روش گالرکین نیاز به استفاده از یک تابع برای شکل مد است که شرایط مرزی هندسی را برآورده کند. برای بدست آوردن این تابع شکل مد، از شکل مد تیر سالم برای هر شرط مرزی استفاده می کنیم.
حل ارتعاش آزاد برای یک تیر با استفاده از تئوری اویلر– برنولی به صورت زیر است:
(2-116)
با استفاده از روش متعامد سازی:
(2-117)
با جایگذاری در معادله فوق خواهیم داشت:
(2-118)
با دو بار انتگرال گیری جز به جز، جمله اول معادله فوق به معادله زیر تبدیل می شود:
(2-119)
بنابراین خواهیم داشت:
(2-120)
در بازه انتگرال گیری اول ، و سوم، ، به دلیل ثابت بودن مقطع، عبارت نیز ثابت می باشد، اما در بازه، به دلیل وجود ترک با شکل هندسی بیان شده عبارات تابعی از می باشد.
بنابراین :
(2-121)
معادله در ناحیه ترکدار با توجه به هندسه ترک و تابع با توجه به شرط مرزی تیر مشخص خواهد شد، که با جایگذاری در معادله قبلی، در نهایت به فرم زیر می رسیم:
(2-122)
که مقادیر ویژه ماتریس فوق، فرکانس طبیعی تیر را نتیجه می دهد.
در ادامه شکل های هندسی مختلف ترک، بررسی شده و روابط حاکم بر را نشان می دهیم. اما عبارت کلی در ناحیه ترکدار این گونه خواهد بود:
برای ترک دو طرفه:
(2-123)
(2-124)
برای ترک یک طرفه:
(2-125)
(2-126)
ترک مثلثی شکل
برای ترک مثلثی مانند شکل2-9 ناحیه ترکدار را به صورت زیر تقسیم بندی کرده و در هر قسمت رابطه مربوط به آن را در نظر می گیریم:

شکل STYLEREF 1 s ‏2 SEQ شکل_ * ARABIC s 1 9 : تیر به طول ,و ارتفاع ، شامل یک ترک مثلثی به عمق و طول دهانه ترک
(2-127)
(2-128)
ترک بیضی شکل
معادله یک بیضی به مرکز و قطرهای برابر است با:
(2-129)
ترک نشان داده شده در شکل 2-10 به مرکز و قطرهای می باشد.

شکل STYLEREF 1 s ‏2 SEQ شکل_ * ARABIC s 1 10 : تیر به طول ,و ارتفاع ، شامل یک ترک بیضوی به عمق و طول دهانه ترک
معادله این ترک به صورت زیر است:
(2-130)
لازم به ذکر است به دلیل آنکه نیمه پایینی ترک، مد نظر می باشد از علامت منفی در پشت رادیکال استفاده شده است.
ترک سهمی شکل
معادله یک سهمی عمودی، که راس آن در نقطه و فاصله راس تا کانون آن a باشد، به صورت زیر است:
(2-131)
اگر سهمی، ماکسیمم داشته باشد، علامت آن مثبت، و اگر مینیمم داشته باشد علامت آن منفی می باشد.
معادله یک سهمی عمودی، مانند شکل 2-11 که راس آن در نقطه و با فرض آنکه کانون این سهمی در نقطه قرار داشته باشد :
(2-132)

شکل STYLEREF 1 s ‏2 SEQ شکل_ * ARABIC s 1 11 : تیربه طول , وارتفاع ، شامل یک ترک سهموی به صورت عمودی به عمق و طول دهانه ترک
معادله یک سهمی افقی که راس آن در نقطه و فاصله راس تا کانون آن a باشد، به صورت زیر است:
(2-133)
اگر دهانه سهمی به سمت راست باشد علامت آن مثبت و اگر به سمت چپ باشد، علامت آن منفی می باشد.
معادله یک سهمی افقی، مانند شکل2-20 که راس آن در نقطه و با فرض آنکه کانون این سهمی در نقطه قرار داشته باشد :
(2-134)
علامت منفی به دلیل آنست که قسمت پایینی سهمی مورد نظر می باشد.

شکل STYLEREF 1 s ‏2 SEQ شکل_ * ARABIC s 1 12 : تیر به طول , وارتفاع ، شامل یک ترک سهموی به صورت افقی به عمق و طول دهانه ترک
در فصل بعد به ارائه نتایج مربوط به این قسمت پرداخته ایم، ضمن اینکه در قسمت پیوست ها توابع شکل مد مورد استفاده برای هر شرط مرزی آمده است.
مدل سازی ترک باز و بسته شوندهدر این قسمت به مدل سازی غیرخطی تیر ترکدار می پردازیم. بر خلاف قسمت قبل که فرض می شد ترک در حین ارتعاش همواره باز باقی می ماند، در این قسمت، فرض بر این است که ترک در حین ارتعاش باز و بسته می شود، یعنی ترک از یک حالت کاملا باز به یک حالت کاملا بسته تغییر می کند. این فرض باعث ایجاد ترمهای غیرخطی در معادلات شده که در ادامه بررسی می شود. برای حل این معادلات غیر خطی از روش میانگین گیری استفاده می کنیم.و نتایج را برای حالتهای تک مود و دو مود نشان خواهیم داد.
مدل سازی ترک ساختار منحنیدر این قسمت ترکی با ساختار منحنی شکل مطابق شکل2-21 را مورد بررسی قرار می‌دهیم. زاویه ترک منحنی شکل در وضعیت اولیه θ0 است که در حین ارتعاش این زاویه بتدریج تغییر می‌نماید. عمق ترک برابر h0 و طول وجه ترک برابر lc است. فرض کنید که ترک با شکل منحنی دارای شعاع انحنای ρ است. اگر برای مثال ترک به صورت قسمتی از دایره با شعاع ρ در نظر گرفته شود، نقاط ابتدایی و انتهایی ترک و از آنجا مقدار گشودگی دهانه به صورت زیر خواهد بود:
(2-135)

شکل STYLEREF 1 s ‏2 SEQ شکل_ * ARABIC s 1 13 : تیر ترکدار با ترک منحنی شکل با شعاع انحناهای متفاوت، عمق و طول وجه

شکل STYLEREF 1 s ‏2 SEQ شکل_ * ARABIC s 1 14 ترک با ساختار منحنی دایره ای شکل به شعاع انحنایدر دو طرف و زاویه اولیه و طول دهانه
در این صورت در اثر نیروها و حرکت حاصله زاویه ترک و گشودگی دهانه مربوطه تغییر می‌کند. این تغییرات موجب می‌گردد که سطوح منحنی‌ها بر روی هم غلتیده و از طول وجه اولیه lc ترک و یا گشودگی اولیه دهانه کاسته شود، مانند شکل2-15، اگر که ترک در جهت بسته‌شدن دچار تغییر زاویه شود. به این ترتیب اگر شیب منحنی خیز تیر در نقطه وسط ترک برابر باشد، در این صورت زاویه مابین بصورت زیر خواهد بود.
(2-136)
و سطحی از ترک که بر روی هم می‌غلتد نیز به صورت زیر خواهد بود.
(2-137)
این میزان از غلتش سطوح بر روی هم از عمق اولیه به همین میزان خواهد کاست. در نتیجه میزان عمق ترک در حین بسته شدن در نقطه ترک xc به صورت زیر تغییر خواهد کرد.
(2-138)
و محدوده ترک بصورت زیر تغییر خواهد کرد.
(2-139)
مقدار گشودگی دهانه ترک نیز به صورت زیر تعیین خواهد شد.
(2-140)

شکل STYLEREF 1 s ‏2 SEQ شکل_ * ARABIC s 1 15 : موقعیت نقاط ابتدا و انتهای ترک و نیز تغییرات هندسه ترک در حین ارتعاشطول وجه ترک نیز بصورت زیر تعیین خواهد شد:
(2-141)
که برای ترک دایره‌ای با شعاع ثابت ρ به صورت زیر درخواهد آمد
(2-142)
(2-143)
(2-144)
طول وجه ترک نیز برابر خواهد شد با:
(2-145)
عمق ترک در هر نقطه به صورت زیر در خواهد آمد:
(2-146)
(2-147)
در ادامه ساختار ترک را نسبت به موقعیت میانی ترک متقارن در نظر گرفته می‌شود. اگر زاویه ترک کوچک باشد و شعاع انحنای ترک نسبت به ضخامت تیر بزرگ باشد، در این صورت ترک را می‌توان در هر لحظه بتقریب به صورت V شکل به صورت معادله (2-136) در نظر گرفت، در ادامه از این فرض ساده‌کننده برای حل استفاده خواهد شد. با این فرض محدوده ترک بصورت زیر تغییر خواهد کرد:
(2-148)
(2-149)
نقاط گوشه‌ای ترک به صورت زیر می‌باشند:
(2-150)
در این معادله خطی که برای تقریب وجوه در هر لحظه استفاده می‌شود، بصورت زیر تعیین می‌گردد.
(2-151)
در این صورت ارتفاع دهانه باز ترک برابر است با:
(2-152)
انرژی جنبشی تیر به صورت زیر می‌باشد.
(2-153)
با جایگذاری رابطه (2-152) در رابطه (2-153)، انرژی جنبشی برابر است با:
(2-154)
به همین ترتیب انرژی پتانسیل برابر است با:
(2-155)
با جایگذاری رابطه (2-152) در رابطه (2-155)، انرژی پتانسیل برابر است با:
(2-156)

با قرار دادن در معادلات زیر داریم:
(2-157)

(2-158)

(2-159)

با تعریف روابط زیر :
(2-160)
(2-161)
(2-162)
(2-163)
(2-164)
(2-165)
در حالت واقعی محدوده ترک کوچک می‌باشد، لذا انتگرال‌های مربوطه را می‌توان بصورت‌های زیر تقریب زد:
(2-166)
(2-167)
(2-168)

(2-169)

(2-170)

(2-171)

کمیت های بی بعد را به صورت زیر تعریف می کنیم:
(2-172)
با قرار دادن روابط (2-160) تا (2-171) در معادله (2-159) و قرار دادن روابط (2-160) تا (2-162) در معادله (2-158) و قراردادن روابط (2-163) تا (2-165) در رابطه (2-157) و جایگذاری روابط بدست آمده در معادله لاگرانژ، و وارد کردن کمیت های بی بعد تعریف شده در رابطه بدست آمده از این جایگذاری ها و ساده سازی، معادله حرکت بدست می آید:
(2-173)

بررسی ترک v- شکلدر قسمت قبل معادله حرکت را برای ترک دایره ای شکل بدست آوردیم، در این قسمت معادله حرکت را برای ترک -v شکل بدست خواهیم آورد. زاویه ترک V شکل در وضعیت اولیه θ0 است که در حین ارتعاش این زاویه بتدریج تغییر می‌نماید. عمق ترک برابر h0 و طول وجه ترک برابر lc است که . در این صورت گشودگی دهانه ترک در وضعیت اولیه برابر خواهد بود. در این صورت محدوده اولیه ترک بصورت زیر مشخص می‌گردد.

شکل STYLEREF 1 s ‏2 SEQ شکل_ * ARABIC s 1 16 ترک با ساختار v-شکل و مشخصات هندسی (2-174)
(2-175)
در اثر نیروها و حرکت حاصله زاویه ترک و گشودگی دهانه مربوطه تغییر می‌کند و مقدار گشودگی دهانه ترک نیز به صورت زیر تعیین خواهد شد.
(2-176)

شکل STYLEREF 1 s ‏2 SEQ شکل_ * ARABIC s 1 17 : ترک با ساختار v- شکل در حین ارتعاش در هنگام بسته شدن.در این صورت زاویه ترک در حین ارتعاش از رابطه بدست خواهد آمد و محدوده ترک بصورت زیر تغییر خواهد کرد.
(2-177)
(2-178)
وجه ترک به صورت یک خط با رابطه‌ای به صورت زیر است:
(2-179)
در این صورت ارتفاع دهانه باز ترک برابر است با:
(2-180)
با استفاده از رابطه (2-154) انرژی جنبشی برابر است با:
(2-181)
به همین ترتیب انرژی پتانسیل با استفاده از رابطه (2-155) برابر است با:
(2-182)
حال جابجایی تیر را به صورت در نظر می‌گیریم،در این صورت با استفاده از معادلات لاگرانژ داریم:
(2-183)
(2-184)
(2-185)
(2-186)
(2-187)
در این صورت معادلات حرکت بصورت زیر خواهند بود:
(2-188)

در حالت واقعی محدوده ترک کوچک می‌باشد، لذا انتگرال‌های مربوطه را می‌توان بصورت‌های زیر تقریب زد.
(2-189)
(2-190)
(2-191)
(2-192)
(2-193)
که با جایگذاری در معادله خواهیم داشت:
(2-194)
تفاوت معادلات بدست آمده برای ترک دایره ای شکل و ترک V- شکل نشان دهنده این است که مدل ارائه شده نسبت به پارامتر شکل ترک حساس است، یعنی مدل ارائه شده با تغییر شکل ترک تغییر می کند.
حل مسئله با روش میانگین گیریمعادله حرکت بدست آمده در قسمت قبل غیرخطی می باشد. برای حل معادلات غیرخطی روش های مختلفی مانند پرتوربیشن، میانگین گیری و... وجود دارد در این قسمت با استفاده از روش میانگین گیری به حل معادله بدست آمده در قسمت قبل می پردازیم، با فرض یک مد، معادله (2-194) بصورت زیر تبدیل می‌گردد:
(2-195)
برای تعیین نحوه تغییر دامنه و فرکانس با زمان، با استفاده از روش میانگین‌گیری، حلی به صورت زیر در نظر گرفته می‌شود.
(2-196)
که
(2-197)
در این صورت با مشتق‌گیری از رابطه (2-196) داریم:
(2-198)
برای اینکه معادله فوق دارای حل پریودیک باشد، عبارت زیر باید برابر صفر باشد:
(2-200)
بنابراین:
(2-201)
با مشتق‌گیری از داریم:
(2-202)
که با جایگذاری رابطه (2-196)، (2-201) و (2-202) ، در معادله (2-195)، معادله حرکت به فرم زیر تبدیل می‌گردد:
(2-203)
برای پیداکردن دامنه و فاز حرکت از رابطه زیر استفاده می کنیم:
(2-204)
با قراردادن رابطه( 2-203 )در معادله ( 2-204)، تابع F1τ,ω0,ϕ,a را به صورت زیر بدست می آوریم:
(2-205)
با استفاده از روابط (2-200) و (2-204) دامنه و فاز حرکت بصورت زیر تعیین می‌شوند:
(2-206)
(2-207)
از حل معادلات دیفرانسیل فوق مقادیر در بازه زمانی مشخص بدست می آید.
برای ترک دایره ای شکل نیز با فرض یک مود، به روشی مشابه ترک V- شکل معادله بدست آمده برابر است با:
(2-208)

که مشابه روش قسمت قبل، برابر است با:
(2-209)

در فصل بعد نتایج مربوط به این مدل سازی و تغییرات فرکانس زاویه ای و زاویه ترک را در حین ارتعاش به صورت شکل های مختلف برای هر شرط مرزی نشان می دهیم.

نتایج مدل سازی
مقدمهدر این فصل با استفاده از روابط فصل دوم و مدل سازی انجام شده به ارائه نتایج می پردازیم. نتایج این فصل در بخش های مختلف ارائه می شود. ابتدا در قالب جداول، نتایج مربوط به ترک باز ساده، سپس نتایج مربوط به تیر چند ترکه و در انتها، نتایج مربوط به شکل های هندسی مختلف ترک ارائه گردیده است. در ادامه نتایج مربوط به ترک باز و بسته شونده در قالب شکل های مختلف ارائه می شود.
نتایج ترک باز ساده
در این قسمت به ارائه نتایج مربوط به ترک باز ساده می پردازیم. این نتایج برای شرایط مرزی مختلف، عمق های مختلف ترک، موقعیت های مختلف ترک و طول دهانه های مختلف ترک نشان داده می شود و اثر هر کدام از این پارامترها را روی فرکانس طبیعی بررسی می کنیم، و همچنین برای بررسی درستی نتایج، آنها را با نتایج مربوط از روش ارائه شده در مرجع [67] مقایسه می کنیم.
ویژگی های هندسی و مکانیکی تیر مورد نظر به صورت زیر است:

تیر با نسبت های مختلف عمق ترک:در این بخش به ارائه نتایج برای نسبت های مختلف عمق ترک می پردازیم. پارامتر بی بعد عمق ترک را برای مقادیر مختلف در نظر گرفته و نتایج بدست آمده از روش ارائه شده را با روش متعارف [67] یعنی روشی که در آن با استفاده از روابط مکانیک شکست در موقعیت ترک، فنر گذاشته می شود، مقایسه می کنیم. در همه جداول ستونی مربوط به سه فرکانس طبیعی اول تیر سالم (بدون ترک) برای هر شرط مرزی آورده شده است، که برای نشان دادن این مطلب است که فرکانس طبیعی تیر ترکدار همواره از تیر بدون ترک کمتر است زیرا سفتی تیر ترکدار از تیر سالم کمتر است.
در جدول3-1 فرکانس های طبیعی بی بعد، مربوط به سه مود اول ارتعاشی را برای شرط مرزی گیردار-گیردار با موقعیت ترک و طول دهانه ترک، را برای تیر اویلر- برنولی و تیر تیموشنکو نشان می دهیم. همان طور که از نتایج جداول پیداست با افزایش عمق ترک، سفتی تیر کاهش پیدا کرده و در نتیجه فرکانس طبیعی تیر نیز کاهش می یابد. همچنین نتایج این روش با روش متعارف نزدیکی و تطابق بسیار خوبی دارد.
جدول STYLEREF 1 s ‏3 SEQ جدول * ARABIC s 1 1 : فرکانس های طبیعی مربوط به تیر دو سر گیردار با عمق های مختلف و موقعیت ترک و طول دهانه و مقایسه نتایج با روش متعارف و تیر سالمhchتیر سالم تیر ترکدار
روش متعارف[67] روش ارائه شده
اویلر- برنولی تیموشنکو اویلر- برنولی تیموشنکو اویلر- برنولی تیموشنکو
0.1 22.373 22.276 22.329 22.233 22.360 22.264
61.672 61.062 61.672 61.062 61.672 61.062
120.90 118.818 120.579 118.506 120.770 118.691
0.2 22.373 22.276 22.205 22.111 22.333 22.237
61.672 61.062 61.672 61.062 61.672 61.062
120.90 118.818 119.682 117.644 120.540 118.47
0.3 22.373 22.276 21.993 21.901 22.282 22.187
61.672 61.062 61.672 61.062 61.672 61.062
120.90 118.818 118.185 116.204 120.138 118.045
0.4 22.373 22.276 21.670 21.582 22.185 22.091
61.672 61.062 61.672 61.062 61.672 61.062
120.90 118.818 116.016 114.113 119.416 117.39
0.5 22.373 22.276 21.225 21.142 21.992 21.9012
61.672 61.062 61.672 61.062 61.672 61.062
120.90 118.818 113.223 111.417 118.049 116.0748
0.6 22.373 22.276 20.676 20.599 21.578 21.491
61.672 61.062 61.672 61.062 61.672 61.06
120.90 118.818 110.075 108.369 115.314 113.4377
0.7 22.373 22.276 20.076 20.007 20.610 20.5349
61.672 61.062 61.672 61.062 61.672 61.057
120.90 118.818 106.978 105.363 109.718 108.0231
در جداول 3-2 تا 3-4، سه فرکانس طبیعی بی بعد اول را، برای شرایط مرزی مختلف به ازای عمق های ترک از تا و موقعیت ترک و طول دهانه ترک ، برای تیر اویلر – برنولی و تیر تیموشنکو نشان داده شده است. در بالای هر جدول، شرط مرزی مربوط به آن تیر نشان داده شده است، ضمن آنکه مانند جدول قبل به ازای افزایش عمق ترک، فرکانس طبیعی تیر کمتر شده و همچنین فرکانس تیر ترکدار از تیر سالم کمتر می باشد. از نتایج پیداست که تطابق خوبی بین نتایج روش ارائه شده و روش متعارف وجود دارد.
جدول STYLEREF 1 s ‏3 SEQ جدول * ARABIC s 1 2 : فرکانس های طبیعی مربوط به تیر یکسر گیردار با عمق های مختلف و موقعیت ترک و طول دهانه و مقایسه نتایج با روش متعارف و تیر سالمتیر ترکدار یکسرگیردار تیر سالم hchروش ارائه شده روش متعارف[67] تیموشنکو اویلر- برنولی تیموشنکو اویلر- برنولی تیموشنکو اویلر- برنولی 3.514 3.515 3.512 3.513 # "0.00%" 3.513 3.5142 3.5160 0.1
21.946 22.022 21.899 21.974 21.9582 22.0344 61.192 61.697 61.192 61.697 61.1927 61.6972 3.513 3.5148 3.506 3.507 3.5142 3.5160 0.2

دانلود پایان نامه ارشد- مقاله تحقیق

 برای دانلود فایل کامل به سایت منبع مراجعه کنید  : homatez.com

یا برای دیدن قسمت های دیگر این موضوع در سایت ما کلمه کلیدی را وارد کنید :

 

21.924 22.000 21.732 21.806 21.9582 22.0344 61.192 61.697 61.192 61.697 61.1927 61.6972 3.511 3.5134 3.495 3.496 3.5142 3.5160 0.3
21.887 21.962 21.445 21.517 21.9582 22.0344 61.192 61.697 61.191 61.697 61.1927 61.6972 3.509 3.510 3.477 3.478 3.5142 3.5160 0.4
21.816 21.891 21.007 21.076 21.9582 22.0344 61.192 61.696 61.190 61.696 61.1927 61.6972 3.503 3.505 3.450 3.452 3.5142 3.5160 0.5
21.677 21.751 20.399 20.464 21.9582 22.0344 61.191 61.696 61.188 61.694 61.1927 61.6972 جدول STYLEREF 1 s ‏3 SEQ جدول * ARABIC s 1 3 : فرکانس های طبیعی مربوط به تیر گیردار- مفصل برشی با عمق های مختلف و موقعیت ترک و طول دهانه و مقایسه نتایج با روش متعارف و تیر سالمتیر ترکدار گیردار-مفصل برشی تیر سالم hchروش ارائه شده روش متعارف[67] تیموشنکو اویلر- برنولی تیموشنکو اویلر- برنولی تیموشنکو اویلر- برنولی 5.5896 5.5944 5.586 5.5930 5.5872 5.5933 0.1
30.081 30.214 30.031 30.163 30.0926 30.2258 73.906 74.632 73.882 74.608 73.9131 74.6389 5.5890 5.5939 5.586 5.5922 5.5872 5.5933 0.2
30.06 30.193 29.859 29.989 30.0926 30.2258 73.895 74.613 73.797 74.523 73.9131 74.6389 5.5882 5.5931 5.584 5.590 5.5872 5.5933 0.3
30.022 30.154 29.563 29.690 30.0926 30.2258 73.875 74.601 73.651 74.376 73.9131 74.6389 5.5872 5.5927 5.582 5.588 5.5872 5.5933 0.4
29.950 30.082 29.113 29.234 30.0926 30.2258 73.839 74.565 73.431 74.155 73.9131 74.6389 5.5861 5.5915 5.579 5.585 5.5872 5.5933 0.5
29.807 29.937 28.494 28.607 30.0926 30.2258 73.767 74.494 73.130 73.854 73.9131 74.6389 جدول STYLEREF 1 s ‏3 SEQ جدول * ARABIC s 1 4: فرکانس های طبیعی مربوط به تیر دو سر لولا با عمق های مختلف و موقعیت ترک و طول دهانه و مقایسه این نتایج با روش متعارف و تیر سالمتیر ترکدار دو سر لولا تیر سالم hchروش ارائه شده روش متعارف[67] تیموشنکو اویلر- برنولی تیموشنکو اویلر- برنولی تیموشنکو اویلر- برنولی 9.853 9.864 9.833 9.843 9.8591 9.8696 0.1
39.3125 39.478 39.3125 39.478 39.3125 39.4784 87.947 88.778 87.764 88.590 87.9946 88.8264 9.844 9.854 9.758 9.769 9.8591 9.8696 0.2
39.3125 39.478 39.3125 39.478 39.3125 39.4784 87.865 88.693 87.125 87.936 87.9946 88.8264 9.827 9.837 9.630 9.64 9.8591 9.8696 0.3
39.3124 39.478 39.3125 39.478 39.3125 39.4784 87.719 88.544 86.05 86.835 87.9946 88.8264 9.796 9.806 9.430 9.439 9.8591 9.8696 0.4
39.3123 39.478 39.3125 39.478 39.3125 39.4784 87.450 88.268 84.869 85.221 87.9946 88.8264 9.734 9.744 9.147 9.156 9.8591 9.8696 0.5
39.312 39.478 39.3125 39.478 39.3125 39.4784 86.921 87.727 82.4 83.106 87.9946 88.8264 تیر با نسبت های مختلف طول دهانه ترک:در این قسمت نتایج را به ازای تغییر در طول دهانه ترک نشان خواهیم داد. همان گونه که قبلا بیان شد، مزیت روش ارائه شده نسبت به روش های دیگر این است که در روش ارائه شده، فرکانس طبیعی با تغییر در طول دهانه ترک تغییر می کند، اما نتایج روش متعارف، نسبت به تغییر طول دهانه ترک ثابت است.
جدول 3-5، سه فرکانس طبیعی بی بعد مربوط به سه مود اول ارتعاش تیر ترکدار گیردار-گیردار را به ازای عمق ترک ثابت و موقعیت ترک و طول های مختلف دهانه ترک از تا نشان می دهد.
در جداول 3-6 تا 3-8، فرکانس های طبیعی بی بعد مربوط به سه مود اول را برای شرایط مرزی مختلف به ازای طول های مختلف دهانه ترک از تا و موقعیت ترک و عمق ترک ، برای تیرهای اویلر – برنولی و تیر تیموشنکو نشان داده شده است. همان طور که از نتایج پیداست با افزایش طول دهانه ترک، فرکانس طبیعی تیر کاهش می یابد. ضمن اینکه به دلیل آنکه روش متعارف نسبت به پارامتر طول دهانه ترک حساسیتی ندارد نتایج مربوط به روش متعارف به ازای تغییر این پارامتر تغییر نمی کند.
جدول STYLEREF 1 s ‏3 SEQ جدول * ARABIC s 1 5: فرکانس های طبیعی تیر دو سر گیردار با طول های مختلف دهانه ترک و موقعیت ترک و عمق ترک و مقایسه این نتایج با روش متعارف و تیر سالمdoLتیر سالم تیر ترکدار دو سر گیردار
روش متعارف[67] روش ارائه شده
اویلر- برنولی تیموشنکو اویلر- برنولی تیموشنکو اویلر- برنولی تیموشنکو
0.001 22.373 22.276 22.329 22.233 22.3699 22.273
61.672 61.062 61.672 61.062 61.6728 61.063
120.90 118.818 120.579 118.506 120.869 118.786
0.002 22.373 22.276 22.329 22.233 22.3667 22.270
61.672 61.062 61.672 61.062 61.6728 61.063
120.90 118.818 120.579 118.506 120.836 118.754
0.004 22.373 22.276 22.329 22.233 22.3600 22.263
61.672 61.062 61.672 61.062 61.6728 61.063
120.90 118.818 120.579 118.506 120.770 118.691
0.005 22.373 22.276 22.329 22.233 22.3568 22.260
61.672 61.062 61.672 61.062 61.6728 61.063
120.90 118.818 120.579 118.506 120.737 118.659
0.008 22.373 22.276 22.329 22.233 22.3470 22.251
61.672 61.062 61.672 61.062 61.6728 61.063
120.90 118.818 120.579 118.506 120.640 118.566
0.01 22.373 22.276 22.329 22.233 22.3406 22.244
61.672 61.062 61.672 61.062 61.6726 61.063
120.90 118.818 120.579 118.506 120.576 118.505
جدول STYLEREF 1 s ‏3 SEQ جدول * ARABIC s 1 6 : فرکانس های طبیعی مربوط به تیر یکسر گیردار با طول های مختلف دهانه ترک و موقعیت ترک و عمق ترک و مقایسه این نتایج با روش متعارف و تیر سالمتیر ترکدار تیر سالم doLروش ارائه شده روش متعارف[67] تیموشنکو اویلر- برنولی تیموشنکو اویلر- برنولی تیموشنکو اویلر- برنولی 3.509 3.510 3.450 3.452 3.5142 3.5160 0.001
21.816 21.891 20.399 20.464 21.9582 22.0344 61.192 61.696 61.188 61.694 61.1927 61.6972 3.503 3.505 3.450 3.452 3.5142 3.5160 0.002
21.677 21.751 20.399 20.464 21.9582 22.0344 61.191 61.696 61.188 61.694 61.1927 61.6972 3.498 3.500 3.450 3.452 3.5142 3.5160 0.003
21.542 21.615 20.399 20.464 21.9582 22.0344 61.190 61.696 61.188 61.694 61.1927 61.6972 3.493 3.495 3.450 3.452 3.5142 3.5160 0.004
21.412 21.484 20.399 20.464 21.9582 22.0344 61.189 61.696 61.188 61.694 61.1927 61.6972 3.483 3.485 3.450 3.452 3.5142 3.5160 0.006
21.161 21.232 20.399 20.464 21.9582 22.0344 61.187 61.695 61.188 61.694 61.1927 61.6972 جدول STYLEREF 1 s ‏3 SEQ جدول * ARABIC s 1 7: فرکانس های طبیعی مربوط به تیر گیردار- مفصل برشی با طول های مختلف دهانه ترک و موقعیت ترک و عمق ترک و مقایسه این نتایج با روش متعارف و تیر سالمتیر ترکدار تیر سالم doLروش ارائه شده روش متعارف[67] تیموشنکو اویلر- برنولی تیموشنکو اویلر- برنولی تیموشنکو اویلر- برنولی 5.584 5.591 5.579 5.585 5.5872 5.5933 0.001
29.947 30.079 28.494 28.607 30.0926 30.2258 73.8391 74.5649 73.130 73.854 73.9131 74.6389 5.583 5.590 5.579 5.585 5.5872 5.5933 0.002
29.807 29.937 28.494 28.607 30.0926 30.2258 73.767 74.494 73.130 73.854 73.9131 74.6389 5.582 5.588 5.579 5.585 5.5872 5.5933 0.003
29.672 29.799 28.494 28.607 30.0926 30.2258 73.699 74.425 73.130 73.854 73.9131 74.6389 5.580 5.586 5.579 5.585 5.5872 5.5933 0.004
29.540 29.667 28.494 28.607 30.0926 30.2258 73.632 74.359 73.130 73.854 73.9131 74.6389 5.580 5.585 5.579 5.585 5.5872 5.5933 0.006
29.290 29.413 28.494 28.607 30.0926 30.2258 73.506 74.234 73.130 73.854 73.9131 74.6389 جدول STYLEREF 1 s ‏3 SEQ جدول * ARABIC s 1 8: فرکانس های طبیعی مربوط به تیر دو سر لولا با طول های مختلف دهانه ترک و موقعیت ترک و عمق ترک و مقایسه این نتایج با روش متعارف و تیر سالمتیر ترکدار تیر سالم doLروش ارائه شده روش متعارف[67] تیموشنکو اویلر- برنولی تیموشنکو اویلر- برنولی تیموشنکو اویلر- برنولی 9.796 9.806 9.147 9.156 9.8591 9.8696 0.001
39.312 39.478 39.312 39.478 39.3125 39.4784 87.445 88.263 82.398 83.106 87.9946 88.8264 9.734 9.744 9.147 9.156 9.8591 9.8696 0.002
39.312 39.478 39.312 39.478 39.3125 39.4784 86.921 87.727 82.398 83.106 87.9946 88.8264 9.673 9.683 9.147 9.156 9.8591 9.8696 0.003
39.312 39.478 39.312 39.478 39.3125 39.4784 86.423 87.217 82.398 83.106 87.9946 88.8264 9.614 9.624 9.147 9.156 9.8591 9.8696 0.004
39.312 39.478 39.312 39.478 39.3125 39.4784 85.95 86.732 82.398 83.106 87.9946 88.8264 9.499 9.508 9.147 9.156 9.8591 9.8696 0.006
39.312 39.478 39.312 39.478 39.3125 39.4784 85.065 85.827 82.398 83.106 87.9946 88.8264 بررسی اثر تغییر موقعیت ترکدر این قسمت، موقعیت ترک را از قسمت های ابتدایی تیر تا قسمت های انتهایی تیر، به ازای عمق و طول دهانه ثابت تغییر می دهیم و نتایج را نشان می دهیم. نکته قابل توجه در این قسمت این است که، تنها در حالت شرط مرزی تیر یک سر گیردار با تغییر موقعیت ترک از ابتدا تا انتها، فرکانس طبیعی مربوط به مود اول، افزایش می یابد و در مورد شرایط مرزی دو سر گیردار و دو سر لولا به علت تقارن، در فاصله های برابر از تکیه گاه ها، فرکانس های طبیعی یکسان است. برای حالت دوسر لولا با نزدیک کردن موقعیت ترک به میانه تیر فرکانس طبیعی اول کاهش پیدا کرده و بعد از آن افزایش می یابد. در مورد بقیه شرایط مرزی، نظم خاصی وجود ندارد. نتایج مربوط به هر دو روش ارائه شده و روش متعارف نشان دهنده این موضوع می باشد. ضمن اینکه تطابق و نزدیکی خوبی بین نتایج دو روش وجود دارد.
در جداول 3-9 تا 3-12، نتایج مربوط به بررسی اثر موقعیت ترک به ازای و نشان داده شده است. شرط مرزی هر تیر نیز در بالای جدول مربوط به آن آورده شده است.
جدول STYLEREF 1 s ‏3 SEQ جدول * ARABIC s 1 9: فرکانس های طبیعی مربوط به تیر دو سر گیردار با موقعیت های مختلف ترک و طول دهانه و عمق ترک و مقایسه این نتایج با روش متعارف و تیر سالمLCLتیر سالم تیر ترکدار دو سر گیردار
روش متعارف[67] روش ارائه شده
اویلر- برنولی تیموشنکو اویلر- برنولی تیموشنکو اویلر- برنولی تیموشنکو
0.1 22.373 22.276 21.572 21.484 22.202 22.107
61.672 61.062 61.289 60.695 61.594 60.986
120.90 118.818 120.862 118.774 120.899 118.839
0.2 22.373 22.276 22.343 22.247 22.372 22.275
61.672 61.062 60.304 59.721 61.454 60.848
120.90 118.818 114.532 112.712 119.971 117.678
0.3 22.373 22.276 22.133 22.039 22.341 22.245
61.672 61.062 58.111 57.586 61.016 60.423
120.90 118.818 118.575 116.619 120.445 118.385
0.4 22.373 22.276 21.516 21.430 22.231 22.137
61.672 61.062 59.761 59.200 61.318 60.718
120.90 118.818 119.153 117.113 120.577 118.498
0.5 22.373 22.276 21.225 21.142 22.177 22.082
61.672 61.062 61.672 61.063 61.672 61.062
120.90 118.818 113.224 111.417 119.397 117.371
0.6 22.373 22.276 21.516 21.430 22.231 22.137
61.672 61.062 59.761 59.200 61.318 60.718
120.90 118.818 119.153 117.113 120.577 118.498
0.7 22.373 22.276 22.133 22.039 22.341 22.245
61.672 61.062 58.111 57.586 61.016 60.423
120.90 118.818 118.575 116.619 120.445 118.385
0.8 22.373 22.276 22.343 22.247 22.372 22.275
61.672 61.062 60.304 59.721 61.454 60.848
120.90 118.818 114.532 112.712 119.971 117.678
0.9 22.373 22.276 21.572 21.484 22.202 22.107
61.672 61.062 61.289 60.695 61.594 60.986
120.90 118.818 120.862 118.774 120.899 118.839
همان طور که از نتایج جدول فوق مشخص است در فاصله های برابر از تکیه گاه ها، مثلا در موقعیت ترک و به علت تقارن فرکانس های طبیعی بدست آمده برابر می باشد.
جدول STYLEREF 1 s ‏3 SEQ جدول * ARABIC s 1 10: فرکانس های طبیعی مربوط به تیر یک سر گیردار با موقعیت های مختلف ترک و طول دهانه و عمق ترک و مقایسه نتایج با روش متعارف و تیر سالمLCLتیر سالم تیر ترکدار یک سر گیردار
روش متعارف[67] روش ارائه شده
اویلر- برنولی تیموشنکو اویلر- برنولی تیموشنکو اویلر- برنولی تیموشنکو
0.1 3.5160 3.5142 3.156 3.155 3.445 3.443
22.0344 21.9582 21.288 21.221 21.874 21.799
61.6972 61.1927 61.309 60.821 61.618 61.115
0.2 3.5160 3.5142 3.250 3.248 3.465 3.463
22.0344 21.9582 22.019 21.943 22.035 21.959
61.6972 61.1927 60.345 59.857 61.481 60.979
0.3 3.5160 3.5142 3.332 3.331 3.482 3.480
22.0344 21.9582 21.714 21.639 21.986 21.910
61.6972 61.1927 58.189 57.758 61.051 60.561
0.4 3.5160 3.5142 3.400 3.399 3.495 3.494
22.0344 21.9582 20.950 20.881 21.846 21.771
61.6972 61.1927 59.864 59.413 61.358 60.864
0.5 3.5160 3.5142 3.452 3.450 3.505 3.503
22.0344 21.9582 20.463 20.399 21.751 21.677
61.6972 61.1927 61.693 61.188 61.696 61.191
0.6 3.5160 3.5142 3.486 3.484 3.512 3.510
22.0344 21.9582 20.543 20.478 21.767 21.693
61.6972 61.1927 59.451 58.972 61.266 60.766
0.7 3.5160 3.5142 3.505 3.503 3.516 3.514
22.0344 21.9582 21.091 21.022 21.867 21.794
61.6972 61.1927 57.024 56.592 60.800 60.310
0.8 3.5160 3.5142 3.513 3.512 3.52 3.517
22.0344 21.9582 21.711 21.637 21.978 21.902
61.6972 61.1927 58.228 57.781 61.091 60.597
0.9 3.5160 3.5142 3.515 3.514 3.521 3.519
22.0344 21.9582 22.003 21.927 22.041 21.965
61.6972 61.1927 61.165 60.667 61.613 61.109
جدول STYLEREF 1 s ‏3 SEQ جدول * ARABIC s 1 11: فرکانس های طبیعی مربوط به تیر دو سر لولا با موقعیت های مختلف ترک و طول دهانه و عمق ترک و مقایسه این نتایج با روش متعارف و تیر سالمLCLتیر سالم تیر ترکدار دو سر لولا
روش متعارف[67] روش ارائه شده
اویلر- برنولی تیموشنکو اویلر- برنولی تیموشنکو اویلر- برنولی تیموشنکو
0.1 9.8696 9.8591 9.793 9.783 9.857 9.847

user8294

قدم بعدی در این رساله، تعمیم این مسئله کنترلی به سیستمهایی است که دارای نامعینی می باشند. در واقع، هدف اصلی ، طراحی کنترل کننده فازی استاتیکی خروجی مقاوم می باشد. علت اصلی درانتخاب این هدف، لزوم مقاوم طراحی کردن کنترل کننده مقاوم است. در هر مسئله کنترلی که در آن یک سیستم غیر خطی با مدلسازی تاکاگی – سوگنو به مجموعه ای از زیر سیستمهای خطی بیان می شود، تقریبهای زیادی وارد می شود. اگر در طراحی کنترل کننده، این تقریبها مد نظر قرار نگیرند، احتمال ناپایداری سیستم حلقه بسته بوجود می آید. برای اجتناب از این نقص، بایستی کنترل کننده مقاوم طراحی شود. این کار مستلزم در نظر گرفتن اجزای نامعین در مدل فازی تاکاگی – سوگنو از سیستم غیر خطی است. حال با در نظر گرفتن این اجزا، باید جبران کننده نهایی طراحی شود.
ابزاری که ما در بیان مسئله تعقیب و مسئله کنترل فازی تعقیب در طراحی کنترل کننده بکار خواهیم گرفت ، نامعادلات خطی ماتریسی هستند. در 18 سال گذشته ، مقالات بسیار زیادی در زمینه های مختلف کنترلی منتشر شده اند که در آنها بیان مسئله و طراحی کنترل کننده بر مبنای تئوری نامعادلات خطی ماتریسی بوده است. ما نیز در این تحقیق از این تئوری برای رسیدن به طراحی نهایی استفاده خواهیم نمود،] 10[.
آشنایی با نامعادلات ماتریسی خطی و جعبه ابزار مربوطه در نرم افزار MATLAB
نامعادلات ماتریسی خطی
یک نامعادله ماتریسی خطی (LMI) در حالت کلی به فرم زیر میباشد:

که در آن یک تابع خوش ریخت از بردار حقیقی بوده ، ، تا ماتریس های متقارن مشخص هستند و یک بردار از متغیر های تصمیم گیری میباشد. نماد عدم تساوی در رابطه فوق به این معناست که معین مثبت میباشد، یعنی برای تمامی غیرصفر یا میتوان گفت به این معناست که بزرگترین مقدار ویژه دارای قسمت حقیقی مثبت میباشد.
LMI های چندگانه را میتوان بصورت یک LMI بصورت در نظر گرفت. لذا ما هیچ تفاوتی بین یک مجموعه از LMI ها و یک LMI واحد قائل نمیشویم.
در بسیاری از موارد LMI ها به فرم کانونی (1-1) ظاهر نمیشوند بلکه به فرم

به نمایش درمی آیند که در آن و توابعی خوش ریخت از برخی متغیر های ماتریسی میباشند.
همچنین برخی افراد ساختار زیر را ترجیح میدهند:

خواص نامعادلات ماتریسی خطی
مجموعه جواب های امکان پذیر (1-1) یعنی یک مجموعه محدب میباشد. این یک ویژگی مهم میباشد چراکه تکنیک های حل عددی قدرتمندی برای مسائل دارای مجموعه جواب های محدب وجود دارد.
تحدب: یک مجموعه محدب است اگر و. به عبارت دیگر مجموعه ای محدب است که پاره خط بین هر دو نقطه که در این مجموعه قرار دارند نیز در مجموعه قرار داشته باشد. شکل (1-1) دو مجموعه محدب و غیرمحدب را نشان میدهد. خاصیت تحدب یک نتیجه بسیار مهم دارد و آن اینکه اگر چه معادله (1-1) در حالت کلی دارای راه حل جبری نمیباشد ولی میتوان آنرا با روش های حل عددی حل نمود، با این تضمین که در صورت وجود جواب آنرا پیدا خواهد کرد.

(الف)
(ب)

شکل(1-1): (الف) مجموعه محدب- (ب) مجموعه غیرمحدب
LMI (1-1) یک نامعادله اکید است و فرم غیراکید آن بصورت زیر میباشد:

خاصیت تقارن: LMI ها متقارن میباشند. این خاصیت باعث سادگی تعریف آنها میشود چراکه نیازی به مشخص نمودن تمامی عناصر LMI نیست و تنها مشخص کردن عناصر روی قطر اصلی و بالا یا پایین آن کفایت میکند.
نامعادلات غیرخطی را میتوان با استفاده از متمم Schur به فرم LMI تبدیل نمود. ایده اصلی به این ترتیب است:
LMI زیر را در نظر بگیرید:

که در آن ، و بطور خطی به وابسته میباشد.
LMI فوق معادل نامعادلات زیر میباشد

به بیان دیگر مجموعه نامعادلات غیرخطی(1-6) را میتوان بصورت LMI (1-5) نشان داد.
ماتریس ها بعنوان متغیر
ما اغلب با مسائلی مواجه میشویم که در آنها متغیر ها دارای ساختار ماتریسی میباشند، برای مثال نامعادله لیاپانوف

که در آن ماتریسی معین بوده و متغیر میباشد.در این مورد ما صریحاً LMI را به فرم نخواهیم نوشت اما در عوض مشخص خواهیم کرد کدام ماتریس ها متغیر میباشند. اما با این حال میتوان به سادگی نامعادله لیاپانوف را به فرم (1-1) تبدیل کرد.
جعبه ابزار LMI در نرم افزار MATLAB
جعبه ابزار LMI در نرم افزار MATLAB مجموعه ای از توابع مفید برای حل مسائل مربوط به LMI ها را در اختیار کاربر میگذارد.
بطور کلی یک مسئله شامل LMI ها در نرم افزار MATLAB در دو مرحله حل میگردد. ابتدا اقدام به تعریف LMI های موجود در مسئله میکنیم. این مرحله شامل تعیین متغیر های تصمیم گیری در LMI ها و تعریف LMI ها براساس این متغیر ها میباشد. همانطور که در بخش گذشته بحث گردید نمایش های مختلفی برای یک LMI وجود دارد. MATLAB به سادگی از فرم ماتریسی متغیر های تصمیم گیری که در (1-2) داده شده است به جای فرم برداری که در (1-1) داده شده، استفاده میکند. در مرحله دوم مسئله با استفاده از حل کننده های موجود بطور عددی حل میگردد. چنانچه مسئله شامل کمینه سازی یک تابع با متغیر های تصمیم گیری برداری شکل میباشد بایستی اقدام به تبدیل فرم ماتریسی متغیر های تصمیم گیری به فرم برداری با استفاده از توابع لازم نماییم.
تعیین یک سیستم از LMI ها
توصیف یک LMI به سادگی توسط دستور زیر آغاز میشود:
setlmis([]);
همانطور که مشاهده میکنید برای این تابع هیچ پارامتری تعیین نمیگردد.
پس از آن اقدام به تعریف متغیر ها تصمیم گیری با استفاده از دستور lmivar مینماییم.
برای مثال نامعادله ماتریسی خطی را در نظر بگیرید.در اینجا یک ماتریس ثابت و ماتریس متغیر های تصمیم گیری میباشد. تابع lmivar این اجازه را به ما میدهد که چندین فرم مختلف از ماتریس تصمیم را تعریف نماییم. به عنوان مثال فرض میکنیم که یک ماتریس متقارن با ساختار قطری بصورت زیر باشد:

در این مورد دارای بلوک قطری میباشد. اگر در این مثال را برابر 4 در نظر بگیریم و ابعاد ماتریس های به ترتیب برابر 1،3،5و2 و همگی غیرصفر باشند، با استفاده از ستورات زیر تعریف میشود:
structureX=[5,1;3,1;1,0,2,1]
X=lmivar(1,structureX);
در دستورات فوق تعداد سطر های structureX بیانگر آنست که دارای 4 بلوک میباشد. اولین المان از سطر ابعاد بلوک موجود در را مشخص میکند. دومین المان از بلوک نوع بلوک را تعیین مینماید: 1 برای بلوک کامل، 0 برای اسکالر و -1 برای بلوک صفر. عدد 1 در دستور lmivar این موضوع را بیان میکند که یک ماتریس متقارن با ساختار قطری میباشد.
حال چنانچه ساختار متغیر مورد نظر مربعی نباشد و به عنوان مثال ساختاری مستطیلی شکل با 3 سطر و 5 سطون داشته باشد دستور مربوطه به شکل زیر خواهد بود:
lmivar=(2,[3 5])

در گام بعد باید LMI ها را بصورت تک تک تعریف نماییم. برای مثال اگر LMI بخش قبل یعنی را در نظر بگیریم این LMI با دستورات زیر تعریف میگردد:
typeLMI1=[1 1 1 1];
lmiterm(typeLMI1,C,C');
همانطور که مشاهده میشود در ساده ترین حالت lmiterm سه آرگومان میپذیرد. اولین آرگومان یک بردار میباشد. اولین ستون این بردار شماره LMI مورد تعریف را مشخص میکند که در این مورد LMI شماره 1 در حال تعریف میباشد. ستون دوم و سوم این بردار موقعیت ترم مورد تعریف در LMI را مشخص میکنند و ستون چهارم شماره متغیر تصمیم گیری موجود در ترم مورد نظر را مشخص میکند. آرگومان های دوم و سوم این دستور ضرایب سمت چپ و راست ماتریس تصمیم گیری میباشند. چنانچه بخواهیم نامعادله ماتریسی خطی را تعریف نماییم دستورات بصورت زیر خواهند بود
typeLMI1=[-1 1 1 1];
lmiterm(typeLMI1,C,C');
بعنوان یک مثال پیچیده تر به منظور آشنایی بیشتر با دستورات دو LMI زیر را در نظر میگیریم:

که در آنها و ماتریس های تصمیم گیری میباشند. ساختار را مانند قبل در نظر گرفته و را یک ماتریس کامل متقارن با بعد 4 در نظر میگیریم. مجموعه دستورات زیر این دو LMI را تعریف میکنند:
structureX = [5,1;3,1;1,0;2,1];
X = lmivar(1,structureX);
structureS = [4,1]
S = lmivar(1,structureS);
lmiterm([1 1 1 1],A,A'); % term AXA'
lmiterm([1 1 1 2],B',C); % term B'SC
lmiterm([1 1 2 1],1,D); % term XD
lmiterm([1 2 1 1],D',1); % term D'X
lmiterm([1 2 2 2],1,1); % term S
typeLMI2 = [-1 1 1 1];
lmiterm(typeLMI2,E,E'); % term EXE'
در این مثال به وضوح مشخص است که ترم های دوم و سوم آرگومان اول lmiterm مکان ترم مورد تعریف را در LMI مشخص میکنند.
گام نهایی استفاده از دستور زیر به منظور ایجاد LMI ها میباشد:
LMIs=getlmis;
اکنون نوبت به حل LMI ها میرسد. بطور کلی سه نوع حل کننده LMI در نرم افزار MATLAB مورد استفاده قرار میگیرند که عبارتند از feasp ، mincx و gevp که اولین مورد یعنی feasp برای حل مسئله امکان پذیری LMI ها بصورت زیر مورد استفاده قرار میگیرد:
[tmin,xfeasp]=feasp(LMIs);
که xfeasp شامل متغیر های تصمیم و tmin متغیری است که باید در بهینه سازی منفی گردد.
اکنون برای مشاهده متغیر ها بایستی آنها را به فرم ماتریسی دربیاوریم که این کار با دستور زیر برای مثال قبل امکان پذیر است:
X=dec2mat(LMIs,xfeasp,X);
S=dec2mat(LMIs,xfeasp,S);
پس از این با اجرای فایل نوشته شده نرم افزار به ما میگوید که آیا نامعادلات ماتریسی خطی نوشته شده به ازای پارامتر های موجود امکان پذیر میباشند یا خیر و ما میتوانیم با مشاهده نتایج خواسته های خود را دنبال نماییم.
2- مدل فازی تاکاگی- سوگنو و جبران سازی موازی توزیع شده
2-1- مقدمه
در سال های اخیر شاهد رشد سریع محبوبیت سیستم های کنترل فازی در کاربرد های مهندسی بوده ایم. کاربرد های موفقیت آمیز و بیشمار کنترل فازی موجب انجام فعالیت های گسترده در زمینه آنالیز و طراحی سیستم های کنترل فازی شده است.
این فصل به معرفی مفاهیم پایه، آنالیز و فرآیند های طراحی مدل فازی تاکاگی- سوگنو و جبران سازی موازی توزیع شده میپردازد. این فصل با معرفی مدل فازی تاکاگی- سوگنو آغاز شده و با روند ایجاد چنین مدل هایی دنبال میشود. سپس یک طراحی کنترل کننده فازی مبتنی بر مدل (model-based) که از مفهوم " جبران سازی موازی توزیع شده" بهره میبرد، تشریح شده است.
مدل فازی تاکاگی- سوگنو
تشریح روند طراحی را با نمایش دادن یک سیستم غیر خطی توسط مدل فازی تاکاگی- سوگینو آغاز میکنیم.
مدل پیشنهاد شده توسط تاکاگی و سوگنو توسط قوانین فازی اگر- آنگاه که رابطه محلی خطی ورودی- خروجی یک سیستم غیر خطی را نشان میدهند، توصیف میشود. مشخصه اصلی یک مدل فازی تاکاگی- سوگنو بیان دینامیک های محلی هر قانون فازی توسط یک مدل خطی سیستم است. مدل فازی کلی سیستم با ترکیب فازی مدل های خطی سیستم حاصل میشود.
i امین قانون از مدل فازی T-S برای سیستم های فازی پیوسته به شکل زیر است:
اگر و ... باشند. آنگاه:(2-1)
و برای سیستم های فازی گسسته به صورت زیر میباشد:
اگر و ... باشند. آنگاه:
(2-2)
که در رابطه فوق مجموعه فازی بوده و تعداد قوانین مدل میباشد. همچنین بردار حالت، بردار ورودی، بردار خروجی، به همراه و ماتریس های فضای حالت سیستم و و... متغیر های مفروض شناخته شده میباشند که این متغیر ها میتوانند تابعی از متغیر های حالت، اغتشاشات خارجی و یا زمان باشند. فرض ما بر این است که متغیر های مفروض تابعی از متغیر های ورودی نمیباشند چرا که در آن صورت فرآیند غیر فازی سازی کنترل کننده فازی بسیار پیچیده خواهد شد.
پس از غیرفازی سازی، سیستم فازی کلی برای سیستم های پیوسته در زمان را میتوان به فرم زیر نوشت:
(2-3)
همچنین برای سیستم های گسسته روابط بصورت زیر خواهند بود:
(2-4)
که پارامتر های موجود در روابط فوق به شرح زیر میباشند:

ساخت مدل فازی
بطور کلی دو روش برای ساخت مدل فازی وجود دارد که عبارتند از:
تعیین مدل با استفاده از داده های ورودی- خروجی
استخراج مدل از معادلات داده شده سیستم غیر خطی
فرآیند اول بطور عمده شامل دو بخش است: شناسایی ساختار و شناسایی پارامتر. این روش برای سیستم هایی که نشان دادن آنها توسط مدل های تحلیلی و یا فیزیکی دشوار یا غیرممکن است، مناسب میباشد. از سوی دیگر مدل های دینامیک غیرخطی برای سیستم های مکانیکی میتوانند به عنوان مثال با روش لاگرانژ و نیوتن- اویلر به آسانی به دست آیند. در این بخش تمرکز ما بر روی روش دوم خواهد بود که این روش از مفاهیم غیرخطی بودن قطعه ای و تقریب محلی و یا ترکیب آنها برای ساخت مدل فازی بهره میبرد.
غیرخطی بودن قطعه ای
سیستم ساده را در نظر بگیرید که در آن . هدف یافتن قطعه ای کلی است بطوریکه . شکل (2-1) روش غیرخطی بودن قطعه ای را نشان میدهد.

شکل (2-1): غیرخطی بودن کلی قطعه ای
این روش ساخت یک مدل فازی دقیق را تضمین مینماید. اما به هر حال گاهی یافتن قطعه های کلی برای سیستم های غیرخطی عمومی مشکل میباشد. در این موارد ما غیرخطی بودن محلی قطعه ای را در نظر میگیریم. این روش منطقی به نظر میرسد چراکه متغیر های سیستم های فیزیکی همیشه کراندار میباشند. شکل (2-2) غیرخطی بودن محلی قطعه ای را نشان میدهد که در آن دو خط در بازه قطعه های محلی محسوب میشوند. مدل فازی در ناحیه محلی یعنی بطور دقیق سیستم خطی را نمایش میدهد.

شکل (2-2): غیرخطی بودن محلی قطعه ای
مثال 1-1 گام های مشخص در ساخت مدل های فازی را تشریح مینمایند.
مثال 1-1
سیستم غیرخطی زیر را در نظر بگیرید:

برای سادگی فرض میکنیم که و . البته بدیهی که میتوانیم هر محدوده ای را برای آن دو برای ساخت مدل فازی متصور شویم.
معادله فوق را میتوان به فرم زیر نوشت:

که در رابطه فوق بوده و و ترم های غیرخطی میباشند. برای ترم های غیرخطی متغیر هایی را بصورت زیر تعریف میکنیم:

پس خواهیم داشت:

اکنون به محاسبه حداقل و حداکثر مقادیر و زمانیکه و باشند، میپردازیم:

با استفاده از مقادیر حداکثر و حداقل میتوان و را به فرم زیر نمایش داد:

که در رابطه فوق داریم:

بنابراین توابع عضویت بصورت زیر محاسبه میگردند:

توابع عضویت را به ترتیب مثبت، منفی، بزرگ و کوچک نام گذاری میکنیم. سپس سیستم غیرخطی با مدل فازی زیر به نمایش در می آید:
قانون شماره 1:
اگر مثبت و بزرگ باشند. آنگاه:

قانون شماره 2:
اگر مثبت و کوچک باشد. آنگاه:

قانون شماره 3:
اگر منفی و بزرگ باشد. آنگاه:

قاون شماره 4:
اگر منفی و کوچک باشد. آنگاه:

که داریم:

شکل های زیر توابع عضویت را نشان میدهند.

شکل (2-3): توابع عضویت و

شکل (2-4): توابع عضویت و
فرآیند غیرفازی سازی بصورت زیر انجام میپذیرد:

که در آن

این مدل فازی بطور دقیق سیستم خطی را در ناحیه بر روی فضای نمایش میدهد.
تقریب محلی در فضاهای تقسیم شده فازی
یک روش دیگر به منظور دست یافتن به مدل های فازی T-S روش تقریب محلی در فضاهای تقسیم شده فازی میباشد. اساس این روش تقریب ترم های غیرخطی توسط ترم های خطی است که خردمندانه انتخاب شده اند. این روش منجر به کاهش تعداد قوانین مدل میشود. تعداد قوانین مدل مستقیما" با پیچیدگی تحلیل و طراحی شرایط LMI متناسب است. اگر چه در این روش تعداد قوانین کاهش می یابد، اما طراحی قوانین کنترل مبتنی بر مدل فازی تقریب زده شده ممکن است پایداری سیستم های غیرخطی اصلی را تحت این قوانین کنترل تضمین نکند.
جبرانسازی توزیع شده موازی
تاریخچه جبرانسازی توزیع شده موازی با یک فرآیند طراحی مبتنی بر مدل ارائه شده توسط کانگ و سوگنو آغاز میشود. اما پایداری سیستم های کنترل در آن فرآیند طراحی مد نظر قرار نگرفته بود. به مرور فرآیند طراحی بهبود یافت و پایداری سیستم های کنترل در ]17[ مورد تحلیل واقع شد و فرآیند طراحی در ]13[ جبرانسازی توزیع شده موازی نام گرفت.
PDC یک فرآیند برای طراحی کنترل کننده فازی از روی مدل فازی T-S داده شده پیشنهاد میکند. برای درک PDC، یک سیستم کنترل شده (سیستم غیرخطی) در ابتدا توسط یک مدل فازی T-S به نمایش در می آید. تأکید میکنیم که بسیاری از سیستم های واقعی، برای مثال سیستم های مکانیکی و سیستم های بی نظم، را میتوان توسط مدل های فازی T-S به نمایش درآورد.
در طراحی PDC هر قانون کنترل از روی قانون متناظر یک مدل فازی T-S طراحی میشود. کنترل کننده فازی طراحی شده مجموعه های فازی یکسانی را با مدل فازی در بخش های مفروض به اشتراک میگذارد.
برای مدل های فازی (2-1) و (2-2) کنترل کننده فازی ساخته شده از طریق PDC بصورت زیر است:
اگر و ... باشند. آنگاه:
(2-5)
قوانین کنترل فازی دارای یک کنترل کننده خطی (در این مورد قوانین فیدبک حالت) در بخش نتیجه میباشند. میتوانیم از دیگر کنترل کننده ها نظیر کنترل کننده های فیدبک خروجی و کنترل کننده های فیدبک خروجی دینامیک به جای کنترل کننده های فیدبک حالت استفاده کنیم.
کنترل کننده فازی کلی را میتوان بصورت زیر به نمایش درآورد:
(2-6)
اکنون چنانچه این کنترل کننده را به خروجی سیستم فازی در حالت گسسته در زمان یعنی

دانلود پایان نامه ارشد- مقاله تحقیق

 برای دانلود فایل کامل به سایت منبع مراجعه کنید  : homatez.com

یا برای دیدن قسمت های دیگر این موضوع در سایت ما کلمه کلیدی را وارد کنید :

 

(2-7)
اعمال نماییم، سیستم حلقه بسته بصورت زیر خواهد بود:
(2-8)
اکنون با اعمال قضیه پایداری لیاپانوف به این نتیجه میرسیم که سیستم (2-7) بطور مجانبی پایدار است چنانچه یک ماتریس معین مثبت مشترکی مانند وجود داشته باشد بطوریکه نامعادلات ماتریسی زیر برقرار باشند:
(2-9)
توجه نمایید که میتوانیم سیستم (2-7) را بصورت زیر بنویسیم:
(2-10)
که در آن:

بنابراین میتوان تئوری زیر را جهت بیان شرایط کافی پایداری سیستم (2-7) بیان نمود.
تئوری 2-1
نقطه تعادل سیستم فازی (2-7) بطور مجانبی پایدار است چنانچه ماتریس معین مثبت مشترکی مانند وجود داشته باشد بطوریکه نامعادلات ماتریسی زیر برقرار باشند:
(2-11)
پس طراحی کنترل کننده فازی برابر است با تعیین بهره های فیدبک محلی به گونه ای که شرایط بیان شده در تئوری 2-1 برقرار باشند. بطور کلی، ابتدا بایستی یک کنترل کننده برای هر قانون طراحی نماییم و بررسی نماییم که آیا شرایط پایداری برقرار میباشند یا خیر. چنانچه شرایط برقرار نبود بایستی فرآیند را تکرار نماییم تا شرایط مورد نظر برقرار گردند.
با PDC یک فرآیند ساده برای کار با سیستم های غیرخطی در اختیار داریم. دیگر تکنیک های کنترل غیرخطی نیازمند دانش ویژه و نسبتا" پیچیده میباشند.
3- کنترل کننده های استاتیکی خروجی
3-1- مقدمه
بسیاری از سیستم های فیزیکی دارای حالت های محدودی جهت اندازه گیری و باز خورد نمودن برای سیستم کنترلی میباشند و معمولا" یک بردار حالت کامل جهت اندازه گیری و استفاده در حلقه فیدبک در دسترس نیست بلکه تنها بخشی از آن توسط بردار خروجی پوشش داده میشود. در این حالت دو راهکار برای برخورد با این مشکل وجود دارد. در راهکار اول میتوان یک مشاهده گر کاهش رتبه یافته جهت حصول نیازمندی های فیدبک حالت کامل طراحی نمود که موجب ایجاد دینامیک های اضافی و پیچیده شدن طراحی میگردد. راه دیگر استفاده از فیدبک استاتیک خروجی (SOF) میباشد که به دلیل اینکه به هیچ دینامیک اضافه ای نیاز ندارد و تنها از خروجی های قابل اندازه گیری در طراحی فیدبک آن استفاده میشود، طراحی آن ساده میباشد و از نقطه نظر اجرایی از نظر هزینه به صرفه تر و قابل اطمینان تر از فیدبک دینامیکی میباشد. علاوه بر آن بسیاری از مسائل قابل کاهش به انواع آن میباشند. به بیان ساده، مسأله فیدبک استاتیک خروجی عبارتست از فیدبک استاتیک خروجی که باعث گردد سیستم حلقه بسته برخی ویژگی های مورد نظر را داشته باشد و یا تعیین اینکه چنین فیدبکی وجود ندارد.
مسئله فیدبک استاتیک خروجی نه تنها به خودی خود از اهمیت بالایی برخوردار است بلکه از آنجاییکه بسیاری از مسائل دیگر قابل تقلیل به انواع مختلف آن میباشند، نیز موجب مورد توجه قرار گرفتن آن گردیده است. به عنوان مثال زمانی که به دلیل هزینه و قابلیت اطمینان بایستی یک کنترل کننده ساده مورد استفاده قرار گیرد و یا آنجاییکه در برخی کاربرد ها به دلیل نیاز تنظیماتی خاص در پارامتر هایی مشخص به منظور کنترل یک سیستم فیزیکی طراح نیازمند آنست که تعداد پارامتر ها تا حد امکان کاهش دهد.
اگر چه در دهه های اخیر مسأله کنترل کننده فیدبک خروجی بطور دقیق مورد مطالعه قرار گرفته است اما برخلاف مسأله فیدبک حالت، فیدبک خروجی همچنان به عنوان یکی از مسائل مطرح در مهندسی کنترل شناخته میشود.
3-2- پایدار سازی توسط فیدبک استاتیک خروجی
مسأله پایداری فیدبک استاتیک خروجی جزو مورد علاقه ترین مسائل کنترل است که تا هم اکنون پاسخ کامل و روشنی برای آن در دسترس نیست. در دهه های اخیر روش های گوناگونی جهت اعمال به این مسأله ارائه گردیده است. مسأله کنترلی فیدبک خروجی به هنگام مقایسه با مسائل کنترلی فیدبک حالت دشواری خود را بیشتر به نمایش میگذارد. تفاوت اساسی بین مسائل پایدار سازی فیدبک حالت و خروجی اینست که در حالیکه پایدار سازی بوسیله فیدبک حالت به یک مسأله محدب ختم میشود، فیدبک خروجی موجب تبدیل مسأله به یک مسأله غیرمحدب میگردد و موجب دشواری های محاسباتی میشود. چراکه پاسخ یک مسأله محدب را میتوان توسط جعبه ابزار برخی نرم افزار ها نظیر جعبه ابزار LMI در نرم افزار MATLAB، یافت که نیازمند یک زمان چند جمله ای میباشد و بسیاری از مسائل کنترلی مهم که از فیدبک حالت بهره میبرند را میتوان توسط تکنیک های نامعادله ماتریسی خطی حل نمود. از سوی دیگر یافتن پاسخ یک مسأله غیرمحدب بطور عمومی نیازمند یک زمان غیر چند جمله ای میباشد به این معنا که یک افزایش کوچک در ابعاد به دلیل افزایش بسیار زیاد زمان محاسبات موجب عدم کارآیی الگوریتم میگردد.
در این بخش به بحث در مورد مسئله پایدار سازی یک سیستم حلقه باز ناپایدار توسط فیدبک استاتیک خروجی میپردازیم. در ابتدا برخی شرایط لازم و سپس برخی شرایط کافی برای قابل حل بودن مسئله را ارائه خواهیم نمود. پس از آن برخی روش های مورد استفاده برای یافتن بهره پایدار ساز را مورد بحث قرار میدهیم.
3-2-1- شرایط لازم
در ابتدا به شناسایی مواردی خواهیم پرداخت که فیدبک استاتیک نمیتواند یک سیستم حقله باز ناپایدار را پایدار سازد. به منظور بیان این شرایط تئوری های زیر را مد نظر قرار میدهیم:
تئوری 3-1
یک سیستم خطی با تابع تبدیل توسط یک جبرانساز پایدار پایدار پذیر است، اگر و تنها اگر تعداد قطب های حقیقی بین هر جفت از صفر های حقیقی مسدود کننده در نیم صفحه راست زوج باشد. سیستمی که محدودیت های قطب- صفر را برآورده میکند، برآورده کننده PIP گفته میشود.
تئوری 3-2
یک سیستم خطی با تابع تبدیل توسط یک جبرانساز پایدار که هیچ صفر حقیقی ناپایداری ندارد، پایدار پذیر است اگر و تنها اگر:
برآورده کننده PIP باشد.
تعداد صفر های حقیقی مسدود کننده بین هر دو قطب حقیقی زوج باشد.
در این مورد گفته میشود که ، PIP زوج را برآورده مینماید.
با استفاده از تئوری 3-2 شرط لازم ذیل بدست می آید.
شرط لازم: شرط لازم جهت پایداری پذیری توسط فیدبک استاتیک خروجی آنست که سیستم با تابع تبدیل ، PIP زوج را برآورده سازد.
مثال 3-1
سیستمی که دارای تابع تبدیل زیر است:

برای ، PIP را برآورده نمیکند و بنابراین توسط SOF پایدار نمیگردد. به ازای ، PIP زوج برآورده شده و برای مقادیر به اندازه کافی کوچک یک تحلیل ساده مکان هندسی ریشه ها نشان میدهد که سیستم توسط SOF پایداری پذیر میباشد.
3-2-2- شرایط کافی
با توجه به تحلیل های صورت گرفته در این زمینه مانند مکان هندسی ریشه، میتوان گفت که مینیمم فاز بودن و شرایط درجه نسبی شروط لازم و کافی جهت بطور اکید حقیقی مثبت (SPR) ساختن یک سیستم مربعی (تعداد ورودی ها و خروجی ها برابر باشند) با استفاده از فیدبک استاتیک خروجی میباشند.
3-2-3- روش های طراحی و محدودیت ها
در مورد سیستم های تک ورودی- تک خروجی (SISO)، روش های گرافیکی نظیر مکان هندسی ریشه ها و نایکوئیست جهت پاسخگویی به مسائل وجود و طراحی کنترل کننده های استاتیکی خروجی پایدار ساز استفاده میشوند. علاوه بر آن برخی تست های جبری لازم و کافی برای وجود فیدبک های خروجی پایدار ساز وجود دارند (Ielmke and Anderson,1992; Perez et al.,1993). به هر حال این تست ها نیازمند برخی اقدامات ابتدایی نظیر یافتن ریشه ها و مقادیر ویژه میباشند که موجب میشود دشواری آنها کمتر از روش های گرافیکی نباشد. علاوه بر آن این روش ها به راحتی قابل تعمیم به سیستم های چند ورودی- چند خروجی (MIMO) نمیباشند.
در این بخش به بیان اجمالی برخی نتایج که در حل مسائل مربوط به فیدبک استاتیک خروجی مفید میباشند خواهیم پرداخت و ویژگی های آنها را مورد بررسی قرار میدهیم. ایده کلی آنست که یک فیدبک استاتیک خروجی پایدار ساز بایستی یک عضو از خانواده تمامی جبرانساز های فیدبک خروجی پایدار ساز باشد.
روش مرتبه دوم خطی معکوس
سیستم زیر را در نظر بگیرید:
(3-1)
و در نظر میگیریم. علامت خنجر بیانگر معکوس Moore-Penrose میباشد. آنگاه سیستم توسط فیدبک استاتیک خروجی پایدار پذیر است اگر و تنها اگر ماتریس های ، و با ابعاد مناسب وجود داشته باشند بطوریکه معادله جبری زیر یک جواب یکتای داشته باشد.
(3-2)
مشکل در این است که در حقیقت نمیتوان به سادگی ماتریس های ، و را انتخاب نمود و همچنین معادله فوق را برای حل نمود.
قابل تعیین بودن کواریانس توسط فیدبک خروجی
ایده اصلی در پشت تئوری کنترل کواریانسی عبارتست از فراهم نمودن یک توصیف از تمامی ماتریس های کواریانس قابل تعیین و پارامتریزه کردن تمامی کنترل کننده هایی که یک کواریانس خاص را تعیین مینمایند (Hotz and Skelton,1987;Yasuda et al.,1993;Skelton and Iwasaki,1993). یک سیستم تصادفی را بصورت زیر در نظر بگیرید:
(3-3)
که در آن اغتشاشی از نویز سفید با میانگین صفر و شدت میباشد، ماتریس کواریانس حالت پایدار بردار حالت بصورت زیر تعریف میگردد:
(3-4)
که در آن بیانگر امید ریاضی میباشد. برای یک قانون کنترلی فیدبک استاتیک خروجی ، به خوبی شناخته شده است که معادله لیاپانوف زیر را حل مینماید:
(3-5)
ماتریس یک کواریانس قابل تعیین نامیده میشود چنانچه بهره کنترل کننده ای مانند وجود داشته باشد که معادله فوق را برآورده نماید. چنانچه پایدار پذیر و کنترل پذیر باشند آنگاه، با استفاده از تئوری پایداری لیاپانوف، معادل پایداری سیستم حلقه بسته میباشد. نتیجه ذیل تمامی کواریانس های قابل تعیین توسط فیدبک استاتیک خروجی را پارامتریزه مینماید (Yasuda et al.,1993).
تئوری 3-3
ماتریس یک کواریانس قابل تعیین توسط فیدبک استاتیک خروجی میباشد اگر و تنها اگر معادلات زیر را برآورده نماید:
(3-6)
(3-7)
(3-8)
که در آن:

یک روش پارامتریزه کردن تمامی بهره های فیدبک استاتیک خروجی که سیستم را پایدار و یک کواریانس قابل تعیین خاص را مشخص مینمایند در ادامه ارائه گردیده است(Yasuda et al.,1993).
تئوری 3-4
اگر یک ماتریس کواریانس قابل تعیین باشد. آنگاه تمامی بهره های فیدبک استاتیک خروجی که را برای سیستم حلقه بسته تعیین میکنند بصورت زیر پارامتریزه میگردند:
(3-9)
که در آن:

و یک ماتریس دلخواه و یک ماتریس دلخواه پادمتقارن است.
شرایط (3-6) تا (3-9) را میتوان بصورت پارامتریزه نمودن فضای حالت تمامی بهره های فیدبک استاتیک خروجی پایدار ساز بر حسب ماتریس کواریانس حالت دانست. دشواری عمده در تئوری کنترل کواریانسی رسیدن به این مهم است که آیا برای معادلات (3-8)- (3-6) یک پاسخ مشترک وجود دارد و اگر وجود دارد چگونه میتوان آنرا یافت. زمانی که یک پاسخ مشترک یافت گردید، فرآیند پارامتریزه نموده (3-9) تمامی بهره های استاتیکی را فراهم میکند که سیستم را پایدار میکنند و را بعنوان یک کواریانس حلقه بسته تعیین مینمایند.
روش محدودیت ساختاری خروجی
مسئله فیدبک استاتیک خروجی را میتوان بصورت یک مسئله فیدبک حالت در نظر گرفت که در آن بهره های فیدبک در معرض یک محدودیت ساختاری قرار دارند. بطور ویژه، پایدار است اگر و تنها اگر پایدار باشد که در آن و یک پایه متعامد بهنجار از فضای پوچی است. ماتریس های الحاقی زیر را تعریف مینماییم:
(3-10)
و همچنین توابع زیر را در نظر میگیریم:
(3-11)
(3-12)
که در آنها یک ماتریس متقارن بصورت زیر است:

یک شر لازم و کافی برای پایدار سازی خروجی را میتوان بصورت زیر بیان نمود:
تئوری 3-5
بهره فیدبک استاتیک خروجی پایدار سازی وجود دارد، اگر و تنها اگر:
(3-13)
که در آن:

بیانگر فضای پوچی است. مجموعه تمامی بهره های فیدبک استاتیک خروجی پایدار ساز بصورت زیر پارامتریزه میگردند:
(3-14)
که در آن .
مجموعه محدب است، اما غیرمحدب است و موجب دشواری بررسی شرط (3-13) میگردد.
فرمولبندی نامعادلات ماتریسی خطی مزدوج
شرایط لازم و کافی برای فیدبک استاتیک خروجی را میتوان بر حسب نامعادلات ماتریسی خطی مزدوج و به دنبال آن روش تابع درجه دوم لیاپانوف بدست آورد. از تئوری پایداری لیاپانوف میدانیم که ماتریس سیستم حلقه بسته پایدار است، اگر و تنها اگر به ازای برخی نامعادله ماتریسی زیر را برآورده نماید:
(3-15)
برای مقادیر ثابت ، نامعادله فوق یک نامعادله ماتریسی خطی بر حسب است. LMI فوق بر حسب محدب است و میتوان از تکنیک های برنامه نویسی محدب برای یافتن بطور عددی زمانی که مشخص باشد استفاده کرد.
شرایط لازم و کافی برای پایدار سازی فیدبک استاتیک خروجی را میتوان بوسیله یافتن شرایط حل پذیری نامعادله فوق بر حسب بدست آورد.
تئوری 3-6
یک بهره فیدبک استاتیک خروجی پایدار ساز وجود دارد اگر و تنها اگر وجود داشته باشد بطوریکه:
(3-16)
(3-17)
که در آن و ماتریس های رتبه کاملی هستند که به ترتیب بر و متعامد میباشند.
نامعادله (3-16) از نامعادله (3-15) با ضرب کردن آن از سمت چپ با و از سمت راست با حاصل میشود. نامعادله (3-17) نیز از ضرب نامعادله (3-15) از سمت چپ و راست با و سپس ضرب نمودن از سمت چپ با و از سمت راست با بدست می آید. در برخی منابع نشان داده شده است که عکس این مورد نیز صحیح است، به این معنا که اگر یک وجود داشته باشد که نامعادلات (3-16) و (3-17) را برآورده نماید آنگاه یک بهره فیدبک استاتیک خروجی پایدار ساز وجود خواهد داشت.
تئوری 3-7
تمامی بهره های فیدبک استاتیک پایدار ساز را میتوان بصورت زیر پارامتریزه نمود:
(3-18)
که در آن:

همچنین یک ماتریس معین مثبت است که نامعادلات (3-16) و (3-17) را برآورده مینماید و ماتریسی است که .
توجه نمایید که (3-16) یک LMI بر حسب و (3-17) یک LMI بر حسب میباشد، اما یافتن یک چنین کاری دشوار است، چراکه این دو نامعادله بر حسب محدب نمیباشند.
تا بدین جا مشخص گردید که تمامی تئوری های ارائه شده دارای محدودیت هایی بوده و یافتن بهره ها با استفاده از این الگوریتم ها دشوار و گاها" ناممکن مینماید. در ادامه به ارائه تئوری میپردازیم که شروط کافی جهت پایدار سازی سیستم توسط فیدبک استاتیک خروجی را بیان مینماید و نتایج آن در فصول آینده مورد استفاده قرار میگیرد.
شرایط LMI کافی برای مسئله کنترل فیدبک خروجی
سیستم پیوسته با زمان زیر را در نظر میگیریم:
(3-19)
که در آن ، و ماتریس های حالت سیستم میباشند. بسیار واضح است که سیستم (3-19) از طریق فیدبک حالت قابل پایدار سازی است اگر و تنها اگر ماتریس معین مثبت و با ابعاد مناسب وجود داشته باشند بطوریکه:
(3-20)
با ضرب نامعادله فوق از دو طرف در خواهیم داشت:
(3-21)
اکنون با تعریف معادله فوق نیز بصورت زیر تبدیل خواهد شد:
(3-22)
در حقیقت این یک نتیجه شناخته شده از میباشد که نامعادله بالا بر حسب متغییر های و امکان پذیر است اگر و تنها اگر ماتریس های و پایدار پذیر باشند، انگاه فیدبک سیستم (3-19) را پایدار میسازد. یافتن یک پاسخ برای این مسأله یا بیان اینکه مسأله امکان پذیر نمیباشد با الگوریتم های موجود به سادگی صورت میپذیرد.
اکنون حالت فیدبک استاتیک خروجی را در نظر میگیریم، یعنی قانون کنترلی مورد نظر ساختاری بصورت یا بطور معادل با دارد. از رابطه (3-21) داریم:
(3-23)
به دلیل اینکه نامعادلات ماتریسی فوق بطور کلی محدب نمیباشند، حل عددی آنها برای و بسیار دشوار میباشد. در ارتباط با این مسأله غیرمحدب، مسأله محدب زیر را داریم:
تعریف 3-1- مسأله W
ماتریس های معلوم ، و ماتریس رتبه کامل سطری را در نظر میگیریم. مسأله W شامل یافتن، در صورت امکان، ماتریس های ، و میشود بطوریکه:
(3-24)
مسألهW دارای دو جنبه مهم است: محدب میباشد و از اینرو میتوان آنرا را با الگوریتم های کارآمد حل نمود، علاوه بر آن چنانچه امکان پذیر باشد آنگاه مسأله پایدار سازی فیدبک استاتیک خروجی (3-23)، که محدب نمیباشد، نیز امکان پذیر خواهد بود که در ادامه نشان داده خواهد شد.
تئوری 3-8
اگر ، و پاسخ های مسأله Wباشند. آنگاه فیدبک
(3-25)
سیستم (3-19) را پایدار میسازد.
اثبات:اگر رتبه سطری کامل باشد، آنگاه از نتیجه میشود که نیز رتبه کامل است و بنابراین معکوس پذیر است در نتیجه . با استفاده از این حقیقت و تعریف رابطه (3-23) را از رابطه (3-24) بدست خواهیم آورد.
چنانچه نقطه آغاز کار را به جای رابطه (3-21)، رابطه (3-20) در نظر بگیریم، نتیجه حاصل بصورت زیر خواهد بود:
تعریف 3-2- مسألهP
ماتریس های معلوم ، و ماتریس رتبه کامل ستونی را در نظر میگیریم. مسأله P شامل یافتن، در صورت امکان، ماتریس های ، و میشود بطوریکه:
(3-26)
استنباط 1: اگر ، و پاسخ های مسألهP باشند. آنگاه فیدبک
(3-27)
سیستم (3-19) را پایدار میسازد.
امکان پذیری هر کدام از مسائلP یا W یک شرط کافی برای مسأله فیدبک استاتیک خروجی میباشد و این مزیت را دارد که به دلیل محدب بودن میتوان آنرا با الگوریتم های موثر و کارآمد مورد بررسی قرار داد.
نتایج برای سسیتم های گسسته در زمان بصورت زیر خواهد بود.
سیستم گسسته در زمان زیر را در نظر میگیریم:
(3-28)
همتای گسسته در زمان (3-23) بصورت زیر خواهد بود:
(3-29)
براساس این نامعادله ماتریسی نتایج زیر را بدست می آوریم:
تعریف 3-3- مسألهP گسسته
ماتریس های معلوم ، و ماتریس رتبه کامل ستونی را در نظر میگیریم. مسأله P گسسته شامل یافتن، در صورت امکان، ماتریس های ، و میشود بطوریکه:
(3-30)
تعریف 3-4- مسألهW گسسته:
ماتریس های معلوم ، و ماتریس رتبه کامل سطری را در نظر میگیریم. مسأله W گسسته شامل یافتن، در صورت امکان، ماتریس های ، و میشود بطوریکه:
(3-31)
مشابه مورد پیوسته با زمان نشان دادن اینکه چنانچه مسأله Pامکان پذیر باشد آنگاه قانون کنترلی سیستم (3-28) را پایدار میسازد کار دشواری نیست، همچنین چنانچه مسأله Wامکان پذیر باشد آنگاه قانون کنترلی سیستم (3-28) را پایدار میسازد.
4- طراحی کنترل کننده فیدبک استاتیک خروجی برای نیل به تعقیب فازی H∞ برای سیستم های غیرخطی توصیف شده با مدل تاکاگی- سوگنو T-S
مقدمه
یک سیستم غیرخطی به مجموعه ای از معادلات غیرخطی گفته میشود که برای توصیف یک دستگاه یا فرآیند فیزیکی بکار گرفته میشوند که نمیتوان آن را توسط مجموعه ای از معادلات خطی تعریف نمود. سیستم های دینامیکی به عنوان یک مترادف برای سیستم های فیزیکی یا ریاضی استفاده میشود زمانیکه معادلات توصیف کننده نمایانگر تکامل یک پاسخ با زمان یا گاهاً با ورودی های کنترل و/ یا دیگر پارامتر های متغیر میباشند.
امروزه سیستم های کنترل غیرخطی جهت توصیف گستره وسیعی از پدیده های علمی و مهندسی استفاده میشوند. از پدیده های اجتماعی، زندگی و فیزیکی گرفته تا مهندسی و تکنولوژی. تئوری سیستم های کنترل غیرخطی برای طیف وسیعی از مسائل در فیزیک، شیمی، ریاضیات، زیست، پزشکی، اقتصاد و شاخه های مختلف مهندسی بکار گرفته شده است.
تئوری پایداری نقش مهمی در سیستم های مهندسی به ویژه در حوزه سیستم های کنترل و اتوماسیون دارد. پایداری یک سیستم دینامیکی با یا بدون ورودی های کنترلی و اغتشاش یک نیاز اساسی برای مقادیر عملی آن به ویژه در اکثر کاربرد های جهان واقعی محسوب میشود. میتوان گفت پایداری به این معناست که خروجی های سیستم و سیگنال های درونی آن در حدودی قابل قبول محدود باشند (اصطلاحاً پایداری ورودی محدود- خروجی محدود) و یا میتوان گفت خروجی های سیستم به یک حالت تعادل مورد نظر میل کنند (پایداری مجانبی).
مسائل پایدار سازی و کنترل سیستم های غیرخطی از جمله مهمترین مسائل موجود در تئوری کنترل میباشند. تاکاگی و سوگنو (T-S) روشی معروف جهت حل این مسئله در ]12[ ارائه کرده اند. روش آنها عبارتست از تبدیل سیستم غیرخطی اولیه به زیر مجموعه های خطی محلی بیان شده با قوانین اگر- آنگاه با استفاده از روش مدل سازی فازی و پس از آن پیاده سازی روش های طراحی کنترل سیستم های خطی و تولید یک کنترل کننده کننده جبرانسازی توزیع شده موازی (PDC)، به ]14[ مراجعه شود. کنترل کننده حاصل ترکیبی فازی از تمامی کنترل کننده های خطی محلی خواهد بود.
نه تنها پایدار سازی، بلکه عملکرد سیستم حلقه بسته نیز بایستی در یک PDC برای یک مدل فازی T-S یک سیستم غیرخطی اولیه در نظر گرفته شود. بطور خاص، برخی از محققان به طرز موفقیت آمیزی مسئله کنترل تعقیب فازی را برای سیستم های غیرخطی در نظر گرفته اند. با بکار گیری این روش ها، روش های کنترلی متفاوتی توسعه داده شده اند بطوریکه سیستم حلقه بسته نهایی پایدار گردد و همچنین معیار خطای تعقیب به ازای سیگنال های مرجع و محدود کمینه میشود. در بین نتایج متعددی که برای حل این مسئله وجود دارد، چند روش مهم به چشم میخورد که به نظر میرسد جهت کار بر روی مسئله کنترل تعقیب فازی فیدبک استاتیک مناسب تر میباشند، ]3[-]1[. در این نتایج یک کنترل کننده محلی اگر- آنگاه مبتنی بر مشاهده گر و یک الگوریتم دو مرحله ای جهت یافتن بهره کنترل کننده ها و مشاهده گرها ارائه شده است.
علیرغم موفقیت روش های ذکر شده در بالا، همچنان مشکلاتی جهت پرداختن به آنها وجود دارد. برای سیستم های غیرخطی که پس از مدل سازی فازی T-S، با تعداد زیر سیستم های خطی اگر- آنگاه زیادی مواجه میشویم، کنترل کننده نهایی حاصل از روش های بالا بسیار پیچیده خواهد بود و پیاده سازی عملی آن محدود و گاها" غیرممکن خواهد شد.
از سوی دیگر، بکار گرفتن کنترل کننده های فیدبک استاتیک خروجی (SOF) برای مسائل مختلف در حوزه سیستم های فازی برای بسیاری از محققان مورد علاقه بوده است. سادگی در پیاده سازی عملی کنترل کننده های SOF انگیزش اصلی فعالیت در این زمینه میباشد. با اینحال، طراحی این دسته از کنترل کننده ها بسیار پیچیده تر از کنترل کننده های فیدبک خروجی رتبه کامل معمولی میباشد.
در ادامه به ارائه پاسخی برای مسئله کنترل تعقیب فازی از طریق انتخاب یک ساختار کنترل کننده SOF خواهیم پرداخت.
طراحی کنترل کننده در این بخش به ارائه یک روش مبتنی بر LMI-LME جهت طراحی کنترل کننده SOF برای نیل به تعقیب فازی برای سیستم های غیرخطی توصیف شده با مدل تاکاگی- سوگنو T-S خواهیم پرداخت. تاکاگی و سوگنو یک مدل دینامیکی فازی به منظور به نمایش درآوردن یک سیستم غیرخطی بوسیله درون یابی تکه ای چندین مدل محلی خطی به واسطه توابع عضویت ارائه نمودند. هر مدل خطی در حقیقت توسط یک قانون اگر- آنگاه بیان میشود. اکنون ما یک سیستم غیرخطی را که میتوان آنرا توسط مدل فازی T-S زیر توصیف کرد در نظر میگیریم:
قانون شماره i سیستم:
اگر و ... باشند. آنگاه:
(4-1)
که در رابطه فوق مجموعه فازی بوده و تعداد قوانین مدل میباشد. همچنین بردار حالت، ورودی کنترلی، خروجی اندازه گیری شده، به همراه و ماتریس های فضای حالت سیستم و و... متغیر های مفروض شناخته شده میباشند. همچنین اغتشاش خارجی کران دار بوده و نویز اندازه گیری کران دار است. با استفاده از فرآیند غیرفازی سازی، سیستم فازی کلی را میتوان به فرم زیر نوشت:
(4-2)
که در آن داریم:

میزان تعلق نسبی را به مشخص میکند.
اکنون یک مدل مرجع را بصورت زیر در نظر میگیریم:
(4-3)
که در آن بردار حالت مرجع بوده، یک ماتریس پایدار مجانبی را مشخص میکند و بردار خروجی میباشد و همچنین ورودی مرجع کران دار میباشد. فرض بر اینست که برای تمامی زمان های یک خط سیر مطلوب برای را به نمایش میگذارد. اکنون عملکرد تعقیب مربوط به خطای تعقیب، ، را بصورت زیر در نظر میگیریم:
(4-4)
که در آن زمان پایان کنترل است، یک ماتریس وزن دهی نیمه معین مثبت مشخص میباشد و برای تمامی اغتشاشات خارجی ، نویز اندازه گیری و سیگنال مرجع و همچنین سطح تضعیف تعیین شده میباشد. مفهوم فیزیکی رابطه (4-5) آنست که تأثیر هر بر روی خطای تعقیب بایستی تا میزانی کمتر از سطح مطلوب تضعیف گردد.
اکنون به منظور حصول چنین عملکردی اقدام به تعریف کنترل کننده فیدبک استاتیک خروجی زیر مینماییم:
قانون کنترل شماره j:
اگر و ... ، آنگاه:
(4-5)
اکنون چنانچه ما قانون کنترلی (4-6) را به سیستم (4-2) اعمال کنیم سیستم حلقه بسته زیر بدست می آید. برای سادگی از به جای استفاده میکنیم.
(4-6)
که در آن داریم:

و همچنین خواهیم داشت:
(4-7)
که در آن داریم:

تعریف 4-1
سیستم فازی T-S (4-2)، مدل مرجع (4-3) و عملکرد تعقیب (4-4) را در نظر بگیرید. قانون کنترلی (4-5) یک قانون کنترلی فیدبک استاتیک خروجی برای نیل به تعقیب فازی میباشد، چنانچه (4-2) را پایدار سازد و (4-4) را برآورده نماید.
اصل 4-1
قانون کنترلی (4-5) یک قانون کنترلی فیدبک استاتیک خروجی برای نیل به تعقیب فازی میباشد چنانچه ماتریس معین مثبت وجود داشته باشد بطوریکه نامعادلات زیر برقرار باشند:
(4-8)
اثبات
تابع لیاپانوف را بصورت زیر در نظر میگیریم:
(4-9)
مشتق تابع فوق بصورت زیر خواهد بود:
(4-10)
اکنون به منظور حصول محدودیت تعقیب بر روی سیستم حلقه بسته، فرض میکنیم که از مقدار زیر کمتر باشد:
(4-11)
در نتیجه خواهیم داشت:
(4-12)
نامعادله بالا را میتوان بصورت نامعادله ماتریسی زیر نوشت:
(4-13)
از اینرو چنانچه شرایط زیر
(4-14)
برای یک مشترک برقرار باشد، نتایج زیر حاصل خواهد شد:
منفی بودن ترم در بیانگر پایداری سیستم حلقه بسته میباشد. این امر همچنین بیان میکند که برای هر سیگنال کران دار ، حالت کران دار باقی خواهد ماند.
با انتگرال گیری از (4-12) خواهیم داشت:
(4-15)
کران دار باقی خواهد ماند چرا که اثبات کردیم که سیستم حلقه بسته پایدار است و فرض نمودیم که سیگنال ورودی کران دار میباشد. از اینرو خواهیم داشت:
(4-16)
همچنین داریم:
(4-17)
در نتیجه خواهیم داشت:
(4-18)
با استدلال فوق اثبات به پایان میرسد.
اکنون هدف اصلی آن است که یک روش تک مرحله ای مبتنی بر LMI-LME جهت طراحی قانون کنترلی فیدبک استاتیک خروجی برای نیل به تعقیب فازی برای سیستم فازی T-S (4-2) و شرط (4-4) ارائه دهیم.
تئوری 4-1
سیستم فازی T-S (4-2)، مدل مرجع (4-3) و شرط تعقیب (4-4) را در نظر بگیرید. فرض کنید ماتریس های معین مثبت ، ، به ازای و ماتریس معکوس پذیر مشترک وجود داشته باشند بطوریکه نامعادلات ماتریسی خطی (4-19) تا (4-22) و معادله ماتریسی خطی (4-23) برای مقدار تعیین شده نرم یعنی در (4-4) برقرار باشند. آنگاه قانون کنترلی (4-5) را که میتوان از (4-24) بدست آورد یک قانون کنترلی فیدبک استاتیک خروجی برای نیل به تعقیب فازی میباشد.
(4-19)

که در آن داریم:

و
(4-20)

که در آن داریم:

و
(4-21)

که در آن:

و
(4-22)
و
(4-23)
آنگاه بهره کنترل کننده استاتیکی از رابطه زیر بدست می آید:
(4-24)
اثبات
تئوری1 از ]14[ بیان میدارد که نقطه تعادل سیستم فازی پیوسته با زمان توصیف شده با (4-6) بطور سراسری پایدار مجانبی است چنانچه وجود داشته باشد بطوریکه شروط زیر برقرار باشند:
(4-25)
که در آن:

اکنون با استفاده از متمم Schur و نتایج بالا نامعادلات ماتریسی (4-14) را میتوان بصورت زیر نوشت:
(4-26)
و
(4-27)
و
(4-28)
اکنون چنانچه نامعادله ماتریسی (4-26) را در نظر بگیریم باید به نحوی آنرا به نامعادله ماتریسی (4-19) تبدیل نماییم. برای این منظور ما ماتریس را بصورت زیر در نظر میگیریم:
(4-29)
سپس ترم های مختلف موجود در ماتریس را در آن جای گذاری مینماییم. حاصل بصورت ماتریس زیر خواهد بود:
(4-30)
اکنون با استفاده از نتایج فصل 3 یعنی جایگذاری با و با در ماتریس فوق و ساده سازی ، نامعادله ماتریسی(4-19) حاصل خواهد شد.
با روندی مشابه میتوان نامعادلات ماتریسی (4-26) و (4-27) را به ترتیب به نامعادلات (4-20) و (4-21) تبدیل نمود.
از آنجاییکه روابط (4-19) تا (4-23) بصورت نامعادلات و معادلات ماتریسی خطی به ازای یک مقدار معین از میباشند، بنابراین مسئله وجود یک قانون کنترلی فیدبک استاتیک خروجی برای نیل به تعقیب فازی برای سیستم فازی T-S به فرم (4-2) به امکان پذیر بودن روابط (4-19) تا (4-23) کاهش می یابد. پاسخ مسئله امکان پذیری LMI ها و LME نیز به سادگی توسط نرم افزار های نظیر MATLAB بدست می آید. از آنجاییکه هدف یافتن حداقل میباشد به این صورت عمل میکنیم که یک مقدار اولیه برای تعیین مینماییم، اگر به ازای آن مقدار روابط مورد نظر امکان پذیر بودند اقدام به کاهش مقدار مینماییم، به عنوان مثال مقدار آن را به نصف کاهش میدهیم و این کار را تا جایی انجام میدهیم که روابط پس از آن امکان پذیر نباشند، و به این ترتیب مقدار کمینه را خواهیم یافت. علاوه بر آن مزیت روش ارائه شده تک مرحله ای بودن آن میباشد.
اکنون با پرداختن به یک سیستم مثالی کارآمدی روش ارائه شده را به نمایش میگذاریم:
مثال 4-1
سیستم غیرخطی زیر را در نظر بگیرید:

فرض بر اینست که . سیستم غیرخطی فوق را میتوان توسط مدل فازی T-S زیر به نمایش در آورد:
قانون شماره 1: اگر در حدود باشد، آنگاه:

که در آن:

قانون شماره 2: اگر در حدود یا باشد، آنگاه:

که در آن:

باید به این مورد توجه شود که در دو مدل بالا، هر دو ماتریس ناپایدار میباشند. اکنون برای مقادیر مدل مرجع (4-3)، ما مقادیر و را انتخاب مینماییم. برای ورودی مرجع کران دار یعنی فرض میکنیم . برای ماتریس وزن دهی در (4-4) فرض میکنیم . با فرض شرایط اولیه صفر برای سیستم غیرخطی فوق نتایج زیر حاصل میگردد:

با توجه به مقادیر فوق بهره های کنترل کننده استاتیکی بصورت زیر خواهند بود:

همچنین مقدار بهینه برای برابر است با:

به منظور مشاهده عملکرد سیستم حلقه بسته، شبیه سازی در محیط Simulink صورت پذیرفت. در این شبیه سازی سیگنال های سیگنالی سینوسی برابر ، سیگنالی سینوسی برابر و سیگنالی سینوسی برابر در نظر گرفته شده اند.

شکل(4-1): دنبال نمودن خروجی مرجع توسط کنترل کننده طراحی شده برای مثال 4-1

شکل (4-2): تغییرات سیگنال کنترلی ورودی مثال 4-1 در گذر زمان

شکل(4-3): تغییرات ضریب تضعیف تعیین شده برای مثال 4-1 در گذر زمان
5- طراحی کنترل کننده فیدبک استاتیک خروجی برای نیل به تعقیب فازی H∞ برای سیستم های غیرخطی دارای تأخیر زمانی توصیف شده با مدل تاکاگی- سوگنو T-S
مقدمه
تأخیر زمانی در بسیاری از سیستم های کنترلی به دلیل تأخیر انتقال اطلاعات بین اجزا مختلف سیستم اجتناب ناپذیر است. از جمله آن سیستم ها میتوان به فرآیند های شیمیایی، شبکه های ارتباطی و سیستم های مکانیکی اشاره کرد. وجود تأخیر زمانی موجب کند شدن پاسخ سیستم، محدود شدن عملکرد کنترل کننده و یا حتی ناپایداری سیستم حلقه بسته میشود. علاوه بر آن طراحی کنترل کننده برای این سیستم ها دشوار و پیچیده میباشد. در طی دهه های گذشته روش های مختلفی برای غلبه بر دشواری های طراحی کنترل کننده برای چنین سیستم هایی ارائه شده است که کنترل کننده های فازی یکی از آنها میباشد. کنترل فازی میتوانند یک راهکار موثر برای سیستم های پیچیده، دارای نامعینی و بد تعریف شده ارائه دهد، چراکه در روش کنترل فازی یک سیستم پیچیده به چندین زیر مجموعه (قوانین فازی) تجزیه میشود و سپس یک قانون کنترلی ساده برای هر زیر سیستم جهت شبیه سازی استراتژی کنترلی انسان بکار گرفته میشود.
اگر چه روش کنترل فازی مفید میباشد ولی ایراد اصلی آن نبود روش تحلیل و طراحی سیستماتیک برای کنترل کننده های فازی است. اخیرا" بر اساس مدل فازی تاکاگی- سوگنو (T-S) روش های مختلفی برای طراحی کنترل کننده برای سیستم های غیرخطی با تأخیر زمانی ارائه شده است. در مورد ویژگی ها و توانایی های مدل فازی T-S در فصول گذشته به تفصیل توضیحاتی ارائه گردیده است.
طراحی کنترل کننده
در این قسمت تلاش خواهیم کرد تا نتایج فصل4 را به زیر کلاسی از سیستم های غیرخطی دارای تأخیر زمانی متغیر با زمان نامعلوم تعمیم دهیم. مشابه فصل4 معادله سیستم غیرخطی تأخیر دار توسط درون یابی تکه ای چندین مدل خطی محلی از طریق توابع عضویت به نمایش در می آید. در حقیقت هر مدل خطی توسط یک قانون اگر- آنگاه بیان میشود. اکنون ما یک سیستم غیرخطی تأخیر دار را که میتوان توسط مدل فازی T-S زیر توصیف نمود در نظر میگیریم:
قانون شماره i سیستم:
اگر و ... باشند. آنگاه:
(5-1)
که در رابطه فوق مجموعه فازی بوده و تعداد قوانین مدل میباشد. همچنین بردار حالت، ورودی کنترلی، خروجی اندازه گیری شده، ، ، و ماتریس های حقیق با ابعاد مناسب بوده و و... متغیر های مفروض شناخته شده میباشند. همچنین اغتشاش خارجی کران دار بوده و نویز اندازه گیری کران دار است. همچنین یک تأخیر زمانی متغیر با زمان نامشخص در سیستم میباشد که شروط و را برآورده میکند. نیز برداری است که شرایط اولیه را مشخص میکند.
با استفاده از فرآیند غیرفازی سازی سیستم فازی کلی را میتوان به فرم زیر نوشت:
(5-2)
که در آن داریم:

همچنین مدل مرجع را مشابه (4-3) بصورت زیر در نظر میگیریم:
(5-3)
و عملکرد تعقیب مربوط به خطای تعقیب بصورت زیر خواهد بود:
(5-4)
به منظور حصول چنین عملکردی دوباره اقدام به تعریف کنترل کننده استاتیکی خروجی زیر می نماییم:
قانون کنترل شماره j:
اگر و ... ، آنگاه:
(5-5)
اکنون چنانچه ما قانون کنترلی (5-5) را به سیستم (5-2) اعمال کنیم، سیستم حلقه بسته زیر بدست می آید. برای سادگی از به جای استفاده میکنیم.
(5-6)
که در آن:

تعریف 5-1
سیستم فازی T-S (5-2) ، مدل مرجع (5-3) و عملکرد تعقیب (5-4) را در نظر بگیرید. قانون کنترلی (5-5) یک قانون کنترلی فیدبک استاتیک خروجی برای نیل به تعقیب فازی میباشد چنانچه (5-2) را پایدار سازد و (5-4) را برآورده نماید.
اصل 5-1
قانون کنترلی (5-5) یک قانون کنترلی استاتیکی خروجی برای نیل به تعقیب فازی میباشد، چنانچه ماتریس های معین مثبت مشترک و وجود داشته باشد بطوریکه نامعادلات زیر برقرار باشند:
(5-7)
اثبات
تابع لیاپانوف را بصورت زیر در نظر میگیریم:
(5-8)
مشتق تابع فوق بصورت زیر خواهد بود:
(5-9)
فرض میکنیم که کمتر از مقدار زیر باشد:
(5-10)
بنابراین خواهیم داشت:

اکنون را تعریف میکنیم. خواهیم داشت:
(5-11)
از رابطه فوق خواهیم داشت:
(5-12)
توجه نمایید که:
(5-13)
و همچنین داریم . بنابراین رابطه زیر حاصل خواهد شد:
(5-14)
علاوه بر آن امکان پذیر بودن نامعادلات ماتریسی (5-7) دلالت بر امکان پذیری نامعادلات ماتریسی زیر دارد.
(5-15)
که پایداری سیستم حلقه بسته (5-2) را تضمین میکند.
به این ترتیب اثبات تکمیل میگردد.
اکنون تئوری زیر را به منظور ارائه یک روش مبتنی بر LMI-LME جهت طراحی کنترل کننده استاتیکی خروجی برای نیل به تعقیب فازی برای سیستم فازی T-S (5-2) که دارای تأخیر زمانی متغیر با زمان میباشد بیان می نماییم.
تئوری 5-1
سیستم فازی T-S دارای تأخیر زمانی (5-2)، مدل مرجع (5-3) و عملکرد تعقیب (5-4) را در نظر بگیرید. فرض کنید ماتریس های معین مثبت مشترک ، و به همراه ماتریس های و ماتریس معکوس پذیر مشترک وجود دارند بطوریکه نامعادلات ماتریسی خطی (5-18) - (5-16) و معادله ماتریسی (5-19) برای مقدار تعیین شده خطای تعقیب یعنی در (5-4) برقرار باشند. آنگاه قانون کنترلی (5-5) که از (5-20) حاصل میشود یک قانون کنترلی استاتیکی خروجی برای نیل به تعقیب فازی میباشد.
(5-16)

که در آن:

و در (4-19) تعریف شده اند.
(5-17)

که در آن:

که در (4-20) تعریف شده اند.
و
(5-18)

که در آن:

و در (4-21) تعریف شده اند.
و
(5-19)
بهره کنترل کننده استاتیکی از رابطه زیر بدست می آید:
(5-20)
اثبات
اثبات این بخش دقیقا" مشابه اثبات تئوری 4-1 در فصل4 میباشد.
مشابه مورد بدون تأخیر زمانی، یافتن قانون کنترلی استاتیکی خروجی بهینه برای نیل به تعقیب فازی بسیار مورد علاقه میباشد. کنترل کننده بهینه، کنترل کننده ای است که حداقل مقدار برای کران بالای در (5-4) را موجب میشود. خوشبختانه این مسأله حداقل سازی را میتوان بصورت یک فرآیند حداقل سازی محدب بیان نمود. در این مورد کنترل کننده بهینه را میتوان بوسیله پیاده سازی مسأله مقدار ویژه LMI یافت. بنابراین اقدام به حل مسأله کمینه سازی زیر می نماییم:
(5-21)
با توجه به و (5-12)- (5-9).
مسأله کمینه سازی فوق یک مسأله بهینه سازی محدب است. پاسخ این مسأله قانون کنترلی استاتیکی خروجی بهینه برای نیل به تعقیب فازی برای سیستم فازی تأخیر زمانی T-S (5-2)، مدل مرجع (5-3) و عملکرد تعقیبی (5-4) میباشد.
اکنون به یک مثال جهت نشان دادن کارآمدی نتایج بدست آمده میپردازیم:
مثال 5-1
سیستم غیرخطی دارای تأخیر زمانی زیر را در نظر بگیرید:

دوباره فرض بر آنست که . سیستم غیرخطی فوق را میتوان توسط مدل فازی T-S زیر نشان داد:
قانون شماره 1: اگر در حدود باشد، آنگاه:

که در آن:

قانون شماره 2: اگر در حدود یا باشد، آنگاه:

که در آن:

تأخیر زمانی متغیر با زمان در سیستم غیرخطی فوق برابر است با:

دلالت بر این دارد که: و . همچنین برای مدل مرجع (5-3) مقادیر زیر را در نظر میگیریم:

برای ماتریس وزن دهی در (5-4) داریم: . با در نظر گرفتن شرایط اولیه صفر برای سیستم غیرخطی فوق، چنانچه کنترل کننده بهینه را بوسیله اعمال مسأله مقدار ویژه LMI-LME (5-14) محاسبه کنیم، نتایج زیر حاصل خواهند شد:

و برای ماتریس معین مثبت مشترک بدست می آوریم:

مقادیر فوق بهره های زیر را برای کنترل کننده استاتیکی خروجی نتیجه میدهند:

همچنین مقدار بهینه برای برابر است با:

به منظور نشان دادن عملکرد سیستم حلقه بسته یک شبیه سازی در محیط Simulink انجام پذیرفته است. در این شبیه سازی اغتشاشات ورودی و نویز اندازه گیری بصورت زیر در نظر گرفته شده اند:

تصاویر زیر نتایج شبیه سازی را به نمایش میگذارند:

شکل(5-1): دنبال نمودن خروجی مرجع توسط کنترل کننده طراحی شده برای مثال 5-1

user8254

فصل اول: مقدمه
TOC o "1-3" h z u 1-1تعریف داده کاوی PAGEREF _Toc385885024 h 31-2تعریف بیمه PAGEREF _Toc385885025 h 41-3هدف پایان نامه PAGEREF _Toc385885026 h 41-4مراحل انجام تحقیق PAGEREF _Toc385885027 h 41-5ساختار پایان نامه PAGEREF _Toc385885028 h 5فصل دوم: ادبیات موضوع و تحقیقات پیشین2-1داده کاوی و یادگیری ماشین PAGEREF _Toc385885030 h 72-2ابزارها و تکنیک های داده کاوی PAGEREF _Toc385885031 h 82-3روشهای داده کاوی PAGEREF _Toc385885032 h 92-3-1روشهای توصیف داده ها PAGEREF _Toc385885033 h 102-3-2روشهای تجزیه و تحلیل وابستگی PAGEREF _Toc385885034 h 102-3-3روشهای دسته بندی و پیشگویی PAGEREF _Toc385885035 h 102-3-4درخت تصمیم PAGEREF _Toc385885036 h 112-3-5شبکه عصبی PAGEREF _Toc385885037 h 122-3-6استدلال مبتنی بر حافظه PAGEREF _Toc385885038 h 122-3-7ماشین های بردار پشتیبانی PAGEREF _Toc385885039 h 132-3-8روشهای خوشه بندی PAGEREF _Toc385885040 h 132-3-9روش K-Means PAGEREF _Toc385885041 h 132-3-10شبکه کوهنن PAGEREF _Toc385885042 h 142-3-11روش دو گام PAGEREF _Toc385885043 h 142-3-12روشهای تجزیه و تحلیل نویز PAGEREF _Toc385885044 h 142-4دسته های نامتعادل]صنیعی آباده 1391[. PAGEREF _Toc385885045 h 152-4-1راهکار مبتنی بر معیار PAGEREF _Toc385885046 h 152-4-2راهکار مبتنی بر نمونه برداری PAGEREF _Toc385885047 h 152-5پیشینه تحقیق PAGEREF _Toc385885048 h 162-6خلاصه فصل PAGEREF _Toc385885049 h 19فصل سوم: شرح پژوهش3-1انتخاب نرم افزار PAGEREF _Toc385885051 h 213-1-1Rapidminer PAGEREF _Toc385885052 h 213-1-2مقایسه RapidMiner با سایر نرم افزار های مشابه PAGEREF _Toc385885053 h 213-2داده ها PAGEREF _Toc385885054 h 253-2-1انتخاب داده PAGEREF _Toc385885055 h 253-2-2فیلدهای مجموعه داده صدور PAGEREF _Toc385885056 h 253-2-3کاهش ابعاد PAGEREF _Toc385885057 h 253-2-4فیلدهای مجموعه داده خسارت PAGEREF _Toc385885058 h 293-2-5پاکسازی داده ها PAGEREF _Toc385885059 h 293-2-6رسیدگی به داده های از دست رفته PAGEREF _Toc385885060 h 293-2-7کشف داده دور افتاده PAGEREF _Toc385885061 h 303-2-8انبوهش داده PAGEREF _Toc385885062 h 323-2-9ایجاد ویژگی دسته PAGEREF _Toc385885063 h 323-2-10تبدیل داده PAGEREF _Toc385885064 h 323-2-11انتقال داده به محیط داده کاوی PAGEREF _Toc385885065 h 323-2-12انواع داده تعیین شده PAGEREF _Toc385885066 h 333-2-13عملیات انتخاب ویژگیهای موثرتر PAGEREF _Toc385885067 h 343-3نتایج اعمال الگوریتم PCA و الگوریتم های وزن دهی PAGEREF _Toc385885068 h 343-4ویژگی های منتخب جهت استفاده در الگوریتمهای حساس به تعداد ویژگی PAGEREF _Toc385885069 h 363-5معیارهای ارزیابی الگوریتمهای دسته بندی PAGEREF _Toc385885070 h 373-6ماتریس درهم ریختگی PAGEREF _Toc385885071 h 373-7معیار AUC PAGEREF _Toc385885072 h 383-8روشهای ارزیابی الگوریتم های دسته بندی PAGEREF _Toc385885073 h 393-8-1روش Holdout PAGEREF _Toc385885074 h 393-8-2روش Random Subsampling PAGEREF _Toc385885075 h 393-8-3روش Cross-Validation PAGEREF _Toc385885076 h 403-8-4روش Bootstrap PAGEREF _Toc385885077 h 403-9الگوریتمهای دسته بندی PAGEREF _Toc385885078 h 413-9-1الگوریتم KNN PAGEREF _Toc385885079 h 423-9-2الگوریتم Naïve Bayes PAGEREF _Toc385885080 h 423-9-3الگوریتم Neural Network PAGEREF _Toc385885081 h 433-9-4الگوریتم SVM خطی PAGEREF _Toc385885082 h 453-9-5الگوریتم رگرسیون لجستیک PAGEREF _Toc385885083 h 463-9-6الگوریتم Meta Decision Tree PAGEREF _Toc385885084 h 473-9-7الگوریتم درخت Wj48 PAGEREF _Toc385885085 h 493-9-8الگوریتم درخت Random forest PAGEREF _Toc385885086 h 513-10معیارهای ارزیابی الگوریتم های مبتنی بر قانون(کشف قوانین انجمنی) PAGEREF _Toc385885087 h 543-10-1الگوریتم FPgrowth PAGEREF _Toc385885088 h 553-10-2الگوریتم Weka Apriori PAGEREF _Toc385885089 h 553-11معیارهای ارزیابی الگوریتمهای خوشه بندی PAGEREF _Toc385885090 h 553-12الگوریتم های خوشه بندی PAGEREF _Toc385885091 h 573-12-1الگوریتم K-Means PAGEREF _Toc385885092 h 573-12-2الگوریتم Kohonen PAGEREF _Toc385885093 h 603-12-3الگوریتم دوگامی PAGEREF _Toc385885094 h 64فصل چهارم: ارزیابی و نتیجه گیری4-1مقایسه نتایج PAGEREF _Toc385885096 h 694-2الگوریتمهای دسته بندی PAGEREF _Toc385885097 h 694-3الگوریتم های دسته بندی درخت تصمیم PAGEREF _Toc385885098 h 704-4الگوریتم های خوشه بندی PAGEREF _Toc385885099 h 794-5الگوریتم های قواعد تلازمی(مبتنی بر قانون) PAGEREF _Toc385885100 h 814-6پیشنهادات به شرکت های بیمه PAGEREF _Toc385885101 h 814-7پیشنهادات جهت ادامه کار PAGEREF _Toc385885102 h 83منابع و مأخذ
فهرست منابع فارسی PAGEREF _Toc385885103 h 84فهرست منابع انگلیسی PAGEREF _Toc385885104 h 85
فهرست جدول‌ها
عنوان صفحه
جدول شماره 3-1: نتایج رای گیری استفاده از نرم افزارهای داده کاوی24
جدول شماره 3-2: فیلدهای اولیه داده های صدور26
جدول شماره 3-3: فیلدهای نهایی داده های صدور27
جدول شماره 3-4: فیلدهای حذف شده داده های صدور و علت حذف آنها28
جدول 3-5: فیلدهای استخراج شده از داده های خسارت28
جدول 3-6: نتایج نمودار boxplot31
جدول 3-7: انواع داده استفاده شده33
جدول 3-8: نتایج حاصل از اجتماع فیلدهای با بالاترین وزن در الگوریتمهای مختلف37
جدول 3-9: ماتریس در هم ریختگی رکوردهای تخمینی(Predicted Records)38
جدول 3-10: قوانین استخراج شده توسط الگوریتم Fpgrowth55
جدول 3-11: قوانین استخراج شده توسط الگوریتم Weka Apriori55
جدول 3-12: تنظیمات پارامترهای الگوریتم K-Means57
اجرا برای 9 خوشه در الگوریتم K-Means60
جدول 3-13: تنظیمات پارامترهای الگوریتم Kohonen64
جدول 3-14: تنظیمات پارامترهای الگوریتم دوگامی69
جدول 4-1: مقایسه الگوریتم های دسته بند70
جدول 4-2: مقایسه الگوریتم های دسته بند درخت تصمیم70
جدول 4-3: ماتریس آشفتگی قانون شماره 171
جدول 4-4: ماتریس آشفتگی قانون شماره 272
جدول 4-5: ماتریس آشفتگی قانون شماره 3 الف72
جدول 4-6: ماتریس آشفتگی قانون شماره 3 ب72
جدول 4-7: ماتریس آشفتگی قانون شماره 3 ج73
عنوان صفحه
جدول 4-8: ماتریس آشفتگی قانون شماره 3 د73
جدول 4-9: ماتریس آشفتگی قانون شماره 3 ه73
جدول 4-10: ماتریس آشفتگی قانون شماره 3 و74
جدول 4-11: ماتریس آشفتگی قانون شماره 3 ز76
جدول 4-12: ماتریس آشفتگی قانون شماره 476
جدول 4-13: ماتریس آشفتگی قانون شماره 577
جدول 4-14: ماتریس آشفتگی قانون شماره 6 الف77
جدول 4-15: ماتریس آشفتگی قانون شماره 6 ب78
جدول 4-16: ماتریس آشفتگی قانون شماره778
جدول 4-17: ماتریس آشفتگی قانون شماره879
جدول 4-18: مقایسه الگوریتم های خوشه بندی79
جدول 4-19: فیلدهای حاصل از الگوریتم های خوشه بندی80
جدول 4-20: نتایج الگوریتم های FpGrowth, Weka Apriori81

فهرست شکل‌ها
عنوان صفحه
شکل شماره3-1: داده از دست رفته فیلد" نوع بیمه " پس از انتقال به محیط داده کاوی33
شکل 3-2: نتایج الگوریتمPCA 34
شکل 3-3: نتایج الگوریتم SVM Weighting در ارزشدهی به ویژگی ها35
شکل 3-4: نتایج الگوریتم Weighting Deviation در ارزشدهی به ویژگی ها35
شکل 3-5: نتایج الگوریتم Weighting Correlation در ارزشدهی به ویژگی ها36
شکل 3-6: نمای کلی استفاده از روشهای ارزیابی41
شکل 3-7: نمای کلی استفاده از یک مدل درون یک روش ارزیابی42
شکل 3-8: نمودار AUC الگوریتم KNN42
شکل 3-9: نمودار AUC الگوریتم Naïve Bayes43
شکل 3-10: تبدیل ویژگی های غیر عددی به عدد در الگوریتم شبکه عصبی44
شکل 3-11: نمودار AUC و ماتریس آشفتگی الگوریتم Neural Net44
شکل 3-12: تبدیل ویژگی های غیر عددی به عدد در الگوریتم SVM خطی45
شکل 3-13 : نمودار AUC الگوریتم SVM Linear46
شکل 3-14 : نمودار AUC الگوریتم رگرسیون لجستیک47
شکل 3-15 : نمودار AUC الگوریتم Meta Decision Tree48
شکل 3-16 : قسمتی از نمودارtree الگوریتم Meta Decision Tree49
شکل 3-17 : نمودار --ial الگوریتم Meta Decision Tree49
شکل 3-18: نمودار AUC الگوریتم Wj4850
شکل 3-19 : نمودار tree الگوریتم Wj4851
شکل 3-20 : نمودار AUC الگوریتم Random forest52
شکل 3-21 : نمودار تولید 20 درخت در الگوریتم Random Forest53
شکل 3-22 : یک نمونه درخت تولید شده توسط الگوریتم Random Forest53
عنوان صفحه
شکل 3-23 : رسیدن درصد خطا به صفر پس از 8مرتبه57
شکل 3-24 : Predictor Importance for K-Means58
شکل 3-25 : اندازه خوشه ها و نسبت کوچکترین خوشه به بزرگترین خوشه در الگوریتم
K-Means59
شکل 3-26 : کیفیت خوشه ها در الگوریتمMeans K-60
شکل 3-27 : Predictor Importance for Kohonen61
شکل 3-28 : اندازه خوشه ها و نسبت کوچکترین خوشه به بزرگترین خوشه در الگوریتم
Kohonen62
شکل 3-29 : کیفیت خوشه ها در الگوریتمMeans K-63
شکل 3-30 : تعداد نرون های ورودی و خروجی در Kohonen63
شکل 3-31 : Predictor Importance for دوگامی64
شکل 3-32 : اندازه خوشه ها و نسبت کوچکترین خوشه به بزرگترین خوشه در
الگوریتم دوگامی65
شکل 3-33 : کیفیت خوشه ها در الگوریتم دوگامی66
شکل4-1: نمودارنسبت تخفیف عدم خسارت به خسارت75
فصل اول
194500518986500
مقدمه
شرکتهای تجاری و بازرگانی برای ادامه بقا و حفظ بازار همواره بر سود دهی و کاهش ضرر و زیان خود تاکید دارند از این رو روشهای جذب مشتری و همچنین تکنیکهای جلوگیری یا کاهش زیان در سرلوحه کاری این شرکتها قرار می گیرد.
از جمله شرکتهایی که بدلایل مختلف در معرض کاهش سود و یا افزایش زیان قرار می گیرند شرکتهای بیمه ای می باشند. عواملی همچون بازاریابی، وفاداری مشتریان، نرخ حق بیمه، تبلیغات، تقلب، می تواند باعث جذب یا دفع مشتری گردد که در سود و زیان تاثیر مستقیم و غیر مستقیم دارد. پرداخت خسارت نیز به عنوان تعهد شرکتهای بیمه منجر به کاهش سود و در بعضی موارد موجب زیان یک شرکت بیمه می شود. خسارت می تواند بدلایل مختلف رخ دهد و یا عملی دیگر به گونه ای خسارت جلوه داده شود که در واقع اینچنین نیست[Derrig et. al 2006].
عواملی از قبیل فرهنگ رانندگی، داشتن گواهینامه رانندگی، نوع گواهینامه و تطابق یا عدم تطابق آن با وسیله نقلیه، جاده های بین شهری و خیابانهای داخل شهر که شهرداری ها و ادارات راه را به چالش می کشد، تقلب، وضعیت آب و هوا، کیفیت خودروی خودرو سازان، سن راننده، سواد راننده، عدم تطابق حق بیمه با مورد بیمه [Wilson 2003]، روزهای تعطیل، مسافرتها و بسیاری موارد دیگر می توانند موجب خسارت و در نهایت افزایش زیان یک شرکت بیمه ای گردند.
بیمه صنعتی سودمند، ضروری و مؤثر در توسعه اقتصادی است. این صنعت بدلیل «افزایش امنیت در عرصه های مختلف زندگی و فعالیتهای اقتصادی»، «افزایش سرمایه گذاری و اشتغال و رشد اقتصادی» و « ارتقای عدالت اقتصادی و کاهش فقر ناشی از مخاطرات »، حائز جایگاه مهمی در پیشرفت و تعالی یک کشور است.
با وجود نقش مهم بیمه در بسترسازی و تأمین شرایط مساعد اقتصادی، وضعیت کنونی این صنعت در اقتصاد ملی با وضعیت مطلوب آن فاصله زیادی دارد. عدم آشنایی عمومی و کم بودن تقاضا برای محصولات بیمه ای، دانش فنی پایین در عرصه خدمات بیمه ای، عدم تطابق ریسک با حق بیمه، تفاوت فاحش در مقایسه معیارهای تشخیص ریسک بیمه شخص ثالث با نوع بیمه معادل در کشورهای توسعه یافته، وجود نارسایی ها در مدیریت واحدهای عرضه بیمه از دلایل عدم توسعه مناسب این صنعت در کشور است. از آنجا که بشر در طول تاریخ به کمک علم و تجربه رستگاری ها و توفیقات فراوانی کسب کرده است، نگاه علمی تر به مشکلات این صنعت و یافتن راه حل در بستر علم می تواند راه گشا باشد.
امروزه بوسیله روشهای داده کاوی ارتباط بین فاکتورهای مختلف موثر یا غیر موثر در یک موضوع مشخص می شود و با توجه به اینکه داده کاوی ابزاری مفید در استخراج دانش از داده های انبوه می باشد که ارتباطات نهفته بین آنها را نشان می دهد، شرکتهای تجاری بازرگانی رو به این تکنیکها آورده اند.
داده کاوی محدود به استفاده از فناوری ها نیست و از هرآنچه که برایش مفید واقع شود استفاده خواهد کرد. با این وجود آمار و کامپیوتر پر استفاده ترین علوم و فناوری های مورد استفاده داده کاوی است.
تعریف داده کاوی XE "تعریف داده کاوی" XE "تعریف داده کاوی"
داده کاوی روند کشف قوانین و دانش ناشناخته و مفید از انبوه داده ها و پایگاه داده است[ Liu et. al 2012].
انجام عمل داده کاوی نیز مانند هر عمل دیگری مراحل خاص خود را دارد که به شرح زیر می باشند:
1-جدا سازی داده مفید از داده بیگانه
2-یکپارچه سازی داده های مختلف تحت یک قالب واحد
3-انتخاب داده لازم از میان دیگر داده ها
4- انتقال داده به محیط داده کاوی جهت اکتشاف قوانین
5-ایجاد مدلها و الگوهای مرتبط بوسیله روشهای داده کاوی
6-ارزیابی مدل و الگوهای ایجاد شده جهت تشخیص مفید بودن آنها
7-انتشار دانش استخراج شده به کاربران نهایی
تعریف بیمهبیمه: بیمه عقدی است که به موجب آن یک طرف تعهد می کند در ازاء پرداخت وجه یا وجوهی از طرف دیگر در صورت وقوع یا بروز حادثه خسارت وارده بر او را جبران نموده یا وجه معینی بپردازد. متعهد را بیمه گر طرف تعهد را بیمه گذار وجهی را که بیمه گذار به بیمه گر می پردازد حق بیمه و آنچه را که بیمه می شود موضوع بیمه نامند]ماده یک قانون بیمه مصوب 7/2/1316[.
هدف پایان نامهدر این پژوهش سعی شده است با استفاده از تکنیکهای داده کاوی اقدام به شناسایی فاکتورهای تاثیر گذار در سود و زیان بیمه شخص ثالث خودرو شرکتهای بیمه نموده و ضریب تاثیر آنها را بررسی نماییم. الگوریتم های استفاده شده در این پژوهش شامل دسته بند ها، خوشه بند ها، درخت های تصمیم و قوانین انجمنی بوده است.
مراحل انجام تحقیقدر این پایان نامه با استفاده از روشهای داده کاوی با استفاده از بخشی از داده های صدور و خسارت یک سال شرکت بیمه مدل شده و از روی آنها یک الگو ساخته می شود. در واقع به این طریق به الگوریتم یاد داده می شود که ارتباطات بین داده ها، منجر به چه نتایجی می شود. سپس بخشی از داده ها که در مرحله قبل از آن استفاده نشده بود به مدل ایجاد شده داده می شود ونتایج توسط معیارهای علمی مورد ارزیابی قرار میگیرند. بمنظور آزمایش عملکرد می توان داده های دیگری به مدل داده شود و نتایج حاصله با نتایج واقعی موجود مقایسه شوند.
ساختار پایان نامهاین پایان نامه شامل چهارفصل خواهد بود که فصل اول شامل یک مقدمه و ضرورت پژوهش انجام شده و هدف این پژوهش است. در فصل دوم برخی تکنیک های داده کاوی و روشهای آن مطرح و تحقیقاتی که قبلا در این زمینه انجام شده مورد بررسی قرار می گیرند. در فصل سوم به شرح مفصل پژوهش انجام شده و نرم افزار داده کاوی مورد استفاده در این پایان نامه می پردازیم و با کمک تکنیک های داده کاوی مدل هایی ارائه می شود و مدلهای ارائه شده درهرگروه با یکدیگر مقایسه شده و بهترین مدل از میان آنها انتخاب می گردد. در فصل چهارم مسائل مطرح شده جمع بندی شده و نتایج حاصله مطرح خواهند شد و سپس تغییراتی که در آینده در این زمینه می توان انجام داد پیشنهاد می شوند.

فصل دوم
193548028194000
ادبیات موضوع و تحقیقات پیشیندر این فصل ابتدا مروری بر روشهای داده کاوی خواهیم داشت سپس به بررسی تحقیقات پیشین می پردازیم.
داده کاوی و یادگیری ماشینداده کاوی ترکیبی از تکنیک های یادگیری ماشین، تشخیص الگو، آمار، تئوری پایگاه داده و خلاصه کردن و ارتباط بین مفاهیم و الگوهای جالب به صورت خودکار از پایگاه داده شرکتهای بزرگ است. هدف اصلی داده کاوی کمک به فرآیند تصمیم گیری از طریق استخراج دانش از داده هاست [Alpaydin 2010].
هدف داده کاوی آشکار کردن روندها یا الگوهایی که تا کنون ناشناخته بوده اند برای گرفتن تصمیمات بهتر است که این هدف را بوسیله به کارگیری روشهای آماری همچون تحلیل لجستیک و خوشه بندی و همچنین با استفاده از روشهای تحلیل داده به دست آمده از رشته های دیگر )همچون شبکه های عصبی در هوش مصنوعی و درختان تصمیم در یادگیری ماشین( انجام میدهد[Koh & Gervis 2010] . چون ابزارهای داده کاوی روند ها و رفتارهای آینده را توسط رصد پایگاه داده ها برای الگوهای نهان پیش بینی می کند با عث می شوند که سازمان ها تصمیمات مبتنی بر دانش گرفته و به سوالاتی که پیش از این حل آنها بسیار زمان بر بود پاسخ دهند [Ramamohan et. al 2012 ] .
داده کاوی یک ابزار مفید برای کاوش دانش از داده حجیم است. [Patil et. al 2012 ]. داده کاوی یافتن اطلاعات بامعنای خاص ازیک تعداد زیادی ازداده بوسیله بعضی ازفناوری ها به عنوان رویه ای برای کشف دانش ازپایگاه داده است، که گام های آن شامل موارد زیر هستند [Han and Kamber 2001] .
1-پاک سازی داده ها :حذف داده دارای نویز و ناسازگار
2-یکپارچه سازی داده: ترکیب منابع داده گوناگون
3-انتخاب داده: یافتن داده مرتبط با موضوع از پایگاه داده
4-تبدیل داده: تبدیل داده به شکل مناسب برای کاوش
5-داده کاوی: استخراج مدل های داده با بهره گیری از تکنولوژی
6- ارزیابی الگو: ارزیابی مدل هایی که واقعا برای ارائه دانش مفید هستند
7-ارائه دانش: ارائه دانش بعد ازکاوش به کاربران بوسیله استفاده از تکنولوژیهایی همچون ارائه بصری [Lin & Yeh 2012] .
ابزارها و تکنیک های داده کاویبا توجه به تنوع حجم و نوع داده ها، روش های آماری زیادی برای کشف قوانین نهفته در داده ها وجود دارند. این روش ها می توانند با ناظر یا بدون ناظر باشند. [Bolton & Hand 2002] در روش های با ناظر، نمونه هایی از مواردخسارتی موجود است و مدلی ساخته می شود که براساس آن، خسارتی یا غیر خسارتی بودن نمونه های جدید مشخص می شود. این روش جهت تشخیص انواع خسارت هایی مناسب است که از قبل وجود داشته اند]فولادی نیا و همکاران 1392[ .
روش های بدون ناظر، به دنبال کشف نمونه هایی هستند که کمترین شباهت را با نمونه های نرمال دارند. برای انجام فعالیت هایی که در هر فاز داده کاوی باید انجام شود از ابزارها و تکنیک های گوناگونی چون الگوریتمهای پایگاه داده، تکنیکهای هوش مصنوعی، روشهای آماری، ابزارهای گرافیک کامپیوتری و مصور سازی استفاده می شود. هر چند داده کاوی لزوما به حجم داده زیادی بعنوان ورودی نیاز ندارد ولی امکان دارد در یک فرآیند داده کاوی حجم داده زیادی وجود داشته باشد.
در اینجاست که از تکنیک ها وابزارهای پایگاه داده ها مثل نرمالسازی، تشخیص و تصحیح خطا و تبدیل داده ها بخصوص در فازهای شناخت داده و آماده سازی داده استفاده می شود. همچنین تقریبا در اکثرفرآیند های داده کاوی از مفاهیم، روشها و تکنیک های آماری مثل روشهای میانگین گیری )ماهیانه، سالیانه و . . . (، روشهای محاسبه واریانس و انحراف معیار و تکنیک های محاسبه احتمال بهره برداری های فراوانی می شود. یکی دیگر از شاخه های علمی که به کمک داده کاوی آمده است هوش مصنوعی می باشد.
هدف هوش مصنوعی هوشمند سازی رفتار ماشینها است. می توان گفت تکنیک های هوش مصنوعی بطور گسترده ای در فرآیند داده کاوی به کار می رود بطوریکه بعضی از آماردانها ابزارهای داده کاوی را بعنوان هوش آماری مصنوعی معرفی می کنند.
قابلیت یادگیری بزرگترین فایده هوش مصنوعی است که بطور گسترده ای در داده کاوی استفاده می شود. تکنیک های هوش مصنوعی که در داده کاوی بسیار زیاد مورد استفاده قرار می گیرند عبارتند از شبکه های عصبی، روشهای تشخیص الگوی یادگیری ماشین و الگوریتمهای ژنتیک ونهایتا تکنیک ها و ابزارهای گرافیک کامپیوتری و مصور سازی که بشدت در داده کاوی بکار گرفته می شوند و به کمک آنها می توان داده های چند بعدی را به گونه ای نمایش داد که تجزیه وتحلیل نتایج برای انسان براحتی امکان پذیر باشد [Gupta 2006].
روشهای داده کاوی عمده روشهای داده کاوی عبارتند از روشهای توصیف داده ها، روشهای تجزیه و تحلیل وابستگی، روشهای دسته بندی و پیشگویی، روشهای خوشه بندی، روشهای تجزیه و تحلیل نویز.
می توان روش های مختلف کاوش داده را در دو گروه روش های پیش بینی و روش های توصیفی طبقه بندی نمود. روش های پیش بینی در متون علمی به عنوان روش های با ناظر نیزشناخته می شوند. روش های دسته بندی، رگرسیون و تشخیص انحراف از روشهای یادگیری مدل در داده کاوی با ماهیت پیش بینی هستند. در الگوریتم های دسته بندی مجموعه داده اولیه به دو مجموعه داده با عنوان مجموعه داده های آموزشی و مجموعه داده های آزمایشی تقسیم می شود که با استفاده از مجموعه داده های آموزشی مدل ساخته می شود و از مجموعه داده های آزمایشی برای اعتبار سنجی و محاسبه دقت مدل ساخته شده استفاده می شود. هررکورد شامل یک مجموعه ویژگی است.
یکی از ویژگی ها، ویژگی دسته نامیده می شود و در مرحله آموزش براساس مقادیر سایر ویژگی ها برای مقادیر ویژگی دسته، مدل ساخته می شود. روشهای توصیفی الگوهای قابل توصیفی را پیدا میکنند که روابط حاکم بر داده ها را بدون در نظرگرفتن هرگونه برچسب و یا متغیرخروجی تبیین نمایند. درمتون علمی روشهای توصیفی با نام روشهای بدون ناظر نیز شناخته می شوند ]صنیعی آباده 1391[.

روشهای توصیف داده هاهدف این روشها ارائه یک توصیف کلی از داده هاست که معمولا به شکل مختصر ارائه می شود. هر چند توصیف داده ها یکی از انواع روشهای داده کاوی است ولی معمولا هدف اصلی نیست واغلب از این روش برای تجزیه و تحلیل نیاز های اولیه و شناخت طبیعت داده ها و پیدا کردن خصوصیات ذاتی داده ها یا برای ارائه نتایج داده کاوی استفاده می شود [Sirikulvadhana 2002] .
روشهای تجزیه و تحلیل وابستگی هدف این روشها پیدا کردن ارتباطات قابل توجه بین تعداد زیادی از متغیر ها یا صفات می باشد[Gupta 2006] . یکی از روشهای متداول برای کشف قواعد وابستگی مدل Apriori است که نسبت به سایر مدلهای کشف قواعد وابستگی سریعتر بوده و محدودیتی از نظر تعداد قواعد ندارد [Xindong et al 2007] . کاوش قواعد تلازمی یکی از محتواهای اصلی تحقیقات داده کاوی در حال حاضر است و خصوصا بر یافتن روابط میان آیتم های مختلف در پایگاه داده تاکید دارد [Patil et. al 2012] . سه مدل CARMA و GRI و Fpgrowth سه الگوریتم دیگر از قواعد وابستگی هستند.
روشهای دسته بندی و پیشگویی
دسته بندی یک فرآیند یافتن مدل است که برای بخش بندی داده به کلاس های مختلف برطبق بعضی محدودیت ها استفاده شده است. به بیان دیگر ما می توانیم بگوییم که دسته بندی یک فرآیند تعمیم داده بر طبق نمونه های مختلف است. چندین نمونه اصلی الگوریتم های طبقه بندی شامل C4. 5 ، K نزدیکترین همسایه، بیز ساده و SVM است [Kumar and Verna 2012].
یکی از این نوع الگوریتم ها نظریه بیز می باشد. این دسته بند از یک چارچوب احتمالی برای حل مساله استفاده می کند. یک رکورد مفروض با مجموعه ویژگی های (A1, A2…. An) را درنظر بگیرید. هدف تشخیص دسته این رکورد است. در واقع از بین دسته های موجود به دنبال دسته ای هستیم که مقدارP(C|A1, A2…. An) را بیشینه کند. پس این احتمال را برای تمامی دسته های موجود محاسبه کرده و دسته ای که این احتمال به ازای آن بیشینه شود را به عنوان دسته رکورد جدید در نظر می گیریم.
PCA=PAC PCPAرگرسیون نیز نوع دیگری از این الگوریتم ها است. پیش بینی مقدار یک متغیر پیوسته بر اساس مقادیر سایر متغیرها بر مبنای یک مدل وابستگی خطی یا غیر خطی رگرسیون نام دارد. درواقع یک بردار X داریم که به یک متغیر خروجی y نگاشت شده است. هدف محاسبه y یا همان F(X) است که از روی تخمین تابع مقدار آن محاسبه می شود.
درخت تصمیمدرخت تصمیم از ابزارهای داده کاوی است که در رده بندی داده های کیفی استفاده می شود. در درخت تصمیم، درخت کلی به وسیله خرد کردن داده ها به گره هایی ساخته می شود که مقادیری از متغیر ها را در خود جای می دهند. با ایجاد درخت تصمیم بر اساس داده های پیشین که رده آنها معلوم است، می توان داده های جدید را دسته بندی کرد. روش درخت تصمیم به طور کلی برای دسته بندی استفاده می شود، زیرا یک ساختار سلسله مراتبی ساده برای فهم کاربر و تصمیم گیری است. الگوریتم های داده کاوی گوناگونی برای دسته بندی مبتنی بر شبکه عصبی مصنوعی، قوانین نزدیکترین همسایگی و دسته بندی بیزین در دسترس است اما درخت تصمیم یکی از ساده ترین تکنیک هاست [Patil et. al 2012] . از انواع درخت های تصمیم می توان C4. 5 و C5 و Meta Decision Tree و Random Forest وJ48 را نام برد.

2-3-5-شبکه عصبیروش پرکاربرد دیگر در پیشگویی نتایج استفاده از شبکه های عصبی می باشد. شبکه های عصبی مدل ساده شده ای است که بر مبنای عملکرد مغز انسان کار می کند. اساس کار این شبکه شبیه سازی تعداد زیادی واحد پردازشی کوچک است که با هم در ارتباط هستند. به هریک از این واحد ها یک نرون گفته می شود. نرون ها بصورت لایه لایه قرار دارند و در یک شبکه عصبی معمولا سه لایه وجود دارد [Gupta 2006] . اولین لایه )لایه ورودی ( ، دومین )لایه نهان (و سومین )لایه خروجی (. لایه نهان می تواند متشکل از یک لایه یا بیشتر باشد [P--han et. al 2011 ] .
2-3-6- استدلال مبتنی بر حافظهتوانایی انسان در استدلال براساس تجربه، به توانایی او در شناخت و درک نمونه های مناسبی که مربوط به گذشته است، بستگی دارد. افراد در ابتدا تجارب مشابهی که در گذشته داشته را شناسایی و سپس دانشی که از آن ها کسب کرده است را برای حل مشکل فعلی به کار می گیرند. این فرآیند اساس استدلال مبتنی بر حافظه است. یک بانک اطلاعاتی که از رکوردهای شناخته شده تشکیل شده است مورد جستجو قرار می گیرد تارکوردهای از قبل طبقه بندی شده و مشابه با رکورد جدید یافت شود.
از این همسایه ها برای طبقه بند ی و تخمین زدن استفاده می شود. KNN یک نمونه از این الگوریتم هاست. فرض کنید که یک نمونه ساده شده با یک مجموعه از صفت های مختلف وجود دارد، اما گروهی که این نمونه به آن متعلق است نامشخص است. مشخص کردن گروه می تواند از صفت هایش تعیین شود. الگوریتم های مختلفی می تواند برای خودکار سازی فرآیند دسته بندی استفاده بشود. یک دسته بند نزدیک ترین همسایه یک تکنیک برای دسته بندی عناصر است مبتنی بردسته بندی عناصر در مجموعه آموزشی که شبیه تر به نمونه آزمایشی هستند.
باتکنیک Kنزدیکترین همسایه، این کار با ارزیابی تعداد K همسایه نزدیک انجام می شود. [Tan et al 2006] . تمام نمونه های آموزشی در یک فضای الگوی چند بعدی ذخیره شده اند. وقتی یک نمونه ناشناخته داده می شود، یک دسته بند نزدیکترین همسایه در فضای الگو برای K نمونه آموزشی که نزدیک به نمونه ناشناخته هستند جستجو می کند. نزدیکی بر اساس فاصله اقلیدسی تعریف می شود [Wilson and Martinez 1997] .
2-3-7-ماشین های بردار پشتیبانیSVM اولین بار توسط Vapnik در سال 1990 معرفی شد و روش بسیار موثری برای رگرسیون و دسته بندی و تشخیص الگو است [Ristianini and Shawe 2000] .
SVM به عنوان یک دسته بند خوب در نظر گرفته می شود زیرا کارایی تعمیم آن بدون نیاز به دانش پیشین بالاست حتی وقتیکه ابعاد فضای ورودی بسیار بالاست. هدف SVM یافتن بهترین دسته بند برای تشخیص میان اعضای دو کلاس در مجموعه آموزشی است [Kumar and Verna 2012] .
رویکرد SVM به این صورت است که در مرحله آموزش سعی دارد مرز تصمیم گیری را به گونه ای انتخاب نماید که حداقل فاصله آن با هر یک از دسته های مورد نظر را بیشینه کند. این نوع انتخاب مرز بر اساس نقاطی بنام بردارهای پشتیبان انجام می شوند.
2-3-8-روشهای خوشه بندی هدف این روشها جداسازی داده ها با خصوصیات مشابه است. تفاوت بین دسته بندی و خوشه بندی این است که در خوشه بندی از قبل مشخص نیست که مرز بین خوشه ها کجاست و برچسبهای هر خوشه از پیش تعریف شده است ولی در دسته بندی از قبل مشخص است که هر دسته شامل چه نوع داده هایی می شود و به اصطلاح برچسب های هر دسته از قبل تعریف شده اند. به همین دلیل به دسته بندی یادگیری همراه با نظارت و به خوشه بندی یادگیری بدون نظارت گفته می شود [Osmar 1999] .
2-3-9- روش K-Meansیکی از روش های خوشه بندی مدل K-Means است که مجموعه داده ها را به تعدادثابت و مشخصی خوشه، خوشه بندی می کند. روش کار آن به این صورت است که تعداد ثابتی خوشه در نظر میگیرد و رکوردها را به این خوشه ها اختصاص داده و مکرراً مراکز خوشه ها را تنظیم می کند تا زمانیکه بهترین خوشه بندی بدست آید[Xindong et al 2007].
2-3-10-شبکه کوهننشبکه کوهنن نوعی شبکه عصبی است که در این نوع شبکه نرون ها در دو لایه ورودی و خروجی قرار دارند و همه نرون های ورودی به همه نرون های خروجی متصل اندو این اتصالات دارای وزن هستند. لایه خروجی در این شبکه ها بصورت یک ماتریس دو بعدی چیده شده و به آن نقشه خروجی گفته می شود. مزیت این شبکه نسبت به سایر انواع شبکه های عصبی این است که نیاز نیست دسته یا خوشه داده ها از قبل مشخص باشد، حتی نیاز نیست تعداد خوشه ها از قبل مشخص باشد. شبکه های کوهنن با تعداد زیادی نرون شروع می شود و به تدریج که یادگیری پیش می رود، تعداد آنها به سمت یک تعداد طبیعی و محدود کاهش می یابد.
2-3-11-روش دو گاماین روش در دو گام کار خوشه بندی را انجام می دهد. در گام اول همه داده ها یک مرور کلی می شوند و داده های ورودی خام به مجموعه ای از زیر خوشه های قابل مدیریت تقسیم می شوند. گام دوم با استفاده از یک روش خوشه بندی سلسله مراتبی بطور مداوم زیر خوشه ها را برای رسیدن به خوشه های بزرگتر با هم ترکیب می کند بدون اینکه نیاز باشد که جزئیات همه داده ها را مجددا مرور کند.
2-3-12-روشهای تجزیه و تحلیل نویزبعضی از داده ها که به طور بارز و مشخصی از داده های دیگر متمایز هستند اصطلاحاً بعنوان داده خطا یا پرت شناخته می شوند که باید قبل از ورود به فاز مدلسازی و در فاز آماده سازی داده ها برطرف شوند. با وجود این زمانیکه شناسایی داده های غیر عادی یا غیر قابل انتظار مانند موارد تشخیص تقلب هدف اصلی باشد، همین نوع داده ها مفید هستند که در این صورت به آنها نویز گفته می شود [Osmar 1999].
دسته های نامتعادل]صنیعی آباده 1391[.
مجموعه داده هایی که در آنها ویزگی دسته دارای توزیع نامتعادل باشد بسیار شایع هستند. مخصوصاً این مجموعه داده ها در کاربردها و مسائل واقعی بیشتر دیده می شوند.
در چنین مسائلی با وجود اینکه تعداد رکوردهای مربوط به دسته نادر بسیار کمتر از دسته های دیگر است، ولی ارزش تشخیص دادن آن به مراتب بالاتر از ارزش تشخیص دسته های شایع است. در داده کاوی برای برخورد با مشکل دسته های نامتعادل از دو راهکار استفاده می شود:
راهکار مبتنی بر معیار
راهکار مبتنی بر نمونه برداری
راهکار مبتنی بر معیاردر دسته بندی شایع ترین معیار ارزیابی کارایی دسته بند، معیار دقت دسته بندی است. در معیار دقت دسته بندی فرض بر یکسان بودن ارزش رکوردهای دسته های مختلف دسته بندی است. در راهکار مبتنی بر معیار بجای استفاده از معیار دقت دسته بندی از معیارهایی بهره برداری می شود که بتوان بالاتر بودن ارزش دسته های نادر و کمیاب را در آنها به نحوی نشان داد. بنابراین با لحاظ نمودن معیارهای گفته شده در فرآیند یادگیری خواهیم توانست جهت یادگیری را به سمت نمونه های نادر هدایت نماییم. از جمله معیارهایی که برای حل مشکل عدم تعادل دسته ها بکار می روند عبارتند از Recall, Precession, F-Measure, AUC و چند معیار مشابه دیگر.
2-4-2-راهکار مبتنی بر نمونه بردارینمونه برداری یکی از راهکارهای بسیار موثربرای مواجهه با مشکل دسته های نامتعادل است. ایده اصلی نمونه برداری آن است که توزیع نمونه ها را به گونه ای تغییر دهیم که دسته کمیاب به نحو پررنگ تری در مجموعه داده های آموزشی پدیدار شوند. سه روش برای این راهکار وجود دارد که عبارتند از:
الف- نمونه برداری تضعیفی:
در این روش نمونه برداری، توزیع نمونه های دسته های مساله به گونه ای تغییر می یابند که دسته شایع به شکلی تضعیف شود تا از نظرفراوانی با تعداد رکوردهای دسته نادر برابری کند. به این ترتیب هنگام اجرای الگوریتم یادگیری، الگوریتم ارزشی مساوی را برای دو نوع دسته نادر و شایع درنظر می گیرد.
ب- نمونه برداری تقویتی:
این روش درست برعکس نمونه برداری تضعیفی است. بدین معنی که نمونه های نادر کپی برداری شده و توزیع آنها با توزیع نمونه های شایع برابر می شود.
ج- نمونه برداری مرکب:
در این روش از هردو عملیات تضعیفی و تقویتی بصورت همزمان استفاده میشود تا توزیع مناسب بدست آید.
در این پژوهش با توجه به کمتر بودن نسبت نمونه نادر یعنی منجر به خسارت شده به نمونه شایع از روش نمونه برداری تضعیفی استفاده گردید که کل تعداد نمونه ها به حدود 3 هزار رکورد تقلیل پیدا کرد و توزیع نمونه ها به نسبت مساوی بوده است. شایان ذکر است این نمونه برداری پس از انجام مرحله پاک سازی داده ها انجام شد که خود مرحله پاکسازی با عث تقلیل تعداد نمونه های اصلی نیز گردیده بود.
پیشینه تحقیقسالهاست که محققان در زمینه بیمه و مسائل مرتبط با آن به تحقیق پرداخته اند و از جمله مسائلی که برای محققان بیشتر جذاب بوده است می توان به کشف تقلب اشاره کرد.
Brockett و همکاران [Brockett et. al 1998] ابتدا به کمک الگوریتم تحلیل مولفه های اصلی (PCA) به انتخاب ویژگی ها پرداختند و سپس با ترکیب الگوریتم های خوشه بندی و شبکه های عصبی به کشف تقلبات بیمه اتومبیل اقدام کردند. مزیت این کار ترکیب الگوریتمها و انتخاب ویژگی بوده که منجر به افزایش دقت خروجی بدست آمده گردید.
Phua و همکاران [ Phua et. al 2004] با ترکیب الگوریتم های شبکه های عصبی پس انتشاری ، بیزساده و درخت تصمیم c4.5 به کشف تقلب در بیمه های اتومبیل پرداختند.نقطه قوت این کار ترکیب الگوریتم ها بوده اما بدلیل عدم کاهش ویژگی ها و کاهش ابعاد مساله میزان دقت بدست آمده در حد اعلی نبوده است.
Allahyari Soeini و همکاران [Allahyari Soeini et. al 2012] نیز یک متدلوژی با استفاده از روشهای داده کاوی خوشه بندی ودرخت تصمیم برای مدیریت مشتریان ارائه دادند. از ایرادات این روش میتوان عدم استفاده از الگوریتم های دسته بندی و قوانین انجمنی را نام برد.
مورکی علی آباد ] مورکی علی‌آباد1390[ تحقیقی داشته است که اخیراً در زمینه بیمه صورت گرفته و درمورد طبقه‌بندی مشتریان صنعت بیمه با هدف شناسایی مشتریان بالقوه با استفاده از تکنیک‌های داده‌کاوی (مورد مطالعه: بیمه‌گذاران بیمه آتش‌سوزی شرکت بیمه کارآفرین (که هدف آن دسته بندی مشتریان صنعت بیمه بر اساس میزان وفاداری به شرکت، نوع بیمه نامه های خریداری شده، موقعیت جغرافیایی مکان های بیمه شده و میزان جذب به شرکت بیمه در بازه زمانی 4 سال گذشته بوده است. روش آماری مورد استفاده از تکنیک های داده کاوی نظیر درخت تصمیم و دسته بندی بود. این تحقیق نیز چون نمونه آن قبلا انجام شده بوده از الگوریتم های متفاوت استفاده نکرده است. همچنین سعی بر بهبود تحقیق قبلی نیز نداشته است. وجه تمایز این تحقیق با نمونه قبلی استفاده از ویژگی های متفاوت بوده است.
عنبری ]عنبری 1389[ نیز پژوهشی در خصوص طبقه بندی ریسک بیمه گذاران در رشته بیمه بدنه اتومبیل با استفاده از داده کاوی داشته است که هدف استفاده از داده های مربوط به بیمه نامه بدنه از کل شرکتهای بیمه (بانک اطلاعاتی بیمه خودرو) بوده و سعی بر آن شده است تا بررسی شود که آیا میتوان بیمه گذاران بیمه بدنه اتومبیل را از نظر ریسک طبقه بندی کرد؟ و آیا درخت تصمیم برای طبقه بندی بیمه گذاران بهترین ابزار طبقه بندی می باشد؟ و آیا سن و جنسیت از موثرترین عوامل در ریسک بیمه گذار محسوب می شود؟ نتایج این طبقه بندی به صورت درخت تصمیم و قوانین نشان داده شده است. ونتایج حاصل از صحت مدل درخت تصمیم با نتایج الگوریتم های شبکه عصبی و رگرسیون لجستیک مورد مقایسه قرار گرفته است. از مزیت های این تحقیق استفاده از الگوریتم های متفاوت و مقایسه نتایج حاصله برای بدست آوردین بهترین الگوریتم ها بوده است.
رستخیز پایدار]رستخیز پایدار 1389[ تحقیقی دیگر در زمینه بخش بندی مشتریان بر اساس ریسک با استفاده از تکنیک داده کاوی (مورد مطالعه: بیمه بدنه اتومبیل بیمه ملت) داشته است. با استفاده از مفاهیم شبکه خود سازمانده بخش بندی بر روی مشتریان بیمه بدنه اتومبیل بر اساس ریسک صورت گرفت. در این تحقیق عوامل تأثیرگذار بر ریسک بیمه گذاران طی دو مرحله شناسایی گردید. در مرحله اول هیجده فاکتور ریسک در چهار گروه شامل مشخصات جمعیت شناختی، مشخصات اتومبیل، مشخصات بیمه نامه و سابقه راننده از بین مقالات علمی منتشر گردیده در ژورنال های معتبر در بازه سال های 2000 الی 2009 استخراج گردید و در مرحله دوم با استفاده از نظرسنجی از خبرگان فاکتورهای نهایی تعیین گردید. مشتریان بیمه بدنه اتومبیل در این تحقیق با استفاده از شبکه های عصبی خودسازمانده به چهار گروه مشتریان با ریسک های متفاوت بخش بندی گردیدند. مزیت این تحقیق استفاده از نظر خبرگان بیمه بوده و ایراد آن عدم استفاده از ویژگی های بیشتر و الگوریتم های انتخاب ویژگی بوده است.
ایزدپرست  ]ایزدپرست1389[ همچنین تحقیقی در مورد ارائه چارچوبی برای پیش بینی خسارت مشتریان بیمه بدنه اتومبیل با استفاده از راهکار داده کاوی انجام داده است که چارچوبی برای شناسایی مشتریان بیمه بدنه اتومبیل ارائه می‌گردد که طی آن میزان خطرپذیری مشتریان پیش‌بینی شده و مشتریان بر اساس آن رده‌بندی می‌گردند. در نتیجه با استفاده از این معیار (سطح خطرپذیری) و نوع بیمه‌نامه مشتریان، میتوان میزان خسارت آنان را پیش‌بینی کرده و تعرفه بیمه‌نامه متناسب با ریسک آنان تعریف نمود. که این مطلب می‌تواند کمک شایانی برای شناسایی مشتریان و سیاستگذاری‌های تعرفه بیمه نامه باشد. در این تحقیق از دو روش خوشه‌بندی و درخت‌تصمیم استفاده می‌گردد. در روش خوشه‌بندی مشتریان بر اساس ویژگی هایشان در خوشه هایی تفکیک شده، سپس میانگین سطح خسارت در هر یک از این خوشه‌ها را محاسبه میکند. حال مشتریان آتی با توجه به اینکه به کدامیک از این خوشه‌ها شبیه تر هستند در یکی از آنها قرار می‌گیرند تا سطح خسارتشان مشخص گردد. در روش درخت‌تصمیم با استفاده از داده‌های مشتریان، درختی را بر اساس مجموعه‌ای از قوانین که بصورت "اگر-آنگاه" می‌باشد ایجاد کرده و سپس مشتریان جدید با استفاده از این درخت رده‌بندی می‌گردند. در نهایت هر دو این مدلها مورد ارزیابی قرار می‌گیرد. ایراد این روش در عدم استفاده از دسته بند ها بوده است. چون ماهیت تحقیق پیش بینی بوده است استفاده از دسته بند ها کمک شایانی به محقق در تولبد خروجی های حذاب تر می کرد.
خلاصه فصلعمده پژوهشهایی که درخصوص داده های بیمه ای صورت گرفته کمتر به سمت پیش بینی سود و زیان شرکتهای بیمه بوده است. در موارد مشابه نیزپیش بینی خسارت مشتریان انجام شده که هدف دسته بندی مشتریان بوده است. موضوع این پژوهش اگرچه از نوع همسان با تحقیقات گفته شده است اما در جزئیات بیمه شخص ثالث را پوشش می دهد که درکشور ما یک بیمه اجباری تلقی می شود. همچنین تعداد خصیصه هایی که در صدور یا خسارت این بیمه نامه دخالت دارند نسبت به سایر بیمه های دیگر بیشتر بوده ضمن اینکه بررسی سود یا زیان بیمه شخص ثالث با استفاده از دانش نوین داده کاوی کارتقریبا جدیدی محسوب می شود.

فصل سوم
2087880229743000
شرح پژوهشدر این فصل هدف بیان مراحل انجام این پژوهش و تحلیل خروجی های بدست آمده می باشد.

انتخاب نرم افزاردر اولین دهه آغاز به کار داده کاوی و در ابتدای امر، هنوز ابزار خاصی برای عملیات کاوش وجود نداشت و تقریبا نیاز بود تا تمامی تحلیل گران، الگوریتمهای موردنظر داده کاوی و یادگیری ماشین را با زبان های برنامه نویسی مانند c یا java یا ترکیبی از چند زبان پیاده سازی کنند. اما امروزه محیط های امکان پذیر برای این امر، با امکانات مناسب و قابلیت محاوره گرافیکی زیادی را می توان یافت]صنیعی آباده 1391[.
Rapidminerاین نرم افزار یک ابزار داده کاوی متن باز است که به زبان جاوا نوشته شده و از سال 2001 میلادی تا به حال توسعه داده شده است. در این نرم افزار سعی تیم توسعه دهنده بر این بوده است که تا حد امکان تمامی الگوریتم های رایج داده کاوی و همچنین یادگیری ماشین پوشش داده شوند. بطوری که حتی این امکان برای نرم افزار فراهم شده است تا بتوان سایر ابزارهای متن باز داده کاوی را نیز به آن الحاق نمود. رابط گرافیکی شکیل و کاربر پسند نرم افزار نیز آن را یک سرو گردن بالاتر از سایر ابزارهای رقیب قرار میدهد]صنیعی آباده 1391[.
مقایسه RapidMiner با سایر نرم افزار های مشابهدر اینجا دو نرم افزار مشهور متن باز را با RapidMiner مقایسه خواهیم کرد و معایب و مزایای آنها را بررسی می کنیم.
الف-R
یک زبان برنامه نویسی و یک پکیج داده کاوی به همراه توابع آماری است و بر پایه زبان های s و scheme پیاده سازی شده است. این نرم افزار متن باز، حاوی تکنیک های آماری مانند: مدل سازی خطی و غیرخطی، آزمون های کلاسیک آماری، تحلیل سری های زمانی، دسته بندی، خوشه بندی، و همچنین برخی قابلیت های گرافیکی است. R را می توان در محاسبات ماتریسی نیز بکار برد که این امر منجر به استفاده از آن در علم داده کاوی نیز می شود.
-مزایا:
شامل توابع آماری بسیار گسترده است.
بصورت بسیارمختصر قادر به حل مسائل آماری است.
دربرابر سایر نرم افزار های مرسوم کار با آرایه مانند Mathematica, PL, MATLAB, LISP/Scheme قدرت مند تر است.
با استفاده از ویژگی Pipeline قابلیت ترکیب بالایی را با سایر ابزارها و نرم افزارها دارد.
توابع نمودار مناسبی دارد.
-معایب:
فقدان واسط کاربری گرافیک
فقدان سفارشی سازی لزم جهت داده کاوی
ساختار زبانی کاملا متفاوت نسبت به زبان های برنامه نویسی مرسوم مانندc, PHP, java, vb, c#.
نیاز به آشنایی با زبانهای آرایه ای
قدیمی بودن این زبان نسبت به رقبا. این زبان در 1990 ساخته شده است.
ب- Scipy
یک مجموعه از کتابخانه های عددی متن باز برای برنامه نویسی به زبان پایتون است که برخی از الگوریتم های داده کاوی را نیز پوشش می دهد.
-مزایا
برای کاربردهای ریاضی مناسب است.
عملیات داده کاوی در این نرم افزار چون به زبان پایتون است راحت انجام می شود.
-معایب
الگوریتم های یادگیری مدل در این کتابخانه هنوز به بلوغ کامل نرسیده اند و درحال تکامل هستند.
برای پیاده سازی الگوریتم های داده کاوی توسط این ابزار باید از ترکیب های متفاوت آنچه در اختیار هست استفاده کرد.
ج-WEKA
ابزار رایج و متن باز داده کاوی است که کتابخانه های آماری و داده کاوی بسیاری را شامل میشود. این نرم افزار بوسیله جاوا نوشته شده است و در دانشگاه وایکاتو در کشور نیوزلند توسعه داده شده است.
-مزایا
دارای بسته های فراوان یادگیری ماشین.
دارای نمای گرافیکی مناسب.
مشخصا به عنوان یک ابزار داده کاوی معرفی شده است.
کار کردن با آن ساده است.
اجرای همزمان چندین الگوریتم و مقایسه نتایج.
همانطور که مشخص شد weka در مقابل دیگر نرم افزار های بیان شده به لحاظ قدرت و کاربر پسندی به Rapidminer نزدیک تر است و شباهت های زیادی به هم دارند زیرا که:
هردو به زبان جاوا نوشته شده اند.
هردو تحت مجوزGPL منتشر شده اند.
Rapidminer بسیاری از الگوریتمهای weka را در خود بارگذاری میکند.
اما weka معایبی نسبت به Rapidminer دارد از جمله اینکه:
در اتصال به فایلهای حاوی داده Excel و پایگاه های داده که مبتنی بر جاوا نیستند ضعیف عمل میکند.
خواندن فایلهای csv به شکل مناسبی سازماندهی نشده است.
به لحاظ ظاهری در رده پایینتری قرار دارد.
در نهایت بعد از بررسی های انجام شده حتی در میان نرم افزار های غیرمتن باز تنها ابزاری که کارایی بالاتری از Rapidminer داشت statistica بود که متن باز نبوده و استفاده از آن نیازمند تقبل هزینه آن است]صنیعی آباده 1391[.
در یازدهمین و دوازدهمین بررسی سالانه KDDnuggets Data Mining / Analytics رای گیری با طرح این سوال که کدام ابزار داده کاوی را ظرف یک سال گذشته برای یک پروژه واقعی استفاده کرده ایددر سال 2010 از بین 912 نفر و در سال 2011 ازبین 1100 نفر انجام شد. توزیع رای دهندگان بدین صورت بوده است:
اروپای غربی 37%
آمریکای شمالی 35%
اروپای شرقی 10%
آسیا 6%
اقیانوسیه 4%
آمریکای لاتین 4%
آفریقا و خاورمیانه %4
نتایج به شرح جدول 3-1 بوده است :
جدول شماره 3-1: نتایج رای گیری استفاده از نرم افزارهای داده کاوی
2011 Vote 2010 Vote Software name
37. 8% 27. 7% Rapidminer
29. 8% 23. 3% R
24. 3% 21. 8% Excel
12. 1% 13. 6% SAS
18. 4% 12. 1% Your own code
19. 2% 12. 1% KNIMe
14. 4% 11. 8% WEKA
1. 6% 10. 6% Salford
6. 3% 8. 5% Statistica
همانطور که نتایج رای گیری مشخص میکند نرم افزار Rapidminer بیشترین استفاده کننده را دارد.
در این پایان نامه نیز عملیات داده کاوی توسط این نرم افزار انجام می شود. ناگفته نماند در قسمتهایی از نرم افزار minitab و Clementine12 نیز برای بهینه کردن پاسخ بدست آمده و بالابردن کیفیت نتایج استفاده شده است.

داده ها داده های مورد استفاده در این پژوهش شامل مجموعه بیمه نامه های شخص ثالث صادر شده استان کهگیلویه و بویراحمد در سال 1390 شمسی بوده که بیمه نامه های منجر شده به خسارت نیز در این لیست مشخص گردیده اند. تعداد کل رکوردها حدود 20 هزار رکورد بوده که از این تعداد تقریباً 7. 5 درصد یعنی حدود 1500 رکوردمنجر به خسارت گردیده اند.
3-2-1- انتخاب دادهداده مورد استفاده در این پژوهش شامل دو مجموعه داده به شرح زیر بوده است:
صدور: اطلاعات بیمه نامه های صادره
خسارت: جزئیات خسارت پرداختی ازمحل هر بیمه نامه که خسارت ایجاد کرده
3-2-2-فیلدهای مجموعه داده صدور
این فیلدها در حالت اولیه 137 مورد به شرح جدول 3-2 بوده است.
3-2-3-کاهش ابعاد
در این پژوهش بخاطر موثرنبودن فیلدهایی اقدام به حذف این مشخصه ها کرده و فیلدهای موثر نهایی به 42 فیلد کاهش یافته که به شرح جدول 3-3 بدست آمده اند. کاهش ابعاد میتواند شامل حذف فیلدهای موثر که دارای اثر بسیار ناچیز درمقابل دیگر فیلدها است نیز باشد.
جدول شماره 3-2: فیلدهای اولیه داده های صدور
ردیف نام فیلد ردیف نام فیلد ردیف نام فیلد
1 بیمه‌نامه 33 مدت بیمه 65 تعهدمازاد
2 سال‌صدوربیمه‌نامه 34 زمان‌شروع 66 کدنوع‌تعهدسرنشین
3 رشته‌بیمه 35 شغل‌بیمه‌گذار 67 میزان‌تعهدسرنشین
4 نمایش سند 36 سن‌بیمه‌گذار 68 حق‌بیمه‌ثالث‌قانونی
5 مکانیزه 37 سال‌کارت 69 ثالث قانونی+تعدددیات
6 دستی 38 سریال‌کارت 70 حق‌بیمه‌بند4
7 وب‌بنیان 39 کدوسیله‌نقلیه 71 حق‌بیمه‌ماده1
8 نام‌استان 40 کدزیررشته‌آمار 72 حق‌بیمه‌مازاد
9 نام‌شعبه 41 نوع‌وسیله‌نقلیه 73 حق‌بیمه‌سرنشین
10 کدشعبه 42 سیستم 74 مالیات
11 شعبه‌محل‌صدور 43 سال ساخت 75 مازادجانی
12 شعبه 44 رنگ 76 حق‌بیمه‌مازادمالی
13 نمایندگی‌محل‌صدور 45 شماره‌شهربانی 77 عوارض‌ماده92
14 کددولتی 46 شماره‌موتور 78 حق‌بیمه‌دریافتی
15 نمایندگی 47 شماره‌شاسی 79 tadodflg
16 دولتی 48 تعدادسیلندر 80 حق‌بیمه‌تعددخسارت
17 صادره‌توسط شعبه 49 کدواحدظ‌رفیت 81 جریمه‌بیمه‌مرکزی
18 کارمندی 50 ظرفیت 82 حق‌بیمه‌صادره‌شعبه
19 کدصادره‌توسط شعبه 51 شرح‌مورداستفاده 83 حق‌بیمه‌صادره‌نمایندگی
20 سریال‌بیمه‌نامه 52 یدک‌دارد؟ 84 کداضافه‌نرخ‌حق‌بیمه
21 شماره‌بیمه‌نامه 53 اتاق‌وسیله‌نقلیه 85 اضافه‌نرخ‌ثالث
22 نام‌بیمه‌گذار 54 نوع‌پلاک 86 اضافه‌نرخ‌بند4
23 آدرس‌بیمه‌گذار 55 جنسیت 87 اضافه‌نرخ‌مازاد
24 تلفن‌بیمه‌گذار 56 کدنوع‌بیمه‌نامه 88 تعدددیات
25 کدسازمان 57 نوع‌بیمه 89 اضافه‌نرخ‌تعدددیات
26 نام‌سازمان 58 بیمه‌نامه‌سال‌قبل 90 اضافه‌نرخ‌ماده‌یک
27 کدنوع‌بیمه 59 انقضاسال‌قبل 91 دیرکردجریمه
28 cbrn. cod 60 بیمه‌گرقبل 92 کدملی‌بیمه‌گذار

دانلود پایان نامه ارشد- مقاله تحقیق

 برای دانلود فایل کامل به سایت منبع مراجعه کنید  : homatez.com

یا برای دیدن قسمت های دیگر این موضوع در سایت ما کلمه کلیدی را وارد کنید :

 

29 نوع‌بیمه 61 شعبه‌قبل 93 صادره‌توسط شعبه
30 تاریخ‌صدور 62 خسارت‌داشته‌؟ 94 نوع‌مستند1
31 تاریخ‌شروع 63 تعهدمالی 95 شماره‌مستند1
32 تاریخ‌انقضا 64 تعهدبدنی 96 تاریخ‌مستند1
ادامه جدول شماره 3-2: فیلدهای اولیه داده های صدور
ردیف نام فیلد ردیف نام فیلد ردیف نام فیلد
97 مبلغ‌مستند1 111 تخفیف ایمنی 125 کداقتصادی
98 شماره‌حساب1 112 سایرتخفیف ها 126 کدملی
99 بانک1 113 ملاحظات 127 تاریخ‌ثبت
100 نوع‌مستند2 114 نام‌کاربر 128 کدشعبه‌صادرکننده‌اصلی
101 شماره‌مستند2 115 تاریخ‌سند 129 کدنمایندگی‌صادرکننده‌اصلی
102 تاریخ‌مستند2 116 کدشهربانی 130 کدسازمان‌صادرکننده‌اصلی
103 مبلغ‌مستند2 117 شعبه‌محل‌نصب 131 سال
104 شماره‌حساب2 118 کدمحل‌نصب 132 ماه
105 بانک2 119 دستی/مکانیزه 133 نوع
106 تخفیف‌نرخ‌اجباری 120 تیک‌باحسابداری 134 crecno
107 تخفیف‌نرخ‌اختیاری 121 سال‌انتقال 135 type_ex
108 تخفیف عدم خسارت 122 ماه‌انتقال 136 updflg
109 تخفیف صفرکیلومتر 123 sysid 137 hsab_sync
110 تخفیف گروهی 124 trsid کداقتصادی
جدول شماره 3-3: فیلدهای نهایی داده های صدور
ردیف نام فیلد ردیف نام فیلد ردیف نام فیلد
1 ماه 15 تعهدمازاد 29 تاریخ‌شروع
2 سال 16 تعهدبدنی 30 تاریخ‌صدور
3 کدنمایندگی‌صادرکننده‌اصلی 17 تعهدمالی 31 نام‌سازمان
4 تخفیف گروهی 18 بیمه‌نامه‌سال‌قبل 32 شماره‌بیمه‌نامه
5 تخفیف عدم خسارت 19 نوع‌بیمه 33 کارمندی
6 نوع‌مستند1 20 نوع‌پلاک 34 صادره‌توسط شعبه
7 دیرکردجریمه 21 شرح‌مورداستفاده 35 دولتی
8 کداضافه‌نرخ‌حق‌بیمه 22 ظرفیت 36 نمایندگی‌محل‌صدور
9 حق‌بیمه‌دریافتی 23 تعدادسیلندر 37 خسارتی؟
10 عوارض‌ماده92 24 سال ساخت 38 مبلغ خسارت
11 مالیات 25 سیستم 39 تاریخ ایجادحادثه
12 حق‌بیمه‌سرنشین 26 نوع‌وسیله‌نقلیه 40 بیمه گر زیاندیده اول
13 حق‌بیمه‌مازاد 27 مدت بیمه 41 تعداد زیاندیدگان مصدوم
14 حق‌بیمه‌ثالث‌قانونی 28 تاریخ‌انقضا 42 تعداد زیاندیدگان متوفی
در کاهش ابعاد این مساله برای حذف فیلدهای مختلف نظرات کارشناسان بیمه نیز لحاظ شده است. جدول 3-4 فیلدهای حذف شده و علت حذف آنها را بیان کرده است.
جدول شماره 3-4: فیلدهای حذف شده داده های صدور و علت حذف آنها
نام فیلد حذف شده علت حذف
Crecno-type_ex-updflg-hsab_sync-کدمحل‌نصب-دستی/مکانیزه-تیک‌باحسابداری-سال‌انتقال-ماه‌انتقال-sysid-trsid-کدزیررشته آمار-نمایش سند-مکانیزه-دستی-وب‌بنیان-Cbrn. cod کاربرد آماری
نوع-کد شعبه صادرکننده-شعبه محل نصب-کدشهربانی-سایرتخفیف ها-تخفیف ایمنی-تخفیف صفر کیلومتر-تخفیف نرخ اختیاری-تخفیف نرخ اجباری-خسارت داشته؟-شعبه قبل-جنسیت-کد نوع بیمه نامه-یدک دارد-
اتاق وسیله نقلیه-سن بیمه گذار-شغل بیمه گذار-زمان شروع-کد نوع بیمه دارای مقدار یکسان یا null
کد سازمان صادر کننده-کد نوع تعهد سرنشین-کدواحدظرفیت-کد وسیله نقلیه-کد سازمان-کد صادره توسط-نمایندگی-کد دولتی بجای این کد از فیلد اسمی معادل آن استفاده شده است و یا برعکس زیرا در نتایج خروجی قابل فهم تر خواهد بود.
تاریخ ثبت-تاریخ سند-بیمه گر قبل-مبلغ -مستند 1و2-اضافه‌نرخ‌ثالث-4اضافه‌نرخ‌بند-
اضافه‌نرخ‌مازاد-میزان تعهد سرنشین-تعدددیات-اضافه‌نرخ‌تعدددیات-اضافه‌نرخ‌ماده‌یک-تاریخ مستند1و2-شماره -حساب 1و2-بانک1و2 دارای مقدار تکراری
کدملی-بیمه نامه-کداقتصادی-نوع مستند2-
شماره مستند1و2-نام کاربر-ملاحظات-
کدملی بیمه گذار-شماره شاسی-شماره موتور-
شماره شهربانی-سریال کارت-سال کارت-
نام‌استان-نام‌شعبه-کدشعبه-شعبه‌محل‌صدور
شعبه-سال‌صدوربیمه‌نامه-رشته‌بیمه-رنگ-تلفن بیمه گذار-نام بیمه گذار-آدرس بیمه گذار-سریال بیمه نامه بدون تاثیر
حق‌بیمه‌تعددخسارت-جریمه‌بیمه‌مرکزی-
حق‌بیمه‌صادره‌شعبه-حق‌بیمه‌صادره‌نمایندگی-
مازادجانی-حق‌بیمه‌مازادمالی-حق بیمه ماده1-
حق بیمه ماده4-ثالث قانونی + تعدد دیات- انقضا سال قبل بخشی از فیلد انتخاب شده
جدول 3-5: فیلدهای استخراج شده از داده های خسارت
مبلغ خسارت
تاریخ ایجادحادثه
بیمه گر زیاندیده اول
تعداد زیاندیدگان مصدوم
تعداد زیاندیدگان متوفی
3-2-4- فیلدهای مجموعه داده خسارتاز مجموعه داده خسارت فقط فیلدهای مشخص کننده میزان خسارت و جزئیات لازم استخراج شده است. متاسفانه اطلاعات مفید تری مثل سن راننده مقصر، میزان تحصیلات و. . . در این مجموعه داده وجود نداشته است و چون هنگام ثبت خسارت برای یک بیمه نامه از اطلاعات کلیدی داده های صدور استفاده می شود، با توجه به اینکه از مرحله قبل مهمترین فیلدهای داده های صدور را در دسترس داریم بنابراین با ادغام فیلدهای خسارت و صدور به اطلاعات جامعی در خصوص یک بیمه نامه خاص دسترسی خواهیم داشت. مشخصه ها استخراج شده از داده های خسارت طبق جدول 3-5 است.

3-2-5-پاکسازی داده هاداده ها در دنیای واقعی ممکن است دارای خطا، مقادیر از دست رفته، مقادیر پرت و دورافتاده باشند [Jiawei Han, 2010]. در مرحله پاکسازی با توجه به نوع داده ممکن است یک یا چند روش پاکسازی بر روی داده اعمال شود.
3-2-6- رسیدگی به داده های از دست رفتهدر این قسمت از کار اقدام به رفع Missing data نموده که خود مرحله مهمی از پاکسازی داده بحساب می آید. در مرحله ابتدایی با مرتب سازی تمام ویژگی های قابل مرتب سازی در نرم افزار Microsoft Excel اقدام به کشف مقادیر از دست رفته کرده و از طریق دیگر ویژگی های هر رکورد مقدار از دست رفته را حدس زده ایم. همچنین درحین انتقال داده به محیط داده کاوی مقادیر از دست رفته نیز مشخص می گردند. در بعضی موارد بدلیل تعداد زیاد ویژگی های از دست رفته اقدام به حذف کامل رکورد نمودیم. این کار برای زمانی که داده ها در حجم انبوهی وجود دارند مفید واقع میشوند اما زمانی که تعداد رکوردها کم می باشد اجتناب از این عمل توصیه می شود. برای ویژگی نوع بیمه که از نوع چند اسمی بوده است فقط دو مقدار"کارمندی" و "عادی" وجود داشته که تعداد 49 مورد فاقد مقدار بوده است. کل تعداد بیمه کارمندی 27 مورد بوده است. با توجه به کم بودن تعداد داده های ازدست رفته این فیلد و پس از مقایسه نام بیمه گذاران با اسم کارمندان مشخص شد هیچ کدام از موارد فوق کارمندی نبوده و همه از نوع عادی بوده اند.
از جمله فیلدهای دارای مقادیر از دست رفته و روش رفع ایراد آنها عبارتند از:
سیستم*** 70 مورد***تشخیص با توجه به دیگر ویژگی ها
نوع وسیله نقلیه***33مورد***تشخیص با توجه به دیگر ویژگی ها
شرح مورد استفاده***11مورد***تشخیص با توجه به دیگر ویژگی هاتعدادسیلندر***2مورد***تشخیص با توجه به دیگر ویژگی ها
دولتی***28 مورد***تشخیص از روی پلاک
ماه***130 مورد***تشخیص از روی تاریخ صدور
نوع بیمه***49مورد***تشخیص از روی نام بیمه گذار
تعداد رکوردهایی که مقادیرازدست رفته در چند ویژگی مهم را داشته اند و حذف شده اند حدود 350 مورد بوده است.
3-2-7-کشف داده دور افتادهبعضی از مقادیر بسته به نوع داده علی رغم پرت تشخیص داده شدن مقادیر صحیحی می باشند. بنابراین حذف اینگونه داده ها برای کاستن پیچیدگی مساله میتواند موجب حذف قوانین مهمی در الگوریتم های مبتنی برقانون یا درختهای تصمیم شود. پس بررسی خروجی الگوریتم توسط یک فردخبره در موضوع مساله می تواند مانع از این اتفاق شود. نوع برخورد با داده پرت میتواند شامل حذف داده پرت، تغییر مقدار، حذف رکورد و در مواردی حذف مشخصه باشد.
برای تشخیص داده پرت از نمودار boxplot نرم افزار minitab 15 استفاده گردید. در این نمودار از مفهوم درصدک استفاده میشود که داده های بین 25% تا 75% که به ترتیب با Q1 و Q3 نشان داده می شوند مهم ترین بخش داده ها هستند. X50% نیز میانه را نشان می دهد و با یک خط در وسط نمودار مشخص می شود. Interquartile range (IQR) نیز مفهوم دیگری است که برابر است با IQR = Q3-Q1 .
مقادیر بیشتر از Q3 + [(Q3 - Q1) X 1. 5] و کمتر از Q1 - [(Q3 - Q1) X 1. 5]داده پرت محسوب می شوند. برای انجام اینکار نمودار boxplot را روی تک تک مشخصه های داده ها به اجرا در آورده و نتایج مطابق جدول 3-6 حاصل گردید.
جدول 3-6: نتایج نمودار boxplot
نام فیلد محاسبه مقادیر پرت توضیحات
تعداد زیاندیدگان متوفی Q1=0, Q3=0, IQR=0
Q3 + [(Q3 - Q1) X 1. 5]=0
Q1 - [(Q3 - Q1) X 1. 5]=0 مقدار 1و2 نشان داده شده صحیح می باشد
تعداد زیاندیدگان مصدوم Q1=0, Q3=0, IQR=0
Q3 + [(Q3 - Q1) X 1. 5]=0
Q1 - [(Q3 - Q1) X 1. 5]=0 1و2و3 نشان داده شده صحیح می باشد
بیمه گر زیاندیده اول Q1=0, Q3=0, IQR=0
Q3 + [(Q3 - Q1) X 1. 5]=0
Q1 - [(Q3 - Q1) X 1. 5]=0 مقدار 1و2و3و. . . نشان داده شده صحیح می باشد و عدد 99 مقداری صحیح است که به معنی ندارد استفاده میگردد
مبلغ خسارت Q1=0, Q3=0, IQR=0
Q3 + [(Q3 - Q1) X 1. 5]=0
Q1 - [(Q3 - Q1) X 1. 5]=0 مبلغ خسارت 1.658.398.000 ریال و 900.000.000 ریال واقعا پرداخت گردیده است
تعداد سیلندر Q1=4, Q3=4, IQR=0
Q3 + [(Q3 - Q1) X 1. 5]=4
Q1 - [(Q3 - Q1) X 1. 5]=4مقدار 5 به عنوان تعداد سیلندر ناصحیح می باشد
ظرفیت Q1=5, Q3=5, IQR=0
Q3 + [(Q3 - Q1) X 1. 5]=5
Q1 - [(Q3 - Q1) X 1. 5]=5 مقادیر بین 1 تا 96 ظرفیتهای منطقی بر اساس تناژ یا سرنشین بوده و صحیح است اما مقدار 750 نا صحیح است
نوع پلاک Q1=3, Q3=3, IQR=0
Q3 + [(Q3 - Q1) X 1. 5]=3
Q1 - [(Q3 - Q1) X 1. 5]=3 مقادیر با مفهوم بوده و دور افتاده نیست
بیمه نامه سال قبل Q1=1, Q3=1, IQR=0
Q3 + [(Q3 - Q1) X 1. 5]=1
Q1 - [(Q3 - Q1) X 1. 5]=1 مقادیر عددی 0 یا 1 به معنی داشتن یا نداشتن بوده و صحیح است
تعهدات مالی Q1=0, Q3=0, IQR=0
Q3 + [(Q3 - Q1) X 1. 5]=0
Q1 - [(Q3 - Q1) X 1. 5]=0 مقادیر با مفهوم بوده و دور افتاده نیست
حق بیمه ثالث قانونی Q1=1992600, 3=3332500, IQR=1339900
Q3 + [(Q3 - Q1) X 1. 5]=5342350
Q1 - [(Q3 - Q1) X 1. 5]=17250 مقادیر با مفهوم بوده و دور افتاده نیست
حق بیمه مازاد Q1=0, Q3=9100, IQR=9100
Q3 + [(Q3 - Q1) X 1. 5]=22750
Q1 - [(Q3 - Q1) X 1. 5]=13650 مقادیر با مفهوم بوده و دور افتاده نیست
دیرکرد جریمه Q1=0, Q3=0, IQR=0
Q3 + [(Q3 - Q1) X 1. 5]=0
Q1 - [(Q3 - Q1) X 1. 5]=0 مقادیر با مفهوم بوده و دور افتاده نیست
تخفیف عدم خسارت Q1=610080, Q3=1495200, IQR=885120
Q3 + [(Q3 - Q1) X 1. 5]=2822880
Q1 - [(Q3 - Q1) X 1. 5]=717600 مقادیر با مفهوم بوده و دور افتاده نیست
3-2-8-انبوهش دادهبا ادغام کردن داده های صدور و خسارت به خلق ویژگیهای جدیدی دست زده ایم. چون داده ها در دو فایل جدا گانه بوده و حجم داده زیاد بوده است برای ادغام از پرس و جوی نرم افزار Microsoft Access استفاده شد. برای تشخیص بیمه نامه های خسارت دیده از فیلد شماره بیمه نامه که در هردوفایل مشترک بود استفاده کردیم.
3-2-9- ایجاد ویژگی دستهدر این مرحله پس از ادغام ویژگی های مختلف اقدام به ایجاد یک فیلد برای تمام رکوردهایی که منجر به خسارت شده اند می نماییم. این فیلد در الگوریتمهای دسته بندی مورد استفاده قرار خواهد گرفت. برای انجام این کار از یک پر و جوی Microsoft Access استفاده میکنیم.
3-2-10-تبدیل دادهجهت استفاده کاربردی تر از برخی ویژگی ها باید مقادیر آن ویژگی تغییر کند. یک نمونه از این کار تغییر مقدار ویژگی " دیرکرد جریمه " است. مقدار این فیلد مبلغ جریمه دیرکرد بیمه گذار بوده است که با تقسیم این مبلغ به عدد 13000 تعداد روزهای تاخیر در تمدید بیمه نامه افراد مشخص می شود، زیرا به ازای هر روز تاخیر مبلغی حدود 13000ریال در سال 1390 به عنوان جریمه دیرکرد از فرد متقاضی بیمه نامه دریافت می گردید.
3-2-11-انتقال داده به محیط داده کاویپس از انجام پاکسازی، داده باید به محیط داده کاوی منتقل شود. در خلال این انتقال نیاز به تعریف و یا تغییر نوع داده وجود دارد. در طول این تغییر داده ممکن است مقادیری از داده ها بدلیل ناسازگاری و یا دلایل مشابه به عنوان داده از دست رفته مشخص گردد و یا داده از دست رفته ای که قبلاً قابل تشخیص نبوده مشخص گردد. (شکل 3-1)

شکل شماره3-1: داده از دست رفته فیلد" نوع بیمه " پس از انتقال به محیط داده کاوی
3-2-12-انواع داده تعیین شده
پس از انتقال داده به محیط داده کاوی، هر ویژگی به نوع خاصی از داده توسط نرم افزار تشخیص داده شد. پس از آن نوع داده تشخیصی مورد بررسی قرار گرفت و اشتباهات پیش آمده تصحیح گردیدند. همچنین گروهی از ویژگی ها که به هیچ نوع داده ای اختصاص داده نشده بود بصورت دستی به بهترین نوع ممکن اختصاص داده شد. چون برخورد الگوریتم ها با انواع داده ها متفاوت است با توجه به موضوع پژوهش بهترین نوع داده که بتواند نسبت به الگوریتم موثرترواقع شود برای هر ویژگی درنظر گرفته شد.
جدول نوع داده های مورد استفاده در این پژوهش به شرح جدول 3-7 است:
جدول 3-7: انواع داده استفاده شده
نام فیلد نوع فیلد
ماه-سال-کدنمایندگی‌صادرکننده‌اصلی- تعداد زیاندیدگان مصدوم- نوع‌پلاک- ظ‌رفیت- تعدادسیلندر- سال ساخت- مدت بیمه- نمایندگی‌محل‌صدور- تعداد زیاندیدگان متوفی-حق‌بیمه‌ثالث‌قانونی-تعهدمازاد-تعهدبدنی-تعهدمالی Integer
- نوع‌بیمه- شرح‌مورداستفاده- بیمه گر زیاندیده اول نوع‌مستند1- سیستم نوع‌وسیله‌نقلیه- نام‌سازمان-دولتی polynominal
دیرکردجریمه-کداضافه‌نرخ‌حق‌بیمه-حق‌بیمه‌دریافتی-عوارض‌ماده92-مالیات-حق‌بیمه‌سرنشین-حق‌بیمه‌مازاد- تخفیف گروهی-تخفیف عدم خسارت- مبلغ خسارت real
بیمه‌نامه‌سال‌قبل- کارمندی- صادره‌توسط شعبه- خسارتی؟ binominal
تاریخ‌انقضا-تاریخ‌شروع-تاریخ‌صدور- تاریخ ایجادحادثه date
شماره‌بیمه‌نامه text
3-2-13-عملیات انتخاب ویژگیهای موثرتردر برخورد با برخی از الگوریتمها که با بیشتر شدن تعداد ویژگی پیچیدگی بیشتری نیز پیدا میکنند، مانند درختهای تصمیم، svm، Regression و شبکه های عصبی باید از ویژگی های کمتری استفاده کنیم. درکل انتخاب ویژگی برای استفاده در الگوریتم های دسته بندی تکنیک کارآمدی است. دراینجا ازتکنیکهای کاهش ویژگی و یا وزن دهی استفاده کرده و فیلدهای منتخبی که وزن بیشتری را دارند به عنوان ورودی الگوریتمها انتخاب گردیدند.
با توجه به اینکه احتمال ارزش دهی به یک ویژگی در تکنیکهای مختلف متغیر است و ممکن است ویژگی خاصی توسط یک تکنیک باارزش قلمداد شده و توسط تکنیکی دیگر بدون ارزش تلقی شود، نتیجه تمام تکنیکها Union, شده و فیلدهای حاصل به عنوان ورودی الگوریتم مشخص گردید.
3-3-نتایج اعمال الگوریتم PCA و الگوریتم های وزن دهی
نتایج حاصل از این تکنیک ها در شکل های 3-2 الی3-5 نمایش داده شده است.

شکل 3-2: نتایج الگوریتمPCA
در ارزشدهی به ویژگی ها

شکل 3-3: نتایج الگوریتم SVM Weighting
در ارزشدهی به ویژگی ها

شکل 3-4: نتایج الگوریتم
Weighting Deviation در ارزشدهی به ویژگی ها

شکل 3-5: نتایج الگوریتم Weighting Correlation
در ارزشدهی به ویژگی ها
3-4-ویژگی های منتخب جهت استفاده در الگوریتمهای حساس به تعداد ویژگیلازم به توضیح است در تمام الگوریتمهایی که از 24 ویژگی جدول 3-8 استفاده شده است از تمام ویژگی ها نیز استفاده شده و نتایج با هم مقایسه گردیده اند و مشخص شد که وجود برخی ویژگی ها که در آن جدول قرار ندارند باعث کاهش دقت الگوریتم شده و در برخی الگوریتم ها نیز تفاوتی میان دو مقایسه مشخص نشد.
جدول 3-8: نتایج حاصل از اجتماع فیلدهای با بالاترین وزن در الگوریتمهای مختلف
نام فیلد نوع فیلد
تعهدمازاد- تعهدبدنی- تعهدمالی- نوع‌پلاک- ظ‌رفیت- تعدادسیلندر- سال ساخت- مدت بیمه- تعداد زیاندیدگان مصدوم- تعداد زیاندیدگان متوفی Integer
شرح‌مورداستفاده- سیستم- نوع‌وسیله‌نقلیه- بیمه گر زیاندیده اول polynominal
دیرکردجریمه- کداضافه‌نرخ‌حق‌بیمه- حق‌بیمه‌دریافتی- مالیات- حق‌بیمه‌سرنشین- حق‌بیمه‌ثالث‌قانونی- مبلغ خسارت real
بیمه‌نامه‌سال‌قبل- کارمندی- صادره‌توسط شعبه binominal
3-5-معیارهای ارزیابی الگوریتمهای دسته بندیدر این بخش توضیحاتی درخصوص چگونگی ارزیابی الگوریتم های دسته بندی و معیار های آن ارائه خواهد شد.
3-6-ماتریس درهم ریختگیماتریس در هم ریختگی چگونگی عملکرد دسته بندی را با توجه به مجموعه داده ورودی به تفکیک نشان میدهد که:
TN: تعدادرکوردهایی است که دسته واقعی آنها منفی بوده و الگوریتم نیز دسته آنها را به درستی منفی تشخیص داده است.
FP: تعدادرکوردهایی است که دسته واقعی آنها منفی بوده و الگوریتم دسته آنها را به اشتباه مثبت تشخیص داده است.
FN: تعدادرکوردهایی است که دسته واقعی آنها مثبت بوده و الگوریتم دسته آنها را به اشتباه منفی تشخیص داده است.
TP: تعدادرکوردهایی است که دسته واقعی آنها مثبت بوده و الگوریتم نیز دسته آنها را به درستی مثبت تشخیص داده است.
جدول 3-9: ماتریس در هم ریختگی
رکوردهای تخمینی(Predicted Records)
دسته+ دسته- FP TN دسته-
TP FN دسته+
1903095210185رکوردهای واقعی(Actual Records)
00رکوردهای واقعی(Actual Records)

مهمترین معیار برای تعیین کارایی یک الگوریتم دسته بندی معیاردقت دسته بندی است. این معیارنشان می دهد که چند درصد ازکل مجموعه رکوردهای آموزشی بدرستی دسته بندی شده است.
دقت دسته بندی بر اساس رابطه زیر محاسبه می شود:
CA=TN+TPTN+FN+TP+FP3-7-معیار AUCاین معیار برای تعیین میزان کارایی یک دسته بند بسیار موثر است. این معیار نشان دهنده سطح زیر نمودار ROC است. هرچقدرعدد AUC مربوط به یک دسته بند بزرگتر باشد، کارایی نهایی دسته بند مطلوب تر است. در ROC نرخ تشخیص صحیح دسته مثبت روی محور Y و نرخ تشخیص غلط دسته منفی روی محورX رسم میشود. اگر هر محور بازه ای بین 0و1 باشد بهترین نقطه در این معیار (0, 1) بوده و نقطه (0, 0) نقطه ای است که دسته بند مثبت و هشدار غلط هیچگاه تولید نمی شود.
3-8-روشهای ارزیابی الگوریتم های دسته بندیدر روشهای یادگیری با ناظر، دو مجموعه داده مهم به اسم داده های آموزشی و داده های آزمایشی وجود دارند. چون هدف نهایی داده کاوی روی این مجموعه داده ها یافتن نظام حاکم بر آنهاست بنابراین کارایی مدل دسته بندی بسیار مهم است. از طرف دیگر این که چه بخشی از مجموعه داده اولیه برای آموزش و چه بخشی به عنوان آزمایش استفاده شود بستگی به روش ارزیابی مورد استفاده دارد که در ادامه انواع روشهای مشهور را بررسی خواهیم کرد]صنیعی آباده 1391[.
روش Holdoutدر این روش چگونگی نسبت تقسیم مجموعه داده ها بستگی به تشخیص تحلیلگر داشته اما روش های متداول ازنسبت 50-50 و یا دو سوم برای آموزش و یک سوم برای آزمایش و ارزیابی استفاده میکنند.
مهم ترین حسن این روش سادگی و سرعت بالای عملیات ارزیابی می باشد اما معایب این روش بسیارند. اولین ایراد این روش آن است که بخشی از مجموعه داده اولیه که به عنوان داده آزمایشی است، شانسی برای حضور در مرحله آموزش ندارد. بدیهی است مدلی که نسبت به کل داده اولیه ساخته می شود، پوشش کلی تری را بر روی داده مورد بررسی خواهد داشت. بنابراین اگر به رکوردهای یک دسته در مرحله آموزش توجه بیشتری شود به همان نسبت در مرحله آزمایش تعدادرکوردهای آن دسته کمتر استفاده می شوند.
دومین مشکل وابسته بودن مدل ساخته شده به، نسبت تقسیم مجموعه داده ها است. هرچقدر داده آموزشی بزرگتر باشد، بدلیل کوچکتر شدن مجموعه داده آزمایشی دقت نهایی برای مدل یادگرفته شده غیرقابل اعتماد تر خواهد بود. و برعکس با جابجایی اندازه دو مجموعه داده چون داده آموزشی کوچک انتخاب شده است، واریانس مدل نهایی بالاتربوده و نمی توان دانش کشف شده را به عنوان تنها نظم ممکن درمجموعه داده اولیه تلقی کنیم.
روش Random Subsamplingاگر روش Holdout را چند مرتبه اجرا نموده و از نتایج بدست آمده میانگین گیری کنیم روش قابل اعتماد تری را بدست آورده ایم که Random Subsampling نامیده می شود.
ایراد این روش عدم کنترل بر روی تعداد استفاده از یک رکورد در آموزش یا ارزیابی می باشد.
3-8-3-روش Cross-Validationاگر در روش Random Subsampling هرکدام از رکوردها را به تعداد مساوی برای یادگیری و تنها یکبار برای ارزیابی استفاده کنیم روشی هوشمندانه تر اتخاذ کرده ایم. این روش در متون علمی Cross-Validation نامیده می شود. برای مثال مجموعه داده را به دوقسمت آموزش و آزمایش تقسیم میکنیم و مدل را بر اساس آن می سازیم. حال جای دوقسمت را عوض کرده و از مجموعه داده آموزش برای آزمایش و از مجموعه داده آزمایش برای آموزش استفاده کرده و مدل را می سازیم. حال میانگین دقت محاسبه شده به عنوان میانگین نهایی معرفی می شود. روش فوق 2-Fold Cross Validation نام دارد. اگر بجای 2 قسمت مجموعه داده به K قسمت تقسیم شود، و هر بار با K-1 قسمت مدل ساخته شود و یک قسمت به عنوان ارزیابی استفاده شود درصورتی که این کار K مرتبه تکرار شود بطوری که از هر قسمت تنها یکبار برای ارزیابی استفاده کنیم، روش K-Fold Cross Validation را اتخاذ کرده ایم. حداکثر مقدار k برابر تعداد رکوردهای مجموعه داده اولیه است.
3-8-4-روش Bootstrapدر روشهای ارزیابی که تاکنون اشاره شدند فرض برآن است که عملیات انتخاب نمونه آموزشی بدون جایگذاری صورت می گیرد. درواقع یک رکورد تنها یکبار در یک فرآیند آموزشی شرکت داده می شود. اگر یک رکورد بیش از یک مرتبه در عملیات یادگیری مدل شرکت داده شود روش Bootstrap را اتخاذ کرده ایم. در این روش رکوردهای آموزشی برای انجام فرآیند یادگیری مدل ازمجموعه داده اولیه به صورت نمونه برداری با جایگذاری انتخاب خواهند شد و رکوردهای انتخاب نشده جهت ارزیابی استفاده می شود.
3-9-الگوریتمهای دسته بندیدر این بخش به اجرای الگوریتم های دسته بندی پرداخته و نتایج حاصل را مشاهده خواهیم کرد.
درالگوریتمهای اجرا شده از هر سه روش Holdout, k fold Validation, Bootstrap استفاده شده است و نتایج با هم مقایسه شده اند. در روشHoldout که در نرم افزار با نام Split Validation آمده است از نسبت استاندارد آن یعنی 70 درصد مجموعه داده اولیه برای آموزش و 30 درصد برای آزمایش استفاده شده است. برای k fold Validation مقدار k برابر 10 درنظر گرفته شده است که مقدار استانداردی است. در Bootstrap نیز مقدار تقسیم بندی مجموعه داده برابر 10 قسمت درنظر گرفته شده است. مقدار local random seed نیز برابر عدد 1234567890 می باشد که برای همه مدلها، نرم افزار از آن استفاده می کند مگر اینگه در مدل خاصی عدم استفاده از آن ویا تغییر مقدارموجب بهبود عملکرد الگوریتم شده باشد که قید میگردد. اشکال 3-6و3-7 چگونگی استفاده از یک مدل ارزیابی را در Rapidminer نشان می دهد.

شکل 3-6: نمای کلی استفاده از روشهای ارزیابی

شکل 3-7: نمای کلی استفاده از یک مدل درون یک روش ارزیابی
الگوریتم KNNدر انتخاب مقدار k اعداد بین 1 تا 20 و همچنین اعداد 25 تا 100 با فاصله 5 آزمایش شدند. بهترین مقدار عدد 11 بوده است.
پس از اجرای الگوریتم، بهترین نتیجه مربوط به ارزیابی Split Validation با دقت91.23%بوده است. نمودار AUC آن در شکل 3-8 ترسیم شده است.
25768302223135آستانه قابل قبول
020000آستانه قابل قبول
716280-63500دسته مثبت
020000دسته مثبت

شکل 3-8: نمودار AUC الگوریتم KNN
الگوریتم Naïve Bayesاین الگوریتم پارامترخاصی برای تنظیم ندارد.
بهترین نتیجه مربوط به ارزیابی Split Validation با دقت 96.09% بوده است. نمودار AUC آن در شکل 3-9 ترسیم شده است.
22872701749425آستانه قابل قبول
020000آستانه قابل قبول
7689856985دسته مثبت
020000دسته مثبت

شکل 3-9: نمودار AUC الگوریتم Naïve Bayes
الگوریتم Neural Networkتکنیک شبکه عصبی استفاده، مدل پرسپترون چندلایه با 4 نرون در یک لایه نهان بوده است.
تنظیمات الگوریتم شبکه عصبی به شرح زیر بوده است:
Training cycles=500
Learning rate=0.3
Momentum=0.2
Local random seed=1992
چون این الگوریتم فقط از ویژگیهای عددی پشتیبانی می کند، از عملگرهای مختلفی برای تبدیل مقادیر غیرعددی به عدد استفاده شده است. به همین دلیل تنها از روش Split validation با نسبت 70-30برای ارزیابی استفاده شده است که تقسیم ورودی ها نیز توسط کاربر انجام گرفت.
شکل3-10 عملیات انجام شده را نشان می دهد.

شکل 3-10: تبدیل ویژگی های غیر عددی به عدد در الگوریتم شبکه عصبی
نتیجه اجرای الگوریتم Neural Network دقت 91.25%بوده ماتریس آشفتگی آن و نمودار AUC در شکل 3-11 رسم شده است.

29222702265680آستانه قابل قبول
020000آستانه قابل قبول
725170-55245دسته مثبت
020000دسته مثبت

شکل 3-11: نمودار AUC و ماتریس آشفتگی الگوریتم Neural Net
الگوریتم SVM خطیدر این الگوریتم نیز بدلیل عدم پشتیبانی از نوع داده اسمی از عملگرهای مختلفی برای تبدیل مقادیر غیرعددی به عدد استفاده شده است. به همین دلیل تنها از روش Split validation با نسبت 70-30 برای ارزیابی استفاده شده است که تقسیم ورودی ها نیز توسط کاربر انجام شد.
شکل3-12 عملیات انجام شده را نشان می دهد.

شکل 3-12: تبدیل ویژگی های غیر عددی به عدد در الگوریتم SVM خطی
پارامترهای الگوریتم عبارتند از :
Kernel cache=200
Max iteretions=100000
نتیجه حاصل از اجرای الگوریتم SVM خطی دقت 98.54% است. ماتریس آشفتگی آن و نمودار AUC در شکل 3-13 رسم شده است.

25711152215515آستانه قابل قبول
020000آستانه قابل قبول
1045845-111760دسته مثبت
020000دسته مثبت

شکل 3-13 : نمودار AUC الگوریتم SVM Linear
3-9-5-الگوریتم رگرسیون لجستیک
در این الگوریتم از روش Split validation با نسبت 70-30برای ارزیابی استفاده شده است که تقسیم ورودی ها نیز توسط کاربر انجام شد.
نتیجه حاصل از اجرای الگوریتم رگرسیون لجستیک دقت 98.54% است. ماتریس آشفتگی آن و نمودار AUC در شکل 3-14 رسم شده است.

25482552319020آستانه قابل قبول
020000آستانه قابل قبول
974725-249555دسته مثبت
020000دسته مثبت

شکل 3-14 : نمودار AUC الگوریتم رگرسیون لجستیک
3-9-6- الگوریتم Meta Decision Treeدر این الگوریتم که یک درخت تصمیم است، از روش Split validationبا نسبت 70-30 برای ارزیابی استفاده شده است که دقت 96.64% اقدام به پیش بینی خسارت احتمالی نموده است. ماتریس آشفتگی آن و نمودار AUC در شکل 3-15 رسم شده است.

26714452353945آستانه قابل قبول
020000آستانه قابل قبول
835660-73660دسته مثبت
020000دسته مثبت

شکل 3-15 : نمودار AUC الگوریتم Meta Decision Tree
با توجه به اندازه بزرگ درخت خروجی فقط قسمتی از آن در شکل 3-16 بصورت درخت نمایش داده می شود. در شکل 3-17 درخت بصورت کامل آمده است اما نتایج آن در فصل چهارم مورد تفسیر قرار خواهند گرفت.

شکل 3-16 : قسمتی از نمودارtree الگوریتم Meta Decision Tree

شکل 3-17 : نمودار --ial الگوریتم Meta Decision Tree
3-9-7-الگوریتم درخت Wj48چون RapidMiner توانایی استفاده ازالگوریتمهای نرم افزار WEKA را نیز دارد، در بسیاری از الگوریتم ها قدرت مند تر عمل میکند. Wj48 نسخه WEKA از الگوریتمj48 است.
پارامترهای این الگوریتم عبارتند از:
C=0.25
M=2
در این الگوریتم از روش ارزیابی 10 Fold Validation استفاده شده است و دقت پیش بینی آن برابر 99.52% است. ماتریس آشفتگی آن و نمودار AUC در شکل 3-18 رسم شده است. نمای درخت در شکل 3-19 ترسیم شده است.

35471102441575آستانه قابل قبول
020000آستانه قابل قبول
908685160020دسته مثبت
020000دسته مثبت

شکل 3-18: نمودار AUC الگوریتم Wj48

aslinezhad project

λ
(2-6-2 استفاده از مدار اتصال کوتاه ( طول 44( 2

(7-2 آنالیز(تحلیل) مدار π شکل خط شاخهای دوبانده و مشاهده نتایج شبیهسازی46
فصل سوم: طراحی مدار میکرواستریپ فشردهT شکل دوبانده با
اندازه کاهش یافته.50
(1-3 دوبانده کردن مدار T شکل خط شاخهای کوچک شده با توجه به روند ارائه شده در
دو بانده کردن کوپلرπ شکل ( 900MHz و 51(2400MHz
(2-3 استفاده از برنامه کامپیوتری ساده جهت بدست آوردن پارامترهای مدار دو بانده52
(3-3 آنالیز(تحلیل) مدار T شکل دو بانده در چند محیط ( نرم افزار) مختلف و مشاهده
نتایج53
فصل چهارم: بررسی انواع مختلف DGS و اثرات آن بر روی
خطوط میکرواستریپ59
DGS (1-4 چیست60
( 2 – 4 مشخصات کلی 60 .DGS
( 3 – 4 کاربردهای 61DGS
٧
( 4 – 4 ویژگیهای 61DGS
( 5 – 4 اثر DGS دمبلی شکل بر روی خطوط میکرواستریپ....61
( 1 – 5 – 4 الگوی .DGSدمبلی شکل و ویژگی شکاف باند63
DGS ( 2 – 5 – 4 دمبلی پریودیک قویتر64
( 3 – 5 – 4 اندازهگیریهای مربوط به DGS دمبلی شکل..66
( 6 – 4 بررسی اثرات DGSهای هلزونی در تقسیم کننده توان بر روی هارمونیکها68
-7-4مدل مداری و هندسه DGS هلزونی غیرمتقارن70
( 8 – 4 حذفهارمونیکهادر مدار مقسم توان73
( 9 – 4 مشاهده اثرات DGS برروی کوپلر T شکل در یک باندفرکانسی78
( 10 – 4 مشاهده اثرات DGS برروی مدار دو بانده طراحی شده80
فصل پنجم:چگونگی استفاده از کوپلر بدست آمده در طراحی
سیرکولاتور82
(1-5طراحی سیرکولاتور83
(2-5مدار معادل برای سیرکولاتور با استفاده از یک ژیراتور و دو کوپلر83
فصل ششم:نتیجه گیری وپیشنهادات86
(1-6نتیجه گیری87
(2-6پیشنهادات88
٨
پیوست ها................................................................................................................................... 89
٩
فهرست مطالب
عنوان مطالبشماره صفحه

منابع و ماخذ. 93
سایتهای اطلاع رسانی97.
چکیده انگلیسی98
١٠
فهرست جدول ها
عنوانشماره صفحه

:(1-2)مشخصات الکتریکی وفیزیکی مدار در دو باند..47
(1-3) دو بازه فرکانسی و دو هدف مورد نظر پروژه..55
(2-3.) بازه بالا و پایین جهت optimom هدف.56
(1–4)مقایسه اثر DGSهای واحد و پریودیک با توزیع نمایی..66
١١
فهرست شکل ها
عنوانشماره صفحه

(a) ( 1 – 1) خط انتقال مرسوم (b) خط انتقال معادل با سری شدن یک خط و
استاب (c) مدل معادل المانهای فشرده برای محاسبه فرکانس قطع23
(a) ( 2 – 1) سرس خطوط انتقال کوچک شده با چندین استاب
باز (b) بزرگی پاسخ.25
( 3 – 1) نمایی از نرم افزار Serenade. RTL جهت بدست آورن طول
فیزیکی و پنهای خطوط.26
( 1-2 ) ساختار T شکل خط انتقال ربع طول موج30
( 2-2 ) منحنی رسم شده حاصل از برنامه کامپیوتری θ1)بر حسب32.(θ3
( 3-2 ) مدار چاپی خط شانهای T شکل34
S11 (a) ( 4-2)،S12،S13،(b) S14 پاسخ فازی مدار Tخط شاخهای35
(5-2) ساختار کوپلر خط شاخه ای یک بانده مرسوم.38
(a) ( 6 – 2) ساختار معادل پیشنهادی (b) خط شاخهای 38. λ4

S11 ( 7-2 )،S12،S13وS14 از کوپلر بدون استاب42
( 8-2 ) پاسخ زاویهS12وS14 برای مدار بدون استاب42
( 9-2 ) ساختار کوپلر پیشنهادی با استاب مدار باز44
١٢
( 10-2 ) ساختار کوپلر پشنهادی با استاب اتصال کوتاه ........................................................ 45
11-2 ) ) نتایج شبیه سازی .................................................................................. ...(S11) 47
12-2 ) ) نتایج شبیه سازی(S12و............................................................................ .(S13 48
( ( 13-2 نتایج شبیه سازی .................................................................................... .(S14) 48
14-2 ) )نتایج شبیه سازی (پاسخ فاز مدار با استاب باز) ................................................... 49
( (a) ( 1-3 شماتیک (b) مدار چاپی ................................ (designer, hfss) ansoft 55
( S11(a) ( 2-3،S12،S13وS14 مدار شبیه سازی شده در .....................................................................ADS (c) serenade (b) ansoft (a) 57
( 3-3 ) پاسخ فازی مدار دو بانده. ....................................................................................... 58
1-4 ) ) شمای مختلف H (a) DGS شکل T ( b)شکل (c)هلزونی شکل (d) دمبلی شکل. ......................................................................................................... 60
( 2-4 ) خط میکرواستریپ با εr = 15 و ................... ................................ h = 1/575 62
( 3-4 ) پارامترهای S مدار دوپورته.. ................................................................................ 62
( 4-4 ) مدار با DGS دمبلی شکل .. ............................................................................... 63
( 5-4 ) پارامترهای S مدار با DGS دمبلی شکل ............................................................ 63
( 6-4 (a) ( نوع (b) 1 نوع (c) 24 نوع DGS 3 دمبلی شکل ...................................... 65
( 7-4 ) پارامترهای S برای DGS دمبلی با انواع مختلف سایز. ....................................... 66
( 8-4 ) مقایسه پارامترهای S مدارهای (a) DGS نوع (b) نوع (c) 2 نوع 67 ............. ..3
١٣
( 9-4 ) خط میکرواستریپ با DGS هلزونی نامتقارن برروی زمین. ............................... 70
( 10-4 ) پارامترهای انتقال خط با DGS متقارن ( A = A' = B' = 3mm و نامتقارن A = 3/4m) و ............................................................................(B = 2/6 mm 71
11-4 ) ) فرکانس روزنانس ناشی از بر هم زدگی سمت چپ و راست خط بر حسب تابعی از ...................................................................................................................... .B/A 71
12-4 ) ) مدار معادل بخش DGS هلزونی نامتقارن ........................................................ 73
13-4 ) DGS (a) ( هلزونی نامتقارن برای حذف هارمونیک دوم و سوم (b) مدار معادل ساختار این ......................................................................................DGS 74
( 14-4 ) پارامترهای S مدار با DGS هلزونی بصورت EM و شبیه سازی شماتیک ........ 75
15-4 ) ) هندسیای از (a) مقسم توان ویل کنیسن معمولی (b) مقسم توان با DGS نامتقارن....................................................................................................................... 76
( 16-4 ) نتایج شبیه سازی (a) پارامتر S مقسم توان معمولی S (b) برای مقسم توان با ....................................................................................................................... ..DGS 77
17-4 ) ) مقسم توان willkinson با DGS هلزونی نامتقارن (a) روی مدار (b) پشت مدار...................................................................................................................... 77
( 18-4 ) نتیجه شبیه سازی مقسم توان با DGS هلزونی نامتقارن(.......... S12 ( b) S11 (a 78
( 19-4 ) مدار T شکل با استفاده از DGS هلزونی (a) یک بعدی (b) سه بعدی.......... 79
20-4 ) (a) ( نتیجه پاسخ شبیه سازی کوپلر با استفاده از اعمال (b) DGS بدون ١۴
استفاده از 80DGS
( 21-4 ) مدار چهار پورتی T شکل دوبانده با اعمال DGS دمبلی شکل در
شاخه خطوط..81
( 22-4) پارامترهای S حاصل از بکار بستن 81DGS
(1-5)نماد ژیراتور83
( 2-5)سیرکولاتور 4 پورته متشکل از دو مدار هیبریدی و زیراتور83
(3-5) سیرکولاتور ساخته شده با استفاده از دو کوپلر و یک ژیراتور84
(a)(4-5)،((b،((cو(:(dنتایج شبیه سازی سیرکولاتور85
(1-6)شبکه دو قطبی خطی. 91
١۵
چکیده:
در این پروژه سیرکولاتور دو بانده با ابعاد کوچک ارائه شـده اسـت. در طراحـی سـیرکولاتور مـورد نظـر از
کوپلر شاخه ای (BLC)1 میکرواستریپی دو بانده کوچک شده استفاده شده است . لذا در این پـروژه بیـشتر
بر روی چگونگی کوچک سازی و دو بانده کردن کوپلر شاخه ای میکرواستریپی با اسـتفاده از مـدارات T و
همچنین DGS2 متمرکز شده ایم . در کوپلر شاخه ای پیشنهادی از مدارات T در هر شاخه که دارای طـول
الکتریکی ±90 درجه در دو بانده می باشند ، استفاده شده است. از طرفی در صفحه زمـین در زیـر خطـوط
این کوپلر DGS هایی قرار دارند که با استفاده از این DGSها ، طول الکتریکی خطوط کاهش یافته و ابعاد
کوچکتر می گردند. کوپلر دو بانده کوچک شده توسط نرم افزارهایSerenadeوADS3وAnsoft تحلیـل
شده و نتایج شبیه سازی در این پروژه آورده شده اند. سپس با استفاده از کوپلرهای دو بانده کوچک شـده ،
سیرکولاتور مورد نظر طراحی گردیده است.

Branch line coupler١ Defected ground structure٢ Advance designe sys--٣
١۶
مقدمه:
امروزه تقاضا برای استفاده از عناصر دو بانده در صنعت مخابرات رو به افزایش است . سیستمهای مخابرات
با آنتن های دو بانده کاربرد زیادی دارند. سیرکولاتور یکی از عناصر اصلی در چنین سیستم هایی اسـت. بـا
استفاده از سیرکولاتور دو بانده می توان از یک تغذیه بین آنتن و سیستم مخـابراتی اسـتفاده نمـود. یکـی از
اجزای اصلی در ساخت سیرکولاتورهای چهار پورتی ، کوپلرهای هایبریدی و کوپلرهای شاخه ای((BLC
می باشند.
(BLC) از چهار خط انتقال به طول ربع طول موج مؤثر در فرکانس اصلی و هارمونیک هایی کار می کنـد.
.[1] ,[2]
معمولا این کوپلرها بزرگ هستند و سطح و فضای اشغال شده توسط آن ها زیاد است. در اکثـر کاربردهـای
امروز به خصوص در بردهای صفحه ای و میکرواستریپی ، این عیب محسوب می شود. لذا ، امـروزه روش
های مختلفی برای کوچک سازی و افزایش پهنای باند]٣[7- این کوپلرها ارائه شده است.
در مخابرات مدرن امروزی نیاز به اجزاء دو بانده بالاخص کوپلر BLC دو بانده ، می باشد تا مقدار عناصـر
مورد استفاده ،کاهش یابد.
] Hsiang٨[ از خطوط چپگرد برای دو بانده کردن کوپلر استفاده کرده است.BLC شامل خطـوط متـصل
شده به یک جفت المان موازی]١١[ گزارش شده است.
در این پروژه با استفاده از روشـهای کوچـک سـازیBLC و ترکیـب آن هـا بـا روشـهای دو بانـده سـازی
ابتداBLC با ابعاد کوچک در دو بانده 900Mhzو2400Mhz طراحی شده است سپس برای کاهش بیـشتر
سطحBLCصفحه ای ازDGS ها استفاده شده است.
١٧
گزارش ارائه شده از نمونه طراحی سیرکولاتور مورد نظر شامل قسمت های زیر می باشد:
در فصل اول کلیاتی در مورد مراحل انجام پروژه ،هدف از انجام مراحل کار ، پیشینه تحقیقهای انجـام شـده
در مورد مدارمورد نظر و روش کمی کار مورد بررسی قرار گرفته است.
در فصل دوم ابتدا نحوه افزایش پهنای باند کوپلرها ، کوچک سازی با استفاده از مدارT و استفاده از مـدارπ
بــرای دو بانــده کــردن کوپلربررســی شــده اســت. ســپس بــا اســتفاده از نــرم افزارهــای تخصــصی
مانندSerenadeوAnsoft مدارات ذکر شده تحلیل گشته و نتایج شبیه سازی آورده شده اند.
در ادامه کوپلر کوچک شده با استفاده از مدارT ، با توجه به روند ارائـه شـده در دو بانـده کـردن کـوپلر بـا
مدارπ ، در فصل سوم دو بانده شده و روابط حاصل برای دو بانده کردن آن به دست آمده است.
کوپلر به دست آمده با استفاده از نـرم افـزار ADSوSerenadeوAnsoft تحلیـل و بهینـه گـشته اسـت و
منحنی های مربوط به آن در این فصل آورده شده اند.
در فصل چهارم DGS به عنوان ابزاری برای کوچک سازی مدارات صفحه ای شرح داده شده و از آن برای
کوچکتر کردن ابعاد کوپلر دو بانده استفاده شده است . نتایج شبیه سـازی کـوپلر حاصـل ، نـشان داده شـده
است. چگونگی استفاده از کوپلر به دست آمده در طراحی سیرکولاتور در فصل پنجم شرح داده شده اسـت
و در آخر در فصل ششم نتیجه گیری و پیشنهاداتی برای ادامه کار آورده شده است.
١٨
فصل اول:
کلیات
١٩
(1-1 هدف
کوپلرهای شاخهای با بکار بستن استابها ( مدارباز – مدار کوتاه) نیزو با Cascade شدن یک سـری شـاخه
برکاستن حجم و بالا رفتن پهنای باند نقش بسازیی را دارند. همچنین المانهای فشرده به ما امکـان کـوچکتر
کردن مدار را میدهند و با عث افزایش باند میگردند منتهی برای ساخت مدار نهایی با کـاهش سـایز کلـی و
افزایش پهنای باند و بکار بردن کوپلینگ مناسب در سرهای مدار و ایزوله کردن پورتها از همدیگر مـیتـوان
از روش مناسب بکار بردن DGS و نتیجتاً افزایش اندوکتانس خطوط و در نتیجه اهداف مطلوب دسترسـی
پیدا کرد.
در این پروژه هدف کلی رسیدن به ساختار فشرده و نیز استفاده از مدار میکرواستریپی در دو بانـد فرکانـسی
دلخواه و نیز افزایش هر یک از باندهای فرکانسی می باشد. و عـلاوه بـر ایـن بـا بکـار بـستن ( defected
ground structure) DGS بر روی زمین مدار شاهد اثرات مثبت آن برروی دستیابی باند فرکانسی مورد
نظر و نتیجتاً کاهش سایز مدار و خواهیم بود.
(2-1 پیشینه تحقیق
با توجه به ساختار مدار این پروژه و هدف مورد نظـر تحقیقهـایی مـورد نظـر بـودهانـد کـه بیـشتر در بـاره
Compact و فشرده سازی المانها، افزایش پهنـای بانـد، از بـین بـردن هارمونیکهـای اضـافی و اسـتفاده از
DGS میباشد.
در[1] افزایش پهنای باند مدارهای هایبرید با استفاده از اتصال خطوط شاخهای و استفاده از اسـتابهای مـدار
λ
باز در دو انتهای خط میکرواستریپ و معادل قرار داده خط با خط انتقال 4 جهت کاهش ابعاد مورد بررسی

قرار گرفته است.
٢٠
فعالیتهای گستردهای در جهت طراحی و بکاربردن کوپلرها و سـیرکولاتورهای صـفحهای فـشرده دردو بانـد
مورد دلخواه بعنوان مثال در پروژه - ریسرچ[2]انجام گردیده است که در فصل دوم نتایج حاصل از شـبیه سـازی ایـن
گونه کوپلرها و استفاده از ماترسیهای انتقال و نوشتن برنامه کامپیوتری جهت استفاده در دو فرکانس دلخـواه
مورد بررسی خواهند گرفت.
در مورد کاهش بیشتر سایز کوپلرها در حدود 45% مقدار کوپلرهـای مرسـوم خـط شـاخه ای و بـا مـدل T
شکل فعالیتهایی در مقالات گوناگون [3] تنها در یک باند فرکانسی مطرح گردیده است که در فصل بعدی
نیز این پروژه - ریسرچو نتایج شبیه سازی آن با نرمافزارهای گوناگون مورد بررسی قرار می گیرند.
یکی از مسائل مهم در چند قطبیهای میکرواستریپ مسئله کاهش اندازه بـوده کـه بـا توجـه بـه اسـتفاده از
المانهای باند و کاهش حجم مدار نیز استفاده از (defected ground structure) DGS مـیباشـد. ایـن
کار باعث از بین بردن هارمونیکهای اضافی و نتیجتاً کاهش اندوکتانس مدار و بالا بردن پهنای باند و کاهش
سایز مدار با کم کردن المانهـای مـوازی مـیگـردد. در ایـن زمینـه نیـز فعالیـتهـای گـسترده و اسـتفاده از
DGSهای مختلف صورت گرفته است [2]و[4]و[21]و .[22]
که اثرات تک DGS و نیـز DGS دمبلـی پریـود یـک را بـر روی پارامترهـای اسـکترینگ یـک خـط
میکرواستریپ دو پورتی ،بررسی شده است.
همچنین در[21] کاربرد DGS برروی خطوط یک کوپلر و تأثیر آن برروی پاسخ شبیه سـازی بـرروی ایـن
مدار در نرمافزار Ansoft بررسی گردیده است.
علاوه[23] نیز اثرات DGS هلزونی برروی حذف هارمونیکها و پهنای باند در یک تقسیم کننده توان ویـل
کینسن را مورد بررسی قرار داده است که در این پروژه در انتهای از این نوع DGS در زیـر خطـوط کـوپلر
خط شاخه ای تک بانده استفاده گردیده و نتایج آن آورده شده است.
٢١
و اثرات شکلهای گوناگون [21]DGSو[22]و[23]و مدل کردن مداری آنها بـرروی کـوپلر، سـیرکولاتور و
تقسیم کنندههای توان و به طور کلی خطوط میکرواستریپ را بررسی میکنند که در فصلهای بعـدی در ایـن
مورد به طور مفصل توضیح داده شده و نتایج حاصل از شبیه سازی نیز آورده شده است.
( 3 – 1 روش کار و تحقیق
در این پروژه روش کار و تحقیقهای انجام شده جهت رسیدن به هدف مورد نظر یعنـی اسـتفاده از دو بانـد
فرکانسی دلخواه کاهش حجم مدار بالابردن ضریب کوپلینگ نیز بـه صـورت اسـتفاده از مراجـع و منـابع و
مشاهده نتایج حاصله از این کارها بوده و بعد از برقراری لینک مورد نظر این منبع مـورد بررسـی بـا هـدف
نهایی به آیتم بعدی پروژه - ریسرچمربوط به مرجعهای اولیه پرداخته شده است. در بخشهای بعدی این مراحل عنوان
میگردند.
( 1 – 3 – 1 بررسی هایبرید خط شاخهای فشرده باند پهن:
در این مرحله نیز خط میکرواسـتریپ Zc4 بـا طـول الکتریکـی θ نیـز کـه در شـکل (1 – 1) (a) مـشاهده
میگردد به صورت یک خط انتقال مرسوم با المانهای توزیع شده فشرده معادل آن نیز مدل گردیده است[9]
و با بکار بردن فرمول ماتریس ABCD5 مدار معادل مشاهده شده در شکل (1 – 1) ( b) میتوانـد اسـتنباط
گردد. با معادلات ماتریس ABCD در شکل (1 – 1) به نتایج زیر دسترسی پیدا میکنیم.
(1 – 1)
JB01  J tan θ01 / Z 01

امپدانس خط معادل
ماتریس انتقال خط
٢٢
که B01 امپدانس ورودی استاب مدار باز است و٠١θ طول الکتریکی استاب مدار باز است.
و با در دست داشتن ادمیتانس ورودی استاب مدار باز شکل (b ) ( 1 – 1) به معادلات زیر میرسیم
(2 – 1) cosθs −cosθ B01  Z c sin θ (3 – 1) Zc sinθ Zs  sinθs که ≤θs≤θ≤1٠ می باشد و همانطوری که در شکل((1-1 دیـده میـشود θs طـول خـط بـین دو اسـتاب در
مدارπ است.

شکل (a ) (1 – 1) خط انتقال مرسوم (b) خط انتقال معادل با سری شدن یک خط و استاب (c) مدل معادل المانهای فشرده برای محاسبه فرکانس قطع
٢٣
ما همچنین میتوانیم فرکانس قطع برای ساختار فیلتر مانند شکل (b ) ( 1 – 1) و مـدار معـادل آن در شـکل
(c) (1-1) به صورت زیر بدست آوریم:
(4 – 1)
1 Wc  Leq Ceq
(5 – 1)
1  Wc )ZsSinθs tan(θs / 2)  Cosθs − Cosθ 2( W0 Zs Zc Sinθ
که در Wc فرکانس قطع مدار معادل نشان داده شده شکل (b ) ( 1 – 1) و Wo فرکانس کار مرکـزی مـدار
مورد نظر با المانهای فشرده معادل 7Ceq, Leq6 میباشند.
حال در اینجا برای بالا رفتن پهنای باند و عریض کردن باند فرکانسی دلخواه، با استاب مدار بـاز بـه خـوبی
طول واحد خطوط سری با یکدیگر بوده و مدل کردن خط میکرواستریپ با خطوط معـادل بـا اسـتابهـای
مدار باز سری همانطور که در شکل (2 – 1) نشان داده شده باعث کم شدن امپدانس استاب بـاز و افـزایش
فرکانس قطع (fc) میگردد.

۶ سلف ٧خازن معادل
٢۴

شکل((a) ( 2 – 1 سری خطوط انتقال کوچک شده با چندین استاب باز (b) بزرگی پاسخ
با مشاهده پارامترهای S این مدار در شکل (b ) (2 – 1) از این مدارات میتوان جهت بالا بردن باند فرکانس
و نیز استفاده مدار دو باند فرکانسی دلخواه،اسنفاده گردد.
( 2 – 3 – 1 بررسی کوپلر خط شاخهای دو بانده(:(2000/900
در اینجا نیز با ایده گرفتن از کار قبلی و استفاده از ماتریسهای ABCD که در فصل بعدی آورده شده زمینه
جهت استفاده از کوپلر خط شاخهای Tشکل با حجم کم و باند فرکانسی دو بانده کـه در فـصل سـوم آمـده
فراهم میگردد.
٢۵
( 3 – 3 – 1 شبیه سازی کوپلر دو بانده خط شاخهای T شکل
در این قسمت با ایده گرفتن از روشهای قبلـی کـه در فـصلهای بعـد توضـیح داده مـیشـود از ماتریـسهای
ABCD استفاده شده و بعد از نوشتن برنامه کامپیوتری زمینه جهت استفاده از المانهای فـشرده در دو بانـد
فرکانسی دلخواه فراهم گردیده است. از بدست آوردن مقادیر Z و θ که امپدانس مشخصه خطـوط و طـول
الکتریکی آنها هستند با استفاده از فرمولهای موجود در بازههای مختلف که در منابع مختلـف هـم آمـدهانـد
طول و پنهای خطوط چند پورتی مورد نظر بدست میآید که در این پروژه از serenade استفاده شده است
و این مقادیر با دادن فرکانس کار، مشخصه دی الکتریک مورد نظر و امپدانس و طول الکتریکی خط نیـز بـه
سادگی بدست میآیند. در شکل (3 – 1) شمای کلی این نرم افزار آمده است.

شکل :(3 – 1) شمایی از نرمافزار serenade جهت بدست آوردن طول و پنهای خطوط
٢۶
با بستن مدار فوق در نرم افزارهای مختلف نتـایج شـبیهسـازی را مـشاده و در صـورت عـدم نتیجـهگیـری
همانطور که در فصل سوم آمده آنرا optimum میکنیم. در نهایت با ایده گرفتن از کارهای انجـام شـده در
مقالات مختلف DGS های گوناگون را بکار گرفته و نتایج حاصل از آن را آوردهایم.
٢٧
فصل دوم:
تقریبی برای طراحی و بکار بستن کوپلر خط شاخهای
تک بانده و دو بانده وTشکل
٢٨
(1-2 مدار خط شاخهای اندازه فشردهT شکل
دراینجا هدف طراحی کوپلر و در نهایت سیرکولاتور خط شاخهای بهم پیوسـته بـدون اسـتفاده از المانهـای
توده میباشد. اندازه کـوپلر پیـشنهادی تنهـا 45درصـد کوپلرهـای خـط شـاخهای مرسـوم در فرکـانس 2/4
گیگاهرتز میباشد.
اندازه المانهای این نوع کوپلر میتوانند به راحتی با استفاده از عمل قلم زنـی بـرد مـدار چـاپی بـه صـورت
واقعی کشیده شده و برای سیستمهای ارتباطی بیسیم بسیار مفید و پرکاربردند. چرا که اخیراً سیستم ارتبـاط
بیسیم در جهت اهداف کوچک کردن و پائین آوردن هزینه بـه قطعـات کـوچکتری نیـاز دارنـد. از ایـن رو
کاهش اندازه از اهداف قابل توجه در بکاربستن این طراحی میباشد. در پایینترین باند فرکانس مایکروویو،
اندازه کوپلر خط شاخهای مرسوم جهت استفاده عملی بسیار پیچیده و بزرگ است. تکنیکهای زیادی جهـت
کاهش سایز این گونه کوپلرها گزارش شده است. ترکیب خط انتقال با امپدانس بالا و خازنهای فشرده شنت
شده به آنها نیز مورد بررسی قرار گرفته اند.در این موارد خازنها با عایقهایی خاص، مورد نیاز مدارهای شنت
میباشند که در بحث بعدی جهت دو بانده کردن کوپلرهای خط شاخهای πشکل توضیح داده میشود.
مرجع[11] کوپلر خط شاخهای درخطوط میکرو استریپ تک لایه از فلز بدون هیچ گونه المان فـشرده شـده
واضافی ̦ سیمهای اتصال را پیشنهاد می کند.اندازه این گونه کوپلرها حدود 63درصـدطراحی هـای مرسـوم
میباشد. هرچند که قسمتهایی که ناپیوستگی در داخل کوپلر بوجود میآورند نیز همان ناپیوستگیهای ناشی
از اتصال مدارهای استاب شنت مدار باز یا کوتاه میباشند کـه باعـث بوجـود آمـدن مـشکل (over lap)8
میگردند. بنابراین ما در فصل بعدی روی طراحی یک کوپلر خط شـاخهای T شـکل جمـع و جـور جدیـد

٨هم پوشانی
٢٩
متمرکز خواهیم شد و در قسمت بعدی آنها را در کوپلرهای واقعی بکار برده و به تحلیـل و بهینـهسـازی آن
میپردازیم.
این نوع کوپلرها بدون استفاده از هیچ گونه المان فشرده، سـیم و قطعـه ای، مـیتواننـد بـه سـادگی بـرروی
سابستریتها ساخته شوند و در مقایسه با مدارات مرسوم طراحی شده اطلاعات را بخـوبی آشـکار مـیکننـد،
همچنین هماهنگی نزدیک و خوبی ما بین نتایج شبیهسازی و اندازه گیری شده مشاهده می گردد.

دانلود پایان نامه ارشد- مقاله تحقیق

 برای دانلود فایل کامل به سایت منبع مراجعه کنید  : homatez.com

یا برای دیدن قسمت های دیگر این موضوع در سایت ما کلمه کلیدی را وارد کنید :

 

روش مرسوم ومعمولی جهت آنالیز کوپلر T شکل خط شاخهای بر روی استفاده از آنالیز مد نرمال است کـه
در اینجا ما از آن استفاده کردیم و این بدلیل ساختار هندسی آن نیز میباشد.
هر چند که خط با سایز کاهش یافته با طولی کمتر از λ / 4 اندوکتانس و ظرفیت پائینتـری را دارد، منتهـی
جبران اندوکتانس بوسیله افزایش امپدانس مشخصه خط و جبران ظرفیت نیـز بوسـیله اضـافه کـردن خـازن
شنت متصل شده [15] C میباشد. در این پـروژه خـازن C نیـز بوسـیله یـک خـط اسـتاب مـدار بـاز [9]
جایگزین گردیدهاست و معادل آنرا در مدار T شکل قرار دادهایم.

شکل(:(1-2ساختار T شکل خط انتقال ربع طول موج
ساختار T شکل معادل معمولی از یک خط کاهش یافته در شکل (1-2)نـشان داده شـده اسـت کـه در ایـن
شکل Z1،Z2،Z3وθ1،θ2وθ3 امپدانس مشخصه خطوط و همچنین طول الکتریکی آنها را نـشان مـیدهنـد.
لزومی ندارد که جایگاه خط با طول الکتریکـی((θ2 مـدارباز در وسـط خـط کـاهش انـدازه یافتـه مـا بـین
٣٠
Z1وZ2قرار داشته باشد. روابط ما بین این عناصر یعنی امپدانس مشخصه و طولهای الکتریکی را مـیتـوانیم
بوسیله ماتریس ABCD آنها تخمین بزنیم.
با استفاده از روابط قبلی برای طراحی یک کوپلر خط شاخهای πشکل مرسوم در اینجا با معـادل قـرار دادن
ماتریس آن با امپدانس مشخصه خط با طول θ = ±90° و ±ZT داریم:
3 Sinθ 3 JZ 3 Cosθ 1 0 Sinθ JZ Cosθ A B (1-2) j 1 1 1 j Cosθ3 Sinθ3 1 JB Cosθ1 Sinθ1 D  C Z3 2 Z1 (1-2) jB2  jTanθ2 / Z 2 (3-2) N Z1 Z3 (4-2) K Z1 Z 2 (5-2) M Z1 ZT از طرفی با معادل قرار دادن ماتریس فوق با ماتریس خط 90° داریم.
JZT
0(6-2)

0 JZT Sinθ j  Cosθ Z T
Cosθ B A Sinθ j  D C T Z و پس ساده سازی چهار معادله به صورت زیر خواهیم داشت:
(7-2) Cosθ1Cosθ3 − KTanθ2 Sinθ1Cosθ3 − NSinθ1 Sinθ3  0 (8-2) N Cosθ1Sinθ3 − KTanθ2Sinθ1Sinθ3  NSinθ1Cosθ3  M ٣١
(9-2) Tanθ2Cosθ1Sinθ3  Cosθ1Cosθ3  0 K Sinθ1Sinθ3 − 1 − N N (10-2) Sinθ1Cosθ3  KTanθ2Cosθ1Cosθ3  NCosθ1Sinθ3  M با ساده سازی روابط فوق دو معادله زیر را خواهیم داشت:
N 2 M 2 2 − N M 3  Tanθ Tanθ Tanθ N) ,Cotθ ) Tanθ Cotθ 2(11-2) M N N 1 3 1 3 1 (12-2) ( 2 − N 2 M 3 ( Tanθ 2  ) Tanθ 2 − N 2 M 3 ( 3  Sinθ Tanθ2Cosθ K KN MN M معادلات (11-2) و (12-2) نیز مقادیر θ1 و θ2 وθ3 را تحت شرایطی که M و N را داشـته باشـیم بـه مـا
میدهند. برای سادگی کار در اینجا Z1 را برابر Z3 در نظر میگیریم. طـول الکتریکـی θ1 بـر حـسب طـول
الکتریکی θ3 برحسب مقادیر مختلف M رسم گردیده است که در شکل (2-3) نیز آمـده اسـت. در اینجـا
نیز برنامه سادهای با نرم افزار مطلب نوشـته شـده(پیوسـت الـف-(1 و بـه ازای مقـادیر مختلـف N و M
میتوان به ازای θ1 های مختلف مقادیر θ2 و θ3 را بدست آورد.
١θ

٣θ
شکل θ1:(2-2) بر حسبθ3
٣٢
واضح است که طول الکتریکی کل خط کوچک شده( (θ= θ1 + θ3 با افزایش مقدار M نیز کاهش مییابد.
جایگاه خط استاب مدار باز شده در داخل کوپلر خط شاخهای تحـت شـرایط خـاص نیـز تحمیـل گردیـده
است. مقدار طول الکتریکی (θ2) ما بین مقادیر θ2 و θ میباشد. جهت جلـوگیری از مـشکل هـم پوشـانی

(Over lab) خط استاب باز را به انتهای خط اتصال کوتاه وصل میکنیم. θ1 و θ3 به ازای مقادیر شناخته
شده M به یکدیگر تبدیل شده در حالیکه حالت معادله (12-2) تحت N = 1 بدون نغییر باقی میماند. ایـن
نتایج به توانایی دو رابطه بدست آمده اشاره دارد. با بدست آوردن مقـادیر θ1 و θ3 و بـا داشـتن معادلـه
(12-2) مقادیر θ2 وZ2 محاسبه میگردند.
(2-2 طراحی و بکار بستن مدار T شکل و رسم منحنی مشخصه آن
با روشی که در بالا توضیح داده شد به سادگی میتوان انـدازه کـوپلر خـط شـاخهای مرسـوم را کـاهش داد
سابستریت مدار فوق دارای ویژگیهای زیر میباشند:
metal thickness =0 .02mm و h = 0.8mm و Tanδ  0.022 و εr  4.7
امپدانس مشخصه کوپلر خط شاخهای مرسوم 35 اهم در خط اصلی و در شاخه عمودی 50 اهم میباشند.
جهت کاهش دادن اثر افت هادی، افت تشعـشعی و جلـوگیری از مـدهای مـزاحم انتـشار نیـز پهنـای خـط
میکرواستریپ محدود شده و این امر با محدود کردن مقدار امپدانس مشخصه موثر واقع میگردد.
در ابتدا پارامترهای خط کوتاه شده اصلی ( افقی) را بـرای M=1/7 و بـا درنظـر گـرفتنθm1=17° بدسـت
میآوریم که از شکل θm3 = 48 °(2-2) حاصل میگردد. با قراردادن اطلاعات فـوق در رابطـه (12-2) و
٣٣
در نظر گرفتن k=2/6 مقدار θm2=39° (طول الکتریکی استاب باز خط اصـلی) بدسـت مـیآیـد. بـه طـور
مشابه پارامترهای خط شاخهای کاهش یافته را هم بدست میآوریم.
θb2=31 ْ θb3=58 ْ M=1/5 k=3/3 θb1=16
با در دست داشتن مقادیر فوق از نرمافزار Serenade جهت بدست آوردن ابعـاد مـدار چـاپی ) W پهنـای
خطوط) و ) L طول خطوط) اسـتفاده مـیکنـیم. بعـد از بدسـت آوردن ابعـاد فـوق، مـدار را بـا نـرمافـزار
Ansoft designer ترسیم نموده و بعد از تحلیل مدار فوق نیز نتایج اندازهگیری شده را بدست میآوریـم.
مدار چاپی آن در شکل (3-2) نشان داده شده است. و نتایج شبیهسازی در شکلهای (a) (4-2) و (b) نشان
داده شده است.

شکل :(3-2)مدار چاپی خط شانهای T شکل
٣۴

(a)

(b)
شکل S11:(a)(4-2)،S12،S13وS14 و(:(bپاسخ فازی کوپلر خط شاخه ای
مشاهده می شود S11 وS14 در فرکانس مرکزی کمتر از -20dB وS12 وS13 حدود -3dB میباشند.
حال با توجه به نتایج شبیه سازی اندازه گیری شده مستقیم و توان کوپل، افت بـالا بوسـیله سـاختار فلـزی و
افت تشعشعی دیده نمیشود . حوزه مدار کاهش یافته در مقایسه با کوپلر خط شاخهای مرسوم بـشتر از 55
درصد میباشد.
٣۵
مادر بخشهای بعدی مدار فوق را با اسـتفاده از بکـار بـستن (Defected ground structure)
DGS نیز مورد بررسی قرار خواهیم داد و اثرات DGS بر روی نتایج شبیهسازی مورد بررسی قرار خواهند
گرفت.
٢( 3 – کوپلر خط شاخهای π شکل
طراحی یک کوپلر خط شاخهای جدیدی که میتواند در دو فرکانس دلخـواه کـار کنـد از ویژگیهـای مـدار
پیشنهادی اندازه فشرده و ساختار شاخهای میباشد. فرمولهای طراحی روشن و واضـحی از ایـن مـدار بیـان
گردیده، چرا که موضوع مجهولات آن از قیبل امپدانس شاخههای خط مشخص گردیده اند.
فعالیتهایی جهت بررسی و رسیدگی نتایج شبیهسـازی شـده و انـدازه گیـری شـده از عملکـرد کـوپلر خـط
شاخهای میکرواستریپ در فرکانسهای 0/9 الی 2 گیگا هرتز انجام شده است.
کوپلرهای خط شاخهای از معروفترین مدارات پسیو استفاده شده در کاربردهای موج میلیمتری و میکرویـو
میباشند.
هایبریدهای λ / 4 طول موج [10] ,[9] مثالهای خوبی هستند که در باند فرکانسی مناسب دامنـه مـساوی و
فاز 90° در خروجی ایجادی میکنند. آنها عموماً در تقویت کنندههای بالانس شده و میکسرها برای بدسـت
آوردن یک افت برگشتی خوب استفاده شده و در جهت حذف سیگنالهای ناخواسته بوده، اگرچه بـه خـاطر
طبیعت ذاتی باند باریک ، طرح مرسوم بر روی خط انتقال λ / 4 بنا نهـاده شـده، کـاربردش در سیـستمهای
چند بانده و باند وسیع محدود گردیده است.
در سالهای اخیر، گزارشهای متفاوتی در رابطه با افزایش و بالا بردن پهنـای بانـد[11] و تکنیکهـای مـوثر در
کاهش سایز [14] ,[12] در مقالات مختلف عنوان گردیده اسـت. طراحـی کـوپلر خـط شـاخهای بـر روی
٣۶
المانهای توزیع شده فشرده بنا گردیده و همچنین برای کاربردهایی در دو باندفرکانسی نیز پیـشنهاد گردیـده
است. در [16] مولف یک ساختار صفحهای جدید را برای طراحی کوپلرهای خط شـاخهای دو بانـد عنـوان
کرده است هرچند مدار پیشنهاد شده از اشکالات زیر برخوردار می باشد:
-1 پهنای باند محدود ( کمتر از (10MHz
-2 افت داخلی و برگشتی بهینه نشده
-3 فضای اشغالی سابستریت آن خیلی بیشتر از کوپلرهای مرسوم بوده ( برخی از خطوط شاخهای، طولی به
اندازه 0/5λ را دارند)
درطرح پیشنهادی، تمام خطوط شاخهای تنها دارای طول λ / 4 بوده ( اندازه فشرده) و در فرکانس میـانی دو
تا باند فرکانسی بکار بسته شده، همچنین در مقایسه با طرح ذکر شده قبلی پهنای باند عملکرد وسیعتـری را
( > 100MHz ) ایجاد میکند، همچنین ایزولاسیون بین پورتهای بهتر و افت داخلی و برگشتی بهینـه تـری
را دارد ( بخش بعدی).
در قسمت بعد جهت آنالیزکردن، فرمولهای یک کوپلر خط شاخهای با فرمولهای واضح و روشـن نـشان داده
شده، در نهایت جهت رسیدگی و تحقیق، نتایج اندازهگیری و شبیهسازی شده ساختار کوپلر خـط شـاخهای
درباند فرکانسی (900/2000)Mhzکه با تکنولوژی میکرواستریپ ساخته شده آورده شده است.
( 4 – 2 فرموله کردن با استفاده از ماتریس خطوط انتقال
٣٧
شکل (5-2) طرح یک کوپلر خط شاخهای تک باند مرسوم توسط بخشهای خطوط انتقال بـا طـول λ / 4 را
نشان میدهد. در شکل (6-2) مدار معادل برای یـک خـط انتقـال λ / 4 پیـشنهاد شـده کـه شـامل خطـوط
شاخهای به طول الکتریکی θ و امپدانس مشخصه ZA بوده و به جفت المان موازی (jY)9 متصل گردیده.

شکل(:(5-2ساختار کوپلر خط شاخه ای یک بانده مرسوم

(a)

(b)
شکل((a):(6-2ساختار معادل پیشنهادی (b).خط شاخه ای λ / 4

٩ مقدار ادمیتانس خط
٣٨
حال جهت تحلیل ساختار پیشنهادی با در نظر گرفتن عدم افت و بکار بردن فرمـول ماتریـسها، پارامترهـای
ABCD ساختار پیشنهادی نشان داده شده در شکل((a)(6-2 بصورت زیر بیان میگردد.
(13-2) 0 jZ A Sinθ 1 0 Cosθ 1 Cosθ 1 jY 1 jYA Sinθ jY که این ماتریس در نتیجه به ذیل منتج می گردد.
jZASinθ Cosθ −ZAYSinθ (14-2) Cosθ −ZAYSinθ 2ZAYCotθ) 2 2 (1−ZA Y jYASinθ و نیز ماتریس بالا به صورت زیر خلاصه میگردد.
±jZT 0 jZASinθ 0 (15-2) 0 ±j  1 0 j Z T A Z Sinθ با معادل قرار دادن ماتریسهای بالا داریم:
Z A Sinθ ±ZT(16-2)
Cotθ
Y(17-2)
Z A
معادله (15-2) نشان میدهد که ساختار پیشنهاد شده معادل با بخشی از خط انتقـال بـا امپـدانس مشخـصه
ZT± و طول الکتریکی θ = ± 90° میباشد. مطابق با عملکرد یک مدار دو بانده (Dual – band) شـرایط
لازم ممکن است به صورت زیر داده شود.
٣٩
(18-2) Z A Sinθ1 ±ZT
(19-2) Z ASinθ2 ±ZT
کهθ1 و θ2 طولهای الکتریکی معادل شده خط شاخهای در باند فرکانسی مرکزی f1 و f2 میباشد.
روش معمولی حل معادلات (18-2) و (19-2) به صورت زیر میباشد:
3.......و2وn=1
(20-2) θ2  nπ −θ1 (21-2) f1  θ1 f2 θ2 (22-2) (1 −δ) nπ θ1  2 (23-2) (1 δ) nπ θ2  2 (24-2) f2 − f1 δ  f 2 f 1 در نتیجه طول الکتریکی خط شاخهای معادل شده در فرکانس مرکزی (θo)به صورت زیر تعیین میگردد
(θ0 ) = θ1 2θ2  n2π(25-2)

با قرار دادن معادلات (22-2) و (23-2) در معادلات (16-2) و (17-2) خواهیم داشت:
(26-2) ZT Z A  ( nδπ Cos( 2 ۴٠
nδπ ( tan( 2 f1 , f  Z A (27-2) y  nπδ ( − tan( 2 f2  , f Z A برای مقادیر 5.....و3وn=1 (28-2) ZT Z A  ( nδπ Sin( 2 nδπ ( −Cot( 2 f1  , f ZA (29-2) y  nπδ ( Cot( 2 f2 , f  ZA برای مقادیر..... 6و4وn=2 در معادلات بالا مقادیر مدار معادل داده شده بـرای دو بانـد فرکانـسی دلخـواه f1 وf2 کـه همـان y و ZA
هستند به دست میآیند.
(5-2 نتایج شبیهسازی مدار π شکل بدون استفاده از استاب
با در نظر گرفتن امپدانس خطوط عمودی zo=50Ω وخطوط افقی35 و طول الکتریکی 90درجه و نیـز قـرار
دادن آنها در serenade مقادیر طول(( L و پهنای خطوط (w) را بدست آورده و بادر نظـر گـرفتنf=1/45
و بستن مدار در قسمت شماتیک نتایج حاصل را می بینـیم.در شـکلهای((7-2 الـی (8-2) نتـایج حاصـل از
شبیه سازی کوپلر بدون استفاده از المانهای شنت در فرکانس مرکزی نشان داده شده است.
۴١

شکل(S13 ̦S12 ̦ S11:(7-2 وS 14 کوپلر بدون استاب
مشاهده می کنیم مادیرS11و S12 در فرکانس مرکزی کمتر از -20dB بوده یعنی پورت 1 از 4 ایزوله است
وS13وS12 حدوداً dB٣- می باشد .

شکل(:(8-2زاویهS 12 و S14 برای مدار بدون استاب
۴٢
(6-2 تحقق جهت دوبانده کردن مدار
دربخش قبل روش مشخصی برای طراحی یک کوپلر دو بانده (dual – band) به صورت فرمـولی تحلیـل
و تجزیه گردید. نتایج نشان میدهند روشهایی جهت انتخاب مقدار n و همچنین راههای مختلف در بدسـت
آوردن مقادیر المان شنت با ادمتیانس ورودی (Y) که در معادلات (27-2) و (29-2) توضیح داده شده بودند
وجود دارد.جهت معادل سـازی و نـشان داد ن توپولـوژی دو تـا مـدار در اینجـا مقـدار n را یـک در نظـر
میگیریم.
(1 -6-2 استفاده از استاب مدار باز ( ربع طول موج)
با استفاده از معادلات (22-2) و (23-2) ادمیتانس ورودی یک استاب مدار باز بـه صـورت زیـر مـیتوانـد
باشد.
δπ ( Cot( f1 , f  2 ZΒ (30-2) yoc  ( δπ −Cot( f2 , f 2 ZΒ که در اینجا ZB نیز امپدانس مشخصه استاب مدار باز میباشد . از ایـن رو بـا ترکیـب معـادلات (27-2) و
(30-2) مقدار ZB به صورت زیر بدست میآید: (31-2) Z T ZB  δπ δπ ( )Tan( Sin( 2 2 ۴٣

شکل (9-2) ساختار کوپلر پیشنهادی با استاب مدار باز
در شکل (9-2) ساختار نهایی ( با ساده سازی بوسیله ادغام استابهای شنت موازی شده ) از یـک کـوپلر دو
بانده (dual – band) با تمام خطوط شاخهای جایگزین شده بوسیله مدار پیشنهاد شده شکل (6-2) نـشان
داده شده است و نتیجتاً مقادیر Z3, Z2, Z1 بوسیله معادلات زیر تعیین میگردند.
(32-2) 1 . Z0 Z1  ( δπ Cos( 2 2 (33-2) 1 Z2  Z0. ( δπ Cos( 2 (34-2) 1 . 0 Z Z3  δπ δπ 2 1  ( )Tan( Sin( 2 2
(2-6-2 استفاده از مدار اتصال کوتاه ( طول ( λ2

به طور مشابه ادمیتانس ورودی یک استاب اتصال کوتاه میتواند به صورت زیر بیان گردد:
۴۴
f1 , f Cotδπ Z B (35-2) ysc  Cotδπ − f2  , f Z B شکل (10-2) (مدار چاپی) Layout یک کوپلر اصلاح شده با اتصالات شنت کوتاه شده نشان میدهد کـه
امپدانس مشخصه استاب شنت به صورت زیر محاسبه میگردد.
(36-2) 1 . 0 Z Z3  δπ 2 1  )Tanδπ Sin( 2
شکل (10-2) ساختار کوپلر پیشنهادی با استاب اتصال کوتاه
در تئوری نیز کوپلر پیشنهاد شده میتواند در هر دو باند فرکانسی دلخواه عمل کرده، اما در عمل تعیین رنـج
امپدانسی ساختار کوپلر میتواند مقداری حقیقی پاشد.
۴۵
واضح است که با انتخاب مناسبی از شکل مدار برای رنجهای متفاوتی از کـسر پنهـای بانـد ( 0/2 تـا 0/3 و
همچنین 0/3 تا ( 0/5 کوپلر پیشنهاد شده ممکن است امپدانس خطوط که تنها 30 الی 90 اهم تغییر میکنـد
در آنها بکار برده شود.
( 7- 2 آنالیز(تحلیل) مدار π شکل خط شاخهای دو باند و مشاهده نتایج شبیهسازی :
جهت اثبات و تأیید عملکرد، یک کـوپلر خـط شـاخهای میکرواسـتریپ دو بانـده در فرکانـسهای 0/9 و 2
گیگاهرتز طراحی و شبیهسازی شده و روی کسری از پهنای باند محاسبه شده((δ= 0/38 بنا نهاده شدهاست.
ساختار فشرده یک استاب مدار باز با طول λ / 4 جهت بکار بستن نیز مورد استفاده قـرار گرفتـه اسـت . از
معادلات (32-2) الی (35-2) مقادیر Z3, Z2, Z1 حدود 42/7 و 60/6 و 54/4 اهم نیز بدست آمـده اسـت.
جهت بهتر کردن دقت کار، پاسخ فرکانسی ساختار کامل شـامل ناپیوسـتگی و اثـر زیـر لایـه (Substrate)
بهینه شده با استفاده از یک مدار شبیه سازی شده اشکال (11-2) الی (14-2) پاسـخ فرکانـسی شـبیهسـازی
شده مدار نهایی از یک کوپلر دو بانده را نشان میدهند. مطابق با اثر یـک اسـتاب شـنت تلفـات داخلـی در
فرکانس مرکزی (1.45GHz) صفر گردیده که به حذف هر سیگنال مداخله کننده کمک میکند. کوپلر فوق
سابستریتی با ثابت اللکتریک εr = 3/38 و ضخامت h = 0/81mm میباشد. حال با اسـتفاده از نـرم افـزار
Serenade ابتـدا مقـادیر خطـوط یعنـی پهنـای خطـوط W1 ،W2،W3و طـول آنهـا L1،L2،L 3 را در
فرکــانس مرکــز 1/45 بدســت مــیآوریــم و بــا بــستن مــدار در ایــن فــرمافــزار مقــادیر پارامترهــای
S11،S12،S13وS14را برای باند فرکانسی دوبل شبیهسازی کردهایم.
۴۶
جدول(:(1-2مشخصات الکتریکی وفیزیکی مدار در دو باند امپدانس طول الکتریکی پهنای خط طول خط Z1=42.7 θ1=90 W1=2.38mm L1=31.25mm Z2=60.4 θ2=90 W2=1.36mm L2=31.95mm Z3=54.4 θ3=90 W3=1.63mm L3=31.73mm
شکل(:(11-2نتایج شبیه سازی(افت برگشتی(S11
۴٧

شکل(:(12-2نتایج شبیه سازی(S12و(S13

شکل(:(13-2نتایج شبیه سازی((S14
پارامترهای تشعشتی در این شبکه آنالایزر روی رنج فرکانسی از 0/1 الی 4 گیگاهرتز انجام میگردد.
۴٨

شکل(:(14-2نتایج شبیه سازی(پاسخ فازمدار با استاب)
شکلهای (11-2) الی (14-2) پاسخ اندازهگیری شده کوپلر در فرکانـسهای مرکـز دو تـا بانـد عملکـرد کـه
0/9GHz و 2GHz میباشد نشان میدهند..افت برگشتی و ایزولاسیون پورت بهتر از -20dB در فرکانسی
مرکزی دو باند بدست آمده است هر چنـد تـضعیف سـیگنال بـالا تـر از 50dB جـذب شـده در فرکـانس
1/41GHz نیز میباشد.
درمقایسه با طراحی یک کوپلر تک بانده، افت داخلی اندازهگیری شده دردو پـورت خروجـی تنهـا 0/4dB
بالاتر از مقدار واقعی آن((-3db میباشدو این بـاور وجـود دارد کـه ایـن اخـتلاف اساسـاً ناشـی از وجـود
ناپیوستگیهای اتصالات و اثر انتهای باز نشان داده شده در شبیه سازی میباشد.
طراحی و بکار بستن کوپلر خط شاخهای فشرده صفحهای بالا نیز درطراحی کـوپلری بـا دو بانـد فرکانـسی
کوچک و بزرگ بکار میرود.
۴٩
فصل سوم:
طراحی مدار میکرواستریپ فشردهT شکل با اندازه کاهش
یافته در دو باند فرکانسی
۵٠
(1-3 دوبانده کردن مدار T شکل خط شاخهای کوچک شده با توجه بـه رونـد
ارائه شده در دو بانده کردن کوپلرπ شکل ( 900MHz و (2400MHz
در این بخش ابتدا با روش دستی و استفاده از ماتریسهای ABCD کوپلرخط شاخهای و معـادل قـرار دادن
آن با ماتریس ABCD یک خط ±90°، طول الکتریکی و امپدانس مشخصه کوپلر خط شـاخهای بـا تبـدیل
θ به ' θ θ) f 2  ' (θ بوده را در حالت دو بانده معادل ساخته و در نهایت بوسیله برنامه ساده کامپیوتر که f1 بر اساس اطلاعات موجود نوشته شده، خطای موجود را در بدست آوردن θ و امپدانس مشخصههـایی کـه
برای هـر دو فرکـانس دلخـواه بـالا و پـائین 0/9GHz)و(2/4GHzصـدق کنـد بـا کمتـرین درصـد خطـا
0/4)درصد) درنظر میگیریم و با شرایط در نظر گرفته شده مقادیر θ و Z را بدست میآرویم.
همانطور که در بخش قبل نیز گفتیم با معادل سازی مدل T شکل خطوط استاب شنت متـصل شـده از نـوع
مدار باز بوده و این استاب خود باعث کاهش طول خط می گردد.
3 Sinθ' 3 jZ 3 Cosθ' 0 1 Sinθ' jZ Cosθ' A B (1-3) j − 1 1 1 j 3 Cosθ' 3 Sinθ' 1 jβ'2 Cosθ' Sinθ'  Z3 1 1 Z1 C D در بخش قبل مقادیر β2 و Z1 و Z1 ، Z1 بـا مقـادیر معـادل آن آورده شـده انـد و در اینجـا θ f2 θ' Z Z Z f 3 2 T 1 میباشد.
با معدل قرار دادن ماتریس فوق با خط -90 درجه داریم:
− jZ 0 Sinθ' jZ Cosθ' B A (2-3) T − j  T j 0 Cosθ' Sinθ'  ZT ZT C D ۵١
وبا ساده سازی روابط فوق داریم:
(3-3) Cosθ'1Cosθ'3 −kTanθ'2 Sinθ'1 Cosθ'3 −NSinθ'1 Sinθ'3  0 (4-3) N Cosθ'1 Sinθ'3 −kTanθ'2 Sinθ'1 Sinθ'3 NSinθ'1 Cosθ'3  − M (5-3) K 1 Cosθ'1 Sinθ'3 Cosθ'1 Cosθ'3  0 Tanθ'2 Sinθ'1 Sinθ'3 − − N N (6-3) Sinθ'1 Cosθ'3 KTanθ'2 Cosθ'1 Cosθ'3 NCosθ'1 Sinθ'3  −M در روابط بالا f2  θ'3 f2  θ'2 f2  θ'1 f 3 θ f 2 θ f θ 1 1 1 1 مقادیرf1 =900MHz و f2 =2400MHz می باشند. با ساده سازی روابط (3-3) و (4-3) به معادلا ت زیر میرسیم. (7-3) Cosθ'3 '1  − Sinθ M (8-3) Sinθ'3 − M Cosθ'1  N (2-3 استفاده از برنامه کامپیوتری ساده جهت بدسـت آوردن پارامترهـای مـدار دو
بانده
حال نیز برنامه ای با نرم افزار مطلب نوشتهایم و میخواهیم طولهـای الکتریکـی و امپـدانس مشخـصههـای
کوپلر و درنهایت سیرکولاتور موردنظر را در شرایطی بدست آوریم که خطاهای زیر حـاکم باشـند یعنـی در
آن واحد شرایط برای فرکانسهای بالا و همچنین پائین (استفاده از دو باند فرکانسی) موجود باشد.
۵٢
(9-3) N f 2 θ1 )Tan( f 2 Tan( 0.4 θ3 ) − M 2 f1 f1 (10-3) 0.4 θ3 ) f2 Tan( 2 − N 2 M θ2 ) − f2 Tan( f1 kN f1 (11-3) 0.4 θ3 ) f 2 Sin( M θ1 )  f 2 Cos( f1 N f1 برنامه نوشته شده در نرم افزار مطلب در پیوست الف ارئه شده است.
طول الکتریکی و امپدانس مشخصههایی که در شرایط خطای بالا بر قرار باشند جوابها میباشند کـه شـرایط
برای استفاده درحالت دو باند فرکانسی را دارند. θ1و θ2 وθ3 وZ1وZ2وZ3 در شرایط فـوق را مطـابق بـا
برنامهای که آورده شده بدست میآیند.
(3-3 آنالیز(تحلیل) مدار T شکل دو بانده در چند محـیط ( نـرم افـزار) مختلـف و
مشاهده نتایج حاصل
با قرار دادن مقادیر بدست آمده از برنامه نوشته شده که برای استفاده در دو باند فرکانـسی دلخـواه در نظـر
گرفته شده در روابط زیر و یا با استفاده از محیط serenade طولهای Lm1و)Wm1پهنا وطول خط شاخه
اصلی)Lm3و)Wm3پهنا وطول خط متصل به Zm1 در خط اصلی)Lm2و)Wm2پهنا وطول استاب مـدار
بــاز در خــط اصــلی)Lb1 و )Wb1پهنــا وطــول خــط متــصل بــهZm2در خــط عمــودی)وLb1
،Wb1،Lb2وWb2را بدست میآوریم.
۵٣
(12-3) 4 π εr −1 1 Z 0 2(εr 1) 1 (1/ εr )Ln π )  2 (εr 1)(Ln 2  119.9  H (13-3) −1 1 1 exp H W ( − ( 4 exp H 1 8 h (14-3) −2 4 Ln 1  π )(Ln 1 εr − 1 − 1 εr  ε eff  ) ) 1 π εr 2 1 εr  2H ' 2
با در دست داشتن مقادیر فوق مدار را در نرم افزارهـای Serenade و Advance designer (ADS)
sys-- ترسیم و نتایج شبیهسازی راعلاوه در ansoft مشاهده میکنیم منتهی در نهایت مقدار پهنـای بانـد
را حدوداً در Optimom 10% کرده و نتایج حاصل در زیر آورده شده اند.
h = 0/762mmεr =3/55 Tanδ  0. 022
در شکلهای((1-3و((2-3و((3-3 شماتیک ومدارچاپی و پاسخ مـدار شـبیه سـازی شـده در نـرم افزارهـای
مختلفی نشان داده شده است.

(a)
۵۴

(b)
شکل((a ) 🙁 1-3شماتیک (b)مدارچاپی (designer,hfss)ansoft
در جدول((1-3و(2-3 )با در دست داشتن مقادیر ابتدایی از المانهای مدار که توسط روابـط((12-3 الـی(-3
(14بدست آمده اند بازهای جهت حد بالا وپایین المان ها در نظر گرفته شده است و به سمت اهدافی که در
جدول((2-3 امده optimom انجام می گردد
.جدول(:(1-3دو بازه فرکانسی ودو هدف مورد نظر پروژه 905mhz 895mhz Frange1 باند فرکانس اول
2.45ghz 2.35ghz Frange2 باند فرکانس دوم
-20db lt ms12=-3.5db w=3 ms13=-3.5db w=3 ms14 -20db lt ms11 Goals1 هدف اول
-20db lt ms12=-3.7db w=3 ms13=-3.7db w=3 ms14 -20db lt ms11 Goals2 هدف اول
۵۵
جدول(:(2-3بازه بالا وپایین جهت optimom هدف بازه بالا مقدار اپتیمم شده بازه پایین نام المان
7MM? 5.69180mm ?5mm lb1
12.5MM? 11.35000mm ?10mm lb2
41MM? 39.57900mm ?37mm lb3
11.5MM? 10.77600mm ?9.5mm lm1
16.5MM? 15.36700mm ?14.5mm lm2
40MM? 38.67200mm ?37mm lm3
0.8MM? 0.16152mm ?.08mm wb1
1.2MM? 0.95112mm ?0.6mm wb2
2.5mm? 1.45870mm ?0.8mm wb3
2.1MM? 1.65260mm ?1mm wm1
0.5MM? 0.20507mm ?0.1mm wm2
3.5MM? 2.70090mm ?2mm wm3
2.5MM? 0.20010MM ?0.1mm wp

(a)
۵۶

(b)

(c)
شکل(S 11 :(2-3، S12،S13و S14 مدار شبیه سازی شده در ADS(c) SERANADE(b) ANSOFT(a)
۵٧

شکل(:(3-3پاسخ فازی مدار 2بانده
مشاهده میگردد که مقدار پارامترهای تضعیف در 0/9 و 2/4 گیگاهرتز -3dBو -20dbمیباشند.
در بخش بعدی در مورد اثرات DGS و مشاهده تاثیرات آن بروی این کوپلر بحث میکنیم.
۵٨
فصل چهارم:
بررسی انواع مختلف DGS و اثرات آن بر روی خطوط
میکرواستریپ
۵٩
DGS (1-4 چیست؟
DGS نیز شبکهبندی قلم زده شده ای است با شکل اختیاری که بر روی صفحه زمین قـرار مـیگیـرد و در
شکلهای T ، H ،دمبلی و حلزونی و...بکار میروند.
در شکل (1-4) انواع مختلف DGS نشان داده شده است.

شکل(H(a) :(1-4 شکل T(b) شکل (c) هلزونی شکل (d) دمبلی شکل
(2-4مشخصات کلی DGS
در ساختار DGS مشخصه های زیر رامی توان عنوان کرد:
-1 تغییر اندازه شکاف باند نوری . (PBG)10
-2 دارا بودن ساختارهای پریودیک وغیر پریودیک.
-3 به سادگی نیز مدار معادل LC را میسازد.

10 Photonic band gap
۶٠
(3-4 کاربردهای DGS
-1 در تشدید کنندههای صفحهای
-2 بالا بردن امپدانس مشخصهخط انتقال
-3 استفاده در فیلتر ،کوپلر و سیرکولاتور، اسیلاتور، آنتن و تقویت کنندهها
(4-4 ویژگیهای DGS
-1 پوشش میدان روی صفحه زمین را مختل میکند.
-2 بالا بردن ضریب گذردهی موثر.
-3 بالابردن ظرفیت موثر و اندوکتانس خط انتقال
-4 از بین بردن هارمونیکهای اضافی با تک قطب کردن ویژگی ) LPF11 فرکانس قطع و تشدید)
(5-4اثر DGS دمبلی شکل بر روی خطوط میکرواستریپ
DGS نیز بوسیله الگوی کـم کـردن قلـم زنـی، در صـفحه زمـین مـدار ایجـاد مـی گـردد.. در ابتـدا خـط
میکرواستریپی با الگوی DGS از نوع دمبلی شکل نشان داده شده است و تـأثیر شـکاف بانـد خـوبی را در
بعضی ار فرکانسهای معین نیز ایجاد می کند .[21]
DGS در طراحی مدارات امواج میلیمتری و مایکرویو خیلی زیاد بکار میرود . اخیراً DGSهای متوالی بـا
کاستن الگوهای مربعی از مدارات صفحهای کـه ویژگیهـای Slow wave و stop band بـسیار خـوبی را

11 Low pass filter
۶١
تولید میکنند مورد بررسی قرار گرفته که در تقویت کنندهها و اسیلاتورها بیشتر مورد استفاده قرار گرفتهانـد
.[23] [ ,22]
در مقایسه با DGS پریودیک قبلی [21] و [22] یک نـوع DGS پریودیـک بهتـر و قـویتـر نیـز پیـشنهاد
1
گردیده که ابعاد مربعات کاسته شده متناسب با توزیع دامنه تابع نمـایی ) e n کـه n عـدد صـحیح اسـت)

میباشد.
در شکل((2-4مدار دو پورتی بدون DGS نشان داده و پارامترهـایS حاصـل از آن بـا ansoft در شـکل
(3-4) آمده است.

شکل(:(2-4خط میکرواستریپ دو پورته باεr=10 وh=1.575

شکل(:(3-4پارامترهایSمدار شکل((2-4
۶٢
به منظور بررسی این اثرات توسط DGS پریودیک نیز یک عدد مدار DGS پریودیک متحدالـشکل و دو
تا مدار DGS پریودیک قوی شده نیز در اینجا طراحی و اندازهگیری شدهاند. اندازهها نـشان مـیدهنـد کـه
نمایشهای اخیر اجرای نقش دقیقی توسط متوقف شدن رپیل و بزرگ کردن پهنـای بانـد را ایفـا مـیکنـد.در
شکل((4-4 دو پورتی با DGS دمبلی شکل نشان داده شده و نتیجه شبیه سازی شده این خـط بـا ansoft
در شکل((5-4رسم گردیده است.

شکل(:(4-4مدا با DGS دمبلی شکل

شکل(:(5-4پارامترهایS مدار باDGS دمبلی شکل
در بالا می بینیم فرکانس قطع ومقدار تضعیف کاهش می یابند.
( 1 – 5 – 4 الگویDGSدمبلی شکل و ویژگی شکاف باند
۶٣
نمای شماتیک مدار دمبل شکی DGS در شکل (4-4) نشان داده شده است .خـط میکرواسـتریپ رو قـرار
گرفته و DGS نیز در زیر صفحه فلزی زمین قلم زده شده است. طرح DGS توسط خطوط دش مـشخص
شدهاند. پهنای خط نیز برای امپدانس مشخصه 50 اهم تعیین گردیده است. ضـخامت سابـستریت زیـر لایـه
1/575 میلیمتر و ثابت دی الکتریک εr = 10 میباشد. در [20] آمده که شـکاف قلـم زده شـده و کاسـتن
مربعی قلم زده شده با ظرفیت موثر خط و اندوکتانس خط نیز متناسب میباشد و وقتی ناحیه قلـم زده شـده
کاسته شده مربع شکل کاهش می یابد و فاصله شکاف نیز 0/6 میلیمتر نـشان داده شـده اسـت، انـدوکتانس
موثر کاهش یافته و این کاهش اندوکتانس نیز فرکانس قطع (fc) را بالا میبرد که این قضیه در شکل (7-4)
نشان داده شده است. در اینجا ما نیز این کار را با Ansoft انجام دادهایم.
( 2 – 5 – 4 ایجاد DGS دمبلی پریودیک قویتر
نمایش شماتیک DGS پریودیک با الگوهای مربعـی واحـد بـرای مـدارات صـفحهای [21] نـوع 1 نامیـده
میشود که در شکل (6-4)(a) آمده است.مدار ما در اینجا نیز خـط میکرواسـتریپ 50 اهمـی و نیـز5 عـدد
الگوهای مربع متحدالشکل با دوره یکسان d = 5mm میباشند.پهنای طرفین مربعها و فاصله شکاف هـوایی
ما بین آنها 4/5 (g) میلیمتر و 0/6 میلیمتر میباشند.
براساس نوع 1 ، متحدالشکل بودن توزیع پنج عدد الگوی مربعی توسط یک شکل غیر واحد توزیع میگردد.
حوزه المانهای مربعی نیز متناسب با توزیع دامنه تابع نمایی e1/ n میباشد.در اینجا دامنه سـوم از پـنج المـان
مربعی شکل نیز 4/5mm میباشد.پس نوع دوم بوده و دامنه المـان توزیـع شـده بـر اسـاس زیـر مـشخص
میگردند.
2/3mm2/7mm4/5mm(1-4)
۶۴

شکل (a) :(6-4) نوع1 ، (b) نوع2، (c) نوع3
استفاده از توزیع ارتفاع غیر واحد DGSهای پریودیک، نوع دوم را تشکیل می دهند که در شکل (6-4)(b)
نشان داده شده است. براساس نوع دوم، دیگر مدار DGS پریودیک قوی شـده، یـک خـط میکرواسـتریپ
جبرانی را دارد که نوع سوم نامیده میشود. در شکل (6-4)(c) آمده است.خط میکرواستریپ جبرانی شـامل
۶۵
یک خط 50 اهمی و یک خط عریض میباشد. همچنین بزرگی المانهای DGS توسط رابطه سوم مشخص
گردیده است. المانهای الگوی مربعی غیر هم شکل نیز دارای دوره مساوی d=5mm بوده و فاصـله هـوایی
ثابت d = 0/6mm دارند که در شکل (6-4) نوع دوم و سوم خطوط میکرواستریپ رو قـرار دارد و DGS
ها نیز در صفحه زمین فلزی کنده شده و توسط خطوط دش مشخص شدهاند.
(3-5-4اندازهگیریهای مربوط به DGS دمبلی شکل
سه نوع مدار DGS پریودیک که ذکر شدند مورد بررسی و اندازهگیری قرار گرفتهاند، نتایج اندازهگیری نیـز
در شکل (8-4)((a)-(c)) نشان داده شده هستند . این نتایج به طور خلاصه در جدول (1-4) آمده است.
جدول(:(1-4مقایسه DGS های واحد وپریودیک وتوزیع نمایی

شکل(:(7-4پارامترهایS برای DGS دمبلی شکل
۶۶

(a)

(b)

(c)
شکل(:(8-4 مقایسه پارامترهای S مدارهای (a) DGSنوع(b) 1نوع(c) 2 نوع3
۶٧
سابستریت این مدارات دارای h = 1/575 و εr = 10 هستند. این اندازه گیـریهـا توسـط Ansoft انجـام
شده و نشان داده شدهاند.
همان طوری که در جدول آمده، 20dB ایزولاسیون پهنای باند برای انواع 1و 2و 3 نیز در فرکانسهای 3/05
و 4/18 و 4/26 گیگاهرتز میّاشند.
مدارهای DGS پریودیک پیشنهاد شده نوع 2و 3 پهنـای بانـد ایزولاسـیون 20dB را بهتـر 37% و (39/7%
میکند.در ناحیه پائین گذر، اولین افت برگـشتی و پیـک افـت برگـشتی بـرای نـوع 3، مقـادیر -46/7dB و
-30/9dB بوده و در صورتیکه این مقادیر در نوع 1 نیز -10/8dB و -4/9dB هستند.اولین افت برگشتی و
ماکزیمم افت برگشتی نیز در 4 بار (لحظه) بهتر شده و بنابراین ر پیلها به صورت موثری از بـین رفتـهانـد و
پهنای باند موثر برای نوع سوم افزایش و فرکانس قطع 3dB به صورت مختصر و کم تغییر پیدا میکند.
(6 – 4بررسی اثرات DGS های هلزونی بر روی هارمونیکهای تقسیم کننده توان
در اینجا نشان خواهیم داد تکنیکهای موثری از حذف هارمونیک دوم و سوم برای یـک تقـسیم کننـده تـوان
ویل کینسون (WILLKINSON)با استفاده از DGS هلزونی شکل را، که ما در مدار کـوپلر از ایـن نـوع
DGS استفاده کردهایم.
شکاف باند الکترومغناطیسی و برهم زدن ساختار زمین اخیـراً نیـز کـار بردهـای متفـاوتی را در مـایکرویوو
فرکانس موج میلیمتری با شکلهای مختلف دارند [22] و [24] و DGS خط میکرواستریپ نیـز بـا بـر هـم
زدن مصنوعی صفحهای زمین در ویژگی رزونانس مشخـصه انتقـال تغیراتـی ایجـاد مـیکنـد. در یـک خـط
میکرواستریپ مطابق با اندازه DGS یا بر هم زدگی که روی صفحه زمین ایجاد میگردد، حذف باند بیـشتر
۶٨
در فرکانس رزونانس صورت میگیرد. همچنین DGS باعث بوجود آمدن اندوکتانس موثر اضـافی در خـط
انتقال میگردد. افزایش اندوکتانس موثر از ایجاد DGS باعث افزایش طول الکتریکی خط انتقال نـسبت بـه
یک خط متداول میگردد که خود نیز باعث کاهش اندازه مدارات موج میلی متر و مایکرویو میگـردد. [21]
، در طراحی فیلترها ،تقسیم کنندههای توان و تقویت کنندهها، ویژگی حذف باند و اثر موج آهـسته (Slow
wave) توسط DGS نیز بسیار مورد نظر می باشد [22]و [23]
هارمونیک های ناخواسته تولید شده با ویژگی غیر خطی مدارات اکتیو نیاز به حذف کردن دارند. در مدارات
مایکرویو و فرکانس بالا ویژگی حذف باند توسط DGS میتوانـد در متوقـف کـردن هارمونیکهـای مـورد
استفاده قرار گیرد [22] و .[23] با یـک DGS هلزونـی شـکل متقـارن، (یـک تـک ( DGS حـذف تـک
هارمونیک را خواهیم داشت، وDGS پریودیک در جهت حـذف هارمونیـک دوم و سـوم بکـار مـی رونـد.
DGS های آبشاری و پشت سرهم باعث افزایش افت داخلـی شـده و بهمـین دلیـل در مـدارات بـا انـدازه
کوچک نیز استفاده از ان محدود گردیده است. در اینجا ساختار DGS هلزونی شکل غیر متقارن نیز جهـت
حذف هارمونیکهای دوم و سوم بطور همزمان پیشنهاد گردیدهاند. به طور مـوثر یـک تـک DGS هلزونـی
غیرمتقارن باعث از بین بردن باند فرکانس دوم میگردد و نیاز به ناحیه کوچکی هم جهت نقش بـستن دارد.
تقسیم کننده توان ویل کینسن با بکار بستن یک DGS هلزونی غیـر متقـارن در خطـوط λ4 باعـث حـذف

هارمونیک دوم شده و اندازه آن نیز با اثر موج آهسته کاهش مییابد. مشاهده میگردد به دلیل ذکـر شـده در
این پروژه ما از این گونه DGS استفاده ننمودهایم. تقسیم کننده Willkinson پیشنهاد شده به خـوبی یـک
تقیسم کننده توان مرسوم، در فرکانس کار خواهد بود.
۶٩
(7-4مدل مداری و هندسه DGS هلزونی نا متقارن
در شکل (9-4) هندسه DGS هلزونی روی صفحه زمین خط میکرواستریپ که ابعـاد کنـده شـده هلزونـی
شکل در سمت راست و چپ متفاوت از یکدیگر هستند آمده است. برای هندسه این DGS نامتقارن مطابق
با کنده شدهگی سمت چپ و کندهشدگی سمت راست دوتا فرکانس عملکرد متفاوت وجود دارد. مشخـصه
انتقال خط میکرواستریپ با هندسه DGS نامتقارن ویژگی حذف باند در فرکانس تشدید را دارد.

شکل (9-4) هندسه DGS هلزونی روی صفحه زمین خط میکرواستریپ
فرکانس تشدید ممکن است با تغییر کردن ابعاد DGS عوض گردد. مقایسه مشخصه انتقال DGS هلزونـی
با ابعاد مختلف متقارن و غیرمتقارن در شکل (10-4) آمدهاست. امپدانس مشخصه خط 50 اهـم مـیباشـد.
برای هندسه هلزونی متقارون ( A=A'= 3mm و (B=B' = 3mm تنها یـک فرکـانس تـشدید (
(f=2/93GHz وجود دارد در صورتی که در یک DGS غیر متقارن فرکانس تشدید به دو فرکانس مختلـف
تبدیل میگردد. برای یک DGS نامتقارن با A = A' = 3/5mm و B = B' = 2/6mm همان طوری که در
شکل (10-4) مشاهده میگردد دو فرکانس تشدید مختلف دیده میشـودf=2/56GHz وf=4/22GHz کـه
این نتایج نشان میدهند DGS هلزونی نا متقارن با اندازههای متفاوت روی صفحه زمین در دو طرف خـط،
٧٠
فرکانسهای رزونانس مختلف را میتوانند ایجاد کنند.در هندسه نا متقارن DGS نیز میخواهیم بدانیم که بـه
چه صورتی فرکانس تشدید مطابق با بر هم زدگی چپ و راست خط با تغییـر انـدازه بـر هـم زدگـی رفتـار
میکند.

شکل(:(10-4پارامترهای انتقال خط با DGS متقارن( ( A = A' = B' = 3mm ونامتقارن A = 3/4m) و (B = 2/6 mm

شکل(:( 11-4 فرکانس روزنانس ناشی از بر هم زدگی سمت چپ و راست خط بر حسب تابعی از B/A
٧١
فرکانس تشدید ناشی از بر هم زدگی سمت چپ خط و سمت راست خط در شکل (11-4) بعنوان تابعی از
اندازه بر هم زدگی سمت راست وقتی که اندازه سمت چپ ثابت باشد (A = A' = 2mm) رسم گردیـده
است. اندازه این آشفتگی هلزونی به صورت یک مربع در نظر گرفته شده (B = B' , A = A') .وقتـی کـه
اندازه برهم زدگی سمت راست از مقدار سـمت چـپ کـوچکتر اسـت (B/A<1)، فرکـانس رزونـانس در
سمت راست نیز بزرگتر از مقدار سمت چپ خواهد بود. هنگامیکه مقدار A با B برابر گردد دو تا فرکـانس
رزونانس ازهم پاشیده شده و به یک فرکانس تبدیل میگردد DGS) متقارن). باز وقتی کـه بـر هـم زدگـی
سمت راست افزایش پیدا کند B/A) زیاد شود)، فرکانس تشدید ناشی از بر هم زدگـی سـمت راسـت نیـز
کاهش مییابد. از این رو اندازه سمت چپ ثابت شده و مشاهده میگردد که فرکانس رزونانس ناشـی از بـر
هم زدگی سمت چپ تغییرات آهستهای خواهد داشت تا وقتی که B/A مقدار واحد شود.
مشخصه فرکانسی یک DGS متقارن با مدار رزوناتور RLC موازی میتواند مدل گردد. پارامترهای مـداری
معادل نیز از مشخصه انتقال شبیهسازی شده میتواند گرفته شود.
DGS نا متقارن نیز میتواند با دو تا رزوناتور RLC موازی که به صورت سدی متصل شدهاند مدل گـردد.
شکل((12-4، به همین جهـت مشخـصه انتقـال آن دو تـا فرکـانس تـشدید متفـاوت دارد. در مـدار معـادل
پارامترهای مدار اولین رزوناتور از مشخصه فرکانسی رزونانس بر هم زدگی سمت چپ گرفتـه مـیشـود در
حالیکه رزوناتور دوم بوسیله مشخصه رزونانس بر هم زدگی سمت راست مشخص می گردد. از نتـایج شـبیه
سازی پارامترهای اسکترینگ، پارامترهای مدار رزوناتور برای بر هم زدگی سمت چپ و راست بـه صـورت
زیر مشخص میگردند.
(۴-٢) C L,R W CL,R  ( 2 −W 2 (W 0 2Z C L,R 0 L,R ٧٢
(۴-٣) 1 LL,R  4π2 f02 L,R CL,R (۴-۴) 2zo RL,R  1 1 ))2 −1 − (2Z0 (W0 L,R CL,R − W0 L,R LL,R S11 (W0 L,R )2
شکل( 🙁 12-4 مدار معادل بخش DGS هلزونی نامتقارن
در اینجا اندیس R, L نیز پارامترهای برهم زدگی سمت چپ و راست را بیان می کنند. W0 فرکانس تشدید
و WC فرکانس قطع -3db را مشخص میکنند. Z0 امپدانس مشخصه خط انتقال می باشد.
(8-4حذف هارمونیکها در مدار مقسم توان
مقسم توان کاربردهای گوناگونی از قبیل توزیع توان سیگنال ورودی از آنتن و تقویت کنندههای توان بـالای
مایکرویو دارد. با قرار دادن فیلتر حذف هارمونیک در داخل مقسم توان ناحیه خروجـی فیلتـر کـاهش پیـدا
میکند .[23] جهت حذف هارمونیک نیز میتوان از استاب مدار باز در مرکز شاخههای بـا طـول λ4 مقـسم

توان استفاده نمود.
اگر DGS را بعنوان فیلتر هارمونیک اضافی استفاده کنیم میتوانیم با در نظر گرفتن کاهش سایز مقسم تـوان
که منجر به اثر (Slow – wave) میگردد نیز هارمونیک را حـذف نمـود. از ایـن رو یـک DGS متقـارن
٧٣
میتواند تنها یک سیگنال هارمونیک را حذف کند. ما نیاز به قرار دادن دو تا DGS به صـورت آبـشاری در
λ
هر شاخه ( ( 4 داریم تا هارمونیک دوم و سوم را حذف کنیم. هر چند ناحیه مقسم توان جهت گذشتن دو تا

DGS به صورت پریودیک در هر شاخه مقسم توان نیز محدود میگردد. DGS غیر متقارن هم، سـاختاری
موثر در جهت حذف هارمونیک دوم و سوم به صورت همزمان می باشد. [22]
شکل (13-4) (a) هندسه یک DGS هنرونی نامتقارن جهت حذف هارمونیـکهـای سـوم و دوم را نـشان
میدهد. در اینجا فرکانس عملکرد مقسم توان نیز 1/5 گیگاهرتز میباشد.

شکل(DGS (a): (13-4 هلزونی نامتقارن برای حذف هارمونیک دوم و سوم (b) مدار معادل ساختار این DGS
ناحیه بر هم زده شـده سـمت چـپ و راسـت رزونـانس هارمونیـک دوم و سـوم طراحـی شـدهانـد. 3) و
4.5گیگاهرتز). ابعاد طراحی شده این سـاختار D=2/4mm و A = 3 mm D' = S = G = 0/2mm و
A' = 3/2 mm، B = 2/4 mm و B' = 2/6 mm و امپدانس مشخصه خـط نیـز 70/7 Ω مـیباشـد.
٧۴
شکل (13-4) (b) مدار معادل DGS نامتقارن در شکل (13-4) (a) را نشان مـیدهـد. پارامترهـای مـدار
بوسیله پارامترهای اسکترینگ سیموله شده بوسیله روابط (2-4) تا (4-4) محاسبه میگردند.
شکل (14-4) نیز پارامترهای S محاسبه شده بوسیله شبیه سازی (EM) بـرای DGS نامتقـارن شـکل (a)
.(13-4) و محاسبه شده مدار معادل شکل (13-4)(b) را نشان میدهند. در هر دو تا شـبیه سـازی مـشاهده
میگردد که بوسیله DGS نامتقارن واحد، هارمونیکهای دوم و سـوم در فرکانـسهای 4. 5 , 3 گیگـا هرتـز
حذف میگردند.

شکل( ( 14- 4 پارامترهای S مدار با DGS هلزونی به صورت EM و شبیه سازی شماتیک
مشاهده میگردد که S12 موافق رنج فرکانسی پهن و S11 نیز در جهت حذف هارمونیک مقسم تـوان اصـلی
بکار میرود. یک مقسم توان معمولی در شکل (15-4)(a) مشاهده میگردد و نیز مقسم توان پیـشنهاد شـده
با DGS غیر متقارن در شکل (15-4)(b) آمده است. در اثر موج آهـسته (slow – wave) بـودن DGS
نیز اندازه مقسم توان پیشنهادی کاهش یافته است. اندازه L' = 17/3 mm در مقایسه L = 19mm حـدود
9/1 % کاهش یافته است.
٧۵
پارامترهای S شبیه سازی شده مقسم توان معمولی و پیشنهادی در شکل (16-4) آمده است.

شکل( ( 15- 4 هندسیای از (a) مقسم توان ویل کنیسن معمولی (b) مقسم توان با DGS نامتقارن
در (16-4) (b)، فرو نشاندن حدود18 dB برای هارمونیک دوم و سـوم بـا وارد کـردن DGS نامتقـارن در
خط انتقال ( ( λ4 مقسم توان مشاهده میگردد. افـت برگـشتی بـرای فرکـانس 1/5 GHZ در هـر دو مـشابه

یکدیگر می باشند، حتی با وارد کردن DGS نامتقارن در مدار.
شکل (17-4) نیز قسمت رو و زیر از یک مقسم توان ویل کینسن با وارد DGS هلزونی نامتقـارن را نـشان
میدهد. در شکل (a) (18-4)، S11 اندازهگیری شـده را نـشان مـیدهـد. افـت برگـشتی در فرکـانس 1/5
گیگاهرتز – 40dB بوده. S21 نیـز در شـکل (18-4)(b) بعنـوان تـابعی از فرکـانس آمـده اسـت. توقیـف
هارمونیک دوم (3 GHZ) نیز 18dB و هارمونیک سوم در فرکانس (4/5 GH) نیز 15dB میباشد.
٧۶

شکل ( ( 16- 4 نتایج شبیه سازی (a) پارامتر S مقسم توان معمولی S (b) برای مقسم توان با DGS

شکل( ( 17-4 مقسم توان willkinson با DGS هلزونی نامتقارن (a) روی مدار (b) پشت مدار
٧٧

شکل( ( 18- 4 نتیجه شبیه سازی مقسم توان با DGS هلزونی نامتقارن(S12(b)S11(a
( 9 – 4 مشاهده اثرات DGS برروی کوپلر T شکل در یک باندفرکانسی
ابتدا مدار شکل (3-2) را با اسـتفاده از DGS هلزونـی شـکل نیـز آنـالیز و نتـایج آن را در شـکل((19-4
مشاهده میکنیم
٧٨

شکل(:(19-4مدار بااستفاده از (a) DGSیک بعدی((bدو بعدی
در شکل (a)(20-4)و((b نتایج شبیه سازی حاصل از مدار قلم زده شده DGS و بدون استفاده از آن را
نشان میدهند.
٧٩

شکل((a):(20-4نتیجه شبیه سازی کوپلر با استفاده ار (b) DGSبدون استفاده از ((a)(3-2)) DGS
با مشاهده نتایج بالا به پایین آمدن فرکانس قطع و slow wave شدن پاسخ نیز پی می بریم.
(10-4مشاهده اثرات DGS روی مدار طراحی شده در این پروژه
در شکل (21-4) نوع DGS استفاده شده در این کوپلر آورده شده است.ونتیجـه ansoft در شـکل((22-4
مشاهده میگردد.
٨٠

شکل(:(21-4کوپلر باH DGS شکل در شاخه خطوط

شکل(:(22-4پارامتهای Sحاصل از به کار بستن DGS
٨١
فصل پنجم
چگونگی استفاده از کوپلر بدست آمده در طراحی سیرکولاتور
٨٢
(1-5 طراحی سیرکولاتور
یک سیرکولاتور 4 پورته فشرده نیز می تواند به وسیله یک کوپلر خط شاخه ای و شیفت دهنده فاز( پیوست
پ) نیز ساخته شود.این شیفت دهنده فازی همراه با ورودی و خروجی خط همواره مچینگ امپدانسی داشته
و دارای تضعیف صفر می باشد.در اینجا ما از زیراتور به عنوان شیفت دهنده فازی استفاده کرده ایمر .[26]
یکی از ترکیبات نا متقابل استاندارد ژیراتورها هستند که دارای 2 پورت بوده وشیفت فاز تفاضلی 180 درجه
ایجاد می کنند.نماد شماتیک برای یک ژیراتور در شکل (1-5)آمده است و ماتریس اسکترینگ برای یک
ژیراتور واقعی در زیر آمده است.
(1-5)

π
شکل(:(1-5نماد ژیراتور
که این ماتریس نشانه عدم افت ،مچ شده ونا متقابل بودن آن است.

s−0 11 0
(2-5مدار معادل برای سیرکولاتور با استفاده از یک ژیراتور و دو کوپلر

۴ ١
٢ π ٣
شکل(:(2-5سیرکولاتور 4پورته متشکل از دو مدار هایبریدی و ژیراتور
٨٣
استفاده ژیراتور به عنوان بنا ساخت در ترکیب با مقسم دو طرفه و کوپلرها میتواند منجر به ایجاد مدارات
مفید همچون سیرکولاتور گردد .در شکل (2-5) مدار معادل سیرکولاتور 4 پورته متشکل از دو مدار
هایبریدی و درشکل (4-5) سیرکولاتور ساخته شده با استفاده از یک ژیراتور ودو کوپلر را نشان میدهد.

–80

یکی از مباحث مهم در برنامه ریزی توسعه ملی کشورها و به خصوص در بخش های اقتصادی و تجاری که می تواند جایگاه ویژه ای داشته باشد، مبحث گردشگری و مسافرت می باشد. امروزه ما در اکثر کشورهای پیشرفته دنیا، به موازات رشد اقتصادی این کشورها، رشد گردشگری را نیز شاهد هستیم در واقع این دو بخش لازم و ملزوم یکدیگر می باشند. در جهان امروز، بسیاری از کشورهای دنیا که با محدودیت منابع ارزی مواجه هستند، درآمد های حاصل از گردشگری را به عنوان یکی از منابع مهم کسب درآمد ارزی خود قرار داده اند. بدیهی است که در صورت داشتن پتانسیل ها و منابع ارزشمند گردشگری می توان به بخش های گردشگری به عنوان منبع کسب درآمد نیز نگریست. از طرف دیگر با افزایش درآمد های کشور و به دنبال افزایش سرمایه گذاری می توانیم رشد اقتصادی کشور را نیز شاهد باشیم. بدیهی است که رشد اقتصادی و برخوداری از سطح رفاه بالاتر، رشد فعالیت اقتصادی گردشگر ی را نیز تضمین خواهد کرد و حرکت روبه گسترش این چرخه می تواند منجر به توسعه هر چه بیشتر این کشور ها شود.گردشگری در حد وسیعی اشتغال ایجاد می کند و یکی از بزرگترین صارات(نامرئی) جهان را تشکیل می دهد.
جاذبه های گردشگری به لحاظ منابع طبیعی، فرهنگی، باستانی، مذهبی و .... از توانمندی بسزای در جذب گردشگران برخوردارند، با سرمایه گذاری مناسب در بخش های نرم افزاری و سخت افزاری این صنعت و نیز و با حفظ جایگاه امنیتی خود در جهان توانسته اند میلیاردها دلار از این بخش کسب درآمد کنند نکته حائز توجه این است که گردشگری نسبت به سایر صنایع از لحاظ سرمایه گذاری احتیاج به منابع درامدی و منابع ارزی کمتری دارد و به نسبت سرمایه گذاری انجام شده منافع و درآمد های بیشتری را در مقایسه با سایر بخش ها نصیب دولت ها می نماید (صباغ،1383)
گردشگری مذهبی پدیده نوظهوری نیست بلکه قرن های متمادی است که افراد به دلایل مختلف ازجمله،کنجکاوی، عبادت و شرکت در مراسم مذهبی به مکان های مذهبی و مقدس سفر می کنند (olsen,2006:27). شهرهای زیارتی شهرهایی هستندکه اعتقادات مذهبی قویترین عامل جغرافیایی در ایجاد مذهبی این گونه شهرها بوده اند. شهرهای زیارتی در عربستان مکه معظمه و مدینه منوره، در عراق کربلاو نجف، در هندوستان بنارس، احمد آباد و الله آباد و در بریانی شهر رانگوران متعلق به بودائیان، در تایلند شهر بانکوک، در تبت شهر لهاسا، در فلسطین اشغالی شهر بیت المقدس، در ایتالیا واتیکان و در اسپانیا شهرهای شهرهای مذهبی سنت سباستین نمونه هایی از شهرهای مذهبی هستند. در ایران مشهد مقدس، قم و شیراز از بهترین نمونه شهرهای مذهبی هستند که نقش فرهنگی اسلامی نیز دارند. شهر مشهد به جهت شرایط خاص جغرافیایی، مذهبی و فرهنگی دارای موقعیت خاص در کشور است. حضور سالانه حدود 30 میلیون زائر در کلان شهر مشهد با توجه به جمعیت آن که 420/2 میلیون می باشد، حاکی از این امر است که مدیریت پذیرش گردشگری در این شهر ها و به خصوص در این مقیاس حجیم امری واجب است (مافی و سقایی،23:1388). رشد خیره کننده گردشگری در دنیا سبب شده است که سرمایه عظیمی را در اقتصاد جهانی به جریان بیندازاد و کشورهای مختلف، در رقابتی بسیار سخت می کوشند تا بیشترین سهم از سرمایه های جهانی را به خود اختصاص داده، خصوصاً به این علت که فعالیت گرشگری به دلیل خدمات گسترده ای که ارائه می کند، امکان اشتغال بسیاری در سطوح مختلف فراهم می آورد و سودآوری فوق العاده این فعالیت چنان جاذبه دارد که برخی از کشورها باعدم وجود مواهب طبیعی و نداشتن پیشینه درخشان در تاریخ و تمدّن به ایجاد جاذبه های گردشگری همّت گماشته اند تا در فعالیت اقتصادی گردشگری ، به درآمدهای کلانی دست یابند به گونه ای که گردشگری حتی در اقتصاد برخی از این کشورها حرف اول را می زند.
2-1- بیان مسئلهمسافرت و گردشگری به عنوان بزرگترین و متنوع ترین فعالیت اقتصادی در دنیا به حساب می آید، بنابر آخرین ارزیابی سازمان جهانی گردشگری تقاضا برای گردشگری بین المللی در هشت ماه نخست سال 2013 به شکل قوی پابرجا مانده است که تعداد گردشگران بین المللی در سراسر جهان به واسطه عملکرد جدی اروپا، آسیا و اقیانوسیه و خاور میانه 5 درصد رشد داشته است که تعدادآن به 747 میلیون نفر رسیده که این میزان 38 میلیون بیشتر از مدت مشابه در سال گذشته بوده که در این میان اروپا با رشد 5 درصدی با حدود 20 میلیون ورودی بیشترین سود را برده و آسیا، اقیانوسیه، امریکا و افریقا به ترتیب با رشد 6 ، 3 و5 درصدی گردشگری را داشته اند و این در حالی است که منطقه خاورمیانه پس از 2 سال کاهش تعداد گردشگر با افزایش 7 درصدی روبرو بوده است ببسیاری از این کشور ها این فعالیت اقتصادی را به عنوان منبع اصلی درآمد، اشتغال زایی،رشد بخش خصوصی و توسعه بخش زیر بنای می دانند فعالیت اقتصادی گردشگری در سراسر دنیا بویژه در کشور های در حال توسعه،که شکل های دیگر توسعه اقتصادی مانند تولید یا استخراج منابع طبیعی به صرفه نیست بسیار مورد توجه می باشد (گی.چاک وای،23:1933). بنا به تعریف ارائه شده گردشگری شامل تمامی پدیده ها و روابط حاصل از روابط گردشگران، عرضه کنندگان و فروشندگان محصولات گردشگری، دولت ها و جوامع میزبان، در فرایند جذب و پذیرایی از گردشگران می باشد (mcintosh,1995:9).
در این تحقیق ما با گونه ای از گردشگری روبرو هستیم که گردشگری مذهبی نام دارد. امروزه گردشگری مذهبی با همه اجزا و گونه های مختلف، به سبب ویژگی های ساختاری و کارکردی بارز آن توانسته در متن گردشگری جهانی جای گیرد به طوری که حوزه نفوذ آن سراسر جهان را فرا گرفته است (santos,2004:4). گردشگری مذهبی یکی از قدیمی ترین و پر رونق ترین گردشگری های گذشته و حال حاضر سراسر جهان است (Ajit,2004:215). جاذبه های مذهبی، زیارتگاه و اماکن مقدسه هر ساله تعداد زیادی از گردشگران را به سوی خود جلب می کنند. تاسیسات اقامتی پذیرایی مانند مسافرخانه ها و زائر سرا ها با توجه به بافت اجتماعی، فرهنگی و عقیدتی دارای ویژگی های خاص خود است که در هر کشوری از تنوع بسیار زیادی برخوردار است. سفر های که مایه مذهبی دارند بر روی طیف گسترده ای قرار می گیرند که در انتهای یک طیف مکان های مقدس هستند که بخش بزرگی از مردم یک ناحیه را جذب می کنند مثل کلیسا های بزرگ در اروپا که مورد تحسین مسیحیان قرار می گیرد و در انتهای دیگر طیف کسانی که به این مکان ها روی می آورند که می خواهند شفا یابند در این میان لوردز در فرانسه می توان نام برد. شهر مکه در عربستان سعودی یا واتیکان در مرکز دنیای کاتولیک از جمله مکان های مذهبی هستند که مورد توجه بسیاری از مسافران مذهبی می باشد (گی چاک وای،78:1933). از شهر مقدس مشهد نیز به عنوان دومین کلان شهر مذهبی جهان بعد از مکه یاد می شود در این نوع از گردشگری انگیزه اصلی زیارت اماکن مقدسه و زیارتگاه ها می باشد که اقامتگاه ها و نوع امکانات در طول مدت اقامت موثر است ولی درآمد خانوار نقش چندانی در انگیزه اصلی زیارت این اماکن را ندارد (فاطمی،24:1380). در این میان ما با دو گروه در گردشگری مذهبی مواجه هستیم یکی زائران که انگیزشان فقط انجام امور مذهبی است و دیگری مسافرانی که چند منظوره با اولویت زیارت انجام می دهند ایران با برخورداری از اماکن مذهبی متعدد در شهرهای چون مشهد، قم وشیراز از جمله شهرهای است که پتانسیل مناسبی برای جذب گردشگران خارجی دارد که متاسفانه درصد ناچیزی از بخش گردشگری مذهبی را به خود اختصاص داده است و مقایسه ایران با سایر کشورهای اسلامی عربستان و عراق حکایت از شکاف عظیمی دارد که در سال 2007 سهم ایران از گردشگران جهان 5/1میلیون نفر و درآمد آن 2/1 میلیارد دلار بوده است.
سه کلان شهر مشهد، شیراز و قم از جمله مراکز مهم جذب گردشگری مذهبی در سطح کشور به حساب می -آیند، شهر شیراز به عنوان کلان شهر منطقه جنوب ایران و مرکز استان فارس یکی از مراکز جذب گردشگر در سطح ملی و بین المللی در کشور ایران است که به دلیل نزدیکی به تخت جمشید و دارا بودن فضاهای تاریخی منحصربفرد هر ساله میزبان تعداد زیادی گردشگر داخلی و خارجی است شهر قم نیز که حرم مطهر معصومه(س) که در مرکز جغرافیای شهر قرار دارد سالانه میزبان تعداد زیادی گردشگر است این شهر علاوه بر مرقد مطهر حضرت معصومه دارای گنجینه های نفیس و آثار هنری و معماری اسلامی _ایرانی زیادی از جمله مسجد صاحب زمان، گنبد سبزو مسجد جامع قم و جزء اینها اشاره کرد که افزون بر اینها بیش از 400 امام زاده و مکان زیارتی دیگر در شهر قم به عنوان دومین شهر زیارتی کشور به حساب می آید ولی مولفه های نظیر تعداد هتل، هتل آپارتمان ها و مهمان پذیرها بیانگر جایگاه نامناسب این شهر به لحا ظ اقامتگاه وخدمات پذیرایی می باشد (کاظمی زاده و همکاران،7:1388). و در نهایت شهر مقدس مشهد با بیش از 4/2 میلیون جمعیت به عنوان دومین کلان شهر بزرگ کشور، یکی از کانون های مهم جذب گردشگری مذهبی جهان و ایران است که در سال 1390 تعداد زائران کلان شهر مشهد به حدود بیست میلیون و نهصد هزا نفر رسید (سقایی وجوان،21:1391). گونه شناسی گردشگری مشهد از نوع گردشگری مذهبی با هدف زیارت جاذبه های قوی مذهبی، از بسیاری از جاذبه های تاریخی ، فرهنگی تفریحی و طبیعت گردی برخوردار است (شهرداری مشهد ، 1384 :45). از آنجا که مطالعات تطبیقی از دوران گذشته در مطالعات علمی جایگاه ویژه داشته برانیم تا با استفاده ازاین نوع مطالعات و در نهایت بکارگیری آن دراین تحقیق در پی آنیم که از تجربیات و عملکردهای سایر نقاط در دیگر نقاط استفاده کنیم، و همچنین ما از انجام این تحقیق با مطالعه تطبیقی در پی پی بردن به نقاط ضعف و قوت این کلان شهرها در زمینه جذب گردشگر و همپوشانی آنها از طریق مطالعات تطبیقی هستیم تا از این طریق بتوانیم راهکارهای جذب گردشگر مذهبی در سه کلان شهر مذهبی را مورد برسی و جایگاه این کلان شهر ها در گردشگری مذهبی در سطح داخلی و جهانی و کمیت و کیفیت امکانات رفاهی گردشگری این شهرها مورد بررسی قرار دهیم.
3-1- ضرورت تحقیقگردشگری از مهمترین فعالیت های انسانی معاصر است که همراه با به وجود آوردن تعقیرات شگرف در سیمای زمین، اوضاع سیاسی، اقتصادی، فرهنگی، منش و روش زندگی انسانها را دگرگون می سازد (محلاتی،13:1380). بنابراین گردشگری همانند یک علم و فعالیت اقتصادی برای رشد و پیشرفت خود نیاز به پژوهش دارد و نخستین گام برای ارتقای گردشگری شناخت جاذبه های گردشگری است و از آنجا که کلان شهرهای "مشهد، قم و شیراز" از عمده شهرهای مذهبی ایران محسوب می شوند که در این میان شهر مقدس مشهد به عنوان دومین کلان شهر مذهبی جهان از نظر ورود زائر بحساب می آید و مکان های مذهبی موجود در این کلان شهرها و همچنین آثار تاریخی فرهنگی و مواهب طبیعی و آب هوای، نشان از توانایی این شهرها در جذب گردشگر دارد، بنابراین شناخت جاذبه های گردشگری و عوامل دخیل در جذب و ماندگاری از نظر کمی و کیفی با استفاده از مطالعات تطبیقی حائز اهمیت فراوان است و از آنجا که به لحاظ موقعیت فرهنگی مذهبی خاص،گردشگری مذهبی امکان رشد توسعه بیشتری دارد توجه بیشتر و پرداختن به جایگاه گردشگری مذهبی در این سه کلان شهر در کنار معرفی جاذبه ها و امکانات ملموس و غیر ملموس آن می تواند زمینه پیشرفت وسیع تر آن را فراهم کند. بنابراین پژوهشگران سعی دارند از طریق شناسایی پتانسیل ها و جاذبه های مذهبی، با ارائه راهکارهایی جهت بهره برداری منطقی و بهینه و بررسی مشکلات و نقاط قوت از طریق مطالعات تطبیقی در گردشگری مذهبی در جهت رشد و پیشرفت این گونه از گردشگری برآیند.
4-1- اهداف1-4-1- هدف اصلیتبین نقش و جایگاه محصول گردشگری مذهبی در توسعه گردشگری مذهبی در سطح داخلی و خارجی
2-4-2- اهداف فرعیشناخت نقاط قوت محصول گردشگری در سه کلان شهر مشهد، قم و شیراز
شناخت نقاط ضعف محصول گردشگری در سه کلان شهر مشهد، فم و شیراز
شناخت نقش محصول گردشگری در توسعه گردشگری مذهبی در سه کلان شهر مشهد، قم و شیراز
5-1- سوال ها یا فرضیه های تحقیقبا توجه به مباحث مطرح شده و سوال اصلی پایان نامه می توان سوال های فرعی ذیل را در رابطه با انجام این تحقیق مطرح نمود:
1- مسائل و مشکلات مشترک در زمینه گردشگری مذهبی در سه کلان شهر کدامند؟
2- جایگاه گردشگری مذهبی در سه کلان شهر مشهد، قم و شیراز برگیرنده چه وضعیتی است؟
3- آیا امکانات و خدمات گردشگری در این سه کلان شهر در سطح مناسبی می باشد؟
6-1- پیشینه تحقیقدرکتاب مدیریت گردشگری و وجه ملی در جهوری اسلامی تالیف دکتر نادر جعفری هفت خوانی که در فصل ششم با عنوان "سیاست گذاری و گردشگری، کشورها چگونه گردشگری را در سطح ملی برنامه ریزی می کنند؟"در مورد ملاحظات سیاسی گردشگری و برنامه ریزی ساختاری، اهمیت سیاست گذاری و برنامه ریزی گردشگری، مطالعات تطبیقی ملی گردشگری کشورها و جمع بندی و نتیجه گیری از مطالعه تطبیقی برنامه ریزی گردشگری کشورها بحث شده است.
پورمحمود بابلی، علی (1378)، در پایانامه خود با عنوان بررسی راهکارهای جلب و جذب سرمایه گذاری خارجی در گردشگری ایران، مزایا و موانع آن را بیان می نماید امروزه گردشگری به عنوان یک فعالیت اقتصادی پر درآمد و اشتغال زا در سطح جهانی به اهمیت زیادی دست پیدا کرده است و این نیز در آینده دو چندان خواهد شد و گردشگری بر طبق آمار جهانی بیش از 10 درصد سهم تولید ناخالص دنیا را از آن خود کرده است و این سهم نیز به طور فزاینده ای در حال افزایش است. محقق می گوید ایران ما با داشتن جاذبه های فراوان گردشگری و تاریخی چند هزار ساله دارای امکانات بسیاری است که می تواند در زمینه گردشگری از دیگران سرآمد باشد. این تحقیق به بررسی عوامل مناسبی در این ارتباط ارائه نموده است و به این منظور از روش سنجش مخاطب استفاده شده است و با توزیع پرسشنامه بین افراد نتایج آن را مورد بررسی قرار داده و در پایان به ذکر موا نع و اهداف و توصیه ها پیرامون موضوع تحقیق پرداخته است.
شعرباف جوان، مهدی (1388) در پایانامه خود تحت عنوان بررسی عوامل موثر بر جذب توریست در شهر مشهد به بررسی و ایجاد توازن میان عرضه و تقاضا گردشگری جهت توسعه پایدار پرداخته و همچنین به بررسی عوامل موثر بر جذب گردشگری و ارتباط بین تبلیغات گردشگری و جذب گردشگر، قیمت و جذب گردشگری، امکانات و جذب گردشگر و .... پرداخته و عوامل تاثیر گذار و تاثیر پذیر بر جذب گردشگر را مورد کنکاش قرار داده است.

صباغ، فرهاد (1388) در پایانامه خود تحت عنوان بررسی میزان وفاداری جهانگردان خارجی نسبت به مشهد و تعیین عوامل موثر بر آن بدنبال بررسی وضعیت خدمات و محصولات ارائه شده به گردشگران و میزان رضایت مندی اینها از این خدمات پرداخته بنابراین این تحقیق به دنبال پیدا کرددن این رابطه و نوع آن نیز بوده همچنین نتایج حاصل از این تحقیق نشان داد که رابطه خطی و مستقیمی مابین متغیر های مورد نظر در شهر مشهد وجود دارد بخصوص این مطالعه نشان می دهد که تصویر ذهنی جهانگردان از شهر مشهد مهمترین عامل موثر در میزان وفاداری آنها محسوب می شود. این تصویر ذهنی در مجموع برای شهر مشهد تقریبا مساعد ارزیابی شد.
پرنده، یاسمن (1392)، در پایانامه خود با عنوان بررسی و نقش و جایگاه حمل و نقل هوایی در توسعه گردشگری مذهبی در کلان شهر مشهد مزایا و موانع آن را بیان می نماید و به نقش غیر قابل انکار حمل ونقل هوایی در توسعه گردشگری بین اللملی آن را به یک متغیر تأثیرگذار در توسعه محصول گردشگری در یک مکان بدل نموده در این پژوهش به بررسی عوامل مناسب در رابطه با جایگاه حمل ونقل هوایی در توسعه گردشگری مذهبی در ابعاد خارجی مورد توجه قرار داده و از آنجا که بیش از 75 درصد گردشگران خارجی مشهد از طریق حمل ونقل هوایی جابجا می شوند به منظور بررسی از روش سنجش مخاطب استفاده شده است و با توزیع پرسشنامه بین افراد نتایج آن را مورد بررسی قرار داده و به ذکر موانع و اهداف و توصیه ها پیرامون موضوع تحقیق پرداخته است.
عزت الله مافی،مهدی سقایی(1388)در پروژه - ریسرچخود تحت عنوان بررسی گردشگری در کلان شهر مذهبی مشهد پرداخته که در جمع بندی این پژوهش به بررسی چارچوب های شهر زائر و مجاوربا افزایش کیفیت تجربه گردشگری با موازات عدم تداخل توسعه شهری برسی قرار داده اند.
ابراهیم زاده عیسی و همکارانش (1390) در پروژه - ریسرچخود با عنوان برنامه ریزی استراتژیک توسعه گردشگری، با تاکید برگردشگری مذهبی قم، که به بررسی اولویت استراتژی های برنامه ریزی گردشگری مذهبی قم از طریق تجزیه و تحلیل عوامل خارجی و داخلی موثر بر گردشگری که به بررسی ظرفیت های موجود در گردشگری مذهبی و قابلیت استفاده از جاذبه های مذهبی،تاریخی و فرهنگی درکنار رشد و توسعه اقتصادی نگریسته است.
هوشگ زندی مهر (1386) در پروژه خود تحت عنوان بررسی وضعیت موجود صنعت توریسم در شیراز با توجه به نقش شهرداری در آن، تحقیق حاضر با هدف بررسی وضعیت گردشگری در شیراز با توجه به نقش شهرداری در آن به شناخت نقاط ضعف و قوت فرصتها و مشکلات گردشگری پرداخته است. نتایج بدست آمده در جهت توسعه گردشگری ایجاد مدیریت هماهنگ گردشگری، بهره وری از فرصت های موجود شهر شیراز، کسب اعتبارات مالی و با زنده سازی عناصر گردشگری مجهور شیراز به عنوان پیشنهاد به شهرداری شیراز ارائه شده است.
7-1- روش تحقیق
روش تحقیق حاضر توصیفی-تطبیقی بوده و از اسناد، کتب، مقالات فارسی و لاتین موجود در خصوص گردشگری و گردشگری مذهبی استفاده می شود، از آنجا که مطالعات تطبیقی از دوران گذشته در مطالعات علمی جایگاه ویژه ای داشته برانیم از این روش استفاده کنیم، مطالعه تطبیقی عبارت است از نوعی روش بررسی که پدیده ها را در کنار هم می سنجد و به منظور یافتن نقاط افتراق و تشابه آنها را تجزیه و تحلیل می کند. مطالعه تطبیقی حداقل دو پدیده را برای بررسی بر می گزیند و به تمامی جوانب و وجوه آنها دقیقاُ می نگرد و به کمک متقیر ها آنها را نسبت به هم مقایسه می کند و نقاط تشابه و اختلافشان را می شناسد، اصولاُ مطالعه و تطبیق جایگاه محوری در اندیشه های بشری دارد و هسته روش شناختی روش علمی نیز هست. همچنین در این تحقیق با استفاده از روش AHP به تجزیه و تحلیل داده های بدست آمده درمطالعه تطبیقی این کلان شهرها وبررسی شاخص های مورد نظر استفاده می شود.
1-7-1- مراحل فرآیند تحلیل سلسله مراتبیفن AHP در تعیین اولویت های تحقیقاتی، روشی سلسله مراتبی است که اساس آن بر درخت سلسله مراتب نهفته است. بر اساس فن AHP هر موضوع تصمیم گیری دارای درختی است که سطح یک آن هدف و سطح آخر آن گزینه های رقیب خواهد بود.
سطوح بین سطح اول و سطح آخر شامل عوامل(معیار) است. چنانچه فرض کنیم سطح اول یک درخت تصمیم گیری موضوع تعیین اولویت های تحقیقاتی، تعیین بهترین اولویت تحقیقاتی باشد و در سطح آخر نیز محور (زمینه) های تحقیقاتی قرار گرفته باشد، سطح مابین را می توان معیار ها و شاخص های ارزیابی زمینه های تحقیقاتی تعریف کرد. بدین ترتیب، فرض کنید که برای تحقیقات n محور(زمینه) تحقیقاتی وجود دارد که می خواهیم آنها را با توجه به m معیار(شاخص) اولویت بندی نماییم. بر این اساس درخت سلسله مراتب به صورت شکل زیر قابل نمایش خواهد بود.
شکل 1-1 : درخت سلسله مراتب تصمیم در فن AHP
با ترسیم درخت سلسله مراتب تصمیم برای اولویت بندی زمینه های تحقیق، می توان فن AHP را برای استخراج فهرست اولویت های تحقیقاتی و ضریب اهمیت هر یک از زمینه ها، از بالاترین ضریب اهمیت تا کمترین ضریب استخراج کرد.
مرحله 1) مقایسات زوجی:
در فن AHP، باید زمینه تحقیقاتی را نسبت به تک تک معیارها مقایسه زوجی نمود. بدین ترتیب، m ماتریس n*n وجود خواهد داشت که نشان دهنده مقایسه دوبدوی گزینه های تحقیقاتی در سطح آخر خواهد بود. علاوه بر این m ماتریس، یک ماتریس m*m نیز باید به دست تصمیم گیرنده پر شود که بیانگر مقایسات زوجی شاخص های ارزیابی زمینه های تحقیقاتی نسبت به هدف در سطح 1 است. مقایسات زوجی در فن AHP باید برگرفته از طیف ساعتی باشد. این طیف دارای مقیاسی است که دامنه آن از «ترجیح مساوی» تا «بی نهایت مرجح» می باشد. چنانچه تصمیم گیرندگان بخواهند برای اولویت بندی تحقیقات، از فن AHP استفاده نمایند، باید از این طیف برای مقایسات زوجی استفاده کنند. طیف ساعتی عبارتند از:
جدول 1-1 : مقایسات زوجی طیف ساعتیمقدار عددی درجه اهمیت در مقایسات دو بدو
1 ترجیح یکسان
3 نسبتاً مرجح
5 قویاً مرجح
7 ترجیح بسیار قوی
9 بی اندازه مرجح
بدیهی است که در این مرحله (m+1 ) ماتریس بر اساس مقایسات زوجی به دست می آید که قطر آن 1 و پایین قطر، معکوس عناصر بالای قطر خواهد بود.
مرحله 2) استخراج ضرایب اهمیت ماتریس ها
در این مرحله، ابتدا ماتریس مقایسات زوجی، که از مرحله 1 استخراج شده است، بهنجار می شود. اگر اعداد به دست آمده از طیف ساعتی را aij بدانیم. ماتریس های بهنجار شده بر اساس رابطه زیر بدست می- آید.
rij=aiji=1aij) ) (j=1,2,3,...,m) (1-5(
که در آن:
مقدار ترجیح عامل iام به jام: aij مقدار به هنجار شده ترجیح عامل iام به jام، rij خواهد بود.
رابطه (5-1) بر این اصل استوار است که اولویت های تحقیقاتی را تصمیم گیرنده ای واحد انجام دهد.
ولی چنانچه بیش از یک تصمیم گیرنده در تعیین اولویت های تحقیقاتی نقش داشته باشند، ناچار باید به تلفیق تصمیمات اعضا گروه تصمیم گیرنده پرداخت. در چنین مواقعی، ابتدا ماتریس ترکیبی گروه به صورت زیر به دست می آید:
i=1n(aij(1))1Naij‘ ) 5-2(
رابطه (5-2) نشان دهنده میانگین هندسی نظرهای مختلف اعضا گروه تصمیم گیرنده است که در آن فرض شده است:
مقدار ترجیح عامل iام به jام از نظر فرد Lام: aij(1)تعداد اعضای گروه تصمیم گیری: N
میانگین هندسی ترجیح عامل iام به jام: aij‘بدین ترتیب، رابطه (5-1) برای بهنجار کردن مقایسات زوجی گروه به شرح زیر تغییر می کند:
rij=aij‘i=1naij‘ (j=1,2,3,...,m) ) 5-3(
که در آن:
با به دست آوردن ماتریس rij ضرایب اهمیت هر یک از گزینه ها و معیار به صورت زیر محاسبه می شود:
Wi=j=1Mrijn (j=1,2,3,...,m) ) )(5-4(
که در آن Wi نشان دهنده مقدار اهمیت عامل i در میان سایر عوامل خواهد بود.واضح است که رابطه (5-4)، اهمیت عامل i را در میان سایر عوامل هم سطح خود، نسب به یک عامل سطح بالاتر، نشان می دهد. حال برای استخراج ضریب اهمیت هر یک از زمینه های تحقیقاتی، با توجه به کلیه شاخص های ارزیابی، باید به مرحله (3) رفت:
مرحله 3 ) استخراج اولویت های تحقیقاتی
بر اساس رابطه (4) ضریب اهمیت هر یک از زمینه های تحقیقاتی در سطح 3 ، درخت سلسله مراتب اولویت های تحقیقاتی ، توجه به هر یک از معیار های سطح دو درخت، مشخص می شود. بنابر این، هر زمینه تحقیقاتی دارای m معیار است. همچنین به کمک همین رابطه می توان هر یک m معیار را نسبت به هم در راستای سطح 1 درخت مشخص کرد. بدین ترتیب، هر مقدار سطح 3 دارای مقدار وزنی در سطح 2 خواهد بود.
با استفاده از میانگین موزون می توان (m+1 ) بردار وزنی (که مجموع همه آنها مساوی است) را با هم تلفیق کرد. بدین ترتیب، یک بردار n*1 بدست می آید که مجموع آن مساوی 1، و ردیف های آن نشان دهنده ضریب اهمیت زمینه های تحقیقاتی است.
مرحله 4) محاسبه نرخ سازگاری
علّت اینکه در مرحله 1 (مقایسات زوجی) بر استفاده از طیف ساعتی تأکید شد، این است که استفاده از نرخ سازگاری برای بررسی درجه پایایی ماتریس های مقایسه عوامل است. برخی از اعضا گروه تصمیم گیری ممکن است تجربه و تخصص کافی برای پر کردن پرسشنامه مقایسه گزینه ها یا معیارها نداشته باشند. از این رو چنین افرادی باید از عضویت گروه حذف شوند. ساعتی معتقد است که هر ماتریس مقایسه باید از حداقل نرخ سازگاری برخوردار باشد که با استفاده از ریاضیات بردار ویژه قابل محاسبه است. گام های محاسبه نرخ سازگاری عبارت است از:
مرحله(4-1) محاسبه بردار حاصل جمع موزون
WSV =A.W) )(5-5(
که در آن بردار ضرایب حاصل از هر ماتریس مقایسات زوجی است که از رابطه (5-4) Wi به دست می- آید و A ماتریس اولیه مقایسات زوجی است.
مرحله 4-2) محاسبه بردار سازگاری
CV= WSVW ))(5-6(
مرحله 4-3) محاسبه شاخص سازگاری
)(CI= λ-1N-1 )5-7(
که در آن n بیانگر ابعاد ماتریس است و بر اساس متوسط بردار سازگاری (CV ) به دست می آید.
نرخ سازگاری (CV ) برابر است با شاخص سازگاری (CI ) تقسیم بر شاخص تصادفی که از جدول ساعتی تعیین می شود:
جدول (2-1) : مقادیر شاخص تصادفی(RI)8 7 6 5 4 3 2 N
1.41 1.32 1.24 1.12 0.90 0.58 0.00 RI
به طور کلی:
CR= CIRIنرخ سازگاری به ما می گوید که چقدر میان مقایسات هر تصمیم گیرنده (عضو گروه تصمیم گیری) سازگاری وجود دارد. اگر CR محاسبه شده عدد بزرگی باشد، سازگاری کم و اگر عدد کوچکی باشد، سازگاری بیشتر است. بطور کلی، اگر نرخ سازگاری کمتر یا مساوی 10% باشد، تصمیم گیرنده در مقایسات زوجی سازگاری دارد. اگر نرخ سازگاری بیشتر از 10% باشد، تصمیم گیرنده باید به طور جدی در جواب های اولیه خود، که به منظور به دست آوردن ماتریس مقایسات زوجی اولیه از آنها استفاده شد، تجدید نظر کند یا اینکه این فرد از گروه تصمیم گیری حذف می شود (Saaty,1994:426-447).
فصل دوم

مبانی نظری
1-2- ماهیت و مفاهیم گردشگری1-1-2- گردشگری به عنوان یک محصولبسیاری از پژوهش گران گردشگری تلاش کرده اند تا ماهیت"محصول گردشگری"را تعریف کنند. برخی از این رویکردها با در نظر داشتن سمت عرضه و تقاضا گردشگری، نحوه تعامل عناصر مختلف مقصد و گردشگری را توصیف می کنند. مورفی مقصدهای گردشگری را مانند یک بازار می داند که رویارویی و تعامل وجه تقاضا و عناصر عرضه در آن، منجر به"مصرف"می شود. شاو و ویلیامز نیز محیط شهری را با تمام ویژگی هایش یک محصول تفریحی می دانند. طبقه گفته کلب محصول می تواند یک کالای فیزیکی، خدمت، یک ایده یا تجربه باشد. یک شهر به طور همزمان ترکیبی از کالا های فیزیکی خدمت و ایده است که تجربه گردشگری را شکل می دهد بناها و معماری آنها، بوستان ها، خیابان ها، امکانات فرهنگی و مذهبی، مجسمه های یاد بود و حتی سیستم حمل ونقل، برخی از محصولات فیزیکی شهرها هستند. این ویژگی ها فیزیکی، عنصر مهمی در شکل گیری تصویر ذهنی مقصد به عنوان یک شهر تاریخی، سنتی یا مدرن است. موقعیت جغرافیایی شهر بخش دیگری از محصول فیزیکی شهرمحسوب می شوند. اجرای نمایش، رقص های محلی، کنسرت ها و جشنواره ها از جمله خدماتی هستنند که شهر به گردشگران ارائه می دهد. تصویری که از مقصد در ذهن گردشگران شکل می گیرد، در واقع همان ایده شهر هستند. هنگام بازاریابی یک شهر به عنوان مقصد گردشگری باید به پیشبرد ترکیبی از کالا های فیزیکی، خدمت و ایده این محصول پرداخت. گردشگران در حین تجربه محصولات گردشگری، به ارزیابی آن ها می پردازند. آن ها محصولات را با در نظر گرفتن میزان ارضای نیاز هایشان و انتظارتشان از کیفیت محصول ارزیابی می کنند. در بحث بازاریابی گردشگری اکثر نویسندگان بین محصول و خدمات تمایز قایل نمی شوند آنها با فرض اینکه محصولات و خدمات تقریبا مترادف می باشند به محصول گردشگری اشاره می کنند و یک محصول را اینگونه تعریف می کنند"هر چیزی که بتواند برای جلب توجه، تملک، استفاده یا مصرف به بازار عرضه شود احتمالاُ نیاز یا خواسته ای ر ا ارضاء نمایند این تعریف شامل هدف های فیزیکی، خدمات و اماکن و سازمان ها و عقاید می شود (محمود ضیایی،نیلوفر عباسی،1390).
1-2-2- الگو های فضایی گردشگریگردشگری یکی از جریانهای جهانی است که به خوبی بیانگر ترکیب امور اقتصادی و اجتماعی و فرهنگی است و در یک رویکرد جهانی سیطره بر تمامی فضاهای ماقبل مدرن، مدرن و پسامدرن را شکل می دهد. گردشگری میل به استفاده از فضا در اوقات فراغت با انگیزه ها و اهداف مختلفی است.گردشگری در یک کلیت در برگیرنده جریان ایجاد درآمد و اشتغال برای ساکنان محلی در عرضه فضا برای استفاده گردشگران یکی از این آثار است.
گردشگری در پردازش فضایی الگو های متفاوتی را ارائه می دهد که هرکدام از آنها ساختار و عملکرد فضایی خاصی را در پی دارد. الگوهای گردشگری دربرگیرنده گردشگری شهری،گردشگری روستایی، گردشگری عشایری و گردشگری طبیعی (طبیعت گردی) است که هریک ساختار و عملکرد ویژه ای را در زمینه گردشگری می طلبد. نتایج مثبت و منفی حاصل از گردشگری در فضای جغرافیایی با دیالکتیک گردشگری در رابطه است؛ دیالکتیک که یکی از اصول آن تضاد است.گردشگری از یک سو جهانی شدن سرمایه، انسان و فضا را دنبال می کند و از سوی دیگر امری محلی از هر لحاظ است.
گردشگری پسامدرن بیش از هر صنعت دیگری امکان رعایت عدالت جغرافیایی یا عدالت فضایی را به وجود می آورد. عدالت جغرافیایی یکی از عمده ترین زیر ساخت های عدالت اجتماعی است.گسترش استفاده از فضاهای مختلف امکان توزیع زیرساختها، توزیع خدمات و رفاه و توزیع درآمد را در همه فضا ها به وجود می آورد. استفاده از طبیعت به معنی وسیع کلمه در گردشگری موجب آن می شود که کل کره زمین به فضای جغرافیایی تبدیل شود.گردشگری پسامدرن با استفاده از کل این فضا می تواند در توزیع درآمد در فضای جغرافیایی و در نتیجه در عدالت اجتماعی نقش اساسی داشته باشد (مافی وسقایی،1385: 188).
3-1-2- گونه شناسی گردشگریاین حقیقت که گردشگران از جنبه های مختلف با یکدیگر تفاوت دارند از دیرباز مورد توجه صاحب نظران و متولیان گردشگری بوده است. همین تفاوت ها و تاثیر آن در رفتار و روابط گردشگران با محیط های فیزیکی، فرهنگی و افراد در طی سفر و در مقصد، باعث شده است که دسته بندی ها یا نوع شناسی های متعددی از آنان ارائه شود. اصولاُ گونه شناسی ها از این نظر مفیدند که با ارئه طبقه بندی ساده از پدیده های پیچیده، امکان درک آن ها را فراهم می کنند. اریک کوهن نخستین کسی بود که به صورت علمی و تحلیلی به گونه شناسی و دسته بندی گردشگران مبادرت کرد. او ابتدا گردشگران را به دو دسته گردشگران سازمان دهی شده و سازمان دهی نشده تقسیم بندی کرد. منظور او از بکار گیری لفظ سازماندهی شده این بود که مشخص سازد تا چه حد برنامه و مراحل سفر گردشگری به سازمانها و موسسات گردشگری وابسته است. دسته اول شامل " گردشگران انبوه سازمان یافته" و " گردشگران انفرادی سازمان یافته" و دسته دوم شامل " گردشگران اکتشافی" و " گردشگران آسانگرد" می شود به نظر کوهن هر کدام از این دو دسته تقاضا های مختلفی از مقصد دارند.
نوع شناسی گردشگران انبوه(کوهن)

گردشگران انبوه سازمان یافته این نوع گردشگری به شدت به سازمانهای خدماتی مرتبط با
صنعت گردشگری وابسته اند. ویژگی آنها دنبال کردن
تعطیلات به صورت از پیش برنامه ریزی شده و آماده است.

دانلود پایان نامه ارشد- مقاله تحقیق

 برای دانلود فایل کامل به سایت منبع مراجعه کنید  : homatez.com

یا برای دیدن قسمت های دیگر این موضوع در سایت ما کلمه کلیدی را وارد کنید :

 

برنامه های مسافرتی آنان معمولا از طریق سفرگذاریها و گشت
پردازها طراحی و اجرا می شود و صرفا از محیطهای مصنوعی
ایجاد شده ویژه گردشگران بازدید می کنند.
گردشگران انفرادی سازمان یافته این گروه از گردشگران نیز از تسهیلات ویژه سیستم گردشگری
استفاده می کنند (برنامه پروازها، حمل ونقل و جایابی و...) و سعی
می کنند تا حد امکان قبل از ترک خانه، برنامه سفرشان مشخص
باشد. شاید بازدیدشان از همان مکان هایی باشد که گردشگران گردشگران
انبوه سازمان یافته از آنها دیدن می کنند، اما این کار را مستقلا انجام می دهند.
گردشگران اکتشافی این گروه کسانی اند که بدنبال مقاصد جدید و ناشناخته می گردند.
بیشتر علاقه دارند که مقصد خود را نه از طریق بروشورهای تبلیغاتی
، بلکه از درون مقالات و کتابهای مربوط به مسافرت پیدا کنند.
اینان در پی یافتن جا و مکانی آشنا، راحت و بی دردسر نیستند.
گردشگران آسانگرداین نوع گردشگران، در پی چیزهای نو و جدیدند و در این راه
هزینه ها و حتی سختیها و خطرهای سفر متقبل می شوند. آنان
سعی می کنند تا آنجا که امکان دارد با سایر گردشگران و مسافران
تماس نداشته باشند. هدف کلی آنان دست یافتن به پدیده های تازه
است. از لحاظ الگوی هزینه ای، ترجیح می دهند نیازمندیهای خود
را به جای شرکت های مسافرتی، مستقیما از محلیها تأمین کنند.

از دیدگاه صنعتی، دسته بندی دیگری در مورد گردشگران وجود دارد که یکی از موسسات امریکایی آن را مطرح کرده است. این موسسه به منظور درک بهتر رفتار مصرف کنندگان در حین سفر، به مطالعه بازار پرداخته است. در این مطالعه، بیش از 6500 پاسخ دهنده آمریکایی، انگلیسی، آلمانی و ژاپنی شرکت داشته اند. نتایج این بررسی تجربی در جدول زیر آمده است که می توان آن را با رویکرد علمی کوهن مقایسه کرد.
طبقه بندی گردشگران از دیدگاه امکس

گردشگران ماجراجو این گروه افرادی ورزیده و آموزش دیده و در پی کسب تجارت نو و
ملاقات با مردمان و زمین های جدیدند. سفر در زندگی آنها نقش مهمی دارد.
گردشگران محافظه کار کسانی اند که اعتماد به نفس لازم برای سفرهای دشوار یا طولانی را
ندارند. بیشتر تمایل دارند که تعطیلات را در سفرهای داخلی و مطمئن
بگذارنند. مسافرت برای این گروه توأم با استرس و نگرانی است.
گردشگران رویایی اشتیاق زیادی به سفر و دیدار از مقاصدی دارند که در شرایط عادی
امکان آن وجود ندارد. تمایل دارند از نقشه ها برای سفر استفاده کنند.
گردشگران مقتصد این گروه برای کسب تجربه و آشنایی با اماکن جدید مسافرت نمی کنند،
بلکه از دید آنها سفر روشن برای آرامش و تمدد اعصاب است. آنها تمایلی
به پرداخت هزینه بیشتر برای دریافت تسهیلات و خدمات بهتر در سفر ندارند

گردشگران مرفه عموماُ افرادی ثروتمند که اهمیت زیادی برای تسهیلات و خدمات بیشتر در سفر
قائل اند و هزینه های بیشتر را به راحتی می پذیرند. اینان تمایل دارند که در رفاه
کامل سفر کنند ودر هتلهای پنج ستاره اقامت گزینند.

همان طور که در جدول بالا مشاهده می شود، در این دسته بندی، گردشگران به پنج گروه ماجراجو، محافظه کار، رویایی، مقتصد و مرفه تقسیم شده اند. مبنای تقسیم بندی مذکور ماهیت و تمایل گردشگران بوده و هدف آنها کمتر مد نظر بوده است.
محقق دیگری به نام پلاگ(1974)، تلاش کرد تا بین ویژگی های شخصیتی افراد و گردشگری رابطه برقرار کند. مطالعه پلاگ، مبتنی بر مفاهیم روان شناختی و تحلیل های شخصیت شناختی بود. فرض قبلی او این بود که مولفه های شخصیتی افراد در انتخاب نوع، مقصد و چگونگی مسافرتشان نقش مهمی ایفا می کند. کار اولیه او به عنوان مشاور برای یکی از خطوط هوایی امریکا انجام گرفت، مسافران را از لحاظ شخصیتی روی پیوستاری قرار می داد که یک سوی آن مسافران درون گرا و سوی دیگر مسافران برون گرا و مابین آنها اعتدال گراها قرار داشتند. افراد درون گرا تمایل دارند به مکان های امن، مطمئن و بسته سفر کنند و به شرکت کردن در فعالیت های خانوادگی علاقمندند. این گروه از افراد بسیار محافظه کارند و اهل خطر پذیری و سفر های مخاطره آمیز علاقه بیشتری دارند. مسافران اعتدال گرا نیز بین این دو گروه واقع می شوند. از دیدگاه پلاگ، میزان درآمد افراد، تعیین کننده الگوی رفتاری آن ها در سفر است و فردی که از نظر مالی محدودیت دارد بیشتر درونگرا می شوند و با تعغیر این شرایط، از نظر رفتار در مسافرت، برون گرا خواهد شد. از نظر پلاگ یک مسیر و مقصد کشف نشده در وهله اول توجه مسافران برون گرا را جلب می کند، یعنی افرادی که در جست وجوی تعطیلات اکتشافی و ماجراجویانه هستند. در مقابل، هرگاه یک مقصد کاملا شناسایی و عادی شد، مورد توجه درونگراها قرار می گیرد. اگر نتایج این تحقیق در دهه 1980 طرفدارن زیادی داشت از لحاظ روش شناختی انتقادهای گوناگونی بر آن وارد شده است (کاظمی،1385: 186-190).
2-2- ماهیت و مفاهیم گردشگری1-2-2- تاریخچه گردشگری مذهبی
تاریخچه گردشگری مذهبی را نیز به مانند تاریخچه گردشگری می توان بررسی کرد
1.انقلاب صنعتی
انقلاب صنعتی که از سال 1750 تا 1850 میلادی ادامه یافت، پایه و اساس گردش های دسته جمعی را به وجود آورد. در ابتدا مسافرت های تفریحی یک روزه بودند؛ زیرا همه مردم توان مالی زیادی نداشتند و هم روزهای هفته کاری پنج روز نبود. در پایان سده نوزدهم گارگران تعطیلات سالانه داشتند و برای فرار از مناطق شهری شلوغ و آلوده به حومه شهرها و مکان های معنوی و تاریخی سفر می کردند. مسافرت آنان تا حدی مانند کارهایی بود که گردشگران کنونی انجام می دهند.
2.گردشگری نوین
امروزه گردشگری به دلیل دسترسی به امکانات و توانایی های مالی، مسافرت توده ها را امکان پذیر ساخته است. فناوری نوین هم مانند خطوط هواپیمایی ، کامپیوتر و ارتباطات ماهواره ای سبب شده که از سده بیستم شیوه زندگی، کار، تفریح و مسافرت افراد، دگرگون شود (جمالی نژاد، 1391: 74-80).
2-2-2- گردشگری مذهبیدر یک تعریف کلی می توان گردشگری مذهبی را گونه ای از گردشگری دانست که شرکت کنندگان در آن فقط دارای انگیزهای مذهبی و یا به صورت ترکیبی با سایر انگیزه ها هستندکه از اماکن مقدس نظیر معابد،کلیساها، مساجد، مقابر و امام زاده ها بازدید می کنند. باتوجه به تعریف بالا، گردشگران مذهبی دو دسته اند: دسته اول کسانی که از اماکن مقدس دینی خود بازدید می کنند، مانند مسلمانانی که به زیارت اماکن مقدس خود نظیر مکه مکرمه و عتبات عراق می روند و دسته دوم کسانی اند که از اماکن مقدس سایر ادیان دیدن می کنند نظیر افرادی که مسیحی نبوده امااز کلیسا های مختلف بازدید ویا مسیحیانی که به دیدن معابد بودایی ها یا سایر ادیان می روند.
در یک تعریف دیگر می توان گردشگری مذهبی را بخشی از گردشگری فرهنگی دانست که قدرت زیادی برای اتصال احساسات دینی، مراسم آیینی، هنروارزش های روحانی دارد.گفته می شود خاستگاه گردشگری به سفرهای زیارتی برمی گردد که اهل هردین برای زیارت اماکن مذهبی خود انجام می دادند وگردشگری، شکل جدید و پیشرفته از سفرهای زیارتی است. یکی از قدیمی ترین انواع گردشگری که ازجمله بزرگترین بخش های بازار سفر نیز به شمار می رود، گردشگری مذهبی است. درگردشگری مذهبی،مکان های زیارتی ومراسم وشعائرمذهبی مورد بازدید گردشگران قرارمی گیرد.گفتنی است گردشگری مذهبی وزیارتی به لحاظ مفهوم تخصصی تا حدودی متفاوت اند. زائران کسانی اند که انگیزه ان ها از مسافرت فقط انجام امور مذهبی است، ولی گردشگران مذهبی ضمن انجام زیارت وشرکت در مراسم مذهبی، ازمکان های دیگر گردشگری اعم از زیارتی وغیر زیارتی نیز دیدن می کنند. ادیان همواره این باور رادر پیروانشان پرورانده اند که بازدید وزیارت از یک مکان مقدس ومذهبی امری ستودنی است وتا حدودی می تواند گره های اعتقادی و روحانی و یا مشکلات معیشتی وجسمانی آنان رابر طرف کند.
گردشگری با انگیزه مذهبی و زیارتی در عصر حاضر نیز رونق بسیاری یافته است به طوری که عبادتگاه ها، مساجد،آرمگاه ها، امام زاده ها و کلیسا ها هر ساله پذیرای میلیون ها نفر زائر هستند. امروزه گردشگری مذهبی به سبب ویژگی های ساختاری و کارکردی خاص توانسته خود را درمتن گردشگری جهانی جای دهد و بر اساس براوردهای صورت گرفته، 26% از کل جریان های گردشگری به گردشگری مذهبی اختصاص داشته است .
شکل 1-2 : جریان های گردشگری مذهبیبه برکت گردشگری مذهبی می توان به مفاهیم حیات، وحدت وجود، اتحاد هستی، راه عشق به عالم وجود و مظاهر و مظاهر آن، دوستی، راه پرورش نفس و تعالی روح دست یافت. برای درک مفاهیم هستی شناختی، پالایش نفس و خودسازی و فراگیری چگونه زیستن، بهترین راه مسافرت و گردشگری است و آن هم گردشگری مذهبی؛ زیرا این نوع از گردشگری، شیوه نگرش اتسان را به جهان هستی ژرفا می بخشد. با توجه به مقاصد افراد، اشکال گوناگونی از گردشگری مذهبی شکل می گیرد. در کشور ما نیز با توجه به وجود پیروان ادیان مختلف توحیدی، انواع مختلفی از گردشگری مذهبی می تواند ایجاد گردد. هر ساله ملت ما سفرهای متعدد مذهبی خارجی مثل، سفر حج در عربستان، عتبات عالیات در عراق و سوریه، همین طور سفرهای مذهبی داخلی نظیر، مشهد، قم، ری و شیراز و نظایر آن ها رفته و اثرات مختلف گردشگری در این مناطق بر جای می گذارند. منظور ما از گردشگری مذهبی، تنها ورود گردشگران خارجی به ایران و یا به شهر مقدس مشهد نیست، بلکه هرگوشه از کشور ما دارای ظرفیتی خاص در این زمینه است و از سوی دیگر رونق گردشگری مذهبی به معنای رونق گردشگری داخلی به بهانه دیدن و زیارت از اماکن مذهبی نیز هست. زیارت بخش مهمی از فعالیت های مربوط به گردشگری مذهبی را در بر می گیرد. اگر به منابع دینی بنگریم می بینیم که در فرهنگ اسلامی هدف اصلی از خلقت، عبادت، قربت الهی، جانشینی خداوند بر روی زمین و رشد ارتقای معنوی است و یکی از راهای تقویت معنوی و ایجاد ارتباط با معبود، عبادت و به تبع آن زیارت است. زائر به افرادی اطلاق می گردد که فقط با انگیزه های مذهبی سفر می کنند. این افراد مومنان و معتقدان مذهبی هستند که برای انجام فرایض دینی و مذهبی، قرب به خدا زیارت قبور امامان و رهبران مذهبی، طلب شفاعت، ادای نذر، ثواب، شفا، پاک شدن از گناه و نظایر آنها به اماکن مقدسه سفر می کنند، اما گردشگری مذهبی، دیدارکنندگانی هستند که در مراسم و زیارت قبور پیامبران، امامان و رهبران دینی مذهبی، فعالیت های مذهبی و نظیر آنها شرکت می جویند و نیز از دیگر مکان های گردشگری هم دیدن می کنند. به عبارت دیگر، گردشگران مذهبی مسافران و دیدارکنندگانی که همزمان با انگیزه های مذهبی اولیه، انگیزه های مربوط به گردشگری عادی را نیز دارند و اهداف سفر آن ها چند منظوره و چند نقشی یا چند کارکردی با اولویت مذهبی است. در طول تاریخ و حتی در جامعه کنونی، ضرورت روابط نیکو بین مناطق و مردم مختلف را نمی توان نادیده گرفت. برای تسهیل و پیشبرد تجارت، مسافرت، مبادلات فرهنگی، رشد تمدن ها، یگانگی و گفتگوی بین ادیان مختلف باید یک نظام کاری موثر از دیپلماسی و روابط وجود داشته باشد و گردشگری دینی می تواند نقش عمده ای در ساختن چنین شالوده ای داشته باشد (جمالی نژاد،1391: 47-49).
3-2-2- تعاریف گردشگری مذهبی
گردشگری مذهبی در زمره قدیمی ترین و پرونق ترین گردشگری های گذشته و حال سراسر جهان قرار دارد که دشواری های اقلیمی و بدی آب و هوا نیز مانع آن نمی شود (منشی زاده،1384: 139). در این نوع گردشگری انگیزه اصلی، زیارت اماکن مقدسه و زیارتگاه هاست که اقامتگاه ها و نوع امکانات آن به هر حال در طول مدت اقامت تاثیر می نهد. ولی درآمد خانوار نقش چندانی در انگیزه اصلی زیارت از این اماکن ندارد (فاطمی، 1380: 11).
در یک تعریف کلی می توان گردشگری مذهبی را گونه ای از گردشگری دانست که شرکت کنندگان درآن دارای انگیز های مذهبی( منحصرا و یا به صورت ترکیب با سایر انگیزه ها) هستند که از اماکن مقدس نظیر کلیساها، مساجد، مقابر امام زاده ها و نظایر آنها بازدید می کنند.

–51

فهرست
فصل اول: کلیات تحقیق
1.1. مقدمه2
2.1. ضرورت و اهمیت تحقیق3
3.1. بیان مسئله4
4.1. هدف تحقیق5
5.1. سئوالات و فرضیات پژوهش6
6..1 .قلمرو پژوهش6
7.1. روش انجام پژوهش6
8.1. تعریف عملیاتی متغیرها8
9.1. جمع بندی8
فصل دوم: مروری بر ادبیات تحقیق
1.2. مقدمه11
2.2.کلیاتی پیرامون تولید ناب14
1.2.2. ناب بودن15
2.2.2.تعاریف تولید ناب15
3.2.2. تاریخچه تولید ناب18
4.2.2. نتایج بکارگیری تولید ناب23
5.2.2. تولید ناب و صنایع ایران26
6.2.2. تولید ناب و صنایع کاشی و سرامیک 27
7.2.2. مؤلفه های تولید ناب29
3.2. چابکی سازمانی38
1.3.2. مفهوم چابکی و تولید چابک40
2.3.2.خصوصیات و ویژگی‌های سازمان چابک43
3.3.2. -قابلیت‌های کلیدی چابکی در سازمان46
4.3.2. مؤلفه‌های شکل گیری تولید چابک47
4.2. رقابت پذیری51
1.4.2. مفهوم رقابت‌پذیری52
2.4.2. مدل الماس‌ پورتر53
3.4.2. استراتژی رقابتی 57
1.3.4.2. تمرکز بر هزینه59
1.1.3.4.2. استفاده حد اکثر از ظرفیت تولید 59
2.1.3.4.2. صرفه جویی در مقیاس60
3.1.3.4.2. پیشرفت های تکنولوژیکی60
4.1.3.4.2. تأثیرات یادگیری/ تجربه61
2.3.4.2. استراتژی تمایز محصول62
4.4.2. استراتژی بهترین شیوه هزینه کردن63
5.4.2. استراتژی تمرکز64
6.4.2. جمع بندی مؤلفه های تعیین کننده رقابت پذیری سازمانی65
5.2. نتیجه گیری67
فصل سوم: روش شناسی تحقیق
1.3. مقدمه69
2.3. معرفی متغیر های تعیین چابکی سازمانی70
3.3. معرفی مؤلفه های های تعیین نابی72
4.3. معرفی مؤلفه های تعیین رقابت پذیری74
5.3. سئوالات و فرضیات پژوهش76
6.3. روش تحقیق76
7.3. جامعه آماری77
8.3. حجم منطقی گروه نمونه77
9.3. ابزار گردآوری داده ها79
10.3. روش تجزیه و تحلیل79
1.10.3. تحلیل عاملی 79
2.10.3. آزمون KMO و کرویت بارتلت ((Bartlett82
3.10.3. جدول اشتراکات (Communalities)83
4.10.3. جدول واریانس کل استخراج شده ((Total Variance Explained83
5.10.3. ماتریس اجزاء (ابعاد) اولیه 83
6.10.3.. چرخش دورانی و تفسیر84
7.10.3. جدول ماتریس چرخش یافته(Rotated Component Matrix).84
11.3. مدل یابی معادلات ساختاری85
12.3. نوع پژوهش86
13.3. روایی و پایایی ابزار پژوهش87
14.3. نتیجه گیری93
فصل چهارم: تجزیه و تحلیل داده ها
1.4. مقدمه95
2.4. دسته بندی مؤلفه های مربوط به حوزه چابکی95
1.2.4. آزمون KMO و کرویت بارتلت (Bartlett) 99
2.2.4. جدول اشتراکات(Communalities) 100
3.2.4. جدول واریانس کل استخراج شده (Total Variance Explained) 100
4.2.4. ماتریس اجزاء (ابعاد) اولیه 101
5.2.4. جدول ماتریس چرخش یافته (Rotated Component Matrix) 103
6.2.4. تحلیل عاملی تأییدی مؤلفه های مربوط به متغیر چابکی107
7.2.4. برونداد نتایج تحلیل عاملی تأییدی متغیرهای چابکی109
8.2.4. تفسیر خروجی(برونداد) تحلیل عاملی تأییدی متغیرهای چابکی109
3.4. دسته بندی مؤلفه های مربوط به حوزه نابی112
1.3.4. آزمون KMO و کرویت بارتلت (Bartlett) 115
2.3.4. جدول اشتراکات (Communalities) 116
3.3.4. جدول واریانس کل استخراج شده (Total Variance Explained) 116
4.3.4. ماتریس اجزاء (ابعاد) اولیه117
5.3.4. جدول ماتریس چرخش یافته (Rotated Component Matrix)119
6.3.4. تحلیل عاملی تأییدی مربوط به دسته بندی متغیر های نابی123
7.3.4. برونداد نتایج تحلیل عاملی تأییدی متغیر های نابی125
8.3.4. تفسیر خروجی(برونداد) تحلیل عاملی تأییدی متغیر های نابی125
4.4. دسته بندی مؤلفه های مربوط به حوزه رقابت پذیری129
1.4.4. آزمون KMO و کرویت بارتلت (Bartlett) 132
2.4.4. جدول اشتراکات (Communalities) 133
3.4.4. جدول واریانس کل استخراج شده (Total Variance Explained)133
4.4.4. ماتریس اجزاء (ابعاد) اولیه134
5.4.4. جدول ماتریس چرخش یافته (Rotated Component Matrix)136
6.4.4. تحلیل عاملی تأییدی متغیرهای رقابت پذیری140
7.4.4. برونداد نتایج تحلیل عاملی تأییدی متغیر های رقابت پذیری142
8.4.4. تفسیر خروجی(برونداد) تحلیل عاملی تأییدی متغیر های رقابت پذیری142
5.4. دسته بندی متغیر های تحقیق146
1.5.4. آزمون KMO و کرویت بارتلت (Bartlett)149
2.5.4. جدول اشتراکات (Communalities) 149
3.5.4. جدول واریانس کل استخراج شده (Total Variance Explained)150
4.5.4. جدول ماتریس چرخش یافته (Rotated Component Matrix)150
5.5.4. تحلیل عاملی تأییدی متغیرهای اصلی و فرعی تحقیق 154
6.5.4. برونداد نتایج تحلیل عاملی تأییدی متغیر های تحقیق156
7.5.4. تفسیر خروجی(برونداد) تحلیل عاملی تأییدی متغیر های تحقیق156
6.4. تعیین نوع ارتباط بین نابی-چابکی سازمانی و رقابت پذیری سازمانی در صنعت کاشی.158
1.6.4. برونداد نتایج تحلیل عاملی تأییدی تمامی متغیر های تحقیق162
2.6.4. تفسیر نتایج تحلیل عاملی تأییدی تمامی متغیر های تحقیق 162
3.6.4. تشریح و بررسی ارتباط نابی و چابکی بر رقابت پذیری سازمانی165
6.4. جمع بندی169
فصل پنجم: نتیجه گیری
1.5. مقدمه174
2.5. محدودیتهای پژوهش174
3.5. نتایج تحقیق175
1.3.5. معرفی شاخص های مورد نیاز از حوزه ناب بودن در صنعت کاشی 176
2.3.5. معرفی شاخص های مورد نیاز از حوزه چابک بودن در صنعت کاشی 177
3.3.5. معرفی شاخص های سنجش رقابت پذیری در صنعت کاشی 177
4.3.5. تعیین نوع ارتباط بین نابی- چابکی سازمانی و رقابت پذیری سازمانی در صنعت کاشی178
5.3.5. تعیین شدت رابطه تأثیر مؤلفه های نابی و چابکی سازمانی بر رقابت پذیری 179
4.5. پیشنهادات180
5.5. تحقیقات آینده182
6.5. جمع بندی183
فهرست منابع و مآخذ208
فهرست جداول
جدول 1.2. برخی مزایا و منافع تولید ناب25
جدول 2.2. حوزه ها و برنامه های بهبود نابی در 27 شرکت ناب32
جدول 3.2. ابزارها و اصول نظام تولید ناب به نقل از مک لاچلین33
جدول 4.2. طبقه بندی ابزارها و مؤلفه ها اصلی و فرعی تولید ناب35
جدول 5.2. تعاریف و مفاهیم تولید چابک و چابکی42
جدول 6.2. معیارهای بیست گانه تولید چابک49
جدول 1.3. متغیر های تعیین چابکی71

دانلود پایان نامه ارشد- مقاله تحقیق

 برای دانلود فایل کامل به سایت منبع مراجعه کنید  : homatez.com

یا برای دیدن قسمت های دیگر این موضوع در سایت ما کلمه کلیدی را وارد کنید :

 

جدول2.3. متغیر های تعیین نابی73
جدول3.3. متغیر های تعیین رقابت پذیری75
جدول 4.3. مقدار آلفای کرونباخ محاسبه شده برای متغیر های نابی90
جدول 5.3. مقدار آلفای کرونباخ محاسبه شده برای متغیر های چابکی91
جدول 6.3. مقدار آلفای کرونباخ محاسبه شده برای متغیر های رقابت پذیری92
جدول 1.4. معرفی مؤلفه های چابکی97
جدول 2.4. جدول آزمون KMO و کرویت بارتلت متغیر های چابکی99
جدول 3.4. جدول ماتریس اجزاء (ابعاد) اولیه متغیر های چابکی102
جدول 4.4. جدول ماتریس چرخش یافته متغیر های چابکی104
جدول5.4. دسته بندی سؤالات چابکی105
جدول 6.4. برونداد تحلیل عاملی تأییدی مربوط به متغیر های چابکی109
جدول 7.4. معرفی مؤلفه های نابی113
جدول 8.4. جدول آزمون KMO و کرویت بارتلت متغیرهای نابی115
جدول 9.4. جدول ماتریس اجزاء (ابعاد) اولیه متغیرهای نابی118
جدول 10.4.جدول ماتریس چرخش یافته متغیرهای نابی120
جدول11.4. دسته بندی مؤلفه های نابی121
جدول 12.4. برونداد تحلیل عاملی تأییدی مربوط به متغیر های نابی125
جدول 13.4. معرفی مؤلفه های رقابت پذیری130
جدول 14.4. جدول آزمون KMO و کرویت بارتلت متغیرهای رقابت پذیری132
جدول 15.4. جدول ماتریس اجزاء (ابعاد) اولیه متغیرهای رقابت پذیری135
جدول 16.4. جدول ماتریس چرخش یافته متغیرهای رقابت پذیری137
جدول17.4. دسته بندی مؤلفه های رقابت پذیری138
جدول 18.4. برونداد تحلیل عاملی تأییدی مربوط به متغیر های رقابت پذیری142
جدول 19.4. معرفی متغیر های فرعی147
جدول 20.4. جدول آزمون KMO و کرویت بارتلت متغیرهای فرعی149
جدول 21.4. جدول ماتریس چرخش یافته متغیرهای فرعی151
جدول22.4. دسته بندی متغیر های فرعی152
جدول 23.4. برونداد تحلیل عاملی تأییدی مربوط به تمامی متغیر های تحقیق156
جدول 24.4. برونداد تحلیل عاملی تأییدی تمامی متغیر های تحقیق162
جدول 1.5. معرفی شاخص های مورد نیاز از حوزه ناب بودن در صنعت کاشی176
جدول 2.5. معرفی شاخص های مورد نیاز از حوزه چابک بودن در صنعت کاشی177
جدول 3.5. معرفی شاخص های سنجش رقابت پذیری در صنعت کاشی178
فهرست اشکال و نمودارها
شکل 1.2.مدل الماس پورتر 53
شکل 1.3. نمودار متغیر های تعیین چابکی71
شکل2.3. نمودار متغیر های تعیین نابی73
شکل3.3. نمودار متغیر های تعیین رقابت پذیری75
نمودار 1.4. نمودار متغیر ها و مؤلفه های تعیین چابکی106
نمودار2.4. نمودار تحلیل عاملی تأییدی مؤلفه های مربوط به متغیر چابکی108
نمودار 3.4. نمودار متغیر ها و مؤلفه های تعیین نابی122
نمودار4.4. نمودار تحلیل عاملی تأییدی مربوط به دسته بندی متغیر های نابی124
نمودار 5.4. نمودار متغیر ها و مؤلفه های تعیین رقابت پذیری139
نمودار 6.4. نمودار تحلیل عاملی تأییدی متغیر های رقابت پذیری141
نمودار 7.4. نمودار متغیر های تحقیق153
نمودار 8.4. نمودار تحلیل عاملی تأییدی متغیرهای فرعی تحقیق155
نمودار 9.4. نمودار تحلیل عاملی تأییدی تمامی متغیر های تحقیق161
نمودار 10.4. نمودار T-value مربوط به تمامی متغیرهای تحقیق164
فصل اول
کلیات تحقیق

مقدمه
فرایند جهانی شدن، به وجود آمدن سازمان‌تجارت جهانی و یکپارچگی بازارهای جهانی، پیشرفتهای سریع و بنیادین تکنولوژیک، پیشرفت های جدید در زمینه‌فناوری اطلاعات، افزایش تغییرات سریع در الگوهای مصرف و تقاضا، تبیین کنترل های آلودگی محیط زیست و حفظ منابع انرژی، کمبود منابع و هزینه‌های بالای آنها، چالشهایی هستند که بنگاه‌ها و صنایع مختلف در عرصه تجارت و فعالیتهای اقتصادی با آن روبرو هستند و ادامه حیات آنها، منوط به تصمیم گیری درست و به موقع در برابر این تغییرات است. در این میان، فرایند جهانی شدن و گسترش بازارهای مصرف و نیز افزایش تعداد رقبا و شدت رقابت، باعث اهمیت بخشیدن به مفاهیمی مانند رقابت‌پذیری و از سوی دیگر، پررنگ شدن مفهوم چابکی شده است.این امر موجب گردیده تا بنگاه‌ها، صنایع و کشورهای مختلف در جهت ارتقای رقابت‌پذیری خود به شناسایی عوامل مؤثر بر رقابت‌پذیری و چابکی به منظور هماهنگی با تغییرات محیطی و با هدف تقویت آنها تلاش کنند.
از سوی دیگر، از انجایی که طی تولید ناب زواید و اتلاف های تولید انبوه حذف می گردد، در دهه 80، بسیاری از شرکتهای مشهور در سرتاسر دنیا شروع به بکارگیری برنامه هایی کردند که به وسیله آن ها بتوانند بهره وری و کیفیت خود را بهبود بخشند((Cua & Colleagues, 2001)(White & Prybutok, 2001) (Mieir & Forrester, 2002). در سال 1990 ووماک و همکارانش از دانشگاه MIT با چاپ کتابی با عنوان« تولید ناب؛ ماشینی که جهان را تغییر داد» تولید ناب را به عنوان ترکیبی از مدل تولید سنتی فورد و مدل کنترل اجتماعی در محیط تولید ژاپنی، به جامعه جهانی معرفی کردند(فرخ،1383) (Mieir & Forrester, 2002).
امروزه نیز عواملی همچون افزایش رقابت در بین شرکت ها، بهبود سرعت تغییرات و متلاطم بودن وضعیت تقاضای مشتریان باعث شده است سطوح و نوع تقاضاها به سرعت در حال تغییر باشند و همگام با جهانی شدن شرکت ها، رقابت جهانی نیز در حال تقویت شود. این مسئله به خوبی نشان می دهد بازارهای محصولات به بلوغ کافی رسیده و مشتریان کالاهایی را تقاضا می کنند که نیازهای مشخص آنها را ارضا نماید(Suzaki, 2000)(Marin & Delgado, 2000)(Porter, 1990) (Bonavia & Marin, 2006). دانشمندان بسیار زیادی بر این باور هستند که برای پوشش چنین بازارهایی ناب شدن یکی از الزامات اجتناب ناپذیر و ضروری شرکت ها می باشد (Mieir & Forrester, 2002)(Womack & Colleagues,1990)،(Womack & Jones,1996)، (Krafcik, 1988)(Lee, 1996)(Macduffie, 1995)(Sohal & Egglestone, 1994)(Bonavia & Marin, 2006).
همچنین، از انجایی که یکی از صنایع برجسته و رو به رشد کشور ایران، صنعت کاشی است و ایران در صنعت کاشی رو به رشد می باشد به طوری که تاکنون در رده بزرگترین تولیدکنندگان کاشی و سرامیک جهان جای داشته و با توجه به رشد روز بروز این صنعت در میزان تولید و افزایش ظرفیت تولید، در این مطالعه این صنعت در زمینه های مذکور مورد بررسی قرار گرفته است.
2.1. ضرورت و اهمیت تحقیق
هر شرکتی که در یک صنعت رقابت می‌کند دارای استراتژی رقابتی خواه آشکار یا ضمنی است. اهمیت خاصی که امروزه شرکت‌های مختلف برای تدوین استراتژی قائل هستند، مبین این عقیده است که در فرآیند آگاهانه تدوین استراتژی فواید ارزشمندی نهفته است. از جمله فواید این است که انتخاب استراتژی (اگر نتواند فعالیتهای بخشهای اجرایی را تضمین کند) حداقل به مدیران شرکت این اطمینان را می‌دهد که سیاستهای این بخشها دارای هماهنگی بوده و در راستای اهداف معینی باشند. توجه زیاد به امر برنامه‌ریزی استراتژیک سؤالاتی را که مدتها ذهن مدیران را به خود مشغول داشته بیش از پیش برجسته نموده است: چه عاملی رقابت را در صنعت مورد فعالیت ما و یا صنایعی که قصد ورود به آنها را داریم، پیش می‌برد؟ فعالیت احتمالی رقبا به چه صورت خواهد بود و بهترین راه برای واکنش در برابر اقدامات احتمالی آنها چیست؟ سیر پیشرفت صنعت مورد فعالیت ما به چه صورت خواهد بود؟ چگونه می‌توان شرکت را در بهترین موقعیت برای رقابت دراز مدت قرار داد؟
با این حال در فرایندهای برنامه‌ریزی استراتژیک رسمی بیشتر تأکید بر این است که سؤالات به‌صورت منظم و سازماندهی شده ارائه شوند، نه اینکه صرفاً به آنها جوابی داده شود. تکنیکهایی که اغلب توسط شرکتهای مشاور برای جوابگویی به این سؤالات ارائه شده است، به جای چشم‌انداز صنعت، یا بیشتر بر روی یک شرکت با تولیدات متنوع تمرکز دارند و یا صرفاً یک جنبه از ساختار آن صنعت نظیر رفتار هزینه‌ها را مورد بررسی قرار می‌دهند. در اینصورت نمی‌توان انتظار داشت از طریق آن به تمام جنبه‌ها و پیچیدگی‌های رقابت در آن صنعت دست یافت. یکی از صنایع برجسته و رو به رشد کشور ایران، صنعت کاشی است که با توجه به مسائل مطرح شده در بالا، نیاز به بررسی و کارشناسی بیشتری در زمینه رقابت پذیری در محیط پویای خود و رشد بیشتر و حفظ بازارهای فعلی و بدست گیری بازارهای جدید را دارد.
3.1. بیان مسئله
با توجه به موارد مذکور در زمینه اهمیت تحقیق و به دلیل توسعه تولید صنعت کاشی و افزایش رقابت در بازارهای داخلی، و پویایی محیط، سازمآنهایی توانایی بدست گیری بازارهای جدید و افزایش تولید و در نهایت حفظ بقای طولانی مدت سازمان را دارند که در زمینه رقابت پذیری و استفاده درست و به موقع استراتژی های رقابت پذیری موفق تر باشند و همچنین همگام با تعییرات محیطی(چابکی) و در جهت حذف زواید و اتلاف های تولید انبوه (تولید ناب)، گامی موثر بردارند. در این تحقیق میزان رقابت پذیری صنعت مورد نظر با توجه به ابعاد استخراج شده در تحقیقات مشابه مورد سنجش قرار خواهد گرفت و ارتباط آن با چابکی و نابی مورد بررسی قرار می گیرد.
4.1. هدف تحقیق
با توجه به انچه در راستای اهمیت رقابت پذیری سازمانی به عنوان ابزاری برای غلبه بر فرایند جهانی شدن، به وجود آمدن سازمان‌تجارت جهانی و یکپارچگی بازارهای جهانی، پیشرفتهای سریع و بنیادین تکنولوژیک، پیشرفت های جدید در زمینه‌فناوری اطلاعات، افزایش تغییرات سریع در الگوهای مصرف و تقاضا، تبیین کنترل های آلودگی محیط زیست و حفظ منابع انرژی، کمبود منابع و هزینه‌های بالای آنها، بیان شده است بررسی و کنکاش در زمینه رقابت پذیری همواره می تواند نتایج جدیدی به همراه داشته باشد. همچنین، چابکی سازمانی به عنوان ابزاری برای غلبه برچالشهایی ناشی ازعدم انعطاف پذیری، زمان تدارک طولانی و تنوع کم محصولات و خدمات و همچنین لزوم یکپارچگی و همگام شدن سازمآنها با تغییرات سریع در عرصه جهانی شدن، بیان شده است(Sharif & Zhang, 1999; Arteta & Giachetti, 2004; Ramesh & Devadasan, 2007; Vazquez-Bustelo, Avella, & Fernandez, 2007; Prince & Kay, 2003; Ren, ،Yusuf, & Burns, 2003)
و همچنین، با توجه به اهمیت حذف زواید و اتلاف های تولید انبوه و به کارگیری تولید ناب با توجه به کمبود منابع و هزینه‌های بالای آنها و مسایل مربوط به حفظ منابع انرژی، اهداف انجام این پژوهش را می توان در قالب موراد زیر بیان نمود:
معرفی شاخص های مورد نیاز از حوزه ناب بودن در صنعت کاشی
معرفی شاخص های مورد نیاز از حوزه چابک بودن در صنعت کاشی
معرفی شاخص های سنجش رقابت پذیری در صنعت کاشی
تعیین نوع ارتباط بین نابی- چابکی سازمانی و رقابت پذیری سازمانی در صنعت کاشی
تعیین شدت رابطه تأثیر مؤلفه های نابی و چابکی سازمانی بر رقابت پذیری
5.1. سئوالات و فرضیات پژوهش
1- شاخص های مورد نیاز از هر حوزه( ناب بودن و چابک بودن ) برای صنعت کاشی کدامند؟
2- شاخص های سنجش رقابت پذیری کدامند؟
3- نوع ارتباط بین نابی- چابکی سازمانی و رقابت پذیری سازمانی در صنعت کاشی چگونه است؟
4- شدت رابطه تأثیر مؤلفه های نابی و چابکی سازمانی بر رقابت پذیری چگونه است؟
6.1. قلمرو پژوهش
از نظر موضوعی، این پژوهش در حوزه پژوهشهای کاربردی حوزه کاشی و سرامیک استان یزد قرار می گیرد. از نظر زمانی، نمونه مورد مطالعه شامل کلیه شرکتهای خوشه کاشی استان یزد می باشد که در فاصله زمانی بهمن ماه 1388 الی مهر 1389 به صورت فعال مشغول به کار می باشند. از نظر مکانی، این پژوهش در محدوده استان یزد و بر روی کلیه شرکتهای فعال خوشه کاشی و سرامیک استان یزد (اعم از شرکتهای حاضر در شهرک صنعتی یزد و شرکتهای مستقر در سطح استان یزد) انجام شده است.
7.1. روش انجام پژوهش
روش تحقیق، تحلیل توصیفی و از لحاظ استراتژی اجرا پیمایشی می باشد. روش جمع آوری اطلاعات و روش به کار گرفته شده در این پژوهش، آمیزه ای از روش های کتابخانه ای، میدانی و پیمایشی می باشد. عمدتاً به منظور مطالعه ادبیات موضوع و بررسی سابقه تحقیق و آشنایی با تجربیات صورت گرفته و شناخت نابی و چابکی سازمانی و ابعاد سنجش رقابت پذیری از از روش کتابخانه ای استفاده شده است.
روش میدانی، به منظور شناخت عملکرد فعلی صنعت از لحاظ نابی و چابکی و تأثیر بکارگیری آن در رقابت پذیری به کار گرفته خواهد شد. بدین منظور متخصصین و مشاورین خبره با استفاده از مصاحبههای نیمه‌هدایت شده به کمک طلبیده خواهند شد. در نهایت به منظور تجزیه و تحلیل داده ها، پیمایشی بر روی تحقیق انجام خواهد شد.
روش میدانی با واقع‌گرایی بالا، دقت را برای نتایج تحقیق به ارمغان خواهد آورد و در نهایت روش پیمایشی، جمع بندی و نتیجه گیری آیتم ها به منظور پاسخ گویی به سؤالات مطرح شده را امکان‌پذیر خواهد نمود.
برای این منظور از تمامی شرکت‌های فعال کاشی در استان یزد در تحقیق استفاده شد. جامعه آماری این تحقیق مدیران و کارشناسان فعال در تمامی شرکت ها که دارای مدرک حد اقل لیسانس و سابقه کاری بالای 3 سال هستند، می‌باشد.
1- آیتم های چابکی، نابی و رقابت پذیری با استفاده مطالعه کتابخانه ای تعیین شد.
2- پرسشنامه ای در سه بخش نابی سازمانی، چابکی سازمانی و ابعاد رقابت پذیری طراحی و
3- بعد از تأیید روایی و پایایی پرسشنامه، در میان مدیران و کارشناسان فعال در صنعت کاشی وسرامیک استان یزد توزیع شد.
4- با استفاده از داده های گرد آوری شده ارتباط بین نابی و چابکی سازمانی و میزان رقابت پذیری این صنعت بدست آمده و در مرحله آخر،
5- عوامل رقابت پذیری را با استفاده از دیدگاه نابی و چابکی استخراج می گردد.
تعریف عملیاتی متغیرها
چابکی سازمانی: توانایی هر سازمانی برای حسگری، ادراک و پیشبینی تغییرات موجود در محیط کاری میباشد(Zhang, & Sharif .1999) همچنین چابکی را، توانایی رونق و شکوفایی . در محیط دارای تغییر مداوم و غیرقابل پیشبینی تعریف میکنند)01.(Maskell 20
ناب بودن: واژه ناب یا Lean در لغت به معنی لخم و بی چربی می باشد. این اصطلاح بیانگر بدون زائده و بدون حشو بودن است. در ادبیات کشورهای مختلف برای هر شی یا چیزی که بدون بیهودگی و اضافات باشد، این واژه به کار گرفته می شود. در فرهنگ تخصصی ناب بودن عبارتست از تولید بیشترین محصولات یا خدمات قابل فروش تحت کمترین هزینه های عملیاتی در حالی که سطح موجودی در حد بهینه باشد.
رقابت پذیری سازمانی: "رقابت‌پذیری درجه‌ای است که بر اساس آن توانمندی یک کشور در تولید کالاها و خدمات در شرایط اقتصاد آزاد، سنجیده می‌شود به گونه‌ای که این تولیدات بتواند در بازارهای بین‌المللی حضور پیدا کنند و به صورت پیوسته به تثبیت و ارتقای درآمد واقعی مردم آن کشور در درازمدت منجر گردد".
جمع بندی
در این فصل به کلیات تحقیق به این شرح پرداخته شد، در ابتدا دلیل انتخاب متغیرها ( نابی، چابکی و رقابت پذیری) و پیاده سازی و بررسی ارتباط آنها در صنعت کاشی و سرامیک مطرح شد و ضرورت بررسی آنها در قالب موضوع انتخابی بیان گردید. سپس ضرورت و اهمیت این متغیر ها در صنعت و سازمان های تولیدی بیان شد. در بخش «بیان مسئله» موضوع و چالش موجود جهت بررسی و تحلیل آن د رتحقیق حاضر مورد بحث قرار گرفت و در بخش«اهداف تحقیق» ، اهداف اصلی که در طی تحقیق به آنها پرداخته شده است بیان و سپس اهداف، در قالب سؤالاتی که تحقیق جهت پاسخ گویی به آنها صورت گرفته بیان گردید. سپس قلمرو پژوهش ذکر گردید و در ادامه مراحل انجام پژوهش در قالب پنج مرحله بخش بندی شد و در بخش نهایی متغیر های تحقیق در قالب تعریف عملیاتی معرفی گردید.

فصل دوم
مروری بر ادبیات تحقیق

1.2. مقدمهاز زمان شروع تولیدات صنعتی در جوامع بشری، صنعتگران انقلاب های گوناگون در تولید خود را تجربه کرده اند. سیر این انقلاب ها به گونه ای بوده است که هنری فورد و پس از آن آلفرد اسلون اولین انقلاب تولیدی را که تولید انبوه نام گرفت محقق کردند. در این انقلاب بود که سیستم کند، حجیم و پرهزینه تولید دستی تبدیل به یک سیستم با سرعت بیشتر، هزینه کمتر و راندمان بالاتر با نام تولید انبوه شد.
تقریباً پس از گذشت نیم قرن از این انقلاب تائیچی اوهنو و تویودا برای نجات شرکت تویوتا و به تبع آن کشور ژاپن ، انقلاب دیگری را در عرصه تولید جهان بنیان نهادند. بعدها این انقلاب تولید ناب نام گرفت که طی آن زواید و اتلاف های تولید انبوه حذف شده و سیر جدیدی از سیستمهای تولیدی مانند تولید به هنگام ، تولید کششی و ... را برای جوامع صنعتی جهان به همراه آورد. این تحولات تولیدی همان گونه که انتظار می رفت با سرعت بیشتری تداوم یافت و پس از این نیز تداوم خواهد یافت.
سال ها بعد و در دهه 80، دنیای غرب با رکود جدیدی در صحنه اقتصاد خود مواجه شد. در این زمان بود که بسیاری از شرکتهای مشهور در سرتاسر دنیا شروع به بکارگیری برنامه هایی کردند که به وسیله آن ها بتوانند بهره وری و کیفیت خود را بهبود بخشند((Cua & Colleagues, 2001)(White & Prybutok, 2001) (Mieir & Forrester, 2002). در سال 1990 ووماک و همکارانش از دانشگاه MIT با چاپ کتابی با عنوان« تولید ناب؛ ماشینی که جهان را تغییر داد» تولید ناب را به عنوان ترکیبی از مدل تولید سنتی فورد و مدل کنترل اجتماعی در محیط تولید ژاپنی، به جامعه جهانی معرفی کردند(فرخ،1383) (Mieir & Forrester, 2002).
همچنین، از اواخر دهه 1980 تا اواسط دهه 1990، در پی تحولات گسترده اقتصادی و سیاسی در سرتاسر جهان، تلاش ها و اقدامات زیادی برای شناخت ریشه‌ها و عوامل موثر بر نظام‌های جدید در کسب و کار جهانی به مرحله عمل در آمده‌اند. ایالات متحده امریکا برای اولین بار، وقتی که رکود چشمگیری را در سهم کسب وکار جهانی خصوصاً در عرصه تولید که با رقابت‌های جدیدی از سوی آسیا و اروپا مواجه شده بود به چشم دید، سکان رهبری این نهضت را در دست گرفت. در سال 1991 گروهی از متخصصان صنعتی مشاهده کردند که نرخ افزایش تغییرات در محیط تجاری از توانایی‌های سازمآنهای تولیدی سنتی در جهت تطبیق و سازگاری با ان، سریع‌تر و شتابان‌تر است. این سازمآنها در استفاده از مزایای فرصت‌هایی که برای آنها ارائه می‌شد ناتوان بودند و این ناتوانی در تطبیق با شرایط تغییر ممکن بود در بلندمدت باعث ورشکستگی و ناکامی‌شان شود (Hormozi, 2001). بنابراین پارادایمی جدید برای اولین بار در گزارشی که عنوانش "استراتژی بنگاه‌های تولیدی در قرن بیست و یکم: دیدگاه متخصصان صنعتی" بود بوسیله مؤسسه یاکوکا منتشر و به همگان معرفی شد (Nagel & Dove, 1991). بلافاصله، عبارت تولید چابک به طور مشترک با انتشار این گزارش مورد استفاده عموم قرار گرفت (Gunasekaran, Gaughey, & Wolstencroft, 2001).
از سوی دیگر،گسترش تجارت جهانی، تغییرات سریع در الگوهای مصرف و تقاضا، انقلاب در فناوری اطلاعات و همچنین افزایش در تعداد و کیفیت رقبای محلی و بینالمللی در دو دهه ی اخیر مفهوم رقابت‌پذیری از اهمیت ویژهای برخوردار گشته است. رقابت‌پذیری را قابلیتها و توانمندیهایی است که یک کسب و کار، صنعت، منطقه، کشور دارا هستند و می‌توانند آنها را حفظ کنند تا در عرصه ی رقابت بین‌المللی نرخ بازگشت بالایی را در فاکتورهای تولید ایجاد کرده و نیروی انسانی خود را در وضعیت نسبتاً بالایی قرار دهند. به عبارت دیگر، رقابت‌پذیری توانایی افزایش سهم بازار، سوددهی، رشد ارزش افزوده و ماندن در صحنه رقابت عادلانه و بین المللی برای یک دوره طولانی است. همچنین "رقابت‌پذیری درجه‌ای است که بر اساس آن توانمندی یک کشور در تولید کالاها و خدمات در شرایط اقتصاد آزاد، سنجیده می‌شود به گونه‌ای که این تولیدات بتواند در بازارهای بین‌المللی حضور پیدا کنند و به صورت پیوسته به تثبیت و ارتقای درآمد واقعی مردم آن کشور در درازمدت منجر گردد".
در بحث رقابت‌پذیری رابطه بین "محیط اقتصادی داخل یک کشور" که دولت در آن نقشی کلیدی دارد و "فرآیند خلق ثروت" که توسط بنگاه‌ها و اشخاص صورت می‌گیرد، اصلی‌ترین موضوعی است که به آن پرداخته می‌شود.
چهار فاکتور رقابت‌پذیری می‌باشد که عموما"‌تعریف‌کننده فضای حاکم بر اقتصاد داخلی یک کشور می‌باشند، عبارتند از :
عملکرد اقتصادی
کارآیی دولت
کارآیی کسب و کار
زیرساختار (2010Demeter, & Matyusz)
در بخشهای بعدی به طور مبسوط راجع به مفاهیم تولید ناب، تولید چابک و رقابت پذیری سازمانی بحث خواهد شد.
2.2. کلیاتی پیرامون تولید ناب
موفقیت های تولید ناب در دهه های اخیر بسیاری از شرکت ها را بر آن داشته تا اصول نابی را به سایر حوزه‌های کاری خود مانند طراحی محصول، فرایندهای دریافت و تحویل سفارش، سیستم پرداخت و حتی به سراسر زنجیره تامین خود گسترش دهندBruun & Mefford, 2004)).
به‌کارگیری اصول ناب در این شرکت‌ها نتایج چشم‌گیری را برای آن ها در پی داشت به گونه ای که بسیاری از آن ها توانستند از این رهیافت به میزان قابل توجهی سطح بهره‌وری خود را بهبود بخشند. با پذیرش و به‌کارگیری این اصول این شرکت‌ها قادر گردیدند تا سطح ضایعات، موجودی، زمان انتظارها و زمان تحویل را در حد قابل قبول بهبود بخشیده و هم‌زمان با کاهش سطح قیمت ، کیفیت محصولات خود را افزایش دهند. بررسی آمار ها در مورد برخی از این شرکت ها نشان‌ دهنده این است که آن ها توانسته ‌اند سطح موجودی ‌ها را تا 90 درصد ، دوباره‌ کاری‌ ها را تا 75 درصد و زمان‌ های تحویل را تا 90 درصد کاهش دهند (Ettkin & Colleagues, 1990). موفقیت‌های تولید ناب در عمل باعث گردیده است تا بسیاری از صاحب‌نظران در سال‌های گذشته تلاش‌های خود را پیرامون توسعه این مفهوم متمرکز نموده و ابزار‌های مختلفی را در اختیار صنایع جهت به‌کارگیری آن قرار دهند(Womack & Colleagues, 1990)(Womack & Jones, 1996)(Krafcik, 1988)(Lee, 1996)(Macduffie, 1995)(Sohal & Egglestone, 1994) .
با عنایت به ضرورت آشنایی با این رویکرد مهم و استراتژیک، در این بخش کلیاتی در مورد مفاهیم، تعاریف، شاخص ها و تاریخچه تولید ناب در جهان و ایران پرداخته می‌شود.
1.2.2. ناب بودن
واژه ناب یا Lean در لغت به معنی لخم و بی چربی می باشد. این اصطلاح بیانگر بدون زائده و بدون حشو بودن است. در ادبیات کشورهای مختلف برای هر شی یا چیزی که بدون بیهودگی و اضافات باشد، این واژه به کار گرفته می شود.
در فرهنگ تخصصی ناب بودن عبارتست از تولید بیشترین محصولات یا خدمات قابل فروش تحت کمترین هزینه های عملیاتی در حالی که سطح موجودی در حد بهینه باشد.
2.2.2. تعاریف تولید ناب
محققین گوناگون از دیدگاه های متفاوت به تولید ناب نگریسته اند. در ادامه با برخی از این دیدگاه ها آشنا می شویم. از دیدگاه فارسترمفهوم ناب به طور عملی عبارتست از: ادغام اصول مرتبط با بهبود از طریق بکارگیری همزمان تولید به هنگام و مدیریت کیفیت جامع، به طوری که فرآیندهای بر مبنای کامپیوتر در تمامی بخشهای طراحی، مدیریت کارخانه، عرضه و توزیع کامل شوند(Forrester & Colleagues, 1996) (Mieir & Forrester, 2002). ویلیامز و همکارانش تولید ناب را در واقع یک جهش تصاعدی از روش تولید انبوه فورد به الگوواره جدیدی از تولید می دانند(Williams & Colleagues, 1995) (Mieir & Forrester, 2002). کوچان و همکارانش بیان می کنند اگرچه عناصر ناب شدن در تمامی شرکتها یکسان می باشند اما فرآیند تبدیل شدن به شرکت ناب در هر سازمان خروجی های خاص و متفاوت از سایر شرکتها ارائه می دهد(Mieir & Forrester, 2002) (Kochan, 1997).
در جایی دیگر تولید ناب نوعی سیستم تولید تعریف شده است که ضمن درنظر گرفتن فواید تولید انبوه و سفارشی با هدف کاهش ضایعات و با آرمان حذف هر فعالیت بدون ارزش طراحی شده است. در حقیقت تولید ناب همان تولید به هنگام می باشد با این تفاوت که در آن فعالیت هایی که ارزش افزوده ایجاد نمی کنند حذف شده اند.
انجمن ملی استاندارد و فناوری در وزارت بازرگانی آمریکا تولید ناب را یک راه حل نظام‌مند برای شناسایی و از بین بردن اتلافها ( فعالیتهایی که دارای ارزش افزوده نیستند) از طریق بهبود مستمر و به جریان انداختن تولید درست در هنگامی که مشتری به آن نیاز دارد تعریف می کند(سیرنگ،1386). از دیگر مشخصه های تولید ناب ، کاهش پیوسته قیمتها در طول عمر یک مدل است . ازآنجایی که قیمتها برمبنای چارچوبی معقول مشخص شده اند مونتاژگران می‌دانند که برای تولید هر محصولی منحنی یادگیری وجود دارد . بدین‌ترتیب ، می‌دانند که هزینه‌ها باید در سالهای بعد کاهش یابد ؛ درواقع ، در شرکتهای تولید ناب اصلاحات سریعتر انجام می گیرند یعنی منحنیهای فراگیری به نسبت منحنیهای فراگیری در شرکتهای تولید انبوه دارای شیب بیشتری هستند و دلیل این امر وجود کایزن در فرایند تولید است . (2010Demeter, & Matyusz)                              
در سایت ای ان بی وی سیستم تولید ناب به تکنولوژی های ساخت منعطف اطلاق شده است که توسط شرکت تویوتا گسترش داده شده و هم اکنون در بسیاری از صنایع خودروسازی جهان به کار گرفته می شود.
در برخی فرهنگ نامه های تولید، به تولید ناب، ساخت ناب نیز اطلاق شده است. این اصطلاح در مراجع تخصصی مختلف به اشکال زیر تعریف شده است.
یک ابزار بهبود عملکرد تجاری که بر بهبود کیفیت، هزینه، زمان تحویل و انسان متمرکز شده است که ضایعات را از بین برده و بهبود مستمر را امکان پذیر می سازد.
یک عبارت انگلیسی به دست آمده از تکنیکهای ساخت و تولید ژاپنی که فلسفه کاهش مستمر ضایعات در همهی نواحی و بخشها را دنبال میکند.
یک فلسفه تولید که بر کمینه سازی مقدار موجودی ها و منابع تاکید دارد و در سرتاسر سازمان به کار گرفته می شود. این نظام به شناسایی و حذف فعالیت های بدون ارزش افزوده در قسمت های طراحی، تولید، مدیریت زنجیره تامین و سر و کار با مشتریان می پردازد.
ترکیب کردن تولید به هنگام، کایزن، کانبان و ایده های کیفیت جامع برای رسیدن به کاغذ بازی صفر، موجودی صفر، زمان صفر، عیب و نقص صفر و تاخیرات صفر در طراحی، ساخت و توزیع.
یک فلسفه ساخت که در آن فاصله زمانی از سفارش مشتری تا تحویل آن به وسیله حذف ضایعات کمینه شده است. این نظام شامل سه عنصر جریان، کشش و کوشش در حد اعلا می شود.
ساخت ناب یک ابتکار تجاری برای کاهش ضایعات در محصولات ساخته شده است. پایه این ایده در کاهش سیستماتیک هزینه به وسیله مجموعه نگرش های فرآیندی در سراسر فرآیند تولید می باشد.

3.2.2. تاریخچه تولید ناب
سیر تحولات صنعتی جهان نشان می دهد اولین انقلاب تولیدی جهان در قرن نوزدهم توسط کشورهای اروپائی با عنوان تولید دستی در صنعت خودروسازی به منصه ظهور رسید. این نظام تولید که چگونگی کارکرد آن از نام آن پیداست در قالب مشخصات زیر به تولید می پرداخت.
وجود نیروی کاری که در طراحی، ماشین کاری و اندازه کردن مهارت بسیار داشت. اکثریت کارگران از طریق شاگردی، مجموعه کاملی از مهارتهای دستی را کسب کرده بودند و بسیاری از انان امید داشتند که روزی کارگاهی برای خود داشته باشند و به طور مستقل با شرکتهای مونتاژ قرارداد ببندند.
وجود سازماندهی بسیار غیرمتمرکز؛ اگرچه همگان در یک شهر جمع شده بودند، اکثر قطعات و بیشتر طراحی خودروها از کارگاههای کوچک بیرون می آمد. مالک یا مدیر شرکت مونتاژ، سیستم را به وسیله ارتباط مستقیم با مشتریها، کارکنان و عرضه کننده ها هماهنگ می کرد.
به کارگیری ابزارآلات ماشینی چندکاره برای انجام کارهایی نظیر مته کاری، سنگ زنی و دیگر عملیاتی که بایست بر روی چوب یا فلز صورت می گرفت.
حجم بسیار پایین تولید؛ رقمی حدود 1000 اتومبیل یا کمتر در سال که تعداد کمی از آنها (50 یا کمتر) بر اساس طراحی واحدی ساخته می شوند و حتی در بین آن تعداد کم، هیچ دو محصولی عیناً مانند هم درنمی آمد، چراکه تکنیکهای دستی به ناگزیر محصولات متفاوتی تولید می کنند.
یک تولیدگر دستی از کارگران بسیار ماهر و ابزارهای ساده اما انعطاف‌پذیر استفاده می‌نماید تا دقیقا انچه را بسازد که مشتری می‌خواهد ؛ یعنی یک واحد در یک زمان .
از ضعفهای تولید دستی این است که قیمت محصول بالا بوده و در صورت افزایش حجم تولید ، قیمت پایین نمی‌آید . (امروزه در مورد ماهواره‌ها و سفینه‌های فضایی که برجسته‌ترین تولیدات دستی هستند همین مشکل به چشم می‌خورد) . از مشکلات دیگر تولیدکنندگان دستی این است که معمولا فاقد آن سرمایه مالی و انسانی کافی هستند که به دنبال نوآوریها و پیشرفتهای اساسی باشند چرا که پیشرفت واقعی در دانش فنی مستلزم تحقیق و پژوهش سازمان یافته است .(Pool & Wijngaard & Zee, 2010)
پس از جنگ جهانی اول، هنری فورد و آلفرد اسلون مدیر جنرال موتورز تولیدات صنعتی جهان را از قرون تولید دستی که شرکتهای اروپایی رواج داده بودند به درآوردند و به عصر تولید انبوه کشاندند. در این زمان بود که هنری فورد راهی یافت تا بر مشکلات ذاتی تولید دستی غلبه کند. تکنیکهای جدید فورد قادر بود در حالی که بر کنترل کیفی می افزود، قیمتها را به میزان قابل توجهی کاهش دهد. هنری فورد سیستم ابداعی خود را تولید انبوه نام نهاد(Womack & Colleagues,1990). سپس راهی که فورد آغاز کرده بود اسلون ادامه داد و تولید انبوه را به اوج دوران شکوفایی رسانید. در نتیجه، ایالات متحده آمریکا خیلی زود بر اقتصاد جهانی تفوق یافت. تفوقی که تا نیم قرن بعد به طول انجامید. ویژگی های اصلی این نظام تولید عبات بودند از:
خط مونتاژ متحرک
قابلیت تعویض کامل قطعات
راحتی اتصال قطعات مختلف به یکدیگر
کاهش زمان چرخه کاری
امکان تعویض پذیری کارگران
خلق افراد جدیدی مانند تعمیرکاران و مهندسان صنایع
کاهش زمان راه اندازی ماشین آلات
کلید تولید انبوه، چنانکه بسیاری می انگارند، خط متحرک و پیوسته مونتاژ نبود. بلکه قابلیت تعویض کامل قطعات و راحتی اتصال قطعات مختلف به یکدیگر بود. در واقع همین نوآوری در تولید بود که وجود خط مونتاژ را ممکن کرد. در مجموع مزیتهایی که فورد را از رقیبانش متمایز می کرد عبارت بود از تعویض پذیری قطعات و سادگی و آسانی مونتاژ کردن آنها.
در بهار 1950، یک مهندس جوان ژاپنی به نام آی جی تویودا راهی سفر سه ماهه ای به دیترویت شد تا کارخانه روژ فورد را بررسی کند.
شرکت تویوتا موتور تا سال 1950، طی سیزده سال تلاش، تنها 2685 خودرو تولید کرده بود، در حالی که روژ در یک روز هفت هزار خودرو تولید می کرد. بنابراین خیلی زود اوضاع باید تغییر می کرد. آی جی، چه از لحاظ توانایی و چه از لحاظ بلندپروازی، مهندس متوسطی نبود. او پس از انکه ذره ذره کارخانه پهناور روژ، یعنی بزرگترین و کاراترین امکان تولید صنعتی در جهان را مورد بررسی قرار داد، طی نامه ای به اداره مرکزی نوشت که فکر می کند «امکاناتی برای بهبود سیستم تولید وجود دارد.» اما نسخه برداری از روژ و اصلاح آن کار سختی به نظر می رسید. هنگامی که آی جی تویودا و تایی چی اوهنو، نابغه تولید او، به ژاپن بازگشتند به دلایل زیر به این نتیجه رسیدند که تولید انبوه هرگز نمی تواند در ژاپن محقق شود.
به وجود آمدن بحران اضافه ظرفیت
عدم بکارگیری تولید انبوه در صنایع کوچک و خاص
متغیر بودن سطح نیازها و انتظارات مشتریان
غیرقابل کنترل و پیش بینی بودن شرایط محیطی خارجی تأثیرگذار بر سازمان
و این شروعی بود برای تولد انچه که شرکت مذکور سیستم تولیدی تویوتا نامید و در نهایت به تولید ناب معروف شد.
تایی چی اوهنو، سریعاً تشخیص داد که به کار بردن ابزارهای دیترویت ( و روشهای دیترویت) مناسب این تصمیم نیست. شیوه های تولید دستی، انتخاب مناسبی بود، اما نمی توانست یک شرکت را به سوی تولید انبوه برای بازار هدایت کند. اوهنو دریافت که به رهیافت تازه ای نیاز است و آن را پیدا کرد. بررسی کارگاه قالب زنی او نمونه خوبی است که طرز کار شیوه های جدید او را معلوم می گرداند.
دیترویت، ولفس بورگ، فلینس و میرافیوری تعویض قالب را به عهده متخصصان گذاشته بودند. برای تعویض قالب از زمانی که آخرین قطعه با قالبهای قدیمی زده می شد تا نخستین قطعه قابل قبول که قالبهای جدید می زدند، یک روز تمام صرف می شد. ایده اوهنو عبارت بود از ایجاد روشهای ساده تری برای تعویض قالب و نیز عوض کردن قالبها به طور پیوسته (یعنی به جای هر سه ماه یک بار، هر دو سه ساعت یک بار قالب عوض شود). او برای کار گذاشتن و درآوردن قالبها از غلتک استفاده کرد و مکانیسمهای تنظیم کردن قالب در درون دستگاه را ساده کرد. چون تسلط بر این روشهای جدید، مشکل نبود و کارگران تولید همیشه در طول تعویض قالب عاطل و بیکار می ماندند، اوهنو به این فکر افتاد که بگذارد خود کارگران خط تولید به کار تعویض قالب بپردازند. اوهنو تعدادی ماشین پرس دست دوم آمریکایی خریداری کرد و از اواخر دهه 1940 به بعد به آزمایشهای بسیاری دست زد و عاقبت توانست روشهایش را در مورد تعویض سریع به کمال رساند. در اواخر دهه 1950، او زمان لازم برای تعویض قالبها را از یک روز به سه دقیقه کاسته بود. همچنین دیگر به متخصصین تعویض قالبها نیاز نبود. در این روند او به کشف مهمی دست یافته بود؛ از این قرار که اگر مجموعه کوچکی قطعه ساخته شود، هزینه هر قطعه کمتر از وقتی خواهد بود که انبوهی از قطعات ساخته شود. (Saurin & Ferreira, 2009) اوهنو که پس از جنگ بارها از دیترویت دیدار کرد، کل سیستم را پر از مودا می دید. مودا یک اصطلاح ژاپنی است به معنای اتلاف. به نظر اوهنو تولید انبوه در محاصره اتلاف نیروی کار، اتلاف مواد خام و اتلاف وقت بود.
در تویوتا سیتی اوهنو شروع به آزمایش کرد. نخستین گام او تشکیل گروههایی از کارگران بود، به طوری که هر گروه به جای یک سرکارگر یک سرگروه داشت. مجموعه ای از مراحل مونتاژ به هر گروه واگذار می شد و از آنها خواسته می شد که با همکاری هم به نحو احسن عملیات لازم را انجام دهند. سرگروه، علاوه بر وظیفه هماهنگ کردن گروه، مانند بقیه اعضاء به کارهای مونتاژ می پرداخت و اگر کارگری غیبت داشت وظایفش را سرگروه انجام می داد.
در گامهای بعد اوهنو وظیفه تمیزکاری، تعمیر جزئی ابزارآلات و کنترل کیفی را به عهده گروه گذاشت و عاقبت در گام آخر وقتی که گروهها راه افتاده بودند، فرصتهایی را تعیین کرد که طی آنها همه اعضای گروه نظریات خود را درباره بهتر شدن روند کار ارائه می دادند. (در غرب به این فرآیند پیشنهادهای جمعی حلقه های کیفیت کار گفته می شود.) این روند اصلاح پیوسته و فزاینده که در ژاپن بهبود مستمر نامیده می شود، طی همکاری با مهندسین صنایع شکل می گرفت. مهندسین صنایع همچنان وجود داشتند ولی تعداد آنها کمتر بود.
امروز در کارخانه های مونتاژ تویوتا عملاً هیچ محوطه دوباره کاری به چشم نمی خورد و در واقع هیچ کار دوباره ای انجام نمی شود. در مقابل در تعدادی از کارخانه های تولید انبوه که هم اکنون مشغول فعالیت اند، بیست درصد فضای کارخانه و بیست و پنج درصد از کل ساعات کار به رفع عیوب اختصاص دارد. چه بسا قویترین گواه نوآوریهای اوهنو، همانا کیفیت خودروهایی باشد که به مشتری عرضه می شود. طبق گزارش مشتریان آمریکایی، وسایل نقلیه تویوتا در مقایسه با کارخانه های دیگر جهان، دارای کمترین میزان عیوب است و از لحاظ کیفیت قابل مقایسه است با بهترین تولیدکنندگان خودروهای تجملی در آلمان که ساعات بسیاری را در کارخانه های مونتاژ خود صرف رفع عیوب می کنند.
تویوتا تا اوایل دهه 1960 ، تماماً از اصول تولید ناب بهره برداری کرده بود. دیگر شرکتهای خودروسازی ژاپنی نیز، گرچه سالها به طول انجامید بیشتر اصول تولید ناب را اقتباس کردند.
در سال 1979، وقتی اقتصاد جهانی با رکود روبرو شد، نابرابریهای تجارتی آمریکای شمالی و اروپا به ابعاد غیرقابل کنترلی رسید، موانع تجارتی وضع شد و مسیر صادرات دچار وقفه ای ناگهانی شد. در دهه 1980، وضعیت جهان در اشاعه تولید ناب، همانند وضعیتی بود که جهان در دهه 1920 برای اشاعه تولید انبوه داشت. اکنون پیشتازان شیوه جدید برای انکه سهم خود را در بازار جهان افزایش دهند، به جای صادرات فزاینده کالاهای آماده ، مستقیماً در اروپا و آمریکای شمالی سرمایه گذاری می کنند(Womack & Colleagues,1990).
4.2.2. نتایج بکارگیری تولید ناب
در این قسمت به ارزیابی مزایا و معایب تولید ناب پرداخته می شود. دانشمندان و محققین مزایای مختلفی برای تولید ناب برشمرده اند که در بخش های قبلی به طور تلویحی به برخی از آن ها اشاره شد. در ادامه برخی دیگر از آن ها مورد اشاره قرار می گیرند.
این شیوه تولید یک سیستم کامل است که از فلسفه بهبود مستمر استفاده می کند و با بهره گیری از فرهنگ کار تیمی سعی در تحلیل اتلافهای موجود در فرایند تولید و حذف آن ها دارد. از ویژگی‌های چنین سیستمی کاهش زمان تولید، کارایی بهتر پرسنل، کیفیت بالاتر، عمر بیشتر ماشین آلات و کاهش در سطح موجودی و هزینه های سربار است(سیرنگ،1386).
از دیدگاه بوناویا و مارین مزایای بهکارگیری تولید ناب عبارتند از:
حذف انبارها و ذخایر؛
بهبود کیفیت؛
افزایش بهره وری؛
کوتاه شدن زمان تکوین محصول؛
جلوگیری از به وجود آمدن ضایعات؛
استفاده از کارگران چند مهارته؛
تحویل به موقع؛
دسته های کوچکتر؛
زمان تحویل؛
افزایش سطح رضایت شغلی کارکنان(Bonavia & Marin, 2006).
از دیگر مزیتهای تولید ناب، ایجاد حس مسئولیت در کارکنان است. مسئولیت نه به معنای پاسخگویی به مقام بالاتر، بلکه به معنای آزادی عمل در کار است. در این رویکرد، کارکنان چالش بیشتری در فرآیند تولید دارند و به همین دلیل، خلاقیت خویش را بیشتر می توانند به منصه ظهور برسانند و از طریق کار گروهی علاوه بر بهبود مستمر و اصلاح مدام سیستم مهارتهای مختلفی را کسب می کنند(سید حسینی و بیات ترک،1384).
برخی دیگر از محققان بر این قضیه اذعان دارند که باید از بین مزایای گوناگون تولید ناب به هم افزایی به وجود آمده بین ابزارهای گوناگون تولید ناب اشاره نمود که به تبع خود باعث افزایش کارایی و اثربخشی تولید می شود (Cua, 2000)(Fullerton & McWatters, 2001) (Bonavia & Marin, 2006) (Shah & Ward, 2003)(White & Prybutok, 2001).
فهرست زیر چند مورد دیگر از مزایای تولید ناب را برمی شمرد.
کاهش ضایعات تا سقف 80%
کاهش هزینه های تولید تا سقف 50%
کاهش زمان چرخه ساخت تا سقف 50%
کاهش نیروی انسانی تا سقف 50% همراه با حفظ و بهبود سطح خروجی های قبلی
کاهش موجودی ها تا سطح 80% همراه با افزایش سطوح خدمت رسانی به مشتریان
افزایش توان تولید تجهیزات فعلی تا سطح 50%
بهبود کیفیت
سود بالاتر
افزایش انعطاف پذیری سیستم در مواجهه با تغییر خواسته های مشتریان
تمرکز بیشتر بر اصول برنامه ریزی استراتژیک
بهبود جریان نقدی از طریق افزایش تعداد معاملات.
در جایی دیگر برخی از مزایا و منافع تولیدناب از دیدگاه سایر محققین توسط بوناویا و مارین جمع آوری شده است که فهرست آن ها را در جدول 2-1 ارائه شده است(Bonavia & Marin, 2006).
جدول1.2. برخی مزایا و منافع تولید ناب
ردیف مزایا محققین
1 کاهش ضایعات بیلشباخ(1994)، فلین و ساکاکیبارا(1995)، فولرتون و مک واترز(2001)، گیفی و دیگران(1990)، گان(1992)، جکسون و دایر(1998)، لاو و دیگران(1997)، لی(1997)، مارتینز سانچز و پرز پرز (2001)، ماسکل(1995)، ساکاکیبارا و دیگران(1997)، وایت و دیگران(1999)، ووماک ودیگران(1990)
2 بهبود کیفیت بیلشباخ(1994)، کوا و دیگران(2001)، فلین و ساکاکیبارا(1995)، فولرتون و مک واترز(2001)، گیفی و دیگران(1990)، گان(1992)، جکسون و دایر(1998)، کرافسیک(1988)، لاو و دیگران(1997)، لی(1997)، ساکاکیبارا و دیگران(1997)، شاه و وارد(2003)، وفا و یاسین(1995)، وایت و دیگران(1999)، ووماک ودیگران(1990)
3 افزایش بهره وری نیروی انسانی بیلشباخ(1994)، گیفی و دیگران(1990)، گان(1992)، کرافسیک(1988)، لاو و دیگران(1997)، شاه و وارد(2003)، وایت و دیگران(1999)، ووماک و دیگران(1990)
4 بهبود زمان تکوین محصول فولرتون و مک واترز(2001)، گان(1992)، جکسون و دایر(1998)، ساکاکیبارا و دیگران(1997)، شاه و وارد(2003)، وایت و دیگران(1999)
5 تحویل به موقع کوا و دیگران(2001)، لی(1997)، ساکاکیبارا و دیگران(1997)
6 کوچک تر شدن دسته های تولیدی لی(1997)
7 بهبود زمان تحویل فلین و ساکاکیبارا(1995)، فولرتون و مک واترز(2001)
منبع: Bonavia & Marin, 2006
البته به منظور داشتن یک دید جامع می‌بایست ضمن لحاظ کردن تمام محاسن و مؤلفه‌های مذکور، به ضعف های آن نیز در مقایسه با مهندسی ارزش توجه نمود. بعضی از این نقاط ضعف عبارتند از:
تکنیک ناب ممکن است بدون سنجش منطقی نتایج، ریسک را افزایش دهد.
تکنیک ناب ممکن است نتواند مستندات کافی جهت سود در بازار کسب و کار برای حسابداری سنتی ارائه دهد.
به هنگام مواجهه با مسائل پیچیده مکرر و متقابل با محدودیت هایی مواجه است زیرا روش سعی و خطا را در پیش می گیرد.
سیستم فروش ناب و همین طور آموزش کارکنان و متناسب کردن سیستم سازمان با اهداف ناب ممکن است مجموع هزینه ها را افزایش دهد(سیرنگ،1386)

5.2.2. تولید ناب و صنایع ایران
در زمینه بررسی های علمی و مطالعه تحقیقاتی تولید ناب در ایران تلاش چشمگیری انجام نشده است و مقالات انگشت شماری در این زمینه به انتشار رسیده است. در یکی از این مقالات که توسط سید حسینی و بیات ترک در سال 1382 به انجام رسیده است به ارزیابی عوامل تولید ناب با استفاده تکنیک تجزیه تحلیل ابعادی در سیستم های تولیدی سفارشی پرداخته شده است. این پروژه - ریسرچبا عنوان «ارزیابی عوامل تولید ناب در سازمان های تولیدی غیر پیوسته (سفارشی )» ضمن معرفی عوامل و ویژگیهای تولید ناب سعی دارد با استفاده از روش تجزیه و تحلیل ابعادی مدلی را ارائه دهد که میزان سازگاری کارخانجات تولیدی را با معیارها و ویژگیهای تولید ناب قیاس نماید. در همین راستا طی مطالعات به عمل آمده, عوامل تولید ناب به 9 عامل اصلی و 85 معیار فرعی تقسیم گردیده اند و سپس یکپارچگی عوامل مؤثر بر آن، با استفاده از تکنیکهای آماری ضریب همبستگی، ضریب رگرسیون چند متغیره و فاکتور آنالیز مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته اند.یکی از ویژگیها و نوآوریهای این پروژه - ریسرچ، کاربرد تولید ناب در کارخانجات تولید سفارشی است؛ چراکه اکثر پژوهشهای گذشته در کارخانجات خودروسازی که تولید پیوسته و بر اساس محصول دارند انجام شده است. جامعه آماری مورد پژوهش، گروه صنعتی سدید است که با برخورداری از چندین شرکت بزرگ تولیدی از جمله شرکتهای عظیم تولیدی کشور محسوب می گردد
نتایج به دست آمده حاکی از اهمیت بسیار زیاد سازماندهی و رهبری در تولید ناب است و عوامل دیگر از قبیل تکنولوژی اطلاعات و سیستم اطلاعات مدیریت، منابع انسانی و مدیریت زنجیره تأمین کنندگان به ترتیب از دیگر عوامل مهم در دستیابی به تولید ناب هستند. همچنین نتایج حاصل از فاکتور آنالیز بیانگر آن است که 9 عامل اصلی تولید ناب در مجموع به دو دسته کلی تقسیم می شوند که دسته اول شامل عوامل تکنولوژی اطلاعات، سازماندهی و رهبری، ساماندهی منابع انسانی، خرید و تدارکات، مدیریت زنجیره عرضه، مدیریت فرآیند تولید و مدیریت تعمیر و نگهداری و دسته دوم شامل مدیریت کیفیت جامع و مدیریت تجهیزات و سخت افزار می گردد(سید حسینی و بیات ترک،1384).
6.2.2. تولید ناب و صنایع کاشی و سرامیک
بر اساس داده های ارائه شده توسط ASCER در سال 2001 تولیدات صنایع کاشی و سرامیک در سرتاسر جهان 5727 میلیون مترمربع بوده است که این مسئله نشان دهنده اهمیت این صنعت در اقتصاد جهانی می باشد. بازارهای اصلی این صنعت شامل کشورهای چین، برزیل، اسپانیا، امریکا و ایتالیا می باشد. در این بین اسپانیا با تولید 638 میلیون مترمربع، 11 درصد از بازار را در اختیار دارد. در حالیکه شرکتهای کاشی این کشور 26100 کارگر را در خود جای داده اند. بنابراین به طور متوسط هر کارخانه اسپانیایی 87 کارگر دارد. میانگین بهره وری کارگران این صنعت در سال 2001، 2078 مترمربع در هر ماه برای هر کارگر بوده است. این نرخ از سال 1997 تا سال 2003 بدون تغییر مانده است(Bonavia & Marin,2006).
تا پیش از آغاز دهه 90، متغیرهای اصلی در تولید کاشی و سرامیک عبارت بودند از: هزینه های انرژی، هزینه های نیروی انسانی، پردازش مواد خام و ... (یبارا و دیگران، 1996) . از دهه 1990 به بعد بود که فرآیندهای تولید در این بخش که تا آن زمان سنتی بودند پیچیده تر شده و باعث شدند تا استراتژی های مدیریت عملیات در این بخش دچار تحول گردند (رومانو، 2001). یکی از استراتژی های جدید قابل بکارگیری در این بخش تولید ناب می باشد.
تا این زمان موارد محدودی کار تحقیقاتی علمی در زمینه تولید ناب در این صنعت گزارش شده است. از جمله این موارد انگشت شمار می توان به پروژه - ریسرچراولی که در سال 1996 انجام شده است اشاره نمود. راولی در این پروژه - ریسرچنشان داده است که ویژگیهای صنایع کاشی انگلیس و ایتالیا منطبق با اصول تولید انبوه می باشد (راولی، 1996). بر اساس نظرات راولی چنین صنعتی باید به طور قابل توجهی پویا باشد بنابراین شرکت های فعال در این زمینه انگیزه های بسیار زیادی برای استفاده از روشهایی دارند که انعطاف پذیری را به فرآیندهای تولیدی آنها باز گرداند (راولی، 1996).
در تحقیق دیگری که محققینی مانند کارلسون و آهل اشتروم انجام داده اند یک مدل عملیاتی از اصول تولید ناب ارائه شده است. این مدل وضعیت بکارگیری تولید ناب در صنایع دستی و انبوه را مقایسه و بررسی می کند. در این تحقیق کارلسون و آهل اشتورم مدل خود را به صورت موردی در صنایع سرامیک(به عنوان نمونه از صنایع تولید انبوه) و صنایع تولید میز انگلستان(به عنوان نمونه صنایع دستی) بررسی نموده اند(Ahlstrom & Karlsson, 1996)( (Mieir & Forrester, 2002).
در جدیدترین پروژه - ریسرچای که در سال 2006 توسط بوناویا و مارین در صنایع کاشی و سرامیک اسپانیا انجام شده است به بررسی میزان استفاده از برخی نشانگرهای تولید ناب در صنعت کاشی و سرامیک پرداخته شده است و روابط انان را با اندازه کارخانه سنجیده و تأثیر انان بر عملکرد صنایع این بخش را مورد بررسی قرار گرفته است. این پروژه - ریسرچبا عنوان «مطالعه تجربی تولید ناب در صنایع کاشی و سرامیک اسپانیا» در مجله بین المللی مدیریت تولید و عملیات به چاپ رسیده است.
نتایج این تحقیق نشان می دهد در بخش کاشی و سرامیک هنوز فعالیتهایی چون تکنولوژی گروهی، کانبان حذف زمان راه اندازی، توسعه کارگران چندوظیفه ای و کارخانه (کنترل) بصری به طور کامل اجرا نمی شوند. در عوض فعالیتهایی چون استانداردسازی عملیات، نگهداری و تعمیرات جامع بهره ور و کنترل کیفیت نسبتاً خوب در حال اجرا می باشند.
در این پروژه - ریسرچنیز مانند برخی تحقیقات دیگر مؤلفه های تولید ناب شناسایی شدند و ارتباط آن ها با اندازه شرکت بررسی شد. نتایج این تحقیق نشان دادند که ارتباط ضعیفی بین اندازه شرکت و بکارگیری اصول تولید ناب درآن وجود دارد.
همچنین نتایج این پژوهش بیانگر این است که در صنایع کاشی و سرامیک اسپانیا از بین ابزارهای تولید ناب، نگداری بهرهور جامع و کنترل کیفیت کاربرد زیادی دارند. در مقابل ابزارهای دیگر مانند تکنولوژی گروهی، کانبان، حذف زمان راه اندازی، کارگران چند وظیفه ای و استفاده از گرافها و پانلها برای تولید بصری به ندرت کاربرد دارند(Bonavia & Marin,2006).
7.2.2. مؤلفه های تولید ناب
همان گونه که مطالعه ادبیات تحقیق تولید ناب نشان می دهد بسیاری از محققین در تحقیقات خود سعی کرده اند تا تحت عناوین مختلف متغیرها و عواملی را شناسایی نمایند که وجود آن ها در کارخانه موجبات ناب شدن آن را فراهم آورد. آن ها در تحقیقات خود تحت عناوینی چون مؤلفه، ابزار، فاکتور و ... به معرفی ابزارها، روش ها، اصول و عواملی پرداخته اند که در ناب شدن یک کارخانه اثر گذار هستند. در ادامه به بررسی این دیدگاه ها از منظر محققین مختلف پرداخته می شود.
دهه پایانی قرن اخیر شاهد تحقیقات گسترده ای در زمینه تولید ناب بوده است، به گونه ای که محققین گوناگون در تحقیقات مختلف از زوایای گوناگونی این نظام تولیدی و مؤلفه های آن را بررسی نموده اند. در رسالهی دکتری دانشگاه جرجیا در سال 1995مهمترین عامل در عدم دستیابی به تولید در سطح جهانی، نداشتن معیار ارزیابی عملکرد است. ارزیابی عملکرد و پیوستگی آن به سیستمهایی از جمله:
تولید؛
فروش؛
انبار و تدارکات؛
تعمیرات و نگهداری؛
لجستیک و پشتیبانی؛
به عنوان ابزاری مهم برای کاهش قیمت محصولات، افزایش کیفیت کالاهای تولیدی و کاهش زمان انتظار برای تحویل کالا به مشتری شناخته شده است(Lockmay, 1995)(سید حسینی و بیات ترک، 1384). در پروژه - ریسرچی ارزیابی تغییرات در جهت تولید ناب اصول زیر به عنوان اصول نابی در مدل طراحی شده ارائه شده اند:
حذف ضایعات؛
بهبود مداوم؛
خرابی صفر؛
تحویل به موقع؛
کشش مواد اولیه؛
تیمهای چندکاره؛
تمرکز زدایی؛
یکپارچگی فعالیتها؛
سیستمهای اطلاعاتی عمودی(Ahlstrom & Karlsson, 1996)( (Mieir & Forrester, 2002).
بررسی چالش های به کارگیری تولید ناب در مدیریت تولید و عملیات 27 شرکت ناب نشان می دهد برخی از حوزه های این نظام تولید عبارت از فرآیندها و تجهیزات، برنامه ریزی و کنترل ساخت، منابع انسانی، طراحی محصول، روابط با عرضه کنندگان و روابط با مشتریان می باشد. جدول 2-2 حوزه ها و برنامه های نابی مورد استفاده در این پژوهش را نشان میدهد. نتایج به دست آمده از این تحقیق نشان میدهد که اصلی ترین حوزه ناب شدن شرکتها، مدیریت ارتباطات بیرونی (تأمین کنندگان و مشتریان) بوده که این حوزه حتی از عملیاتهای درونی شرکت نیز مهم تر می باشد(Panizzolo, 1998).
جدول 2.2. حوزه ها و برنامه های بهبود نابی در 27 شرکت ناب
نواحی بهبود نابی
فرآیند و تجهیزات کنترل و برنامه ریزی ساخت منابع انسانی طراحی محصول روابط با تامین کنندگان روابط با مشتریان
برنامه های بهبود نابی -کاهش زمان راه اندازی
-خطی کردن جریان
-ساخت سلولی
-تجهیزات رفع خطا
-نگهداری پیشگیرانه
-ظرفیت سازی فرآیند
-نظافت کارخانه
-کاهش مستمر زمان راه اندازی
-استفاده مستمر از تکنولوژیهای فرآیند جدید -تولید سطح بندی شده
-زمانبندی انطباقی
-مدل زمانبندی ترکیبی
-زمانبندی بر اساس ظرفیت
-کوچک سازی دسته های تولیدی
-کنترل بصری کف کارگاه
-همپوشانی فرآیند تولید
-کنترل جریان کششی -کارگران چندوظیفه ای
-بسط اختیارات و مسئولیت ها
-سطوح کم مدیریت
-مشارکت کارکنان در فرآیندبهبود کیفیت
-زمان کاری منعطف
-تصمیم گیری تیمی
-آموزش کارگران
-سیستمهای پرداخت مبتنی بر عملکرد -استاندارد سازی قطعات
-مدولار کردن محصول
-طراحی سریع
-طراحی بر اساس قابلیت ساخت
-همپوشانی کردن مراحل
-تیمهای طراحی چند وظیفه ای
-دریافت به موقع مواد
-سفارشات باز
-منابع با کیفیت
-معاوضه اطلاعات اولیه تولید با تأمین کنندگان
-کاهش تعداد تأمین کننده و راههای ارتباطی
-همکاری بلند مدت
-ارزیابی هزینه جامع تأمین
-مشارکت تأمین کننده در طراحی محصول -تحویل سریع و مطمئن

–36

5-1- مقدمه PAGEREF _Toc413708321 h 1435-2- پاسخ به سوالات تحقیق PAGEREF _Toc413708322 h 1445-2-1- آیا شاخص ها و زیر شاخص های ذکر شده در پیاده سازی زنجیره تامین چابک موثر هستند؟ PAGEREF _Toc413708323 h 1445-2-2- اولویت بندی استراتژی ها بر اساس شاخص های تعیین شده در سازمان مورد مطالعه با استفاده از تکنیک AHP فازی چگونه است؟ PAGEREF _Toc413708324 h 1465-3- پیشنهادات بر اساس نتایج تحقیق PAGEREF _Toc413708325 h 1475-4- پیشنهادات پژوهشی PAGEREF _Toc413708326 h 1495-5- محدودیت های پژوهش PAGEREF _Toc413708327 h 149پرسشنامه الف انتخاب معیار ها و زیر معیارها PAGEREF _Toc413708328 h 157پرسشنامه ب جداول مقایسات زوجی PAGEREF _Toc413708329 h 158
فهرست جداول
TOC h z t "فهرست جداول,1" جدول 2-1 عوامل به وجود آورنده ایده چابکی PAGEREF _Toc413708586 h 18جدول2-2 ویژگی های تولید چابک PAGEREF _Toc413708587 h 23جدول2-3 سه بعد و مرحله در بلوغ زنجیره تأمین PAGEREF _Toc413708588 h 52جدول 2-4 شاخص های تعیین کننده زنجیره تامین چابک PAGEREF _Toc413708589 h 54جدول 3-1جدول شناسایی معیارها، زیر معیارها و گزینه ها PAGEREF _Toc413708590 h 95جدول 3-2 اعداد فازی متناظر مقیاس کلامی PAGEREF _Toc413708591 h 96جدول 3-3 تابع تعلق انتخاب شده برای اعداد فازی PAGEREF _Toc413708592 h 98جدول 3-4 شاخص ناسازگاری تصادفی PAGEREF _Toc413708593 h 99جدول 3-5 نتیجه آلفای کرونباخ PAGEREF _Toc413708594 h 102جدول 3-6 اعداد فازی معادل با متغیر های فازی PAGEREF _Toc413708595 h 109جدول 4-1 نتیجه آزمون فرضیه معیار انعطاف پذیری توسعه محصول PAGEREF _Toc413708596 h 118جدول 4-2 نتیجه آزمون فرضیه معیار انعطاف پذیری ساخت و تولید PAGEREF _Toc413708597 h 119جدول 4-3 نتیجه آزمون فرضیه معیار انعطاف پذیری فناوری اطلاعات PAGEREF _Toc413708598 h 119جدول 4-4 نتیجه آزمون فرضیه معیار انعطاف پذیری لجستیک PAGEREF _Toc413708599 h 119جدول 4-5 نتیجه آزمون فرضیه معیار انعطاف پذیری تدارکات PAGEREF _Toc413708600 h 119جدول 4-6 نتایج آزمون فرضیه بر اساس زیر معیارهای مساله PAGEREF _Toc413708601 h 120جدول 4-7 شاخص ها و زیر شاخص های موثر بر نتخاب استراتژی PAGEREF _Toc413708602 h 121جدول 4-8 طیف های فازی مورد استفاده در AHP (منبع: 2010, Lin ) PAGEREF _Toc413708603 h 123جدول 4-9 ماتریس مقایسات زوجی شاخص های اصلی برای خبره اول PAGEREF _Toc413708604 h 125جدول 4-10 ماتریس مقایسات زوجی گروهی شاخص های اصلی PAGEREF _Toc413708605 h 125جدول 4-11 محاسبه PAGEREF _Toc413708606 h 126جدول 4-12 محاسبهSi برای معیارها PAGEREF _Toc413708607 h 127جدول 4-13 محاسبه وزن نسبی معیارها PAGEREF _Toc413708608 h 128جدول 4-14ماتریس مقایسات زوجی گروهی شاخص انعطاف پذیری توسعه محصول PAGEREF _Toc413708609 h 130جدول 4-15 ماتریس مقایسات زوجی گروهی شاخص انعطاف پذیری تولید و ساخت PAGEREF _Toc413708610 h 130جدول 4-16 ماتریس مقایسات زوجی گروهی شاخص انعطاف پذیری فناوری اطلاعات PAGEREF _Toc413708611 h 130جدول 4-17 ماتریس مقایسات زوجی گروهی شاخص انعطاف پذیری لجستیک PAGEREF _Toc413708612 h 130جدول 4-18 ماتریس مقایسات زوجی گروهی شاخص انعطاف پذیری انعطاف پذیری تدارکات PAGEREF _Toc413708613 h 131جدول 4-19ماتریس مقایسات زوجی گروهی گزینه ها بر اساس شاخص توانایی کاهش زمان چرخه توسعه محصول PAGEREF _Toc413708614 h 131جدول 4-20 ماتریس مقایسات زوجی گروهی گزینه ها بر اساس شاخص توانایی طراحی محصولات متعدد PAGEREF _Toc413708615 h 132جدول 4-21 ماتریس مقایسات زوجی گروهی گزینهها بر اساس شاخص درصد دارایی ها با امکان استفاده مجدد PAGEREF _Toc413708616 h 133جدول 4-22 ماتریس مقایسات زوجی گروهی گزینه ها بر اساس شاخص توانایی تغییر ترکیب محصولات PAGEREF _Toc413708617 h 134جدول 4-23 ماتریس مقایسات زوجی گروهی گزینه ها بر اساس شاخص سرعت در تولید محصولات جدید PAGEREF _Toc413708618 h 134جدول 4-24 ماتریس مقایسات زوجی گروهی گزینه ها بر اساس شاخص تعداد روشهای موجود (در دسترس) جهت افزایش ظرفیت PAGEREF _Toc413708619 h 135جدول 4-25 ماتریس مقایسات زوجی گروهی گزینهها بر اساس شاخص درصد زنجیره تامین که مستقیما توسط IT حمایت میشود PAGEREF _Toc413708620 h 135جدول 4-26 ماتریس مقایسات زوجی گروهی گزینه ها بر اساس شاخص توانایی IT جهت انطباق در حمایت کردن از کانالهای توزیع جدید PAGEREF _Toc413708621 h 136جدول 4-27 ماتریس مقایسات زوجی گروهی گزینه ها بر اساس شاخص تعداد روشهای موجود در سیستمهای IT جهت تجزیه و تحلیل محیط رقابتی و کشف تغییرات PAGEREF _Toc413708622 h 136جدول 4-28ماتریس مقایسات زوجی گروهی گزینه ها بر اساس شاخص توانایی در اضافه یا حذف نمودن کانالهای تحویل PAGEREF _Toc413708623 h 137جدول 4-29 ماتریس مقایسات زوجی گروهی گزینه ها بر اساس شاخص توانایی تغییر ظرفیت کلی شبکه لجستیک PAGEREF _Toc413708624 h 137جدول 4-30 ماتریس مقایسات زوجی گروهی گزینه ها بر اساس شاخص تعداد انبارهای موجود برای ذخیره PAGEREF _Toc413708625 h 138جدول 4-31 ماتریس مقایسات زوجی گروهی گزینه ها بر اساس شاخص تعداد تامین کنندگان توانا برای هر ماده و در هر دوره PAGEREF _Toc413708626 h 138جدول 4-32 ماتریس مقایسات زوجی گروهی گزینه ها بر اساس شاخص نفوذپذیری بر عملکرد تامین کننده PAGEREF _Toc413708627 h 139جدول 4-33 ماتریس مقایسات زوجی گروهی گزینه ها بر اساس شاخص سرعت آغاز همکاری با یک تامین کننده جدید PAGEREF _Toc413708628 h 139جدول 4-34 وزن نهایی گزینه ها PAGEREF _Toc413708629 h 140جدول 4-35 رتبه بندی گزینه‌ها به روش FAHP PAGEREF _Toc413708630 h 141
فهرست اشکال
TOC h z t "فهرست اشکال,1" شکل2-1 مدل گاناسکاران از تولید چابک PAGEREF _Toc413708685 h 26شکل2-2 مدل کید از ساختار تولید چابک PAGEREF _Toc413708686 h 27شکل2-3 مدل شارپ و همکارانش در تولید چابک PAGEREF _Toc413708687 h 28شکل2-4 مدل یوسف و همکارانش PAGEREF _Toc413708688 h 30شکل2-5 مدل شریفی و ژانگ PAGEREF _Toc413708689 h 32شکل2-6 چارچوب مفهومی زنجیره ی تأمین چابک( لین و همکارانش 2006) PAGEREF _Toc413708690 h 47شکل2-7 تحلیل دامنه و وسعت زنجیره تأمین PAGEREF _Toc413708691 h 51شکل2-8 عناصرزنجیره تامین چابک PAGEREF _Toc413708692 h 53شکل 2-9 ارکان یا ویژگی های زنجیره تامین چابک (برگرفته از مدل کریستوفر و ون هوک) PAGEREF _Toc413708693 h 56شکل 2-10 مدل کریستوفر و تویل PAGEREF _Toc413708694 h 58شکل 2-11 مدل لین و همکارانش PAGEREF _Toc413708695 h 62شکل 2-12 مدل سوافورد و همکارانش PAGEREF _Toc413708696 h 71شکل 3-1 نمودار اجرایی تحقیق PAGEREF _Toc413708697 h 93شکل 3-2 نمایش عددی فازی مثلثی به صورت سه مولفه ای PAGEREF _Toc413708698 h 105شکل 4-1 درخت سلسله مراتبی سطوح تصمیم گیری PAGEREF _Toc413708699 h 122شکل 4-2 نمودار رتبه بندی شاخص های اصلی PAGEREF _Toc413708700 h 129شکل 4-3 نمودار رتبه بندی استراتژی های پیاده سازی زنجیره تامین PAGEREF _Toc413708701 h 141شکل 5-1 ساختار سلسله مراتبی مدل مفهومی PAGEREF _Toc413708702 h 145
371475447040فصل اول : کلیات طرح
00فصل اول : کلیات طرح

مقدمهمحیطهای رقابتی امروز تحولات بسیاری را در سازمانها و سیستمهای تولیدی به وجود آورده است و به منظور ارتقاء بهره وری، مفاهیم، ابزارها و تکنیک های فراوانی توسعه یافته اند.
امروزه در بسیاری از بازارها فاکتور اساسی در دسترس بودن و سطح سرویس است که سبب ظهور الگوهای جدیدی چون چابکی یا پاسخگویی سریع شده است.به عبارت دیگر تغییرات محیط های کسب و کار امروز که ناشی از تغییرات نیازهای مشتریان می باشد، منجر به عدم قطعیت در پارامترهای تصمیم گیری می شود و لازم است که زنجیره تامین در مواجهه با این عدم قطعیت ها انعطاف پذیر باشد. سازمان موفق سازمانی است که دارای مزیت های رقابتی در محیط های جدید باشد و به سرعت بتواند خود را با نیازهای مشتری و تغییرات بازار منطبق کند.امروزه این ویژگی تحت عنوان چابکی در سازمان ها مورد توجه بسیاری قرار گرفته است.از طرفی در کسب و کار دنیای امروز مدیریت زنجیره تامین به عنوان ابزاری جهت دستیابی به سود اقتصادی کوتاه مدت و مزایای رقابتی بلندمدت محسوب می گردد. مدیریت زنجیره تامین به عنوان مجموعه ای از رویکردها و تلاشهایی به شمار می رود که از تولیدکنندگان، عرضه کنندگان و توزیع کنندگان حمایت نموده و زنجیره ارزش را به گونه ای هماهنگ می نمایند که محصولات در مقادیر مناسب و زمان و مکان مناسب توزیع گردد تا در نتیجه رضایت مشتری حاصل گردد.
رویکرد زنجیره تامین چابک مرتبط با تقابل بین شرکت و بازار و یک چشم انداز بیرونی به انعطاف پذیری می باشد.پیاده سازی موفق این رویکرد مستلزم پاسخگویی سریع و مستمر به تغییرات بازار، پویایی سازمان، توجه به رشد و انعطاف پذیری سازمانها و انتظارات مشتری می باشد. این رویکرد تمرکز خود را معطوف به پاسخ سریع به تغییرات پیش بینی نشده بازار نموده و از طریق حمل سریع و انعطاف پذیر نمودن زمان های تاخیر و به کارگیری تکنولوژی های جدید نسبت به حل مسائل غیرقابل پیش بینی اقدام می نماید.
1-2-بیان مسئلهدر دنیای دائما در حال تغییر امروز دستیابی به اهداف و کسب موفقیت تنها با اعمال مدیریت صحیح امکانپذیر نمی باشد بلکه لازم است تا کسب و کارها به طور مستقیم یا غیر مستقیم در مدیریت سازمانها و شرکتهای تامین کننده و توزیع کننده محصولات خود مشارکت داشته باشند، چنین ضرورتی پیدایش مدیریت زنجیره تامین را در پی داشته است.سازمانهایی که زنجیره تامین را پیاده سازی می نمایند در جهت برآورده ساختن به موقع و مناسب تقاضای مشتریان خود با ایجاد یکپارچگی در سراسر زنجیره تامین گام بر می دارند.امروزه کوتاه شدن چرخه عمر محصول موجب بروز ابهام زیادی گردیده و ریسک بالا را در مدیریت زنجیره تامین و ایجاد رقابت شدید در محیط خارجی سازمانها را در پی داشته است.
تفکر چابک یک پارادایم مشهور است که با ایجاد امکان واکنش سریع برای کسب و کارها، پاسخگویی به تقاضای متغیر را امکان پذیر می سازد.بنابراین در فرایند پیاده سازی زنجیره تامین بکارگیری تولید چابک برای پاسخگویی به موقع نیازهای متغیر مشتریان ضروری می باشد.
در این تحقیق به مطالعه چابکی در زنجیره تامین و عوامل تاثیرگذار بر آن در جهت ارتقاء و بهبود مدیریت زنجیره تامین، شناسایی مدلها و شاخص های ارزیابی چابکی در زنجیره تامین پرداخته می شود.
1-3-اهمیت موضوعیکی از بزرگترین چالشهای پیش روی سازمانهای امروزی، لزوم واکنش به سطوح فزاینده ناپایداری تقاضاهاست. به دلایل متعددی، چرخه عمر محصول و تکنولوژی کوتاه شده و فشارهای رقابتی به کرات تغییرات در محصول را تحمیل نموده و تنوع تقاضاهای مصرف کننده ها بیشتر از گذشته شده است.برای رفع این چالش، لازم است سازمانها تلاش خود را برای کسب چابکی بیشتر متوجه کنند زیرا چابکی هم به تغییرات حجم و هم به تغییرات تنوع در کمترین قالب زمانی پاسخ می دهد.چابکی، زنجیره را قادر به پاسخگویی سریع به تغییرات به وجود آمده در محیط می نماید.
برای رسیدن به یک موقعیت رقابتی مطلوب در محیط کسب و کار در حال تغییر، شرکتها باید برای کارآمدی عملیات با تامین کنندگان و مشتریان هم ردیف شده و برای کسب سطحی از چابکی فراتر از شرکتهای انحصاری، با یکدیگر مشارکت کنند.
یک زنجیره تامین چابک به دنبال آن است تا مشتریان و کارکنان را غنی و ارضا کند. لذا یک زنجیره تامین چابک قادر است تا به صورت مناسبی به تغییراتی که در محیط کار روی می دهند، پاسخ دهد و در شرایطی که تقاضای بازار برای محصول بسیار متغیر و نوسان دار است، فلسفه چابک با افزایش سرعت و انعطاف پذیری در تنوع محصولات سبب بهبود پاسخگویی زنجیره تامین می گردد. از طرفی سازمان با فرایندهای چابک زنجیره تامین از حساسیت بیشتری نسبت به بازار برخوردار خواهد بود، توانایی بیشتری برای همسان سازی عرضه و تقاضا دارد و قادر است به چرخه کوتاه تری برای ارائه محصول دست یابد و به اعتقاد سوافورد، گوش و مورفی (2006) چابکی زنجیره تامین سازمان عامل حیاتی موثر بر رقابت پذیری کلی و فراگیر سازمان است.
بنابراین بحث چابکی در زنجیره تامین دارای ضرورت زیادی است.
1-4- اهداف اساسی انجام تحقیق1-4-1-اهداف علمیپژوهش حاضر در پی رسیدن به اهداف زیر می باشد:
شناسایی شاخص های چابکی محورهای پنج گانه مدل سوافورد موثر بر زنجیره تامین چابک در شرکت صنعتی بهشهر
ارائه مدلی جهت ارزیابی زنجیره تامین چابک در شرکت صنعتی بهشهر
تعیین اولویتهای شاخص ها و استراتژی های پیاده سازی زنجیره تامین چابک در شرکت صنعتی بهشهر
1-4-2-اهداف کاربردیاجرا و بکارگیری تکنیک پیشنهاد شده جهت اولویت بندی استراتژی های پیاده سازی زنجیره تامین چابک در شرکت صنعتی بهشهر
1-5- سوالات وفرضیات تحقیق1-5-1-سوالات تحقیقآیا شاخص های انعطاف پذیری توسعه محصول در ارزیابی زنجیره تامین چابک در شرکت صنعتی بهشهر موثر هستند؟
آیا شاخص های انعطاف پذیری تولید وساخت در ارزیابی زنجیره تامین چابک در شرکت صنعتی بهشهر موثر هستند؟
آیا شاخص های انعطاف پذیری تدارکات در ارزیابی زنجیره تامین چابک در شرکت صنعتی بهشهر موثر هستند؟
آیا شاخص های انعطاف پذیری لجستیک در ارزیابی زنجیره تامین چابک در شرکت صنعتی بهشهر موثر هستند؟
آیا شاخص های انعطاف پذیری فناوری اطلاعات در ارزیابی زنجیره تامین چابک در شرکت صنعتی بهشهر موثر هستند؟
اولویت های شاخص ها و استراتژی های پیاده سازی زنجیره تامین چابک در شرکت صنعتی بهشهر چگونه است؟
1-5-2-فرضیات تحقیقشاخص انعطاف پذیری توسعه محصول در ارزیابی زنجیره تامین چابک موثر است.
شاخص انعطاف ساخت و تولید در ارزیابی زنجیره تامین چابک موثر است.
شاخص انعطاف پذیری فناوری اطلاعات در ارزیابی زنجیره تامین چابک موثر است.
شاخص انعطاف پذیری لجستیک در ارزیابی زنجیره تامین چابک موثر است.
شاخص انعطاف پذیری تدارکات در ارزیابی زنجیره تامین چابک موثر است.
1-6- چارچوب نظریمطالعات متعددی در خصوص زنجیره تامین چابک و استراتژیهای پیاده سازی آن صورت گرفته است.با وجود تحقیقات و بررسی هایی که در این حوزه صورت گرفته است، تحقیقات کمی وجود دارند که رابطه بین چابکی سازمانی، استراتژیهای سازمانی و اجرای آن را توضیح میدهد.مدل این تحقیق برگرفته از مدل سوافورد و همکارانش(2006) و مدل لین(2006) و مدل فیصل(2007) می باشد که با ترکیب این سه، مدلی طراحی گردیده تا بتوان از طریق آن از یک طرف معیارهای موثر در زنجیره تامین چابک اولویت بندی گردند و از طرفی به ارزیابی و اولویت بندی استراتژیهای پیاده سازی زنجیره تامین چابک پرداخت.
در این تحقیق زنجیره تامین چابک به عنوان وسیله ای برای سنجش توانایی زنجیره تامین، در تطبیق کارآمد با محیط رقابتی که به سرعت در حال تغییر بوده در جهت تامین خدمت یا محصول تعریف شده است. در مدل سوافورد زنجیره تامین چابک شامل پنج شاخص انعطاف پذیری می باشدکه عبارتند از:
انعطاف پذیری توسعه محصول، انعطاف پذیری ساخت و تولید، انعطاف پذیری تدارکات، انعطاف پذیری لجستیک، انعطاف پذیری فناوری اطلاعات
استراتژیهای پیاده سازی زنجیره تامین چابک در این مدل نیز از مدل لین و فیصل برگرفته شده است. این استراتژیها در مدل با عنوان توانمندسازهای زنجیره تامین چابک ذکر شده اند.این استراتژی ها، یکپارچه سازی در فرایند، یکپارچه سازی شبکه، یکپارچه سازی اطلاعات، مدیریت روابط مشارکتی و ارتقا مشتری و بازار می باشند.

1-7- مدل تحقیق -467833421832استراتژی1 : یکپارچه سازی فرایند
استراتژی2 : ارتقای مشتری و بازار
استراتژی4 : یکپارچه سازی شبکه
استراتژی3: یکپارچه سازی اطلاعات
استراتژی5 : مدیریت مشارکتی

00استراتژی1 : یکپارچه سازی فرایند
استراتژی2 : ارتقای مشتری و بازار
استراتژی4 : یکپارچه سازی شبکه
استراتژی3: یکپارچه سازی اطلاعات
استراتژی5 : مدیریت مشارکتی

1-8- تعاریف اصطلاحات و متغیرهای تحقیقزنجیره تامین:
تمام فعالیت های مرتبط با جریان و تبدیل کالا از مرحله استخراج ماده خام تا تحویل به مصرف کننده و نیز جریان های اطلاعاتی مرتبط با آن ها گفته می شود و در مجموع از تبدیل مواد تا مرحله تحویل کالای نهایی به مصرف کننده سه جریان مالی، اطلاعاتی و کالا در آن وجود دارد.
مدیریت زنجیره تامین:
هماهنگی استراتژیک و سیستماتیک عملکردهای کسب و کار سنتی با هدف بهبود کارائی طولانی مدت است.به علاوه مدیریت زنجیره تامین شامل هماهنگی، تولید، موجودی، موقعیت و حمل ونقل بین بخشهای مختلف یک زنجیره تامین می باشد که از یک سو باعث افزایش توان پاسخگویی و از سوی دیگر سبب افزایش کارائی برای بازار هدف می شود.(شکاری، 1384)
زنجیره تامین چابک:
زنجیره تامین چابک، زنجیره تامینی است که توانایی پاسخگویی سریع به تغییرات در بازار و خواسته های مشتری در زنجیره تامین را داشته باشد.
انعطاف پذیری توسعه محصول:
توانایی برای توسعه محصول و یا بهبود محصول به طریقی اثربخش از لحاظ هزینه و به موقع جهت پاسخگویی به نیازهای مشتری یا بازار یا بهره برداری از فرصتهای بازار
انعطاف پذیری تدارکات:
نقش تدارکات جهت پاسخگویی به موقع و به طریق اثربخش در هزینه به تغییرات و نیازمندیهای مواد اولیه که منجر به بهبود پاسخگویی و افزایش رضایت مشتری می شود.
انعطاف پذیری در تولید و ساخت:
دامنه انتخابات متفاوت در دسترس و توانایی فرایند تولید جهت اجرای موثر آنها که منجر به تولید محصولات با کیفیت در پاسخگویی به تغییرات خصوصیات محصول، تامین مواد و تقاضا و یا افزایش به کارگیری فرایندهای دارای تکنولوژی
انعطاف پذیری لجستیک:
دسترسی به دامنه ای از انتخابات و توانایی جهت اجرای موثر آنها جهت انطباق فرایند کنترل جریان و ذخیره مواد، کالای نهایی، خدمات و اطلاعات مرتبط از مبدا تا مقصد در پاسخ به شرایط محیط بازار در حال تغییر
انعطاف پذیری فناوری اطلاعات:
توانایی سیستم فناوری اطلاعات جامع یک سازمان جهت انطباق پیدا کردن و حمایت از نیازمندیهای تغییر در کسب وکار نسبت به ابعاد انعطاف پذیر شامل توسعه محصول، منبع یابی(تامین)تولید و لجستیک به خوبی سایر اهداف استراتژیک
یکپارچه سازی در فرایند:
یکپارچه سازی در فرایند شامل برنامه ریزی مشارکتی، دسترسی به اطلاعات و دانش از طریق اینترنت و اطلاعات برای همگان در هر زمانی به روز شود، داده های مرتبط با فروش لحظه ای، پاسخگویی کارا به مشتری، قابلیتهای داده کاوی، اعتقادات و اهداف مشترک، میزان هماهنگی بالا، تاکید بر برون سپاری، تبادلات بدون استفاده از کاغذ، نسل جدید نرم افزارهای تحت شبکه است.
به عنوان مبنای زنجیره تامین، یکپارچگی فرایند به معنای آن است که زنجیره تامین اتحادی از اعضای بهم مرتبط در یک شبکه است.
یکپارچه سازی شبکه :
یکپارچه سازی شبکه شامل تعهد مدیریت ارشد به اقدامات چابک، تصمیم گیری غیر متمرکز، تاکید بر شایستگی های اصلی، اهداف و معیارهای مبتنی بر اعتماد، روابط مبتنی بر اعتماد
مدیریت روابط مشارکتی :
این استراتژی زنجیره تامین جهت جذب خریداران و تامین کنندگان برای کار به صورت مشارکتی، توسعه محصول به طور مشارکتی و تسهیم اطلاعات است.
یکپارچه سازی اطلاعات :
به عنوان زیر ساختی از زنجیره تامین، شامل توانایی جهت استفاده تکنولوژی اطلاعاتی در تسهیم داده ها بین خریداران و تامین کنندگان است.بنابراین به طور موثر یک زنجیره تامین مجازی ایجاد می کند.
ارتقاء مشتری و بازار :
به عنوان استراتژی زنجیره تامین چابک، ارتقاء مشتری و بازار شامل توانایی جهت شناسایی و پاسخگویی سریع به نیازمندیهای واقعی مشتری می باشد.هم چنین جهت ماهر شدن در تغییر و عدم اطمینان است.
معرفی سریع محصول جدید، پاسخگویی به تقاضای واقعی، تقاضا برای محصولات سفارشی، حفظ و افزایش سطح روابط مشتری، معیارهای مشتری محوری، بهبود کیفیت، کاهش هزینه ها، افزایش فراوانی، بهبود محصول از عوامل موثر در ارتقا بازار و مشتری هستند.
1-9- روش تحقیقانواع جهت گیری های پژوهش به سه دسته کاربردی،بنیادی و ارزیابی تقسیم می شود.(دانایی فرد،1383)
این تحقیق از حیث هدف کاربردی است زیرا هدف آن حل مسائل اجرائی و واقعی است و موجب بسط دانش و بهبود چابکی در زنجیره تامین شرکت صنعتی بهشهر می گردد.هم چنین از حیث روش جمع آوری اطلاعات پیمایشی است.روش پیمایشی روشی است که در آن اطلاعات از طریق افرادی که پاسخگو نامیده می شوند و به سوالات جواب می دهند گردآوری می شود.(بیابانگرد،1388)
1-10- جامعه تحقیقاز آنجا که چابکی بحثی نوظهور در صنعت ایران می باشد و هنوز افراد زیادی وجود ندارند که اطلاعات کافی در این زمینه داشته باشند، لذا ضروری است از نظر خبرگانی استفاده گردد که با این بحث آشنایی داشته و اطلاعات کافی در این زمینه داشته باشند.بنابراین تنها مطلعین این زمینه که به عنوان خبرگان از نظر آن ها استفاده گردید در میان مدیران ارشد شرکت صنعتی بهشهر قرار داشتند..بنابراین جامعه آماری که مورد بررسی قرار گرفته است به صورت محدود بوده و شامل افرادی است که به نوعی با مسئله چابکی آشنایی داشته و یا با آن درگیر بوده اند.تعداد آن ها 8 نفر بوده است و شامل مدیر دپارتمان نوآوری، مدیر لجستیک و انبارها، مدیر برنامه ریزی تولید و مواد، مدیر تولید، مدیر فنی، مدیر تصفیه، مدیر آزمایشگاه و R&D و مدیریت کیفیت بوده است.
1-11- قلمرو تحقیقالف:قلمرو مکانی: شرکت صنعتی بهشهر
ب: قلمرو زمانی: تابستان و پاییز 93
ج: قلمرو موضوعی: ارزیابی و الویت بندی استراتژی های پیاده سازی زنجیره تامین چابک
1-12- روش نمونه گیری و حجم نمونهاز بین هشت نفر از میان مدیران ارشد زنجیره تامین در شرکت صنعتی بهشهر تعداد پنج نفر به طور تصادفی انتخاب گردیدند. بنابراین روش نمونه گیری استفاده شده، نمونه گیری احتمالی از نوع تصادفی ساده است.
1-13- روش و ابزار جمع آوری اطلاعاتبه منظور جمع آوری اطلاعات مورد نیاز در این تحقیق از منابع زیر استفاده می شود:
روش میدانی
مصاحبه و پرسش
پرسش نامه
روش اسنادی
مطالعه و اطلاعات کتابخانه ای
سایت های اطلاعاتی شبکه جهانی اینترنت
مقالات فارسی
مقالات لاتین
1-14- روش تجزیه وتحلیلدر این تحقیق در مرحله اثبات فرضیه ها از آزمون تی استیودنت و جهت ارزیابی و اولویت بندی استراتژی های زنجیره تامین چابک از روش تحلیل سلسله مراتبی فازی ((FAHP استفاده می شود.
لازم به ذکر است که به وسیله نرم افزارهای Excel وSPSS به تجزیه و تحلیل داده ها پرداخته شده است.
1-15- محدودیتها و مشکلات تحقیقعدم دسترسی مراجع کافی، کم بودن اطلاعات، مدارک و منابع مورد نیاز و هم چنین مورد کاوی های عملی انجام شده در رابطه با ارزیابی زنجیره تامین چابک
عدم وجود تجربیات مشابه در سازمانها در ایران به جز چند مورد مطالعه بسیار محدود
گستردگی موضوع تحقیق، مدیریت زنجیره تامین طیف وسیعی از تصمیمات مدیریت عملیات را در برمی گیرد.
عدم وجود بانک اطلاعاتی جامع در مورد زنجیره تامین در سازمان جهت دستیابی به اطلاعات عددی مورد نیاز تحقیق
485775224155فصل دوم : مطالعات نظری
00فصل دوم : مطالعات نظری

2-1- مقدمهسازمانهای امروز با مسائلی چون تغییرات سریع و غیرقابل پیش بینی، سفارشات خاص و سلیقه ای مشتریان، کیفیت کامل، انتظار دریافت سطح خیلی بالایی از خدمت و ... روبرو هستند.از اینرو سازمانها برای بقا و حفظ موقعیت خود، شکلهای متفاوتی به خود می گیرند.( سعیدی کیا و همکاران، 1380)
در بسیاری از بازارهای بی ثبات امروزی حفظ بقا و کسب موفقیت مستلزم داشتن ویژگیهای خاصی می باشد.امروز دیگر رساندن محصول مناسب، با قیمت مناسب و در زمان مناسب به بازار شرط لازم وکافی برای پیروزی در میدان رقابت نیست بلکه این فقط شرط بقا در محیط های رقابتی است.فاکتور اساسی در بسیاری از بازارهای امروزی در دسترس بودن و سطح سرویس است که سبب ظهور الگوهای جدیدی چون چابکی یا پاسخگویی سریع شده است.امروزه سازمان موفق سازمانی است که دارای مزیت های رقابتی در محیط های جدید باشد و به سرعت بتواند خود را با نیازهای مشتری و تغییرات بازار منطبق کند.( چرمچی،1379)
ساختارهای جدید سازمانی موجب شده است که فاکتورهای بیشتری در مبحث چابکی اهمیت پیدا کنند و به همین جهت، تصمیم گیری و انتخاب و اولویت بندی شاخص های موثر بر چابکی پیچیده تر گردد.
در این فصل به تعاریف، تاریخچه و اصول مهم و موثر بر چابکی و زنجیره تامین چابک می پردازیم و در نهایت به روش ها و مدل های زنجیره تامین چابک در ادبیات موضوع می پردازیم.
2-2- تاریخچه الگوی چابکتاریخچه چابکی به دوره رکود صنایع ایالات متحده برمی گردد.باتوجه به رکود صنایع تولیدی ایالات متحده و از دست دادن رقابت پذیری در دهه 1980 که به خوبی مستند شده بود، در سال 1990 کنگره آمریکا تصمیم گرفت تا اقداماتی ضروری در این مورد انجام دهد.در نتیجه کنگره به وزارت دفاع دستور داد تا آژانسی را ایجاد کند تا صنعت ایالات متحده آمریکا را با هدف رقابتی تر کردن آنها، مورد بررسی قرار دهد.در واقع با مشاهده اینکه نرخ تغییر در محیط کسب و کار بیشتر از نرخ سازگاری با محیط است، گروهی از متخصصان و دانشگاهیان در دانشگاه لی های در ایالت پنسیلوانیا، از طرف وزارت دفاع گرد هم آمده و مطالعاتی را بر روی سیزده سازمان تولیدکننده بزرگ مانند جنرال موتورز، جنرال الکتریک و آی بی ام انجام دادند که هدف آن پاسخ به این سوال بود که سازمان های موفق در سال 2006 دارای چه ویژگیهایی خواهند بود.پس از آن بیش از صد سازمان دیگر نیز مورد مطالعه قرار گرفتند و حاصل تحقیقات فوق در کتابی در سال 1995 منتشر شد.نتایج این تحقیقات شامل نکاتی به شرح زیر بود:
محیط های رقابتی جدید تحولات بسیاری را در سیستمهای تولیدی و سازمانها به وجود آورده اند.
سازمانهایی که در این محیط های جدید دارای مزیتهای رقابتی باشند و به سرعت بتوانند محصولات منطبق با نیازهای مشتریان را تولید کنند چابک هستند.
لازمه چابکی و سریع بودن، داشتن ویژگیهای زیر است:
سیستم تولید انعطاف پذیر
نیروی کار دانش پذیر
ساختار مدیریتی که مشوق نوآوری های تیمی چه در داخل و چه در خارج سازمان باشد.
اگر سازمانهای آمریکایی نتوانند به سمت چابک شدن حرکت کنند، استانداردهای زندگی در این کشور با خطر روبرو خواهد شد.
در مجموع تحولاتی که موجب پیدایش ایده چابکی گردید در جدول 2-1 بیان گردیده است:
جدول 2-1 عوامل به وجود آورنده ایده چابکیتحول عوامل به وجود آورنده
سخت تر شدن رقابت افزایش رقابت در سطح جهانی
کاهش هزینه اطلاعات
رشد فناوری اطلاعات
کاهش زمان چرخه حیات محصول
تبدیل بازارهای انبوه به بازارهای کوچک افزایش تغییر در مدل های محصولات
کاهش محدودیتهای برای ورود به بازارهای جهانی
پیدایش بازارهای کوچک
ضروری شدن همکاری بین سازمانها افزایش همکاری بین سازمانی
بهبود مدیریت روابط کار
شکل گیری سازمانهای مجازی
تغییر در انتظارات مشتریان فردگرا شدن مشتریان
افزایش مهارت مشتریان
افزایش انتظار مشتری در سرعت دریافت کالا
افزایش فشارهای اجتماعی قوانین مدنی
موانع مدنی
مسائل محیط زیست
افزایش تحصیلات افراد و آموزش نیروی کار
2-3- مفهوم چابکی و تولید چابک در فرهنگ لغات واژه Agile به معنای حرکت سریع و چالاک و هم چنین توانایی تفکر سریع و با یک روش هوشمندانه به کار رفته است.این واژه در فرهنگ لغات وبستر نیز به صورت فرز و زرنگ ترجمه شده است.در واقع چابکی یا سریع بودن سازمان به معنای حداکثر انعطاف پذیری است.( ماسون و جونز، 2000)
محیط های رقابتی جدید تحولات بسیاری را در سیستم های تولیدی و و سازمانها به وجود آورده است.سازمانهایی که دارای مزیت رقابتی در این محیط های جدید باشند و به سرعت بتوانند محصولات را مطابق نیاز مشتریان تولید کنند، چابک هستند.
چابکی یا سریع بودن سازمان، به معنای حداکثر انعطاف پذیری است به طوری که نه تنها بتواند به تغییرات در محصول و بازار و نیاز مشتریان پاسخ دهد بلکه فرصتهایی را فراهم نماید که با ایجاد تغییرات در بین رقبا بتواند به عنوان سازمان برتر شناخته شود.بنابراین چابکی یک استراتژی جامع برای تغییرات اساسی و برگشت ناپذیری است که موجب برتری سازمانی می گردد.
منظور از تولید چابک، یک نوع استراتژی تولید است که مبتنی بر محصولات جدید به بازارهایی که به سرعت متحول می شوند و هم چنین توانا نمودن سازمان برای پاسخگویی به تغییرات مداوم و غیرقابل پیش بینی محیط رقابتی است.درحقیقت منشأ چابکی به سیستم های تولید منعطف باز می گردد.در ابتدا تصور می شد که مسیر انعطاف پذیری در ساخت و تولید، جهت پاسخگویی بهتر به تغییرات حجم یا نوع محصول، تنها از اتوماسیون می گذرد؛ اما بعدها این ایده به مفهوم وسیع تری گسترش یافت و مفهوم چابکی به عنوان یک جهت نماو الگوی سازمانی ایجاد شد.چابکی یک قابلیت وسیع کسب و کار است که ساختارهای سازمانی، سیستمهای اطلاعاتی، فرایندهای حمل و نقل و هم چنین طرز تفکر افراد را در برمی گیرد.چابکی به معنای استفاده از دانش بازار و شرکتهای مجازی به منظور بهره برداری از فرصتهای سودآور در بازارهای بی ثبات می باشد.
تحولات سریع تکنولوژیکی، افزایش خطرات، جهانی شدن و انتظارات خصوصی سازی از ویژگیهای محیطی هستند که سازمانهای تجاری کنونی با آنها مواجهند.برای کسب موفقیت در این محیط، چابکی یک مزیت رقابتی ایجاد می کند که می توان با شهرت در نوآوری و کیفیت آن را حفظ نمود.سازمان چابک فرایندها و افراد سازمان را با تکنولوژی پیشرفته همگام ساخته و نیازهای مشتریان را براساس محصولات و خدمات با کیفیت خود را در یک قالب زمانی نسبتا کوتاه می کند.
باتوجه به جدید بودن بحث چابکی ،تعریفی که مورد تأیید همگان باشد وجود ندارد.محققان بسیاری در این زمینه فعالیت کرده اند و هرکدام تعاریف متعددی را ارائه کرده اند.
در تعریف گاناسکاران تولید چابک به معنای توانایی بقاء و موفقیت در محیط رقابتی با تغییرات پیش بینی نشده و مستمر به وسیله پاسخگویی و واکنش سریع و اثربخش به تغییرات بازار که به وسیله مشتری از محصول و خدمات ایجاد می شود، می باشد. (گاناسکاران، 1999، 105-87)
کید چابکی را تطبیق سریع و فعالانه عناصر سازمان با تغییرات پیش بینی نشده و غیرمنتظره تعریف می کند.( کید، 1996)
علیرغم تعاریف مختلفی که از چابکی شده است، تمام تعاریف بر سرعت و انعطاف پذیری به عنوان ویژگی های اولیه یک سازمان چابک تاکید دارد. ( گاناسکاران،1999،105-87 ؛ شریفی و ژانگ، 1999، 22-7 ؛ 33)
یک خصیصه مهم چابک بودن پاسخ اثربخش به تغییر و عدم اطمینان می باشد.(زین ، 2005، 839-829).
به بیان برخی محققان، پاسخ به تغییر از راههای مناسب و دریافت مزایای تغییر از اجزا اصلی چابکی هستند.( کید، 1996؛ داو، 1999)
2-4- محدودیتهای الگوی چابکهدف الگوی چابک افزایش سطح سرویس است؛ اما استفاده از ابزارهای چابکی مستلزم صرف هزینه بیشتر و افزایش قیمت محصول می باشد که بر اساس الگوی ناب این افزایش قیمت اتلاف محسوب می شود.
هم چنین در الگوی چابک ممکن است برای افزایش پاسخ دهی و سطح سرویس به مشتری مجبور شویم موجودی اطمینان یا ظرفیت اضافه بیشتری را در نظر بگیریم.
2-5- تولید چابکتولید چابک یک مفهوم جدید است که ممکن است از تکنیک های جدیدی تشکیل شده باشد. در تولید چابک تکنیک ها و روش های عمومی مانند تولید ناب و منعطف در یک روش متمرکز شده اجرا می شوند، از این رو بهبود زیادی در محصولات، پاسخ دهی به مشتریان و انعطاف پذیری فراهم می کند.( کید، 1994)
تولید چابک روی راه اندازی سریع کل سازمان برای تولید محصولات متفاوت متمرکز شده است.این شامل نظارت بر تقاضای مشتری از نزدیک، شناسایی فرصتهای بازار برای محصولات جدید، توسعه سریع محصولات به طور مشترک با سازمانهای دیگر، توسعه عملیات تولید به طور هم زمان و استفاده از سیستم توزیع فیزیکی پاسخ ده و منعطف برای تحویل محصول می شود.
2-5-1- اصول چهارگانه تولید چابکتولید چابک بر چهار اصل اساسی استوار می باشد: ( کریستوفر و تویل، 2000)
سازماندهی در جهت پیشرو بودن در تغییر
یک سازمان چابک در جهتی سازماندهی می گردد که قادر باشد بر تحولات و تغییرات غیر قابل پیش بینی فائق آید.از این رو منابع انسانی و فیزیکی آن، به گونه ای سازمان دهی می شوند که بتواند به سرعت با محیط در حال تغییر و فرصتهای موجود در بازار سازگار شود.
اهرمی نمودن تاثیر اطلاعات و افراد
سازمان چابک سعی می نماید از تاثیر اطلاعات بر روی افراد بهره گیری نموده و از طرفی، مشوق نوآوری و ابداع باشد.به طوری که مدیریت، منابع اطلاعاتی مورد نیاز افراد را در زمان مناسب در دسترس آنها قرار دهد.
تشریک مساعی در جهت افزایش رقابت
برای ارائه سریع محصولات به بازار ، سازمان های رقیب ناچارند که با هم همکاری و تشریک مساعی داشته باشند.
ارج نهادن به مشتریان
مشتریان این سازمانها را به عنوان تولیدکننده محصولاتی که نیازهای آنها را برطرف کنند می شناسند .قیمت گذاری کالاها بر اساس هزینه های تمام شده آن نبوده، بلکه بر اساس ارزشی است که در قبال نیاز مشتری کسب نموده اند.
2-5-2- ویژگیهای تولید چابک
جدول 2-2 ویژگی های تولید چابک را در ابعاد مختلف سازمان، عرضه کنندگان، توجه مدیران، بازار، صرفه جویی، فرایند تولید و نحوه اداره سازمان بیان می کند:
جدول2-2 ویژگی های تولید چابکمحصول کاملا منطبق با خواست مشتری باشد(توجه به مشتری)
سازمان چندمهارته
عرضه کنندگان انتخاب عرضه کنندگان از بین تعداد زیاد و ایجاد اطمینان و اعتماد در کوتاه مدت نسبت به آنها، تقسیم نمودن ریسک و سود با آنها
توجه مدیران به سرمایه گذاری در افراد و اطلاعات
بازار بازارهای کوچک و غیرقابل پیش بینی
صرفه جویی صرفه جویی در تنوع(با تحلیل هزینه و منفعت انجام می پذیرد)
فرایند تولید سازگار
نحوه اداره رهبری
2-5-3- مدلهای چابکیتاکنون مدل های متفاوتی در جهت شناخت هرچه بهتر تولید چابک، ارائه شده است که هریک از این مدلها دارای نقاط قوت و ضعف متفاوتی بوده است.در حقیقت هریک از آنها از زاویه ای متفاوت به موضوع چابکی پرداخته است:
مدل 1: ابعاد چابکی از دید متز و همکارانش
سازمان چابک مفهومی پیچیده می باشد که برای دستیابی به آن، چهار راهبرد پیشنهاد شده است:
غنی سازی مشتریان : غنی سازی مشتری به معنای فراهم سازی پیوسته محصولات و خدمات که مشتری بابت آن ارزش پولی پرداخت می کند، می باشد.این بعد شرط بقا بنگاه در رقابت است.بنگاهها باید درک صحیحی از مشتریان خود داشته و محصولات و خدماتی را به آنان عرضه کنند که در زندگی آنها ایجاد ارزش نماید.
همکاری برای افزایش قابلیت رقابت : هیچ سازمانی تمام مهارتها، دانش و منابع مورد نیاز را برای کلیه نیازهای بازار در اختیار ندارد.به منظور پاسخ به این نیازها سازمان چابک بایستی راهبرد ایجاد ائتلاف فرصت طلبانه با بنگاههای مختلف در زمینه شایستگی های اساسی را اتخاذ کند.
مدیریت تغییرات و ابهامات : مهمترین چالشی که بنگاهها امروز با آن مواجهند، تغییر سریع و مداوم می باشد.این تغییرات در عرصه تولید محصولات متنوع تر، ارتباط با مشتریان، فضای کسب و کار، حوزه ی فناوری، شرایط اجتماعی و قوانین محیطی ایجاد شده است.بنابراین سازمانها برای بقا و پیشرفت در محیط متغیر باید به گونه ای سازماندهی شوند که دارای ساختارهای سازمانی منعطف و نوآور و قدرت تصمیم گیری سریع باشند.
افزایش اثر اطلاعات و نیروی انسانی : دانش و مهارتهای کارکنان مهمترین دارایی های سازمان به حساب می آند.سازمان چابک باید در زمینه آموزش و بهبود منابع انسانی خود سرمایه گذاری اساسی انجام دهد.بهره وری از فناوری اطلاعات و ابزارهای مدیریت دانش و تبادل آزادانه اطلاعات از دیگر ویژگیهای چابکی می باشند.
مدل 2 : مدل گاناسکاران
گاناسکاران در سال 1998 با هدف جمع بندی دیدگاههای مختلف ارائه شده برای طراحی و اجرای سیستمهای تولید چابک به ارائه مدلی جامع پرداخته(شکل2-1) که در آن یک بنگاه تولید چابک را در چهار بعد مورد بررسی قرار می دهد:
راهبرد قیمت گذاری بر مبنای ارزش به منظور غنی سازی مشتریان
همکاری در جهت بهبود رقابت پذیری
کنترل و مدیریت تغییرات و عدم اطمینان در سازمان
سرمایه گذاری جهت تقویت تاثیر افراد و اطلاعات
وی براین اساس و به منظور توانا سازهای تولید چابک، مدل مفهومی خود را بر پایه چهار بعد مطرح شده در بالا ارائه می کند.توانا سازهای مطرح شده در مدل مفهومی عبارتند از:
ابزارها و معیارهای شکل گیری بنگاه مجازی، تیم های کاری پراکنده، ابزارها و معیارهای شکل گیری سریع مشارکت، مهندسی همزمان سیستم های اطلاعاتی یکپارچه(محصول-تجاری-تولید)، ابزارهای نمونه سازی سریع و تجارت الکترونیک
28688137502ابزارها و معیارهای شکل گیری بنگاه مجازی
ابزارهای نمونه سازی سریع
سیستمهای اطلاعاتی یکپارچه
تجارت الکترونیک
تولید چابک
تیم های کاری پراکنده
ابزارها و معیارها ی شکل گیری سریع مشارکت
مهندسی همزمان
00ابزارها و معیارهای شکل گیری بنگاه مجازی
ابزارهای نمونه سازی سریع
سیستمهای اطلاعاتی یکپارچه
تجارت الکترونیک
تولید چابک
تیم های کاری پراکنده
ابزارها و معیارها ی شکل گیری سریع مشارکت
مهندسی همزمان

طراحی مجدد سازمان قیمت گذاری برمبنای ارزش

سرمایه گذاری همکاری

شکل2-1 مدل گاناسکاران از تولید چابکمدل 3 : مدل رامسش و همکارانش
در این مدل سه ویژگی اصلی برای یک سازمان چابک در نظر گرفته شده است که عبارتند از:
محصول یا خروجی، سیستم حمل و نقل، ورودی ها یا فاکتورهای بازار
این مدل دارای یک ساختار کل نگر است که از نظر اجرایی، مناسب پیاده سازی در سازمانهای تولیدی نیستو اغلب در بحث معرفی ساختارهای چابک و به صورت تئوریک به کار رفته است.این مدل هم چنین راهکارهایی برای تسریع فرایندهای راه اندازی و نصب تجهیزات درون سازمان را ارائه داده است.
مدل 4 : مدل کید
این مدل که در شکل 2-2 نمایش داده شده است، پیشنهاد می کند که تولید چابک را می توان به عنوان ساختاری در نظر گرفت که در داخل هر شرکتی، توانایی توسعه محصولات و استراتژیهای کسب و کارش را دارا باشد.این ساختار به وسیله سه منبع اولیه پشتیبانی می شود که عبارتند از:
ساختارهای مدیریتی، سازمانی نوآورانه
افراد توانمند، با دانش و مهارت بالا
تکنولوژیهای هوشمند و انعطاف پذیر
این سه منبع توسط یک متدولوژی با هم یکپارچه مشوند.به عبارت دیگر تولید چابک را می توان به عنوان یکپارچگی سازمان، افراد با دانش و مهارت بالا و تکنولوژیهای پیشرفته جهت حصول به نوآوری و همکاری در پاسخ به نیازهای مشتری در نظر گرفت.
20335053775تولید چابک
تکنولوژیهای هوشمند و انعطاف پذیر
افراد توانمند، با دانش و مهارت بالا
ساختارهای مدیریتی
یکپارچگی سازمان، افراد و فناوری
00تولید چابک
تکنولوژیهای هوشمند و انعطاف پذیر
افراد توانمند، با دانش و مهارت بالا
ساختارهای مدیریتی
یکپارچگی سازمان، افراد و فناوری

شکل2-2 مدل کید از ساختار تولید چابکمدل 5 : مدل شارپ و همکارانش
-5613401779270تولید چابک
تمرکز بر شایستگی های اساسی
فونداسیون رقابتی: پاسخگویی اجتماعی، بهبود کیفیت، پاسخگویی سریع، تغییرات مستمر، تمرکز جامع بر مشتری
فونداسیون پایه : تولید ناب / تولید در کلاس جهانی
بنگاه مجازی
نمونه سازی سریع
بهبود مستمر
کار تیمی
مدیریت تغییر و ریسک
توانمندسازی
مهندسی همزمان
افراد منعطف چندمهارته
فناوری اطلاعات
تولید چابک
تمرکز بر شایستگی های اساسی
فونداسیون رقابتی: پاسخگویی اجتماعی، بهبود کیفیت، پاسخگویی سریع، تغییرات مستمر، تمرکز جامع بر مشتری
فونداسیون پایه : تولید ناب / تولید در کلاس جهانی
بنگاه مجازی
نمونه سازی سریع
بهبود مستمر
کار تیمی
مدیریت تغییر و ریسک
توانمندسازی
مهندسی همزمان
افراد منعطف چندمهارته
فناوری اطلاعات
مدلی تئوریک برای تولید چابک بوده ودارای سه سطح می باشد.سطح اول پایه مدل بوده و از مجموعه ای از اصول عملی و اجرایی تشکیل شده است.سطح دوم شامل توانا سازهای مدل است.این توانا سازها به عنوان مبناهایی برای رقابت در محیط های پرتلاطم امروزی مطرح شده اند که در این مدل تحت عنوان فونداسیون رقابتی نامیده شده اند.در آخر سطح سوم که خروجی مدل می باشد.شکل 2-3 سطوح مختلف این مدل را نشان می دهد.
شکل2-3 مدل شارپ و همکارانش در تولید چابکتمرکز بر شایستگی های اساسی: از آنجا که بنگاهها به دلیل کمبود منابع و امکانات به تنهایی توانایی پاسخگویی به همه نیازهای مشتریان را ندارند، شبکه های موقتی از شرکتهای مستقل که به وسیله تکنولوژی اطلاعات، شایستگی ها، زیر ساختارها و فرایندهای کسب وکار را به اشتراک می گذارند و این کار با هدف ارضای نیازمندی های خاص بازار صورت می گیرد و پس از تکمیل پروژه مورد نظر منحل می شوند.
بنگاه مجازی: در محیط تولیدی چابک، برای کنترل موثر تولید، سیستم های اطلاعاتی تولید باید به یک تعداد از منابع داده و پایگاه های داده ای خصوصی و تجهیزات دسترسی داشته باشند که در آن اطلاعات با فرمت استاندارد، قابل فهم، موثر و مورد استفاده برای افرادی که به آن نیاز دارند، درآید.
ساخت سریع نمونه اولیه: نمونه سازی اولیه را طراحی و ایجاد یک نسخه از محصول به صورت سریع می گویند که با کمک تکنولوژی های پیشرفته طراحی و تولید به وسیله کامپیوتر و یا مهندسی به وسیله کامپیوتر انجام می گیرد.
مهندسی همزمان: رویکردی سیستماتیکبه طراحی همزمان محصولات و فرایندهاست و به نیاز برای سیکل توسعه محصول کوتاهتر پاسخ داده و از اینرو به بازارهای در حال تغییر به صورت سریع و ممکن پاسخ گو می باشد.
افراد منعطف و چندمهارته: این افراد علاوه بر دانش، مهارت و لیاقت انجام شغل، انعطاف پذیری سریعی در انجام وظایف دیگر( هنگام ضرورت ) را دارا می باشند و نتیجه برنامه های آموزشی هستند.
بهبود مستمر: فرایند تکراری برنامه ریزی، تغییر، ارزیابی و بهبود عناصر داخل ساختار سازمانی که گاهی شامل مشتریان و تامین کنندگان خارجی نیز می شود.
کارهای تیمی: تیم شامل اعضایی است که به یک هدف مشترک و مجموعه ای از اهداف کاری متعهد هستند و روشی که برای آن افراد، خودشان را به طور متقابل مسئول می دانند.
مدیریت تغییر و ریسک: فرایند تغییر فرهنگ سازمانی از ارزشها و شیوه های عملی سنتی می باشند و ایده ها و عقاید جدیدی را منعکس می کند.
فناوری اطلاعات: معنا و مفهوم تجارت الکترونیکی، استفاده از ابزارآلات الکترونیکی در تجارت می باشد که پراکندگی جغرافیایی مشتریان و نیازهایشان را در نظر گرفته و زمان پاسخ به تقاضای مشتری را بهبود می بخشد.
توانمندسازی: کارکنان توانمند شامل افرادی است که شبکه غیر رسمی را( در زمان مورد نیاز ) تشکیل داده و به طور موثر توانایی انجام این کار را داشته باشند.
مدل 6 : مدل یوسف و همکارانش
این مدل(شکل 2-4) چهار مفهوم اساسی را برای تولید چابک ارائه کرده است.
9430892262مدیریت شایستگی های اساسی
بنگاه مبتنی بر دانش
تولید چابک
بنگاه مجازی
توانمندی شکل دهی مجدد
00مدیریت شایستگی های اساسی
بنگاه مبتنی بر دانش
تولید چابک
بنگاه مجازی
توانمندی شکل دهی مجدد

شکل2-4 مدل یوسف و همکارانشمدیریت شایستگی های اساسی: مدیریت که مسئولیت خاصی در کسب دانش و مهارتهای اساسی دارد باید توانایی های اساسی بنگاه را شناسایی و حلقه های گمشده را پیدا و از طریق پیوند آنها را ایجاد کند.
بنگاه مجازی: در تولید چابک عبارت بنگاه مجازی با معنای متفاوتی به کار می رود و منظور سرمایه گذاری مشترک با دیگر شرکتهایی است که شایستگی اساسی مکمل و مشخص دارند، یعنی شایستگی اساسی از چندین شرکت انتخاب شده و سپس در داخل یک پدیده مجرد ترکیب می شوند.
بنگاه های چابک به آسانی می توانند جابجایی چشمگیری در تمرکز، متنوع سازی، شکل دهی و تنظیم مجدد کسب و کارشان ایجاد و هدفی ویژه و سریع را به عنوان پنجره ای باز رو به فرصتها ارائه نمایند.
نیروهای کاری سازمانهای چابک باید برانگیخته شده، آموزش دیده و با مجموعه کاملی از مهارتها، تخصص ها و دانش تقویت شوند تا به عنوان یک عنصر اساسی و حیاتی تلقی گردند.
مدل 7 : مدل جین های و همکارانش
براساس مدل جین های و همکارانش اجرای تولید چابک با استفاده از یکپارچه سازی، فرایندهای استراتژیک و فناوری اطلاعات ممکن است.این مدل سعی بر چابک سازی سازمان در دو سطح مدیریت و تکنولوژی در سازمان دارد.
مدل 8 : مدل هرمزی
طراحی سیستم تولید چابک دیگر مدلی است که در این زمینه ارائه شده است.این مدل با استفاده از یک ساختار ایستا با استفاده از فاکتورهای محیطی، سیستم های برنامه ریزی، زیر ساخت های تولید منعطف و نیروی کار چند مهارته سعی بر چابک سازی سازمان دارد.در این مدل، هرمزی هیچ نوع بازخوردی به منظور بهبود و استفاده از نتایج پیاده سازی طرح نکرده است.
مدل 9 : مدل شریفی و ژانگ
این مدل شامل سه بخش است و ابعاد مختلف تولید چابک را مورد بررسی قرار داده و در صنایع تولیدی اجرا نموده اند.(شکل 2-5)
89171835403پاسخگویی
انعطاف پذیری
شایستگی
سرعت
محرکهای چابکی
توانمندی های چابکی
فراهم کننده های چابکی

دانلود پایان نامه ارشد- مقاله تحقیق

 برای دانلود فایل کامل به سایت منبع مراجعه کنید  : homatez.com

یا برای دیدن قسمت های دیگر این موضوع در سایت ما کلمه کلیدی را وارد کنید :

 

00پاسخگویی
انعطاف پذیری
شایستگی
سرعت
محرکهای چابکی
توانمندی های چابکی
فراهم کننده های چابکی

ابزارها و شیوه های علمی نیاز برای چابک شدن
سازمان تلاش راهبردی برای چابکی
تکنولوژی
افراد
نوآوری راهبرد چابکی
شکل2-5 مدل شریفی و ژانگبخش اول شامل محرکهای چابکی می باشد.محرکها آن دسته از تغییراتی می باشند که بنگاه را به جایگاهی جدید در کسب و کار و جستجوی مزایای رقابتی رهنمون می سازند و موجبات تجدید نظر در راهبرد و ساختاردهی مجدد بنگاه را فراهم می آورند.
قابلیت های چابکی که دومین بخش این مدل است، شامل قابلیت های ضروری می باشند که برای پاسخگویی به تغییرات مورد نیاز می باشند.شریفی، پاسخگویی، انعطاف پذیری، شایستگی و سرعت را به عنوان چهار قابلیت اصلی معرفی می نماید.

–37

آدرس و شماره تلفن : تهران – خیابان کاخ – برج کاخ- پلاک 23 ،66476408-021
چکیده: امروزه انتخاب بهترین تامینکننده از میان شمار تامینکنندگان در صدر برنامههای خریداران قرار دارد. با توجه به اینکه در مدل های سنتی معیار های متفاوت و متعددی برای تحلیل و آنالیز دخیل هستند و این امر فرآیند تصمیم گیری را برای مدیران پیچیده و مشکل می کند ،امروزه مدیران از تکنیک های جدید همچون مدل تصمیم گیری چند معیاره برای انتخاب و اتخاذ بهترین تصمیم استفاده می نمایند .در این پژوهش از روش MADM فازی برای الویت بندی تامین کننده های شرکت صنعتی نیرو محرکه استفاده شده است .در بین روش های گوناگونی که در حوزه تصمیم گیری با شاخص های چند گانه وجود دارد، سعی گردید تا با بهرهمندی از تکنیک تاپسیس فازی، مهمترین معیارهای انتخاب تامینکنندگان شناسایی و سپس با بهره مندی از تکنیک SAW، بهترین تامینکننده انتخاب شود. نتیجه این تحقیق در تمامی سازمانها ی تولیدی کاربرد خواهد داشت.
20065455016500 مناسب است
234315011874500نظر استاد راهنما برای چاپ در پژوهش‌نامه دانشگاه تاریخ و امضاء:
20002508191500 مناسب نیست
فهرست مطالب
عنوان صفحه
فصل اول :کلیات پژوهش
1 -1.مقدمه3
2 -1 بیان مساله4
1-3- اهمیت و ضرورت تحقیق5
1-4 اهداف اساسی انجام تحقیق و سوال اصلی5
1-5 فرضیات تحقیق5
1-6 استفاده کنندگان تحقیق6
1-7 روش تحقیق6
1-8 روش گرد آوری اطلاعات 7
1-9 ابزار گرد آوری اطلاعات 7
1-10 روش تجزیه و تحلیل 8
1-11 قلمرو تحقیق8
1-12 نو آوری تحقیق9
1-13 تعاریف متغیر ها و اصطلاحات کلیدی 9
فصل دوم : ادبیات موضوع
2-1مقدمه 13
2-2فرآیند تصمیم گیری 13
2-3 انتخاب معیار و ملاک در تصمیم گیری 14
2-4طبقه بندی تصمیم ها 14
2 -5 مفاهیم کلی در تصمیم گیری چند معیاره 15
2-6 انواع روش MADM 19
2-7 معرفی اجمالی فرآیند تحلیلی شبکه ای ANP23
2-8 مقایسه روش های AHP و ANP24
2-9 گام های فرآیند تحلیل شبکه26
2-10 ابر ماتریس28
2-11 پیشینه منطق فازی29
2-12 متغیر های زبانی 30
2-13 روش های علم مدیریت فازی 31
2-14 مجموعه های فازی 34
2-15 منطق فازی چگونه به کار گرفته می شوند 35
2-16 کاربردهای منطق فازی 36
2-17 تفاوت میان نظریه احتمالات و منطق فازی37
2-18 معرفی اجمالی روش تاپسیس38
2-19 گام های تاپسیس39
2-20 تامین کننده / مقدمه 43
2-21 زنجیره تامین 45
2-22 معرفی شرکت صنعتی نیرو محرکه46
2-23 پیشینه ی تحقیق49
فصل سوم : روش شناسائی پژوهش(متدولوژی)
3-1 مقدمه53
3-2 روش تحقیق53
3-3 روش گرد آوری اطلاعات 54
3-4 جامعه آماری 56
3-5 حجم نمونه57
3-6 شاخص های مربوط به متغیر های تحقیق و سوالات مربوط به پرسشنامه58
3-7 تعیین روایی پرسشنامه 59
3-8 پایایی پرسشنامه 59
3-9 تصمیم گیری در شرایط فازی61
3-10 تکنیک SAW64
فصل چهارم : تجزیه وتحلیل داده های آماری
4-1 مقدمه 66
4-2 فاز رتبه بندی 66
فصل پنجم : نتیجه گیری وپیشنهادات
5-1– مقدمه 82
5-2– نتایج حاصل از به کار گیری تکنیک تاپسیس فازی83
5-3 ارائه پیشنهادات بر اساس یافتههای پژوهش84
5-4 محدودیت های تحقیق85
5-5 پیشنهادات برای تحقیقات آتی 85
پیوست
پرسشنامه یک88
پرسشنامه شماره دو 90
منابع115
چکیده انگلیسی119
فهرست جدول ها
عنوان صفحه
جدول 3-1 شاخص های مربوط به پرسشنامه اول 58
جدول 3-2 مقدار آلفای کرونباخ برای متغیر های پژوهش60
جدول 4-1 متغیر های زبانی برای تعیین وزن هر یک از معیارها67
جدول 4-2 ماتریس تصمیم گیری و اوزان فازی 71
جدول 4-3 ماتریس تصمیم گیری و اوزان فازی 72
جدول 4-4 ماتریس نرمالیز شده ی فازی73
جدول 4-5 مجموعه نقاط ایده آل مثبت74
جدول 4-6 مجموعه نقاز ایده آل منفی 75
جدول 4-7 ضریب نزدیکی و رتبه نهایی عوامل موثر بر انتخاب تامین کننده76
جدول 4-8 اوزان نرمالیز شده ی ابعاد 78
جدول 4-9 ماتریس اولیه عوامل – گزینه ها78
جدول 4-10ماتریس بی مقیاس شده با استفاده از روش خطی79
جدول 4-11اوزان نهایی و رتبه نهایی هر یک از تامین کنندگان 79
جدول 5-1- ضریب نزدیکی و رتبه نهایی عوامل موثر بر انتخاب تامین کننده83

دانلود پایان نامه ارشد- مقاله تحقیق

 برای دانلود فایل کامل به سایت منبع مراجعه کنید  : homatez.com

یا برای دیدن قسمت های دیگر این موضوع در سایت ما کلمه کلیدی را وارد کنید :

 

جدول 5-2 نتایج حاصل از به کار گیری تکنیک SAW 83
فهرست نگاره ها
عنوان صفحه
نگاره 2-1 تفاوت روش های MADM و MCDM 19
نگاره 2-2 تقسیم بندی مدل های MADM 20
نگاره 2-3 مدل ارزیابی برای MADM 22
نگاره 2-4 مقایسه روش های ANP و AHP 25
نگاره 2-5 روش های مدیریت فازی33
نگاره 2-6 نگاشت پیوسته عضویت یک مجموعه فازی35
فصل اول
کلیات پژوهش
1-1 مقدمه
درنیمه دوم قرن بیستم پدیدار شدن و رشد سریع بنگاههای اقتصادی وشرکتها منجر به تغییر اساسی در قوانین حاکم بر تولید و بازار گردید. مدیران شرکتها دریافتند که بجز مسائل مربوط به تولیدو محصول ،به بخش های دیگرهمانند خرید مواد اولیه و همچنین مسائل مربوط به مشتری توجه ویژه ای نمایند که این امر باعث بوجود آمدن مدیریت زنجیره تامین گردید.در زنجیره تامین یکی از مسایل بسیار مهم و استراتژیک، انتخاب درست و اصولی تامین کننده 2 می باشد بطوری که این تامین کننده بتواند بیشترین و بالاترین نیازها و معیارهای شرکت را پوشش دهد. مدیران دریافتند که برای انتخاب تامین کننده استفاده از روش سنتی (بر اساس قیمت پیشنهادی) مناسب نمی باشد چرا که علاوه بر قیمت مسایل بسیاری همچون : گارانتی، عمل به تعهدات مثل زمان ومکان سفارشات ، تخفیفات کیفیت مدت زمان همکاری و....در کیفیت و کمیت تولید محصول و حتی فروش دخیل می باشند. دراین عرصه برای تحلیل و آنالیز این معیارهای متعدد و مختلف که گاها از یک جنس هم نبودند ومسایل پیچیده انتخاب وتصمیم گیری مدیران را ملزم به استفاده از تکنیکهای جدید کرد. یکی ازاین تکنیکها استفاده از مدلهای تصمیم گیری چند معیاره بود که توانست مسایل بسیاری را در انتخاب بهترین تصمیم حل نماید .
در این تحقیق مدل جدیدی از روش Topsis فازی و از روش ANP فازی برای حل این مسئله استفاده می- شود . این روش از جمله روشهای مبتنی بر اطلاعات کامل از ارجحیت تصمیم گیران است که جزئیات آن در بخش سوم پژوهش تشریح خواهد شد.
1- 2 بیان مساله :
پس از گذر فضای تولید و بازار از روشهای سنتی و قدیم و ورود به فضای مدرن و پیچیده امروزی و نا کارامد شدن تکنیکها و ابزارهای سنتی و قدیمی مدیران شرکتها برای بقای شرکتها و بنگاههای اقتصادی خود چاره ای جز استفاده از ابزارها و مدلها و راه حل های جدید برای تصمیم گیرهای بهتر خود نمی_ دیدند،چرا که در این محیط پرتلاطم بازارها و رقابتهای شدید و بودن رقبای قدرتمند در محیط حتی گاها یک تصمیم اشتباه ممکن است شرکت را از رقبا طوری عقب بندازد که شرکت نتواند آنرا جبران نماید و موجب نابودی شرکت گردد.
یکی از این روشها و تکنیکها استفاده از مدیریت تامین و یا زنجیره تامین می باشد .زنجیره تامین در واقع اهمیت داشتن و توجه به تمامی قسمتهای تولید از مواد اولیه تا مشتریان می باشد. یکی از بخشهای مهم و استراتژیک در زنجیزه تامین بخش مواد اولیه و تامین کنندگان می باشد.در دنیای امروزی در هر زمینه و صنعتی تامین کنندگان متعددی برای تامین مواد و قطعات اولیه وجود دارد که مدیران میتوانند با توجه به شرایط موجود بهترین آنها را انتخاب نماییند و ازطرف دیگر بخوبی دریافتند که دیگر روش سنتی و قدیم میسر نمی -باشد، چرا که مدیران دریافته اند که معیارهای فراوانی به غیر از قیمت مثل کیفیت، گارانتی، مدت زمان همکاری وزمان تحویل دارای اهمیت ویژه ای میباشد.
حال سوال مهمی که پیش می آید این است که مدیران چگونه و از چه راه و روشی بهترین تامین کننده را انتخاب نمایند و به عبارت دیگر : باتوجه به معیارهای متعدد موجود و تامین کنندگان فراوان روش انتخاب بهترین تامین کننده چیست؟
برای حل این مشکل را حلهای مختلفی وجود دارد که یکی از راحلها استفاده از تکنیک MADM فازی می_ باشد.
حال باتوجه به احساس نیاز به استفاده از این تکنیک در الویت بندی تامین کنندگان بر اساس معیارهای موجود و در نهایت ارایه یک راه کار مناسب برای تصمیم گیری بهتر مدیران این تحقیق انجام گردیده است.مهمترین مسئله در این تحقیق یافتن پاسخی به این سوالات است که:
آیا استفاده از روش MADMفازی موجب انتخاب بهترین تامین کننده بدون دخالت شخصی کارشناسان خواهد شد؟
1-3 اهمیت و ضرورت تحقیق:
انتخاب بهترین تامین کننده همواره یکی از دغدغه های اصلی و مهم مدیران می باشد چرا که با انتخاب درست و مناسب تامین کننده مدیران موفق خواهند شد که سود بیشتری را عاید شرکت خود نمایند . برای انتخاب بهترین تامین کننده راهکار های فروانی ارائه گردیده است که هریک از آنان دارای معایب و مزایایی می باشند . به دلیل وجود معیارهاو شاخص های متعدد در انتخاب تامین کنندگان ، که بعضا این معیارها دارای ابهام می باشند و از یک نوع نیز نمی باشند مدل تصمیم گیری چند معیاره فازی پیشنهاد می_ گردد. با توجه به آنچه که مطرح گردید الویت بندی تامین کنندگان به عنوان یک مساله تصمیم گیری چند معیاره در نظر گرفت . از مزایای این مدل میتوان به عدم یکسان سازی واحد معیارها و تجزیه و تحلیل معیارهای کمی وکیفی بطور همزمان اشاره کرد .
1-4 اهداف اساسی انجام تحقیق و سوال اصلی:
1-4-1 اهداف علمی :
انتخاب و ارایه تکنیکی که بتوان به واسطه آن بهترین تامین کننده را انتخاب کرد .
1-4-2 اهداف کاربردی :
اولویت بندی تامین کنندگان شرکت نیروی محرکه با روش MADM فازی
نتیجه این تحقیق در تمامی سازمانها ی تولیدی کاربرد خواهد داشت.
1-4-3 پرسش اصلی تحقیق:
باتوجه به معیارها و شاخص های متعدد تامین کنندگان شرکت نیرو محرکه ، با یه کار گیری روش MADM فازی چه تامین کننده هایی نسبت به سایر تامین کنندگان در الویت قرار می گیرند ؟
1-5 فرضیات تحقیق
با توجه به کاربردی بودن این تحقیق و استفاده از مدل های ریاضی(MADM ) و منطق فازی برای انتخاب تامین کنندگان فرضیه ای وجود ندارد که بخواهیم رد یا قبول کنیم .
1-6 استفاده کنندگان تحقیق
نتایج این تحقیق در شرکت های تولیدی کاربرد دارد ولی بهره ور اصلی این تحقیق شرکت نیروی محرکه باشد .
1-7 روش تحقیق
با توجه به اینکه این تحقیق نظری و کاربردی است روش تحقیق مناسب موردی و زمینه ای (case study ) می باشد . این روش تصویر جامع و گسترده در موردی ویژه ارائه می کند و پژوهشگر تمام مواردی که در زمینه ای خاص مطرح است مورد تجزیه و تحلیل قرار می دهد تلاش می شود هر چه بیشتر متغیر های ناخواسته کنترل شود و متغیر های مستقل بیشتری مورد بررسی قرارگیرد . در این روش موقعیت قبلی و فعلی در زمینه ای که مطرح است مورد بررسی قرار خواهد گرفت و اغلب بررسی های تطبیقی نیز انجام خواهد گرفت و مقایسه ای وسیع و گسترده در زمینه ای که مورد نظر است با سایر موارد و شاخص ها انجام می گردد و آنگاه پیشنهاداتی ارائه خواهد شد .
برای انجام تحقیق موردی زمینه ای اولین گام برخورد پژوهشگر با موقعیت مساله است که بر اساس آن موضوع شکل میگیرد و بر پایه موضوع نیز سوال ها ، اهداف و بیان مساله مطرح می گردد. پس از گرد آوری داده ها و پاسخ به سوالات دسترسی به اهداف اصلی و فرعی امکان پذیر می شود در این روش تحقیق به دنبال حقیقت یعنی آنچه که باید باشد کاوش می شود .
1-8 روش گردآوری اطلاعات
روش گرد آوری اطلاعات در این تحقیق تلفیقی از روش میدانی و کتابخانه ای است زیرا به نسبت نیاز از آن استفاده خواهد شد و ابزار های آن بانک های اطلاعاتی ، مجلات ، کتاب ها و اینترنت و .....است .
1-9 ابزار گردآوری اطلاعات
ابزارهای گردآوری عبارتند از :
1-9-1 مطالعه :
جهت گردآوری مفاهیم اولیه و مفروضات تئوریک
1-9-2 مشاهده و بررسی اسناد :
جهت گردآوری اطلاعات مورد نیاز در ارتباط با رابطه بین داده ها و ستاده ها .
1-9-3 مصاحبه تخصصی :
جهت استفاده از نظرات کارشناسان مربوطه با موضوع تحقیق و کسب اطلاعات مورد نیاز.
1-9-4 فیش برداری :
جهت جمع آوری اطلاعات مورد نیاز از منابع و مقالات مرتبط با موضوع تحقیق.
1- 10روش های تجزیه و تحلیل
روش تصمیم گیری با شاخص های چند گانه: در مواقعی کاربرد دارد که گزینه ها از قبل تعیین شده باشند و هدف انتخاب یکی از گزینه ها ی موجود از طریق مقایسه آنها در حضور شاخص های متعدد تاثیر گذار بر ارجحیت گزینه هاست. در بین روش های گوناگونی که در حوزه تصمیم گیری با شاخص های چند گانه وجود دارد، روش ANP برای این تحقیق انتخاب شد. روش فوق توسط ساعتی ابداع شده و تفاوت آن با روش های دیگر به بررسی روابط داخلی و بیرونی میان معیارها و شاخص ها بر می گردد . نرم افزار آن نیز Super decicion می باشد . TOPSIS روشی است که با آن می توان مساله تحلیلی در تصمیم گیری با شاخص های چندگانه را به عنوان سامانه ای هندسی در نظر گرفت که در آن m گزینه با n معیار مورد ارزیابی قرار می گیرد نرم افزار تجزیه و تحلیل آن Topsis می باشد .
1-11 قلمرو تحقیق
1-11 -1 قلمرو مکانی تحقیق:
این تحقیق در کارخانه ی شرکت صنعتی نیرو محرکه واقع در شهر صنعتی البرز در استان قزوین انجام گرفته است.
1-11 – 2 قلمرو زمانی تحقیق :
این تحقیق از اواخر مرداد 1393 تا اواسط دی ماه1393 صورت پذیرفت.
1-11- 3 قلمرو موضوعی تحقیق:
بررسی و الویت بندی تامین کنندگان و ارایه یک مدل برای انتخاب بهترین تامین کنندگان در شرکت صنعتی نیرو محرکه می باشد .
1-12 نوآوری تحقیق
با توجه به این که اندازه گیری شاخص های مرتبط با تامین کنندگان و ارتباط بین شاخص ها در تکنیک های گذشته به صورت دقیق امکان پذیر نبوده ، در این تحقیق با استفاده از تکنیک ANP و Topsis برای انتخاب تامین کنندگان با در نظر گرفتن تمامی شاخص های مربوطه و وابستگی بین آنهاسعی می شود بهترین تامین کننده انتخاب شود.
1-13 تعاریف متغیرها واصطلاحات کلیدی:
تصمیم گیری چند شاخصه ، فرایند تحلیل شبکه ای ، تئوری فازی ، مدیریت زنجیره تامین ، تامین کننده و تاپسیس
تصمیم گیری چند شاخصه(MADM):
در یک تعریف کلی تصمیم گیری چند شاخصه به تصمیمات خاصی(از نوع ترجیحی) مانند ارزیابی و اولویت گذاری ویا انتخاب از بین گزینه های موجود که باید بین چند شاخص متضاد انجام شود اطلاق می- گردد(اصغر پور 1388,191)
فرایند تحلیل شبکه ای(ANP):
یک روش تصمیم گیری چند معیاره است و زمانی کاربرد دارد که وابستگی بین گزینه ها یا معیارها دارای اهمیت باشد(اصغر پور،1389)
تئوری فازی: این تئوری برای شرایط متغیر وشرایط غیر قابل مقایسه بودن استفاده میگردد و میتواند به ابهام موجود در عبارت های زبانی نظر دهندگان کمک کند (Semih,2009)
TOPSIS
یک روش تصمیم گیری چندمعیاره و کاربردی است که آلترناتیوها را با توجه به مقادیر داده های آنها در هر معیار و وزن معیارها مورد مقایسه قرار میدهد.(پرهیزکاری، 1387)
الویت بندی
ارجحیت دادن یک گزینه و مرتب کردن آن از نظر اهمیت بیشتر مورد نظر می باشد.(آزاد 1382 )
منطق فازی
بنیاد منطق فازی بر شالوده نظریه مجموعه های فازی استوار است.این نظریه تعمیمی از نظریه کلاسیک مجموعه ها در علم ریاضیات است.در تئوری کلاسیک عضویت عناصر از یک الگوی صفر و یک و باینری تبعیت می کند.اما در تئوری فازی این مفهوم را بسط می دهد و عضویت درجه بندی شده را مطرح می نماید.
تامین کننده
کسی است که بخشی از کالا و خدمات مورد نیاز یک سازمان را جهت تولید محصول یا ارائه خدمات به مشتری تامین می کند. .(غضنفری، 1385)
زنجیره تامین
یک زنجیره تامین و تمامی فعالیتهای مرتبط با جریان کالا و تبدیل مواد از مرحله تهیه ماده اولیه تا مرحله تحویل کالای نهایی به مصرف کننده و نیز جریان اطلاعاتی و مالی مرتبط با آنها را شامل می شود. .(غضنفری، 1385)
مدیریت زنجیره تامین
شامل یکپارچه سازی فعالیتهای زنجیره تامین از طریق بهبود در روابط زنجیره برای بدست آوردن مزیت رقابتی بیشتر است.(غضنفری 1385)
فصل دوم
ادبیات موضوع
تصمیم گیری چند معیاره
2-1 مقدمه
اگر فعالیتهای مختلف مدیریت را در نظر آورید، به وضوح دیده میشود که تصمیمگیری، جوهر تمامی فعالیتهای مدیریت است. تصمیمگیری از اجزای جدایی ناپذیر مدیریت به شمار میآید و در هر وظیفه ی مدیریت به نحوی جلوهگر است. در تعیین خط مشیهای سازمان، در تدوین هدفها، طراحی سازمان، انتخاب، ارزیابی، ودر تمامی افعال و اعمال مدیریت، تصمیمگیری جزء اصلی و رکن اساسی است. مدیر همواره با مواردی مواجه است که اخذ تصمیم از جانب او ، کیفیت و چگونگی این تصمیمها که میزان توفیق و تحقق هدفهای سازمان را معین میکند. از این رو آشنایی با شیوهها و روشهای تصمیمگیری و آگاهی از تکنیکهای اخذ تصمیم برای مدیران واجد اهمیت بسیار است و با بهرهگیری از این شیوهها و ابزارهاست که توانایی مدیران در اخذ تصمیمها کارآمدتر و مؤثرتر افزایش مییابد.(صفرزاده ، 1385 )
با توجه به مقدمه ذکر شده در این فصل ابتدا فرآیند تصمیم گیری و مباحث مربوط به آن نگاشته شده است و در ادامه به معرفی روش MADM فازی پرداخته ایم .در پایان فصل پیش رو پیشینه ی تحقیق و معرفی اجمالی شرکت نیرو محرکه که جامعه آماری تحقیق از آن اتخاذ شده ، قید شده است .
2-2 فرآیند تصمیمگیری
در تعریفی بسیار ساده، تصمیمگیری عبارتست از انتخاب یک راه از میان راههای مختلف.همانطور که از این تعریف برداشت میشود، کار اصلی تصمیمگیرنده دریافت راههای ممکن و نتایج ناشی از آنها وانتخاب اصلح از میان آنها است، و اگر وی بتواند این انتخاب را به نحوی درست و مطلوب انجام دهد تصمیمهای او مؤثر و سازنده خواهند بود. تصمیمگیرنده ممکن است با توسل به قدرتهای ماوراء الطبیعه، تجربه، اشراق یا اتفاق و تصادف، تصمیمگیری کند، اما هدف اصلی در اینجا اشارهای اجمالی به شیوهها و تکنیکهایی از تصمیمگیری است که کار اخذ تصمیم علمی را برای مدیر میسر میسازد و او را در اخذ تصمیمهای سریع و صحیح یاری میدهد.(صفرزاده،1385 )
2-3 انتخاب معیار یا ملاک در تصمیم گیری
فرایند تصمیمگیری نهایتا عبارتست از یک شق از میان شقوق مختلف. حال باید ببینیم که معیار انتخاب چه باید باشد، بر اساس چه چیزی میگوییم این راه مطلوب است یا مطلوب نیست، و بر چه اساسی یک راه را بر دیگری ارجح میشماریم و آن را انتخاب میکنیم. پاسخ به این سوال در اغلب موارد روشن نیست. راه(الف) ممکن است از یک نظر خوب تلقی شود ولی از یک دید دیگر، چندان خوب نباشد. بدین جهت ما باید معیار و ملاکی در دست داشته باشیم تا کار انتخاب شده را بر اساس آن انجام دهیم.
معیارهایی که مدیران برای اخذ تصمیم و انتخاب بکار میببرند، عواملی هستند که در راه رسیدن به هدف سازمان دارای اهمیتاند. از طریق تجزیه و تحلیلهای علمی و بررسی هدفها و خط مشیهای سازمان میتوانیم این معیارها را بشناسیم و عملیات را به کمک آنها مورد سنجش قرار دهیم. به عنوان مثال، هزینه یا سود میتواند معیاری برای سنجش راههای مختلف و انتخاب یک راه از بین راههای گوناگون باشد. یکی از اساسیترین گامها در تصمیمگیری، یافتن معیار و ارزیابی راهها به وسیله آن است. (ونوس ، پرچ ، 1385)
2-4 طبقهبندی تصمیمها
طبقهبندی تصمیمها، کار مدیر و تحلیلگر را در انتخاب مدلها و معیارهای تصمیمگیری و شیوههای اخذ تصمیم ساده میسازد. طرق مختلفی برای طبقهبندی تصمیمها بکار میروند و مسائل مورد نظر در تصمیمگیری از جنبه های مختلف طبقهبندی میشوند. در اینجا به سه نوع طبقهبندی اشاره خواهد شد. اولی طبقهبندی تصمیمها از نظر میزان اطمینان به نتایج حاصل از شقوق مختلف اخذ تصمیم، و دیگری طبقهبندی تصمیمها از نظر مراحل آنها و در آخر طبقهبندی تصمیمها با توجه به فضای آن.
در این طبقهبندی میتوانیم تصمیمها را درچهار گروه قرار دهیم.
2-4-1 تصمیمگیری تحت شرایط اطمینان کامل
2-4-2 تصمیمگیری در شرایط ریسک
2-4-3 تصمیمگیری در شرایط عدم اطمینان
4-2-4 تصمیمگیری در حالت وجود رقابت
زمانی که تصمیمگیرنده با اطمینان کامل میداند که نتیجه یا نتایج حاصل از هر شق ممکن چیست و در چه شرایطی اتفاق خواهد افتاد، از نظر تصمیمگیری در شرایط اطمینان کامل قرار دارد. وقتی تصمیمگیرنده با اطمینان کامل نمیداند که نتایج حاصل از هر شق چیست ولی احتمال وقوع (شانس نسبی وقوع نتایج) آنها را میداند، او تحت شرایط ریسک و با مخاطره تصمیم میگیرد. و هنگامی که تصمیمگیرنده احتمال وقوع نتایج حاصل از شقوق ممکن را نمیداند، او در شرایط عدم اطمینان تصمیمگیری میکند. و سرانجام به هنگامی که در موضوع مورد تصمیمگیری رقبایی هم وجود داشته باشند، تصمیمگیری در شرایط تعارض انجام میپذیرد. در حقیقت، این شیوه تصمیمگیری مربوط به مواردی است که تصمیمگیرنده در یک موقعیت رقابتی قرار میگیرد. بدیهی است که اتخاذ تصمیم در این وضعیت نسبت به وضعیتهای قبلی مشکلتر است، زیرا بستگی به ایندارد که هریک از رقبا چه تصمیمی خواهند گرفت و تصمیم مزبور چه نتایجی بر وضعیت موجود میگذارد و تا چه حد عوامل را جابهجا و عوض میکند (نظیر دو شطرنج باز). در چنین حالتی تصمیمگیری به عوامل متغیر مختلفی مربوط میشود که صحنه عملیات را عوض میکند و هر تصمیمگیرنده برای تصمیمگیری صحیح باید دارای استراتژی (مجموع هدفها و برنامههای دراز مدت و اساسی) باشد. ( آذر و رجب زاده ،1387 )
2-5 مفاهیم کلی تصمیم گیری چند معیاره
آنچه در این بخش مورد توجه قرار میگیرد، موضوعات کلی تصمیمگیری چند معیاره(MCDM) است. در دو دهه اخیر توجه محققین به این مدلها در تصمیمگیریهای پیچیده بوده است. در اینگونه تصمیمگیریها چندین معیار که گاه باهم تضاد دارند. در نظر گرفته میشوند که در زندگی روزمره نیز به طور مرتب اتفاق میافتند. برای مثال، در زندگی شخصی یک فرد، در انتخاب شغل ، وجهه شغل، محل انجام کار، حقوق ودستمزد، فرصتهای پیشرفت، شرایط کاری وغیره به عنوان معیار در نظر گرفته میشوند ومیتوانند برای این فرد خیلی مهم باشند. اتومبیلی که یک فرد در نظر دارد خریداری کند، به معیارهایی مانند قیمت، مدل، ایمنی، راحتی، میزان مصرف سوخت، قابلیت اطمینان و... بستگی دارد. در زمینه مسائل سازمانی، در انتخاب استراتژی یک سازمان معیارهایی از قبیل میزان درآمد سازمان طی یک دوره، قیمت سهام سازمان، سهم بازاری، تصویر سازمان در جامعه(سرقفلی) و... میتوانند مهم باشند. در زمینه مسائل عمومی یک جامعه، برنامه توسعه منابع آبی میتواند بر اساس معیارهایی مانند هزینه، احتمال کمبود آب، انرژی(میزان استفاده مجدد از آن)، استفاده از جنگل وزمین، کیفیت آب، حفاظت از مواد غذایی و... صورت گیرد، یعنی این موارد به عنوان معیارها مد نظر قرار گیرند.
در زمینه مسائل دولتی، بخش حمل و نقل کشوری باید سیستم حمل و نقل را به گونهای طراحی کند که زمان سفر، تاخیرات، هزینه حمل و نقل و... حداقل شود. یا در صنایع نظامی انتخاب سیستم مناسب پرتاب یک موشک در نیروی هوایی برحسب معیارهایی نظیر انتخاب سرعت، دقت، قابلیت اطمینان، میزان آسیب پذیری و... سنجیده شود.موارد فوق بخشهایی مختلف از کاربرد تصمیمگیریهای چند معیاره را شامل میشوند.به طور کلی روشهای تصمیمگیری چند معیاره(MCDM) به دو دسته کلی تقسیم میشوند(اصغر پور،1389 )
2-5-1 مدلهای تصمیمگیری چند هدفه (MODM)
2-5-2 مدلهای تصمیمگیری چند شاخصه (MADM)
2-5-1 مدلهای تصمیمگیری چند هدفه
در این مدلهای تصمیمگیری چندین هدف به طور همزمان جهت بهینه شدن، مورد توجه قرار میگیرند.
مقیاس سنجش برای هر هدف ممکن است با مقیاس سنجش برای بقیه اهداف متفاوت باشد. مثلا یک هدف حداکثر کردن سود است که بر حسب واحد پول سنجش میشودو هدف دیگر حداقل استفاده از ساعات نیروی کار است که بر حسب ساعات سنجش میشود. گاهی این اهداف در یک جهت نیستند و به صورت متضاد عمل میکنند. مثلا تصمیمگیرنده از یک طرف تمایل دارد
رضایت کارکنان را افزایش دهد و از طرف دیگر میخواهد هزینههای حقوق و دستمزد را حداقل کند.
یکی از بهترین تکنیک تصمیمگیری چند هدفه برنامهریزی آرمانی است که اواین بار توسط چارلز و کوپر ارائه شده است. مدل ریاضی تصمیمگیری چند هدفه به صورت زیر است: (اصغر پور،1389 )
f1(x),f2(x),…,fn(x)} } max f(x) =
s.t
I= 1.2.3……….m
رابطه 2-1
2-5-2 مدلهای تصمیمگیری چند شاخصه
در این مدلها، انتخاب یک گزینه از بین گزینههای موجود مد نظر است. در یک تعریف کلی تصمیمگیری چند شاخصه به تصمیمات خاصی(از نوع ترجیهی) مانند ارزیابی، اولویت گذاری و یا انتخاب از بین گزینههای موجود (که گاه باید بین چند شاخص متضاد انجام میشود) اطلاق میگردد. (اصغر پور،1389 )
انواع مختلفی از مسائل MADM وجود دارند که تمامی آنها در خصوصیات زیر مشترکند:
گزینهها
در این مسائل تعدادی گزینه مشخص باید مورد بررسی قرار گرفته و در مورد آنها اولویتگذاری، انتخاب و یا رتبه بندی صورت میگیرد. تعداد گزینههای مورد نظر میتواند محدود و یا خیلی زیاد باشند. برای مثال، یک تولید کننده ی اتومبیل ممکن است فقط چند گزینه ی محدود برای انتخاب محل تولید داشته باشد، ولی یک دانشگاه درجه یک انتخاب دانشجو خود را از بین هزاران متقاضی میتواند انجام می دهد.گاهی به جای گزینه، مترادفهای آن مانند انتخاب، استراتژی، اقدام، کاندیدا و... به کار میرود.
شاخصهای چندگانه
هر مساله MADM چندین شاخص دارد که تصمیمگیرنده، باید آنها را کاملا مشخص کند. تعداد شاخصها بستگی به ماهیت مساله دارد. برای مثال،در مساله خرید اتومبیل اگر قرار به ارزیابی چند اتومبیل باشد ممکن است شاخصهای مختلف قیمت، میزان سوخت مصرفی، نحوه ضمانت، ساخت مد نظر باشند(یعنی چند شاخص محدود در نظر گرفته شدهاند)، در حالی که در یک مساله جایابی برای یک طرح کارخانه 100 شاخص و یا بیشتر میتوانند مد نظر باشند. واژه شاخص به صورت واژگان دیگری از قبیل اهداف یا معیارها قابل بیان است.
واحدهای بیمقیاس
هر شاخص نسبت به شاخص دیگر دارای مقیاس اندازهگیری متفاوت است. لذا جهت معنادار شدن محاسبات و نتایج از طریق روشهای علمی اقدام به بیمقیاس کردن دادهها میشود به گونهای که اهمیت نسبی دادهها حفظ گردد.
وزن شاخصها
تمامی روشهای MADM مستلزم وجود اطلاعاتی هستند که بر اساس اهمیت نسبی هر شاخص بدست آمده باشند. این اطلاعات معمولا دارای مقیاس ترتیبی یا اصلی هستند. وزنهای مربوط به شاخصها میتواند مستقیما توسط تصمیمگیرنده و یا بهوسیله ی روشهای علمی موجود به معیارها تخصیص داده شود. این وزنها اهمیت نسبی هر شاخص را بیان میکنند.از جنبههای مختلف بین مدلهای MADM و MODM تفاوت وجود دارد که به شرح جدول زیر بیان شدهاند. (اصغرپور ،1389)
MODM MADM MCDM
مواردمتفاوت
اهداف شاخصها معیارها
ضمنی بیان شدهاند
به طور ضعیف بیان شدهاند صریح بیان شدهاند اهداف
به طور ضعیف بیان شدهاند صریح بیان شدهاند شاخصها
کاملا مشخص غیر مشخص
(در داخل معیارها گنجانده شدهاند) محدودیتها
تعداد نا معلوم
(در نتیجه یک فرآیند معلوم میشوند) تعداد محدود، مشخص گزینهها
زیاد کم تعامل با تصمیم گیرنده
طراحی در انتخاب و ارزیابی نحوه استفاده
نگاره 2-1 (اصغر پور، 1389 (
2-6 انواع روشهای MADM
انواع روشهای تصمیمگیری MADM در شکل زیر مشخص شدهاند.بر طبق این شکل اگر هیچگونه اطلاعاتی در مورد شاخص در دسترس نباشد، بهتر است از روی تسلط استفاده شود. اگر اطلاعات موجود در مورد محیط باشد، یعنی درباره ی شاخصها اطلاعاتی موجود نباشد بلکه فضای تصمیمگیری مشخص شده باشد، استفاده از روش ماکسی مین و مینی ماکس (به ترتیب برای اطلاعات بدست آمده بر اساس دیدگاه بدبینانه و خوشبینانه) پیشنهاد میشود. اگر اطلاعات در مورد شاخص، ارائه شده باشد آنگاه اطلاعات یا در سطح استاندارد است، یعنی میزان قابل قبول شاخص مربوطه را بیان میکند و یا وزن شاخصها را بیان میکند که ممکن است با دادههای برخوردار از مقیاس ترتیبی یا اصلی، اندازهگیری شده باشد.مدلهای MADM از دیدگاه دیگر نیز قابل بررسی هستند و آن رویکرد، فنون مختلف MADM در پردازش اطلاعات بر مبنای شاخصهای ارائه شده توسط تصمیمگیرنده است.( آذر ،رجب زاده ، 1387)
اطلاعات در دسترس نیست
اطلاعات در مورد محیط
اطلاعات در مورد شاخص
تسلط
بدبینانه
خوش بینانه
ماکسی مین
مینی ماکس
در سطح استاندارد
ترتیبی
اصلی
روش رضایتبخش جامع
روش رضایتبخش خاص
روش لکسیکوگراف
روش حذف
SAW
WP
TOPSIS
ELECTRE
HRM
AHP
اطلاعات در دسترس نیست
اطلاعات در مورد محیط
اطلاعات در مورد شاخص
تسلط
بدبینانه
خوش بینانه
ماکسی مین
مینی ماکس
در سطح استاندارد
ترتیبی
اصلی
روش رضایتبخش جامع
روش رضایتبخش خاص
روش لکسیکوگراف
روش حذف
SAW
WP
TOPSIS
ELECTRE
HRM
AHP

نگاره 2-2 (تقسیم بندی مدل های MADM )
در این ارتباط، دادههای MADM به دو بخش کلی تقسیم میشوند.
2-6-1 مدلهای جبرانی
2- 6-2 مدلهای غیر جبرانی
آن دسته از مدلهای MADM را شامل میشوند که در آنها تبادل بین شاخصها صورت میگیرد. بدین معنی که تغییر در یک شاخص، توسط تغییری مخالف (در جهت عکس) در شاخص یا شاخصهای دیگر، جبران میشود.
روش جبرانی، روشهایی مانند میانگین وزنی ساده، TOPSIS، ELECTRE، تخصیص خطی، AHP و... است. این روشها مطابق شکل زیر، دستهبندی شدهاند. (اصغر پور،1389 )
2-6-2 مدلهای غیر جبرانی
مدلهایی از MADM را شامل میشوند که در آنها تبادل بین شاخصها صورت نمیگیرد. بدین معنی که نقطه ضعف موجود در یک شاخص، توسط مزیت موجود در شاخص دیگر، جبران نمیشود بلکه هر شاخص، جدا از دیگر شاخصها مبنای ارزیابی گزینههای رقیب قرار میگیرد. مزیت مهم این مدلها، سادگی آنهاست که با رفتار تصمیمگیرنده و محدود بودن اطلاعات او مطابقت دارد. روش غیر جبرانی، شامل روشهایی مانند روش تسلط، لکسیکوگراف، حذف، ماکسیمین، مینی ماکس، رضایت بخش خاص و شمول است. (اصغر پور،1389 )
2625725340360مدل های ارزیابی برای MADM
00مدل های ارزیابی برای MADM
36264847550150040163751188720مدل های جبرانی
00مدل های جبرانی
13601701221740مدل های غیر جبرانی
00مدل های غیر جبرانی
1930401868805متد تسلط
00متد تسلط
1930402343150لکسیکوگراف
00لکسیکوگراف
1930405255260متد پرموتاسیون
00متد پرموتاسیون
1930404603750رضایت بخش عام
00رضایت بخش عام
1930402893695متد حذف
00متد حذف
1930403463290ماکسی - مین
00ماکسی - مین
1930404017645رضایت بخش خاص
00رضایت بخش خاص
20707353927475مجموعه وزین
رده ای
00مجموعه وزین
رده ای
20707353114040ساده وزین با تعامل متقابل
00ساده وزین با تعامل متقابل
20707352440940مجموعه ساده وزین
00مجموعه ساده وزین
35553654347210MDS
00MDS
35553653745865LINAMP
00LINAMP
35877503114040MRS
00MRS
35553652505075TOPSIS
00TOPSIS
47980603167380ELECTRE
00ELECTRE
47980602543810تخصیص خطی
00تخصیص خطی
19589751868805 زیر گروه نمره گذاری
00 زیر گروه نمره گذاری
36925251835785زیر گروه سازشی
00زیر گروه سازشی
49784001868805زیر گروه هم آهنگ
00زیر گروه هم آهنگ
1958975996950002625725173164400170751415906750014789152066289001478915305815900147891535826690014789154241799001478915477583400147891525438090026161991747520005635624174752000442214015386050032854902409825003298190240982500329819027419300032981903278505003298190392684000329819045046890046164502343150004626610234315000462661034632890046266102740659004231640221234000545084022434550018516602391410001861185239140900254634922517100018618204176395001861820342963400186182026562040047872659975850019494509969500060223392228215001478915546988900-2171700431736500
نگاره 2-3 (اصغر پور،1389 )
2-7 معرفی اجمالی فرآیند تحلیل شبکه‌ای(ANP)
ANP نظریه‌ی جدیدی است کهAHP را برای پرداختن به مسائل اداری وابستگی و باز خورد در یک مدل توسعه داده و به این منظور از رهیافت ابر ماتریس استفاده می‌کند. اگر چه هر دو فرآیند اولویت مقیاس‌های نسبی را با انجام مقایسات زوجی به دست می‌آورند ولی تفاوتى‌هایی میان آنها وجود دارد. درAHP چهار شرط(معکوس،همگنی ، وابستگی و انتظارات)وجود داشت که کلیه‌ی محاسبات و قوانین این تکنیک بر اساس این شروط بود.در فرآیند تحلیل شبکه‌ای،شرط سوم سلسله مراتبی نقض می‌شود زیرا که در یک سلسله مراتب بایستی وابستگی‌ها به صورت خطی از بالا به پایین و یا بالعکس باشد و چنانچه وابستگی دو طرفه باشد(یعنی وزن معیارها به وزن گزینه‌هاو وزن گزینه‌ها به وزن معیارها وابسته باشد)،مسأله دیگر از حالت سلسله مراتبی خارج شده و تشکیل یک شبکه یا سیستم غیرخطی یا یک سیستم بازخورد را می‌دهد.در این حالت برای محاسبه‌ی وزن عناصر،نمی‌توان از قوانین و فرمولهای سلسله مراتبی استفاده نمود بلکه می‌بایست برای محاسبه‌ی وزن از تئوری‌ شبکه‌ها کمک گرفت.
AHP و ANP دو مفهوم مختلف هستند که توسط آقای ساعتی معرفی شدند. ایشان ابتدا AHP را توسعه داد که با استفاده از آن بتواند با مسائل مختلف چند معیاره با دو رویکرد کمی و کیفی برخورد کند. از نظر رویکرد کیفی،AHP این امکان را به محقق می‌دهد که اهداف کلان را به اهداف جزء تقسیم نموده و این تقسیم بندی را تا رسیدن به گزینه‌ها ادامه دهد. از نظر رویکرد کمی،این روش با لحاظ کردن مقایسات زوجی،امکان محاسبه‌ی وزن گزینه‌ها را میسر می‌سازد. برای انجام مقایسه‌ی زوجی نیز، مقیاس‌های 9 نقطه ای در نظر گرفته شده است.این مقیاس با در نظر گرفتن اعداد1تا9 به ترتیب اهمیت،تصمیم گیرنده را در فرآیند مقایسه کمک می‌کند(عدد یک برای ارجحیت یکسان و عدد9 برای نمایش بیشترین ارجحیت).
با این وجود،مدلAHP با توجه به اصل سوم خود،شرط سلسله مراتبی را به صورت یک طرفه و فقط از بالا به پایین و یا بر عکس دارا می‌باشد.این اصل باعث می‌شود که نتوان مسائلی را که رابطه‌ی متقابل بین گزینه‌ها و معیارها وجود دارد تحلیل و بررسی نمود.به علت وجود این شکاف،تکنیکANP توسط ساعتی توسعه داده شد.بنا به تعریف آقای ساعتی،ANP مدل کلی و عمومی و کامل‌تری از AHPاست که اجازه‌ی تحلیل مسائل مختلف را با داشتن رابطه‌ی متقابل بین عناصر می‌دهد(ساعتی ، 2001 ) . این ارتباط متقابل را گاهی سیستم‌های بازخورد نیز می‌نامند. ایشان برای محاسبه‌ی وزن این دسته از مسائل،روشی تحت عنوان ابر ماتریس را توسعه داد(ساعتی 1996) ابر ماتریس، اثر وزن‌های عناصر مرتبط با هم را با در نظر گرفتن یک ماتریس،با شرکت همه‌ی گزینه‌ها و عناصر تعدیل می‌کند.
2-8 مقایسه روش های AHP و ANP
تئوری تصمیم گیری مشهورتر یعنیAHP ،یک نوع خاص ازANP است و هر دو از مقایسه‌ی زوجی بین عناصر و معیارها در یک صفت یا خاصیت مشترک برای تعیین وزن و اولویت هر عنصر در موضوع تصمیم گیری استفاده می‌کنند. اگرچه بسیاری از مسائل تصمیم گیری بهتر است باANP مورد مطالعه قرار گیرند لکن پیشنهاد می‌شود ، موضوعات مورد مطالعه‌ای که دارای وابستگی‌های متقابل یا سیستم بازخورد نیستند،از طریق مدل AHP مطالعه شوند.هر یک از دو تکنیک مفاهیمی را به کار می‌برند که لیست نمودن آنها برای ارائه‌ی یک شناخت کلی از هر دو مدل می‌تواند مفید واقع شود .
(ساختار شبکه) ( ساختار سلسله مراتب )
554990139700 هدف
00 هدف
101346056642000320294063500هدف
00هدف
336359578867000
W21 w21
354330243840معیارها
00معیارها
287909080645معیارها
00معیارها
468884014414500W22
102362027368500366268011112500W32 w32
211455297815گزینه ها
00گزینه ها
2747645204470گزینه ها
00گزینه ها

Wh=000w21000w320 Wh=000w21w2200w320نگاره 2-4مقایسه روش AHP وANP
با توجه به مفاهیم فوق،تفاوت‌هایی را می‌توان میان دو تکنیک تشخیص داد که برخی از آنها عبارتند از:
●ANP با مجاز شمردن وابستگی،ازAHP که فقط شامل حالت استقلال است،فراتر می رود. از این رویAHP به عنوان حالت خاصی ازANP به شمار می‌رود.
● ساختار شبکه‌ای ANP ،به محقق این امکان را می‌دهد که هر مسأله ی تصمیم گیری را بدون نگرانی از اینکه چه چیزی اول می‌آید و چه چیزی بعداً ، طراحی نماید.
● ANP یک ساختار غیر خطی است در حالیکه یک سلسله مراتب، با یک هدف در بالاترین سطح، و گزینه‌ها در سطح زیرین،ساختار خطی دارد . (ساعتی ، 1999)
2-9 گام های فرایند تحلیل شبکه
برای طراحی یک مدل شبکه‌ای ، مراحلی در نظر گرفته شده است که محقق را قادر خواهند ساخت مدل مورد نظر خود را با کمک نرم افزار طراحی نماید.اگرچه برخی از این مراحل شبیه تکنیکAHP است لکن شرح مختصر آن برای حفظ تمامیت الگو ضروری می‌باشد.
1. تعریف هدف مسأله‌ی تصمیم
2. تشخیص لزوم وجود هر یک از عناصر استراتژیک: منظور این است که محقق،عناصر استراتژیک مورد نیاز خود را برای طراحی شبکه‌ی مورد نظر تشخیص دهد. ممکن است هر چهار عنصر یا یکی از آنها انتخاب شده و یا هیچ یک از آنها مورد نیاز نباشد.
3.ایجاد سلسله مراتب کنترل برای هر یک از عناصر: هر یک از عناصر استراتژیک دارای یک زیر شبکه است که این زیر شبکه،خودش نیز می‌تواند زیر شبکه‌ی دیگری داشته باشد.لذا لازم است محقق برای هر یک از عناصر چهارگانه،زیر شبکه‌ای تعریف نماید.این زیر شبکه، می‌تواند به دو صورت طراحی شود.
شبکه‌ی تصمیم: در حالتی است که زیر شبکه‌ی مورد نظر، آخرین لایه‌ی شبکه بوده و خوشه‌ی گزینه‌ها در آن قرار داشته باشد. در این حالت کل مدل دارای دو لایه است که لایه‌ی اول با وجود عناصر استراتژیک،لایه‌ی اصلی و لایه‌ی دوم با حضور خوشه‌ی گزینه‌ها ،لایه‌ی تصمیم نامیده می‌شود.
شبکه‌ی کنترل : در حالتی است که زیر شبکه‌ی مورد نظر،آخرین لایه‌ی شبکه نبوده و خوشه‌ی گزینه‌ها(که می بایست در آخرین لایه‌ی شبکه قرارداده شود)در این لایه وجود ندارد.در این لایه،خوشه‌ها و عناصری وجود دارند که خود آنها دارای زیر شبکه می‌باشند و خوشه‌ی گزینه‌ها در آن زیر شبکه‌ها قراردارد. لایه‌هایی از شبکه‌،که واسط بین لایه‌ی اصلی و لایه‌ی تصمیم هستند،لایه‌ی کنترل نامیده می‌شوند. باید توجه داشت که یک شبکه‌ می‌تواند یک لایه‌ی اصلی،یک لایه ی تصمیم و تعداد ی لایه‌ی کنترل داشته باشد.
4. برقراری ارتباط مورد نیاز میان عناصر مورد نظر: برای پیشگیری از اشتباه،ابتدا برای هر خوشه، جدولی با سه ستون طراحی نموده و نام آن را در ستون وسط قرار می‌دهند. سپس خوشه‌های موثر را در سمت چپ،و خوشه‌های متأثر را در ستون سمت راست، در یک سطر می‌آورند. همچنین می‌توان به هریک از این جداول، سطرهایی اضافه نمود و نام عناصر مرتبط به هم را در آن‌ها قرار داد.
5. انجام مقایسه‌های زوجی میان عناصر مرتبط: مقایسات زوجی در خصوص هر یک از عناصر داخل خوشه‌ها ،بر حسب تأثیر آن بر روی هر عنصر در خوشه‌ی دیگر و یا عناصری در خوشه‌ی خودش انجام می‌گیرد. هنگام مقایسه‌ی عناصر در هر یک از زیر شبکه‌های عناصر هزینه‌ها و تهدیدات بایستی سؤال مقایسه به صورت مثبت مطرح شود به این ترتیب که، کدامیک از دو عنصر مورد مقایسه بر حسب معیار مورد نظر، دارای بیشترین هزینه یا بیشترین تهدید می‌باشند؟در این حالت عنصر پرهزینه یا تهدیدزا ارجحیت بیشتری به خود اختصاص خواهد داد.نرم افزار به گونه‌ای طراحی شده است که در سنتز نهایی خود از تقسیم(حاصل ضرب منافع و فرصت‌ها)بر(حاصل ضرب مخارج و ریسک‌ها)استفاده می‌ نماید (ساعتی ، 1999). در این حالت اعداد بزرگتر برای عناصر هزینه و ریسک مطلوبیت کمتری را در نتیجه‌ی نهایی منجر خواهد شد. همچنین ممکن است،افراد برای چهارچوب بندی سوالات،هنگام انجام مقایسه‌های زوجی،یا تأثیر عوامل و یا تأثر آنها را مدنظر قرار دهند. آقای ساعتی معتقد است که در هر مدل، باید از یک نوع سوال برای مقایسه‌های زوجی استفاده نمود.(ساعتی 2004) برای هر نمونه سه عنصرC, B, A را در نظر بگیرید که قرار است دو به دو با هم بر اساس معیارX مقایسه شوند. در مقایسه‌ی اول، سؤال می‌شود که کدامیک از عناصرB,A بیشترین تأثیر را بر معیارX دارند؟و در مقایسه‌ی دوم، سؤال می‌شود که کدامیک از عناصرA,C بیشترین تأثر را از معیارX می‌پذیرند؟به عقیده‌ی آقای ساعتی این گونه طرح سؤال در یک مدل، ممکن است بر نتایج قضاوت‌ها تأثیر منفی بگذارد لذا بهتر است در یک مدل، همواره یکی از سؤالات فوق برای مقایسه‌ی زوجی مورد استفاده قرار گیرد.
6. انجام مقایسه‌های زوجی میان خوشه‌های مؤثر بر یکدیگر: از جدول موجود در بند چهارم می‌توان انواع و تعداد مقایسه‌ها را به دست آورد.در اینجا سؤال اصلی این است که یک خوشه با توجه به عناصر خود چه تأثیری بر خوشه‌های دیگر گذاشته و یا از آنها متأثر خواهد شد.
7. محاسبه‌ی اولویت‌های محدودِ ابرماتریس تصادفی: این محاسبه توسط برنامه انجام شده و در این مرحله ابر ماتریس محدود به دست می آید.
8. ایجاد یک مدل رتبه بندی برای تعیین اولویت های عناصر: در حالت معمول، تئوریANP ارجحیت یکسانی برای هر یک از چهار عنصر استراتژیک قائل است. ولی در صورتی که محقق بخواهد ارجحیت های مختلفی برای هر یک از آنها در نظر بگیرد، بایستی یک مدل رتبه بندی و معیارهای مورد نظر خود را ایجاد و بر اساس آن، هر یک از عناصر استراتژیک را ارزیابی و رتبه بندی نماید.
9. سنتز گزینه‌ها در سطح معیارهای کنترل با استفاده از وزن هر یک از عناصر.
10. راهبری تحلیل حساسیت بر روی نتایج نهایی.
2-10 ابرماتریس
آقای ساعتی بنیاد تئوریکANP را بر اساس ابزار قدرتمندی به نام ابرماتریس،برای سیستم هایی با وابستگی متقابل و بازخورد بنیان نهاد.ابر ماتریس،ماتریس جزء بندی شده‌ای است که در آن هر زیر ماتریس از مجموعه‌ای از روابط میان دو خوشه تشکیل می‌شود(ساعتی 2004) ،ابر ماتریس یک ماتریس دو در دوی عناصر در عناصر است. لذا برای هر عنصر،یک ابر ماتریس تشکیل می‌شود که بردارهای حق تقدم که از مقایسه‌ی زوجی حاصل شده‌اند،در ستون مناسبی به عنوان زیر ستون ظاهر می‌شوند. آقای ساعتی فرمول ابرماتریس خود را به صورت زیر بیان نموده است.
سیستم تصمیم گیری موجود با ساختار غیر سلسله مراتبی را به N زیر مجموعه تقسیم نمائید. فرض کنید کهنشان دهنده‌ی تعداد عناصر زیر مجموعه‌ی و بودهبیانگر وزن عنصرKام از زیر مجموعه‌یi ام در مقایسه با عنصر اول از زیر مجموعه‌یi ام باشد،آنگاه ماتریس مقایسات از عناصر زیر گروهi ام در رابطه با عناصر موجود در زیر گروهi ام به قرار زیر است:
3143250124460رابطه 2-2
00رابطه 2-2

و سرانجام ماتریس نهایی برای مقایسات از کلیه‌ی زیر مجموعه‌ها با هر یک از اعضای زیرمجموعه‌های دیگر که به ابرماتریس معروف است،به قرار زیر خواهد بود.
3057525553720رابطه2-3
020000رابطه2-3

و در پایان ،ارجحیت نهایی برای هر عنصر از هر زیر گروه ، بر اساس فرآیند مارکوف به صورت زیر به دست می‌آید. (ساعتی ، 2004)
184785089535رابطه 2-4
020000رابطه 2-4

منطق فازی
2-11 پیشینه منطق فازی
تئوری مجموعه های فازی و منطق فازی را پرفسور لطفی زاده در رساله ای به نام مجموعه های فازی ، اطلاعات و کنترل در سال 1965 معرفی نمود. هدف اولیه او در آن زمان ، توسعه مدلی کار آمدتر برای توصیف فرآیند پردازش زبان های طبیعی بود . او مفاهیم و اصطلاحاتی همچون مجموعه های فازی ، رویدادهای فازی ، اعداد فازی و فازی سازی را وارد علوم ریاضیات و مهندسی نمود. از آن زمان تا کنون ، پرفسور لطفی زاده به دلیل معرفی نظریه بدیع و سودمند منطق فازی و تلاش هایش در این زمینه ، به کسب جوایز بین المللی متعددی شده است . پس از معرفی منطق فازی به دنیای علم، در ابتدا مقاومت های بسیاری در برابر این نظریه صورت گرفت . بخشی از این مقاومت ها، چنان که ذکر شد ، ناشی از برداشت های نادرست از منطق فازی و کارایی آن بود. جالب این که، منطق فازی در سال های نخست تولدش بیشتر در دنیای مشرق زمین، به ویژه کشور ژاپن با استقبال رو به رو شد ، اما استیلای اندیشه کلاسیک صفر و یک در کشور های مغرب زمین ، اجازه رشد اندکی به این نظریه داد. با این حال به تدریج که این علم کاربردهایی پیدا کرد و وسایل الکترونیکی و دیجیتالی جدیدی وارد بازار شدند که بر اساس منطق فازی کار می کردند، مخالفت ها نیز اندک اندک کاهش یافتند.
در ژاپن استقبال از منطق فازی ، عمدتاً به کاربرد آن در رباتیک و هوش مصنوعی مربوط می شود . موضوعی که یکی از نیروهای اصلی پیش برنده این علم طی چهل سال گذشته بوده است . در حقیقت می توان گفت بخش بزرگی از تاریخچه دانش هوش مصنوعی با تاریخچه های منطق فازی همراه و هم داستان است. (آذر ، 1387)
2-12 متغیرهای زبانی
در زبان طبیعی و استدلال انسانی اغلب از متغیرهایی استفاده می شود که مقادیر آنها نا دقیق و مبهم است مثلاً برای متغیر وزن مقادیری مثل" کم وزن"،"سنگین وزن"و"خیلی سنگین وزن"و برای متغیر درستی مقادیری مثل " کاملاً درست"،"درست"، "تقریباً درست"و" تقریباً نادرست"،" نادرست"،" کاملاً نادرست" در نظر گرفته می شود. مقادیر متغیرهای زبانی کلمات یا جملاتی هستند که در زبان طبیعی وجود دارند و به طور کلی با استفاده از قیدها می توان مقادیر آنها را شکل داد .
متغیر زبانی متغیری است که مقادیرش کلمات و جملات یک زبان طبیعی و یا مصنوعی باشد. برای مثال سن یک فرد را در نظر بگیرید اگر سن این فرد را با اعدادی مثل100...1،2،3 نشان دهیم متغیر سن یک متغیر معمولی است اما اگر مقادیری را که سن اختیار می کند با کلماتی مثل نونهالی ، نوجوانی ، خیلی جوان ، جوان ، مسن ، پیر نشان دهیم متغیر سن یک متغیرزبانی است. (پرهیزکار، 1387)
2-13 روشهای علم مدیریت فازی
روش های علم مدیریت کلاسیک برگرفته از ریاضیات قطعی و منطق دو ارزشی و چند ارزشی است که خواهان داده های دقیق و کمی هستند در این روشها داده های مبهم و بیان احساسات آدمی ) متغیرهای زبانی ( جایی در مدلسازی ندارند. که این امر نیز به نوبه خود موجب عدم انعطاف پذیری و عدم دقت در مدلهای ریاضی می شود . امروزه علم مدیریت فازی با استفاده ازتئوری سیستمهای فازی می تواند رویکردی نوین برای حل مشکل و پا سخ به ابهامات مطرح شده در سیستم های مدیریتی باشد. تئوری سیستم های فازی با به کارگیری تئوری منطق فاز و اندازه های فازی می تواند پارامترهایی از قبیل دانش، تجربه ، قضاوت و تصمیم گیری انسان را وارد مدل نموده ، و ضمن ایجاد انعطاف پذیری در مدل تصویری خاکستری از جهان خاکستری ارائه نماید. روشن است نتایج چنین مدلهایی به دلیل لحاظ کردن شرایط واقعی در مدل ، دقیق تر و کاربردی تر خواهد بود.
تئوری سیستمهای فازی بر مبنای فرآیند کلی پردازش اطلاعات در مغز عمل می کند. فرآیند کلی پردازش اطلاعات در مغز شامل مراحل زیر است :
( تصمیم → ارزیابی → قضاوت → تفکر → شناخت → بازیابی اطلاعات)
در مرحله بازیابی اطلاعات به دلیل محدود بودن ظرفیت اطلاعاتی و زمانی ذهن ، فقط اطلاعات مهم مورد بازیابی قرار می گیرد تا بتوان آنها را پردازش کرده و اهدافمان را در آنجا متمرکز کنیم . در مرحله شناخت محتوای اطلاعات بازیابی شده مورد شناسایی قرار می گیرد . سپس در مراحل تفکر و قضاوت از ترکیب و تطابق اطلاعات بازیابی شده و دانش و مهارتهایی که در ذهنمان است در ارتباط با ارائه پیشنهاد برای تصمیم گیری و حل مساله فکر می کنیم و گزینه هایی ارائه می دهیم. در مرحله ارزیابی گزینه های مختلف را بر اساس میزان تحقق اهداف )در صورت انتخاب هر یک از گزینه ها( مورد ارزیابی قرار می دهیم و در مرحله آخر رضایت بخش ترین گزینه را انتخاب کرده و تصمیم می گیریم.
با به کارگیری تئوری سیستمهای فازی روشهای علم مدیریت کلاسیک به محیط فازی گسترش می یابد و می توان از آن در سیستمهای متعدد مدیریتی از جمله تصمیم گیری ، سیاست گذاری، برنامه ریزی و مدلسازی استفاده کرد. علم مدیریت فازی در برابر موقعیتهای پویای اقتصادی و اجتماعی به طور انعطاف پذیری پاسخگو است . همچنین علم مدیریت فازی قادر است مدلهایی ایجاد کند که تقریبا همانند انسان اطلاعات کیفی را به صورت هوشمند پردازش نماید . بدین ترتیب سیستم های مدیریت انعطاف بیشتری پیدا می کنند و اداره سازمانهای بزگ و پیچیده در محیطهای متغیر، امکان پذیر می شود . به طور کلی مشخصه های علم مدیریت فازی را می توان به صورت زیر بیان کرد.
1) ضرایب و شرایط واقعی محدودیتها که به صورت شهودی توسط برنامه ریزان تعیین می گردند را می توان به آسانی و با انعطاف پذیری به وسیله توابع عضویت نشان داد و جواب این مسائل را به طرق ریاضی یافت .
2) دانش و مهارت مورد نیاز سیستمهای مدیریت را می توان به زبان طبیعی از خبرگان اخذ کرد و با استفاده از استنتاج فازی مدلها و برنامه های ر ایانه ای را به آسانی ایجاد کرد . در این موارد زبان طبیعی اغلب از صفات و قیودی مثل"خیلی" ، "کم" ،"مقداری"و"تقریباً" استفاده می کند که می توان آنها را با توابع عضویت نشان داد و در رایانه وارد کرد.
3) به جای محدود کردن جوابهای یک مساله به یک عدد می توان چند پاسخ محتمل ارائه کرد و ازآنجا که حد پایین و بالای پاسخ ها قابل اخذ است با اضافه کردن نظر خبرگان مدیران وکارشناسان می توان راه حلهای کاربردی تری ارائه نمود چرا که در بسیاری از گزینه های ارائه شده توسط روش های علم مدیریت کلاسیک به جهت محدود بودن به یک عدد اغلب مورد استفاده قرار نمی گیرد و تصمیمات اخذ شده توسط مدیران جدا از راه حل های ارائه شده می باشد.
روش های علم مدیریت فازی مطابق با سیستمهای متعدد مدیریت در نگاره2-5 نشان داده شده است.
عملیات روش
گردآوری داده و تجربه پایگاه داده فازی ، پایگاه دانش فازی
برنامه ریزی ایجاد مدل مدلهای ساختاری فازی
مدلهای رگرسیونی فازی
روش پردازش گروه داده ها به صورت فازی (GMDH)
تجزیه و تحلیل وارزیابی نظریه توصیف ویژگیهای شئء به صورت فازی
انتگرال فازی
AHP فازی
بهینه سازی وتصمیم گیری
برنامه ریزی ریاضی فازی
برنامه ریزی چند هدفی فازی
تصمیم گیری چند معیاره فازی
تصمیم گیری آماری فازی

مدیریت اداری
کاربرد نظریه فازی در علوم رفتاری