—d1209

انتخاب بهترین تامین کننده
به دست آوردن معیار مناسب برای انتخاب تامین کننده برتر
افزایش رقابت در صنایع مختلف و به تیع آن افزایش رضایت مشتریان
1-4 سوالهای تحقیق
قیمت گذاری در مدل کنترل موجودی توسط فروشنده چه تفاوتی با زنجیره تامین سنتی دارد؟
آیا میزان سود خرده فروش در حالت مدیریت موجودی سنتی با سیستم VMI متفاوت است؟
انتخاب تامین کننده بر اساس چه معیارهایی صورت می گیرد؟
1-5 نوآوری تحقیقدر دنیای واقعی که صنایع مختلف به دنبال مزیت رقابتی هستند، مساله قیمت گذاری مقوله بسیار مهمی در مدیریت تقاضا محسوب می شوند. در این تحقیق سعی شده تا مساله با درنظر گرفتن تابع تقاضای وابسته به قیمت، بیشتر به دنیای واقعی نزدیک شود. علاوه بر مطالب فوق، مساله زنجیره تامین در اکثر صنایع، با مساله انتخاب تامین کننده مناسب درهم آمیخته است و درنظر گرفتن معیارهای انتخاب تامین کننده، مساله را به واقعیت های صنعت نزدیک تر می کند. بنابراین در هیچ پروژه - ریسرچو تحقیقی مساله انتخاب تامین کننده در زنجیره سه سطحی و همچنین در مدل کنترل موجودی توسط فروشنده با مساله قیمت گذاری به صورت برنامه ریزی غیر خطی آمیخته با عدد صحیح، مطرح نشده است. بنابراین، ادغام مسائل فوق با در نظر گرفتن معیار های گوناگون برای انتخاب تامین، علاوه بر نوآوری، این تحقیق را به واقعیت و کاربردی بودن نزدیک می کند.
1-6 ساختار کلی تحقیقدر فصل اول کلیات تحقیق شامل تشریح موضوع و بیان مساله، ضرورت تحقیق، اهداف تحقیق، نوآوری تحقیق و اهمیت آن ارائه شده است.
در فصل دوم، مبانی نظری تحقیق و کارهای عملی در تحقیقات گذشته ارائه شده است. این فصل شامل سه بخش است که در مورد مفاهیم زنجیره تامین، مروری بر مطالعات گذشته مربوط به مسائل انتخاب تامین کننده و مدیریت موجودی توسط فروشنده بیان شده است. در فصل سوم مدل های ریاضی تحقیق بیان شده اند و روشهای مورد استفاده برای حل آنها در تحقیق مورد بررسی قرار گرفته است. در فصل چهارم با ارایه مثال های عددی مدل های مطرح شده مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته شده است. در فصل پنجم نتایج بیان شده است و پیشنهادهای برای تحقیقات آینده مطرح شده است.
فصل دوممرور ادبیات2-1 مقدمهتغییرات و تحولات عمیق دنیای کسب و کار و الزامات جدید تولید و تجارت در عصر کنونی، زمینه ظهور و بروز نگرش های جدیدی را فراهم ساخته است که ضروری است مورد توجه قرار گیرند. درهمین راستا رویکردها و نگرش های جدیدی پیرامون موضوع تامین، تحت عنوان مدیریت زنجیره تامین گسترش یافته به نحوی که زمینه خلق پارادایم جدیدی در حوزه مدیریت تامین را فراهم ساخته است. همچنین با بیان مدیریت زنجیره تامین استراتژی های مختلفی از جمله مدیریت موجودی توسط فروشنده برای یک پارچه سازی بیشتر زنجیره مطرح شدند.
با توجه به اهمیت انتخاب درست تامین کننده در زنجیره تامین، با جهانی شدن تجارت و افزایش ارتباطات بین المللی و امکان انتخاب تامین کنندگان از سراسر نقاط جهان، منجر به افزایش پیچیدگی مساله انتخاب و تخصیص سفارش به تامین کنندگان شده است. افزایش سطوح تجارت و الکترونیک و استفاده از اینترنت نیز از طرف دیگر موجب شده است که سازمان ها راه حل های بیشتری برای انتخاب تامین کننده پیش رو داشته باشند و دامنه انتخاب آنها به شدت افزایش پیدا کند. در این فصل به بررسی مباحث زنجیره تامین، انتخاب تامین کننده و مدیریت موجودی توسط فروشنده و تحقیقات انجام شده در این حوزه ها خواهیم پرداخت.
2-2 تحولات زنجیره تامینپس از جنگ جهانی دوم و فشار بر صنایع برای کاهش قیمتها و افزایش رقابت‌پذیری آنها، صاحبان صنایع در ‌پی‌کاهش هزینه‌های خود در تولید محصولات، به‌ منظور ماندگاری و ادامه حیات بودند. در این راستا مدیران و صاحبان صنایع از روشهای مختلفی همچون: برنامه‌ریزی تولید، زمانبندی تولید، زمان‌سنجی، الگوهای چیدمان ماشین‌آلات، مکان‌یابی، ارتقای بهره‌وری نیروی کار، ارتقای فناوری و غیره بهره بردند.  وجه مشترک همه این روشها متمرکز بودن به درون بنگاه و تلاش درجهت کاهش هزینه‌ها در درون بنگاه یا کارخانه می‌باشد. هرچند این روشها تا دهه 70 میلادی تا حد زیادی پا سخگوی نیاز صاحبان صنایع در کاهش هزینه‌ها و افزایش توان رقابت ‌پذیریشان شد.


در اوایل دهه 80، مدیران دریافتند، فقط توجه به درون سازمان برای کاهش هزینه ها کافی نبست. در این زمان، با افزایش تنوع در الگوهاى مورد انتظار مشتریان، سازمان‌ها به طور فزاینده اى به افزایش انعطاف پذیرش در خطوط تولید و توسعه محصولات جدید براى ارضاى نیازهاى مشتریان علاقه مند شدند. در دهه 90 میلادى، به همراه بهبود در فرایندهاى تولید و به کارگیرى الگوهاى مهندسى مجدد، مدیران بسیارى از صنایع دریافتند که براى ادامه حضور در بازار تنها بهبود فرایندهاى داخلى و انعطاف پذیرى در توانایى‌هاى شـــــرکت و فقط تولید یک محصول کیفی کافی نیست. در واقع، عرضه محصولات با شرایط مورد نظر مشتری (چه موقع، کجا و چگونه)، با کیفیت و هزینه مورد نظر آنها، چالشی جدیدی را برای سازمانها به وجود آورد. با چنین نگرشى، رویکردهاى زنجیره تامین و مدیریت آن پا به عرصه وجود نهاد. در واقع زنجیره تامین از جدیدترین و مهمترین موضوعات است که سازمان ها با استفاده از آن در پی ایجاد ارزش برای سهامداران و ذی نفعان خود هستند [6]. بر این اساس، فعالیت‌هایی مانند تهیه مواد، برنامه ریزی محصول و تولید ، انبارداری، کنترل موجودی، توزیع ، تحویل و خدمت به مشتری که قبلا همگی در سطح یک سازمان انجام می شد به سطح زنجیره تامین انتقال یافته است. مسئله کلیدی در یک زنجیره تامین، مدیریت ، کنترل و هماهنگی فعالیت‌های مذکور است. مدیریت زنجیره تامین این کار را به طریقی انجام می‌دهد که مشتریان بتوانند محصولات را با کیفیت و خدمات قابل اطمینان، در اسرع وقت و با حداقل هزینه دریافت کنند [30].
مدیریت زنجیره ی تأمین با چالش هایی مواجه است از قبیل ، ایجاد اعتماد و همکاری میان شرکای زنجیره تأمین و تعیین بهترین اقداماتی که می توانند هم راستایی و یک پارچگی فرایند زنجیره نامین را تسهیل کنند.
بنابراین در دهه اخیر و در پی تحولات تکنولوژی ارتباطات و اطلاعات، روند مدیریت زنجیره تأمین به سمت مدیریت زنجیره تأمین الکترونیک تغییر کرد و از حالت سازمانی و منطقه ای به حالت جهانی متمایل گردید. به این ترتیب تولید از روش تولید استاندارد و انبوه به سمت تولید منعطف محلی سوق داده شد. لازمه این امر نیز تغییر ساختاری آن از حالت متمرکز به حالت نیمه متمرکز و ایجاد واحدهای استراتژیک مستقل بود. تغییر دیگری که در این روند می‌توان مشاهده کرد افزایش سهم برون سپاری است. شرکتهای مدیریت زنجیره تأمین برای افزایش مزیت رقابتی خود در طول فرایند تأمین، تمرکز خود را روی مراحلی اختصاص می دهند که ارزش افزوده بیشتری برای مشتری و شرکت فراهم کند و از این جهت بخشهایی با ارزش افزوده کمتر را به شرکتهای دیگر واگذار کرده و ترجیح می‌دهند در این موارد، خرید خارج از مجموعه داشته باشند که در این میان نقش استراتژی های همکاری، بسیار تعیین کننده است.
2-3 مفهوم زنجیره تامینیک زنجیره تامین معمولاً از اجزای زیر تشکیل شده است: 
    مشتریان نهایی محصولات
    خرده فروشان محصولات و خدمات
    توزیع کنندگان / عمده فروشان محصولات
    تولید کنندگان محصول نهایی
    تامین کنندگان
در حقیقت، زنجیره تامین از دو یا چند سازمان تشکیل می‌شود که رسماً از یکدیگر جدا هستند و به وسیله جریان‌های مواد، اطلاعات و جریان‌های مالی به یکدیگر مربوط می‌شوند. این زنجیره،‌ همه فعالیت‌های مرتبط با جریان کالا و تبدیل مواد، از مرحله تهیه ماده اولیه تا مرحله تحویل کالای نهایی به مصرف کننده را شامل می شود، و در شکل(2-1) اجزای یک زنجیره تامین نمایش داده شده که مفهوم هریک از سطوح به شرح زیر می باشد :
- زنجیره تامین بالادست: این بخش شامل تامین کنندگان اولیه )که خودشان میتوانند مونتاژ کننده یا سازنده باشند( و تامین کنندگانشان هستند که همه این مسیرها ازمواد سرچشمه می گیرد. فعالیتهای اصلی این قسمت خرید و حمل است.
- زنجیره تامین داخلی: این بخش شامل همه پردازشهای استفاده شده به وسیله یک سازمان در تبدیل داده های حمل شده به سازمان به وسیله تامین کنندگان به خروجی هاست، از زمانی که مواد وارد سازمان میشود تا زمانی که محصول نهایی برای توزیع به خارج سازمان حرکت می کند. فعالیتها اینجا شامل حمل مواد، مدیریت موجودی، ساخت وکنترل کیفیت است.
- زنجیره تامین پایین دست: این بخش شامل همه فرایندهای درگیر در توزیع و تحویل محصولات به مشتریان نهایی است. بسیار مشاهده می شود که زنجیره تامین وقتی محصول واگذار یا مصرف میگردد، پایان می پذیرد. اینجا فعالیت ها شامل بسته بندی، انبار و حمل است. این فعالیتها ممکن است با استفاده از چندین توزیع کننده انجام شود مثل کل فروشان وخرده فروشان .

شکل2-1 ساختار زنجیره تامین[1].2-4 اهمیت مدیریت زنجیره تأمینزنجیره‌تأمین نیز به‌عنوان یک سیستم، مانند بسیار از سیستم‌های دیگر برای عملکرد مناسب، نیازمند مدیریت است. به عنوان مثال یک تولیدکننده قطعه خودرو ممکن است برای تحویل قطعات نهایی به خودروساز نیازمند مواد اولیه پلاستیک باشد که باید از خارج وارد شود. اگر واردات این محصول با مشکل مواجه گردد تأمین این قطعه دچار اختلال می‌شود و شاید بهتر باشد تولیدکننده مقدار زیادی از آن را به طور مستقیم از عرضه کننده خارجی، یک‌جا خریداری کند. در همین حال، ساخت انبار برای نگهداری حجم زیادی از این مواد بسیار هزینه‌ بر است. از طرف دیگر عدم پاسخگویی به سفارش مشتری می‌تواند آینده تجاری قطعه ‌ساز را دچار مشکل سازد. خودروساز نیز دارای نرخ سفارش یکنواخت به تأمین‌کننده نیست و گاهی سفارش خود را به مدت طولانی به تعویق می‌اندازد. بنابراین هزینه‌ها و ریسک‌های گوناگونی کسب و کار قطعه‌ ساز را تحت تأثیر قرار می‌دهند. در این مثال‌ آن‌چه که روشن است، اهمیت هماهنگی میان عناصر زنجیره تأمین و جریان صحیح اطلاعات و کالا است. به‌‌ این ‌ترتیب مدیریت زنجیره تأمین مجموعه‌ای از رویکردها است که برای یک‌پارچه‌سازی فعالیت های اعضای زنجیره تامین شامل، تأمین‌کنندگان، تولیدکنندگان، توزیع کنندگان و خرده فروشان و نیز انتقال جریانهای اطلاعاتی و منابع مالی مرتبط با آن به‌کار می‌رود، تا کالا به مقدار درست، در محل درست و در زمان درست تولید و توزیع و به مشتریان ارسال شود. رعایت تمامی موارد در حالی است که هزینه‌های کل سیستم حداقل، و هم‌زمان سطح خدمت مطلوب نیز حفظ ‌شود. در این تعریف دو نکته اساسی در مدیریت زنجیره تامین اهمیت دارد.
1-مفهوم یک پارچه سازی 2- اشتراک گذاری اطلاعات که در ادامه به بیان هریک خواهیم پرداخت.
2-4-1 مفهوم یک پارچه سازیدر گذشته شرکت‌هایی که در عرضه کالا یا گروهی از کالاها با هم کار می‌کردند، سعی داشتند تا از هم جدا باشند و بر روی حفظ یا بهبود عملکرد خود تمرکز داشتند. اما امروزه با توجه به هزینه زیاد موجودی‌هایی که در سیستم‌های عرضه گسسته برای پاسخ‌گویی به مشتریان لازم است و نیز افزایش سطح خدمت به مشتریان، شرکت‌ها باید در زنجیره‌ ها یا شبکه‌های تأمین و نه به صورت سازمان های از هم دور افتاده کار کنند. بنابراین، یکی از عوامل کلیدی موفقیت زنجیره‌های تأمین فراهم آوردن امکان هم یاری و همکاری اعضای آن‌ها است. این سطح از همکاری را یکپارچه سازی زنجیره تأمین می‌نامند.
2-4-2 انواع استراتژی های همکاری در زنجیره تامیندر سال 2005 ماتیاس هالوگ و همکاران چهار نوع زنجیره تامین، که تفاوت های آنها در کنترل موجودی و برنامه ریزی در نوع همکاری بین سطوح زنجیره است را بیان نمودند. چهار حالت مختلف برای برنامه ریزی همکاری و کنترل موجودی در زنجیره تامین وجود دارد، که عبارتند از: زنجیره تامین سنتی، تبادل اطلاعات، مدیریت موجودی توسط فروشنده و تامین همزمان شده [7].
شکل(2-2) حالت های مختلف همکاری در زنجیره تامین را نشان می دهد.

شکل2-2 حالت های مختلف همکاری در زنجیره تامین [7].هدف از همکاری در زنجیره تامین ایجاد شفافیت در الگوهای تقاضا در کل زنجیره تامین است.
یک مجموعه از مدل های مخزن آب برای شرح این دسته بندی های همکاری در زنجیره تامین استفاده شده است [8]. در این مدل ها می توان دو تصمیم گیری برای سفارش، در یک زنجیره تامین ساده دو سطحی که به صورت توپ هایی نمایش داده شده است را ملاحظه نمود. آب به معنای موجودی و جریان آب به معنای فروش محصولات می باشد.
2-4-2-1 زنجیره تامین سنتیزنجیره تامین سنتی به این صورت شناسایی می شود که در آن، هر عضو، تنها تولید خود را بر اساس شرایط خودش یعنی تقاضای مشتریان، سطوح موجودی و میزان کار در جریان ساخت، پایه گذاری می کند و به طور خلاصه در صدور سفارشات، هر سطح مراقب مدیریت شرایط خاص خودش است [1].
دی بری و ام ام نعیم در سال 1996 تعریفی که از این زنجیره تامین بیان می کنند که به این شرح می باشد: «زنجیره تامین سنتی، یک سیستم شامل تامین کنندگان، تولیدکنندگان، توزیع کنندگان و مشتریان می باشد که این اعضا از طریق جریان رو به جلو مواد و جریان رو به عقب اطلاعات به یکدیگر متصل هستند. در زنجیره عرضه سنتی هر عضو تنها مسئولیت کنترل موجودی خودش را بر عهده دارد. چالش اصلی که کلیه اعضا اعم از خرده فروش، توزیع کننده، تولید کننده و تامین کننده با آن روبرو هستند این است، که برای مرتفع ساختن تقاضای مشتریان، چه میزان سفارش به سیستم تولیدی باید داد. در واقع این مساله، مهمترین سوال در کنترل موجودی کلاسیک می باشد.» [10] .
هدف یک سیستم تولید و موجودی عبارت است از تبدیل داده ها های بازار به برنامه های هماهنگ راجع به نرخ تولید و سطوح موجودی. در زنجیره تامین سنتی، کنترل تولید و موجودی از طریق پردازش داده های تقاضا، سطوح موجودی و سفارشات در راه از طریق یک شیوه، ساختار یافته ریاضی مانند سیستم پشتیبانی تصمیم گیری یا به شیوه غیر رسمی مانند استفاده از نطرات و تجربیات شخصی انجام می شود. در اغلب موارد به دلیل اثر بخش نبودن ساختار زنجیره، در عین کار آمدی فرایند تصمیم گیری، نتایج رضایت بخش نمی باشند [10]. در این نوع زنجیره عرضه، هر سطح، تنها راجع به مشتریان بلاواسطه و مستقیم خود اطلاع دارد. این وضعیت باعث می شود که تامین کنندگان، نسبت به آنچه که مشتریانشان برای پوشش سطح انتظار مشتریان خود سفارش خواهند داد؛ دیدی ناکافی داشته باشند [1] .
دید ناکافی نسبت به مشتریان نهایی، منجر به ایجاد یک سری مشکلات می شود. در زنجیره تامین، خرده فروش در نتیجه ی پیش بینی تقاضای مشتری، نوسانات یبشتری را به مدل تحمیل می کند. توزیع کننده هم به نوبه خود با پیش بینی بر مبنایی سفارشات خرده فروش این انحرافات تشدید می کند. نوسانات در طول زنجیره تامین بیشتر می شوند، در نتیجه زمانی که کارخانه سفارشات را دریافت می کند، این انحرافات قابل توجه از تقاضای واقعی مشتری رخ داده است. به فرایند تشدید نوسانات، اثر شلاق چرمی می گویند. مهمترین عوامل اثر گذار در تشدید این انحرافات و ازدیاد اثر شلاق چرمی عبارتند از: فرآیند پیش بینی تقاضا، تغییر ناگهانی قیمت ها و مدت تحویل های غیر صفر . اثر شلاق چرمی پدیده ای نیست که به تازگی مورد بررسی محققان قرار گرفته باشد. در سال 1990 استالک و هات اثر شلاق چرمی را در زنجیره تامین پوشاک مورد بررسی قرار داده اند. برمبنای مطالعه فوق تویل، ام سی کالن در سال 1999 به این نتیجه رسیدند که به طور معمول، خرده فروش تقاضای مشتری را با 5% خطا تخمین می زند و انحراف از تقاضای واقعی در هر سطح از زنجیره تامین دو برابر می شود. این امر در شکل(2-3) نشان داده شده است [3]. 45% 20% 10% 5%
3905250247650511492534925050673001587504943475158751048577502921004762500292100476250063500461010082550357187534925003857625234950385762545402536671253492503476625234950331470023495024384002921000225742529210000202882523495002571750396875192405023495011811003968751057275349250904875349250781050349250638175349250404812563500تولید پارچه
0تولید پارچه
528637562865تولید کننده نخ
0تولید کننده نخ
136207582550بوتیک
0بوتیک
275272582550تولید کننده لباس
0تولید کننده لباس
7620063500مصرف کننده
0مصرف کننده
55
شکل 2-3 اثر شلاق چرمی در زنجیره تامین پوشاک[3].
در این نوع زنجیره تامین، شرکت ها می توانند استراتژی های مختلفی برای کاهش هزینه های حمل و نقل اشان توسط یکی کردن بارها به منطوره افزایش تعداد وسایل حمل و نقل پر به کار گیرند [11]. به این ترتیب در زنجیره تامین سنتی بین نگهداری موجودی و کارایی حمل و نقل تضاد وجود دارد. برای یک جریان هموار از مواد در یک زنجیره تامین سنتی ، ارسال ها باید در زمان سفارش دهی و بر مبنای آن مقدار که مورد نیاز است انجام گیرد، این موضوع باعث می شودکه تعداد کمی از محموله ها وسیله نقلیه را پر کنند. بدین ترتیب با استفاده غیر بهینه از وسیله حمل و نقل، هزینه حمل و نقل کاهش می یابد. اما در این حالت به دلیل تشدید اثر شلاق چرمی و بوردیج هزینه های کنترل موجودی و ساخت افزایش پیدا می کند [2،11].
چیلدر هوس و تویل برای یک زنجیره تامین سنتی معایبی چون زمانهای تحویل طولانی، نقاط تصمیم گیری چندگانه، اطلاعات غیر شفاف و حداقل هماهنگی بیان می کند [12].
2-4-2-2 تبادل اطلاعاتتبادل اطلاعات یا اشتراک اطلاعات به این معناست، که خرده فروش و تامین کننده می توانند به طور مستقل سفارش دهند ولی به منظور تبادل در اطلاعات مربوط به تقاضا و یک پارچه کردن پیش بینی ها یشان برای ظرفیت و برنامه ریزی طولانی مدت با هم همکاری می کنند [1].
راهی که با کمک آن، شرکت‌ها می‌توانند با هم پیوند یابند و در نتیجه بهره‌مندی از مزایای یک‌پارچگی را ممکن می‌سازد، به اشتراک‌گذاری اطلاعات است. مهم‌ترین اطلاعاتی که برای دستیابی به یک‌پارچگی در زنجیره‌تأمین لازم است تا به اشتراک گذاشته شود را می‌توان شامل بر داده‌ها و پیش‌بینی‌های تقاضا، برنامه‌های زمان‌بندی تولید، داده‌های محصولات جدید و تغییرات مواد و هم‌چنین سطح موجودی‌ اعضای
زنجیره دانست.
به اشتراک گذاری اطلاعات وقتی تحقق می‌یابد که موانع جریان روان اطلاعات در طول زنجیره‌تأمین برداشته شده یا حداقل شوند. مهم‌ترین این موانع دیدگاه سنتی روابط تقابلی به جای روابط تعاملی در زنجیره‌های‌تأمین است. لی و همکاران  در سال ۲۰۰۶ طی تحقیقی نشان دادند که دو عامل اصلی برای ممکن شدن به اشتراک‌گذاری اطلاعات در زنجیره تأمین، اعتماد دو جانبه و دیدگاه مشترک درباره مشتریان است. هم‌چنین ایشان از این تحقیق نتیجه گرفتند که با به اشتراک‌گذاری اطلاعات در شکل درست آن، افزایش سرعت پاسخ‌گویی به مشتریان، افزایش سرعت جریان اطلاعات و سرانجام افزایش کارایی و اثربخشی را انتظار داشت .

شکل 2-4 عوامل و پیامد‌های به اشتراک‌گذاری اطلاعات در مدیریت زنجیره تامین.
تبادل اطلاعات برای اولین بار در صنایع نساجی به کار گرفته شد و به روش پاسخ سریع معروف شد. در سال 1984 تعدادی از شرکت ها که نقش رهبری را در بازار آمریکا ایفا می کردند، شورایی را تشکیل دادند. تحلیل هایی که این شورا روی زنجیره تامین لباس انجام داد، روشن ساخت که زمان ارسال از مواد خام تا مشتری 66 هفنه است. که این مقدار، 40 هفته در انبار و حمل ونقل گذرانده می شود. برای کاهش زمان اریال و هزینه های موجودی روش پاسخ سریع توسعه پیدا کرد. شرکت میلیکن که در زمینه نساجی و مواد شیمیایی فعالیت می کرد، با اجرای تبادل اطلاعات به شکل موفقیت آمیزی زمان تحویل را از 18 هفته به 6 هفته کاهش داد [2].
2-4-2-3 مدیریت موجودی توسط فروشندهطبق اجرای این سیستم، تصمیم های سازنده در حقیقت بر اساس اطلاعات در مورد فروش و سطح موجودی در مرکز توزیع است. از طرف دیگر توزیع کننده تضمین می کند که به صورت مداوم جریانی از اطلاعات به منطوره توانمند ساختن سازنده برای محاسبه واقع بینانه سفارش ها و فراهم کردن قابلیت اطمینان برای تدارک سفارش ها ارسال نماید [13]. در این نوع همکاری، تامین کننده مدیریت چرخه های باز پرسازی موجودی، برای مشتری را بر عهده دارد. تا بدین صورت بتواند، با سرعت بخشیدن به زنجیره تامین از عهده کوتاه بودن عمر محصولات برآید [7].
شکل(2-5 )مدیریت موجودی توسط فروشنده را به صورت مخزن آب نشان می دهد [7].

شکل 2-5 مدیریت موجودی توسط فروشنده را به صورت مخزن آب [7].مطابق شکل فوق دو نقطه تصمیم گیری وجود دارد. در این رویکرد کاملا اثر شلاق شرمی حذف می شود.
2-4-2-4 تامین هم زمان شدهدر حالت تامین هم زمان شده، برنامه ریزی برای تولید با تصمیم گیری در مورد سفارش دهی ترکیب می شوند و تامین کننده با استفاده از این برنامه ریزی کاملا واضح خود، اقدام به باز پرسازی موجودی مشتریان خود می کند. اگرچه، کنترل موجودی توسط فروشنده بادرک بهتری که به تامین کننده می دهد، این امکان را به او می دهد تا در مقابل نوسانات تقاضا بهتر تصمیم بگیرد و با اثر هزینه بردار شلاق چرمی مقابله کند. اما، اطلاعات مربوط به تقاضای مشتری در تولید و فرآیند کنترل موجودی، دخالت داده نمی شود [7]. شکل (2-6 ) حالت تامین هم زمان شده را از طریق مدل مخزن آب نشان می دهد.

شکل 2-6 نمایش تامین هم زمان شده از طریق مدل مخزن آب [7].
در حالت تامین هم زمان شده برخلاف مدیریت موجودی توسط مشتری، تامین کننده، اطلاعات مربوط به سفارش دهی مشتری را در برنامه ریزی و عملیات خود دخالت می دهد. در واقع در این جا تقاضایی که برای خرده فروش می آید به عنوان ورودی برای فرایند کنترل موجودی ترکیب شده (خرده فروش و تامین کننده) و نیز برنامه ریزی تولید به کار می رود. در حالت تامین هم زمان شده ضمن آنکه اثر شلاق چرمی از بین می رود موجودی ذخیره ایی که برای مقابله با عدم قطعیت در تقاضا نگهداری می شود به حداقل می رسد. چرا که پیش از این به دو سطح موجودی اطمینان نیاز داشتیم و اینک آنها به یک سطح موجودی اطمینان نیاز دارند. تامین هم زمان شده به شکل موفقیت آمیزی توسط شرکت کلوتافازر (یک تولید کننده شکلات در فنلاند)، اجرا شده است. کارخانه ی این شرکت با 5 الی 6 فروشنده ی بزرگ در بازار کشورهای اسکاندیناوی وارد همکاری برای کنترل موجودی شده است. این شرکت موفق شده است که از این طریق در هزینه های کنترل موجودی صرفه جویی های قابل توجهی ایجاد نماید و از این طریق صاحب مزیت رقابتی شده است. طول عمر محصول این شرکت بین 4 تا6 ماه است. از طریق همکاری انتقال موجودی در زنجیره تامین، 3 هفته حذف شده و این انتقال کاملا توانست کاهش معنا داری در هزینه های این شرکت که محصولی با طول عمر کوتاه دارد، فراهم نماید. این موضوع باعث شده است که محصول تازه تر و منسوخی و خرابی کمتر شود و در نتیجه تعداد کمتری از محصولات برگشت داده شوند و در نهایت رضایت مشتریان افزایش یابد. همکاری موفقیت آمیز این کارخانه در زنجیره عرضه مثالی است از ضرورت بیش از حد همکاری در زنجیره تامین محصولاتی که طول عمر کوتاه دارند [7]. با توجه به همه مطالب ذکر شده در مورد انواع همکاری در زنجیره تامین، نوع دوم یا همان مدیریت موجودی توسط فروشنده کاهش بیشتری در هزینه های انتقال، مربوط به باز پرسازی موجودی دارد و در بیشتر موارد اجرای آن و حفظ آن آسان تر و بهتر قابل دسترسی می باشد. در این نوع همکاری، مشتری به سطح سرویس دهی بیشتری نایل می شود و یک بازاریابی یک پارچه را برای بهبود عملیات تامین کننده خودش فراهم می کند. به همین دلیل رواج بیشتری در صنعت یافته است [7]. کنترل موجودی توسط فروشنده روشی برای بهبود زنجیره تامین است .که بستر موضوعی این پایان نامه می باشد. که در ادامه تحقیق، بیشتر به مزایای اجرای این سیستم خواهیم پرداخت.
2- 5 انواع نرم افزار ها برای مدیریت زنجیره تامینبرای تسهیل جریان اطلاعات و مدیریت دقیق آن بستری مناسبی از نرم افزارها و سیستمهای اطلاعاتی یک پارچه و شبکه اینترنت موردنیاز است. در حقیقت، مفهوم زنجیره تامین با رایانه ای شدن و تکامل آن با پیشرفت فناوری، منجر به ارائه نرم افزار هایی شد، که به واسطه آنها کنترل موجودی و همکاری بین اعضا زنجیره، پیشرفت فراوانی کرد.
به طورکلی چهار گروه نرم افزاری، از زنجیره تامین پشتیبانی می کنند، که عبارتند از: [1]
نرم افزارهای برنامه ریزی منابع موسسه
نرم افزارهای مدیریت زنجیره تامین
نرم افزارهای بهینه سازی تولید
نرم افزارهای تجزیه و تحلیل
2-5-1 نرم افزارهــــای برنامه ریزی منابع موسسهاین دسته از نرم افزارها براساس سیستم برنامه ریزی منابع که قبلاً به سیستم برنامه ریزی مواد معروف بود طراحی شده اند. این نرم افزارها سعی می کنند براساس مفاهیمی از برنامه ریزی مواد، عملکردها و بخشهــــایی را که خارج از حوزه های برنامه ریزی تولید قرار دارند را یکپارچه و هماهنگ سازند.
2-5-2 نرم افزارهای گروه مدیریت زنجیره تامین:
این نرم افزارها عمدتاً برهمخوانی بخش تامین و تقاضا تاکید دارد و همـــه وظایف کسب و کار را تعقیب نمی کنند. اکثــراین نرم افزارها از روشهای پیش بینی پیشرفته برای برنامه ریزی تقاضا، از واحد زمانبندی و برنامه ریــزی تولید برای برنامه ریزی تامین و از ابزارهای تجزیه و تحلیل برای بررسی همخوانی بین تقاضا و تامین استفاده می کنند.
2-5-3 ابزارهای بهینه سازی تولید: درجهت بهینه سازی مبتنی بر محدودیت مورد استفاده قرار می گیرند و برپایه قوانین استوارند. این رویکرد ساختمان مدل یک سیستم را دقیقاً با قوانین نه گانه بهینه سازی تولید هماهنگ کرده و راه حل مناسب را پیدا می کند. ابزارهای بهینه سازی تولید تقریباً ازهمه روشهای مدل سازی از قبیل برنامه ریـــزی خطی، عدد صحیح، بهینه- سازی و مــدلسازی شبکه ای و حتی شبیه سازی استفاده می کند.
2-5-4 ابزارهای تجزیه و تحلیل:این نرم افزارها با دیگر گروهها حوزه زنجیره تامین فعل و انفعال کمی دارند. این ابزارها عمدتاً برای شناخت و تحلیل پویایی سیستم یا برای طراحی راهبردی استفاده می شوند.

2-6 اهمیت انتخاب تامین کنندهامروزه بیشتر از قبل، سازمان ها به برون سپاری فعالیت های کسب و کار خود می پردازند. اکثر ساز مان های بزرگ، آن دسته از فعالیت هایی را برون سپاری می کنند که اگر خود، آنها را انجام دهند، از لحاظ هزینه مقرون به صرفه نباشند [14]. بسیاری از سازمان های بزرگ ملیون ها دلار، صرفه برون سپاری می کنند. موسسه مشاور اسنچر مطابق بررسی هایی که در سال 2005 انجام داد، بیان کرد که 80% ساز مان ها ی تحت بررسی به نوعی از برون سپاری استفاده می نمایند و تعداد زیادی از آنها حدود 45% از بودجه کلی خود را به برون سپاری اختصاص می دهند [14].
برون سپاری به عنوان « خرید مداوم خدمات و کالا ها از یک سازمان بیرونی که به این ترتیب آن سازمان بتواند معمولا تهیه و یا سازمان دهی بیشتری برای خودشان فراهم نمایند» تعریف می شود. طبق بررسی هایی که موسسه مشاور اسنچرانجام داده است مشخص شده است، که سازمان ها تنها به دلیل کاهش هزینه های خود، به برون سپاری فعالیت هایشان نمی پردازند بلکه تمرکز بر شایستگی های کلیدی دلیل مهم دیگری برای این کار است. از مهمترین دلایل برون سپاری به ترتیب زیر می توان اشاره کرد [14].
1-در بسباری از موارد برون سپاری موجب دستیابی به تکنولوژی ویژه ایی و برنامه ریزی عملیاتی کارآمدتری شود.
2-برون سپاری موجب کاهش سطوح نیروی انسانی به کار گرفته می شود.
3-برون سپاری با ایجاد پیشرفت در تکنولوژی موجب دستیابی به سطح سرویس دهی خیلی ویژه ایی می شود.
طی بررسی انجام شده توسط گروه آبردین در سال 2004 تشان داده شد که بیش از 83% از ساز مان ها با برون سپاری به کاهش معناداری در هزینه ها نایل می شوند و بیش از 73% از آنها با کاهش هزینه های حمل و نقل مواجه می شوندو همچنین بالای 60% از سازمان ها قادر به کوچک کردن سیکل های تهیه و منبع یابی شده اند [14].
در حقیقت خرید و انتخاب تامین کننده با توجه به قرار گرفتن در فرآیند های اصلی در بالادست زنجیره تامین و تاثیر گذاری بر تمامی حوزه های یک سازمان اهمیت فزاینده ایی یافته است [15[. به گونه ایی که سازمان ها به طور مستقیم و غیر مستقیم به تامین کنندگان وابسته شده اند و تصمیمات ضعیف در این حوزه اثرات بسیار سنگینی به همرا دارد. به گفته تلگن سهم خرید کردن در سازمان های صنعتی بین 90%-50% در گردش است [16] . خرید موثر از انجام 5 کار صحیح حاصل می شود (شکل2-7)، عبارتند از:خرید کالا و خدمات با قیمت مناسب، با کیفیت مناسب، درکمیت مناسب، زمان مناسب و از منبع مناسب [17].
1295400294640002762250294640006286508890قیمت مناسب
0قیمت مناسب
12954002565400043903908890کیفیت مناسب
0کیفیت مناسب

2352040205740خرید کالا و
خدمات
00خرید کالا و
خدمات
942975438150478155043180
273367535560000942975222250031051502222500
4428490372110مکان مناسب
0مکان مناسب
2304415448310کمیت مناسب
0کمیت مناسب
514350448310زمان مناسب
0زمان مناسب

12382502641600305752521653500
شکل2-7 پنج الزام خرید و رابطه بین آنها [17].کاویناتو و کافمن درسال 2000 بیان کردند از بین این موارد، انتخاب منبع مناسب، تأثیر بیشتری برسایر موارد داشته و چیزی است که خرید با استفاده از آن مقدار قابل توجهی از توانایی را برای ایجاد ارزش در فرآیند تدارکات ایجاد می کند. شناسایی، ارزیابی، و تحصیل منابع درست منجر به حصول اطمینان از این امر می شود که شرکت کیفیت، کمیت، زمان، و قیمت مناسبی را دریافت میکند. بنابراین، انتخاب تأمین کننده مناسب کلیدفرآیند خرید است [18] .
2-7 پیچیدگی شرایط تاثیر گذار بر مسئله انتخاب تامین کنندهبا جهانی شدن تجارت و افزایش ارتباطات بین المللی و امکان انتخاب تامین کنندگان از سراسر نقاط جهان، پیچیدگی مساله انتخاب و تخصیص سفارش به تامین کنندگان افزایش پیدا کرده است . افزایش سطوح تجارت و الکترونیک و استفاده از اینترنت نیز از طرف دیگر موجب شده است که سازمان ها راه حل های بیشتری برای انتخاب تامین کننده پیش رو داشته باشند و دامنه انتخاب آنها به شدت افزایش پیدا کند.
سایر موارد مانند مسیرهای حمل و نقل، قوانین دولتی، نگرانی های محیطی مثلا مساله تروریسم، تغییر نسبتا سریع ارجحیت های مشتری، افزایش عملکردها و عوامل مورد نیاز در خرید، افزایش تعداد افراد در گیر درفرایند و در نهایت تاثیر محیط بر تصمیمات اولیه خرید، بر پیچیدگی مساله افزوده و موجب می شوندکه نگرانیهای سازمان ها در انتخاب تامین کنندگان خود روز به روزافزایش پیدا کند. این مساله توسط دبور بررسی شده است که نتایج این بررسی در پروژه - ریسرچوی به صورت شکل زیرنشان داده شده است [19].

شکل2-8 تاثیر محیط بر تصمیمات اولیه خرید [19].2-8 ویژگی های مسئله انتخاب تامین کنندهدر رابطه با مسئله انتخاب و تخصیص سفارش به تامین کنندگان شرایط زیادی تاثیر گذار هستند، که در ادامه به برخی از مهمترین آنها پرداخته می شود.
2-8-1رویکرد تعداد تامین کننده های انتخابی
مطابق این رویکرد مسئله انتخاب تامین کننده بر دو حالت تقسیم می شود.
تک منبعی
چند منبعی
در حالت اول، همه تامین کننده ها توانایی کامل نیازهای کمی و کیفی سازمان از جمله کیفیت مناسب، ظرفیت تولید کل مقدار مورد نیاز، تحویل و غیره را دارا بوده، و در نتیجه فقط یکی از تامین کننده ها که از هر نظر بهترین می باشد انتخاب می شود. این مسئله را اصطلاحا تک منبعی می گویند.
از آنجا که این شرایط در عمل به ندرت پیش می آید، حالت معمول تر زمانی است، که هیچ یک از تامین کننده ها از هر نظر بر تامین کنندگان دیگر برتری نداشته باشد، و محدودیت هایی در ظرفیت تامین کنندگان( در زمینه تقاضا، کیفیت، تحویل) وجود دارد و به بیان دیگر یک تامین کننده منفرد ممکن است نتواند کلیه نیازهای کیفی و کمی خریدار را برآورده نماید. بنابراین خریدار نیاز دارد که مقداری را از یک تامین کننده و مقدار دیگر را از تامین کننده دیگر تهیه کند.در این موارد باید دو تصمیم بگیرد.
1-کدام تامین کنندگان می تواند به کار گرفته شوند
2-به هریک از این تامین کنندگان چه مقدار باید سفارش دهد
به این مساله اصطلاحا چند منبعی گویند.
2-8-2 رویکرد تعداد اقلام مورد نیازمسئله انتخاب تامین کننده ها را از لحاظ انواع اقلام مورد نیاز برای خرید می توان در دو حالت کلی در نظر گرفت.
1-حالتی که خریدار قصد خرید یک نوع محصول یا ماده اولیه را داشته باشد. در این حالت باید تصمیم در ارتباط با انتخاب و تخصیص سفارش به تامین کننده ها صورت پذیرد. این مساله را اصطلاحا تک محصولی می گویند.
2-حالتی است که در آن خریدار چندین نوع محصول یا ماده اولیه را از مجموعه ایی از تامین کننده ها تهیه می کند. بنابراین تصمیم گیری بهینه برای خرید، تعیین بهترین تامین کننده ها برای سفارش دهی، مناسب ترین مقدار سفارش به هریک از آنها ست. بنابراین قایل توجه است که در این حالت، همه تامین کننده ها توانایی تولید یا عرضه همه کالاها را ندارند. در این صورت هر تامین کننده باید اقلامی را که می تواند در اختیار قرار دهد را ارائه کند. این حالت را اصطلاحا چند محصولی می گویند.
2-8-3 رویکرد تعداد دوره های مورد نظر برای تصمیم گیری
از دیدگاه تعداد دوره های مورد نطر برای تصمیم گیری، مساله انتخاب و تخصیص سفارش به تامین کننده ها را می توان در دو حالت در نظر گرفت.
تک دوره ایی
چند دوره ایی
چنانچه سازمان در نظر داشته باشد، میزان سفارش تخصیص داده شده را برای چندین دوره برنامه ریزی کند، باید با در نظر گرفتن سیاست های موجودی، هزینه های نگهداری، سفارش دهی و سایر هزینه های موجودی، تامین کنندگان مناسب را شناسایی کرده و میزان سفارش اقتصادی را نیز تعیین کند. نکته ایی که در این نوع مساله مطرح است این است که، در اغلب این مسائل با توجه به سیاست های موجودی میزان بهینه سفارش تعیین می شود. یعنی با هدف کاهش سایر هزینه های موجودی، میزان سفارش اقتصادی سازمان و نیز تامین کنندگان مورد نظر به صورت همزمان مشخص می شود. این در حالتی است که در عمل، سازمان معمولا میزان تقاضای معینی دارند و باتوجه به آن و سایر موارد دیگر به انتخاب تامین کنندگان می پردازد.
2-8-4 رویکرد تعداد اهداف و معیار های مورد نیاز برای تصمیم گیریاز دیدگاه تعداد اهداف مورد نطر برای تصمیم گیری، مساله انتخاب تامین کننده و تخصیص سفارش به تامین کنندگان را به دو دسته تک هدفه و چند هدفه تقسیم کرد. همان طوری که در برخی از مقالات نیز مطرح شده است، در عمل شاخص های زیادی از قبیل قیمت، محل تامین کنندگان، میزان پاسخ گویی به تقاضا و غیره می توان برای انتخاب تامین کننده ها توسط سازمان به کار گرفت.
انتخاب تامین کنندگان یک مساله چند معیاره است. که شامل هر دو معیار کیفی و کمی و همچنین ملموس و غیرملموس است که برخی از این معیارها با هم در تضادند. بنابراین لازم است برای انتخاب تامین کنندگان مناسب به نقطه بهینه ایی برای این شاخص ها دست یافت. از طرف دیگر اهداف و رویکرد انتخاب تامین کنندگان با توجه به انواع زنجیره تامین می توان متفاوت باشد.
زنجیره تامین به سه دسته تقسیم می شود.
زنجیره تامین ناب
زنجیره تامین چابک
زنجیره تامین ترکیبی
در هریک از زنجیره های فوق با توجه به اهداف آن زنجیره تامین، رویکردهای متفاوتی برای انتخاب تامین کننده ها وجود دارد که در شکل2-10 به صورت موردی بیان شده اند [3].

جدول 2-1 رویکرد انتخاب تامین کنندگان در انواع زنجیره تامین[3].2-9مرور ادبیات انتخاب تامین کنندهدر تصمیمات مربوط به انتخاب تأمین کننده دو مبحث دارای اهمیت ویژه ای است.
چه معیارهایی را باید مورد استفاده قرار داد؟
از چه روش هایی می توان برای مقایسه و انتخاب تأمین کنندگان استفاده نمود [20].
در خصوص پاسخ سوال های فوق باید توجه شود که، برای انتخاب بهترین تامین کننده، مبادلات بین منابع ملموس و ناملموس را در نظر گرفته می شوند. در حالی که برای حل همزمان مسئله انتخاب تامین کننده و تخصیص سفارش به وی، با یک مسئله برنامه ریزی چند هدفه و چند مرحله ای روبرو می شویم که هم شامل جنبه های کیفی و هم شامل جنبه های کمی است، که باید در روش حل، مد نظر قرار داده شوند. از آنجایی که بسیاری از اطلاعات مرتبط با این مسائل با عدم قطعیت روبرو هستند، لازم است برخی از اطلاعات به صورت فازی در نظرگرفته شوند.
بنابراین مسئله ارزیابی و انتخاب تامین کنندگان، یک مسئله تصمیم گیری پیچیده و چند معیاره محسوب
میشود و وزن هر معیار به شرایط و زمان خرید بستکی دارد [22] . درضمن طی سالیان گذشته، روش های زیادی برای ارزیابی و انتخاب تأمین کنندگان ارائه شده است. با وجود این، متخصصان اعتقاد دارند که در عمل، روش بهینه منحصر به فردی برای ارزیابی تأمین کنندگان وجود ندارد، بنابراین شرکت ها از، روش های متفاوتی برای این مساله براساس نیازمندی های مشخص شرکت خود استفاده می کنند. همین امر، یافتن بهترین روش ارزیابی و انتخاب تأمین کننده را دشوار می کند. از جمله این روش ها، تحلیل پوششی داده ها، الگوریتم ژنتیک، فرایندهای تحلیل سلسله مراتبی، فرایندهای تحلیل شبکه ایی، برنامه ریزی ریاضی، تئوری مجموعه فازی، تکنیک رتبه بندی چند شاخصه ساده، شبکه هوش مصنوعی ، روش استدلال نمونه ‌محور،TOPSIS و ترکیب آنها می توان اشاره کرد. در ادامه به به مرور مقالات علمی انجام شده و رورش های و معیارهای به کار برده شده، پرداخته می شود.
با توجه به آنالیز دو موضوع فوق در انتخاب تأمین‌کننده، توجه بسیاری از دانشگاهیان و مدیران خرید را از دهه 1960 جلب کرد. به گونه ایی که،‌ نخستین تحقیق انتخاب و ارزیابی تأمین کننده، با مطالعه دیکسون 1966 با کاربر روی موضوعی با عنوان « یک تحلیل از انتخاب فروشنده و مدیریت» آغاز شد. در این تحقیق یک پرسشنامه، مشتمل بر 23 معیار برای 273 نفر از مدیران و عوامل خرید آمریکا و کانادا ارسال و از آنها خواست معیارهای مشخص شده را در مقیاس صفر(غیر مهم)، تا چهار( بسیار مهم) رتبه بندی کنند. بر اساس مطالعات دیکسون کیفیت تنها معیار بسیار مهم با میانگین 5/3بود. معیارهای تحویل، تاریخچه عملکرد، ضمانتنامه ها و سیاست های تضمین کالا ، قابلیت ها و تسهیلات تولید قیمت، قابلیت فنی، و موقعیت مالی با میانگین 5/2تا5/3 به عنوان معیار های قابل توجیه شناسایی شده اند. از15 معیار باقیمانده، 14معیار به عنوان با درجه اهمیت متوسط با میانگین 5/1 تا5/2 و معیار توافق نامه دو جانبه به عنوان معیار کم اهمیت شناخته شد [23]
بعد از دیکسون نویسندگان دیگری مطالعاتی را درخصوص معیارهای انتخاب تأمین کننده انجام دادند. در ادامه وبر و همکاران در سال1991 بر روی موضوعی با عنوان « معیار های انتخاب فروشنده و رویکرد ها» کار کردند.آنها 74 پروژه - ریسرچهایی که از سال 1966تا1991 درباره انتخاب تامین کننده منتشر شده بود را مرور نمودند. در این تحقیق، آنها تعداد مقالات را برحسب معیارهای دیکسون دسته بندی کردند و نتایج بدست آمده را با نتایج دیکسون مقایسه و قیمت خالص را مهمترین شاخص بیان نمودند [21].
ورما و پولمن در سال 1998 بر روی موضوعی با عنوان « تحلیل فرایندهای انتخاب تامین کننده » کار کردند.آنها پژوهشی را در میان 139 مدیر به منظور مطالعه چگونگی بده بستان بین کیفیت، هزینه، تحویل به موقع، زمان منتهی به تحویل و خصیصه های انعطاف پذیری که مدیران بهنگام گزینش تأمین کننده اعمال میکنند، انجام داده اند. طبق نتیجه این تحقیق، مشخص شده که مدیران، کیفیت وسپس تحویل به موقع و هزینه را مهمترین خصیصه تأمین کننده و در بعداز آن، تحویل به موقع و هزینه را برای ارزیابی تأمینکننده در نظر میگیرند دانسته اند [23].
سالها بعد ژانگ و همکاران در سال 2004بر روی موضوعی با عنوان « ارزیابی معیار های انتخاب تامین کننده و رویکردها» کار کردند. آنها در این پروژه - ریسرچمعیارهای دیکسون و وبر را بررسی و مقایسه نمودند.
گابالا اولین محققی بود که که در سال 1974،. او برنامه‌ریزی ریاضی را برای انتخاب تأمین‌کننده در یک مورد واقعی به کار برد‌ و از برنامه‌ریزی مختلط عدد صحیح برای حداقل‌کردن کل قیمت اقلام تخصیص داده شده به هر تأمین‌کننده استفاده کرد. او همچنین یک برنامه‌ریزی مختلط عدد صحیح یک هدفه را برای حداقل کردن جمع هزینه های خرید‌، هزینه‌های انبار داری و حمل و نقل با در نظر گرفتن چند آیتم‌، چند دوره زمانی‌، کیفیت‌، تحویل و ظرفیت تدوین کرد [24].
هانگ و هایادر سال 1992 بر روی موضوعی با عنوان « خرید کردن در تولید به هنگام با یک یا چندین منبع؟» کار کردند. آنهابه تجزیه و تحلیل خرید و تدارکات در سیستم تولید تولید به هنگام پرداختند و تقسیم یک مقدار سفارش بزرگ را بین تحویل دهندگان چندگانه یا تأمین کنندگان چندگانه به منظور کاهش اندازه دسته سفارش مورد بحث قرار دادند [25].
قدسی و اُبراین درسال 1997، یک سیستم پشتیبانی تصمیم را برای کاهش تعداد تأمین‌کنندگان، بر اساس استراتژی بهینه‌سازی پایگاه عرضه ایجاد کردند. آنها از یک برنامه‌ریزی عدد صحیح مختلط استفاده کردند و محدودیت ظرفیت تأمین‌کنندگان و محدودیت‌های بودجه و کیفیت از طرف خریدار را همراه با AHP در نظرگرفتند‌ [26]. یک سال بعد در پروژه - ریسرچدیگری در سال 1998آنها یک مدل برنامه ریزی خطی مختلط با AHP را توسعه دادند که می تواند به مدیران به منظور لحاظ کردن ویژگیهای کیفی و کمی در فعالیت خرید و تدارکات، در قالب یک روش سیستماتیک کمک کند [27]. در سال1999، کارپاک و همکاران برای حداقل سازی هزینه و حداکثر سازی کیفیت و قابلیت اطمینان در تحویل، یک مدل برنامه ریزی آرمانی را ارائه نمودند.[28]. وبر و همکارانش درسال 2000 پروژه - ریسرچایی با عنوان « یک رویکرد بهینه سازی برای استفاده کردن، تعیین تعداد فروشنده ها » کار کردند. آنها از یک رویکرد بهینه‌سازی ترکیبی، شامل برنامه‌ریزی چندهدفه و رویکرد DEA استفاده کردند.‌ در این رویکرد، ابتدا از برنامه‌ریزی چندهدفه برای انتخاب تأمین‌کنندگان استفاده شد و سپس برای ارزیابی کارآمدی تأمین‌کنندگان انتخاب شده براساس چندین معیار، از رویکرد DEA بهره گرفته شد [29].
در سال 2001، قدسی پور و اُبراین در پروژه - ریسرچدیگر، یک مدل برنامه ریزی غیرخطی عدد صحیح مختلط را برای حل مسأله انتخاب تأمین کننده در حالت منبع یابی چندگانه ارائه کردند که کل هزینه لجستیک شامل قیمت خالص، انبار داری، سفارش دهی و حل ونقل را در نظر می گیرند [30]. کومار و دیگران در سال 2004 از برنامه ریزی آرمانی فازی برای حل مسأله انتخاب فروشنده تأمین کننده با اهداف چندگانه و پارامتر های فازی استفاده کردند. آنها از داده های دنیای واقعی برای نشان دادن اثربخشی مدل پیشنهادی استفاده کردند [31].
فرانکلین و همکاراندر سال 2005 در پروژه - ریسرچتحقیقی خود یک روش جدید به نام فرایند تحلیل سلسله مراتبی رأی گیری را برای انتخاب تأمین کننده ارائه دادند. این روش یک روش وزن دهی جدید به جای روش مقایسات زوجیAHP برای انتخاب تامین کنندگان بود. شایان ذکر است که این روش علاوه بر اینکه روش ساده تری نسبت به AHP است، اما رویکرد منظم اقتباس اوزان استفاده شده و نمره دهی به عملکرد تأمین کنندگان را از دست نمی دهد [32]. زعیم و همکاران در سال 2005 بر روی موضوعی با عنوان « تحلیل سلسله مراتبی فازی بر اساس رویکرد انتخاب تامین کننده» کار کردند. آنها در این پروژه - ریسرچبه منظور حل مسأله تصمیم گیری چند معیاره برای انتخاب تأمین کنندگان، روش فرایند تحلیل سلسله مراتبی فازی را پیشنهاد کردند. مطالعه موردی آنها، تأمین کنندگان محصولات تلویزیونی در ترکیه بود. در این تحقیق، روش FAHPبا روش غیر فازی قیاس شد و نتایج نشان داد که این روش، روش بهتری برای ارزیابی و انتخاب تأمین کننده است[33].
قدسی پور و ابرین در سال 2006 بر روی موضوعی با عنوان « یک مدل خطی چند هدفه فازی برای مسئله انتخاب تامین کننده کار کردند. آنها وسیله این مدل توانستند بر ابهامات موجود در اطلاعات فائق آورند. در این پروژه - ریسرچبرای نخستین بار در حل مسئله فازی انتخاب تامین کننده، از تکنیک غیر متقارن تصمیم گیری فازی استفاده شده است که به وسیله آن شخص تصمیم گیرنده می تواند وزن های متفاوتی را برای معیارهای مختلف در نظر بگیرد. در مدلسازی مسئله در این پروژه - ریسرچ، سه تابع هدف تعریف شده است که عبارتند از: قیمت خالص، کیفیت و خدمات و پروژه - ریسرچبا مدلسازی این سه تابع، به دنبال مینیمم کردن هزینه های کلی و هم چنین ماکزیمم کردن سطح کیفی کلی و ماکزیمم کردن سطح خدمت در اقلام خریداری شده، بوده است [34].

—d1117

تهیه گزارشهای فروش و مدیریتی
امکان اتصال به درگاه بانک و واریز پول به صورت آنلاین
امکان قیمت‌گذاری چندسطحی برای تخفیف برروی تعداد سفارش یک محصول
امکان تعریف محصولات هم‌مجموعه
امکان ارسال به دوستان برای تمامی بازدیدکنندگان یا فقط کاربران ثبت‌نام کرده
ارسال لیست درخواستی به دوستان از طریق ایمیل یا RSS
استفاده از RSS برای محصولات جدید، محصولات فوق‌العاده و برچسب‌های جدید
امکان ایجاد نظرسنجی برروی فروشگاه
ملاحظات فنی وب سایت :
برنامه نویسی با زبان ASP.NET (.NET4)
تنظیمات گرافیکی با نرم افزار Adobe Dreamweaver CS5
بانک اطلاعاتی نرم افزار بر روی Microsoft SQL Server 2008
مرورگرهای تست شده : Google Chrome , Mozilla Firefox ,Internet Explorer
کارهای انجام شده در فصول دیگر پایان نامه:
فصل 2 :
در این فصل به بیان تاریخچه پیدایش سیستمهای بازاریابی و فروش آنلاین ، چگونگی رشد و تاثیر پذیری این سیستم از روند رو به رشد استفاده از اینترنت پرداخته ایم همچنین مدلهای مختلف سیستمهای فروش اینترنتی در این فصل معرفی شده اند.
فصل 3:
این فصل به بررسی استراتژی های مختلف در زمینه تجارت الکترونیک و به طور خاص فروش اینترنتی پرداخته است. سپس مدلهای فروش اینترنتی معرفی شده در فصل 2 مورد بررسی قرار گرفته و مزایا و معایب سیستمهای فروش مختلف مورد بررسی قرار میگیرد.
فصل 4:
این فصل به تشریح طراحی سیستم فروش آنلاین میپردازد. در ابتدا ضمن معرفی استراتژی های بازاریابی اینترنتی ، به ارائه یک مدل برنامه ریزی خطی مارکوف با درجه 1 به منظور تحلیل رفتار مشتریان در سایت میپردازیم ، سپس با بیان شاخصه های سرور مورد نظر برای وب سایت و معرفی ساختار بانک اطلاعاتی و طراحی جریان اطلاعات در سیستم انبارداری و فروش جزئیات سیستم مورد طراحی بیان شده است.
فصل 5:
در فصل پایانی ، به بررسی نتایج طراحی سیستم فروش مورد بحث در قسمت قبل پرداخته و پیشنهاداتی برای فعالیتهای تکمیلی و تحقیقات آینده بیان شده است.
فصل دوم
ادبیات موضوع
2.1- مقدمه ای بر تجارت الکترونیک و سیستمهای فروش اینترنتی
برای تجارت الکترونیک تعاریف زیادی وجود دارد. بر خلاف مباحثی چون تحقیق در عملیات یا کنترل پروژه که دوران رشد و تغییر و تحول خود را طی کرده اند اینترنت و مباحث زاییده ی آن هنوز در حال تغییر هستند و بنا بر این تعاریف آنها نیز در این سیر تحولی در هر دوره از زمان دستخوش دگرگونی می شود. در بین تعاریف موجود از تجارت الکترونیک کاملترین آنها عبارت است از: خرید فروش و تبادل هرگونه کالا خدمات و یا اطلاعات از طریق شبکه های کامپیوتری از جمله اینترنت. این تعریف همانگونه که ملاحظه می کنید بسیار جامع و فراگیر است به گونه ای که مباحثی چون e-learning ,e-medicine ، e-government و... را نیز تحت پوشش قرار می دهد[1]. و تنها اینترنت را به عنوان ابزار معرفی نمی کند بلکه این عمل را از طریق هر گونه شبکه ی کامپیوتری ممکن می داند.
شاید کمتر کسی تصور می کرد که اختراع رایانه چنان تحولی در زندگی بشر ایجاد کند که تمام ابعاد زندگی وی را تحت تاثیر خود قرار دهد. اولین ثمره‌ی این انقلاب تکنولوژیکی، اینترنت – پدیده‌ای که ایده‌ی شکل‌گیری آن از جنگ جهانی دوم شکل گرفت - بود.شبکه‌های اولیه (آپارنت) دارای host نبودند و تمامی کامپیوترها نقش میزبان را ایفا می‌کردند و در عین‌ حال می توانستند به حافظه ی یکدیگر دسترسی یابند . با رشد اینترنت و ایجاد شبکه های پیشرفته ی امروزی ، موضوع تکنولوژی اطلاعات یا IT مطرح شد و به‌تدریج تمام مسائل را تحت تاثیر خود قرار داد IT. در مدیریت سازمانی ، تکنولوژی اطلاعات در ساخت ، آموزش از راه دور ، تجارت الکترونیکی ، پیشرفتهای سخت افزاری و.. .از جمله موضوعات مطرح در زمینه‌ی این فن‌آوری جدید می‌باشند[2].
همانطور که ذکر شد تجارت الکترونیک نیز از جمله ابداعات نوین بشری است که در دهه اخیر، نقش تعیین‌کننده‌ای در تمامی انواع تجارت و معاملات بازی کرده‌است. تجارت الکترونیک در واقع به معنای فروش کالا و خدمات بصورت Online و از طریق اینترنت می‌باشد. به بیان دیگر تجارت الکترونیک، از قابلیت‌های اینترنت برای ارتقا و بهبود فرآیندهای تجاری استفاده می‌کند.
انواع مدلهای این شکل جدید تجارت شامل G2G, G2C, B2B, C2C, B2C و...،تمامی اجزای یک جامعه اعم از افراد عادی تا ارگان‌های بزرگ دولتی را به یکدیگر پیوند داده است. C نمایانگر خریدار, Bنمایانگر شرکت‌های خصوصی وG نشان‌دهنده ارگان‌های دولتی است. مدل C2C در واقع همان مزایده Online است که قابلیت مبادله کردن هر نوع کالای مورد توافق طرفین را دارد.طرفین این معامله هر دو از افراد عادی هستند. مدلهای B2B , B2C نیز قابلیت ارائه هر نوع محصولی را بر وب دارا هستند. در مدل B2B دو شرکت به مبادله تجاری با یکدیگر می پردازند و مدل B2C امکان تجارت الکترونیک را بین یک شرکت و یک مشتری را فراهم میکند. با توجه به دولتی بودن بیشتر خدمات در ایران و امکان ابتکار عمل بیشتر آنها ، پیاده سازی مدل G2G که تبادل کالا و خدمات میان نهادهای دولتی را امکان‌پذیر می‌سازد را محتمل‌تر می‌نماید.
در تمامی سیستم‌های یاد شده اجزای مشترکی وجود دارد که تشکیل‌دهنده بدنه‌ی اصلی آنها هستند. ایجاد یک سایت به عنوان فروشگاه الکترونیکی بر روی اینترنت ، طراحی هدف و یک برنامه استراتژیک برای شروع و ادامه کار فروشگاه ،پیروی و استفاده از اصول و روشهای مناسب بازاریابی در اینترنت ، ایجاد زیرساخت‌های امنیتی برای محافظت سایت و ایمن سازی مراحل مبادله ی اطلاعات ، انتخاب شیوه ی مناسب پرداخت در اینترنت ، شیوه های جدید توزیع کالا ، انتخاب سرور و host مناسب و ... از ارکان جدا‌ ناشدنی این شیوه‌ی نوین تجارت می باشند که در مدل‌های ذکر شده به تناسب نقش پررنگ‌تر یا کمرنگ‌تری می‌یابند.
اما در بعد دیگر پیاده‌سازی و استفاده از این فن‌آوری جدید نیازمند ایجاد بسترهای فکری و فرهنگی جهت پذیرش آن از طرف جامعه، رفع موانع حقوقی و قانونی و تامین پیش ‌نیازهای سخت‌ افزاری و نرم‌افزاری می باشد.. به عنوان مثال Server یا Network پشتیبانی‌کننده‌ی مناسب , سیستم پرداخت متناسب در کشور و همچنین سرعت بالای دسترسی به شبکه از ملزومات فنی یک تجارت الکترونیک محسوب میشوند.
2.2- تاریخچه تجارت الکترونیک[4]
تجارت الکترونیک و به تبع ، مدلهای تجارت الکترونیک اولین بار در اوایل دهه 70 ( میلادی) ارایه شدند. در این دوره استفاده از مدلهای تجارت الکترونیک بسیار گران بود و عموم کاربران آن را ، شرکتهای بزرگ مالی و بانکها و گاهی شرکتهای بزرگ صنعتی تشکیل می دادند.EFT از اولین نمونه های مدلهای تجارت الکترونیک مورد استفاده بود که به منظور ارتباط مالی بین موسسات مالی مورد استفاده قرار می گرفت. کاربرد تجارت الکترونیک در این دوره دشوار بود.
به علاوه نیاز به سرمایه گذاریهای سنگین برای تهیه بستر موردنیاز آن لازم بود. لذا محدوده کاربرد آن به موسسات مالی و شرکتهای بزرگ محدود می شد. در مرحله بعد استاندارد EDI ایجاد شد که تعمیمی ازمدل نقل و انتقالات مالی و بانکی با استفاده از ابزارهای نوپای اطلاعاتی ، بود. با این تفاوت که EDI ، امکان استفاده و بهره برداری در سایر انواع مبادلات تجاری را نیز دارا بود. EDI باعث شد تا دامنه کاربرد مدلهای تجارت الکترونیک ، از محدوده موسسات بزرگ مالی به ابعاد وسیعتری گسترش بیابد. در این دوره تجارت الکترونیک با IOS ها پیوند خورد و مدلهایی کاربردی و گسترده ایجاد نمود. مدلهای تجارت الکترونیک در این دوره برای فعالیتهایی نظیر رزرو بلیط هواپیما و معاملات سهام مورد استفاده قرار گرفتند. با این وجود پیاده سازی مدلهای تجارت الکترونیک بر اساس EDI نیز سنگین و هزینه بر بود. نیاز به سرمایه گذاری بسیار، برای آموزش پرسنل و تهیه بسترهای لازم وجود داشت. لذا تنها شرکتهای بزرگ بودند که می توانستند به ایجاد مدلهایی بر اساس آن بپردازند.
در نیمه اول دهه 90 ، اینترنت گسترش بسیاری پیدا کرد و به تدریج از حیطه دانشگاهی و نظامی خارج شد و کاربران بسیار زیادی در بین همه افراد جامعه ها پیدا کرد. گسترش WWW و استانداردها و پروتکل های مربوطه از یک طرف باعث جذب هر چه بیشتر کاربران به اینترنت شد و استفاده از ابزارهای IT در این زمینه را عمومی نمود و از طرف دیگر این امکان را برای شرکتها و موسسات ایجاد کرد که به گونه ای آسان و کم هزینه ، به انجام فرآیند اطلاع رسانی بپردازند. مدلهای تجارت الکترونیکی متنوعی در این دوره ایجاد شده و مورد استفاده قرار گرفتند. تجارت الکترونیک به تدریج رونق گرفت و مدلهای تجارت الکترونیک به عنوان دسته ای از مدلهای دنیای تجارت ، مطرح شدند. ایجاد بسترهای مناسب و ارزان برای تجارت الکترونیک و رشد کاربران این بسترها از دلایل رشد سریع تجارت الکترونیک در این دوره بود. رشد فشارهای رقابتی بین شرکتها نیز از دیگر دلایل توجه شرکتها به مدلهای تجارت الکترونیک بود.
مدلهای مطرح شده در این زمان ، مدلهای تجارت الکترونیکی ساده و اولیه بودند. به عبارت دیگر استفاده از تجارت الکترونیک در ساده ترین سطح آن انجام می شد. مشکلات فنی و نقایص موجود به علاوه ناآشنایی کاربران و شرکتها که مانع سرمایه گذاری آنها می شد، باعث گردید تا در این دوره تنها مدلهای اولیه تجارت الکترونیک مورد استفاده قرار گیرند. این مدلها معمولا فقط به اطلاع رسانی به مشتریان خود در مورد شرکت و محصولات آن محدود می شدند. به تدریج و با گذر زمان ، شناخت کاربران و شرکتها از مزایای مدلهای تجارت الکترونیک افزایش یافت. از طرف دیگر مسایل فنی و تکنولوژی مورد استفاده نیز به مرور ارتقاء پیدا کردند. در نتیجه این مسایل، به تدریج مدلهای تجارت الکترونیکی تکامل یافته و مدلهای جدید و پیچیده تری، ایجاد شده و مورد استفاده قرار گرفتند.
در نیمه دوم دهه 90 ( میلادی) کاربران و شرکتها به صورت روزافزونی با نوآوری ها و ارتقاء تکنولوژی اطلاعاتی به عنوان بستر مدلهای تجارت الکترونیک روبرو شدند. در این دوره یکی از مهمترین تحولات در اینترنت، به عنوان یکی از بسترهای تجارت الکترونیک،رخ داد. این تحول افزوده شدن قابلیت پردازش به مسایل اطلاعاتی بود. وجود قابلیت پردازش امکانات زیادی را برای تجارت الکترونیک ایجاد نمود و باعث گسترش مدلهای تجارت الکترونیک و افزایش کارآیی این مدلها گردید. در این دوره مدلهای تجارت الکترونیک و حجم مبادلات انجام شده توسط این مدلها به صورت نمایی رشد پیدا کرد. عموم شرکتهای بزرگ و موفق که موفقیت خود را مدیون مدلهای تجارت الکترونیکی بوده اند، در نیمه دوم دهه 90 پا به عرصه وجود نهاده اند.
تا اواخر دهه نود میلادی عموم مدلهای تجارت الکترونیکی با تاکید بر مصرف کننده نهایی شکل گرفته بودند و در دسته B2C قرار می گرفتند. ولی به تدریج و با محیا شدن فرصتها و امکان استفاده جدی، شرکتهای بزرگ نیز استفاده از مدلهای تجارت الکترونیک را مناسب و سودآور یافتند. لذا به سرمایه گذاری در مدلهایی پرداختند که به استفاده از این بستر در ارتباط بین شرکتها یاری می رسانند و در دسته B2B قرار می گیرند. از این دوره به بعد مدلهای B2B به لحاظ حجم مبادلات بر مدلهای B2C پیشی گرفتند.
در سطح جهانی سه محور عمده توسط کشورهای توسعه یافته دنیا که به سمت تک قطبی کردن جهان پیش می‌روند بعنوان محورهای استراتژیک توسعه مد نظر قرار گرفته است. در دست گرفتن شاهراه اطلاعاتی جهان بعنوان منبع قدرت، داشتن یک نفر مهره در جای‌جای این کره خاکی بعنوان منبع نفوذ و تبدیل شدن به مرکز امن سرمایه بعنوان منبع فشار. شکل گیری و توسعه کاربری اینترنت بعنوان یک ابزار اطلاعاتی جهانی با ویژگی‌های خاصی که دارد یکی از مهمترین مصادیق راهبرد اول این کشورها بوده است. در این راستا، جهانی شدن در حوزه‌هایی مانند اقتصاد، تجارت و بازرگانی از یک طرف و کاربری اینترنت و سایر ابزارهای پیشرفته ارتباطات از راه دور در این حوزه‌ها، جریانی است که در قالب این سه استراتژی دنبال می‌شود تا جریان تک قطبی شدن جهان هرچه بیشتر به نفع کشورهای پیشرفته به پیش برود. بنابراین، توسعه تجارت الکترونیکی، کسب و کار الکترونیکی و اقتصاد دیجیتالی نیز بنوعی از این روند برنامه‌ریزی شده پیروی می‌کند. از طرف دیگر از زاویه علمی نیز جریان توسعه اقتصاد و تکامل آن را به سه مرحله کلی تقسیم می‌کنند.
مرحله اول: اقتصاد بین‌المللی
در این مرحله عنصر اصلی تحرک اقتصاد را صنایع مبتنی بر مزیت نسبی شکل می‌داد. صنایع نساجی و فولاد عامل کلیدی رشد اقتصادی و ارزانی عوامل تولید بود و مواد خام اولیه برای کشورها مزیت محسوب می‌شد. ایجاد و توسعه زیر ساخت‌ها در این دوره بیشتر متمرکز بر احداث خطوط آهن، راه‌ها، جاده و ساختن فرودگاه‌ها بود.
مرحله دوم: اقتصاد جهانی شده
این مرحله از دهه 1970 آغاز شد و در دهه 1980 سرعت گرفت. این فاز که به فاز جهانی شدن معروف است به دوره‌ای اشاره دارد که با توسعه فن‌آوری اطلاعات و ارتباطات در کنار کاهش منظم و اصولی موانع تجاری در سطح جهان، شرکت‌های بزرگ اجازه یافتند که موانع موجود در فرآیند‌های تولید (نظیر مرزهای جغرافیایی) را بشکنند و در بازارهای مختلف جهان استقرار خود را نهادینه کنند. در این عصر صنایع ساخته شده یعنی صنایع خودرو،‌ ساختمان، صنایع الکترونیک و مکانیک و خرده فروشی نقش اصلی را در اقتصاد جهانی ایفا می‌کردند. دستیابی به منابع ارزان انرژی بویژه نفت و نیروی کار ارزان از عوامل کلیدی رشد اقتصادی محسوب می‌شود و شاخص رشد به حجم تولیدات صنعتی، میزان سفارشات ماشین‌آلات، ‌حجم خرده فروشی و میزان فروش خودرو تغییر می‌کند. در این دوره از عصر بین‌المللی یعنی عصری که در آن دولت‌ها برجهان حکم می‌راندند خارج می‌شویم و بازیگران جدیدی مثل سازمان‌های بین‌المللی، نهادها و مؤسسات پولی و مالی بین‌المللی،‌ شرکت‌های چند ملیتی و فراملی، جنبش‌های فرا ملی و سازمان‌های غیر دولتی در عرصه‌های اقتصادی و اجتماعی ظاهر می‌شوند.

مرحله سوم: اقتصاد دیجیتالی و یا اقتصاد بدون مرز
در سال‌های پایانی دهه 1990 نشانه‌هایی از ابعاد جدید اقتصاد بوجود آمد یعنی زمانی که فن‌آوری دیجیتالی و شبکه‌های ارتباطی امکان رشد اقتصاد بدون مرز را در بخش‌های کلیدی فراهم ساخت. کاهش قابل ملاحظه قیمت کالاهای بخش فن‌آوری اطلاعات مانند تراشه‌های رایانه‌ای، نیمه‌‌هادی‌ها، ریزپردازنده‌ها و یارانه‌های شخصی، تجهیزات ارتباطی و نرم افزارها موجب کاهش هزینه سرمایه‌گذاری در بخش‌های سرمایه‌بر شد که این امر خود موجب گسترش سرمایه‌گذاری در زیر ساخت‌ها و تولید کالاهای مربوطه گردید. در این مورد من پروژه - ریسرچایی در همین سایت بورس کالا قبلا قرار داده ام که خوانندگان می توانند آن را مطالعه کنند. شاید بهتر بود بگوئیم ابتدا تغییرات فن‌آوری موجبات توسعه نوآوری در بخش تولید کالاهای ارتباطی و اطلاعاتی شد و سپس کاهش قیمت ناشی از این نوآوری موجب ورود این صنعت به سایر بخش‌های اقتصاد و به تبع آن احساس نیاز به سرمایه‌گذاری بیشتراز سایر بخش‌های مرتبط و نهایتاً سازمان‌دهی مجدد تولید کالاهای صنعتی شد. در واقع نوآوری ایجاد شده در ریز پردازنده‌ها باعث افزایش قدرت آنها و کاهش قیمت این فن‌آوری‌ در طی 4 دهه اخیر شد. توانمندی‌ها و ظرفیت ریزپردازنده‌ها طی هر 24-18 ماه دو برابر شده و بطور مثال قیمت یک ترانزیستور از حدود 70 دلار در سال‌های نیمه دهه 1960 به کمتر از یک‌صدم قیمت رسیده است. ریز پردازنده‌های ارزان تر امکان رشد سریع تولید رایانه‌های شخصی، نرم افزارهای رایانه‌ای و تجهیزات ارتباطی را با قیمت‌های نازلتر فراهم ساخت.” تعمیق سرمایه“ در برخی کشورها موجب رشد بهره‌وری عوامل تولید شده و محرک ایجاد تغییرات اساسی در سازمان‌های تولیدی، خدماتی، گردید. این تغییرات نیز به خودی خود نقش موثری در توسعه بهره‌وری این سازمان‌ها بازی کرده است.
در جریان این تحولات بود که پدیده‌ای بنام اینترنت شکل گرفت و از کاربری آن در تجارت و کسب و کار، تجارت الکترونیکی و کسب و کار الکترونیکی پا به منصه ظهور گذاشت. بعبارت دیگر تاریخچه تجارت الکترونیکی به شکل امروزین آن ریشه در دو پدیده دارد: اینترنت و مبادله الکترونیکی داده‌ها (EDI). منشا زمانی هر دو این پدیده‌ها به دهه 1960 بازمی‌گردد. زمانی که اینترنت بطور وسیع در مراکز آموزشی و تحقیقاتی و کتابخانه‌ها مورد استفاده قرار گرفت. در دهه 1970 ظهور فرآیند انتقال الکترونیکی منابع مالی (EFT) بین بانکها ازطریق شبکه‌های خصوصی امن ،عملا بازار منابع مالی را متحول کرد. در ابتدا انتقال الکترونیکی داده‌ها که از طریق شبکه‌های ارزش افزوده انجام می‌گرفت، رسانه ارتباطی مورد استفاده شرکتهای بزرگ بود. پیشرفت غیر منتظره اینترنت زمانی شروع شد که برای اولین بار پست الکترونیکی در سال 1972 با توسعه فناوری جدید ARPANET مور استفاده قرار گرفت. این پدیده منجر به طرح نسخه جدیدی از پروتکل انتقال داده بنام TCP/IP شد. در ابتدای دهه 1980، تجارت الکترونیکی بین شرکتهای تجاری توسعه قابل توجهی پیدا کرد. در این زمان فناوری انتقال الکترونیکی پیام مانند تبادل الکترونیکی داده‌ها و پست الکترونیکی، بطور وسیعی بین شرکتهای تجاری بکار گرفته شد. فناوری‌های انتقال پیام با کاهش کاربرد کاغذ در فرآیندهای تجاری، و افزایش اتوماسیون امور، کم کم در تمامی فرآیندهای تجاری سازمانها نفوذ کرد و به مرور زمان با ارتقای کارآیی این فرآیندها، به عنوان یکی از بخش‌های لاینفک تجارت در آمد. مبادله الکترونیکی اطلاعات، زمینه انتقال الکترونیکی اسناد تجاری را برای شرکتها فراهم نمود بگونه‌ای که نیاز به دخالت انسان در این فرآیند به حداقل ممکن رسید. ظهور اینترنت امکان انجام اشکال جدیدی از تجارت الکترونیکی نظیر خدمات بهنگام را فراهم نمود. توصیه می کنم خوانندگان در فرصت های مناسب مقالات بخش تجارت الکترونیک سایت بورس کالا را مطالعه کنند. کاربرد و توسعه جهانی اینترنت، با ظهور وب جهان شمول (WWW) شروع شد. وب جهان شمول، باعث شد که تجارت الکترونیکی تبدیل به یکی از راه‌های ارزان و کم هزینه برای انجام فعالیتهای تجاری شود (صرفه‌جویی ناشی از مقیاس)، و پس از مدتی تنوع بسیار وسیعی از فعالیتهای تجاری را پوشش داد (صرفه جویی ناشی از حیطه). با همگرایی بین اینترنت و تجارت الکترونیکی و توسعه فزاینده اینترنت بعنوان ابزار فناوری تجارت الکترونیکی، بکارگیری ابزار پر هزینه مبادله الکترونیکی داده‌ها توسط شرکتها به فراموشی سپرده شد. اما با این وجود، نقش مبادله الکترونیکی داده‌ها در جهان کسب وکار را نمی‌توان نادیده گرفت.
علت اصلی کاربری فناوری اطلاعات و ارتباطات در تجارت نیز این بود که به لحاظ مسائل هزینه‌ای، لازم بود برخی از فعالیتها و فرآیندهای کسب و کار بصورت تخصصی و منفک از سایر فرآیندها انجام گیرد. در عین حال به لحاظ مسائل مشتری محوری لازم بود یکپارچگی لازم بین این فرآیندها برای تامین سیستماتیک رضایتمندی مشتری ایجاد گردد. بنابراین تخصصی کردن فرآیندهای کسب و کار با یکپارچگی لازم برای مشتری محوری در تضاد قرار گرفت. در این رابطه فناوری اطلاعات و ارتباطات این پتانسیل را برای سازمانها و شرکتهای تجاری فراهم نمود تا در عین تخصصی کردن امور و صرفه‌جویی‌های هزینه‌ای، یکپارچگی لازم بین فرآیندها برای پشتیبانی از فلسفه مشتری محوری نیز تامین شود.
پیرو الزامات و حرکتهای فوق، روند توسعه تجارت الکترونیکی به جایی رسید که اکنون چیزی قریب به 75/6 میلیارد دلار حجم تجارت الکترونیکی برای سال 2011 تخمین زده‌اند. این درحالی است که همین رقم را برای سال 2011 در سال 2009 نزدیک به 6000 میلیارد دلار پیش‌بینی می‌کردند. از رقم فوق، 3500 میلیارد دلار (8/51 درصد) مربوط به ایالات متحده آمریکا، 1600 میلیارد دلار (7/23 درصد) مربوط به آسیا-اقیانوسیه، 1500 میلیارد دلار (2/22 درصد) مربوط به اروپای غربی، 8/81 میلیارد دلار (2/1 درصد) مربوط به آمریکای لاتین و 6/68 میلیارد دلار (1 درصد) مربوط به سایر مناطق جهان است.
2.3- سیر تحولات سیستم فروش آنلاین[4],[5] :
۱۹۷۹: Michael Aldrich خرید آنلاین را اختراع کرد
۱۹۸۱: Thomson Holidays اولین خرید انلاین B2B را در بریتانیا ایجاد کرد.
۱۹۸۲: Minitel سیستم سراسر کشور را در فرانسه بوسیله France Telecom و برای سفارش گیری انلاین استفاده شده است .
۱۹۸۴: Gateshead اولین خرید انلاین B2C را بنام SIS/Tesco و خانم Snowball اولین فروش خانگی انلاین را راه انداخت .
۱۹۸۵: Nissan فروش ماشین و سرمایه گذاری با بررسی اعتبار مشتری به صورت انلاین از نمایندگی های فروش را آغاز نمود.
۱۹۸۷: Swreg شروع به فراهم اوردن ومولف های اشتراک افزار و نرم افزار به منظور فروش انلاین محصولاتشان از طریق مکانیسم حسابهای الکترونیکی بازرگانی .
۱۹۹۰: Tim Berners-Lee اولین مرورگر وب را نوشت، وب جهان گستر، استفاده از کامپیوترهای جدید
۱۹۹۴: راهبر وب گرد : Netscape در اکتبر با نام تجاری Mozilla ارایه شد . Pizza Hut در صفحه وب سفارش دادن آنلاین را پیشنهاد داد. اولین بانک آنلاین باز شد .تلاشها برای پیشنهاد تحویل گل و اشتراک مجله به صورت انلاین شروع شد . لوازم بزرگسالان مثل انجام دادن ماشین و دوچرخه به صورت تجاری در دسترس قرار گرفت . Netscape 1.0 در اواخر ۱۹۹۴ با رمزگذاری SSL که تعاملات مطمئن را ایجاد می کرد، معرفی شد.
۱۹۹۵: Jeff Bezos ، Amazon.com و اولین تجارتی ۲۴ ساعته رایگان را راه انداخت . ایستگاه های رادیوی اینترنتی رایگان، رادیو HK ورادیو های شبکه ای شروع به پخش کردند . Dell و Cisco به شدت از اینترنت برای تعاملات تجاری استفاده کردند . eBay توسط Pierre Omidyar برنامه نویس کامپیوتر به عنوان وب سایت حراج بنیانگذاری شد .
۱۹۹۸ : توانایی خریداری و بارگذاری تمبر پستی الکترونیکی برای چاپ از اینترنت . گروه Alibaba ذر چین با خدمات B2B و C2C, B2C را با سیستم خود تاییدی تاسیس شد .
۱۹۹۹: Business.com به مبلغ ۷٫۵ میلیون دلار به شرکتهای الکترونیکی فروخته شد . که در سال ۱۹۹۷ به ۱۴۹٬۰۰۰ دلار خریداری شده بود .نرم افزار اشتراک گذاری فایل Napster راه اندازی شد .فروشگاه های ATG برای فروش اقلام زینتی خانه به صورت انلاین راه اندازی شد .
۲۰۰۰: The dot-com bust
۲۰۰۲ : ای‌بی برای پی‌پال ۱٫۵ میلیون دلار بدست اورد . Niche شرکت های خرده فروشی و فروشگاه های CSN و فروشگا های شبکه ای را با منظور فروش محصولات از طریق ناحیه های هدف مختلف نسبت به یک درگاه متمرکز .
۲۰۰۳: Amazon.com اولین سود سالیانه خود را اعلان کرد .
۲۰۰۷: Business.com بوسیله R.H. Donnelley با ۳۴۵ میلیون دلار خریداری شد .
۲۰۰۹: Zappos.com توسط Amazon.com با قیمت ۹۲۸ میلیون دلار خریداری شد . تقارب خرده فروشان و خرید اپراتورهای فروش وبسایتهای خصوصی RueLaLa.com بوسیله GSI Commerce به قیمت ۱۷۰ میلیون دلار بعلاوه سود فروش از تا سال ۲۰۱۲ .
۲۰۱۰: Groupon گزارش داد پیشنهاد ۶ میلیار دلاری گوگل را رد کرده‌است. در عوض این گروه طرح خرید وب سایتهای IPO را تا اواسط ۲۰۱۱ دارد.
۲۰۱۱: پروژه تجارت الکترونیک امریکا و خرده فروشی انلاین به ۱۹۷ میلیارد دلار رسیده است که نسبت به ۲۰۱۰ افزایش ۱۲ درصدی داشته است . Quidsi.com, parent company of Diapers.comتوسط Amazon.com به قیمت ۵۰۰ میلیون بعلاوه ۴۵ میلیون بدهکاری و تعهدات دیگر خریداری شد .
فصل سوم
روش انتخاب و استقرار مدل
3.1- مقدمه
ورود به یک بازار جهانی نیازمند برنامه‌ای دقیق و حساب شده است. همانطور که در قبل اشاره شد یکی از مهم‌ترین و زیربنایی‌ترین مسائلی که باید در راه اندازی یک فروشگاه مبتنی بر وب مورد بررسی قرار گیرد، استراتژی‌های راه اندازی فروشگاه است. به طور کلی این استراتژی‌ها به دو دسته استراتژی‌های قبل از شروع فعالیت‌های تجاری در اینترنت و استراتژی‌های در حین فعالیت‌های تجاری تقسیم می شوند:
استراتژی‌های قبل از شروع فعالیت‌های تجاری[1],[6]:
این بخش شامل کلیه راهکارها و تصمیماتی است که پیش از شروع فعالیت فروش ‌باید مدنظر قرار گیرد. این بخش در حکم پایه و ستون یک ساختمان است که پی و اساس مجموعه را تشکیل می‌دهد. بنابراین در صورت اهمال‌کاری و یا عدم صرف زمان و دقت کافی در این امر در آینده لطمات زیادی را به سیستم طراحی شده وارد خواهد آورد. این قسمت شامل دو بخش عمده‌ی توسعه‌ی محصول و توسعه‌ی سایت می‌باشند.
استراتژی‌های در حین فعالیت‌های تجاری[6]:
آخرین مرحله و شاید مهمترین فاز کار را فعالیت‌های در حین فروش تشکیل می‌دهند. استراتژی‌های موجود در این بخش به دو بخش استراتژی‌های کوتاه مدت و بلند مدت تقسیم‌بندی می‌شوند :
اهداف کوتاه مدت استراتژی‌های فروش آنهایی هستند که به طورموقتی شما را در کوران فعالیت‌ها نگه می دارند. این نکته باید همواره مد نظر قراربگیرد که اینگونه استراتژی‌ها شاید بتواند برای مدت کوتاهی حضور شما را در جریان رقابت استمرار بخشد اما به هیچ وجه نمی‌تواند تضمین کننده حضور دائمتان در این عرصه باشند.
اهداف بلند مدت استراتژی‌های فروش آنهایی هستند که باعث حضور مستمر شما در جریان مبادلات می‌شود. این استراتژی‌ها هر سال با ایجاد نتایج جدید در این راه همراه خواهد بود.
امروزه حجم زیادی از مبادلات از طریق این شیوه‌ی نوین تجارت انجام می گیرد و با توجه به روند موجود ، انتظار می‌رود که چندین میلیون دلار از مبادلات بشری تا سال 2012 از طریق اینترنت انجام پذیرد.
نسخه اولیه وب‌سایت بسیاری از فروشگاههای اینترنتی درنتیجه یک خط‌مشی بازاریابی خوش‌تعریف ایجاد نشده‌است ، بلکه این نسخه از وب‌سایت‌ها تنها پاسخی است به رشد سریع بازار. تصمیم‌گیری برای ایجاد اولیه وب‌سایت، عملی انفعالی است که در پاسخ به توسعه سایت‌های شرکت‌های دیگر یا نیاز مشتریان ایجاد شده است. پس از گذشت چند سال از کارکرد وب‌سایت، کارمندان و مدیران ارشد شرکت کارایی آن را زیر سوال می‌برند و اینجا دقیقا نقطه‌ای است که بحث خط‌مشی‌های بازاریابی خود را نشان می‌دهد. هنگام بحث در رابطه با خط‌مشی‌های بازاریابی اینترنتی، خوب است بدانید که خط‌مشی‌های اینترنتی، چیزی ورای تمرکز روی خط‌مشی‌‌های توسعه یک وب‌سایت است.
یکی از بخشهای مهم تجارت الکترونیک سیستم پرداخت است. برای پرداختی به دور از اشکال بر شبکه جهانی وب, یک سیستم پرداخت می بایست علاوه بر دارا بودن امکانات تکنولوژیکی مناسب از قبیل کارت‌های هوشمند،کارت‌های اعتباری , چک‌های الکترونیکی ، پول‌های الکترونیکی و... باید از لحاظ امنیتی نیز قابل اطمینان باشد . استفاده از شیوه های مبهم سازی اطلاعات مبادله شده‌ی کارت‌های اعتباری ، استفاده از امضای الکترونیکی ، استفاده از پروتکل‌های SSL و SET ، استفاده از تکنیک‌های رمزگذاری ، استفاده از کیف‌های الکترونیکی دارای نگهبان و... از جمله روش‌های امنیتی مطرح در این زمینه می‌باشد. طراحی وب سایت با توجه به سلایق و نیازهای مشتریان از عوامل مهم در موفقیت یک تجارت الکترونیک است. بدیهی است که ابتکار فروشنده در بکار بردن راهکارهای مناسب برای متقاعد کردن بازدید کننده در خرید از طریق وب , بطور مثال وجود عکس و اطلاعات لازم در مورد محصول ضروری است. همچنین می‌بایست در مورد نحوه‌ی جذب و حفظ مشتریان با توجه به خصوصیات یک بازار رقابتی جهانی به راهکارهایی موثر و کارا اندیشید. استفاده از قلم‌های متناسب با موضوع فعالیت، انتخاب مناسب رنگ‌ها با توجه به خصوصیات فرهنگی، استفاده از فاکتورهای جذاب مانند گرافیک تصویری مناسب ، توزیع متناسب اطلاعات و عکس‌ها ، ایجاد محیط‌های تعاملی مانند گروه‌های بحث و تبادل افکار و بسیاری از نکات دیگرمی تواند در جذب و متقاعد کردن مشتری به خرید از سایت شما موثر باشد[7].

3.2- انواع تجارت الکترونیک[8] :
تجارت الکترونیک را میتوان از حیث تراکنش‌ها به انواع مختلفی تقسیم نمود که بعضی از آنها عبارتند از :
ارتباط بنگاه و بنگاه (B2B) : به الگویی از تجارت الکترونیکی گویند، که طرفین معامله بنگاه‌ها هستند .
ارتباط بنگاه و مصرف کننده (B2C) : به الگویی از تجارت الکترونیک گویند که بسیار رایج بوده و ارتباط تجاری مستقیم بین شرکتها و مشتریان می‌باشد .
ارتباط مصرف کننده‌ها و شرکتها (C2B) : در این حالت اشخاص حقیقی به کمک اینترنت فراورده‌ها یا خدمات خود را به شرکتها میفروشند .
ارتباط مصرف‌کننده با مصرف‌کننده (C2C) : در این حالت ارتباط خرید و فروش بین مصرف‌کنندگان است .
ارتباط بین بنگاه‌ها و سازمان‌های دولتی (B2A) : که شامل تمام تعاملات تجاری بین شرکتها و سازمانهای دولتی می‌باشد . پرداخت مالیاتها و عوارض از این قبیل تعاملات محسوب می‌شوند
ارتباط بین دولت و شهروندان (G2C) : الگویی بین دولت و توده مردم می‌باشد که شامل بنگاه‌های اقتصادی، موسسات دولتی و کلیه شهروندان می‌باشد . این الگو یکی از مولفه‌های دولت الکترونیک می‌باشد .
ارتباط بین دولت‌ها (G2G) : این الگو شامل ارتباط تجاری بین دولتها در زمینه‌هایی شبیه واردات و صادرات می‌باشد .
در ادامه به بررسی و توضیح انواع تجارت الکترونیک پرداخته ایم:
3.2.1- تجارت B2B:
این نوع تجارت رد و بدل اطلاعات تجاری بین دو تاجر یا دو شرکت می باشد .تاجر اول که خود تولیدکننده است و در سایت خود تصویر و توضیحات کالا را قرار داده و امکان برقراری تماس مستقیم خود را با ارائه تلفن ، فاکس ، پست الکترونیک و ... ایجاد می کند .تاجر دوم که خریدار است ولی خود مصرف کننده نیست و درنظر دارد این کالا را به تنهایی یا به همراه کالاهای دیگر به مشتری مصرف کننده و به صورت عمده بفروشد .خرید و فروش در این سیستم به صورت عمده می باشد .
ارسال و دریافت پول از طریق سیستم سنتی (عموما بانک ها و از طریق گشایش اعتبار) است .حمل وتحویل کالا به روش سنتی (عموما از طریق کشتی ، کانتینر و یا هواپیما ) است .
مشخصه های عمده این نوع تجارت 3 مطلب است :
حذف واسطه و دلال های بین تولید کننده و خریدار اصلی .
امکان جستجو و تحقیق بسیار سریع برای خریدار جهت دستیابی به کالای با کیفیت و بهای مناسب .
امکان دریافت اطلاعات و نظرات خریدار جهت تولید کننده پس از فروش کالا به این ترتیب می تواند کیفیت کالای خود را مطابق ایده های خریدار تغییر دهد .
مثال این نوع تجارت در تجارت سنتی ایران مثل فروش کالای کارخانه های تولید لوازم خانگی به فروشگاه ها می باشد همچنین نمونه ای دیگر از این نوع تجارت ، عملکرد شرکتی است که از این شبکه برای انجام سفارش به تولید کنندگان دریافت پیش فاکتورو فاکتور خرید و همچنین پرداخت هزینه های استفاده از EDI انجام می شود ولی در واقع از پنج یا شش سال پیش به شکل امروزی خود درآمده است . شرکت Cisco یکی از اولین شرکت های بزرگی بود که در جولای 1996 سایت تجارت الکترونیکی خود را راه اندازی کرد بعد از آن که تلاش جدی بقیه شرکتها برای چنین امری آغاز شد . یک ماه بعد Microsoft نرم افزار تجاری خود را که امکان انجام فروش از طریق اینترنت را می داد به بازار عرضه کرد اکنون زمان آن بود که مسائل مالی و بانکی نیز مطرح شود .
سپس IBM یک سیستم شبکه اقتصادی راه اندازی کرد و شروع به بازاریابی برای استراتژی های تجارت الکترونیکی خود کرد . شرکت نیز با همکاری شرکت First Data Crop و برای رقابت با IBM سیستم MSFDC را به بازار عرضه کرد .
3.2.2- تجارت : B2C
بیشترین سهم در انجام تجارت الکترونیکی از نوع B2C را خرده فروشی تشکیل می دهد . تجارت بین فروشنده و خریدار که در حال حاضر جزو متداول ترین تراکنش ها در حیطه تجارت الکترونیکی بر روی اینترنت است و یک نوع B2C محسوب می شود این نوع تجارت به معنای ارتباط مستقیم مصرف کننده تنهایی با تاجر یا تولید کننده و پرداخت بهای کالا از طریق اینترنت می باشد .تاجر یا تولید کننده در سایت تصویر وتوضیحات وبهای کالا را قرار داده و امکان خرید آن را به صورت مستقیم (online) را بری مصرف کننده ایجاد می کند . خرید و فروش در این سیستم به صورت تک فروشی می باشد . ارسال و دریافت پول از طریق یک واسطه بنام سیستم بانکی تجاری انجام می شود از سوی دیگر حمل کالا از طریق پست یا توسط خود شرکت انجام می گیرد .
مشخصه های عمده این نوع تجارت 3 مطلب زیر است :
حذف واسطه بین تولید کننده ومصرف کننده .
پرداخت مبلغ مورد نیازبه سهولت و از پشت کامپیوتر شخصی خود با داشتن کارت قابل شناسایی سیستم بانکی (merchant account) و صرفه جویی در وقت و هزینه .
امکان ارتباط مستقیم مصرف کننده با تولید کننده درجهت دریافت نظرات مصرف کننده نسبت به کالاهای ارائه شده .
مبالغ دراین نوع تجارت برا ی هر تراکنش پائین بوده و به عنوان تک فروشی باید باشد زیرا :
الف ) مشتری جهت خرید مستقیم (online) برای پرداخت مبالغ بالا به این روش ، ریسک نمی کند .
ب ) سیستم بانکی تجاری بابت ارائه این سرویس درصدی از هر معامله کم کرده و به تولید کننده بازپرداخت می کند.
این نوع تجارت با گسترش WEB به سرعت افزایش کرد و اکنون به راحتی می توان انواع واقسام از شیرینی گرفته تا اتومبیل و نرم افزارهای کامپیوتری را از روی اینترنت خریداری کرد .
B2C از حدود 5 سال پیش با راه اندازی سایت هایی چون Amazon وCDNOW آغاز شد. اغراق نیست اگر پیشگام درامر B2C (راجف بزوس) بدانیم که در سال 1994 شرکت Amazon را بنا نهاد . وی که یک تاجر کم تجربه در امر خرده فروشی بود سایت خود را فقط به هدف فروش کتاب از طریق اینترنت را ه اندازی کرد . این ایده ساده مقدمه ای بود برای تحولی در تجارت جهانی .
3.2.2.1- مزایای تجارت الکترونیک از نوع B2C:
تجارت الکترونیکی یک فناوری برای تغییر است شرکت هایی که از آن به هدف ارتقاء سیستم فعلی خود استفاده می کنند از مزایای آن به طور کامل بهره نخواهند برد . بیشترین امتیازات تجارت الکترونیکی نصیب سازمانهایی خواهد شد که می خواهند روش و ساختار تجارت خود را تغییرداده و آن را با تجارت الکترونیکی همگون سازند . از دید خریداران فروشگاه های الکترونیکی ، مهمترین امتیازاتی که می توان به تجارت الکترونیکی منسوب کرد عبارتند از :
کاتالوگ و مشخصات کالاها به سهولت قابل دسترسی و مشاهده بوده و مشتری همچنین قادر است بر اساس ویژگیهای متعدد (همچون نام ، نوع ، رنگ ، وزن ، قیمت ...) کالای مورد نظر خود را جستجو کند . توضیح کالاها می تواند به همراه تصاویر متعدد بوده و در عین حال می توان شامل تصاویر 3 بعدی نیز باشد که مشتری از زوایای گوناگون کالای مورد نظر را مشاهده می کند .
کالاها وخدمات می تواند توسط بقیه خریداران نظر دهی شوند و مشتری قادر است از نظرات بقیه خریداران درمورد کالای مورد نظر خود مطلع شوند .خرید از فروشگاه می تواند به صورت 24 ساعته و در تمام روزهای هفته انجام گیرد .بعضی از محصولات (همچون نرم افزار، کتابهای الکترونیکی ، موسیقی ، فیلم و...) در همان زمان خرید قابل دریافت از سایت فروشگاه هستند .کالاها معمولا از فروشگاههای فیزیکی ارزانترخواهند بود(به علت کم بودن هزینه های سربار فروشگاه و زیاد بودن تعداد خریداران) .
فشار و استرس از یک فروشگاه فیزیکی ، به هنگام خرید از یک فروشگاه الکترونیکی وجود نخواهد داشت .مقایسه انواع گوناگون یک کالای خاص در فروشگاه های مختلف می تواند به راحتی انجام گیرد . فاصله این فروشگاه ها به اندازه یک click است .خریدار قادر است تمام فروشگاه ها را برای یافتن مناسب ترین قیمت برای کالا مورد نظر خود جستجو کند .خریدار پس از انتخاب کالا به سادگی و با فشردن چند کلید قادر به انجام سفارش و پرداخت هزینه ها بوده و بعد از مدت معینی کلای خریداری شده خود را در منزل دریافت خواهد کرد .بعد از دریافت کالا ، اگر مشکلی درکالای دریافت شده موجود باشد ، خریدار می تواند به سایت فروشگاه مراجعه کرده و از امکانات ارجاع کالا استفاده کند .
3.2.2.2- روش های ایجاد یک تجارت الکترونیک از نوع [9]B2C :
اجزای اصلی یک تجارت الکترونیکی از نوع B2C تشکیل شده از یک فروشگاه الکترونیکی که به شکل صفحات متعدد WEB ساخته شده و توسط مرورگرهای مشتریان مورد استفاده قرار می گیرد ، و یک سرویس دهنده WEB که تمام مسائل مدیریتی فروشگاه و هر آنچه که از دید مشتریان به دور است به واسطه آن انجام خواهد گرفت . به غیر از این دو جزء اصلی بسیاری از فروشگاه های الکترونیکی ، نیازمند یک بانک اطلاعاتی نیز هستند تا مشخصات کالاها ، مشتریان و اطلاعات دیگر را در آن ذخیره کنند .همچنین اجزای فرعی دیگری نیز ممکن است بنا به ویژگی های فروشگاه مورد نیاز باشند از جمله این اجزا می توان از ابزار پردازش پرداخت های مشتریان و همچنین ابزارهایی برای ارسال محصولات و خدمات از طریق اینترنت نام برد .
3.2.3- تجارت :C2C
انجام مزایده و مناقصه کالاها از طریق اینترنت ، در این گروه از تجارت الکترونیکی می گنجد نمونه ای از این نوع تجارت الکترونیکی که در حال حاضر به سرعت در حال رشد است را می توان در سایت ebay مشاهده کرد .
3.2.4 - تجارت B2A :
این نوع تجارت شامل تمام تراکنشهای تجاری ، مالی بین شرکت ها و سازمان های دولتی است . تامین نیازهای دولت توسط شرکت ها و پرداخت عوارض و مالیات ها از جمله مواردی است که می توان در این گروه گنجاند . این نوع تجارت الکترونیک در حال حاضر دوران کودکی خود را می گذارند ولی در آینده ای نزدیک و بعد از آن که دولت ها به ارتقاء ارتباطات خود به واسطه تجارت الکترونیکی توجه نشان دهند به سرعت رشد خواهد کرد[10] .
3.2.5- تجارتC2A :
این گروه هنوز پدیدار نشده است ولی به دنبال رشد انواع B2C وB2A دولت ها احتمالا تراکنش های الکترونیکی را به حیطه هایی همچون جمع آوری کمک های مردمی ، پرداخت مالیات بر درآمد و هرگونه امور تجاری دیگری که بین دولت و مردم انجام می شود گسترش خواهند داد .
3.2.6- تجارت:B2G
این نوع تجارت رد وبدل کردن اطلاعات تجاری بین تاجر تولید کننده و دولت است . تاجر تولید کننده ، تصویر و توضیحات کالا را قرار می دهد وامکان تماس مستقیم با خود را با ارائه تلفن ، فکس ، پست الکترونیک و... ایجاد می کند . بعدا دولت به عنوان مصرف کننده برای واحدهای تحت پوشش خود کالا را خریداری می نماید .
خرید و فروش در این سیستم به صورت عمده و ارسال ودریافت پول از طریق سیستم سنتی (عموما بانک ها) می باشد ، همچنین حمل وتحویل کالا به روش سنتی (عموما از طریق کشتی ، کانتینر و یا هواپیما) می باشد .
مشخصه های عمده این نوع تجارت عبارتند از :
حذف واسطه ها و دلال ها بین تولید کننده و دولت .
امکان جستجو و تحقیق بسیار سریع برای دولت جهت دستیابی به کالای با کیفیت و بهای مناسب .
امکان ارتباط مستقیم بین تولید کننده جهت دریافت نظرات دولت نسبت به کالای ارائه شده .
3.2.7- تجارت G2B:
این نوع تجارت ردوبدل کردن اطلاعات تجاری بین دولت به عنوان تولید کننده کالاو تاجر به عنوان خریدار کالا است . دولت به عنوان تولید کننده کالا مشخصات و تصاویر کالا را در سایت خود قرار داده و تاجر به عنوان خریدار کالا عمل می کند ولی بدیهی است خود مصرف کننده نیست و وی در نظر دارد این کالا را به تنهایی و یا به همراه کالاهای دیگر به مشتری مصرف کننده و به صورت تک فروشی بفروشد .
مشخصه های این نوع تجارت :
حذف واسطه و دلال های بین دولت و تاجر
امکان ارتباط مستقیم بین دولت وتاجرجهت دریافت نظرات تاجرنسبت به کالای ارائه شده .[11]
3.2.8- تجارت G2C :
این نوع تجارت دریافت بهای خدمات و کالای تولید شده توسط دولت از مصرف کننده است . دولت به عنوان مصرف کننده یک سری خدمات و کالاهای انحصاری به مصرف کننده امکان پرداخت بهای آن را به صورت مستقیم (online) می دهد .
دریافت پول از طریق یک واسطه به نام سیستم بانکی تجاری (merchant account) انجام می شود . ارائه خدمات و کالاها به طریق سنتی انجام می شود .
مشخصه بارز این نوع تجارت عبارتست از :
پرداخت مبلغ مورد نیاز به سهولت و از پشت کامپیوتر شخصی خود با داشتن کارت قابل شناسایی سیستم بانکی تجاری و صرفه جویی در وقت و انرژی مثل پرداخت قبوض آب ، برق ، تلفن ، گاز ، مالیات و ...
3.2.9- تجارت الکترونیکی به صورت فروش روی یک خط[12] :
تجارت الکترونیکی به طور دقیق انجام کارهای تجاری به صورت خط یا خرید و فروش محصولات و خدمات از طریق ویترین های وب است . کالاهایی که به این شکل خرید و فروش می شوند کالاهای فیزیکی مانند اتومبیل و یا خدمات تنظیم برنامه مسافرت ، مشاور پزشکی روی خط و یا آموزش از را ه دور است نوع دیگر کالا که به شکلی روزافزون به روی شبکه اینترنت خرید و فروش می شود کالای رقمی است . اخبار ، صورت تصویر ، پایگاه داده ، نرم افزار و تمام محصولات مبتنی بر دانش مثال هایی از کالای رقمی است . بدین ترتیب تجارت الکترونیک همانند فروش کاتالوگ یا فروش خانگی از طریق تلویزیون به نظر می رسد.
3.3- مدل های تجارت الکترونیکی[13,14] :
3.3.1- مدل Store front :
امروزه خرید online از امور روزمره در دنیا به شمار می رود که در عین حال از محبوبیت بسیاری نیز برخوردار است طبق آمار موجود در پایان سال 2005، 60 درصد از کاربران اینترنت به صورت online خرید کرده اند . مدل را می توان تداعی گر کلمه e-businss در ذهن کاربران دانست ، زیرا اکثر آنها واژهe-businss را معادلStore front می دانند . این مدل با ادغام اعمالی چون پردازش تراکنش ها مسائل امنیتی ، امور مربوط به پرداخت های onlineو ذخیره سازی اطلاعات ، فروشندگان اینترنتی را قادر به فروش کالا و خدمتشان بر روی وب کرده است که می توان این اعمال را پایه و اساس تبادلات مستقیم تجاری بر روی اینترنت دانست . برای اداره سایت های مبتنی بر این مدل لازم است تا فروشندگان ، لیستی از محصولات خود را در قالب کاتولوگ هایی در اختیار مشتریان قرار داده و سفارشات آن ها از طریق وب سایتی که به همین منظور طراحی شده دریافت می کنند . بسیاری از شرکت ها از روشی مشابه بنامEDI استفاده می کنند که این روش با استاندارد کردن مسائلی چون صورت پرداخت ها ، صورت حسابها و.... امان ایجاد نوعی اطلاعات بین مشتریان و شرکت های تجاری به صورت الکترونیکی را دراختیار می گذارد .
3.3.2- مدل Dynamic Pricing :
وب همان گونه که روش های تجارت را دگرگون کرد تغییراتی در نحوه قیمت در نحوه قیمت گذاری کالاها نیز ایجتد نمود . کمپانی های هم چون Priceline(http://www.priceline.com) و Imadia(http://www.imadia.com) این امکان را برای مشتریان فراهم ساخته اند تا قیمتهای پیشنهادی خود را درموردکالاها و خدمات بیان کنند . بسیاری از سایت ها با استفاده از راهبردهای منتخب در شرکت یا دیگر سایت ها و همچنین ارائه تبلیغات تجاری ، محصولات خود را با قیمتی مناسب و بسیار نازل و یا حتی رایگان عرضه می کنند . مبادله خدمات و ایجاد تحقیقات از دیگر روش های مورد استفاده شرکت ها برای جلوگیری از افزایش قیمت ها ست .
3.3.3- مدل Name-Your-Price :
مدل تجاری Name-Your-Price این امکان را دراختیار مشتریان قرارمی دهد تا قیمت کالا و سرویس های مورد نظرشان را تعیین کند سایتwww.priceline.com مثال مناسبی در این مورد است . بسیاری از شرکت هایی که از این مدل تجارت تبعیت می کنند با پیشگامان عرصه هایی چون حمل ونقل ، واگذاری اعتبار و صنایعی دیگر از این دست ، دارای نوعی مشارکت هستند . این صنایع پس از دریافت بهای مطلوب مشتری تصمیم به فروش کالا و یا خدمات خود می گیرند .
3.3.4- مدل Comparison Pricing :
مدل Comparison Pricing این امکان را برای مشتری فراهم می سازد تا با جستجو درمیان تمامی تجار اینترنتی ، کالا و یا خدمات دلخواهشان را با نازل ترین بها بیابند (همان طور که در سایت Bottomdollar.com) ، مشاهده خواهید کرد که این سایت ها غالبا درآمد خود را از راه شراکت با برخی از تجار به خصوص بدست می آورند . بدین ترتیب شما باید در استفاده از این خدمات دقت کنید زیرا الزاما پایین ترین قیمت موجود بر روی وب را دریافت نکرده اید . این در حالی است که دیگر سایتهای مشابه به امید کسب مشتریان بیشتر معروفترین فروشگاه های اینترنتی را جستجو می کند.
3.3.5- مدل مبادلات پایاپای Bartering :
یکی دیگر از روش های مدیریتی معمول در زمینه تجارت الکترونیکی مبادله خدمات پایاپای محصولات است سایت Ubarter.com(http://www.ubarter.com) سایتی است که درآن مشتریان معمولی و کمپانی های مختلف می توانند محصولات خود را در ازای دریافت کالاهای مطلوبشان بفروش برسانند . فروشنده یک پیشنهاد اولیه با هدف انجام یک مبادله پایاپای با خریدار و به منظور جلب موافقت نهایی مشتری ارائه می کند . مجموعه عظیمی از محصولات و خدمات موجود در این سایت با استفاده از همین روش قابل معامله هستند .
3.3.6- عرضه محصولات و خدمات رایگان :
بسیاری از کارآفرینان ، مدل تجاریشان را بر روی جریان تبلیغات بازرگانی استوار می سازند . شبکه های تلویزیونی ، ایستگاههای رادیویی ، مجلات ، رسانه های چاپی و غیره با سرمایه گذاری بر روی تبلیغات کسب درآمد می کنند . بسیاری از این سایت ها که معرفی خواهد شد به منظور انجام مبادلات پایاپای محصولات و خدمات با کمپانی های دیگر دارای نوعی مشارکت هستند .
سایت (http://www.iwon.com) یک سایت پر مخاطب است . این سایت مخاطبان را درقرعه کشی شرکت داده و هدایایی را به برندگان اختصاص می دهد .
سایت Freelotto.com سایت دیگری است که با تکیه بر درآمدی که از راه تبلیغات نصیب آن می شود جوایز گرانبهایی را به بازدید کنندگان عرضه می کند .
3.3.7- سرویس های ارائه خدمات مسافرتی online
هم اکنون کاربران وب قادرهستند به جستجوی و انجام مقدمات امور مسافرتی خود و به صورت Online بپردازند و بدین وسیله مبالغ کمتری را بابت انجام این گونه امور مصرف کنند . اطلاعاتی که قبلا تنها در آژانس های مسافرتی قابل دسترسی بود امروز بر روی وب ارائه می شود شما پایین ترین قیمت ها ، مناسب ترین زمان ها و بهترین صندلی ها خالی موجود مطابق با شرایط خودتان را به راحتی بر روی وب خواهید یافت .
3.3.8- انواع سایت های پرتال :
سایت های پرتال به بازدید کنندگان امکان می دهند تا تقریبا هر چیزی را که در جستجوی آن هستید در یک محل پیدا کنند این سایت ها معمولا حاوی اخبار ، وقایع ورزشی ، گزارش وضعیت هوا و همچنین امکان جستجو در وب هستند . بیشتر مردم هنگامی که واژه پرتال را می شنیدند ، اغلب به یاد موتورهای جستجو می افتادند . درواقع موتورهای جستجو ، نوعی از پرتال یعنی پرتال افقی هستند این گونه پرتال ها اطلاعات را درمجموعه بسیار گسترده ای از موضوعات مختلف جمع آوری می کنند .
نوع دیگر پرتال که به «پرتال عمودی» معروف است اطلاعات را درمجموعه خاصی از موضوعات جمع آوری می کند به عبارت ساده تر ، پرتالهای افقی ، عمومی و پرتال های عمودی تخصصی هستند .
خرید های online بخش عمده ای از سایت های پرتال را به خود اختصاص می دهند . سایت های پرتال به کاربران کمک می کنند تا اطلاعات زیادی را درمورد اقلام مورد جستجوی خود جمع آوری کرده و برخلاف برخی از بازارچه های خرید online امکان برگشت و گذار مستقل در فروشگاههای مختلف را در اختیار آنها قرارمی دهند برای مثال Yahoo! به کاربران اجازه می دهد . تا گشتی در سایت های مختلف بزنند ، اما امکان خرید اجناس و پرداخت بهای آن تنها از طریق Yahoo! امکان پذیر است .
سایت About.com به کمک سرویس ویژه ای موسوم به Site Guide که به مانند یک نماینده خرید برای کاربران انجام وظیفه می کند تجربه منحصر به فردی را در اختیار کاربران قرار می دهد . بهره گیری از امکانات سایت های پرتال جهت خرید online برای اکثر کاربران جالب است . هریک از سایت های پرتال تجربه تقریبا متفاوتی را دراختیار قرار می دهند .برخی دیگر از سایت های پرتال بابت درج پیوند فروشندگان ، مبالغی را از آن ها دریافت می کنند در حالی که این عمل در برخی دیگر از سایت ها به صورت رایگان انجام می پذیرد .برای نمونه سایت Goto.com به ازای هر فرآیند “Click-Thtough” که از جانب خریداران انجام می شود صورت حسابی را برای فروشنده مربوطه ارسال می کنند .سایت های دیگری هم ، چون About .com وAltavista.com از ارسال صورت حساب بابت تبلیغ کالاها و خدمات شرکت های عرضه کننده خودداری می کنند اما در این سایت ها پرداخت بهای کالاها و خدمات تنها از طریق آنها صورت می گیرد به این ترتیب بخشی از سود حاصل از خرید نصیب آن ها می شود .
142875800100003.4- برنامه زمانبندی استقرار:

فصل چهارم
طراحی سیستم
4.1- مقدمه ای بر رفتار خریدار و سیستمهای جذب مشتری[16]:
مدل‌های استانداردی برای رفتار خریدار توسط Booms(1981)& Bettman(1979) ارائه شده است. این ویژگی‌ها روی پاسخ مشتریان به پیام‌های بازاریابی تاثیرگذار است. برای یک بازاریاب اینترنتی، مرور فاکتورهایی که روی رفتار افراد تاثیر می‌گذارد بسیار حائز اهمیت است زیرا ممکن است لازم باشد که یک وب سایت بتواند خود را با مشتریان با فرهنگ‌های مختلف و پس‌زمینه‌های اجتماعی متفاوت هماهنگ سازد. همچنین ممکن است کاربران، سطوح تجربی متفاوتی را در استفاده از وب داشته باشند.
مطالعات نشان داده است که شبکه جهانی وب توسط گروه‌های مختلف کاربران به گونه‌های مختلفی استفاده می‌شود. Lewis &Lewis(1997) پنج دسته متفاوت از این کاربران وب را مشخص نموده‌اند:
: Direct Information Seekers
این کاربران به دنبال محصول، بازار یا اطلاعات کافی در رابطه با جزییات لوازم کلوپ‌های فوتبال و غیره می‌گردند. این نوع کاربران تمایل دارند که در استفاده از وب، تجربه کسب نمایند و مهارت‌های کافی در استفاده از موتورهای جستجو و دایرکتوری‌ها را بدست آورند. بررسی‌های شبکه جهانی وب GUV ( www.guv.gatech.edu) داده است که این افراد روش متمرکزتری برای استفاده از اینترنت دارند.
: Undirected Information Seekers
این کاربران، کاربرانی هستند که اغلب surfers نامیده می‌شوند. این کاربران بیشتر تمایل دارند که به جستجو روی اینترنت بپردازند و اغلب مراجعات آنها به سایت ها توسط hyperlink ها انجام می شود. اعضای این گروه، عموما افرادی تازه کار هستند( اما لزوما این گونه نیست) و احتمال اینکه روی تبلیغات bannerکلیک کنند بسیار بیشتر است.
: Directed Buyers
این خریدارها در هنگام خرید محصولات خاص به صورت برخط عمل می کنند. برای چنین کاربرانی، broker یا Cyber me diaries که ویژگی های محصولات و قیمت ها را مقایسه می کنند، محل های مهمی محسوب می شوند که اغلب به آن ها رجوع می کنند.
: Bargain hunters
این کاربران به دنبال تبلیغات فروشی مانند ارائه نمونه های مجانی یا انعام هستند. به عنوان نمونه، سایت cybergold (www.cybergold.com) به کاربرانی که تبلیغات هدفمند آن ها را بخوانند، پول ناچیزی می دهد.
: Entertainment Seekers
این ها کاربرانی هستند که به دنبال ایجاد تراکنش با وب به هدف سرگرمی و لذت بردن با وارد شدن به مسابقات یا سرگرمی ها می باشند .
هنگام طراحی یک سایت وب، توجه به فراهم آوردن اطلاعات و رهنمودهای هدایت کننده برای هر دسته از کاربرانی که در دسته مخاطبان نهایی قرار می گیرند، بسیار مفید می باشد. یک سایت خرده فروشی باید تمامی انواع کاربرانی که در بالا به آنها اشاره شد را در نظر بگیرند. در حالیکه ملاقات کنندگان یک سایت B2B اغلب Direct Information Seekers و خریدارها هستند. گرچه اینطور فرض می شود که کاربران در دسته های فوق قرار می گیرند، ولی ویژگی های کاربران می تواند بسته به اینکه در حال حاضر به چه هدفی از اینترنت ( سرگرمی یا کار) استفاده می کنند، تغییر نماید.
روش دیگر نگرش به رفتار مشتری در استفاده از وب سایت می تواند به پذیرش آن‌ وب سایت بستگی داشته باشد. فرایند ایجادسازگاری kotler(2005) از مراحل زیر تشکیل شده‌است:
1- آگاهی
2- علاقه
3- ارزیابی
4- آزمایش
5- سازگاری
حرکت کاربران در این گام‌ها مورد بررسی قرار گرفته است. این مدل برای سایت‌هایی که بسیار به آن‌ها رجوع می‌شود، مناسب است و برای مشتری که تنها یک بار سایتی را ملاقات می‌کند، مناسب نیست. نقش اینترنت در پشتیبانی از مشتریان در مراحل مختلف فرایند خرید باید درنظر گرفته شود. شکل 1-4 نشان می‌دهد که چگونه اینترنت می‌تواند برای پشتیبانی از مراحل مختلف فرایند خرید به کار رود. براساس تحلیلی که توسط Berthon انجام شده است، کارایی سنتی روابط با استفاده از وب سایت به تدریج از گام 1 به 6 افزایش می‌یابد. بررسی هر مرحله از فرایند خرید که در شکل 1-4 نشان داده شده است، می‌تواند مفید بودن اینترنت را زمانیکه در مراحل مختلف پشتیبانی از هدف‌های بازاریابی بکار می‌رود، نشان دهد.

شکل 1-4 استفاده از اینترنت برای مراحل مختلف خرید
4.2- ارائه یک مدل برنامه ریزی خطی برای بررسی رفتار کاربر:
یکی از قسمتهای اصلی تشکیل دهنده وب کاوی ، کاوش نحوه استفاده از وب است که خود در بر گیرنده مبحث بررسی رفتار کاربر میباشد.در حال حاضر وب سایتهای اینترنتی بزرگترین منبع تولید داده ها در دنیا میباشند که در آنها این داده ها در اشکال مختلفی نظیر متن ، عکس و سایر فرمتهای صوتی و تصویری تولید میشوند. با توجه به محدودیت توانایی های انسان ، حتی دیدن این حجم از داده ها هم برای بشر امکان پذیر نمیباشد. از این رو برای درک و استفاده موثر از این داده ها نیازمند به کار گیری الگوریتم ها و ابزارهای وب کاوی هستیم .یکی از قسمتهای اصلی تشکیل دهنده وب کاوی ، کاوش نحوه استفاده از وب سایت است که میتوان با بررسی رفتار مشتری به این امر دست یافت.هدف از این بخش ارائه مدلی جهت یافتن محتملترین مسیر حرکت مشتریان در سایت است که اهمیت بسیاری در بازاریابی اینترنتی دارد . شایان ذکر است که امروزه بسیاری از سایتها از چنین مدلهایی برای تشخیص نیازمندی مشتریان استفاده نموده و به عنوان مثال در دوره های زمانی مشخص ، محصولات مورد نیاز شما را به صورت ایمیل و یا کاتالوگهای اینترنتی ارسال مینمایند. از جمله معروفترین این سایتها میتوان به ebay و یا Alibaba اشاره نمود که با وجود تفاوتهای کاربری بسیار زیاد از بسیار مشابهی در زمینه تحلیل رفتار مشتری استفاده مینمایند.
4.2.1- تاریخچه مدلسازی بر روی رفتار مشتری :
برای تحلیل رفتار مشتری از مدلهای آماری و احتمالی مختلفی به منظور تشکیل الگوهای مسیر حرکت کاربران در وب سایتهای اینترنتی استفاده شده است.
بستاوروس در سال 2001 و زاکرمن و همکاران در سال 2003 از مدلهای مارکوفی برای پیش بینی صفحات بعدی درخواست شده به وسیله کاربران با در نظر گرفتن صفحات قبلی بازدید شده به وسیله آنها استفاده کرده اند. هابرمن و همکاران در سال 2005 یک روش قدم زنی تصادفی را برای مدل سازی تعداد صفحات درخواست شده به وسیله کاربران در یک وب سایت خاص به کار برده اند. سیدز و همکاران در سال 2007 نشاد داده اند که مدلهای سفارش اولیه مارکوف ، ابزار توانمندی برای کمک به دسته بندی انواع مختلف مشتریان میباشند. تمرکز تحقیقات مذکور و بیشتر کارهای انجام شده در زمینه علوم کامپیوتر بر روی پیش بینی با استفاده از الگوریتم های پنهان کننده ، دسته بندی و یا تولید کننده میباشد.
والری در سال 2009 به مدل سازی و شبیه سازی مشتری پرداخته و بیشتر مدل سازی یک مشتری منحصر به فرد مد نظر وی بوده است. این نوع مدل برای پیش بینی زمان مشاهده بعدی ، کل زمان مشاهده صرف شده برای مشاهده بعدی و زمان صرف شده برای مشاهده محصولات متفاوت به کار میرود. در این پروژه - ریسرچروشهای مختلف پیشبینی نیز مورد بحث و بررسی قرار میگیرند. دیوزینگر و هابر در سال 2010 به توصیف یک مطالعه موردی میپردازند که به وسیله ASK.net و شرکت SAS آلمان انجام شده است که هدف آن تقویت حضور در وب سایت و کسب دانایی در مورد مشتریان میباشد. گلدفارب تقاضای موجود برای ورودیهای اینترنتی را با استفاده از داده های جریان کلیک بیش از 2654 کاربر تخمین میزند. وی روش گوتدگنی و لیتل را برای فهم بهتر انتخاب ورودی های اینترنتی به مار میبرد. سیسمیرو و بایکلین در سال 2010 رفتار مشتریان مراجع به یک وب سایت را با استفاده از داده های ذخیره شده در فایلهای ثبت وقایع سرور آن وب مدل سازی کرده اند. در این مدل دو جنبه رفتار بازدید تست شده :
تصمیم مراجعه کنندگان به ادامه بازدید (از طریق ثبت نام و یا ارائه درخواست صفحات اضافه) و یا تصمیم به خروج از سایت.
مدت زمان صرف شده برای بازدید از هر صفحه.
4.2.2- مدل سازی :
4.2.2.1- انتخاب مدل مناسب برای مساله :
بعد از مروری کلی بر روی مساله مورد بحث ، مدل زنجیره ایمارکوف به عنوان مدلی مناسب برای حل مساله تحقیق انتخاب میگردد. در مواردی که محققان از مدلهای مارکوفی برای پیشبینی مسیر حرکت یک کاربر استفاده نموده اند به این مساله اشاره شده که صفحهk ام مشاهده شده به وسیله فرد اساسا وابسته به محتوا و خصوصیات موجود در صفحه k-1 ام انتخاب شده به وسیله وی میباشدکه این خود نشان دهنده صحت استفاده از مدلهای مارکوف درجه یک است.
در ادامه با در نظر گرفتن مدل مارکوف درجه 1 به عنوان مدلی مناسب برای مدل سازی این مساله به تعریف پیشامد بازدید یک کاربر از سایت با استفاده از این مدل میپردازیم. با فرض اینکه وب سایت ما دارای N صفحه متمایز است ، این پیشامد شامل توالی صفحات مشاهده شده به وسیله کاربر در بازدید که ممکن است در این مسیر بازدید یک صفحه مشخص چندین بار مشاهده شود. برای نشان دادن پیشامد رفتار بازدید از متغیرهای … KL، K3، K2، K1 استفاده میکنیم که در آن اندیس L نشان دهنده تعداد صفحات مشاهده شده به وسیله وی میباشد. با فرض مشاهده L صفحه از وب سایت توسط کاربر مورد نظر ، متغیر های تصادفی … KL، K3، K2، K1 نشان دهنده نوع صفحات انتخابی در مسیر طی شده به وسیله کاربر در یک بازدید وی میباشند. در اینجا برای نشان دادن هر پیشامد مسیر حرکت یک کاربر ، علاوه بر نمایش توالی صفحات طی شده به وسیله وی ، برای نمایش ورود و خروج به وب سایت از یک گره مجازی (0) استفاده میشود که گره بعد از آن در ابتدای مسیر ، نشان دهنده اولین صفحه مشاهده شده به وسیله کاربر و گره قبل از آن در انتهای مسیر نشان دهنده آخرین صفحه مشاهده شده به وسیله وی میباشد. به این ترتیب برای هر پیشامد مسیر بازدید یک کاربر از سایت داریم : 0K1=KL= که در آن L برابر تهداد صفحات مشاهده شده به وسیله وی از سایت در این بازدید به اضافه 2 میباشد. اگر کاربر وارد وب سایت شده و به ترتیب از صفحات 1و2و5و1 بازدید کند و از وب سایت خارج شود ، پیشامد بازدید وی مطابق شکل 2-4 نمایش داده میشود :

شکل 2-4 : نمایش پیشامد بازدید

شکل 3-4 : پیشامد بازدید برای یک کاربرخاص در حالت کلی
با توجه به تعاریف ارائه شده ، بدیهی است که همواره متغیر L بزرگتر از 2 میباشد و همچنین برای مدل سازی تابع هدف ، پیشامد کلی شکل 3-4 را برای یک کاربر خاص در نظر گرفته و رابطه احتمالی آن را مینویسیم:
PA=PK1=0,K2=k2,K3=k3,……,Kl-1=kl-1,Kl=0=P0Kl-1*PKl-1Kl-2*……*PK3K2*PK20 با توجه به رابطه احتمالی به دست آمده ، هدف ما یافتن مقدارهایی برای متغیر تصادفی K به گونه ای است که احتمال کل یا همان P(A) حداکثر شود.
4.2.2.2- مدل ریاضی پیش بینی مسیر حرکت یک کاربر
در ادامه برای یافتن max{k1,k2,….,kl}P(K) با استفاده از برنامه ریزی صفر و یک ، ابتدا تابع هدف P(K) را که با استفاده از مدل زنجیره مارکوف درجه 1 مدل سازی میشود ، با به کار گیری تبدیل مناسب به تابع هدف روش برنامه ریزی صفر و یک تبدیل میکنیم. سپس محدودیتهای این مدل برنامه ریزی را نوشته و مدل نهایی را میابیم.
4.2.2.3- مدل سازی تابع هدف برنامه ریزی صفر و یک
فرض کنید وب سایت ما 10 صفحه متمایز دارد. مسیر حرکت موجه در شکل زیر نمایش داده شده است. در این پیشامد فردی در یک بار بازدید خود از وب سایت ابتدا وارد سایت شده و صفحه 2 را به عنوان اولین صفحه مشاهده میکند. سپس به ترتیب صفحات 7و2و7و4 را دیده و از سایت خارج میشود. مسیر و گراف حرکت این کاربر معادل شکل 4-4 میباشد.

شکل 4-4 : مسیر و گراف حرکت کاربری با ترتیب صفحات 2و7و2و7و4
برای مدل سازی تابع هدف این مساله با فرض اینکه پارامتر n برابر تعداد صفحات وب سایت باشد ، متغیر عدد صحیح xij را برابر با تعداد دفعات حرکت کاربر از صفحه i به صفحه j تعریف میکنیم . بنابر این در مثال فوق داریم :
X02=1 , x27=2 , x72=1 , x74=1 , x40=1
For all other i,j xij=0
maxPa=maxk1,k2,….,klPK = maxk1,k2,….,klP{K1=0,K2=k2,….Kl-1=kl-1,Kl=0=maxk1,k2,…,klP0Kl-1PKl-1Kl-2……PK3K2PK20 به این ترتیب ابتدا به نظر میرسد که مسئله ما یک مساله برنامه ریزی عدد صحیح میباشد . اما یک ویژگی بسیار مهم در مدلهای مارکوفی درجه 1 ، مدل ما را به یک مدل برنامه ریزی صفر و یک تبدیل میکند. ویژگی مذکور به شرح زیر است :
در مدل مارکوف درجه 1 ، هر مسیر دارای گره تکراری به جز گره صفر قابل تبدیل به مسیر بدون گره تکراری بجز گره صفر با مقدار تابع هدف بیشتر میباشد.


شکل 5-4 : پیشامد بازدید عمومی S که دارای حداقل یک گره تکراری k است.
برای اثبات این ادعا شکل 5-4 را در نظر بگیرید که پیشامد بازدید عمومی S را که حداقل دارای یک گره تکراری k است ، نشان میدهد. این پیشامد بازدید عمومی را میتوان به سه بخش اصلی افراز کرد. بخش A که در برگیرنده توالی صفحات طی شده در این پیشامد از ابتدا تا قبل از اولین گره k است. بخش B که در بر گیرنده خود دو تکرار گره k و تمامی گره های بین این دو تکرار است و در نهایت بخش c که در بر گیرنده توالی صفحات مشاهده شده بعد از دومین گره k تا انتهای این پیشامد بازدید عمومی است. احتمال رخ دادن پیشامد عمومی S به شرح زیر است.
PS=P0Kl…PKnK*PKKn-2….PKKm *PKmKm-1….PK10حال اگر قسمت B را که در بر گیرنده هر دو گره تکراری و کلیه گره های بین آنهاست از پیشامد عمومی S حذف کرده و فقط یک گره k را جایگزین آن کنیم پیشامد S| حاصل میشود که در شکل 6-3 نمایش داده شده است :
PS|=P0Kl…PKnK*PKKm *PKmKm-1….PK10
شکل 6-4: مشاهده جریان حرکتی کاربر
با توجه به این مطلب که احتمال همواره مقداری بین صفر و یک دارد ، داریم :
PkKm>PKKn-2….PKKmپس میتوان نتیجه گرفت که همواره PS|>PS است.
همانطوری که دیدیم با حذف دو گره تکراری و تمامی گره های بین آنها و جایگزینی یک گره از همان نوع به جای آنها پیشامدی با احتمال وقوع بیشتر حاصل شد. حال اگر به ازای تمامی گره های تکراری این پیشامد ، این کار را انجام دهیم در نهایت یک پیشامد بازدید بدون گره تکراری با مقدار احتمال وقوع بیشتری نسبت به تمام پیشامدهای قبلی حاصل میشود و ویژگی مذکور به اثبات رسیده است.
با توجه به ویژگی مذکور در میابیم که جوابها با xij های بزرگتر از یک گرچه ممکن است موجه باشند اما هرگز بهینه نیستند. بنابر این برای یافتن جواب بهینه مسئله برنامه ریزی عدد صحیح قبلی کافی است جواب مسئله برنامه ریزی صفر و یک جدید را یافت چرا که جواب بهینه مسئله برنامه ریزی صفر و یک جدید قطعا جواب بهینه مسئله برنامه ریزی عدد صحیح قبل هم میباشد.
در این حالت متغیر جدید xij در صورتی که کاربر از صفحه i به j رفته باشد برابر 1 و در غیر این صورت برابر 0 خواهد بود. برای محاسبه تابع هدف P(K) برای این پیشامد جدید با استفاده از مدل زنجیره مارکوف درجه 1 داریم.
P(K)= P(K1=0, K2=2, K3=7, K4=4, K5=0)=P|k
با استفاده از مدل زنجیره مارکوف درجه 1 احتمال پیشامد بالا برابر است با :
P|k=P(0|4)p(4|7)P(7|2)P(2|0) =>
ln P|k=ln(p(0|4))+ln(P(4|7))+ln(P(7|2))+ln(P(2|0)) =>
ln P|k=x40 ln(f(0|4)) + x74ln(f(4|7)) + x27ln (f(7|2)) + x02 ln(f(2|0))
بنابر این در حالت کلی برای هر توالی ممکن (موجه) از صفحات بازدید شده میتوان تابع هدف صفر و یک زیر را تعریف نمود :
F=lnPK=lnPk/=j=0ni=0nxijln⁡(fji)lnfji=pijF=lnPk/=j=0ni=0nPijxijmaxF ≡min-Fmin-F=min(-j=0ni=0nPijxij)cij=-pijmin-F=minj=0ni=0ncijxij لازم به ذکر است که در اینجا منظور از f(j|i) ، درایه واقع در سطر i ام و ستون j ام ماتریس انتقال مدل مارکوف درجه یک برای کاربر مورد نظر است که برابر احتمال رفتن از صفحه i ام به صفحه j ام میباشد و با ساتفاده از فراوانی نسبی حرکت کاربر از صفحه iام به صفحه jام نسبت به کل حرکات او در لاگ فایلهای سرور مورد نظر محاسبه میشود.
مدل سازی محدودیتهای برنامه ریزی صفر و یک
با در نظر گرفتن گراف مسیر طی شده در مثال قبل میتوان کلیه محدودیتهای این مساله برنامه ریزی صفر و یک را به این صورت بیان نمود :
در هیچ یک از مسیرهای بازدید موجه این مساله ، یک صفحه خاص چند بار پشت سر هم بلافاصله مشاهده نمیشود. در واقع تکرار چند بار پشت سر هم و بلافاصله یک صفحه خاص در یک مشاهده بازدید را یک بار مشاهده آن در نظر میگیریم . در واقع در گراف مسیر بازدید ، لوپ (حلقه) به طول صفر نداریم (شکل 7-3). در واقع داریم : xij=0 if i=j
در طول مسیر بازدید به هر گره ای که وارد میشویم باید بتوانیم از آن خارج شویم :
i=0nxik=j=0nxkj , k=0,1,…,nهر پیشامد مسیر بازدید از گره مجازی صفر شروع و به آن هم ختم میشود :
i=0nxi0=1محدودیت زیر که همان محدودیت شروع از گره مجازی صفر است ، خود به خود و با در نظر گرفتن محدودیتهای 2 و3 با هم همواره برقرار میباشد.
i=0nx0j=1در هیچ یک از مسیرهای موجه برای این مساله برنامه ریزی صفر و یک مسیر بدون گره صفر نداریم.
yi=j=0nxij for all ii∈k/j∈kxij≥yhS=0,1,2,…,nfor each h∈K/,K∁S and 0∈KK/=S-Kمحدودیت حذف کلیه جواب ها با گره های تکراری به شرح زیر است
Yi={0,1} for all i
در نهایت کلیه متغیرهای Xijاز نوع عدد صفر و یک میباشند
Xij={0,1} for all i , j
4.2.3- استفاده از خروجی مدل :
با استفاده از جواب مساله فوق میتوان به تحلیل علایق مشتریان و تعیین اهداف اصلی آنها برای مراجعه به سیستم پرداخت ، با مشخص شدن علایق مشتریان میتوان صفحه ورودی سایت را به گونه ای طراحی نمود که به Cookie های موجود بر روی سیستم کاربر حساس بوده و با توجه به مشخصات کاربر ، محصولات متفاوتی را در این صفحه نشان دهد به عنوان یک مثال عملی برای این مطلب میتوان به سایت Ebay.com اشاره نمود. همچنین میتوان به صورت دوره های روزانه و هفتگی بسته به نوع علایق مشتریان آنها را از جدیدترین محصولات و جدیدترین لیست قیمت برای محصولات مورد علاقه از طریق سامانه پیام کوتاه و یا Email آگاه نمود. البته در صورت بازاریابی و معرفی محصول به مشتریان از طریق Email حتما میبایستی قواعد ارسال ایمیل گروهی را رعایت کرد چرا که در صورت ازدیاد ایمیل های ارسالی امکان شناخته شدن سرور سایت به عنوان Spamer افزایش میابد. میتوان از سایت Alibaba.com به عنوان یک مثال برای این نوع بازاریابی نام برد.
4.3- شرایط کیفی لازم برای سرور وب سایت[16]:
در اینجا به بیان برخی ویژگیهای لازم برای سیستم سرور وب سایت میپردازیم. لازم به ذکر است که وجود برخی از این ویژگیها مهم و حیاتی است و برخی دیگر از اهمیت کمتری برخوردارند. جدول 1-4 به بیان مشخصه های لازم به همراه درجه اهمیت آنها برای سرور وب سایت و بانک اطلاعاتی انبار و مشتریان میپردازد.
جدول 1-4 : مشخصه های لازم به همراه درجه اهمیت آنها برای سرور وب سایت
اهمیت پایین اهمیت کمتر مهم بسیار مهم ویژگی
قابل استفاده
امنیت
کارایی
دقت سیستم

—d1142

اگر چه ساخت تمام برنامههای کاربردی در زبان اسمبلی ممکن است (و بسیاری از مردم این کار را انجام دادهاند.)، زبانهای سطح بالا مانند C، بیسیک و کوبول، برای این کار مناسبتر میباشند. اولین نسخه از صفحه گسترده ضرب جهانی، لوتوس 1-2-3، به طور کامل در زبان اسمبلی 8086 نوشته شده و از قضا، بازنویسی آن در زبان به فرض سطح بالایC است که تقریباً شرکت را در اواخر 1980 ورشکست کرد [3].
2-2-2 صفحه گسترده‌ها و زبان‌های نسل چهارمبرنامههایی مانند لوتوس 1-2-3 و پیش ساز آن VisiCalc دیدگاه افرادی که میخواهند برنامه بنویسند را تغییر اساسی میدهند. یک نسل کامل از حسابداران، تحلیلگران مالی، دانشمندان و مهندسان به این درک رسیدند که آن‌ها میتوانند موارد آماده به استفاده و همچنین راه‌حل‌ها را که تنها با یک صفحه گسترده و دانش کمی از ماکروها مسلح شدهاند برای خود توسعه دهند. ماکروهای صفحه گسترده احتمالاً یکی از اولین زبانهای خاص دامنه برای پیدا کردن راه خود در خارج از صومعه جامعه فناوری اطلاعات و در دست کاربرند [3].
زبان‌های نسل چهارم، نسبت به زبانهای سطح بالای سنتی که به عنوان نسل سوم زبانها شناخته میشوند به عنوان زبانهای کارآمدتری برای توسعه برنامههای کاربردی تبلیغ شده‌اند و به همین دلیل افراد از فکر کردن به این نکته که سن برنامهنویسهای حرفهای به یک پایان میرسد و اینکه یک کاربر عادی کسب‌وکار میتواند از یک زبان نسل چهارم برای توسعهی برنامهی کاربردی خود استفاده کند، عفو میشوند.
پیچیدگی اکثر برنامه‌های کاربردی به این است که ساخت آن‌ها با چند ساختار واضح ممکن باشد. زبانهای نسل چهارم تمایل دارند که یک محیطی کلیدی، به همراه ابزارهای یکپارچه نرم‌افزار و محیط زمان اجرا باشند. محیطی که زبان نسل چهارم ارائه میکند برنامهنویس را محدود میکند، اما برنامههای کاربردی با یک زبان نسل چهارم میتوانند با سرعت بالا و با حداقل مقدار برنامهنویسی ساخته شوند.
زبانهای نسل چهارم با درک مدرن از یک زبان خاص دامنه فرق دارد. به طور کلی به زبان خاص دامنه به گونهای نگریسته میشود که یک زبان کوچک با یک هدف خاص باشد و یک زمان اجرا و یا یک مجموعه ابزار کامل را در هنگام استفاده تحمیل نکند. بهترین زبانهای خاص دامنه میتوانند باهم آمیخته و تطبیق داده شوند و در ترکیب با یک زبان برنامهنویسی همه منظوره مانند C++ یا جاوا استفاده شوند تا برنامههای کاربردی را بسازند.
2-2-3 برنامه‌نویسی زبان گراوقت آن است که انقلاب فنآوری جدیدی در توسعه نرم‌افزار آغاز شود و شکل این انقلاب در حال روشن و روشنتر شدن است. مدل فکری برنامهنویسی بعدی تقریباً در راه است که هنوز به طور کامل شکل نگرفته است و بخشهای مختلف نامهای مختلفی همانند برنامهنویسی عمدی، برنامهنویسی مولد و غیره روی آن میگذارند. یک پیشنهاد خوب اتحاد تمام این رهیافتهای جدید تحت نام «برنامه نویسی زبان گرا» است.
نگرش امروزی به برنامهنویسی، پیشفرضهای حیاتی در خود دارد که برنامهنویس را محدود کرده است و باید اعتقادات سنتی کنار گذاشته شود. زبانهای برنامهنویسی سنتی از جمله زبان برنامهنویسی شیءگرا با اینکه عملکرد خوبی دارند اما زمانی که در برابر مشکلات بزرگ استفاده میشوند، شکاف ایجاد میکنند. اینجا صحبت در مورد محدودیتهای برنامهنویسی است که برنامهنویس را مجبور میکند مانند رایانه فکر کند به جای اینکه رایانه را مجبور کند که بیشتر شبیه برنامه‌نویس فکر کند. اینها به طور جدی، محدودیتهایی است با ریشههای عمیق که برای غلبه بر آنها تلاشهای بسیاری لازم است و باید به طور کامل راه نوشتن برنامه دوباره تعریف شود [2].
ساخت برنامههای کاربردی از تعداد زیادی از زبانهای خاص دامنه کوچک که مختص فضای مسئله خاصی هستند، در یک سبک توسعه، برنامهنویسی زبان گرا نامیده میشود. این سبک از برنامه‌نویسی، هنگامی که برنامهنویس HTML، CSS، SQL و جاوا را برای ساخت برنامه‌های کاربردی باهم ترکیب کرده و تطابق میدهد، تا اندازهای برای اکثر توسعه‌دهندگان تبدیل به یک هنجار میشود. محور برنامه‌نویسی زبان گرا این است که همهی ما باید به ورای بهرهبرداری از این زبانهای عمومی که در دسترس هستند برویم و زبانهای خاص دامنه خودمان را پیادهسازی کنیم که فضای مسئله‌ی خاصی را نشان میدهند که ما در حال کار کردن روی آن هستیم [5].
در حالت ایده آل، برنامهنویس بودن به این معنی است که بتوان هر کاری را با آزادی و کنترل کامل بر روی یک رایانه انجام داد؛ اما در واقعیت، برنامهنویسان امروزه آزادی محدودی دارند. مطمئناً آنها میتوانند هر کاری را بر روی یک رایانه انجام دهند، اما برای برخی از کارها باید سالها تلاش کنند درحالی‌که برای انجام آن کار ممکن است به زمان خیلی کمتری نیاز باشد. برنامهنویسان خود را محدود کردهاند زیرا به شدت به زیرساختهای برنامهنویسی یعنی زبان و محیطی که از آن استفاده میکنند وابسته هستند که به راحتی نمیتوانند تغییرشان دهند.
اگر برنامهنویس میخواهد در یک زبان توسعههایی ایجاد کند، باید در انتظار طراح زبان بماند تا آن را به‌روزرسانی کند. اگر نیاز به قدرت بیشتری از محیط توسعه یکپارچه دارد، باید منتظر بماند تا فروشنده آن محیط، ویژگیهای جدیدی به آن اضافه کند. این وابستگی است که آزادی کامل را محدود میکند. مطمئناً، برنامهنویس میتواند برای خود مترجم و یا محیط توسعه یکپارچه بنویسد. به همین دلیل کار بر روی ویرایشگرهایی مانند IntelliJ IDEA شروع شد، چرا که اکثر برنامهنویسان از وابسته بودن به مترجمهای جاوای موجود که ضعیفاند خسته شده بودند؛ اما این کار نیازمند زمان زیاد و تلاش فراوان است و به سادگی برای همهی برنامهنویسان عملی نیست. تفاوت بزرگی میان آزادی نظری و آزادی عملی وجود دارد. هنگامی که در مورد آزادی در اینجا صحبت میشود، منظور آزادی عملی است. راه دستیابی به این آزادی عملی، کاهش سطح وابستگی است. به عنوان مثال، یکی از اهداف اصلی جاوا کاهش وابستگی به سیستم‌عامل است که به توسعهدهندگان آزادی میدهد بر روی سیستم‌عامل‌های مختلف توسعهی خود را انجام دهند؛ بنابراین، برای به دست آوردن آزادی در زبان و محیط، باید وابستگی برنامه به آن‌ها کاهش یابد.
تمام زبانهای همه منظوره، مانند جاوا یا C++، به برنامهنویس توانایی انجام هر کاری را با یک رایانه میدهند. این حداقل به صورت نظری درست است، اما همان طور که بعداً نشان داده خواهد شد، زبانهای همه منظوره تمایل به بی‌فایده بودن دارند. متناوباً، میتوان از زبان‌های خاص دامنه استفاده کرد چرا که در یک دامنه مسئله‌ی خاص بهرهوری بیشتری دارند. مانند SQL برای نوشتن کوئریهای پایگاه داده که در حوزهی خود بهرهوری بالایی دارند. قدرت زبانهای خاص دامنه، مختص دامنه بودن است که مادامی که هر برنامه در دنیای واقعی شامل حوزههای مختلف باشد همچنین ضعف آنها نیز به شمار میرود [2].
این یک استفهام برای اهداف عمومی در مقابل دامنه خاص نیست. برنامهنویس تمام آزادیها را میخواهد تا قادر به انجام هر کاری باشد و در همان زمان نیز بالاترین بهرهوری را داشته باشد. هنوز برای انجام این کار هیچ راه خوبی وجود ندارد. در حالت ایده آل، میتوان از زبانهای مختلف برای هر بخش تخصصی از برنامه استفاده کرد و همه باهم به طور منسجم کار کنند و محیط نیز، به طور کامل از این زبان با فاکتوردهی مجدد، تکمیل کد، هدایت و تمام ابزارهای مفید دیگر که برای زبانهای اصلی در دسترس هستند، حمایت میکند. برای رسیدن به این استقلال نیاز است تا در ایجاد، استفاده مجدد، تغییر زبان و محیط آزادی وجود داشته باشد. اگر مشکل توسعهی آسان زبان و محیط حل شود، یک جهش بزرگ رو به جلو برای برنامهنویسان خواهد شد. این همان جایی است که زبان برنامه‌نویسی گرا پا به میدان میگذارد.
برای درک اینکه زبان برنامه‌نویسی گرا چیست، ابتدا برنامهنویسیهای اصلی امروزی بررسی خواهند شد. میتوان گفت این زبانها به طور تقریبی مراحل زیر را طی میکنند:
فکر: یک برنامه باید نوشته شود، بنابراین باید یک مدل مفهومی در ذهن برنامهنویس در مورد چگونگی حل مشکل تشکیل شود.
انتخاب کردن: برنامهنویس تعدادی از زبانهای همه منظوره را برای نوشتن راه حل انتخاب میکند (مانند جاوا یا C + +).
نوشتن: برنامهنویس راه حل را با انجام یک نگاشت دشوار از مدل مفهومی خود به زبان برنامهنویسی می‌نویسد.
گام برنامهنویسی گلوگاه است زیرا در بسیاری از موارد نگاشت کاری آسان یا طبیعی نیست ( REF _Ref375943816 h شکل ).
شکل 2-1: برنامه‌نویسی جریان اصلی با یک زبان همه‌منظوره [2]روش ذکرشده برای برنامهنویسان در بیان برنامههای پیچیده، روشی کارا نیست و این امر ثابت شده است. در مقابل، برنامهنویسی زبان گرا به این‌گونه کار میکند:
فکر: یک برنامه باید نوشته شود، بنابراین برنامهنویس باید یک مدل مفهومی در ذهن خود در مورد چگونگی حل مشکل شکل دهد.
انتخاب کردن: برنامهنویس تعدادی از زبانهای خاص دامنه را برای نوشتن راه حل انتخاب میکند.
ایجاد: اگر هیچ زبان خاص دامنه مناسبی برای مسئله‌ی وجود نداشت، برنامهنویس زبانی ایجاد میکند که مناسب باشد.
برنامه‌نویسی: با انجام یک نگاشت نسبتاً مستقیم از مدل مفهومی خود به زبانهای خاص دامنه، راه حل را مینویسد.
در حال حاضر، گام برنامهنویسی بسیار کمتر از این است که یک تنگنا باشد چرا که زبانهای خاص دامنه، ترجمهی مسئله به چیزی که برای رایانه قابل‌درک باشد را بسیار سادهتر میکنند ( REF _Ref375943965 h شکل ). ممکن است این‌گونه به نظر برسد که مشکل فقط به «مرحلهی ایجاد» منتقل شده است، اما ترکیبی از ابزارهای پشتیبانی و استفاده از برنامه‌نویسی زبان گرا این مرحله را بسیار آسانتر میکنند.
شکل 2-2: برنامه‌نویسی زبان گرا با زبان خاص دامنه [2]هدف برنامهنویسی زبان گرا این است که باید بتوان بر حسب مفاهیم و تصاویر ذهنی، روی مسئله کارکرد به جای اجبار در ترجمه ایدهها و مفاهیمی که یک زبان همه منظوره قادر به فهم آنها باشد; به عنوان مثال کلاسها، روشها، حلقهها، شرطی و غیره. برای رسیدن به این هدف، به استفاده از زبانهای خاص دامنه نیاز است و آنها باید ایجاد شوند.
2-4 برنامه در برنامه‌نویسی زبان گراامروزه، اکثر برنامهنویسان فکر میکنند برنامهنویسی یعنی نوشتن مجموعهای از دستورالعمل‌ها برای رایانه دنبال شوند. اینگونه آموزش داده شده است که رایانه‌ها بعد از ماشین تورینگ مدلسازی شدند و بنابراین آن‌ها بر حسب مجموعهای از دستورالعملها فکر میکنند؛ اما این دیدگاه برنامهنویسی ناقص است. این معنی برنامهنویسی هدف‌دار را دچار سردرگمی میکند.
زمانی که یک مسئله باید حل شود، برنامهنویس در سر خود در مورد راه حل فکر میکند. این راه حل در واژهها، تصورات، مفاهیم، ​​افکار و یا هر چیز دیگری نشان داده شده است. این یک مدل است در سر برنامهنویس که چگونه این مسئله باید حل شود. او تقریباً هرگز در مورد آن به عنوان یک مجموعهای از دستورالعملها فکر نمیکند، بلکه به آنها به چشم مجموعهای از مفاهیم وابسته به هم نگاه میکند که مخصوص دامنهای هستند که در آن کار میکند. برای مثال، اگر در دامنه رابط کاربری گرافیکی فکر میکند، به اینگونه میاندیشد که «من میخواهم این دکمه به اینجا برود، این فیلد به اینجا برود و این جعبهی صفحه خالی باید یک لیست از برخی از دادهها را در خود داشته باشد.» حتی ممکن است آن را در ذهن خود بدون هیچ‌گونه کلمهای به تصویر بکشد.
این مدل ذهنی یک راه حل است زیرا میتواند این مدل را برای یک برنامهنویس دیگر با جزئیات کافی توضیح دهد به طوری که برنامهنویس دیگر میتواند با آن یک برنامه بنویسد (به عنوان مثال در جاوا) که این برنامه مسئله را حل خواهد کرد و نیازی ندارد که راه حل را بر حسب یک زبان برنامهنویسی توضیح دهد، برنامه میتواند تقریباً در هر شکلی توضیح داده شود. برای اینکه توضیح دهد که چگونه یک فرم گرافیکی را ذخیره کند، فقط فرم را ترسیم میکند. به عنوان مثال، اگر این طراحی به اندازه کافی جزئیات را گفته باشد، بنابراین طراحی به خودی خود نشان‌دهنده راه حل است. برنامه باید چنین بازنماییهای خاص دامنهای باشد؛ به عبارت دیگر، باید یک روش باشد که به برنامهنویس اجازه دهد تا از این بازنمایی به عنوان یک برنامهی واقعی استفاده کند، نه فقط به عنوان یک راه برقراری ارتباط با دیگر برنامه‌نویسان؛ بنابراین این منجر به تعریف غیررسمی از برنامه میشود: برنامه هر گونه راه حل بدون ابهام یک مشکل است. یا به بیان دقیق تر: برنامه هر مدل تعریف‌شده‌ی دقیق از یک راه حل برای بعضی از مسائل در برخی از دامنههاست که با استفاده از مفاهیم دامنه بیان شده است.
این است دلیل اصلی که برنامهنویسان باید این آزادی را داشته باشند تا زبان خود را به گونهای ایجاد کنند که بتوانند راه‌حل‌ها را در اشکال طبیعی بیشتری بیان کنند. زبانهای همه منظوره بدون ابهام هستند، اما بیش از حد طولانیاند و گزافهگویی دارند و همچنین مستعد خطا هستند. زبان طبیعی (به عنوان مثال انگلیسی) بسیار غنی است، اما در حال حاضر بیش از حد دشوار است چرا که بسیار غیررسمی و مبهم است.
باید به راحتی بتوان اقدام به ایجاد زبانهای خاص دامنه رسمی و با تعریف دقیق کرد؛ بنابراین زبان برنامه‌نویسی گرا نه فقط برای نوشتن برنامههاست، بلکه زبانی را نیز ایجاد میکند که با آن بتوان برنامهها را نوشت؛ بنابراین برنامهها نزدیکتر به دامنهی مسئله نوشته خواهد شد به جای دامنهی مجموعهای از دستورالعملهای رایانه و به گونهای که نوشتن آنها بسیار ساده‌تر باشد.
همه این ایده را دارند که یک برنامه به عنوان یک متن ذخیره شده است، یعنی یک جریان از کاراکترها. پس از همهی اینها، ابزارهای بیشماری برای ویرایش، نمایش و دست‌کاری متن وجود دارد. امروزه بخشهای مرکزی زبانهای برنامهنویسی دستور زبان، تجزیه کنندهها، مترجم‌ها و اشکالزداهای خط گرا هستند؛ اما متن برنامه فقط یک نماینده از این برنامه است. برنامهها متن نیستند. اگر برنامهها وادار شوند که متن باشند، مشکلات بسیاری به وجود خواهد آمد که همگان ممکن است حتی از آن آگاه نباشند چرا که به راههای مختلف برای ذخیره و کار با برنامهها نیازاست.
هنگامی که یک مترجم کد منبع را ترجمه میکند، متن را به یک ساختار درخت مانند گراف تجزیه میکند که «درخت نحوی انتزاعی» نامیده میشود. برنامهنویسان در هنگام خواندن کد منبع، اساساً همان عملیات ذهنی را انجام میدهند. هنوز باید در مورد ساختار درخت گونه‌ی برنامه فکر کنند. به همین دلیل است که کروشه و پرانتز و مانند آنها وجود دارند. همچنین به همین دلیل است که نیاز به قالب و تو رفتگی کد و دنبال کردن قراردادهای برنامهنویسی دارند، چرا که این کار خواندن کد منبع را آسان تر میکند. آنها متوسل به ذخیرهسازی متن میشوند به این دلیل که در حال حاضر، راه جهانی و راحت برای خواندن و ویرایش برنامهها با یک ویرایشگر متن است؛ اما باز هم هزینهای پرداخت میشود چرا که نمایشدهندههای متن برنامهها دارای اشکالات بزرگاند، مهم‌ترین آنها این است که گسترش زبانهای برنامهنویسی مبتنی بر متن بسیار دشوار است. اگر برنامهها به صورت متن ذخیره شوند، برنامهنویس نیاز به یک دستور زبان بدون ابهام دارد تا بتواند این برنامه را تجزیه کند. از آنجا که ویژگیها به زبان اضافه‌شده‌اند، ایجاد گسترشهای جدید در برنامه به گونهای که زبان مبهم نشود، کار بسیار دشواری است. نیاز است انواع بیشتری از کروشه‌ها، عملگرها، کلمات کلیدی، قواعد سفارش، تودرتو و غیره اختراع شود. طراحان زبان مقادیر زیادی از زمان خود را صرف تفکر در مورد نحو متن کرده و تلاش میکنند راه‌های جدیدی برای گسترش آن پیدا کنند.
اگر میخواهیم ایجاد زبان را ساده سازیم، باید نمایش و ذخیرهی برنامه، از خود برنامه جدا شود. باید برنامه به طور مستقیم به عنوان یک گراف ساختار ذخیره شود، این کار اجازه میدهد هرگونه گسترشی که نیاز است در برنامه ایجاد شود. گاهی اوقات، حتی به کل نیازی به در نظر گرفتن ذخیره‌سازی متن وجود ندارد. امروزه یک مثال خوب، یک صفحه گسترده اکسل است. اکثر مردم به طور کلی نیاز ندارد با قالب ذخیره‌شده سروکار داشته باشند، در آنجا همیشه زمانی که یک فرضیه مطرح میشود ویژگیهای ورودی و خروجی وجود دارد. تنها دلیل واقعی که امروزه از متن استفاده میشود این است که هیچ ویرایشگری که بهتر از ویرایشگرهای متنی باشد وجود ندارد؛ اما میتوان این را تغییر داد.
مشکل این است که ویرایشگرهای متنی هوشمند نیستند و نمیدانند که چگونه با ساختار اساسی گراف برنامه کار کنند؛ اما با ابزار مناسب، ویرایشگر میتواند به طور مستقیم با ساختار گراف کار کند و به برنامهنویس آزادی استفاده از هر گونه نمایش مجازی که میخواهد را بدهد. میتوان برنامه را به عنوان متن، جداول، نمودارها، درختان، یا هر چیز دیگری ارائه داد. حتی میتوان از نمایشهای مختلف برای مقاصد مختلف استفاده کرد، به عنوان مثال یک نمایش گرافیکی برای مشاهده و یک نمایش متنی برای ویرایش. میتوان از نمایشهای خاص دامنه برای بخشهای مختلف کد استفاده کرد، به عنوان مثال نمادهای ریاضی گرافیکی برای فرمولهای ریاضی، نمودار گرافیکی برای نمودار، ردیفها و ستونها برای صفحات گسترده و غیره. میتوان از مناسبترین نمایش برای دامنه مسئله استفاده کرد که ممکن است متن باشد، اما به متن محدود نمیشود. بهترین نمایش بستگی به این دارد که برنامهنویس چگونه در مورد دامنه مسئله فکر میکند. این انعطافپذیری در نمایشها، این زمینه را فراهم میآورد تا ویرایشگرها قویتر از همیشه شوند، چرا که نمایشهای مختلف میتوانند راههای تخصصی برای ویرایش داشته باشند [2].
2-5 زبان‌های خاص دامنهزبان‌های خاص دامنه بنا به تعریف به زبان‌هایی گفته می‌شود که حیطه خاصی از محاسبات را هدف گرفته‌اند. این زبان‌ها اگر به درستی انتخاب و به‌کاربرده شوند، می‌توانند در حوزه کاربردی خود، کدهای پیچیدهی زبان‌های دیگر را به کدهای ساده و خوانا تبدیل کرده، ارتباط مؤثرتر با مشتریان را فراهم کرده، بهره‌وری را بالاتر برده و گلوگاه‌های فرآیند کد نویسی را از بین ببرند. این زبان‌ها معمولاً کوچک هستند و بر جنبه خاصی از یک سیستم نرم‌افزاری متمرکزشده‌اند. با این زبان‌ها نمی‌توان یک برنامه کامل نوشت، بلکه معمولاً در یک سیستم نرم‌افزاری که خودش با یک زبان همه منظوره نوشته شده است، از چندین زبان خاص دامنه استفاده می‌شود (تفکر برنامه‌نویسی زبان گرا) [6].
برای کارشناسان دامنه سادهتر است که از زبانهای خاص دامنه استفاده کنند تا از زبانهای خصوصیات رسمی، همچنین دقت بالاتر در زبانهای خاص دامنه نسبت به زبان‌های طبیعی، ساخت ابزار را برای آن آسان تر می‌کند و این ساده شدن به کمک محدود کردن زبانهای خاص دامنه به دامنهی خط محصول نرم‌افزار در حال توسعه به دست آمده است [7].
به رغم این‌که مدت مدیدی از پدیدار شدن زبانهای خاص دامنه می‌گذرد، اما فقدان دانش برنامه‌نویسی با این زبان‌ها مانع بزرگی در توسعه و فراگیری آن‌ها است و به همان میزان در کاهش سرعت و بهره‌وری پروژه‌های خاص نرم‌افزاری مؤثر است. معمولاً بر استفاده از زبانهای خاص دامنه به عنوان لایه‌ای روی یک کتابخانه معمولی تأکید فراوانی شده است. به این ترتیب، برنامه‌نویس این دو مورد را باهم پیش برده و روش‌هایی را نیز در زمینه تولید کد یاد خواهد گرفت [8].
در بسیاری از زبانهای خاص دامنه برای رسیدن به درک آن‌ها نیاز به مهارتهای برنامهنویسی است و توسط متخصصین حرفه‌ای فناوری اطلاعات و نرم‌افزار در کارهای روزانه، ساختار و سیستمهای حفظ و مدیریت استفاده میشود. آن‌ها برای یک جنبه فنی ویژه از توسعه سیستم خاص هستند؛ بنابراین حوزهی CSS به عنوان یک زبان خاص دامنه و به طور کلی توسعهی وب و به خصوص سبک نگارش و طرحبندی است. بسیاری از توسعهدهندگان وب از یک پس زمینه طراحی گرافیکی شروع و تبدیل به متخصصینی به عنوان کد نویسان HTML، CSS و جاوا اسکریپت میشوند، تنها به این دلیل که این کار به آن‌ها کنترل ریزدانه‌ی بهتری در فرایند طراحی میدهد. بسیاری از طراحان گرافیک، به همین دلیل، در نهایت خود را به گونهای در مییابند که برای بهتر شدن کد از ابزارهای گرافیکی مانند دریمویور اجتناب میکنند. هدف در زندگی این نیست که همه به یک کد نویس تبدیل شوند. با اینکه بسیاری از زبانهای خاص دامنه در قلمرو برنامهنویس باقی میمانند، موارد بسیاری وجود دارند که در آن یک زبان خاص دامنه که به خوبی طراحی‌شده، میتواند با سایر کسانی که در فرایند توسعه سهم دارند، به غیر از توسعه‌دهندگان حرفهای استفاده شود. در برخی موارد، زبانهای خاص دامنه میتوانند آنهایی که در فرایند توسعه سهم دارند را قادر سازند باعث به وجود آمدن قسمتهایی از سیستم شوند به گونه‌ای که این قسمتها را قادر سازند که خودشان، خود را کد نویسی کنند. در موارد دیگر، زبان خاص دامنه میتواند یک نمایش از سیستم شود که به اشتراک گذاشته شده است. اگر هدف یک زبان خاص دامنه ویژه، پیاده‌سازی قوانین کسب‌وکار است، به صورت ایدهآل، آن زبان خاص دامنه باید قانون کسب‌وکار را به گونه‌ای بیان کند که هم ذینفعان کسب‌وکار که آن را مشخص کرده‌اند و هم برنامهنویسی که آن را نوشته است وقتی آن را میخوانند به طور واضح آن را درک کنند [9].
در اصل، زبان خاص دامنه یک نام جدید برای چیزی است که ما هر روز در زندگی برنامهنویسی حرفه‌ای خود از آن استفاده میکنیم. برنامههای کاربردی زیادی وجود ندارند که بتوانند به طور کامل در یک زبان همه منظوره واحد نوشته شوند. به این ترتیب ما همه‌روزه مصرف‌کنندگان تعداد زیادی از زبانهای خاص دامنه مختلف هستیم که هر کدام از آنها مختص یک هدف خاص است. اصطلاح زبان خاص دامنه فقط چند سال است که وجود دارد. این اصطلاح یک زبان برنامهنویسی را توصیف میکند که مختص یک دامنهی مسئله‌ی خاص است. زبانهای خاص دامنه مدت زمان زیادی است که در اطراف ما هستند. یکی از ویژگیهای هیجان‌انگیز یونیکس همیشه زبانهای مینی آن بوده است. زبانهای خاص دامنه شامل مجموعهای غنی از زبانهای حروف‌چینی (troff, eqn, pic)، ابزارهای shell(awk, sed and so on) و ابزارهای توسعه نرمافزار (make, yacc, lex) میشوند. [10]
2-5-1 طراحی و پیاده‌سازی زبان خاص دامنهزبانهای خاص دامنه اشکال مختلفی دارند. برخی از زبانهای خاص دامنه، مانند مینی زبان‌های یونیکس (sed awk, troff)، ساختاری نحوی دارند که برای آن زبان خاص، یکتا است. برای اجرای چنین زبانهای خاص دامنهای، باید قادر به تجزیه این ترکیب نحوی به چیزی غیر از فایلهای متنی بود که حاوی کد منبع آن زبان خاص باشد تا بتوان زبان خاص دامنه خود را در این سبک (که شامل پیادهسازی یک مترجم کوچک است که از lexing و ابزار تجزیه مانند LEX، YACC و یا antlr استفاده میکند)، پیادهسازی کرد [5].
نوشتن مترجم یک مهارت خاص است که خارج از مجموعه مهارتهای اکثر گروههای توسعه نرم‌افزار است. نوشتن تجزیه کننده‌ای اختصاصی و یا مترجم دستور زبان، نیازمند تلاش قابل‌توجهی است، مگر اینکه زبان خاص دامنه بخواهد به صورت کلی استفاده شود که این فراتر از محدودهی بسیاری از زبانهای خاص دامنه خاص برنامه است.
بسیاری از زبانهای خاص دامنه که استفاده میشوند، در زبانهای دیگر جاسازی‌شده‌اند. نمونهی آن اکثر اسکریپتهای پیکربندی XML در پلت فرم جاواست. این مینی زبانهای خاص دامنه بر پشت نحو XML سوار شدهاند و به صورت اختیاری میتوانند از یک تعریف شِما برای تعریف نحو خاص خودشان استفاده کنند.
2-5-2 انواع زبان‌های خاص دامنهزبانهای خاص دامنه به سه دسته اصلی تقسیم میشوند: زبانهای خاص دامنه خارجی، زبانهای خاص دامنه داخلی و میز کار زبان: [6]
زبان خاص دامنه خارجی، یک زبان جدا از زبان اصلی برنامهی کاربردی است که برنامه با آن کار میکند و معمولاً یک نحو سفارشی دارد، اما استفاده از نحو یک زبان دیگر نیز رایج است (XML انتخابی مکرر است). یک اسکریپت، زبان خاص دامنه خارجی است که معمولاً توسط یک کد در برنامهی میزبان بررسی و تفسیر خواهد شد (با استفاده از فنون تجزیه متن). سنت یونیکس با زبانهای کوچک، مطابق با این سبک است. نمونههایی از زبانهای خاص دامنه خارجی عبارت‌اند از عبارات منظم، SQL، AWK و فایلهای پیکربندیXML برای سیستمهایی مانندStruts و هایبرنیت.
زبان خاص دامنه داخلی روشی خاص برای استفاده از یک زبان همه منظوره است. یک اسکریپت در یک زبان خاص دامنه داخلی، کدی معتبر در زبان همه منظورهی خود است، اما تنها از یک زیرمجموعه از ویژگیهای این زبان در یک سبک خاص استفاده میکند که جنبهی کوچکی از سیستم کلی را لمس میکند. نتیجه باید به جای اینکه زبان میزبان خود را نشان دهد، احساس یک زبان سفارشی را بدهد. مثال کلاسیک این سبک، لیسپ است. برنامهنویسان لیسپ اغلب از این برنامهنویسی به عنوان ایجاد و استفاده از زبانهای خاص دامنه یاد میکنند. روبی نیز فرهنگی قوی برای زبان خاص دامنه دارد. بسیاری از کتابخانههای روبی به سبک زبانهای خاص دامنه هستند. به طور خاص، معروف‌ترین چارچوب روبی، یعنی ریلز، اغلب به عنوان مجموعهای از زبانهای خاص دامنه دیده میشود.
میز کار زبان یک محیط توسعه یکپارچه تخصصی برای تعریف و ایجاد زبانهای خاص دامنه میباشد. به طور خاص، یک میز کار زبان فقط برای تعیین ساختار یک زبان خاص دامنه استفاده نمیشود بلکه به عنوان یک محیط ویرایش سفارشی برای مردم استفاده میشود که اسکریپتهای زبانهای خاص دامنه را بنویسند. اسکریپتهای به دست آمده محیط ویرایش و زبان را صمیمانه باهم ترکیب میکنند [6].
هنگامی که صحبت از زبانهای خاص دامنه باشد، تصور میشود ساخت زبان خاص دامنه کاری دشوار است. در واقع، معمولاً کار سخت، ساخت مدل است. زبانهای خاص دامنه پس از آن فقط در بالای آن لایهبندی میشوند. هنوز تلاش لازم است تا زبان خاص دامنهای به دست آورد که خوب کار کند، اما این تلاش معمولاً از تلاشی که برای ساخت مدل اساسی میشود بسیار کمتر است. [11]
به طور کلی به زبانهای خاص دامنه به این صورت اشاره شد که آنهایی که با نحو منحصربه‌فرد خود پیاده‌سازی شدهاند، به عنوان زبانهای خاص دامنه خارجی معرفی میشوند و زبانهای خاص دامنه که در نحو یک زبان میزبان پیادهسازی شدهاند، جاسازی‌شده، و یا زبانهای خاص دامنه داخلی هستند. در حالت ایده آل، هر زمان یک زبان خاص دامنه جدید ساخته شد، بهترین چیز میتواند این باشد که به آن نحو یکتا و فردی خودش داده شود؛ بنابراین می‌توان ساختارهای زبانی تعریف کرد که هم با دامنه مسئله طراحی‌شده‌اند و هم با مخاطبان هدف در ذهن [5].
اگر کاربری که برای زبان خاص دامنه در نظر گرفته شده است، غیر برنامه‌نویس باشد، توسعهی یک نحو بر پایهی XML میتواند مشکل‌ساز باشد. XML در باز و بسته شدن و درست خاتمه دادن به برچسبها دارای قوانین خاص خود است که برای هر کس به جز یک برنامهنویس، محرمانه به نظر میرسد. در هنگام کار با زبانهای خاص دامنه که جاسازی‌شده/داخلی در زبان دیگر هستند، یک محدودیت طبیعی وجود دارد. یک زبان خاص دامنه مبتنی برXML نمیتواند کمک کند که شبیه به XML باشد.
با توجه به محدودیتهای زبان میزبان، زبانهای خاص دامنه جاسازی‌شده/داخلی، هرگز به اندازهای که یک زبان خاص دامنه خارجی سفارشی آزاد است، آزاد نخواهند بود. خوشبختانه، زبانهای خاص دامنه مبتنی بر گرووی، قادرند در قالبی ساختار دهی شوند که برای انسان خواناتر است. با این حال، آن‌ها همیشه نیاز دارند تا از نحوی که به خوبی شکل گرفته است، استفاده کنند و همیشه در هنگام طراحی زبانهای خاص دامنه مبتنی بر گرووی که برای مخاطبانتان قابل خواندن هستند، وضعیت رو به مصالحه پیش میرود.
با استفاده از برنامهنویسی زبان گرا، هدف باید ساخت زبانهای خاص دامنهای باشد که میتوانند توسط همهی ذینفعان خوانده و درک شوند. به این ترتیب، این زبانهای خاص دامنه باید تبدیل به خصوصیات به اشتراک گذاشتهی زندگی سیستم شوند، حتی اگر در پایان آنها ضرورتاً باید توسط یک برنامهنویس با درک فنی زبانهای خاص دامنه نوشته شوند.
با اینکه زبانهای خاص دامنه، بسیاری از چالشهای فعلی توسعه نرم افزار را حل میکنند، ادبیات مربوطه ادعا میکند که زبانهای خاص دامنه معمولاً یک ایراد دارند و آن تلاشهای بالای مورد نیاز برای پیادهسازی و استفاده از آنهاست. با این حال، زبانهای خاص دامنه داخلی با تلاش کمتری توسعه مییابند، چرا که بر روی یک زبان برنامه نویسی موجود ساخته شده و میتوانند از تمام زیرساختهای زبان که شامل مفسر، کامپایلر، و یا مترجم میشود، استفاده کنند. [12]
2-6 گرووی، زبان میزبانجاوا و پلت فرم جاوا با همهی چارچوب‌ها و کتابخانه‌های آن، در حال حاضر به یک جهان همه‌جانبه برای توسعه‌دهنده نرم‌افزار تبدیل شده است. ماشین مجازی جاوا بر روی همه چیز قابل‌اجراست، از بزرگ‌ترین پردازنده مرکزی گرفته تا کوچک‌ترین ریزتراشه و هر برنامهی کاربردی قابل تصوری را پشتیبانی میکند. برای اولین بار وسعت کل حوزه نرم‌افزار، از بازی‌های تلفن همراه بر روی تلفن گرفته تا مأموریت برنامههای سازمانی حیاتی، توسط این پلت فرم زبان پشتیبانی میشوند.
تاکنون، زبان برنامه‌نویسی جاوا جایگاه خود را به عنوان زبان برنامه‌نویسی استاندارد پلت فرم جاوا، به دست آورده است. این زبان به مدت تقریباً نه سال،  نیازهای برنامه‌نویسان را به بهترین شکل ممکن برطرف کرده است، اما جاوا نمی‌تواند و نباید تمام نیازهای همه گروه‌های برنامه‌نویسان را که پروژه‌ها و اهداف متفاوتی را دنبال می‌کنند برآورده سازد. چرا که زبانی با این مشخصات بخش بزرگی از قابلیت‌های خود را به نفع پاسخ‌گویی به همه کاربران از دست می‌دهد و تضعیف می‌شود. زبان جاوا مانند زبانهای‌C++‌ ، ‌C#، به شدت ساخت یافته است. این نوع زبان‌ها که گاه زبان‌های قراردادی نامیده می‌شوند، برای حل بسیاری از مسایل مناسب هستند اما پاسخگوی  همه مشکلات نیستند. زبان‌های قراردادی بسیار نکته‌سنج و خرده‌گیر هستند به این معنی که کوچک‌ترین اشکال در نوشتن برنامه، ترجمه کردن کد را ناممکن می‌سازد. اگرچه این دقت بیش از حد،  نتیجه اجرای کد را قابل پیش‌بینی می‌سازد، اما از سوی دیگر از سرعت کار برنامه‌نویس می‌کاهد.‌
در هنگام توسعه با جاوا، به خاطر در دسترس بودن کتابخانهها و یا چارچوبها هرگز محدودیتی وجود ندارد. مسلماً تنها محدودیتی که باقی میماند خود زبان است؛ مانند تمام زبانهای شیءگرای سنتی، حتی جاوا نیاز به حجم زیادی متن استاندارد و تنظیم صحنه در هنگام برنامهنویسی دارد. در جاوا، به عنوان یک زبان همه منظوره، هیچ مسئله‌ای وجود ندارد که نتوان یک راه حل برای آن کد کرد. گاهی اوقات، با این حال، بهتر است راهحل در شکل کوتاهتری از کد بیان شود که توسط زبانهای پویایی مانند روبی و پایتون پشتیبانی میشود [5].
با آمدن این زبانها و بعدها زبانهای اسکریپتی پویا یا دینامیک (دینامیک معنی گستردهای دارد، به شکل خلاصه میتوان گفت توانایی گسترش نحو و یا پشتیبانی یک فناوری در سطح زبان نه رابط برنامه کاربردی و یا نوع دهی خودکار) مثل روبی نیاز به افزوده شدن امکانات جدید به دستور زبان جاوا هر روز بیشتر و بیشتر احساس میشود. مخصوصاً اینکه رقیب تجاری جاوا یعنی .Net با پشتیبانی از تعدادی زبان برنامهنویسی برای پلت فرم آن، در برنامهنویسها ایجاد کشش میکند. همان طور که اشاره شد اضافه کردن موارد جدید به جاوا مثل چیزهایی که در C یا C ++ و یا روبی و غیره هست با فلسفه وجودی جاوا سازگار نیست [13].
اکنون زمان آن رسیده است که پلت فرم جاوا یک زبان سریع را برای پیشبرد اهداف خود به کار گیرد. جواب جاوا به این تناقضات (ارائه امکانات جدید جالب و جذاب و ایجاد زبانی به غیر از جاوا برای برنامهنویسی پلت فرم جاوا در مقابل فلسفه و مدل پیشرفت و مقاومتهایی که در مقابل امکانات جدید هست) و به شکل استاندارد و مورد تأیید سان، گرووی است. گرووی اکنون زمینه لازم برای این کار را دارد و‌ نشان‌دهنده یک دوران جدید برای پلت فرم جاوا است. دورانی که در آن جامعهی برنامهنویسان جاوا از گوناگونی و تنوع ایجادشده بهره فراوانی خواهند برد و قادر به استفاده از تمام پتانسیل‌های پلت فرم جاوا هستند. تشخیص هوشمندانه این مسئله که جاوا چیزی بیش از یک زبان برنامه‌نویسی است و درک این نکته که پلت فرم جاوا  قدرت کافی برای اینکه چند زبان همزمان روی آن کار کنند و به حیات خود ادامه دهند را دارد، از عوامل مهم در موفقیت طرح ایجاد زبان گرووی هستند. امروزه زبان‌های متعددی برای اجرا روی ماشین مجازی جاوا طراحی‌شده‌اند. گرووی به این دلیل بهترین انتخاب است که از پایه و اساس برای پلت فرم جاوا طراحی شده است. از سوی دیگر، دستور زبان آن برای توسعه‌دهندگان برنامه‌های جاوا آشناست. گرووی برخی از بهترین ویژگیهای پایتون، روبی و اسمالتاک را پیاده‌سازی می‌کند. جیتون و جی‌روبی نمونه‌های بسیار درخشانی از پشتیبانی پلت فرم جاوا از دیگر زبان‌های برنامه‌نویسی موجود هستند. با این وجود جیتون و جی‌روبی تنها درگاه‌هایی هستند که ارتباط جاوا را با زبان‌های دیگر ممکن می‌سازند. دستور زبان این درگاه‌ها برای طراحان جاوا ایجاد نشده است و حتی مجموعه کتابخانه‌های استفاده‌شده برای پیاده‌سازی آن‌ها با آنچه که برای برنامه‌نویسی جاوا استفاده می‌شود متفاوت است. در مقابل گرووی برای توسعه‌دهندگان جاوا طراحی شده است و پایه و اساس آن بر مبنای رابطهای برنامه کاربردی استاندارد پلت فرم جاوا استوار است [14].
گرووی، یک زبان شیء‌گرا است که برای پلت فرم جاوا نوشته شده است. گرووی زبانی پویاست و ویژگی‌هایی مشابه پایتون، روبی، پرل و اسمالتاک دارد. همچنین می‌تواند بعنوان یک زبان اسکریپت‌نویسی برای پلت فرم جاوا استفاده شود. دستور زبان گرووی مشابه جاوا است و کدها درون کروشه قرار می‌گیرند. این کدها به صورت بایت کد ترجمه می‌شوند و سپس توسط ماشین مجازی جاوا اجرا می‌شوند. کدهای گرووی می‌توانند به سادگی با دیگر کدهای جاوا و همچنین با کتابخانه‌های جاوا کار کنند. از دیگر ویژگیهای مترجم گرووی این است که می‌تواند بایت کدهای استاندارد جاوا تولید کند. به این ترتیب کدهای گرووی را می‌توان در هر پروژه جاوا مورد استفاده قرارداد. بیشتر کدهای جاوا در مترجم گرووی شناخته می‌شوند. به این ترتیب انتقال کد بین دو زبان بسیار ساده است. توضیحات کاملتر در ضمیمه‌ی یک ذکر شده است.
2-7 آزمون نرم‌افزاراهمیت آزمایش نرم‌افزار و اثرات آن بر کیفیت نرم‌افزار نیاز به تأکید بیشتری ندارد. داچ دراین‌باره این‌گونه بیان مینماید:
توسعه سیستمهای نرم‌افزاری شامل یک سری فعالیت‌های تولید می‌باشد که امکان اشتباهات انسانی در آن زیاد است. خطاها در ابتدای یک فرآیند و مراحل توسعه بعدی آن ظهور مینمایند. به دلیل عدم توانایی انجام کارها و برقراری ارتباط به صورت کامل، توسعه نرم‌افزار همواره با فعالیت تضمین کیفیت همراه است. آزمایش نرم‌افزار عنصری حیاتی از تضمین کیفیت نرم‌افزار میباشد و مرور تقریبی مشخصه، طراحی و تولید کد را نشان میدهد.
آزمایش، مجموعه فعالیت‌هایی است که میتواند از قبل به صورت ساماندهی شده برنامهریزی و هدایت شود. به این دلیل، باید الگویی برای آزمایش نرم‌افزار تعریف شود. این الگو شامل مجموعه مراحلی است که میتوان فنون خاص طراحی نمونه‌های آزمایش و روش‌های آزمایش را در آن قرارداد.
چند راهبُرد آزمایش نرم‌افزار در این رابطه پیشنهاد شده است. همه آن‌ها برای توسعه‌دهنده نرم‌افزار، الگویی را به منظور آزمایش فراهم می‌کنند و همگی دارای خصوصیات زیر هستند:
آزمایش از سطح مؤلفه شروع میشود به سمت خارج در جهت مجتمع سازی کل سیستم رایانه‌ای پیش میرود.
فنون متفاوت آزمایش، در نقاط زمانی مختلف مناسب میباشند.
آزمایش توسط توسعه‌دهنده نرم‌افزار و برای پروژههای بزرگ توسط گروه مستقل آزمایش، هدایت میشود.
آزمایش و اشکال‌زدایی فعالیتهای متفاوتی هستند، اما اشکال‌زدایی باید با هر راهبُرد آزمون همراه باشد.
یک راهبُرد برای آزمایش نرم‌افزار باید آزمایشهای سطح پایینی را هدایت کند که برای بازبینی صحت پیادهسازی یک قطعه کد کوچک لازم میباشند. همچنین این راهبُرد باید آزمایشهای سطح بالایی را سازمان‌دهی کند که اکثر توابع سیستم را در رابطه با نیازهای مشتری اعتبارسنجی مینمایند. یک راهبُرد باید راهنماییهایی را برای مجری و مجموعهای از علائم نشان‌دهنده را برای مدیر فراهم نماید. چون این مراحل راهبُرد آزمایش، زمانی انجام میشوند که فشار مربوط به پایان مهلت، شروع به افزایش مینماید، پیشرفت باید قابل اندازهگیری باشد و مشکلات باید تا حد امکان به سادگی برطرف شوند [15].
2-7-1 اهداف آزموندر مورد آزمایش نرم‌افزار، میر چند قانون زیر را بیان می‌کند که اهداف مناسبی برای آزمایش هستند: [15]
آزمایش فرآیندی است شامل اجرای برنامه باهدف یافتن خطا.
یک نمونه آزمایش خوب، نمونه‌ای است که با احتمال بالایی خطاها را بیابد.
آزمایش موفق، آزمایشی است که خطاهای یافت نشده تاکنون را بیابد.
این اهداف تغییری اساسی در دیدگاه ایجاد مینمایند. این اهداف باعث تغییر در دیدگاه متداولی میشوند که آزمایش موفق را آن نوع آزمایشی میداند که در آن خطایی یافت نشود. هدف، طراحی آزمایشهایی است که به طور سامان‌بخش ردههای متفاوتی از خطاها را آشکار نمایند و این عمل را با حداقل مقدار زمان و فعالیت انجام دهند
2-7-2 انواع آزمونآزمون نرم‌افزار به گونه‌های مختلفی انجام می‌شود که در ادامه بررسی خواهند شد.
2-7-2-1 آزمون جعبه سفیدآزمایش جعبه سفید، که گاهی آزمایش جعبه شیشهای نامیده میشود، یک روش طراحی نمونههای آزمایش است که از ساختار کنترل طراحی رویهای برای هدایت نمونههای آزمایش استفاده میکند. با استفاده از روشهای آزمایش جعبه سفید، مهندس نرم‌افزار میتواند نمونههای آزمایشی را به دست آورد که: [16]
تضمین نمایند که تمام مسیرهای مستقل داخل پیمانه حداقل یک بار آزمایش شوند.
تمام تصمیمات شرطی را در دو بخش درست و غلط بررسی نمایند.
تمام حلقهها را در شرایط مرزی و در محدودههای عملیاتی اجرا کنند.
ساختمان دادههای داخلی را بررسی نمایند تا از اعتبار آن‌ها مطمئن شوند.
2-7-2-2 آزمون جعبه سیاهآزمایش جعبه سیاه که آزمایش رفتاری نیز نامیده میشود، بر نیازهای تابعی نرم‌افزار تأکید دارد. یعنی، آزمایش جعبه سیاه باعث میشود مهندس نرم‌افزار مجموعههایی از شرایط ورودی را به دست آورد که کاملاً تمام نیازهای تابعی برنامه را بررسی میکنند. آزمایش جعبه سیاه راه جایگزینی برای روش جعبه سفید نیست. در عوض، روشی تکمیلی است که احتمالاً رده متفاوتی از خطاها را نسبت به روش‌های جعبه سفید آشکار می‌کند. به واسطه‌ی آنکه آزمون وب‌سایت از دید کاربر انجام میشود، روش پیشنهادی در این پایاننامه یک آزمون جعبه سیاه میتواند در نظر گرفته شود.
آزمایش جعبه سیاه سعی در یافتن خطاهایی در دستهبندیهای زیر دارد:
توابع غلط یا حذف‌شده
خطاهای واسط‌ها
خطا در ساختمان دادهها یا دسترسی به بانک اطلاعاتی خارجی
خطاهای رفتاری یا کارایی
خطاهای آماده سازی و اختتامیه
برخلاف آزمون جعبه سفید که در اوایل فرآیند آزمایش انجام میشود، آزمایش جعبه سیاه در مراحل آخر آزمون به کار گرفته میشود. چون آزمایش جعبه سیاه عمدتاً به ساختار کنترلی توجهی ندارد، توجه بر دامنه اطلاعات متمرکز میشود. آزمایشها برای پاسخگویی به سؤالات زیر طراحی میشوند:
چگونه اعتبار عملکردی آزمایش میشود؟
چگونه رفتار و کارایی سیستم آزمایش میشود؟
چه ردههایی از ورودی، نمونههای آزمایش خوبی میسازند؟
آیا سیستم مخصوصاً به مقادیر خاص ورودی حساس است؟
چگونه مرزهای یک رده از دادهها مجزا میشود؟
سیستم چه نوساناتی برای سرعت و حجم دادهها دارد؟
ترکیبات خاص دادهها چه اثری بر عملکرد سیستم دارند؟
با به‌کارگیری روشهای آزمایش جعبه سیاه، مجموعهای از نمونههای آزمایشی به دست میآیند که معیارهای زیر را برآورده میسازند:
نمونههای آزمایشی که باعث کاهش بیش از حد یک واحد از تعداد نمونههای آزمایشی میشوند که برای رسیدن به آزمایش قابل‌قبول مورد نیاز میباشند.


نمونههای آزمایشی که چیزی در مورد حضور یا عدم حضور ردههایی از خطاها ارائه دهند. به جای اینکه یک خطا مربوط به یک آزمایش خاص در حال انجام را آشکار نمایند.
2-8 کارهای مرتبطاستفاده از زبان‌های خاص دامنه برای آزمون نرم‌افزار امری متداول است. این مسئله در سال‌های اخیر که ابزارهای تولید و طراحی زبان‌های خاص منظور پیشرفت قابل‌ملاحظه‌ای داشته‌اند، بیش از پیش مورد توجه قرار گرفته است.
طبق بررسی‌های انجام‌شده زبان خاص دامنهای که به طور خاص برای انجام آزمون بار روی برنامه‌های کاربردی تحت وب باشد، وجود ندارد. اکثر زبانهای خاص دامنه موجود در حوزه آزمون نرم‌افزار، برای آزمون عملکردی برنامه‌های کاربردی (چه در فضای وب و چه در فضای سیستم‌عامل) نوشته‌شده‌اند. آزمون عملکردی برنامه‌های تحت وب، در واقع بخشی از آزمون بار است؛ به عبارت دیگر از ابزارهای موجود برای انجام آزمون عملکردی برنامه‌های وبی، می‌توان برای آزمون بار نیز استفاده کرد. در واقع آزمون بار اجرای سناریوهای مشخصی از آزمون عملکردی به صورت همزمان توسط تعداد زیادی کاربر و ثبت رفتار سیستم در برابر این درخواست‌ها است. از آنجا که زبان خاص دامنه‌ای به طور اختصاصی برای آزمون بار وجود ندارد، در این بخش اشاره‌ای به زبان‌های خاص دامنه و ابزارهای موجود برای انجام آزمون عملکردی که برای انجام آزمون بار نیز می‌توانند مورد استفاده قرار گیرند، خواهد شد.
زبان‌های مختلف هر یک به تناسب خود دارای کتابخانه‌هایی هستند که می‌توان با آن‌ها آزمون بار نیز انجام داد. با بررسی کارهای مشابه، می‌توان این کتابخانه‌ها را عمدتاً در دو دسته جای داد:
کتابخانه‌ها و چهارچوب‌های انتخاب و انجام عملیات روی عناصر موجود در صفحه وب.
کتابخانه‌های کار با نخها و اتصال‌ها.
کتابخانه‌های دسته اول عمدتاً نحو خاص خود را دارند و به همین دلیل در زمره زبان‌های خاص دامنه قرار می‌گیرند. معروف‌ترین کتابخانه در این دسته، سلنیوم است. نسخه جدید این کتابخانه، در واقع چارچوبی قابل‌حمل برای آزمون برنامه‌های کاربردی است. این چارچوب امکانی فراهم می‌کند که در آن کاربر می‌تواند با عناصر وب از طریق برنامه تعامل داشته باشد. این ابزار در زبان‌های مختلفی چون جاوا، C#، Modern C++، پرل، پایتون، PHP، روبی و گرووی قابل استفاده است. رابط برنامه کاربردی جدید مورد استفاده در این زبان‌های برنامه‌نویسی که از نسخه سلنیوم2 به بعد ارائه گردید، با نام سلنیوم وب درایور شناخته می‌شود. با استفاده از وب درایور کاربر می‌تواند در برنامه خود با برنامه کاربردی تحت وب، «تعامل کامل» داشته باشد[17]. این تعامل درست شبیه حالتی است که کاربر در مرورگر با برنامه کار می‌کند با این تفاوت که درخواست‌ها به و پاسخ‌ها از برنامه تحت آزمون، کاملاً توسط برنامه آزمون کننده مدیریت می‌شود.
هرچند با استفاده از سلنیوم آزمون‌های مختلفی روی برنامه‌های تحت وب نوشته شده است، اما تمامی این آزمون‌ها در راستای آزمون کاربردی نرم‌افزارهای وبی بوده‌اند و هیچ یک قابلیتی برای آزمون بار در نظر نگرفته‌ و طبعاً زبان خاص دامنهای نیز برای این منظور ارائه نداده‌اند.
در بسیاری از کارهای مشابه که از چهارچوب‌های خودکاری سازی مانند سلنیوم استفاده نکرده‌اند، عموماً درخواست‌ها به صورت دستی ارسال، دریافت و پردازش می‌شوند. معمولاً این نوع آزمون‌ها «کامل» نیستند زیرا تأثیرات زبان سمت کلاینت (معمولاً جاوااسکریپت) که توسط مرورگر به اجرا درمی‌آید، در آن‌ها نادیده گرفته می‌شود[18]. در این موارد تعامل با عناصر وب، مسئله مهم دیگری است. روش عمومی استفاده از عبارات منظم است تا بتوان با عناصر مختلف صفحه تعامل داشت. به طور کلی به دلیل کندی، دشواری توصیف الگوها، در برخی موارد ضعف در پشتیبانی از کُدگذاری‌های صفحه و نهایتاً امکان خطای بیشتر، در موارد کمی از عبارات منظم برای انتخاب عناصر صفحه استفاده شده است.
ابزار دیگری که می‌توان آن را در زمره زبان‌های خاص دامنه کار با عناصر وب جای داد، تویل است. این ابزار در واقع یک مرورگر کوچک و سبک خط فرمانی است که با دستورات خاص خود قادر به انجام فرآیندهایی در صفحات وب است[19]. تویل در واقع موتور برنامه‌های کاربردی وبی گوگل است و توسط این شرکت پشتیبانی می‌شود. این ابزار قادر به شناسایی خطاهای رخ داده در سطح پروتکل است اما در کل نسبت به ابزارهای دیگری چون سلنیوم قدرت و انعطاف‌پذیری کمتری دارد.
چهارچوب دیگر ویندمیل نام دارد که بسیار شبیه به سلنیوم است با این تفاوت که این چهارچوب با زبان پایتون و جاوااسکریپت نوشته‌شده و انعطاف‌پذیری سلنیوم برای استفاده در زبان‌های گوناگون را ندارد. با استفاده از این چهارچوب و بر اساس نحو خاصی که دارد، می‌توان آزمون‌های برنامه‌های کاربردی تحت وب نوشت. ویندمیل هم می‌تواند به صورت خط فرمانی و هم با ضبط رفتار کاربر در مرورگر‌ به کار رود[20].
اما دسته دوم کتابخانه‌ها، مربوط به مدیریت تعداد درخواست‌های همزمان به برنامه کاربردی است. این درخواست‌ها عمدتاً از طریق برنامه‌نویسی چندنخی پیاده‌سازی می‌شوند. هرچند مدل کلی برنامه‌نویسی چندنخی تقریباً در تمامی موارد یکسان است، اما زبان‌های مختلف هر یک قواعد خاص خود را برای کار با نخها دارند. همچنین زبان مورد استفاده باید امکان ایجاد اتصالات شبکه به طور همزمان را نیز داشته باشد.
جدول 2-1: مقایسه زبانهای خاص دامنه با زبان خاص دامنهی پیشنهادیgatling grinder twill زبان پیشنهادی
زبانهای مورد استفاده در توسعه چهارچوب یا ابزارها اسکالا موتور اصلی آن به زبان جاوا نوشته شده است اما اسکریپتهای تست آن با زبانهای جیتون و Clojure نوشته میشود. پایتون
گرووی
قابلیت دریافت و فرستادن کوکیها (مدیرت نشستها) بطور کامل از کوکیها پشتیبانی میکند مدیریت کوکی های از دید کاربر پنهان است. ارسال و دریافت کوکیها بصورت پنهان از برنامهنویس میتواند غیرفعال شود و برنامهنویس میتواند به کمک واسطهای برنامهنویسی کوکیها را دستکاری کند پشتیبانی کامل از کوکیها و قابلیت مدیریت خودکار و پنهان از برنامه نویس کوکیها از کوکیها پشتیبانی میکند.
به دلیل پشتیبانی جب از این قابلیت، زبان پیشنهادی نیز از این ویژگی پشتیبانی می کند. عملیات کار و تعامل با کوکی‌ها از دید کاربر پنهان است.
نحوهی تعریف و تزریق سناریوی تست قابلیت تعریف سناریو به کمک یک زبان خاص دامنه قابلیت تعریف سناریو به کمک زبانهای جیتون و Clojure قابلیت تعریف سناریو به کمک زبان پایتون
تعریف سناریو با استفاده از یک زبان خاص دامنه مشخص انجام می‌شود. روال انتخاب و تعامل با عناصر صفحه براساس نحو انتخابگرهای CSS3 و jQuery است.
منابع دادهای تست بار قابلیت لود داده بار از فایلهای با قالب CSV، TSV و SSV و همینطور قابلیت لود داده از پایگاه دادههای مختلف به کمک JDBC
دارای قابلیت دریافت داده پویا از فایلها با فرمتهای مختلف همینطور دادههای تصادفی و پایگاه دادهها میباشد. همینطور در گریندر این امکان وجود دارد که از دادههای ضبط شدهی تستهای قبل در تست جدید استفاده کرد. از طرفی یک رابط گرافیکی امکان تزریق دادههای پویا را در زمان تست فراهم میکند. ندارد قابلیت لود داده های ورودی از فایل های متنی
زبانهای پشتیبانی شده برای تست جاوا، زبان خاص دامنه گتلینگ، اسکالا قابلیت تست برنامه های نوشته شده به زبانهای جیتون وClojure را داراست. همچنین این چارچوب میتواند برنامههای تحت وب و API های نوشته شده با جاوا برای وب را نیز بیازماید. پایتون بطور کلی تمامی برنامههای اجرا شده در محیط وب
قابلیت کار با SSL بله بله
خیر به دلیل پشتیبانی جب از SSL، زبان پیشنهادی نیز این قابلیت را داراست.
قابلیت انجام تست بار بله بله بله بله
قابلیت انجام تست ظرفیت بله بله بله به صورت صریح ندارد اما با برخی تنظیمات میتوان به تست ظرفیت رسید.
قابلیت تست functionalityهای نرم افزار تحت وب (تست پایداری و اتکاپذیری) قابل انجام است اما به دلیل نحو این چارچوب، بسیار مشکل می باشد. قابل انجام است اما به دلیل نحو این چارچوب، بسیار مشکل می باشد. قابل انجام است اما به دلیل نحو این چارچوب، بسیار مشکل می باشد. بله، با تنظیم تعداد کاربران روی عدد 1 و مشخص کردن روال مد نظر، کاملاً می توان تست Functionality نیز انجام داد.
قابلیت انجام تست استرس بله بله با استفاده از قابلیت fork در کتابخانهی تویل میتوان فرایندهای زیادی جهت انجام تست استرس به وجود آورد. بله
وابستگی به چهارچوبهای دیگر Akka
Netty
Async Http Client بستگی به تعدادی از دیگر محصولات منبع باز دارد از جمله:
Jython
HTTPClient
JEdit Syntax
Apache XMLBeans
PicoContainer
Clojure
سلنیوم
Scotch گرووی
جب
اسپاک
متن باز بودن و مجوز منبع باز
مجوز Apache v2 منبع باز
مجوز BSD style منبع باز
مجوز MIT منبع باز
قابلیت ضبط و بازپخش یک سناریوی تست دارد. به کمک TCP proxy می تواند عملیات یک کاربر را ذخیره کند. به کمک پروژهی Scotch میتواند عملیات کاربر را ذخیره و بعداً اجرا کند. قابلیت ضبط رفتار کاربر از روی مرورگر ندارد.
پشتیبانی از درخواستهای همزمان به دلیل وجود تست استرس و نیاز به درخواست های همزمان به منظور پیاده سازی تست استرس همزمانی وجود دارد. به دلیل وجود تست استرس و نیاز به درخواست های همزمان به منظور پیاده سازی تست استرس همزمانی وجود دارد.
به دلیل وجود تست استرس و نیاز به درخواستهای همزمان به منظور پیاده سازی تست استرس همزمانی وجود دارد. بله. در ذات زبان خاص دامنه پیشنهادی این مسئله وجود دارد.
پشتیبانی از آژاکس پشتیبانی نمیکند پشتیبانی نمیکند پشتیبانی داخلی ندارد اما به کمک Browser Driverهای سلنیوم و Pamie میتواند درخواست های آزاکس بسازد پشتیبانی میشود چون جب پشتیبانی میکند.
داشتن ابزارهای جانبی یک سری ابزار خط فرمان برای اجرا و ضبط سناریو
ابزار گزارش گیری
ابزار تنظیمات
ابزار نظارت بر نحوه ی روند اجرای تست دارای یک ابزار به نامTCP proxy است که برای ضبط سناریو از آن استفاده میشود و همچنین دارای یک ابزار و یک موتور گزارشگیری و آمار گیری است. Twill-sh دارای یک ابزار خط فرمان برای اجرای سناریوهای تست است ابزار جانبی خاصی ندارد.
پشتیبانی از درخواستهای multi-part قابلیت ارسال درخواستهای multi-part دارد.
دارد ندارد دارد ولی از دید کاربر پنهان است زیرا جب این مسئله را مدیریت میکند.
شبیهسازی مرورگرها ندارد (برنامهنویس میتواند با تغییر فیلد UserAgent در درخواست HTTP مرورگرها را شبیه سازی کند) میتواند مرورگرهای وب و هر چیزی که از HTTP و HTTPS استفاده میکند را شبیهسازی کند. پشتیبانی داخلی ندارد اما با کمک سلنیوم میتواند مرورگرها را شبیه سازی کند. دارد.
پروتکلهای پشتیبانی شده HTTP
HTTPS SOAP، XML-RPC
POP3، SMTP، FTP
LDAP، HTTP، HTTPS HTTP
HTTPS HTTP
HTTPS
فصل سومروش تحقیق
3-1 مقدمهدر این فصل زبان خاص دامنه پیشنهادی برای آزمون بار برنامه‌های کاربردی تحت وب با جزئیات تشریح خواهد شد. ابتدا تعریفی از آزمون نرم‌افزار ارائه میشود و سپس مشکلات پیش روی آزمون نویس‌ها بررسی خواهند شد. در ادامه ایده ارائه یک زبان خاص دامنه برای انجام آزمون بار توضیح داده شده و لزوم وجود این زبان برای برنامه‌های کاربردی تحت وب بیان می گردد.بخش اصلی این فصل به معماری، مشخصات، قابلیت‌ها و ویژگی‌های زبان خاص دامنه پیشنهادی برای آزمون بار اختصاص دارد. پارامترهای مؤثر در آزمون بار، نحو زبان و چاچوب‌های مورد استفاده در زبان خاص دامنه پیشنهادی از جمله مهم‌ترین مواردی هستند که در ادامه بررسی خواهند شد.3-2 آزمون نرم‌افزارمرحله آزمون نرم‌افزار را میتوان در تمامی روشهای توسعه نرم‌افزار جست و جو کرده و یافت. مطالب و مقالات زیادی در مورد اهمیت و چرایی وجود مرحله آزمون نرم‌افزار نوشته شده است و در این پایاننامه هدف تکرار دوباره این قضایا نیست؛ بنابراین، مرحله آزمون نرم‌افزار پذیرفته شده و همه‌ی بر این که وجود چنین مرحلهای نه تنها مفید بلکه ضروری است توافق دارند [21].

user8294

عنوان
شکل(1-1): (الف) مجموعه محدب- (ب) مجموعه غیرمحدب..............................................................17
شکل (2-1): غیرخطی بودن کلی قطعه ای...............................................................................................27
شکل (2-2): غیرخطی بودن محلی قطعه ای............................................................................................28
شکل (2-3): توابع عضویت و ..........................................................................31
شکل (2-4): توابع عضویت و .........................................................................31
شکل(4-1): دنبال نمودن خروجی مرجع توسط کنترل کننده طراحی شده برای مثال 4-1........64
شکل (4-2): تغییرات سیگنال کنترلی ورودی مثال 4-1 در گذر زمان..............................................65
شکل(4-3): تغییرات ضریب تضعیف تعیین شده برای مثال 4-1 در گذر زمان................................66
شکل(5-1): دنبال نمودن خروجی مرجع توسط کنترل کننده طراحی شده برای مثال 5-1........77
شکل (5-2): تغییرات سیگنال کنترلی ورودی مثال 5-1 در گذر زمان..............................................78
شکل(5-3): تغییرات ضریب تضعیف تعیین شده برای مثال 5-1 در گذر زمان................................79
شکل(6-1): دنبال نمودن خروجی مرجع توسط کنترل کننده طراحی شده برای مثال 6-1........96
شکل (6-2): تغییرات سیگنال کنترلی ورودی مثال 6-1 در گذر زمان..............................................97
شکل(6-3): تغییرات ضریب تضعیف تعیین شده برای مثال 6-1 در گذر زمان................................98
مقدمه
مسئله پایدار سازی و کنترل سیستمهای غیر خطی از مسائل مهم در تئوری کنترل می باشند. یک گام اساسی و مهم در این زمینه تحقیقاتی، مدلسازی سیستم غیر خطی با استفاده از تکنیک مدل سازی فازی تاکاگی – سوگنو T - Sمی باشد. به کمک این مدلسازی، سیستم غیر خطی اولیه، با ترکیب مجموعه ای از زیر سیستمهای خطی تقریب زده می شود. هر زیر سیستم خطی با یک بیان قاعده اگر – آنگاه (IF-Then Rule) توصیف می شود. در گام دوم که طراحی کنترل کننده دلخواه می باشد، برای هر زیر سیستم خطی یک کنترل کننده خاص با در نظر گرفتن کلیه زیرسیستم های خطی طراحی می شود. گام نهایی ترکیب فازی مناسب همه کنترل کننده های خطی طراحی شده برای ساخت کنترل کننده نهایی خواهد بود. به این روش طراحی کنترل کننده، جبرانسازی توزیع شده موازی (Parallel Distributed Compensation) گفته می شود.
نه فقط پایدار سازی یک سیستم غیر خطی، بلکه کنترل مناسب آن سیستم هم مد نظر می باشد. در این رساله ، تمرکز ما بر مسئله تعقیب خواهد بود. این مسئله پیشینه ای 12 ساله در تئوری کنترل فازی دارد و با انتشار پروژه - ریسرچمنتشر شده درمنبع ]1[ آغاز شده است. در طی سالهای بعد از انتشار این پروژه - ریسرچ، روشها و کاربردهای دیگری نیزبه این زمینه تحقیقاتی افزوده شده اند. از جمله می توان به منابع دیگر ] 9[-] 2[ رجوع داد. نکته قابل توجه در تمامی این طراحی های کنترل کننده فازی تعقیب با استفاده از ساختار مشاهده گر حالت کنترل مدرن برای پی ریزی ساختار کنترل کننده است. این ساختار چند ویژگی دارد، بطور ساده ای بیان می شود ولی طراحیهای بهره مشاهده گر و بهره کنترل کننده در آن بسیار پیچیده است؛ زیرا این بهره ها باید از روی اطلاعات تمامی زیر سیستمهای خطی در مدل تاکاگی – سوگنو محاسبه شوند. نکته قابل تامل دیگر در این ساختار، هم درجه بودن کنترل کننده و سیستم تحت کنترل است.
در این رساله، هدف ما طراحی کنترل کننده فازی استاتیکی خروجی برای نیل به حل مسئله تعقیب برای سیستمهای غیر خطی می باشد. کنترل کننده استاتیکی خروجی از تنها یک یا چند بهره تشکیل شده است که سیگنال کنترلی متناسب با مقدار لحظه ای خروجی و مقدار لحظه ای سیگنال مبنا تولید می کند. این کنترل کننده در قیاس با کنترل کننده دینامیکی خروجی بسیار ساده طراحی می شود و بسیار ساده نیز بطور عملی بکار گرفته می شود و کنترل کننده از مرتبه یک بوده و هم درجه با سیستم تحت کنترل نمی باشد. دلیل اصلی ما در انتخاب این تحقیق، همین مزایای کنترل کننده استاتیکی خروجی می باشد. لازم به ذکر است که تا زمان تهیه این رساله، در این زمینه کار اساسی انجام نگرفته و پروژه - ریسرچای منتشر نشده است.
همانطور که بیان گردید هدف از این رساله، بررسی مسئله طراحی کنترل کننده فازی استاتیکی خروجی برای رسیدن به خطای کم درتعقیب یک سیگنال مبنا در مسئله تعقیب می باشد. در این رساله، پس از طی مراحل اولیه، هدف ما توسعه روش ابداعی به سیستمهایی است که در ساختار معادلات آنها اجزائ تأخیر دار وجود داشته باشند. تاخیر در بسیاری از سیستمهای فیزیکی وجود دارد. اضافه شدن اجزای تأخیر دار به هر سیستم دینامیکی منجر به ناپایداری سیستم حلقه بسته و یا عملکرد ضعیف کنترلی آن می شود. هدف نهایی ما در این تحقیق ، حل مسئله کنترل فازی در تعقیب در مورد سیستمهای دارای تاخیر می باشد
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
(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:

–266

نانوپوشش ها
نانوپوشش ها عمدتاً به منظور افزایش مقاومت در برابر خوردگی و حفاظت در مقابل عوامل مخرب محیطی.
نانوسیم ها
نانوسیم، یک ساختار دو بعدی است. و به دلیل اینکه در این ابعاد اثرات کوانتومی مهم هستند، این سیم ها، سیم های کوانتومی نیز نامیده می شوند نانوسیم ها برای ساخت مدارات الکتریکی در اندازه های کوچک استفاده می شوند.
1-4-4- عناصر پایه در فناوری نانو
عناصر پایه در فناوری نانو بر اساس نوع ساختار یا ابعاد آن ها تقسیم بندی می شوند.
1- نانوذرات2- نانوکپسول ها3- نانوامولسیون ها4- نانولوله هانانوذرات
اولین و مهمترین عنصر پایه٬ نانو ذره است. منظور از نانوذره، همانگونه که از نام آن مشخص است ذره ای است که ابعاد آن در حدود 1 تا 100 نانومتر می باشد. نانو ذرات در اندازه های پایین نانوخوشهبه حساب می آیند.
تعیین مشخصات نانوذرات برای کنترل سنتز، خواص و کاربرد آنها ضروری می باشد. نانوذرات می توانند از مواد مختلفی تشکیل شوند٬ مانند نانوذرات فلزی٬ نانوذرات سرامیکی، نانوذرات نیمه رسانا و غیره.
نانوکپسول ها
دومین عنصر پایه، نانوکپسول ها است. همان طوری که از نام آن مشخص است، کپسول هایی هستند که قطر نانومتری دارند و دارای یک پوسته و یک فضای خالی جهت قرار دادن مواد موردنظر در داخل آن می باشد.
نانوامولسیون هانانوامولسیون ها از مولکول های سورفکتانت، نظیر فسفولیپیدها که از یک طرف آب گریز (هیدروفوبیک) و از یک سمت آب دوست (هیدروفیلیک) هستند تشکیل می شوند. هنگامی که این مولکول ها در یک محیط آبی قرار گیرند، خود به خود کپسولهایی را شکل می دهند که قسمت آبگریز مولکول در درون آنها واقع می شود و لذا از تماس با آب محافظت می شوند. لیپوزوم ها ساختارهایی از جنس چربی هستند که در این دسته قرار می گیرند. این ترکیبات در صنایع آرایشی کاربرد زیادی دارند.
نانولوله ها
نانولوله ها به نانوساختارهایی اطلاق می شود که قطر آن ها تا حدود 100 نانومتر می باشد صرف نظر از استحکام کششی بالا، نانولوله ها خواص الکتریکی مختلفی از خود نشان می دهند که به ساختار آن ها وابسته است.
لفظ نانولوله در حالت عادی در مورد نانولوله کربنی به کار می رود که در چند سال اخیر از سوی محققین مورد توجه فراوانی قرار گرفته اند و در کنار خویشاوندان نزدیکش همچون "نانوشاخ ها"نویدبخش کاربردهای جالبی شده اند البته اشکال دیگری از نانولوله های نیتریدبور و نانولوله های خودآرایی آلی نیز ساخته شده اند.
نانولوله ها در زمینه های مختلفی کاربرد دارند که عبارتند از:
_ مواد ساختمانی
_صنایع الکترونیک
_قطعات نشر میدانی
_پیل های سوختی و باتری ها
1-4-5- نانوساختارها
اگر تنها یکی از ابعاد نانوساختارسه بعدی در محدوده ی نانو باشد، آن را“Quantum well“ می نامند. “ Quantum wire “ ساختاری است که دو بعد آن در محدوده ی نانو است، در حالی که “Quantum dot“ دارای سه بعد نانو متری است.
مثال هایی از نانوساختارها
1)ساختارهای صفر بعدی، باکی بال ها هستند که معروف ترین آنها C60 است. مولکول C60 شامل 60 اتم کربن است و این اتم ها مانند یک توپ فوتبال که از 12 پنج ضلعی و 20 شش ضلعی تشکیل شده در کنار هم قرار گرفته اند. این ساختار توپی شکل در شکل 1-1 نمایش داده شده است. این ساختارها در هر سه بعد، نانویی بوده و مولکول C60 دارای قطری در مرتبه 7/0 نانومتر است.

شکل(1-1) انواع فولرین ها
2)ساختاریک بعدی، نانولوله های کربنی که در دو راستا، دارای قطر نانومتری بوده و در راستای محور لوله، میکرونی هستند و نسبت طول به قطر نانولوله ها در حدود 1000 بوده و نانولوله ها تماماً از پیوند sp2 تشکیل شده اند (شکل 1-2).

شکل(1-2) نانولوله های کربنی
3)ساختارهای دو بعدی گرافن که در یک راستا نانومقیاس بوده و دارای ضخامت از مرتبه آنگستروم هستند. گرافن (به انگلیسی: Graphene) نام یکی از آلوتروپ‌های کربن است. و برای نخستین بار در سال 1947 فیلیپ والاس درباره گرافن نوشت و سپس از آن زمان تلاش‌های زیادی برای ساخت آن صورت گرفته بود اما قضیه‌ای به نام قضیه مرمین-واگنر در مکانیک آماری و نظریه میدان‌های کوانتومی وجود داشت که ساخت یک ماده دوبعدی را غیرممکن و چنین ماده‌ای را غیرپایدار می‌دانست. اما به هر حال در سال ۲۰۰۴، آندره گایم و کنستانتین نووسلف، از دانشگاه منچستر موفق به ساخت این ماده شده و نشان دادند که قضیه مرمین-واگنر نمی‌تواند کاملاً درست باشد. جایزه نوبل فیزیک ۲۰۱۰ نیز به خاطر ساخت ماده‌ای دوبعدی به این دو دانشمند تعلق گرفت (شکل 1-3).

شکل(1-3) گرافن
4) ساختارهایی سه بعدی گرافیتی که سالیان بسیار زیادی است بشر آن را می شناسد. گرافیت یکی از آلوتروپ های کربن است که ساختار لایه-لایه داشته و به رنگ سیاه است واز قرار گرفتن ۶ اتم کربن به صورت ۶ ضلعی منظم پدید آمده است. هیبریداسیون اتمهای آن از نوع sp2 است و این اتم‌ها با پیوند کووالانسی به هم متصلند و نمی توانند با کربنی خارج از این لایه پیوند کوالانسی دهند بنابراین یک لایه گرافیت از طریق پیوند واندر والس -که پیوند ضعیفی است- به لایه‌های زیرین متصل است این خاصیت سبب می‌شود لایه‌های گرافیت به راحتی به روی هم بلغزند. به همین دلیل از این ترکیب برای «روان کاری» و «روغن کاری» استفاده می شود. از گرافیت به عنوان الکترودهای کوره، روان کننده، ماده نسوز، قطعات الکتریکی، رنگ‌ها، فولادهای پرکربن، چدن‌ها، مداد گرافیتی و … استفاده می‌شود. نوک مدادهای زغالی از جنس گرافیت هستند که ساختار سه بعدی ساخته شده از ورقه هایی از شبکه های شش ضلعی دارد (شکل1-4).

شکل(1-4) گرافیت
5)آلوتروپ دیگر کربن الماس است که برعکس گرافیت هیبریداسیون sp3 داشته و رسانای جریان الکتریکی نیست و سختی بالایی دارد (شکل 1-5).

شکل(1-5) الماس
1-4-6- کاربردهای فناوری نانو
بکارگیری نانوفناوری در علوم مختلف باعث پیشرفت شگرفی در آنها شده و بسیاری از علوم مختلف را تحت تأثیر قرار داده است. در اینجا بخشی از تأثیرات و کاربردهای نانوفناوری در علوم مختلف را بیان می کنیم.
1-4-6-1-کاربرد فناوری نانو در صنعت
نانوفناوری در زمینه های پیچیده تر و صنعتی تری نیز ایفای نقش می کند. صنایع رباتیک، هوافضا و نظامی از این دست هستند که هریک به نوبه خود با زندگی مردم در ارتباط هستند.
1)صنایع رباتیک
مهمترین تأثیری که فناوری نانو در رباتیک می تواند بگذارد ساخت نانوربات هاست.
این نانوربات ها می توانند با توجه به اندازه بسیار بسیار کوچک خود، خود را به مناطق آسیب دیده رسانده و پس از تزریق مستقیم دارو به محل و بررسی هایی که انجام می دهند بیماری را درمان کنند.
2)صنایع نظامی
به کارگیری فناوری نانو در صنایع نظامی به خصوص در زمینه امنیتی – دفاعی در دهه اخیر مورد توجه پژوهشگران قرار گرفته است. استفاده از این فناوری در تجهیزات دفاعی راه هایی به سوی بهبود اسلحه ها، ابتکار در ساخت مواد با وزن سبک و مقاوم به دمای بالا برای هواپیماها، راکت ها و ایستگاه های فضایی را هموار نموده است. تسلط اطلاعاتی از طریق نانو الکترونیک پیشرفته، به عنوان یک توانایی مهم نظامی، کارایی بالاتر در تجهیزات نظامی و استفاده از ربات های پیشرفته به جای استفاده از نیروی انسانی نظامی، پیشرفت در امر شناسایی و در نتیجه مراقبت از عوامل شیمیایی، کاهش خطر برای سربازان و بهبود کارایی خودروهای نظامی از دیگر قابلیت های این فناوری نوین در حوزه نظامی – دفاعی و امنیتی است.
3)صنایع هوافضا
با پیشرفت فناوری و ورود آن به عرصه فضا، سفرهای فضایی، ساخت کاوشگرها، مدارگردها و سفینه های فضایی ساده تر و مقرون به صرفه تر خواهد شد. ربات های فضانورد با قیمتی ارزان تولید و به منظور شناسایی و انجام آزمایشات روی کرات دیگر به فضا و سایر کرات فرستاده خواهند شد.
اندازه ماهواره های ارسالی به فضا کاهش خواهد یافت و دیگر نیازی به استفاده از موشک های غول پیکر جهت فرستادن ماهواره ای چند تنی به فضا و قرار دادن آنها در مدار نخواهد بود و به این ترتیب از هزینه های گزاف پرتاب موشک های غول پیکر کاسته خواهد شد.
نانو حسگرها، یا سامانه های پیشران بسیار کارآمد، نمونه های دیگری از کاربرد فناوری نانو هستند. حفاظت در برابر تابش های کیهانی از کاربردهای دیگر و اساسی نانوفناوری در سفرهای فضایی است. به گفته دانشمندان، خطر قرار گرفتن در معرض تابش های فضایی مهمترین عامل محدودکننده طول مدت سفرهای فضایی و اقامت انسان در فضا است و لذا هم اکنون تحقیقات فراوانی به طور خاص در این زمینه در حال انجام است.
طراحان سفینه های فضایی به این منظور و نیز به منظور رفع مشکلاتی مانند دوام ساختار روکش حفاظتی سفینه های فضایی، درجستجوی موادی هستند که قادر باشد به آنها در توسعه و ساخت روکش چند کاره بدنه سفینه های فضایی کمک نماید. منظور نانوحسگری است که بتواند حفاظت مؤثری در برابر تابشهای فضایی ایجاد کند و در عین حال ذخیره انرژی خوبی هم داشته باشد و همچنین قادر باشد در صورت صدمه دیدن بخشی از پوشش حفاظتی فضاپیما و نیاز به انجام تعمیرات خود به ترمیم خود بپردازد.
از نانو همچنین در ساخت لباس فضانوردان استفاده خواهد شد. لباس فضانوردان در عین داشتن مقاومت بالا در مقابل پرتوهای پرانرژی کیهانی باید سبک و راحت باشد به گونه ای که در حرکات فیزیکی فضانوردان اختلال و یا محدودیتی ایجاد نکند و فضانوردان قادر باشند با آرامش و آزادی عمل بیشتری به انجام تحقیقات در فضا و یا روی سطح کرات دیگر بپردازند.
1-4-6-2- کاربردهای فن‌آوری نانو در صنایع غذایی
حوزه‌های کاربردی فن‌آوری نانو درصنایع غذایی را می‌توان به صورت شکل زیر خلاصه کرد.
حوزه‌های مختلف کاربردی فن‌آوری نانو در غذا و صنایع غذایی به شش دسته نگهداری غذا، بهبود طعم و رنگ، سلامت غذا، بسته‌بندی، تولید غذا و فرآیندهای غذایی تقسیم‌بندی می‌شوند. شکل زیر این تقسیم‌بندی همراه با زیرگروه‌های هریک را نشان می‌دهد. در ادامه به تشریح هر قسمت و نمونه‌های کاربردی مربوطه که تا به حال وجود داشته است، پرداخته می‌شود.
1)نگهداری
فن‌آوری نانو از سه طریق می‌تواند در نگهداری موادغذایی مؤثر واقع شود:
ضدعفونی و ضد میکروب کردن سطوح: فن‌آوری نانو با جابه‌جا کردن سطح پوشش مواد می‌تواند تقریباً از ورود هر میکروارگانزیم یا میکروب به غذا جلوگیری کند. میکروب‌کش‌ها با نانو ذرات و نانو قطراتی مانند روغن‌های گیاهی و الک‌ها، دوستدار محیط زیست بوده و برای سلامت انسان بی‌ضرر هستند.
حفاظت آنتی‌اکسیدان‌ها: نگهداری آنتی‌اکسیدان‌های حساس مانند ویتامین‌های K/E/D/A ، اسید چرب امگا 3 و ر -کاروتن همواره یک عامل کلیدی در حفظ غذا بوده است. استفاده از نانو حفره‌ها می‌تواند از خراب شدن چنین مواد بی‌ثباتی در طول فرآیند و در زمان انبارداری جلوگیری کند.
دست‌ورزی و کنترل فعالیت آنزیم‌ها: فن‌آوری نانو در شناسایی و طراحی ساختمان آنزیم‌ها کاربرد مهمی دارد. فن‌آوری نانو توانایی کنترل متابولیسم آنزیم‌ها توسط تغییر در ساختمان و افزودن دیگر ذرات فعال را دارد. بنابراین می‌توان فعالیت‌های آنزیم‌ها را از این طریق تحت کنترل درآورد.
2)تولید
کاربرد فن‌آوری نانو در زمینه تولید غذا می‌تواند از یک سو در صنعت کشاورزی و از سوی دیگر در ابداع راه‌های جدید برای تولید غذاهای غیروابسته به شرایط طبیعی، مورد اهمیت قرار گیرد. عمده این کاربردها عبارتند از:
آنالیز و شناسایی محصولات کشاورزی: چیپ‌ها یا نانوسنسورها می‌توانند آفت، آنتی‌بیوتیک‌ها و ژن‌های مختلف را دقیقاً تشخیص دهند.
تولید غذاهای GM : باکی‌بال‌های قالب‌ریزی شده با اطلاعات ژنتیکی می‌توانند ژن‌ها و عناصر را به نقاط مطلوب حمل کنند.
تولید آفت‌کش/دارو و حمل آن‌ها: مانند زمینه دارویی در انسان، ‌نانو ذرات و نانوکپسول‌ها در بهبود اثر دارو کمک خواهند کرد و اثرات جانبی را کاهش می‌دهند.
سنتز و تولید غذا: آرایش بسیار ریز افزودنی‌های غذایی می‌تواند گروه‌های جدید غذایی را با سنتز مواد تغذیه‌ای مورد نیاز، طعم دهی ترکیبات و پیوند آنزیم‌ها با هم تولید کند. این روش باعث کاهش زیاد وابستگی صنایع غذایی به محیط زیست طبیعی شده و به عنوان یک ایده متفاوت در این زمینه ‌بدون نیاز به ملزومات غذای طبیعی استفاده می‌شود.
3)بسته‌بندی و سلامت موادغذایی
چشم‌اندازهای مالی فن‌آوری‌نانو، صنایع بسته‌بندی را پررونق نشان می‌دهد. سهم بازار این صنعت در حال حاضر حدود 1/1 میلیارد دلار است و پیش‌بینی‌ می‌شود تا سال 2010 به 3/7 میلیارد دلار آمریکا برسد.
در این قسمت به منظور اطلاع از محصولات تجاری و تحقیقاتی که در این حوزه صورت گرفته مثال‌هایی آورده می‌شود :
شرکت Bayer Polymer کیسه‌ای پلاستیکی با نام Durethan KU تولید کرده است که از محصولات موجود در بازار سبک‌تر و محکم‌تر است، همچنین مقاومت بیش‌تری در برابر گرما از خود نشان می‌دهد. هدف اولیه از تولید پلاستیک‌های بسته‌بندی موادغذایی، جلوگیری از خشک شدن محتویات آن‌ها و محافظت در مقابل رطوبت و اکسیژن است. پوشش جدید غنی از نانوذرات سیلیکات است. این نانوذرات تا حد زیادی از نفوذ اکسیژن، گازهای دیگر و رطوبت جلوگیری می‌کنند و فساد موادغذایی را به تأخیر ‌می‌اندازند.
سازمان‌های دیگر به کمک فن‌آوری ‌نانو در حال یافتن راهی برای تشخیص فساد موادغذایی هستند. به عنوان مثال شرکت AgroMicron ، افشانه تشخیص دهنده نانوبیولومینسانس را ساخته که شامل پروتیین لومینسانت است. در این طرح، افشانه سطح میکروب‌هایی مانند Salmonella و E.coli را ‌پوشانده و از خود نوری ساطع می‌کند و در نتیجه فساد موادغذایی تشخیص داده می‌شود. این شرکت در نظر دارد محصول مورد نظر را با نام BioMark وارد بازار کند. در حال حاضر این شرکت در حال ساخت افشانه‌هایی با روش‌‌های جدید است تا بتواند از آن‌ها در حمل و نقل دریایی استفاده کند.
در راهبرد مشابه، برای اطمینان از سلامت موادغذایی، محققان اتحادیه اروپا در پروژه Good Food از نانوحسگرهای قابل حمل برای یافتن مواد شیمیایی مضر، پاتوژن‌ها و سم‌‌ها در موادغذایی استفاده می‌کنند.
با این عمل، دیگر نیازی به فرستادن نمونه‌های موادغذایی به آزمایشگاه برای تشخیص سلامت و کیفیت محصولات در کشتزارها و کشتارگاه‌ها نیست. همچنین این پروژه، در حال توسعه به کارگیری زیست‌تراشه‌های DNA برای کشف پاتوژن‌هاست. این روش می‌تواند در تشخیص باکتری‌های مضر و متفاوت موجود در گوشت یا ماهی و یا قارچ‌های میوه مؤثر باشد. این پروژه در نظر دارد با گسترش میکروحسگرهای رشته‌ا‌ی، بتواند آفت‌کش‌های میوه و سبزیجات را به همان خوبی که شرایط محیطی کشتزارها را کنترل می‌کند تشخیص دهد. این نوآوری به نام حسگرهای Good Food نامیده می‌شود.
1-4-6-3- کاربرد فناوری نانو در صنعت پزشکی
درمان و پیشگیری بیماری‌ها از قابلیت‌های خوب فناوری نانو به شمار می‌رود. این فناوری با استفاده از نانوابزارها و نانوساختارهای مهندسی‌شده، اعمال ساخت، کنترل، دیدن و ترمیم سیستم زیستی انسان در مقیاس مولکولی را انجام می‌دهد.
مثال‌هایی از کاربرد نانوفناوری در پزشکی
1- هدف‌گیری و ارسال دارو به نقاط غیر قابل دسترس بدن با تجهیزات نانومتری
2- تولید بافت‌های مصنوعی سازگار با بدن
3- تولید سیستم‌های هوشمند برای شناسایی بیماری‌های در حال ایجاد در بدن
4- درمان برخی از بیماری‌های صعب‌العلاج مانند سرطان، ایدز و هپاتیت
5- مراقبت بهداشتی بهتر با استفاده از تجهیزات نانومتری در داخل بدن
1-4-6-4- کاربرد فناوری نانو در مخابرات
یکی از روش های بکارگیری فناوری نانو در مخابرات، بهبود اتصالات فیبرهای نوری است تا انتقال اطلاعات بهتر انجام گیرد]3[ و ]4[.
فصل دوم
مروری بر متون
2-1- نانو کامپوزیت ها
نانو کامپوزیت ها مواد مرکبی هستند که حداقل یکی از اجزای تشکیل دهنده آن ها دارای ایجاد محدوده 1 تا 100 نانومتر می باشد در واقع ترکیبات متشکل از ذراتی در مقیاس نانو بوده که در یک فاز زمینه پراکنده شده اند نانو کامپوزیت ها را می توان ساختارهای جامدی در نظر گرفت که در ابعاد نانومتری دارای فواصل تکراری بین فازهای مختلف به وجود آورنده ترکیب خود می باشد .
علت اینکه این مواد نسبت به کامپوزیت های متداول خواص ویژه و مطلوب تری را از خود نشان می دهند این است که نیروهای بین سطح مشترک تقویت کننده در یک کامپوزیت معمولی قوی تر می باشد.
کامپوزیت ها دو فاز دارند : اصلی زمینه و تقویت کننده های نانو متری
انواع تقویت کننده ها:
1)نانو ذرات
2)نانو لوله ها
3)نانو صفحات
4)نانو الیاف
کامپوزیت های اصلی زمینه:
1)نانو کامپوزیت های زمینه پلیمری :
خواص بی نظیر (مکانیکی ، شیمیایی ، فیزیکی) , خاصیت نفوذ پذیری , پایداری حرارتی بالا , استحکام بالا , وزن کم .
با افزودن درصد کمی از مواد نانو به یک پلیمر خالص , استحکام تنشی و کششی افزایش چشم گیری می یابد.
2)نانو کامپوزیت های زمینه فلزی :
کم وزن و سبک و استحکام بالا مقامومت و پایداری حرارتی مناسب.
3)نانو کامپوزیت های زمینه سرامیکی :
به مواد جامدی که بخش عمده تشکیل دهنده آن ها غیر آلی و غیر فلزی باشد.
ساختمان به شکلی است که معمولا یک فاز نسبت به فاز دیگر دارای دانه بندی کوچکتری است و معمولا یک فاز در ابعاد نانو متری و فاز دیگر در ابعاد میکرونی.
سرامیکهای مهندسی به دو گروه اکسیدی و غیر اکسیدی تقسیم می شوند.
اکسیدی : TiO2تیتانیا ،AL2O3آلومینا ، ZrO2 زیرکومینا
غیر اکسیدی: SiC ,TiN
سختی بالا و مقاومت فشاری و پیچشی بالاتر ، مقاومت حرارتی عالی ، رسانایی الکتریکی و حرارتی پایین ، مقاومت سایشی بالاتر و چگالی پایین تر.
مهمترین مشکل شکنندگی بالای آنها به دلیل پیوندهای یونی و کوالانسی و برای حل آن اضافه کردن و جاسازی الیاف و ذرات با ابعاد نانومتری]5[.
2-1-1-خاصیت فتوکاتالیستی :
اگر یک نیمه رسانا در معرض تابش قرار گیرد به صورت یک کاتالیست عمل می کند.
براساس شتابدهی واکنش های نوری در حضور کاتالیست.
فرایند فوتو کاتالیکی به جفت شدن نور فرابنفش با انرژی کم با ذرات کاتالیستی.
این فرایند شبیه فوتوسنتز است و فوتو کاتالیست به مانند کلروفیل نور خورشید را به دام می اندازد و باعث تبدیل ترکیب به CO₂ و آب می شود.
فرایند سل_ژل شدن عبارت است از:
1)مخلوط پیش ماده 2)شکل دهی 3)ژل شدن 4)پیر شدن 5)خشک شدن 6)آب زدایی یا تثبیت شیمیایی 7)متراکم کردن و سنتز شدن]6[.
2-1-2-مکانیسم فتو کاتالیست (فرآیند) :
فعالسازی توسط تابش با طول موج لازم برای تشکیل جفت حفره الکترون.
TiO₂ e⁻ + h⁺
جذب سطحی آب ، ترکیب آلی و رادیکال هیدرواکسیل بر روی سطح کاتالیست.
O⁻² + Ti⁺⁴ +H₂O H⁻ + Ti⁺⁴ - OH
ترکیب مجدد حفره و الکترون.
Ti⁺⁴ +H₂O Ti⁺⁴ - H₂O
Site+R(i) R(I,ads)
OH +Ti⁺⁴ Ti⁺⁴ /OH
ترکیب مجدد حفره و الکترون و تولید انرژی حرارتی.
e⁻ + h⁺ heat
Ti⁺⁴ -OH⁻ +h⁺, TI⁺⁴ / OH°
به دام افتادن الکترون و حفره.
R(I,ads) +h⁺ R⁺(A,ads)
Ti⁺⁴ +e⁻ Ti⁺³
Ti⁺³ +O₂ Ti⁺⁴ - O⁻₂
حمله رادیکال هیدروکسیل تحت شرایط مختلف.
Ti⁺⁴ /OH° + R° (I,ads) Ti⁺⁴+ R (J,ads)
OH°+ R (I,ads) R (J,ads)
Ti⁺⁴ /OH° +R(i) Ti⁺⁴ + R(j)
OH° +R(i) R(j)
2-1-3-اثر O₂ و H₂O₂ :
در حضور این عوامل سرعت و بازده تجزیه نوری افزایش می یابد , نقش اصلی اکسیژن مولکولی جلوگیری از ترکیب مجدد الکترون-حفره است ، زیرا به عنوان دام الکترونهای نوار رسانش عمل می کند در اثر این عمل یون رادیکال سوپراکسید تشکیل می شود که شدیداّ فعال است و به ترتیب خنثی ، رادیکال و یون-رادیکال جذب شده بر سطح کاتالیزور حمله می کند. علاوه بر این کار O₂ باعث تولید H₂O₂ می شود که خود این عامل به عنوان الکترون پذیر با الکترون های رسانا وارد عمل شده و رادیکالهای هیدروکسیل تولید می کنند]7[.
H₂O₂ + e⁻ OH° + OH⁻
2-2- نانو کاتالیست‌ و نانوذرات کاتالیستی
کاتالیست، گونه‌ای است که سرعت واکنش را افزایش می دهد. هدف شیمی دانان، تولید کاتالیستی با فعالیت و بازده بالا، گزینش پذیری کامل، قابلیت جداسازی و بازیابی از مخلوط واکنش، مصرف انرژی کم و عمر بالا است. عملکرد کاتالیست با کنترل متغییرهایی همچون اندازه، ساختار، توزیع فضایی و الکترونی، ترکیب سطح، پایداری گرمایی و شیمیایی می تواند تعیین شود. بازده  بالا، صرفه ی اقتصادی، هدر رفت کم مواد شیمیایی ، مصرف گرما و انرژی پایین، ایمنی بالا و استفاده ی بهینه از مواد شیمیایی اولیه، از مزایای نانوکاتالیست است. برای صرفه جویی اقتصادی و استفاده ی بهینه از نانوکاتالیست، معمولا آن را به صورت کامپوزیت می سازند و سطح آن را مورد اصلاح شیمیایی قرار می دهند. تحقیقات در حوزه ی نانوکاتالیست، همواره یکی از بحث های جذاب در نانوشیمی و شیمی سبز بوده است. شیمی سبز به واکنش های شیمیایی سالم با محصولات بی خطر و با حداکثر بازده (حداقل مصرف ماده و انرژی) می‌پردازد و نانوکاتالیست می‌تواند ما را به سوی این آرمان  سوق  دهد.
کاتالیست، گونه‌ای است که انرژی فعال سازی واکنش (انرژی اولیه برای انجام واکنش) را کاهش داده و در نتیجه سرعت واکنش را افزایش می دهد. فلزات واسطه‌ی جدول تناوبی عناصر، رایج ترین کاتالیست ها هستند.کاتالیست ها به دو دسته ی همگن (Homogeneous) و ناهمگن (Heterogeneous) تقسیم می شوند. کاتالیست همگن، تک اتم، یون یا مولکول است و با واکنش دهنده ها هم فاز می باشد. به بیان دیگر، ذرات کاتالیست همگن می توانند به راحتی در مخلوط واکنش حل شوند. کاتالیست همگن در واکنش مصرف شده و مجددا تولید و بازیابی می‌شود. فعالیت بسیار بالا، گزینش پذیری و بازده خوب ، از محاسن این گونه از کاتالیست می باشد. بهبود در عملکرد کاتالیست های همگن می تواند با اتصال گروه های متفاوت آلی و معدنی به ذره اصلی فراهم شود. مشکل اصلی در فناوری کاتالیست های همگن در آنجاست که پس از اتمام واکنش، جداسازی کاتالیست حل شده از مخلوط نهایی کار ساده ای نیست. این مشکل به ویژه در زمانی که کاتالیست در مقادیر کم مصرف می شود، خود یک چالش بزرگ است]8[ و ]9[.
کاتالیست ناهمگن، با واکنش دهنده ها در یک فاز نیست. اندازه و خصوصیت ذرات کاتالیست ناهمگن به صورتی است که به راحتی در محیط واکنش حل نمی شود؛ از این رو فعالیت آن محدود می گردد (بازده کل واکنش کاهش می یابد). برخلاف کاتالیست های همگن، کاتالیست های ناهمگن به راحتی (با صرف هزینه، زمان و مواد کمتر) از مخلوط واکنش جدا می شوند و موجب ناخالصی محصولات نمی گردند. برای آنکه کمبود سطح فعال در این گونه ترکیبات جبران شود، استفاده از یک بستر در نقش تکیه گاه کاتالیست، ضروری است. بستر معمولا یک ساختار متخلخل با سطح فعال بالاست.
کاتالیست مناسب، باید سطح فعال زیاد داشته و قابل جداسازی باشد. فناوری نانو، می تواند سطح فعال بسیار زیادی را برای کاتالیست فراهم آورد. با آنکه سطح فعال نانوکاتالیست ها بسیار بالاتر از کاتالیست های معمولی است، سطح فعال یک نانوکاتالیست همواره از یک کاتالیزور همگن پایین تر است (کاتالیزور همگن با انحلال خود در تماس کامل با محتویات واکنش قرار دارد). در مقابل، نانوذرات کاتالیستی به دلیل ابعاد بزرگ تر نسبت به ذرات کاتالیست همگن، در محلول واکنش حل نشده و به سادگی قابل جداسازی هستند. سطح فعال زیاد به همراه قابلیت جداسازی کاتالیست در پایان واکنش، از نانوکاتالیست ها پلی میان کاتالیست های همگن و ناهمگن ساخته است. ممکن است فرآیند پیچیده تولید برخی از نانوکاتالیست ها هزینه بر به حساب بیاید، اما از آنجا که فناوری نانو مقدار کاتالیست، انرژی و زمان مورد نیاز برای انجام واکنش را تقلیل می دهد، این مورد قابل چشم پوشی است]10[.

شکل(2-1) نانوکاتالیست همگن و ناهمگن

شکل(2-2) ویژگیهای اصلی نانوکاتالیست
2-2-1- انواع نانوکاتالیست
دسته بندی نانوکاتالیست ها را براساس نوع نانوماده ی به کار رفته در جدول زیر می بینید:
جدول(2-1) دسته بندی نانوکاتالیست‌ها

نانوذرات و خصوصا نانوذرات فلزی و اکسید فلزی از اصلی ترین و پرکاربردترین کاتالیست های نانوساختار هستند. لذا این ترکیبات محور این پروژه - ریسرچرا تشکیل می دهند و بحث بیش تر بر آن ها متمرکز است]11[.

شکل(2-3) برخی از نانوذرات اکسید فلزی به عنوان نانوکاتالیست
نوع دیگر دسته بندی نانوکاتالیست ها، براساس رفتار آن ها است که بر این اسا به دو دسته-ی همگن و ناهمگن تقسیم می شوند:
نانوکاتالیست با رفتار همگن:
در رویکرد نانوکاتالیست همگن، نانوذرات تهیه شده از فلزات واسطه را به صورت کلوئید (ذرات معلق) در مخلوط واکنش پخش می کنند. معمولا برای پیشگیری از تجمع نانوذرات، از یک ماده پایدارکننده استفاده می شود. یک پایدار کننده خوب، نه تنها نانوکاتالیست را در فرایند کاتالیتیکی (واکنش کاتالیستی) حفظ کرده، در عین حال فعالیت آن را کاهش نمی دهد. در پایان نیز می توان نانوذرات را از محصول نهایی واکنش جداسازی نمود. روش کاهش یا همان احیاء فلزات - یعنی الکترون گرفتن کاتیون فلزی و تبدیل آن به اتم فلز خنثی - روشی معمول برای سنتز کنترل شده ی نانوذرات به صورت کلویید در محلول است. فرآیند کاهش به دو صورت شیمیایی و الکتروشیمیایی اجرا می‌شود:
1) کاهش شیمیایی: معمول ترین روش کاهش است که در آن، نمک فلز مورد نظر در محلول با عوامل کاهنده مثل الکل ها و سدیم بوروهیدرید به اتم فلزی کاهش یافته و تبدیل به نانوذره ی فلزی می شود.2) کاهش الکتروشیمیایی: در این روش در ازای یک عامل کاهنده شیمیایی، از الکترون های انباشته شده بر سطح الکترود استفاده می شود. در فرآیند کاهش الکتروشیمیایی از یک پیل متشکل از آند (محل اکسایش)، کاتد (محل کاهش) و الکترولیت (محلول نمکی دارای هدایت الکتریکی) استفاده می شود.
نانوکاتالیست با رفتار ناهمگن:
کاتالیست ناهمگن به بستر نیاز دارد؛ در نانوکاتالیست ها، بستر و کاتالیست، با هم تشکیل یک نانوکامپوزیت می دهند که برای رسیدن به بهترین عملکرد مناسب است. به عنوان مثال می توان به قرار گرفتن کاتالیست طلا بر سطح بستر دی اکسید تیتانیوم یا اکسید آهن اشاره کرد. این نانوکاتالیست ها به ترتیب به صورت Au/TiO2 و Au/Fe2O3 نشان داده می شوند. این ها کاتالیست های بسیار خوبی برای اکسایش منوکسید کربن (آلاینده‌ای بسیار مضر و خطرناک) به دی اکسید کربن هستند. از آنجا که دی اکسید کربن خطر کم تری دارد، استفاده از این نانوکاتالیست می تواند خطرات زیست محیطی مونواکسید کربن را کاهش می دهد]12[.
2-2-2- ویژگی های نانوکاتالیست
1)حداکثر سطح فعال به ازای واحد جرم و حجم: هر چه سطح فعال (سطح در دسترس برای انجام واکنش) به خصوص برای یک کاتالیست ناهمگن بیشتر باشد، جایگاه های فعال واکنش پذیر افزایش یافته و بازده  کاتالیست بالا می‌رود. با فراهم آوردن سطح بیشتر برای یک ساختار کاتالیستی، در مقدار مصرفی نانوکاتالیست صرفه جویی  شده و با افزایش واکنش دهنده های درگیرشونده در واکنش، سرعت واکنش نیز بیش تر می شود.

شکل(2-4) بیشینه  فعالیت شیمیایی کاتالیست ناهمگن، در ابعاد نانو است
2)شکل و اندازه ی قابل کنترل: برای رسیدن به بیشینه ی ماکزیمم فعالیت، باید بهترین و مناسب ترین اندازه ی نانوذره مشخص شود؛ در روش های تولید نانوذرات، راه های زیادی برای کنترل ابعاد وجود دارد. براساس محاسبات رایانه ای و شبیه سازی می‌توان به اندازه  مناسب برای یک نانوذره  با بیش ترین فعالیت و در عین حال بیشترین پایداری دست یافت. بهترین کاتالیست ها از فلزات گران بها مثل پلاتین (Pt)، طلا (Au) و پالادیوم (Pd) تشکیل یافته اند. تخمین دقیق تر بهترین اندازه ی این نانوذرات در جهت دستیابی به بالاترین فعالیت کاتالیستی، به صرفه‌جویی در مصرف این ترکیبات کمک زیادی می کند.
3)قابلیت جداسازی از مخلوط واکنش: نانوکاتالیست ها، چه همگن و چه ناهمگن، می‌توانند به راحتی از محصولات و باقی مانده‌ی اضافی واکنش گرها جدا شوند. همان گونه که ذکر شد، به دلیل بزرگی نانوذرات در مقایسه با اتم ها و مولکول ها، این ترکیبات در محیط واکنش قابل حل نبوده و معلق می مانند. به عنوان مثال، نانوذرات مغناطیسی کاربرد بسیار زیادی در حوزه‌ی کاتالیست دارند. زمانی که نانوذرات مغناطیسی به عنوان کاتالیست در واکنش به کار می روند، در پایان می توانند توسط اعمال یک میدان مغناطیسی مناسب از محیط جداسازی و بازیابی شوند.
4)گزینش پذیری و بازده ی بالا: یک نانوکاتالیست، واکنش را در یک مسیر خاص و با گزینش مواد اولیه پیش می برد. این به آن معنی است که ترکیبات ناخواسته کمتر واکنش های فرعی را باعث می شوند و از تولید محصولات جانبی در طول فرایند جلوگیری می شود. همچنین نانوکاتالیست با سطح فعال بسیار بالای خود، بازده واکنش را در مسیر اصلی خود افزایش می دهد. به عبارت دیگر می توان گفت که حجم بالاتری از مواد اولیه به محصول نهایی تبدیل می شوند. مخلوط نهایی واکنش در این حالت بیشتر متشکل از محصول اصلی است و در صد کمی از محصولات جانبی و واکنشگرهای باقی مانده (آن هایی که در واکنش شرکت نکرده اند) وجود دارد. این فرآیند، روند خالص سازی و استخراج محصول (برای مثال یک دارو) را آسان و کم هزینه می کند.
5) استعداد کلوخه ای شدن: نانوذرات در پایدارترین حالت ساختاری خود نیستند، فعالیت سطحی بسیار بالا داشته و از این رو مستعد به هم چسبیدن، کلوخه ای شدن و در نتیجه از دست دادن ابعاد نانو می باشند. اگر فرآیند کلوخه ای شدن برای یک نانوکاتالیست اتفاق بیفتد، فعالیت آن کاهش چشم گیری پیدا می کند و به اصطلاح، غیرفعال می‌شود.
6) تنوع بالا و قابلیت اصلاح شیمیایی: به علت فعالیت سطحی بالا، گروه های مختلف آلی می توانند به سطح نانوکاتالیست ها متصل شوند. ازجهتی فعالیت سطحی بالا باعث می شود تا نانوکاتالیست ها با مواد معدنی نیز کامپوزیت تشکیل دهند. اصلاح شیمیایی نانوکاتالیست ها با اتصال گروه های مختلف تنوع زیادی را در عملکرد آن ها به وجود می آورد.
7) منبع تهیه: نانوکاتالیست های طبیعی در طبیعت وجود دارند و در دسترس هستند. از این دسته می توان به نانوذرات خاک رس و نانوزئولیت ها اشاره کرد. دسته دیگر نانوکاتالیست های سنتزی هستند که توسط بشر تولید می شوند و تنوع زیادی دارند؛ برای مثال نانوذرات اکسید فلزی از این دست هستند]13[.
جدول(2-2) مزایا و معایب نانوکاتالیست
2-2-3- روش های استفاده از نانوکاتالیست فلزی
همانگونه که در بالا ذکر شد، مواد فعال کاتالیستی معمولا ترکیبات نادر و گران بهایی هستند. فلزات گروه پلاتین که به PGM معروفند، شش فلز اوسمیوم (Os)، ایریدیوم (Ir)، رودیوم (Rh)، روتنیوم (Ru)، پالادیوم (Pd) و پلاتین (Pt) را شامل می شود. فلزات PGM گران بها بوده و معروفترین عناصر کاتالیستی هستند. از این رو ارائه روش هایی برای صرفه جویی اقتصادی مناسب همراه با بهبود عملکرد برای چنین کاتالیست هایی ضروری است. روش های زیر در برگیرنده چنین رویکردهایی هستند:
1)ساختارهای پوسته-هسته: در یک نانوساختار، این اتم ها ی سطح هستند که نقش اصلی را بازی می کنند. معمولا اتم هایی که در مرکز یک نانوتوده قرار می گیرند، نقش عملکردی خاصی ندارند. در طراحی یک نانوساختار پوسته-هسته، فلز کاتالیستی گران بها نقش پوسته را بازی کرده و از یک ماده ارزان همچون سیلیکا در هسته استفاده می شود. همچنین می توان از نانوذرات مغناطیسی به عنوان هسته استفاده نمود. در روش پوسته-هسته نه تنها فعالیت کاتالیست تا حد زیادی حفظ می شود، بلکه در مصرف فلزات پرقیمت نیز تا حد زیادی صرفه جویی می‌گردد.
2)استفاده از مواد متخلخل به عنوان بستر: از مواد متخلخلی مثل سیلیکا یا سیلیکاژل (آیروژل سیلیکا که از روش سل ژل به دست می آید)، آلومینا (Alumina) و زئولیت (Zeolite) به عنوان بستر کاتالیست ها استفاده می‌شود. نانوذرات فلزی به صورت یکنواخت روی بستر متخلخل نشانده می شوند تا سطح فعال افزایش یابد. کاتالیست Pt/SiO2 از این دسته است.
3)نانوذرات دوفلزی: در این رویکرد، نانوکاتالیست به صورت آلیاژی از فلز گران  به همراه فلز ارزان قیمت مورد استفاده قرار می گیرد. یکی از موارد پرکاربرد در این زمینه نانوذرات PtFe آلیاژ آهن و پلاتین است.
4)نانوخوشه های دوفلزی: در نانوخوشه هایی دوفلزی، فلز ارزان در مرکز و فلز گران قیمت کاتالیستی بر سطح وجود دارد. برای مثال نانوخوشه  با مرکز Ni و سطح Pt یه عنوان یک نانوخوشه دوفلزی مطرح است.
5) استفاده از بستر اکسید فلزی: یکی از معمول تر ین اکسید های فلزی که به عنوان بستر برای کاتالیست های گران بها مورد استفاده قرار می گیرد دی اکسید تیتانیوم است. کاتالیست Au/TiO2 نمونه ای از این دست است. اگر اکسیدهایی از فلزات با ساختاری شبکه ای فلوریت مثل CeO2، ZrO2 و ThO2 با ناخالصی هایی از جنس اکسید فلزات قلیایی یا قلیایی خاکی بهبود یابند، به عنوان بستر کاتالیست مورد استفاده قرار می گیرند. در ساختار فلوریت، آنیون ها در گوشه های یک مکعب کوچک داخل یک مکعب بزرگ از کاتیون ها هستند که کاتیون ها در گوشه ها و وسط وجه های مکعب بزرگ قرار دارند.
6) استفاده از گروه های آلی: ترکیبات آلی می توانند همچون پل، یک نانوذره ی مغناطیسی را به یک نانوذره کاتالیست نادر متصل کنند. این ساختار ترکیبی (کاتالیست مغناطیسی) می تواند پس از انجام واکنش به راحتی با اعمال میدان مغناطیسی خارجی جداسازی شود. برای مثال ترکیب آلی دوپامین که یک ماده شیمیایی طبیعی در سامانه عصبی است، اتم های پالادیوم (کاتالیست) را به نانوذره ی مگنتیت (Fe3O4) متصل می کند.
7)استفاده از ترکیبات کمپلکس: بسیاری از فلزات در یک عدد اکسایش خاص (به صورت یون) دارای فعالیت کاتالیستی می باشند. از آن جهت که یون ها به تنهایی در محیط واکنش ناپایدار می باشند، برای ایجاد پایداری ویا حفظ عملکرد، آن ها را به یک ترکیب کمپلکس تبدیل می کنند. ترکیب کمپلکس، یک ترکیب شیمیایی است که در آن ترکیبات آلی الکترون دهنده به نام لیگاند به مراکز فلزی (دارای کمبود و پذیرنده الکترون) الکترون می‌دهند. لیگاندها معمولا حاوی اتم های الکترون دهنده و یا اتم های دارای زوج الکترون تنها (غیر‌پیوندی) هستند و از این رو می توانند الکترون های خود را در اختیار یون یا اتم های فلزی (که دارای کمبود الکترون هستند) قرار دهند و آن ها را پایدار نمایند. ترکیبات کمپلکس نیز معمولا همچون یون فلزی در محیط واکنش محلول بوده و بسیاری از کاتالیست های همگن ساختار کمپلکسی دارند.از جهت دیگر نانوذرات مغناطیسی می توانند به اتم های آزاد لیگاند متصل شوند. از این رو ترکیبات کمپلکس از یک یون فلزی کاتالیستی می توانند بر سطح یک نانوذره مغناطیسی قرار گیرند. در این صورت کاتالیست کمپلکس شده می‌تواند با اعمال یک میدان مغناطیسی همچون یک کاتالیست ناهمگن در انتهای واکنش جداسازی شود. برای مثال اتصال کمپلکسی از فلز کاتالیستی و گران بهای روتنیوم (Ru) توسط اکسیژن های لیگاند آن به نانوذره‌ی فریت (Fe2O3).
8)جایگزینی فلزات کم بها: مطالعات متعدد در زمینه جایگزینی فلزات گران بها (PGM) با ترکیباتی ارزان تر مثل نانوذرات دی سولفید مولیبدن (MoS2) یا نانوذراتی با زمینه ی آهن در این راستا صورت گرفته است.
9)استفاده از درخت سان: درخت سان ها، ترکیباتی شبه پلیمری هستند که از یک مرکز منشعب شده و ساختار شاخه  ای دارند. پرکاربردترین آن‌ها، پلی-آمیدوآمین (PAMAM) است. نانوذرات کاتالیستی می توانند در داخل حفره های یک درختسان جای گیرند. این کار معمولا برای حفظ فعالیت و به صورت همزمان پایداری نانوذرات کاتالیستی در شرایط واکنش صورت می پذیرد.
10)استفاده از نانوساختارهای متفاوت: برای دستیابی به کاتالیست فعال تر می توان از اشکال مختلف نانوساختاری دیگر مثل نانومیله ها، نانولوله هاو ... نیز استفاده نمود. نانومیله های Co3O4 که سطح فعال بالا و پایداری گرمایی و شیمیایی خوبی دارند به عنوان مثال معرفی می شوند]14[.
2-3- دی اکسید تیتانیوم
تیتانیوم‌دی‌اکسید به عنوان یک فوتوکاتالیزور هتروژن به دلیل ارزانی و فعال بودن از نظر شیمیایی و تولید حفرات اکسنده و همچنین پایداری نسبتا بک فوتوکاتالیزور ایده آل محسوب می شود و ضمن آنکه غیر سمی است و به وسیله سانتریفیوژ یا صاف کردن بازیافت می شود و پس از انجام تصفیه ، آلاینده دیگری بر جای نمی گذارد . اما به هر حال کاربردهای آن در فاز آبی به علت اینکه تیتانیوم اکساید سطح قطبی دارد و در نتیجه جاذب خوبی جهت مولکولهای آلی غیر قطبی نمیباشد محدود می شود . یک راه حل جهت حذف این محدودیت نشاندن آن بر روی بسترهای مناسب است که موجب بهبود خواص کاتالیزوری آن میشود . علاوه بر آن هنگامی که بر روی یک بستر تثبیت شود فعالیت خود را برای مدت طولانی حفظ می کند . از طرف دیگر در سالهای اخیر مطالعات گسترده ای بر روی کاربرد مواد در حالیکه با فوتوکاتالیزور تیتانیم اکساید مخلوط یا پوشش داده شده اند متمرکز شده است. این پوشش ها گاه به عنوان حذف آلاینده های گوناگون موجود در هوا و گاه جهت فوتوکاتایز آلاینده های آلی موجود در آب و فاضلاب به کار می روند]15[.
با گذر از میکروذرات به نانو ذرات ، با تغییر برخی از خواص فیزیکی روبرو می شویم که دو مورد مهم آنها عبارت از : افزایش نسبت مساحت سطحی به حجم و ورود اندازه ذره به قلمرو اثرات کوانتومی.
افزایش نسبت مساحت سطحی به حجم که به تدریج با کاهش اندازه ذره رخ میدهد باعث غلبه یافتن رفتار اتم‌های واقع در سطح ذره به رفتار اتم های درونی می شود این پدیده بر خصوصیات ذره به صورت جدا و بر تعاملات آن با دیگر مواد اثر می گذارد . کوچکتر شدن ابعاد نانو ذرات از طول موج بحرانی نور آن را نامرئی و شفاف می کند . این خاصیت باعث شده است تا نانو ذرات برای مصارف بسته بندی ، مواد آرایشی و روکش ها مناسب باشند.
نانو ذرات در حال حاضر از طیف وسیعی از مواد ساخته می شوند معمول‌ترین آن ها نانو ذرات سرامیکی نظیر دی‌اکسید‌تیتانیوم ، اکسید‌روی و اکسید‌آهن می باشد.
دی‌اکسید‌تیتانیوم (TiO₂) یک محصول شیمیایی است که در حجم بالا به طور صنعتی تولید و یکی از مواد معدنی است که سالانه بیش از 3.5 میلیون تن در سراسر جهان مورد استفاده قرار میگیرد.
دی اکسید تیتانیوم در گروه نیمه رسانا می باشد و خاصیت فتوکاتالیستی و فوق آبدوستی دارد.
TiO2 در فیلترها ، در پیل های خورشیدی ، به عنوان پایه کاتالیست ، در تولید غشا های غیر آلی ، به عنوان پرکن ها در کاغذ و پلاستیک ، در مواد آرایشی جهت جذب نور خورشید ، به عنوان رنگدانه در رنگها جهت براق کردن آن ها کارایی دارد]16[.
2-3-1-کاربردهای دی اکسید تیتانیوم
در صنایع پوششی، رنگ، پلاستیک، کاغذ مورد استفاده قرار می‌گیرد.
کاربردهای نانو ذرات دی اکسید تیتانیوم از جمله آنها در زمینه حذف آلاینده ها از محیط زیست می‌باشد.
کاربرد دیگر(TiO₂) استفاده از آن در حس گرهای گاز است.
کاربرد حسگرهای گاز، برای اصلاح کنترل ایمنی و محیطی گازها می باشد و همچنین برای بهینه کردن واکنش های سوخت در کاربردهای صنعتی نیاز به این نوع حسگرها است.
حسگرهای گازی از نوع نیمه رسانا نظیر (TiO₂)(SnO₂)(ZnO) مزایای زیادی نسبت به سایر حسگرها دارند چون کاربرد ساده و هزینه کم و قابل اعتماد می‌باشند.
از دیگر کاربردهای TiO₂ استفاده از آن در حسگرهای اکسیژن است.
برای تهیه نانو ذرات TiO₂ از روشهای سل-ژل ، میکروامولسیون ، هیدروترمال , هیدرولیز، شعله، احتراق، چگالش بخارات شیمیایی استفاده می‌شود.
نانو ذرات به دست آمده با استفاده از روشهای مختلف با توجه به شرایط تهیه آنها دارای ویژگی هایی چون اندازه ذرات ، تبلورو دانه بندی می‌باشند.
دی‌اکسید‌تیتانیوم (TiO₂) یک اکسید فلزی نیمه رسانا از نوع (n-type) با باند انرژی حدوداّ سه الکترون ولت می‌باشد.
دی‌اکسید‌تیتانیوم دارای سه فاز کریستالی Anatase، Rutile ،Brookite می باشد که آناتایز و روتایل چهار وجهی و بروکیت هشت وجهی می‌باشد.
آنالیز (TiO₂) نیمه پایدار است به طوری که در دمای بالا به فاز روتایل که پایدار است تبدیل می‌شود .فاز برکیت فقط در دمای خیلی پایین پایدار است.
دی‌اکسید‌تیتانیوم نیمه رسانایی است که علاوه بر خاصیت رسانایی اش دارای خواص فتوکاتالیستی و فوق آبدوستی نیز می باشد که متمایز از نیمه رساناهای دیگر است]17[ و ]18[.
2-3-2-روشهای سنتز دی اکسید تیتانیوم
تولید نانو ذرات در فاز مایع
تولید نانو ذرات در فاز بخار
روشهای تولید نانو ذرات (TiO₂) در فاز مایع :
1)روش سل-ژل
2)روش میکروامولوسیون
3)روش هیدروترمال
4)روش رسوبی
روش های سنتز نانو ذرات(TiO₂) در فاز بخار: بر پایه پیش ماده می باشد.
الف) اگر پیش ماده به کار گرفته در آن جامد باشد:
1)روش تراکم در گاز خنثی
2)روش تخیله جرقه ای
3)روش برون پاشی یونی
ب)اگر پیش ماده به کار رفته در آن مایع یا بخار باشد :
1)روش شعله
2)روش چگالی بخارات شیمیایی
در روش شعله از ایزوپروپوکساید تیتانیوم و یا از تتراکلرید تیتانیوم (TiCl4) به عنوان پیش ماده استفاده می‌شود]19[.
2-3-3-روش سل-ژل
در روش سل-ژل که در این فرآیند یک شبکه غیر آلی به صورت یک سوسپانسیون کلوئیدی (سل) تهیه شده و در نهایت طی فرآیند تشکیل ژل ، فاز مایع از آن خارج می‌شود. به طور کلی در این روش نانو ذرات درون شبکه یک ژل تشکیل و این امر مانع از رشد بلورها می‌شود در نتیجه بلورها در اندازه نانو باقی می‌مانند.
در این روش از آلکو اکسیدهای فلزی حل شده در محیط الکلی استفاده می‌شود که در مرحله اول سل حاصل طی فرآیند هیدرولیز , که سبب جانشینی گروهای OH به جای گروهای OR می شود , به صورت ژل در می‌آید.
جهت تولید نانو ذرات دی‌اکسید‌تیتانیوم به روش سل_ژل ابتدا واکنش هیدرولیز و پلی کندانسیون آلکواکسیدهای تیتانیوم Ti(OR)n جهت تشکیل اکسو پلیمرها انجام می شود و سپس به یک شبکه اکسیدی تبدیل می‌شود.
کندانسون در مرحله ژله ای شدن و مرحله تکلیس انجام می‌شود.
کندانسیون ذرات ژل را به سمت یکدیگر می کشاند و در نتیجه یک جرم فشرده ای را به وجود می‌آورد و بلور اکسید فلزی به این ترتیب شکل می‌گیرد.
تکلیس نیز سبب خارج کردن مولکولهای آلی از محصول و کاملتر کردن تبلور می‌شود.
تمام این مراحل و موادی که در تهیه نانو ذرات از روش سل_ژل استفاده می شوند بر روی ساختار نهایی، ماهیت کریستالی، مورفولوژی، شکل و اندازه ذرات تاثیر می گذارند.
مواد اولیه ای که جهت سنتز نانو ذرات از طریق این روش مورد استفاده قرار می‌گیرند عبارتند از : محلول پیش ماده(آلکوکسیدهای تیتانیوم) در یک الکل (ایزوپروپانول یا اتانول) به علاوه اسید یا باز جهت تغییر PH محیط (اسید نیتریک، اسید هیدروکلریک) و آب دیونیزه شده جهت هیدرولیز پیش ماده.
در برخی موارد آب همراه الکل به پیش ماده اضافه و اسید به طور جداگانه در یک مرحله دیگر به بقیه مواد اضافه می شود و در بعضی مواقع دیگر محلول از آب و اسید تهیه شده و به پیش ماده اضافه می شود.
علت استفاده از اسید یا باز در هنگام سنتز این است که یون H⁺ در محیط های اسیدی و یا یون OH¯ در محیط بازی روی سطح ذرات جذب شیمیایی می‌شوند]20[.
بطور مثال:
8356602598600TiO₂+nH⁺ TiO₂ Hⁿ⁺
9158665216700TiO₂+nOH⁻ TiO₂ (OH)ⁿ⁻
همین امر باعث ایجاد یک نیروی رانش قوی بین ذرات باردار شده و در نتیجه از تجمع ذرات جلوگیری می‌شود. بنابراین سل های پایدار در محیط های اسیدی یا بازی می توانند شکل بگیرند.
طبق مشاهدات اندازه ذرات دی‌اکسید‌تیتانیوم در 5/3PH< و 9PH> مقادیر پایین تری نسبت به محدوده 5 الی 8 دارند.
به طوری که در این محدوده PH ، بزرگترین ذرات حاصل شده‌اند که در واقع این محدوده همان نقطه ایزوالکتریک دی‌اکسید‌تیتانیوم می‌باشد و در این محدوده سل ها به رنگ سفید شیری هستند در حالی که برای 5/3PH< و 9PH> سل ها شفاف هستند و اندازه ذرات دی‌اکسید‌تیتانیوم درحد نانومتر می‌باشد. عوامل تاثیر گذار روی ژل : نوع پیش ماده ، مقدار آب به کار رفته , سرعتی که آب اضافه می‌شود ، زمان دادن به محلول که همان زمان بین تشکیل ژل و حذف حلال است.
از معایب روش سل_ژل می توان به چند مرحله ای این روش اشاره کرد که مستلزم وقت و هزینه می شود.
از معایب دیگر آن تنوع زیاد مواد اولیه به کار رفته در این روش میباشد به طوری که تغییر هر کدام از این مواد تاثیر زیادی بر روی محصول نهایی می‌گذارد.
از مزایای روش سل_ژل سادگی آن نسبت به بسیاری از روشهای تولید می‌باشد و به راحتی با کنترل دقیق شرایط سنتز , می توان نانو ذراتی با اندازه زیر 10 نانومتر تولید کرد]21[.
2-3-4-پراش اشعه ایکس (XRD) :
با استفاده از XRD می توان اطلاعاتی راجع به فازهای کریستالی موجود در نمونه سنتز شده و میزان خلوص فازها به دست آورد. همچنین این روش تخمینی از اندازه ذرات را نیز به ما می‌دهد . که با استفاده از معادله شرر(scherrer) می توان این مقدار را اندازه گرفت.
بنابر این رابطه , هر چه پیک ها تیزتر باشند نشان دهنده ذرات بزرگتر می باشند.
جهت بهبود ماهیت کریستالی ذرات تولید شده عملیات حرارتی انجام می‌شود.طی این عملیات با افزایش دما ، ساختار آمورف نمونه تهیه شده به کریستال تبدیل می شود که از طریق طیف XRD به این تبدیل ساختار پی می‌بریم و متوجه می‌شویم که در چه دمایی تبدیل آمورف به کریستال رخ می‌دهد.
همچنین با استفاده از XRD می‌توان دمایی که در آن تبدیل آناتایز به روتایل رخ می‌دهد را مشخص کرد که این تبدیل فاز معمولا در محدوده دمایی °500 تا °700 که بر حسب نمونه و شرایط آن رخ می‌دهد.
با افزایش دما پیک ها تیز می‌شوند که این نشانگر افزایش اندازه ذرات می‌باشد و همچنین پیک های فاز روتایل بزرگتر از فاز آناتایز می باشد که این نشانگر آن است که اندازه ذرات روتایل بزرگتر از ذرات آناتایز می‌باشد]22[.
2-4- علف کش بنتازون
بنتارون که با نام تجاری بازاگران توسط کمپانی بی آ اس اف به فروش مى‌رسد، علف‌کشى است که به‌صورت پس از سبز شدن براى کنترل علف‌هاى هرز برگ‌پهن و جنگل‌ها در میان برگ‌باریک‌هاى مهم و حبوبات دانه‌درشت استفاده مى‌شود. این علف‌کش براى کنترل برگ‌پهن‌هاى سخت مزارع و سایر محصولات به‌کار مى‌رود. علف هرز توق حساسیت ویژه‌اى به بنتازون داشته و زمانى‌که ارتفاع آن ۳۰ الى ۴۵ سانتى‌متر باشد، به راحتى توسط آن کنترل مى‌شود. براى کنترل علف‌هاى هرز برگ‌پهن سویا و گیاهان دیگر که به سختى کنترل مى‌شوند از بنتازون استفاده مى‌شود. پس از گذشت ۲ تا ۷ روز از کاربرد بنتازون، علایم بافت‌مردگى و مرگ گیاهان مشاهده مى‌شود. علت عمده مرگ آن ممانعت از فتوسنتز است. به‌نظر مى‌رسد که حرکت علف‌کش در گیاه محدود بوده و براى اینکه گیاه کاملاً بمیرد بایستى به‌طور کامل توسط علف‌کش پوشیده شود، در غیر این‌صورت معمولاً جوانه‌هاى جدید شروع به رشد مى‌کنند. براى اینکه توسط آن بتوان طیف وسیعى از برگ‌پهن‌ها را از بین برد، آن را در مخزن با 2و4 دی آکیفلورفن مخلوط میکنند.
2-4-1-حرکت و نحوه عمل علف کش در گیاهان
بنتازون علف‌کشى است تماسى که به‌صورت پس از سبز شدن براى کنترل انتخابى بسیارى از برگ‌پهن‌ها و جنگل‌ها در غلات و حبوبات دانه‌درشت استفاده مى‌شود. کنترل مطلوب زمانى به‌دست مى‌آید که علف‌هاى هرز کوچک بوده (در مرحله دو تا ده برگی) و در حال رشد سریع باشد. به‌منظور افزایش کنترل معمولاً به آن مواد خیس‌کننده یا مواد روغنى اضافه مى‌کنند. یک تا دو هفته پس از مصرف علایم اثر آن آشکار مى‌شود. مقاومت گیاهان زراعى معمولاً بسیار بالا است. با وجود این بر روى سویا، لوبیا و بادام زمینى برگ‌سوختگى رخ مى‌دهد، اندام‌هاى جدید تولید شده پس از مصرف سم طبیعى بوده و پتانسیل تولیدى گیاهان کاهش نمى‌یابد.
2-4-2-واکنش در خاک
بنتازون در مقادیر پس از سبز شدن در خاک فعالیتى ندارد. این علف‌کش به‌وسیله میکروب‌هاى خاک تجزیه شده و ظرف ۶ هفته به میزان غیر قابل شناسائى مى‌رسد.
2-4-3-گیاهان حساس به علف‌کش
برگ‌پهن‌ها و جنگل‌ها به بنتازون حساس هستند.علف‌هاى هرز برگ‌پهن یک‌ساله که توسط بنتازون کنترل مى‌شوند عبارتند از: آنودا، دودندان، توق، تاتوره، سلمه،کنف وحشی، انواع پیچک، خردل وحشی، تاجریزى خرفه، زلف پیر، زلف پیر بزرگ، سزبانیا، کیسه کشیش، علف هفت‌بند، آفتابگردان وحشى و گاوپنبه.
علف‌هاى هرز چندساله‌اى که توسط بنتازون کنترل یا تضعیف مى‌شوند عبارتند از: تیرکمان آبی، سولیداگو، اویارسلام زرد، بارهنگ،الوکاریس و خارلته.
2-4-4-مصارف اصلی
پس از سبز شدن در سویا، ذرت مرغ، بادام زمینی، لوبیا، نخود زراعی، نعناع و پونه تثبیت شده، استفاده مى‌شود.
پس از سبز شدن در گیاهان چمنى تثبیت شده (چمن بوآ، چمن فستوک، آگروستیس، پنجه مرغی، پاسپالوم، علف چاودار، علف سنت‌آگوستین) براى کنترل اویارسلام زرد استفاده مى‌شود. براى کنترل خارلته و اویارسلام در گیاهان زراعى ذکر شده (به‌استثناء برنج)، مقدار توصیه شده را دو قسمت کرده و با فاصله زمانى ۷ تا ۱۰ روز در گیاهانى که در قسمت الف آمده استفاده مى‌کنیم.
براى کنترل توق در مراحل انتهائى رشد سویا، ذرت و بادام زمینى استفاده مى‌شود. در گیاهان بلند ساقه (تا ارتفاع ۶۰ سانتى‌متر) توق ممکن است به‌طور نسبى کنترل شود.
2-4-5-ساختمان شیمیایی

فصل سوم
مواد و روشها
3-1- دستگاه‌ها
فتورآکتور : (رآکتور طراحی شده سیستم بسته با دو لامپ UV شش وات و تنگستن بیست وات با طول موج بیش از 330 نانومتر)
هم زن مغناطیسی : JENWAY-1000
دستگاه رفلاکس
آون : MEMMERT بامحدوده دمایی 200 درجه سانتیگراد
PH متر : METROHM-744
کوره : EXCITON با محدوده دمایی 1400 درجه سانتیگراد
ترازوی دیجیتالی : SARTOUIOS با دقت 0001/0 گرم
کروزه , هاون چینی
سرنگ فیلتر نانو : Membran.2micron
دستگاه آنالیز FT-IR
دستگاه آنالیز XRD
دستگاه SEM
دستگاه اسپکتروفتومتر UV-Vis
3-2- مواد
تمامی مواد شیمیایی مورد استفاده در این کار تحقیقاتی ساخت کارخانه مرک میباشند.
آب دو بار تقطیر دیونیزه شده
آمونیاک با جرم مولکولی g/mol 03/17 , چگالی kg/L91/0 و خلوص 99%


اسید نیتریک با جرم مولکولی g/mol01/63 , چگالی kg/L40/1 و خلوص 65%
تیتانیوم تتراکلرید با جرم مولکولی g/mol71/189 , چگالی kg/L73/1 وخلوص 99%
تترااتیل اورتوسیلیکات با جرم مولکولی g/mol33/208 , چگالی kg/L93/0 وخلوص 98%
ماده زیر ماده مورد آنالیز این کار تحقیقی میباشد که از شرکت گلسم گرگان واقع در استان گلستان تهیه شده است که شرکت گلسم این ماده را از کمپانی BASF آلمان وارد میکند .
علف کش بنتازون با خلوص 97%
3-2-1-تتراکلرید تیتانیوم
تتراکلرید تیتانیم ترکیب معدنی با فرمول TiCl4 است. مهم ترین کاربرد این ماده در تولید فلز تیتانیوم و رنگدانه های دی اکسید تیتانیوم می باشد TiCl4 یک عضو غیر معمول از متال هالید است که بسیار فرار است. به محض تماس با هوای مرطوب، آن را به شکل ابرهای مات از دی اکسید تیتانیوم و کلرید هیدروژن دیده می شود.در سال حدود 7 میلیون تن فلز تیتانیم تولید می شود که 4 میلیون تن آن از طریق تتراکلرید تیتانیم تولید می شود . با تر کیب تتراکلرید تیتانیم با فلز منیزیم، فلز تیتانیوم و کلرید منیزیم تولید می شود :
2(Mg)+TiCl4 2(MgCl2)+Ti
به جای منیزیم، سدیم مایع به عنوان عامل کاهنده نیز استفاده می شود.
در حدود 90 درصد از تولید سالیانه تتراکلرید تیتانیم صرف تولید رنگدانه های دی اکسید تیتانیوم می شود. واکنش حاصل از هیدرولیز کردن TiCl4 است که موجب تولید کلرید هیدروژن و دی اکسید تیتانیوم میشود:
TiCl4+2(H2O) TiO2+4(HCl)
در برخی موارد TiCl4 به طور مستقیم با اکسیژن اکسید میشود:
TiCl4+O2 TiO2+2(Cl2)
در ساخت کاتالیست پلی‌اولفین‌ها، روکش محصولات سرامیکی، آلیاژسازی آلومینیوم و ... استفاده می‌شود]23[.

3-2-2-تترا اتیل اورتو سیلیکات (TEOS)
تترااتیل اورتوسیلیکات به انگلیسی Tetraethyl orthosilicate با فرمول شیمیایی SiC8H20O4 یک ترکیب‌شیمیایی است. که جرم مولی آن 33/208 می‌باشد. شکل ظاهری این ترکیب، مایع بی‌رنگ است]24[.

3-3- روشها
3-3-1- تهیه نانوکاتالیست TiO2/SiO2
در ابتدا محلول آمونیاک را به صورت قطره قطره به تیتانیوم تتراکلرید اضافه میکنیم تا زمانی که 7PH= شود حجم مصرفی300 میلی لیتر شده است، رسوب سفید رنگی به دست می‌آید که این رسوب را صاف میکنیم و با آب دیونیزه شستشو میدهیم، سپس سوسپانسیونی به حجم500 میلی لیترکه تشکیل شده از رسوب و آب به علاوه اسید نیتریک با نسبت مولی5/0 را در دمای 70 درجه سانتی‌گراد وتحت هم زدن شدید به مدت 24 ساعت در درون دستگاه رفلاکس قرار میدهیم . بعد از گذراندن عملیات فوق یک سل نیمه شفاف حاصل میشود، که در مرحله بعد مقدار مناسبی از تترا اتیل اورتوسیلیکات را به سل حاصل اضافه میکنیم و آن را در دمای70 درجه سانتی‌گراد تحت بهم زدن شدید قرار میدهیم و این کار را در مدت زمان یک ساعت انجام میدهیم، محلول در ابتدا کم کم به حالت ژله‌ای مایل به جامد در می‌آید، سپس ماده نیمه جامد را به درون آون منتقل کرده و در دمای60 درجه سانتی‌گراد خشک میکنیم، در نهایت پودر به دست آمده که به صورت کریستالهای شیشه ای میباشد را در دماهای 400 , 500 , 600 , 800 , 1100 درجه سانتیگراد درون کوره کلسینه میکنیم. اندازه ذرات و فعالیت فوتوکاتالیستی نانوکاتالیستهای تولید شده با استفاده از FT-IR و XRD (طیف سنجی پراش اشعه ایکس) و SEM مورد بررسی قرار دادیم . با استفاده از معادله شرر نانوکامپوزیت ساخته شده در حدود 5/9 نانومتر تخمین زده شده است.
3-3-2- تهیه و طراحی فتورآکتور
در این مرحله, مطابق با شکل (3-1) دستگاهی طراحی کرده ایم که در این فتورآکتور اساس کار سادگی و ایجاد بازدهی بالا خواهد بود.
این دستگاه با طول 50 سانتی متر، عرض 35 سانتی متر، ارتفاع 35 سانتی متر و حاوی هیتر مگنت دار و دارای اتصال حاوی لامپ UV که می تواند دارای ولت های متفاوت بوده و این دستگاه توسط لامپ های تنگستن نیز قرار خواهد گرفت که می تواند ولتاژ های متفاوتی باشد و قابل آزمایش خواهد بود. دیواره های این ظرف از شیشه ای قرارگرفته است که بازتاب نور تابیده شده در ابعاد خواهد بود.

شکل(3-1) فتورآکتور مورد استفاده برای حذف علف کش بنتازون طی فرآیند UV- TiO2/SiO2
3-3-3- حذف سم با استفاده از فتورآکتور
در این مرحله سوسپانسیونی به حجم 100 میلی لیترکه حاوی 200 میلی‌گرم بر لیتر نانوکاتالیست TiO2/SiO2 و 20 میلی‌گرم سم علف کش بنتازون است را تهیه میکنیم. نمونه تهیه شده به داخل فتورآکتور منتقل می‌شود و به مدت نیم‌ساعت به وسیله هم زن مغناطیسی بهم زده می‌شود تا به تعادل برسد . سپس لامپ UV روشن می‌گردد تا نمونه تحت تابش نور UV قرار گیرد . در زمانهای مختلف از سوسپانسیون مورد آزمایش به وسیله فیلتر سرنگی نانویی نمونه برداری کرده و برای تعیین غلظت علف کش بنتازون باقیمانده جذب آن به وسیله دستگاه اسپکتروفتومتر در طول موج 335 نانومتر اندازه‌گیری می‌شود. سپس لامپ فتورآکتور را به لامپ تنگستن تغییر می‌دهیم و سوسپانسیون دیگری به روش بالا تهیه می‌کنیم و همانند روش قبل نمونه دوم را نیز مورد آنالیز قرار می‌دهیم . در این پروژه به منظور اندازه گیری غلظت علف کش بنتازون از طیف UV-Vis این ترکیب استفاده شده است.
فصل چهارم
نتایج
4-1- بحث و نتایج سنتز کاتالیزور TiO2/SiO2 در اندازه نانو
ناحیه پرتو x در طیف الکترومغناطیس در محدوده بین پرتو γ وپرتو فرابنفش قرار دارد. با استفاده از این ناحیه طیفی می‌توان اطلاعاتی در خصوص ساختار , جنس ماده و نیز تعیین مقادیر عناصر بدست آورد. از این رو روشهای پرتو x در شیمی, کاربرد زیادی دارند.
شکل (4-1) طیف XRD نانوکاتالیست سنتز شده را نشان می‌دهد که نشانگر تشکیل فاز آناتاز دی‌اکسید‌تیتانیوم بر روی سیلیس آمورف است.
پیکهای مشاهده شده در زاویه های پراش o21/25 , o05/38 , o05/48 مربوط به فاز آناتاز دی‌اکسید‌تیتانیوم و پیک پهن مشاهده در زاویه پراش o21 مربوط به سیلیس آمورف است. (مطابقت با پیوست 1)
داده‌های XRD در جدول (4-1) آورده شده‌اند.
جدول(4-1) داده‌های XRD نمونه سنتز شده
1,2,3(o)β d(Ao) 2θ1,2,3(o)
0.7872 3.53168 25.2174
0.9446 2.36479 38.0532
0.9600 1.89173 48.0572
اندازه بلورها با استفاده رابطه Scheerer معادله(4-1) حدود 9.5 نانومتر محاسبه شده است.
(1-4) D=KλβcosθD : اندازه نانوذرات = nm 5/9
K : ثابت = 9/0
λ : طول موج اشعه ایکس = AO54/1 = nm154/0
β : پهنای پیک با بیشترین شدت در نصف ارتفاع پیک
θ : زاویه پراش
محاسبات:
β=β02+βi2i=0.001745 oβ
β1=0.013740 --
β2=0.016488 --
β3=0.016756 --
نکته: β برحسب واحد درجه میباشد که برای جایگزاری در معادله شرر باید آن را به واحد رادیان تبدیل کرد.که یک واحد رادیان برابر با 57.29 درجه میباشد.
Cosθ=Cos2θ2D1=10.336128
D2=8.891858
D3=9.056002
با توجه به معادله Scheerer (4-1) خواهیم داشت:
D=D1+D2+D33 → D=9.428 nm
شکل(4-1) طیف XRD نمونه سنتز شده TiO2/SiO2
شکل (4-2) تصویر SEM کاتالیزور TiO2/SiO2 را نشان می‌دهد. همانطور که از شکل مشاهده شده است، ذرات زاویه‌دار بوده است و در اندازه های مختلف تشکیل شده‌اند, شکل(4-3) تصویر SEM یک ذره نسبتا بزرگ و شکل(4-4) تصویر SEM سطح همین ذره را نشان میدهد. همانطور که از این تصاویر مشخص است در سطح ذرات بزرگ, ذرات کوچکتری وجود دارند. آنالیز عنصری این ذرات با استفاده از SEM انجام شده است و نشانگر این است که تمامی ذرات مخلوطی از TiO2 و SiO2 هستند. به عبارت دیگر نانوکاتالیست TiO2/SiO2 در اندازه نانو به صورت خالص تشکیل شده است و فاز ناخالصی در آن دیده نشده است. در تمامی ذرات میانگین نسبت مولی TiO2/SiO2 تقریبا 80/20 و میانگین نسبت وزنیTiO2/SiO2 تقریبا 70/30 است.

شکل(4-2) تصویر SEM نمونه TiO2/SiO2

شکل(4-3) تصویر SEM یک ذره نسبتا بزرگ

شکل(4-4) تصویر SEM سطح ذره نسبتا بزرگ
4-2- طیف FT-IR نمونه سنتزی

شکل(4-5) طیف FT-IR نمونه سنتز شده TiO2/SiO2
پیک مربوط به C-O (کششی)در cm-1 5/1082 مشاهده گردید.
پیک مربوط به C-H(خمشی خارج از صفحه ای)در cm-1 4/585 مشاهده گردید.
پیک مربوط به Si-OC2H5 (کششی) دو نوار با شدت متوسط در cm-19/1620 , 7/1639 مشاهده گردیده است.
پیک مربوط به Ti-Cl(کششی) یک نوار نسبتا قوی در cm-12/2918 مشاهده گردیده است.
4-3- نتایج حاصل از بکارگیری لامپ UV در حذف علف کش بنتازون
شکل‌های (4-6),(4-7),(4-8),(4-9) تغییرات طیفی سم بنتازون را که به مدت 10 ساعت تحت فرآیند فتوکاتالیزی ناهمگن به همراه نانوکاتالیست TiO2/SiO2 با غلطت 1 گرم بر لیتر تحت اشعه لامپ UV قرار گرفته است, نشان می‌دهد.
پیکی که در طول موج حدود 370 نانومتر در هر چهار طیف ظاهر شده است مربوط به انتقالات الکترونی π→π* حلقه‌های آروماتیک در ساختار سم بنتازون می‌باشد و به دلیل رزونانس و مزدوج شدن با گروه کربنیل, شدت جذب افزایش پیدا کرده است.
طیف ظاهر شده در شکل (4-6) با مقدار جذب ماکزیمم) (2.00 ε مربوط به محلول مادر بنتازون با غلظت ppm 10 می‌باشد, که در این مرحله نانوکاتالیست اضافه نشده است و همچنین لامپ UV خاموش می‌باشد.
شکل(4-6) طیف UV-Vis محلول بنتازون با غلظت 1 گرم بر لیتر
پیک ظاهر شده در شکل (4-7) با مقدار جذب ماکزیمم) (1.75 ε مربوط به محلول بنتازون همراه نانوکاتالیست TiO2/SiO2 که به مدت 2 ساعت تابش دهی نور لامپ UV قرار گرفته است.

شکل(4-7) طیف UV-Vis محلول بنتازون پس از 2 ساعت فتوکاتالیز
با غلظت 1 گرم بر لیتر TiO2/SiO2
پیک ظاهر شده در شکل (4-8) با مقدار جذب ماکزیمم) (1.60 ε مربوط به محلول بنتازون همراه نانوکاتالیست TiO2/SiO2 که به مدت 5 ساعت تابش دهی نور لامپ UV قرار گرفته است.

شکل(4-8) طیف UV-Vis محلول بنتازون پس از 5 ساعت فتوکاتالیز
با غلظت 1 گرم بر لیتر TiO2/SiO2
پیک ظاهر شده در شکل (4-9) با مقدار جذب ماکزیمم) (1.10 ε مربوط به محلول بنتازون همراه نانوکاتالیست TiO2/SiO2 که به مدت 10 ساعت تابش دهی نور لامپ UV قرار گرفته است.

شکل(4-9) طیف UV-Vis محلول بنتازون پس از 10 ساعت فتوکاتالیز
با غلظت 1 گرم بر لیتر TiO2/SiO2

mex27

Ibid: منبع اخیرالذکر
op.cit: همان منبع
P: صفحه
No: شماره
فهرست مطالب
عنوانصفحه
چکیده
مقدمه ن
الف- پیشینه تحقیق و مشکلات آن س
ب- روش تحقیق و منابع مورد استناد ع
ج- سئوالات اصلی ع
د- اهداف ف
هـ - تقسیم بندی مطالب و توجیه آن ف
مفاهیم و کلیات
مبحث اول – مفهوم نظریه ظاهر 3
گفتار اول – حقوق، واقعیت و ظاهر 3
گفتار دوم – تأثیر متقابل هست ها و باید ها 5
گفتار سوم – مفهوم نظریه ظاهر 8
مبحث دوم – قلمرو نظریه در حقوق خصوصی ایران 9
گفتار اول – حقوق مدنی 12
گفتار دوم – حقوق تجارت 13
گفتارسوم – فقه 14
بند اول – مفهوم نظریه در فقه امامیه و تمییز آن از واژه های مشابه14
الف – مفهوم ظاهر 14
ب – اقسام ظاهر – در فقه امامیه 16
1-ظاهر مأمون و ظاهر غیر مأمون 16
2- ظاهر آماری و ظاهر غیر آماری 16
بند دوم – ارتباط نظریه ظاهر با مفاهیم مشابه 17
الف- نص و ظاهر 17
ب – اصل و ظاهر 18
بند سوم – اقسام ظهور 19
الف – ظهور الفاظ 19
ب – ظهور و اعمال 20
ج – اصاله الظهور 21
د – حجت ظواهر 23
ه – نتیجه 24
مبحث سوم – پیشینه تاریخی نظریه ظاهر 27
گفتار اول – حقوق فرانسه 27
گفتار دوم – حقوق رم 27
مبحث چهارم – مبنای نظریه ظاهر 29
گفتار اول – مبنای فلسفی و عقلی 29
گفتار دوم – مبنای حقوقی 32
بند اول – قانون 32
بند دوم – مسئولیت مدنی 34
الف- نظریه تقصیر34
ب- نظریه خطر اجتماعی 35
ج – مسئولیت ناشی از فعل غیر37
د- شبه عقد38
ه- حسن نیت40
مبحث پنجم– ارکان نظریه 42
گفتار اول - رکن اول – وجود ظاهر متعارف قابل اعتماد (رکن مادی) 42
گفتار دوم - رکن دوم – وقوع اعتماد دارنده به ظاهر (رکن معنوی) 43
گفتار سوم - رکن سوم – اراده ایجاد ظاهر قابل اعتماد 43
فصل دوم – اصول و قواعد ناشی از نظریه ظاهر در حقوق مدنی ایران
مبحث اول – مالکیت ظاهری 50
گفتار اول – مفهوم مالکیت ظاهری 50
گفتار دوم – مبنای نظریه مالکیت ظاهری 52
بند اول – تعارض مالکیت واقعی و ظاهری 52
بند دوم – حکومت مالکیت ظاهری 53
گفتار سوم – شرایط تحقق مالکیت ظاهری 54
بند اول – رکن ظاهری 54
الف – وضع مالک واقعی 54
ب – وضع مالک ظاهری 55
بند دوم : رکن روانی 56
الف- اشتباه مشترک ( نوعی و همگانی ) 56
ب - حسن نیت ثالث 58
گفتار چهارم – آثار نظریه مالکیت ظاهری 59
بند اول – رابطه ثالث با مالک ظاهری 59
بند دوم – رابطه مالک واقعی و ثالث 60
بند سوم – رابطه مالک ظاهری و مالک واقعی 61
الف – مالک ظاهری با حسن نیت 61
1- رد ثمن61
2- ضمان عین62
3- ضمان منافع62
4- مطالبه هزینه‌های اداره62
ب – مالک ظاهری با سوء نیت 62
1- رد ارزش واقعی مال 62
2- ضمان تلف مال 63
3- ضمان منافع63
گفتار پنجم – مصادیق مالکیت ظاهری در حقوق ایران 64
بند اول – راهن ظاهری 64
بند دوم – طلبکار ظاهری 65
بند سوم – وراث ظاهری 67
بند چهارم – اموال غیر منقول ( املاک ثبت نشده) 70
مبحث دوم – وکالت ظاهری 71
گفتار اول – مفهوم وکالت ظاهری 72
بند اول – مفهوم وکالت ظاهری 72
گفتار دوم – شرایط تحقق 74
بند اول – فقدان یا خروج از حدود وکالت 74
الف – فقدان اختیار 74
ب – تجاوز از حدود اختیار 75
1- شخص ثالث (متضرر از ظاهر) 76
2- موکل ظاهری 77
3- وکیل ظاهری 78
بند دوم – رکن روانی 79
الف – اعتقاد مشروع 79


ب- حسن نیت 80
گفتار سوم – وکالت ظاهری در فقه و حقوق ایران 81
بند اول- وکالت ظاهری در فقه 81
بند دوم – وکالت ظاهری در حقوق ایران 83
الف – ماده 680 قانون مدنی 84
ب – مقایسه ماده 680 با وکالت ظاهری 87
ج – تجاوز از حدود اختیارات 87
د – رعایت مصلحت موکل 91
ه – فوت و جنون 92
مبحث سوم – تئوری حکومت اراده ظاهری در عمل حقوقی نماینده 95
گفتار اول – سابقه تئوری در فقه امامیه 96
گفتار دوم – ابعاد تئوری در حقوق مدنی ایران 98
مبحث چهارم – تئوری نمایندگی مبتنی بر اختیارات ظاهری ( غیر ارادی ) 102
مبحث پنجم – تئوری اصیل افشاء نشده ( مخفی ) 104
فصل سوم – اصول و قواعد ناشی از نظریه ظاهر در حقوق تجارت
مبحث اول – تئوری ظاهر در اسناد تجاری 113
گفتار اول – مفهوم اصل یا قاعده تجریدی بودن و ارتباط آن با نظریه ظاهر 120
بند اول – مفهوم اصل یا قاعده تجریدی بودن ..........................................................................123
بند دوم – چگونگی ارتباط نظریه ظاهر و قاعده تجریدی بودن سند 126
گفتار دوم – مفهوم اصل یا قاعده عدم استماع ایرادات و دفاعیات و ارتباط آن با نظریه ظاهر 126
بند اول – مفهوم اصل یا قاعده عدم استماع ایرادات ................................................................126
بند دوم – چگونگی ارتباط نظریه ظاهر و قاعده عدم استماع ایرادات و دفاعیات 128
الف – ایرادات و دفاعیات مطروحه در روابط پایه (روابط شخصی و خصوصی طرفهای پایه)128
ب – ایرادات و دفاعیات مربوط به خود سند براتی 131
1- ایراد فقدان اهلیت برای امضای برات 131
2- ایراد جعل در امضای برات134
3- ایراد سازشی بودن برات135
4- ایراد اشتباه در برات137
ج- ایراد و دفاعیات مربوط به دارنده سند تجاری137
1- ایراد و ادعای مطلع بودن دارنده از عدم اعتبار تعهدات براتی هنگام تحصیل برات138
2- ایراد و ادعای مطروحه از سوی ید بلافصل و مستقیم قبل از دارنده138
گفتار سوم – مفهوم اصل یا قاعده استقلال امضائات و ارتباط آن با نظریه ظاهر 139
بند اول – مفهوم اصل یا قاعده استقلال امضائات 139
بند دوم – چگونگی ارتباط نظریه ظاهر و قاعده استقلال امضائات140
گفتار چهارم – مفهوم اصل یا قاعده تنجیزی بودن اسناد تجاری 142
بند اول – اصل یا قابلیت انتقال سریع و آسان142
بند دوم – چگونگی ارتباط نظریه ظاهر و قاعده تنجیزی بودن اسناد تجاری144
گفتار پنجم – چگونگی ارتباط نظریه ظاهر و قاعده قابلیت انتقال سند تجاری149
گفتار ششم – مفهوم اصل یا قاعده تسلسل ظهر نویس ها و ارتباط آن با نظریه ظاهر...................154
بند اول – مفهوم اصل یا قاعده تسلسل ظهر نویسها...................................................................154
بند دوم – چگونگی ارتباط نظریه و قاعده تسلسل ظهر نویس ها.............................................156
گفتار هفتم – چگونگی ارتباط نظریه با قاعده مسئولیت ناشی از امضاء ظاهر در سند تجاری......159
گفتار هشتم – مفهوم اصل یا قاعده تمامیت ظاهری و ارتباط آن با نظریه ظاهر ................................165
بند اول – مفهوم اصل یا قاعده تمامیت ظاهری ...........................................................................165
بند اول – چگونگی ارتباط نظریه و اصل تمامیت ظاهری در اسناد تجاری.............................167
گفتار نهم – قلمرو نظریه ظاهر در اسناد تجاری ..........................................................................................171
گفتار دهم – مبنای نظریه عمومی اعتماد به ظاهر در اسناد تجاری و مقایسه آن با نظریه Theorie de l apparence............................................................................................................................................174
مبحث دوم – نمایندگی ظاهری در شرکتهای تجاری 181
گفتار اول – موضوع شرکت 182
گفتار دوم – اختیارات مدیران در شرکتهای تجاری ایران 183
بند اول – شرکت تضامنی183
بند دوم – شرکت با مسئولیت محدود187
1- تحدید اختیارات هیئت مدیره 187
2- تحدید اختیارات مدیرعامل توسط هیئت مدیره189
گفتار سوم – شرکت سهامی192
گفتارچهارم – شرکت عملی195
گفتار پنجم – شرکت‌های زنجیره‌ای 197
نتیجه‌گیری 200
پیشنهادات205
فهرست منابع208
مقدمه
نقاش چیره دست بر روی تابلوی نقاشی کوههایی با صلابت در افق،درختانی تنومند، دریاچه ای زلال ترسیم می کند،چشم با مشاهده ی تابلوی نقاشی آن را چون منظره ای واقعی و دارای عمق می پندارد، در حالیکه آن منظره بر روی تابلوی صاف نقش بسته است.نقاشی سه بعدی، نقاشی را مانند منظره ایی واقعی نمایان می سازد، و این ظاهر فریبنده، تابلوی صاف را به ظاهری از منظره مبدل می سازد، در حالیکه واقعیت فقط تابلویی صاف است.این گونه است که اشخاص به اشتباه پیش داوری می کنند، زیرا با اعتماد به ظاهر نظر می دهند و کمتر به واقعیت توجه دارند.
موضوع ظاهر و واقعیت سابقه ای کهن دارد. در فلسفه ظاهر و واقعیت بحث های زیادی را به خود اختصاص داده است.افلاطون برای بیان فریبندگی ظاهر و لزوم فرا رفتن از آن، به مثال غار متوسل می شود، اشخاصی همواره در غار زندگی کرده اند و آتشی سایه آنان را بر دیوار غار نمایان می سازد؛ آنان بر وجود آتش و اثر آن، یعنی افتادن سایه خود بر دیوار جاهل اند و در نتیجه این جهل،ظاهر سایه ها را واقعی می پندارند. اگر یکی از آنان از درون غار به جهان خارج گام بگذارد، از این ظاهر دروغین آگاهی می یابند و به واقع پی می برد، فلسفه و فیلسوف، در نظر وی، شخصی است که به افراد کمک می کند، از غار محبوس خود بیرون بیایند و از واقعیت آگاه گردند. بنابراین باید از ظاهر فریبنده دست کشید و به واقعیت رسید.
علوم مختلف سعی در شناخت واقعیت دارند. حقوق، به واقعیت ها می پردازد. به ظاهر بسنده نمی کند، حقوق وظاهر دو امر متناقض هستند، لیکن تحولات در روابط حقوقی پذیرش نظریه ظاهر را توجیه می کند.
برای گردش ثروت در جامعه و تأمین اعتبار، اشخاص به ظاهر اعتماد می کنند و به آن توصیه می شود و ضروری است در صورت اثبات خلاف وضع ظاهری، تنها رها نشوند؛ زیرا این امر با توصیه بر اعتماد بر ظاهر و عمل بر آن تناقض دارد. این تحقیق در صدد آن است که جایگاه ظاهر در حقوق و اثر اعتماد بر ظاهر در حقوق و اثر اعتماد بر ظاهر در حقوق خصوصی را معین سازد. اشخاص با اعتماد مشروع نسبت به وضع ظاهری و اعتماد به درستی آن عمل حقوقی انجام می دهند و به عنوان مثال وکیلی به نیابت از دیگری معامله می کرده است،اشخاص ثالث با ناآگاهی از عزل وی، همچنان با او معامله می کنند، این معامله با اعتماد به ظاهر واقع می شود. مطابق اصول حقوقی به دلیل فقدان سمت وکیل، معامله غیر نافذ است، لیکن آیا ظاهر درست وکیل در نظر اشخاص، عیب موجود را بر طرف می کند. نماینده شرکت شرایط قانونی لازم برای نمایندگی را ندارد، اشخاص ثالث با اعتماد به درستی آن چه ثبت و آگهی شده سمت نمایندگی او را درست و مشروع می دانند و با او معامله می کنند. شخصی با مراجعه به دادگاه خود را وراث متوفی معرفی کرده و با ارائه اسناد گواهی حصر وراثت دریافت می کند. اشخاص ثالث با اعتماد به ظاهر ناشر از تصرف ترکه و ظهور گواهی حصر وراثت او را وارث متوفی دانسته و اموالی از ترکه را می خرند، لیکن بعداً وراث نزدیکتر به متوفی با اثبات وراثت خود، بطلان گواهی حصر وراثت را درخواست می کند. سند تجاری نوشته ایست که بعد از تکمیل مندرجات آن به جریان می افتد و مبادله می شود اشخاص در داد و ستد آن ابزار جدیدی برای آگاهی از درستی قانونی، غیر از اعتماد به شکل و ظاهر سند تجاری ندارد. آنان با اعتماد به ظاهر درست سند تجاری که صورت و شکل آن مبین آن است، سند را می پذیرند، لیکن در هنگام مطالبه وجه از متعهد سند از عیب سند آگاه می شوند. ظاهر اسناد معامله مفاد موضوع معامله را مشخص می سازد. در این موارد و بسیاری از مصادیق دیگر شخص با اعتماد با چیز دیگری غیر از آنچه تصور داشته است مواجه می شود. آیا حقوق از تصور مشروع وی به ظاهر حمایت می کند؟ حمایت از تصور مشروع بدین معناست که آنچه را که انتظار داشته بدست می آورد، حقوق به وی اعطا کند. به عبارت دیگر ظاهر متعارف حق در رابطه با اشخاص ثالث، همان آثار واقعی حق را به وجود می آورد و حتی اگر خلاف امر ظاهری اثبات شود، ظاهر آن عیب را بر طرف نموده و به شخص تصور مشروع از قرارداد را اعطا می کند. پس از تحقیقات این واقعیت روشن می شود که مبانی حقوقی نظریه ها همچون "تئوری وکالت ظاهری" و یا "حکومت اراده ظاهری در عمل حقوقی نماینده" همچنین "حمایت از اقدام کننده با حسن نیت" و یا "تئوری مالک ظاهری" و حمایت از اعتماد کننده به ظاهر سند تجاری همگی دارای خاستگاه مشترکی هستند که همان "حمایت از شخص ثالث اعتماد کننده به ظاهر" می باشد.
الف: پیشینه تحقیق و مشکلات آن
ناآشنا بودن مفهوم "نظریه ظاهر" در نظام حقوقی ایران و عدم تصریح به این عنوان در قوانین مربوط، بویژه قانون مدنی که مهمترین قانون حاکم بر قراردادها و قواعد عمومی قراردادها است، به این نتیجه انجامیده که بسیار به ندرت به این موضوع پرداخته شده است و همین امر مشکل اساسی فرا راه تحقیق و پژوهش در این زمینه بود. در زمان انتخاب موضوع، چند پروژه - ریسرچدر این زمینه وجود داشت و بطور پراکنده نیز حقوقدانان آنهم در حد اشاره و اختصار در تألیفات خود به آن پرداخته بودند. از سوی دیگر حتی منابع و تألیفات خارجی چندانی نیز در دسترس نبود، در هر حال با وجود این مشکلات به گرد آوری منابع اهتمام شد و با قلت توشه و توان، این وجیزه فراهم آمد.
ب: روش تحقیق و منابع مورد استفاده
روشن است که همانند بسیار موضوعات دیگر در زمینه مسائل حقوقی، شیوه تحقیق پیرامون " نظریه ظاهر در حقوق خصوصی ایران"، کتابخانه ای می باشد. به جهت فقدان پیشینه کافی و نیز کمبود منابع قابل ملاحظه در حقوق ایران، بررسی اساسی و اولیه برای شناخت نظریه ظاهر بر اساس مقالات منتشر شده در ایران، و پس از آشنایی با این تأسیس و نهاد حقوقی، از منابع فارسی، خارجی و عربی بهره برداری گردید.
ج: سئوالات اصلی
می توان سئوالات مبهم و اصلی را که محور بحثها و بررسی ها در این رساله قرار گرفته با کمی تفضیل به شرح زیر تبیین کرد.
معنا و مفهوم نظریه ظاهر چیست؟ این مفهوم چگونه و به چه ترتیب در قلمرو حقوقی خصوصی ایران جای می گیرد و وقتی جایگاه و پایگاهی در این قلمرو می یابد چه تأثیری از خود بر جای می گذارد و چه تغییر یا تحولی در نظام حقوقی خصوصی ایران ایجاد می کند؟
اشخاصی که در روابط خود، ناگزیر از اعتماد به ظاهر و وضعیت هستند، چگونه از حمایت حقوق برخوردار می شوند و آیا حقوق از تصور مشروع آنان حمایت می کند؟ آیا این حمایت در حد جبران خسارات وارده به ثالث به جهت برآورده نشدن تصورات خلاف واقع وی از باب مسئولیت مدنی است یا اینکه باید از این حد فراتر رفت و به اعتماد کننده به ظاهر همان حقوقی را اعطاء نمود که انتظار بدست آوردن آن را داشت.
د : فرضیه
1.در فقه امامیه مبنای قواعدی مثل ید و لا ضرر تئوری ظاهر است.
2.در مقررات مربوط به حقوق تجارت نظریه ظاهر بیشتر پذیرفته شده است تا در حقوق مدنی ،که ناشی از اختلاف اقتباس این دو قانون می باشد و همچنین ماهیت مقررات حقوق تجارت که سرعت در آن اهمیت اساسی دارد .که تئوری ظاهر یکی از ابزارهای مهم و قانونی برای اعتماد سازی اشخاص ثالث و در نتیجه سرعت در معاملات می باشد.
ذ: اهداف
در انجام هر تحقیقی هدفی دنبال می شود و امید رسیدن به این هدف است که محقق را به تلاشی بر می انگیزد. هدف نهایی از انتخاب موضوع " تئوری ظاهر در حقوق خصوصی ایران " به عنوان موضوع رساله، بررسی وضعیت کنونی مقررات کشورمان در مورد پذیرش این نظریه است. در تدوین مقررات کشورمان جزء در برخی از مقررات مربوط در شرکتهای تجاری اثری از پذیرش نظریه ظاهر وجود ندارد، حال این سئوال وجود دارد که آیا نظریه ظاهر در حقوق ایران پذیرفته شده یا نظریه ظاهر در حقوق ایران محجور مانده است که در تمام مراحل این رساله برای رسیدن به اهداف زیر تلاش گردیده است:
رسیدن به شناخت دقیق از تئوری ظاهر و قلمرو آن در حقوق خصوصی ایران
پیشینه تاریخی نظریه ظاهر و مبانی نظریه ظاهر در حقوق ایران مطلوبیت یا عدم مطلوبیت نظریه موصوف
بررسی وضعیت فعلی حقوق مدنی و حقوق تجارت ایران در مورد پذیرش نظریه ظاهر
ارائه پیشنهاداتی در جهت چگونگی حمایت از اشخاص ثالث اعتماد کننده به ظاهر در حقوق ایران

هـ : تقسیم بندی مطالب و توجیه آن
گام اول در بررسی نظریه، شناخت این مفهوم می باشد، لذا فصل اول را که شامل پنج مبحث می باشد به شرح ذیل بررسی کرده ایم: فصل اول را تحت عنوان مفاهیم و کلیات بررسی می نماییم که در این فصل مفهومی از نظریه ظاهر ارائه داده ایم. در مبحث دوم قلمرو نظریه در حقوق خصوصی ایران به تفکیک در حقوق مدنی و تجارت و در فقه بررسی کرده ایم. در فقه مفهوم ظاهر و اقسام ظاهر را بررسی نموده، سپس در مبحث سوم از فصل اول پیشینه تاریخی نظریه ظاهر را در حقوق فرانسه و رم بررسی کرده ایم، در مبحث چهارم مبنای نظریه ظاهر که شامل مبنای فلسفی و عقلی و مبنای حقوقی می باشد را مورد بررسی قرار داده و در نهایت در مبحث پنجم فصل ارکان نظریه ظاهر را که شامل سه رکن اساسی می باشد مطرح و بررسی کرده ایم از آنجایی که موضوع رساله بررسی تئوری ظاهر در حقوق خصوصی ایران است دو فصل دوم و سوم را به بررسی تئوری ظاهر در حقوق خصوصی ایران اختصاص داده ایم که فصل دوم را به اصول و قواعد ناشی از نظریه ظاهر در حقوق مدنی ایران که شامل دو مبحث مالکیت ظاهری و وکالت ظاهری می باشد می پرداخته ایم که در مبحث اول مفهوم و مبنای نظریه مالکیت ظاهری، شرایط تحقق مالکیت ظاهری، آثار و مصادیق مالکیت ظاهری در حقوق ایران را به تفکیک طرح و بررسی کرده ایم. مبحث دوم فصل دوم را به بررسی وکالت ظاهری اختصاص داده ایم: که ابتدائاً مفهوم وکالت ظاهری و شرایط تحقق آن را بررسی کرده ایم، سپس وکالت ظاهری در فقه و حقوق ایران را به تفکیک در فقه و حقوق ایران مورد بررسی قرار داده ایم.
در مبحث بعدی این فصل به بررسی تئوری حکومت اراده ظاهری در عمل حقوقی نماینده، تئوری نمایندگی مبتنی بر اختیارات ظاهری ( غیر ارادی ) و در نهایت تئوری اصیل افشاء نشده ( مخفی ) را مطرح کرده ایم.
در فصل سوم اصول و قواعد ناشی از نظریه ظاهر در حقوق تجارت را بررسی کرده ایم که شامل دو مبحث می باشد: در مبحث اول به تئوری ظاهر در اسناد تجاری پرداخته ایم و در مبحث دوم تئوری ظاهر در شرکتهای تجاری را بررسی کرده ایم.
در مبحث اول اصول و قواعد حاکم بر اسناد تجاری را به تفکیک بررسی کرده ایم و پس از ارائه مفهوم هر اصل یا قاعده، ارتباط آن با نظریه ظاهر را بررسی کرده ایم. قابل ذکر است علاوه بر مطالب فوق، قلمرو نظریه ظاهر در اسناد تجاری و مبنای نظریه عمومی اعتماد به ظاهر در اسناد تجاری و مقایسه آن با نظریه Theorie De L’ Apparence را مطرح نموده ایم و در نهایت در مبحث دوم فصل سوم تئوری ظاهر به تفکیک در شرکتهای تجاری (تضامنی، سهامی و با مسئولیت محدود ) را بررسی کرده ایم.
در خاتمه نتایجی را که از مطالعه مباحث فوق الذکر بدست آمده را ارائه نموده و پیشنهاداتی در حد توان و بضاعت بدست آمده مطرح کرده ایم. امیدوارم این سعی علمی مورد قبول اساتید محترم واقع گردد.
فصل اول
مفاهیم و کلیات
فصل اول رساله را به طرح کلیاتی درباره نظریه ظاهر اختصاص داده ایم.مباحث این فصل را به پنج قسمت تقسیم کرده ایم: مبحث اول را به تعریف نظریه ظاهر، مبحث دوم را به قلمرو نظریه ظاهر در حقوق خصوصی ایران، مبحث سوم را به پیشینه تاریخی نظریه ظاهر، مبحث چهارم را به مبنای نظریه ظاهر و مبحث پنجم را به ارکان نظریه ظاهر اختصاص داده ایم.
در مبحث اول مباحثی از قبیل مفهوم نظریه ظاهر حقوق - واقعیت و ظاهر، تاثیر متقابل هست ها و بایدها مطرح و بررسی شده است.
در مبحث دوم قلمرو نظریه ظاهر در حقوق مدنی، حقوق تجارت و در فقه بررسی میشود.که در گفتار سوم (فقه) به تعریف مفهوم نظریه ظاهر در فقه امامیه و تمییز آن با واژه های مشابه، اقسام ظاهر در فقه امامیه را نیز بررسی کرده ایم.
در مبحث سوم پیشینه تاریخی نظریه ظاهر در حقوق فرانسه و حقوق رم را طرح و بررسی کرده ایم.
در مبحث چهارم مبنای نظریه ظاهر مبنای فلسفی و عقلی و مبنای حقوقی را بررسی کرده ایم.
ودر مبحث پنجم به بررسی سه رکن نظریه ظاهر که شامل 1) وجود ظاهر متعارف قابل اعتماد 2) وقوع اعتماد دارنده به ظاهر 3) اراده ایجاد ظاهر قابل اعتماد تقسیم می شود پرداخته ایم.

فصل اول – مفاهیم و کلیات
مبحث اول – مفهوم نظریه ظاهر
اولین گام در هر تحقیق ارائه تعریف از مفاهیم اساسی تحقیق است؛ بویژه در مورد این پایان نامه این مهم اهمیت بیشتری دارد؛ چون اساساً یک نظریه غیر بومی است و در حقوق ایران از سابقه تحقیق ادبیات روشنی برخوردار نیست. برای تبیین مفهوم " نظریه ظاهر " بررسی و جایگاه واقعیت و ظاهر در حقوق و تأثیر متقابل هست ها و باید ها ضروری است.
گفتار اول: حقوق، واقعیت و ظاهر
علوم مختلف به موضوع واقعیت می پردازند و هر یک سعی در وصول و دستیابی به واقعیت دارند. واقعیت خواه تصورات باشند یا دنیای مادی باید شناخته شود و باید آن را برای اشخاص بیان کرد و بدین سان شناخت شناسی، فلسفه ی حقوق و فلسفه هنر را به یک مسیر مشترک رهنمون می سازد. در این حالت، هدف بیان جایگاه ظاهر در هنر و یا بیان هنر به معنای ظاهر نیست.
در حقوق نیز، همانند فلسفه، تاریخ، ادبیات واقعیت مطرح می شود، لیکن عملکرد حقوق در برابر واقع ها خاص است . هدف حقوق کشف واقعیت و جوهر جهان مادی نیست، با وجود این قواعد حقوقی از واقعیت اشیایی نشأت می گیرد، هر رابطه وقاعده حقوقی مبتنی بر هست ها ( واقعیت ها ) است. اشخاص متولد می شوند، رشد و ازدواج می کنند و بچه هایی به دنیا می آورند و می میرند. در این مسیر اشخاص اعمالی انجام می دهند و اموالی مبادله می کنند، در بیشتر این اعمال حقوقی، به دلیل اینکه اختلاف به وجود نمی آید، حقوق دخالت واقعی ندارد و اگر اختلاف پیش بیاید، آنان می توانند از ضمانت اجراهای مادی حقوق استفاده نمایند. آنان از یک مجموعه حقوقی برای اقدام حتی برای بعد از مرگ خود بهره می برند، پس باید پذیرفت واقعیت ها و هست ها قبل از قاعده حقوقی وجود دارد و آن را متأثر می سازد ، لیکن موضوع مهم شیوه ی برخورد حقوق با این واقعیت ها ست.
حقوق به واقعیت ها می پردازد و به صرف ظاهر بسنده نمی کند، حقوق و ظاهر دو امر متناقض به شمار می روند و سازگاری آن دو بعید به نظر می رسد. در واقع حقوق علم واقعیت و اثبات است. به عبارت بهتر حقوق را می توان ترجمان دایمی واقعیت دانست. در حالیکه ظاهر مفهومی کاملاً متناقض محسوب می شود. ظهور در حقیقت، مفهومی جعلی، صوری و وضعیت فریبنده است که آثاری متعارض با حقوق به وجود می آورد. واژه ظاهر مفهومی برخلاف آنچه که حقوق بازگو می کند، بیان می دارد. ظاهر آن چیز آشکار و نمایان است؛ مشاهده می شود، آن را می توان حس و لمس کرد. ظاهر ترجمان واقعیت است، لیکن امکان دارد با واقعیت منطبق نباشد و آن چه در حقوق اهمیت دارد واقعیت است نه ظاهر محتمل.
در برخی موارد، واقعیت آشکار است. مخفی و پنهان نیست و به دنبال شناخت آن نیستیم. اوضاع ظاهری، آن را نمایان می سازد و بر آن دلالت دارد. در این فرض ظاهر با واقعیت انطباق می نماید. دادرس، کارشناس و تمام اشخاص می توانند به واقعیت دست یابند و تصمیم آنان بر مبنای همین ظاهر منطبق با واقعیت شکل می گیرد. به عنوان مثال رابطه نسب کودک با والدین خود از ظاهر ناشی از اماره فراش نشأت می گیرد. این ظاهر با واقعیت انطباق دارد و اشخاص بدون تحقیق دیگر می توانند به آن اعتماد کنند؛ زیرا ظاهر ترجمان وضع واقعی است؛ لیکن اگر ظاهر با واقعیت منطبق نباشد چه باید کرد؟ آیا اشخاص باید از این واقعیت ظاهری بپرهیزند و برای دستیابی به واقعیت درست، در ورای وضع ظاهری به جستجو بپردازند؟ پاسخ به آن رابطه و وابستگی حقوق با واقعیت و ظاهر را نمایان می سازد. بدیهی است نمی توان همانند دانشمند یا مورخ، کشف واقعیت دنیای مادی را هدف نهایی حقوقدان دانست. موارد بسیاری را می توان ذکر کرد که حقوق در مقابل واقعیت و بر خلاف آن عمل می کند، واقعیت و هست ها اهمیت زیادی دارد، لیکن نباید از نقش سازنده حقوق چشم پوشید، حقوق می تواند به هست ها جایگاه مناسب و اثر حقوقی مهمی اختصاص دهد. هست ها، وضعیت های عملی موجود در جامعه هستند که در ظاهر بر امر معینی دلالت می نماید؛ به عنوان مثال تصرف بر مبنای غلبه یا طبیعت ذاتی خود، دلیل مالکیت است و در ورای قشر ظاهری تصرف در واقع حق است که مشاهده می شود. در عیب ظاهری مبیع، خریدار حق فسخ ندارد. بر مبنای طبیعت عادی امور و ظاهر می توان مدعی را از مدعی علیه تمییز داد.
ظاهر و وضع عادی امور دلیل اثبات است و شوهر به استناد آن می تواند ادعای تأمین نفقه را مطرح نماید. حقوق و تعهدات سند تجاری از صورت و ظاهر آن نشأت می گیرد و اینها مصادیقی از تأثیر وضعیهای عملی و ظاهر در حقوق و روابط حقوقی است. ظاهر اهمیت و کاربردی فراوان در حقوق دارد، لیکن تا وقتی اهمیت دارد که واقعیت احراز نشود. اثبات واقعیت، ظاهر و اعتماد به آن را بی اثر می سازد، لیکن پرسش مهم این است آیا می توان از اعتماد بر ظاهر حتی با اثبات خلاف آن حمایت کرد؟ به عنوان مثال شخصی با اعتماد به تصرف فروشنده و قرائن و اوضاع و احوال موجود و با تصرف مشروع وی، مال را می خرد، لیکن پس از بیع عدم مالکیت و اختیار فروشنده اثبات می شود، آیا می توان از خریدار، که با اعتماد بر ظاهر عمل حقوقی انجام داده،حمایت کرد و تصور مشروع او را محترم شمرد و وی را همچنان مالک بدانیم؟ آیا ظاهر توان رفع عیب ناشی از فقدان حق یا اختیار را دارد؟ در این فرض باید از اعتماد بر ظاهر حمایت کرد یا حقوق مالک واقعی را مقدم شمرد؟
گفتار دوم - تأثیر متقابل هست ها و باید ها
انسان برای دستیابی به واقعیت تلاش می کند،لیکن این تلاش برخی اوقات بی ثمر است؛ زیرا مه غلیظی در مقابل دیدگاه وی قرار دارد، انسان ابزار کافی برای شناخت حقیقت ندارد.ضعف های بسیاری وجود دارد، جعل و دروغ رنگ واقعیت به خود می گیرد. عقل به عنوان ابزار آگاه گمراه می شود و حواس در این گمراهی شریک و سبب اصلی به شمار می رود. سراب واقعیت پنداشته می شود و پس از مدتی فریبندگی آن آشکار می شود. بنابراین اشخاص در زندگی روزمره خود توانایی لازم برای آگاهی از واقعیت را ندارند و در روابط حقوقی این آگاهی کمتر می شود، زیرا از یک سوی ابزار کافی برای شناخت وضع واقعی وجود ندارد و از سوی دیگر الزام اشخاص به کشف واقعیت معاملات، گردش ثروت و تأمین اعتبار را با مانع بزرگی روبرو می سازد، روابط حقوقی دچار هرج و مرج می شود و از اشخاص از ترس اینکه بر خلاف واقعیت اقدام کنند، جرأت معامله را از دست می دهند. بنابراین باید وضعیت عملی و ظاهری به عنوان وضعیت واقعی پذیرفته شود وضعیت ظاهری همانند وضعیت واقعی فرض می گردد. و ظاهر متعارف حق در رابطه با اشخاص ثالث، همان آثار واقعی حق را به وجود می آورد و دلیل آن جلوگیری از هرج و مرج در روابط حقوقی است: " لم یجز لم یقم للمسلمین سوقا". لیکن به نظر می رسد توصیه به عمل بر ظاهر و روا دانستن آن، حمایت کاملی را می طلبد و رها کردن شخص بعد از عمل به ظاهر و اثبات خلاف آن، نوعی نقض غرض محسوب می شود.
بین باید ها (حقوق ) و هست ها ( واقعیت ها ) رابطه ی دو جانبه وجود دارد. باید ها ( قواعد حقوقی) بر رفتارهای اشخاص حکومت می کند و بدینوسیله واقعیت ها و وضعیت های عملی را جهت می دهد، آنها را هدایت و بر آن نظارت می کند. از طرف دیگر واقعیت های عملی در جامعه، خارج از چهارچوب قواعد حقوقی و حتی برخلاف آن به وجود می آید و برای اینکه خود را به ساختار حقوقی جامعه تحمیل کند و به رسیمت شناخته شود، فشار زیادی وارد می آورد؛ به همین دلیل حقوق به رسوم اجتماعی توجه می کند و به پدیده های اجتماعی تن می دهد و بدین سان هست ها بر باید ها غلبه می یابند و آن را تغییر می دهند. این تمایل نوعی واقع گرایی است که به کار کرد مطلوب حقوق، انسجام آن و تحقق عدالت کمک می کند.
حقوق هست ها را به رسمیت می شناسدو یا آن را انکار می کند. اگر آن را بپذیرد و آثار حقوقی برای آن وضع نماید، از نظر حقوقی، آن واقعیت وجود دارد، لیکن اگر آن را طرد کند، گویی به هیچ وجه وجود نداشته است. حقوق در برخی موارد مجبور به پذیرفتن هست ها و وضعیت های عملی می شود، در غیر اینصورت، حقوق در تقابل با جامعه قرار می گیرد؛ به عنوان مثال تبعیض نژادی و برتری رنگ پوستها وجود داشت و حقوق تمایز و الزام هایی را در نظر گرفته بود. واقعیت ها در جامعه به وجود آمد که این تبعیض از بین برود. حقوق می توانست این هست ها را نادیده بگیرد، بهای آن در خطر افتادن کارکرد مطلوب حقوق و انسجام آن است؛ زیرا حقوق نمی تواند در حد زیادی در برابر فشارهای موجود مقاومت کند و به ناچار برای حفظ کارآیی، هست ها را به رسمیت می شناسد.
الزام های متعددی به تغییر یا دگرگونی اصول حقوقی تمایل دارند. این اسباب به نظام اخلاقی، اجتماعی، اقتصادی، سیاسی و نظم عمومی مربوط می شود. اندیشه های اخلاقی خود را بر حقوق تحمیل می سازد و حقوق با به رسمیت شناختن آن، ضمانت اجرای حقوقی وضع می کند. در حالیکه قبل از آن صرفاً اخلاقی و فاقد ضمانت اجرا بودند. سوء استفاده از حق، مهلت عادله، دارا شدن بلاجهت و مسوؤلیت بدون تقصیر نمونه هایی از این تحول به شمار می روند. هر چند حقوق به واقعیت ها می پردازد. لیکن در رابطه واقعیت و حقوق نباید اغراق کرد.
همانطور که در عرف هر واقعیتی را شایسته ی گفتن نمی دانند، در حقوق نیز هر واقعیتی در خور حمایت نیست. حقوق باید واقعیتی را که در کارکرد مطلوب آن خلل به وجود می آورد، طرد نماید. بدین ترتیب می توان سازگاری حقوق با ظاهر را مطرح کرد، حقوق برای تحقق عدالت در جامعه باید وضعیت ظاهری را بپذیرد و از آن حمایت کند؛ به عنوان مثال شخص برای انجام امور اداری خود به کارمند فاقد صلاحیت مراجعه می کند که نادرست منصوب شده است، لیکن وی و اشخاص دیگر از آن آگاهی ندارد و ابزار لازم برای آگاهی نیز در اختیار آنان نیست. آنها فقط به ظاهر درست و قانونی سمت وی اعتماد می کنند. علی رغم فسخ وکالت وکیل، وی همچنان به نیابت از موکل اعمال حقوقی انجام می دهد در این حالت اشخاص ثالث از فسخ عقد وکالت آگاهی ندارند و امکان آگاهی از واقعیت در اختیار آنان نیست. آنها فقط به ظاهر درست سمت وکیل اعتماد می کنند. زن و مردی به طور مشترک زندگی می کنند. ظاهر ناشی از زندگی مشترک بر رابطه نکاح دلالت دارد، اشخاص ثالث امکان آگاهی از وضع واقعی را ندارند و در واقع از تفتیش نیز منع شده اند. متصرف مال به مانند مالک رفتار می کند، اعمال اراده و مالکانه وی بر مالکیت دلالت دارد و امکان آگاهی از واقعیت برای اشخاص ثالث وجود ندارد. در این امور ظاهر متعارف حق در نظر اشخاص ثالث، آثار واقعی حق را دارد و می توان گفت صورت و شکل حق بر ماهیت آن تقدم دارد.
در تمام این موارد، تعارض بین اصول حقوقی و نفع اشخص ثالث که در خصوص حق یا اختیار طرف خود دچار اشتباه شده اند ، پیش می آید . قانون در یک سمت و نفع اشخاص ثالث در سوی دیگر قرار دارد، قانون که توسط جامعه برای حفظ نظم در جامعه وضع شده، با هدف خود در تعارض قرار می گیرد و باید بین دو نفع یک مورد را انتخاب کرد.
تحول در روابط حقوقی پذیرفتن نظریه ظاهر را توجیه می کند. نظریه ی ظاهر نه تنها اعتماد به ظاهر را کافی می داند، بلکه ظاهر حق یا اختیار را برای ایجاد آثار حقوقی کافی می داند. الزام های متعدد اجتماعی و اقتصادی مبنی بر اعتماد بر ظاهر،ناتوانی اشخاص در آگاهی آسان از واقعیت ها،پیچیدگی زندگی اجتماعی ،در اختیار نداشتن ابزاری برای آگاهی از واقعیت دلیل پیدایش نظریه ی ظاهر و نفوذ آن در علم حقوق به شمار می رود. همچنین مقررات جدید حقوق در خصوص ثبت و اعلام وضعیت های حقوقی ، خود منشاء ظاهری جدید شده است. این وضعیت های ظاهری نه تنها نمی تواند از ایجاد وضع ظاهری جلوگیری کند، بلکه خود منشاء وضعیت ظاهری است و در برخی موارد آثار غیر منصفانه ای به وجود می آورند.
گفتار سوم: مفهوم نظریه ظاهر
از آنچه گفته شد می توان با موضوع تحقیق پی برد،ظاهر و تأثیر آن در حقوق و روابط حقوقی چیست؟ اشخاص که در روابط خود، ناگزیر از اعتماد به ظاهر و وضعیت های ظاهری هستند، چگونه از حمایت حقوق برخوردار می شوند و آیا حقوق از ضرر مشروع آنان حمایت می کند؟ برای گردش ثروت در جامعه و تأمین اعتبار، اشخاص به ظاهر اعتماد می کنند و به آن توصیه می شوند و ضروری است در صورت اثبات خلاف وضع ظاهری، تنها رها نشوند. زیرا این امر با توصیه بر اعتماد به ظاهر و عمل بر آن تناقض دارد. اشخاص با اعتماد مشروع نسبت به وضع ظاهری و اعتماد به درستی آن عمل حقوقی انجام می دهند، به عنوان مثال وکیلی به نیابت از دیگری معامله می کرده است، اشخاص ثالث با نا آگاهی از عزل وی، همچنان با او معامله می کنند، این معامله با اعتماد به ظاهر واقع می شود. مطابق اصول حقوقی به دلیل فقدان سمت وکیل، معامله غیر نافذ است. لیکن آیا ظاهر درست وکیل در نظر اشخاص، عیب موجود را بر طرف می کند. شرکت شرایط قانونی لازم برای نمایندگی را ندارد. اشخاص ثالث با اعتماد به درستی آنچه ثبت و آگهی شده سمت نمایندگی او را درست و مشروع می دانند و با او معامله می کنند، شخصی با مراجعه به دادگاه خود را وارث متوفی معرفی کرده و با ارائه اسناد، گواهی حصر وراثت دریافت می کند. اشخاص ثالث با اعتماد به ظاهر ناشی از تصرف ترکه و ظهور گواهی حصر وراثت او را وارث متوفی دانسته و اموالی از ترکه را می خرند، لیکن بعداً وارث نزدیک تر به متوفی با اثبات وراثت خود، بطلان گواهی حصر وراثت را درخواست می کند. سند تجاری نوشته ای است که بعد از تکمیل مندرجات به جریان می افتد و مبادله می شود اشخاص در داد و ستد آن ابزاری برای آگاهی از درستی قانونی، غیر از اعتماد به شکل و ظاهر سند تجاری ندارند، آنان با اعتماد به ظاهر درست سند تجاری که صورت و شکل سند مبین آن است، سند را می پذیرند، لیکن در هنگام مطالبه وجه از متعهد سند از عیب سند آگاه می شوند. ظاهر اسناد معامله مفاد موضوع معامله را مشخص می سازد، به عنوان مثال بیمه گذار با اعتماد به درستی اسناد تبلیغاتی با تصور مشروع بر شمول بیمه بر خطر معین یقین دارد، لیکن بیمه گر بر استناد به شرطی مبهم، آن خطر را بر خلاف ظاهر قرارداد در پوشش عقد بیمه نمیداند.از ظاهر قرارداد شخص تصور مشروع دارد که طرف قرارداد او اصیل است، لیکن پس از وقوع معامله آن شخص ادعای نمایندگی از دیگری را مطرح می کند و تعهد را برای شخص دیگری غیر از خود می داند. در این موارد و بسیاری از مصادیق دیگر شخص با اعتماد مشروع به درستی وضعیت ظاهری معامله کرده است، لیکن بعد از معامله و بر خلاف ظاهر موجود، با چیز دیگری غیر از آنچه تصور داشته است مواجه می شود. آیا حقوق از تصور مشروع وی به ظاهر حمایت می کند؟ حمایت از تصور مشروع بدین معناست که حقوق آنچه را که وی انتظار داشته به دست می آورد، اعطاء کند. به عبارت دیگر ظاهر متعارف حق در رابطه با اشخاص ثالث، همان آثار واقعی حق را به وجود می آورد و حتی اگر خلاف امر ظاهری اثبات شود؛ ظاهر آن عیب را برطرف نموده و به شخص تصور مشروع از قرارداد را اعطاء می کند.
مبحث دوم- قلمرو نظریه ظاهر در حقوق خصوصی ایران
قوانین ایران، نظریه ظاهر را بطور اعم یا اخص بصورت یک تئوری مستقل شناسایی نکرده است. سکوت قانون، رویه قضایی را تحت تأثیر قرارداده بطوری که جز برخی موارد، غالب محاکم از پذیرش اصول و قواعد حقوقی ناشی از این بحث رویگردانند و تعداد اندکی نیز که در تصمیمات خود به این مبانی اشاره می کنند تحت تأثیر دکترین حقوق ایران بوده اند. از این جهت نظام حقوقی ایران فاصله قابل توجهی با نظامهای حقوقی دیگر جهان دارد که از قرن 19 میلادی به رویه قضایی ثابت و مسلمی در این زمینه دست یافتند.
بعلاوه گزاف نیست که حتی بگوییم حقوق ایران در یک ارزیابی کلی هیچ رغبتی به پذیرش نظریه حتی در مواردی که می توانست و باید آن را مورد تصدیق قرار میدارد از خود نشان نداده است.
برای مثال حتی در ماده 1036 قانون مدنی که از حقوق سوئیس ( ماده 92 قانون مدنی سوئیس) اقتباس شده نیز تعمداً از بکارگیری واژه " حسن نیت " اجتناب می کند و در مباحث غصب قانون مدنی ( مواد 308 و بعد ) که بهترین آشیانه بحث برای ارائه " تئوری حسن نیت " است، کاملاً از آن تهی بوده و صد در صد با حقوق اسلامی مطابقت دارد. بعبارت دیگر حقوق مدنی ایران بطور کلی بر اندیشه حمایت از مالک استوار شده و اعتماد به ظاهر اصولاً تأثیری در تقسیم عادلانه حقوقی ندارد.
اساساً هدف همه نظامهای حقوقی، تنظیم عادلانه روابط اجتماعی است و یکی از دشواری های عمده، قضاوت میان حقوق دو شخص است که یکی مالی را به ناحق از دست داده و دیگر با اعتماد به اوضاع و احوال ظاهری و بدون آگاهی از نقل و انتقالات باطل، آن را تحصیل نموده و می پندارد که مالک آن شده است.
مثلاً اگر یک سارق، اتومبیل مسروقه ای را بفروشد و این اتومبیل بدون آگاهی از مسروقه بودن مورد معامله و انتقال مجدد قرار گیرد برابر قواعد حقوق مدنی ایران، تمامی معاملات محکوم به بطلان است زیرا اولین فروشنده یعنی سارق اتومبیل، مالک آن نبوده است این در حالی است که حفظ نظم و امنیت معاملات و ضرورت حمایت از اعتماد کننده به وضع ظاهر، زمینه های ایجاد یک اندیشه حقوقی جدید را شکل می دهد. در خصوص فروش اتومبیل مسروقه می توان بجای آنکه از منظر مال باخته به مسئله نگریست، از منظر شخصی به موضوع نگاه کنیم که بدون آگاهی از مسروقه بودن اتومبیل آن را خریداری کرده است. از این منظر می توان به قاعده ای کاملاً متفاوت دست یافته و چنین حکم کرد: " انتقال اتومبیل از مالک به سارق باطل است اما کلیه معاملات بعدی که بدون اطلاع از مسروقه بودن مبیع صورت پذیرفته صحیح تلقی می گردد."
بنابراین مالک حقیقی مال مسروقه فقط می تواند به سارق مراجعه و قیمت اتومبیل را از وی مطالبه کند و مانند آن است که اتومبیل مورد بحث در ید سارق تلف شده است.
به سخن دیگر در نظریه اخیر از اعتماد کننده به ظاهر حمایت شده و در تعارض منافع مالک حقیقی و شخص اخیر، منافع اعتماد کننده به ظاهر مقدم شمرده شده است حال آنکه می دانیم مطابق اقوال فقهی و قواعد مسلم حقوق مدنی ایران، حق مالکیت بعنوان کاملترین حق عینی، موجب تقدم و ترجیح حق مالک بر هر شخص دیگر بوده ولو اینکه حقوق شخص اعتماد کننده به ظاهر نیز تضییع گردد.
گو اینکه مطابق یک قاعده منطقی در انتقالات حقوقی مالی، لازمه وجودی و طبیعی هر انتقال، وجود حق است و حق غیر موجود را نمیتوان به دیگری منتقل کرد و اراده طرفین نیز نمی تواند این قاعده طبیعی را تغییر دهد و موجب پیدایش و انتقال حق گردد و نتیجتاً تراضی و اراده طرفین بدلیل فقدان حق، منشأ اثر و کارگزار نخواهد بود ( ما قصد لم یقع ) اما در عین حال ضرورتهای زندگی اجتماعی انسان بویژه در ابعاد اقتصادی موجب پیدایش زمینه ای برای انحراف از این امر بدیهی شده است. بسیاری اوقات، اوضاع و احوال ظاهری به گونه ای است که انتقال گیرنده با اعتماد کامل به وضع موجود، حقی را که غیر موجود است موجود پنداشته و در ازای آن عوضی نیز می پردازد.
هر چند که اعتماد انتقال گیرنده به وضع ظاهر، حق غیر موجود را موجودیت نمی دهد اما دست کم می تواند باعث مسئولیت اشخاصی باشد که در ایجاد این وضع ظاهری دخالت داشته و زمینه این اعتماد را فراهم کرده اند ( اگر چه تقصیری هم مرتکب نشده باشند). مسئولیت این اشخاص دربرابر انتقال گیرنده فی الواقع جایگزین مناسبی برای همان حق غیر موجود است . مثلاً در فرض خیانت امین و فروش مورد امانت به شخص ثالث با حسن نیت، می توان مالک را هم به نوعی در اقدام امین و ایجاد وضع ظاهری قابل اتکاء که اعتماد شخص ثالث را برانگیخته ، دخیل دانست و حتی می توان مالک را برای جبران خسارت به سوی امین خیانتکار دلالت کرد و مال در اختیار اعتماد کننده به ظاهر را متعلق حق او پنداشت.
در خصوص پول همه نظامهای حقوقی از جمله ایران از همین اندیشه یعنی حمایت مطلق از ظاهر طرفداری می کنند چون در غیر این صورت ترویج پول بعنوان وسیله مبادلات اقتصادی از دست می رود. پیروی همین اندیشه برای حمایت از اسناد جانشین پول نیز ضرورت دارد و مقبولیت آن را بعنوان یک نظریه عمومی در شاخه حقوق اسناد تجاری توجیه می کند. در سایر شاخه های حقوق تجارت همچون حقوق شرکتهای تجاری نیز آثاری از رسوخ این اندیشه قابل مشاهده است بویژه اینکه ظاهر فعالیت شرکتهای تجای برای جلب اعتماد اشخاص ثالث بسیار محرک است.
قابل ذکر است نظریه ی ظاهر با اعتبار بخشیدن به تصمیم صاحب منصب قضایی تکوین یافت، سپس در اعمال وارث ظاهری، مالک ظاهری و وکالت ظاهری اجرا شد و اکنون در بیشتر شاخه های حقوق اجرا می شود. برای شناخت اهمیت نظریه ظاهر، کاربرد آن را در حقوق مدنی و حقوق تجارت، ذکر می کنیم.
در فصل سوم به تفصیل در باره موارد بکارگیری نظریه ظاهر در حقوق تجارت می پردازیم.
گفتار اول- حقوق مدنی
رویه ی قضایی فرانسه نظریه ظاهر را در قرن نوزدهم میلادی در مورد وراث و وکیل ظاهری پذیرفت. لیکن این نظریه، به دو نهاد مذکور محدود نشد، بلکه کاربرد آن در حقوق مدنی به تدریج افزایش یافت. اکنون از نظریه ی ظاهر به عنوان یک قاعده و حتی اصل کلی حقوق نام برده می شود. دلیل توسعه ی کاربرد نظریه ی ظاهر نیازهای جوامع صنعتی و مدرن در تبادل سریع ثروت و امنیت در معاملات حقوقی است، این الزامات ایجاب می کند روابط حقوقی ساده تر و با امنیت بیشتری انجام شود و این هدف نه با اصول سنتی حقوق، بلکه با نظریه ظاهر به دست می آید. اکنون نظریه ی ظاهر در اغلب روابط حقوقی اجرا می شود. در زیر مصادیق نظریه ی ظاهر را در حقوق مدنی ذکر می کنیم:
حقوق اشخاص: اهلیت ظاهری، اقامتگاه ظاهری، نکاح ظاهری.
حقوق اموال: مالکیت ظاهری ( وارث ظاهری )، تصرف، ارتفاق ظاهری.
تعهدات: ظاهر مبنای ایجاد تعهد، ظاهر مبنای ایجاد اختیار، متعامل ظاهری، طلبکار ظاهری،نهاد ظاهر سازی، مفاد ظاهری قرارداد.
وکالت: وکالت ظاهری
در فصل دوم به تفصیل در باره موارد اعمال نظریه ظاهر در حقوق مدنی مطالعه خواهیم کرد.
گفتار دوم- حقوق تجارت
هدف نظریه ی ظاهر حفظ امنیت و ثبات در روابط حقوقی است و اجرای آن سرعت در معاملات و تسهیل در گردش ثروت را به همراه دارد. آگاهی از وضع واقعی بسیار دشوار است. اعتماد و سرعت وی‍‍‍‍ژگی اصلی معاملات تجاری محسوب می شود. نظریه ی ظاهر با تأمین الزامات معاملات تجاری با روابط حقوقی تجاری تناسب بیشتری دارد. این نظریه در روابط بین بازرگانان و معاملات تجاری نفوذ و کاربرد زیادی پیدا کرده و حقوق نیز آن را به رسمیت شناخته است.شرایط اجرای نظریه ی ظاهر در روابط حقوقی تجاری بسیار ساده تر از سایر زمینه ها است . که کاربرد آن را در اسناد تجاری و شرکت ها را ذکر خواهیم کرد.
مبنای بیشتر قواعد حاکم بر اسناد تجاری نظریه ی ظاهر است. در بحث اسناد تجاری صدور سند تجاری و شرایط شکلی آن، گردش سند بین افراد، پرداخت وجه سند به دارنده با حسن نیت، اصل غیر قابل استناد بودن ایرادات،حقوق و تعهدات ناشی از سند تجاری ازنظریه ی ظاهر نشأت می گیرد بدون استناد به نظریه ی ظاهر ، تحلیل و توجیه مبانی امتیازهای سند تجاری امکان ندارد.
در حقوق شرکتها نیز نظریه ی ظاهر کاربرد بسیار دارد. در شرکت ظاهری، اشخاص به پرداخت دیون شرکت باطل یا شرکتی ملزم می شوند که وجود خارجی ندارد. در ماه 220 ق.ت.بطلان شرکت در برابر اشخاص ثالث قابل استناد نیست و با توجه به اینکه در دید عموم شرکتی ایجاد شده است، به استناد وضع ظاهری شرکت،باید تعهدات شرکت درمقابل اشخاص ثالث انجام شود وشرکاء در برابر آنان نمی توانند به بطلان استناد کنند. ( ماده 270 ل.ا.ق.ت)
نادرستی و رعایت نشدن تشریفات و شرایط قانونی در تشکیل ارکان شرکت،در برابر اشخاص ثالث قابل استناد نیست.با انتشار و اعلام تشکیل شرکت، نادرستی آن در برابر اشخاص ثالث از بین میرود، زیرا بعد از این تشریفات در اعتقاد عموم یک شرکت معتبر و درست تشکیل شده و آنان بر مبنای همین وضع ظاهری اعمالی را انجام می دهند. در حمایت از اعتماد مشروع اشخاص، شرکا باید تعهدات مربوط به شرکت باطل را اجرا کنند. تحدید اختیار ارکان شرکت به استناد نظریه ی ظاهر در مقابل اشخاص ثالث قابل استناد نیست. (ماده 118 ل.ا.ق.ت)همچنین در انتصاب و حدود اختیار و خاتمه ی سمت نماینده شرکت نظریه ی ظاهر مطرح می شود و اعمال مدیران شرکت به استناد نظریه نمایندگی ظاهری،در صورت بطلان انتصاب آنان یا در اعمال خارج از حدود اختیار وموضوع شرکت معتبر باقی می ماند. ( ماده 135 ل.ا.ق.ت )
در فصل سوم به تفصیل درباره موارد بکار گیری نظریه ظاهر در حقوق تجارت می پردازیم.
گفتار سوم – فقه
در فقه امامیه " ظاهر" از مفاهیم اساسی محسوب می شود و به عنوان مبنای بسیاری از قواعد و اصول استنباط بکار گرفته شده است. در این گفتار به بررسی قلمرو و جایگاه این مفهوم در فقه امامیه می پردازیم.
بند اول – مفهوم ظاهر در فقه امامیه و تمییز آن از واژه های مشابه
الف - مفهوم ظاهر:
ظاهر در لغت به معنی واضح است و در اصطلاح اصول فقه عبارت از لفظی است که دلالت ظنی آن بر یکی از دو معنی که احتمال آن را دارد، راجح تر از دیگری است مثلاً کلمه ی شیر احتمال معنی حیوان درنده یا آدم شجاع را هر دو دارد، لیکن دلالت آن بر معنی اول راجح و بر معنی دوم مرجوح است این رجحان یا بر حسب لغت است؛ مانند لفظ شیر یا بر حسب شرع است؛ مانند کلمه صلوه ( به معنای نماز و نه دعا ) یا بر حسب عرف است؛ مانند لفظ دابه که نزد اهل عرف به معنی چهار پا است و نه جانور درنده. غزالی ، ظاهر را به " ما یغلب علی الظن فهم معنی منه من غیر قطع " تعریف کرده است.
آقای دکتر ابوالحسن محمدی ظاهر را کلمه یا کلامی می داند که دلالت آن بر معنا و مقصود ظنی باشد و اصطلاحات مقابل آن را نص، مجمل و مؤول دانسته است .
بنا بر تعریفی که آقای دکتر جعفری لنگرودی از واژه ظاهر بدست داده اند، " ظاهر " هر چیزی است که بطور ظنی دلالت بر امری داشته باشد خواه آن ظن حجت باشد یا نباشد ایشان در جای دیگر چنین می گوید: ظاهر به فارسی پیدایی است و رویا روی باطن بکار می رود (الظاهر عنوان الباطن ). "ظاهری " نام مکتبی است افراطی و قشری که احمد بن حنبل و داود ظاهری اصفهانی، بنیانگذار آن هستند و به ظاهر الفاظ متکی اند و از اعمال نظر خودداری می کنند و هیچ اعتقادی به موارد سکوت (مالا نص فیه) ندارد.
در تألیفی دیگر موارد کاربرد ظاهر توسط ایشان چنین بر شمرده شده است:
اول – " ظاهر " در برابر " باطن " چنانکه در آیه ی 4 از سوره حدید آمده است " هو الاول و الاخر و الظاهر و الباطن " یعنی ذات خدا آغاز و انجام و پیدا و پنهان هستی است و ذره ای از هستی جدای از او نیست. "ظاهر " به این معنی جنبه اثباتی دارد و "باطن " جنبه ثبوتی.
دوم –"ظاهر"در برابر"مخفی" پس ظهور در این فرض،ضد خفاء است، پس در نمونه های زیر، ظهور نیست بلکه خفاء وجود دارد؛ مانند شک، جهل، ظن. مؤلفان کتب فقهی در تعریف "ظاهر" می گویند:
" الظاهر مایوجب الظن بخلاف ما اقتضاء الاصل " یعنی ظاهر چیزی است که بتواند مستوجب ظن و گمانی بر خلاف یکی از اصول حقوقی باشد. بنابراین تعریف، زوجین که در یک خانه زندگی می کنند و زوجه دعوی ندادن نفقه را مطرح می کند ، ظاهر این است که نفقه داده شده؛ زیرا چگونه ممکن است زن و مردی زیر یک سقف زندگی کنند و شوهر غذا بخورد و به زوجه ندهد. این ظن بر خلاف اصل عدم پرداخت نفقه است.
ب -اقسام ظاهر
در فقه امامیه برای ظاهر اقسامی شمرده اند که اجمالاً به معرفی آن می پردازیم:
1- ظاهر مامون و ظاهر غیر مامون: یکی از تقسیمات "ظاهر " به مامون و غیر مامون است. " ظاهر مامون " در عرف و عادت، علم عادی به شمار می آید و از ردیف ظنون خارج است و برای انسان، امنیت خاطر پدید می آورد این امنیت بدون علم عادی میسر نمی شود. " ظاهر مامون " حجت است مگر خلاف آن اثبات شود. " ظاهر مامون " نمونه و مظهری از علم عادی است اما هر علم عادی ظاهر مامون نیست، پس میان آنها رابطه عموم و خصوص مطلق است. برای مثال اگر بخواهیم برای اثبات عدالت شاهد از " ظاهر مامون " استفاده کنیم کافی است که شاهد را معروف و مشهور به فسق ندانیم.همین یک "ظاهر مامون" است اما " ظاهر غیر مامون " وقتی است که از راه تحقیق و جستجو و تفتیش درباره ی عدالت شاهد بررسی شود یعنی باید معدل از راه معاشرت مستمر با شاهد دعوی ، عدالت او را کشف کند.
2- ظاهر آماری و غیر آماری: آقای دکتر جعفری لنگرودی " غلبه " را زیر عنوان و نام " ظاهر آماری " آورده و بدین ترتیب تقسیم بندی جدیدی از ظاهر بدست داده اند. " غلبه " از مجموع چهار عامل ذیل فراهم می شود.
اول، وجود یک مفهوم کلی شرعی .
دوم، وجود یک وصف مشترک که بین افراد و مصادیق آن کلی دیده می شود. چون این وصف مشترک از طریق آمارگیری بدست می آید لذا به آن " ظاهر آماری " گفته اند . حالت اشتراک این وصف در اغلب مصادیق آن کلی، غلبه نام دارد.
سوم، مجهول بودن وضع اقل افرادی که در برابر اکثریت قرار دارند و نمی دانیم این اقلیت با آن اکثریت در آن وصف مشترک است یا خیر؟
چهارم، راه حلی که آن مجهول را روشن گرداند در قانون نباشد.
بدین ترتیب "ظاهر آماری " یا " غلبه " ، اقلیت را ملحق به اکثریت می کند.
متقابلاً " ظاهر غیر آماری " یعنی ظاهری که متکی بر آمار نیست بلکه طبع مسئله با ظهور همراه است، مثل دادن مال به دیگری که طبع و ذات آن ظهور در مجانی نبودن (غیر تبرعی) دارد.
در تعارض میان "ظاهر آماری " و " ظاهر غیر آماری " می توان گفت که: اولی از قدرت و نیروی بیشتری برخوردار است بنابراین اگر با "ظاهر غیر آماری " معارضه کند بر آن مقدم است، مثلاً دستبندی زنانه در تصرف مردی است لیکن زن او می گوید این دستبند از آن من است. تصرف ( ید ) یک "ظاهر آماری " است زیرا اغلب متصرفان، مالک مورد تصرف خود هستند اما طبع دستبند زنانه هم به گونه ای است که یک "ظاهر غیر آماری " به سود مدعی (زوجه ) ایجاد می کند لیکن در تعارض میان این دو، ظاهر آماری مقدم است و قول زوج پذیرفته می شود.
بند دوم- ارتباط مفهوم ظاهر با مفاهیم مشابه

=10

τC=PX1-X2Y1-Y2>0-PX1-X2Y1-Y2<0 بهطوریکه، (X2,Y2)، نسخه مستقلی از (X1,Y1) است.
برای متغیرهای مستقل X1 و Y1، با مفصل C، داریم:
τC=40101Cu1,u2d(u1,u2)-1 (1-1) تعریف1-2 (دقت برآوردگر): معمولاً، میزان دقت برآوردگر θ، با میانگین تواندوم خطای تجمعی (IMSE) اندازهگیری میشود:
IMSEθ=ZEθx-θx2dx=IVARθ +IBIAS2(θ )بهطوریکه، IVARθ و IBIAS2(θ ) به ترتیب واریانس جمعبسته و مربع اریبی جمعبسته هستند که به صورت زیر تعریف میشوند:
IVARθ =ZEθx-Eθx2dxIBIAS2(θ ) =ZEθx-θx2dxتعریف1-3 (برآوردگرهای هستهای): برآورد ناپارامتری برای تابع چگالی متغیرهای تصادفی است. برآورد هستهای به صورت زیر تعریف میشود:
fx=1ni=1n1hiK(x-xihi)که در آن، K(.) تابع هسته و hi ثابت هموارسازی که پهنای پنجره یا پهنای باند نامیده میشود، است. به طور کلی، توابعی که دارای ویژگیهای زیر باشند را میتوان به عنوان تابع هسته به کار برد:
K(t)dt=1tK(t)dt=0t2K(t)dt∶=k2<∞متداولترین انتخابها برای تابع K(.) عبارتند از:
چگالی یکنواخت
چگالی گاوسی
اپانچنیکوف: که در آن Kt=34(1-t2)، به ازای t2<1 و در سایر جاها صفر است.
تعریف1-4 (تابع مولد): تابع مفصل C را در نظر بگیرید
Cu1,u2,…,ud;θ=ψ-1(ψu1;θ+…+ψud;θ;θ)که در آن ψ:0,1×θ→[.,∞] تابعی پیوسته، اکیداً صعودی و محدب است به طوری که، ψ1;θ=0. θ، پارامتر مفصل است. ψ، تابع مولد نامیده میشود و واروننمای آن به صورت زیر تعریف میشود:
ψ-1(t;θ)=ψ-1t;θ 0≤t≤ψ0;θ0 ψ0;θ ≤t≤∞.1-2 استنباط بیزیدر استنباط آماری دو رهیافت وجود دارد: استنباط بیزی و استنباط بسامدگرا که اغلب در اصول احتمال متفاوت هستند. استنباط بسامدگرا، احتمال را به عنوان حدی از نسبت فراوانی پیشامدها در تعداد زیادی از دنبالهها تعریف میکند و فقط برای مفهوم آزمایشاتی که تصادفی هستند، تعریف میشود. درحالیکه استنباط بیزی میتواند احتمالات را در هر موقعیتی تعیین کند، حتی زمانی که فرایند، تصادفی نباشد. در استنباط بیزی، احتمال روشی برای بیان درجهای از اعتقاد شخص یا گواه معلوم است.
1-2-1 مدل بر پایه استنباط بیزیاساس استنباط بیزی از رابطه زیر ناشی میشود:
pΘy=pyΘpΘpy (2-1)که در آن، p(Θ) توزیع پیشین بردار پارامتر Θ قبل از مشاهده y، p(yΘ) تابع درستنمایی y تحت مدل و p(Θy) تابع توزیع توأم پسین بردار پارامتر Θ است که بعد از در نظر گرفتن پیشین و دادهها، در مورد بردار پارامتر Θ میزان عدم اطمینان را بیان میکند. و بالاخره مخرج کسر
py=p(yΘ) p(Θ)dΘدرستنمایی کناری y است.
در رابطه (1-2)، p(y) یک ثابت تناسب است، بنابراین:
p(Θy)∝p(yΘ) p(Θ)این تناسب را میتوان به عنوان پسین توأم غیرنرمال نسبت به درستنمایی پیشین در نظر گرفت. در استنباط بیزی معمولاً، هدف خلاصه کردن توزیع پسین توأم غیرنرمال نیست بلکه هدف خلاصه کردن توزیعهای کناری پارامترها است. مجموعه کامل پارامتر Θ را میتوان به صورت:
Θ={Φ,Λ}جدا کرد بهطوریکه Φ زیربرداری دلخواه و Λ متمم زیربردار Φ است، که اغلب به عنوان پارامترهای مزاحم در نظر گرفته میشوند. در چارچوب بیزی، در مسائل نظری حضور پارامترهای مزاحم در هیچ فرمولی در نظر گرفته نمیشود. پارامتر مزاحم، پارامتری است که در توزیع پسین توأم مدل وجود دارد اما پارامتر مورد نظر نیست. توزیع پسین کناری ϕ و پارامتر مورد نظر را میتوان به صورت زیر نوشت:
pϕy=pϕ,ΛydΛدر استنباط بیزی، کاربر میتواند استنباطها را از توزیعهای پسین کناری ارزیابی و تعیین کند.
1-2-2 مؤلفههای استنباط بیزیمؤلفههای استنباط بیزی عبارتند از:
p(Θ)، مجموعهای از توزیعهای پیشین برای بردار پارامتر Θ است و از احتمال، به معنی عدماطمینان کمّی برای Θ قبل از در نظر گرفتن دادهها، استفاده میکند.
p(yΘ)، تابع درستنمایی است که در آن تمام متغیرها در یک مدل احتمالاتی کامل به هم مرتبط میشوند.
p(Θy)، توزیع پسین توأمی است که عدماطمینان در مورد بردار پارامتر Θ را بعد از در نظر گرفتن پیشین و دادهها بیان میکند. اگر بردار پارامتر Θ به یک پارامتر واحد دلخواه Θ و پارامترهای باقیمانده که پارامتر مزاحم در نظر گرفته میشوند، تقسیم شود آنگاه p(Θy)، توزیع پسین کناری است.
1-2-3 برازش مدلدر استنباط بیزی متداولترین روش ارزیابی مدل آماری برآورد شده، معیار اطلاع انحراف است. اسپیگلهالتر و همکارن (2002) معیار اطلاع انحراف (DIC) را برای مقایسه مدل بیزی پیشنهاد دادند. این معیار بر پایه انحراف زیر است:
Dθ=-2lnpyθ+2lnfyبه طوری که، fy فقط تابعی از دادهها است. بر پایه انحراف، معیار اطلاع انحراف عبارت است از:
DIC=D(θ)+PD.بخش اول این رابطه که به عنوان امیدریاضی پسین انحراف تعریف میشود، به عنوان شاخص برازش بیزی مدل مورد استفاده قرار میگیرد، بنابراین:
Dθ=Eθy-2lnpyθ.مدلی که دادهها را بهتر برازش میدهد، مقدار لگاریتم درستنمایی بزرگتر و بنابراین مقدار Dθ کوچکتری دارد. بخش دوم که به میزان پیچیدگی مدل مربوط است، به عنوان اختلاف بین میانگین پسین انحراف و انحراف میانگین پسین پارامترها برای شاخص پیچیدگی مدل به کار میرود:
PD=Dθ-Dθ=-2lnpyθ-lnpyθpθydθکه در آن θ، برآوردگر بیزی پارامتر θ است. توجه کنید که معیار اطلاع انحراف را میتوان به دو شکل زیر بیان کرد:
DIC=Dθ+2PDو
DIC=2Dθ-Dθ=-4Eθylnpyθ+2lnpyθ.معیار اطلاع انحراف تعمیمی از معیار اطلاع آکاییک (AIC) و معیار اطلاع بیزی (BIC) است. همانند معیار اطلاع آکاییک و معیار اطلاع بیزی وقتی حجم نمونه بزرگ باشد معیار اطلاع انحراف یک تقریب مجانبی است. مدلهایی که معیار اطلاع انحراف کمتری دارند، ترجیح داده میشوند.
1-3 مفصلزمانیکه فرشه به دنبال پیدا کردن جواب سؤالی در مورد رابطه بین یک تابع احتمال چندبعدی و حاشیههایش با کمترین بعد بود، مفهوم مفصل در سال 1959 توسط اسکلار مطرح شد. در ابتدا، مفصلها عمدتاً برای بسط نظریه فضاهای متریک احتمالی به کار میرفت، اما بعداً، برای تعریف معیار وابستگی ناپارامتری بین متغیرهای تصادفی مورد توجه قرار گرفتند و سپس، نقش مهمی را در احتمال و آمار ریاضی ایفا کردند.
در طی زمانی طولانی، آماردانها به رابطه بین یک تابع توزیع چندمتغیری و حاشیههایش با کمترین بعد (تک متغیره یا ابعاد بزرگتر)، توجه داشتهاند. در دهه پنجاه، فرشه به این موضوع علاقه نشان داد و توابع توزیع دومتغیره و سهمتغیره را به شرط حاشیههای تکمتغیره بررسی کرد. این مسئله برای حالت حاشیههای تک متغیره، با ایجاد رده جدیدی از توابع که مفصل نامیده میشوند، توسط اسکلار در سال 1959 پاسخ داده شد. این توابع جدید به[0,1]2 از توابع توزیع دومتغیره محدود میشوند درحالیکه حاشیهها توزیع یکنواخت روی [0,1] هستند. بهطورخلاصه اسکلار نشان داد که اگر H یک تابع توزیع دومتغیره با حاشیههای F(x) و G(y) باشد، آنگاه مفصل Cایی وجود دارد بهطوریکه Hx,y=C(Fx,G(y)).
1-3-1 مفهوم مفصلتعریف1-5 (مفصل): C:[0,1]d→[0,1] یک مفصل d بعدی است به طوری که
به ازای هر u در [0,1]، C(u1,…, ui-1,0, ui+1,…, ud)=0.
به ازای هر u در [0,1]، C(1,…, 1,u, 1,…, 1)=u.
به ازای هر B=i=1dxi,yi⊆[0,1]d، حجم B نامنفی است:
BdCu=x∈Xi=1d{xi,yi}-1NzC(Z)≥0به بیان سادهتر تابع مفصل عبارت است از: توزیع چندمتغیرهای که توزیعهای کناری آن به طور یکنواخت روی [0,1] توزیع شدهاند.
1-3-2 قضیه اسکلارقضیه1-1 (قضیه اسکلار): فرض کنید Y∶=(Y1,…,Ym)' بردار تصادفی m بعدی با تحقق y∶=(y1,…,ym)' و Fi(yj) به ازای j=1,2,…,m، توابع توزیع کناری و F(y1,…,ym) تابع توزیع توأم باشد آنگاه برای Y پیوسته یا گسسته داریم:
Fy1,y2,…,ym=C(F1y1,…,Fm(ym))که در آن C به عنوان تابع مفصل، معلوم است.
در حالت پیوسته میتوان چگالی چندمتغیره f(y1,…,ym) را با مشتقگیری از دو طرف معادله قبل به صورت زیر تعیین کرد:
fy1,y2,…,ym=cF1y1,…,Fmymf1y1…fm(ym)1-3-3 حالت پیوستهبرای دو متغیر پیوسته X و Y داریم:
Cv1,v2=PFX≤v1,GY≤v2=PX≤F-1v1,Y≤G-1v2=FF-1v1,G-1v2 (3-1) اهمیت مفصلها با استفاده از قضیه اسکلار، قابل توجیه است. این قضیه بیان میکند، مفصل یکتای C وجود دارد به طوری که F(y1,y2) را از طریق
Fy1,y2=CF1y1, F2y2 (4-1)
به F1y1 و F2(y2) مربوط میکند. بنابراین اطلاعات موجود در توزیع توأم Fy1,y2 در توزیعهای کناری و تابع مفصل Cv1, v2 که ساختار وابستگی بین Y1 و Y2 را نشان میدهد، تقسیم شده است. بهعبارتدیگر، به ازای هر تابع مفصل Cv1, v2 و هر تابع توزیع تکمتغیره F1y1 و F2y2، تابع C(F1y1, F2(y2))، همان تابع توزیع دومتغیره تعیین شده در (1-4) است. تبعاً، یک ویژگی مؤثر رده مفصل این است که، زمانیکه مفصل هیچ وابستگی با رفتار کناری ندارد حذف اثر کناری از طریق آن به طور مؤثری به مدلسازی و ساختار وابستگی قابل فهم، کمک میکند. این برای کاربردهای تجربی مفید است زیرا اگر توزیع دومتغیره Fy1,y2 معلوم نباشد اما حاشیههای پیوسته تک متغیره F1y1 و F2y2 معلوم باشند آنگاه انتخاب مناسب مفصل Cv1, v2 در (1-4)، نمایشی از یک توزیع دومتغیره نامعلوم فراهم میکند. علاوهبراین، مفصل را میتوان بر حسب برداری از پارامترها که درجه وابستگی بین کناریهای تکمتغیره را میگیرد، مشخص کرد.
در زیر خانوادهای از مدلهای مفصل دومتغیره که تعدادی از ویژگیهای مطلوب را داراست، ارائه شده است:
مفصل گاوسی: فرض کنید Φ2 تابع توزیع بردار تصادفی نرمال دومتغیره با میانگین صفر و ماتریس کوواریانس R=1ρρ1، که در آن ρϵ(-1,1)، باشد. آنگاه مفصل گاوسی عبارت است از:
Cv1,v2;ρ=Φ2Φ-1v1,Φ-1v2;ρ v1,v2ϵ0,1 (5-1)بهطوریکه Φ تابع توزیع متغیر تصادفی نرمال استاندارد است. قضیه اسکلار را میتوان در ساخت توزیعهای دومتغیره با توزیعهای کناری و مفصل گاوسی به کار برد. توجه کنید، اگر Y1 و Y2 بهطور نرمال توزیع شده باشند، آنگاه چگالی توأم تولید شده با مفصل گاوسی به توزیع نرمال دومتغیره تبدیل میشود.
سونگ (2000) نشان داد که چگالی مفصل گاوسی (1-5) عبارت است از
exp-12YTR-1Y+12YTYR-12 (6-1)بهطوریکه Y=y1, y2=(Φ-1v1, Φ-1v2).
1-3-4 حالت گسستهممکن است برای هر توزیع چندمتغیره پیوسته با استفاده از قضیه اسکلار، نمایش منحصربهفردی از مفصل به دست میآید، اما این مطلب در مورد متغیرهای تصادفی گسسته صادق نیست. به کارگیری مفصلها برای دادههای گسسته به راحتی حالت پیوسته نیست. در مرورهای اخیر ژنه و نسلهوا (2007) در مورد افزایش محدودیتها برای زمانی که از حاشیههای گسسته استفاده میشود، بحث شده است.
فرض کنید G تابع توزیع متغیر تصادفی گسسته X و PX=xr=pr، r=1, 2, … با r=1∞pr=1 باشد. آنگاه چون GX دارای توزیع یکنواخت است، PGX≤u≤u که در آن uϵ(0,1]، تابع توزیع GX عبارت است از:
PGX≤u=P(X≤xr ; pr≤u)که گسسته است و بنابراین از توزیع یکنواخت روی (0,1) دور است.
تفسیر پارامتر وابستگی مفصل برای توزیعهای گسسته میتواند مشکل باشد. برای مفصلهای پیوسته پارامتر وابستگی θ معمولاً به مقادیر وابستگی مانند τ-کندال (τc) یا ρ-اسپیرمن تبدیل میشود. هر دو معیار، روی فاصله (0,1) محدود شدهاند و وابسته به شکل تابعی توزیعهای کناری نیستند. اما برای دادههای گسسته، مارشال (1996) نشان داد که استفاده از این دو مقدار گیجکننده است، چون این معیارها وابسته به انتخاب توزیعهای کناری هستند (به این معنی که پایدار نیستد).
1-3-5 خانوادههایی از مفصلها مفصلهای بیضوی: مفصلهایی حاصل از توزیعهای بیضوی هستند. اغلب توزیعهای بیضوی مورد استفاده، توزیع های نرمال و t-استیودنت چندمتغیره هستند. مزیت کلیدی مفصلهای بیضوی آن است که میتوانند سطوح متفاوتی از همبستگی را بین حاشیهها مشخص کنند و عیب اصلی آنها این است که عباراتی به شکل بسته ندارند و محدود به داشتن تقارن محوری هستند. تابع توزیع مفصلهای نرمال و t-استیودنت به ترتیب به صورت زیر تعریف میشوند:
Cpnormal(u1,…,un)=Φp(Φ-1(u1),…,Φ-1(un)),Cv,ρt (u1,…,un)=-∞tv-1…-∞tv-1Гv+n2Гv2πvnρ(1+y'ρ-1yv)-v+n2dy مفصلهای ارشمیدسی: مفصلهای ارشمیدسی، رده شرکتپذیری از مفصلها هستند. بر خلاف مفصلهای بیضوی، مفصلهای متداول ارشمیدسی فرمول صریحی برای C می پذیرند. در عمل مفصلهای ارشمیدسی رایج هستند زیرا مدلبندی وابستگی در بعدهای بالا، با یک پارامتر امکانپذیر است. مفصل C ارشمیدسی نامیده میشود اگر
C(u1,…,un)=ψ(ψ-1u1,…,ψ-1(un))
که در آن ψ ، تابع مولد نامیده میشود.
1-3-5-1 بعضی توابع مفصل ارشمیدسی مفصل دو بعدی کلایتون: این تابع مفصل به صورت زیر ارائه میشود:
Cαu,v=max[u-α+v-α-1]-1α,0و تابع مولد آن عبارت است از:
φαt=1αt-α-1که در آن
α ϵ -1,∞{0}رابطه بین τ-کندال و پارامتر کلایتون، α، به صورت زیر بیان میشود:
α=2τ1-τ مفصل دو بعدی فرانک: یک مفصل متقارن است که به صورت زیر تعریف میشود:
Cαu,v=-1αln1+e-αu-1e-αv-1e-α-1و تابع مولد آن عبارت است از:
φαt=-lnexp-αt-1exp-α-1که در آن
α ϵ (-∞,∞){0}رابطه بین τ-کندال و پارامتر فرانک، α، به صورت زیر بیان میشود:
[D1α-1]α=1-τ4که در آن
D1α=1α0αtet-1dtتابع دیبای مرتبه اول است.
مفصل دو بعدی گامبل: یک تابع مفصل نامتقارن است که به صورت زیر تعیین میشود:
Cαu,v=exp{-[(-lnu)α+(-lnv)α]1α}و تابع مولد آن عبارت است از:
φαt=(-lnt)α)بهطوریکه
α ϵ 1,∞رابطه بین τ-کندال و پارامتر گامبل، α، به صورت زیر بیان میشود:
α=11-τمثال1-1 (پارامتر وابسته در مفصل فرانک): برای متغیرهای پیوسته، پارامتر θ در مفصل فرانک با رابطه τc=1+4[D1θ-1]θ-1 به τ-کندال مربوط میشود، که در آن، D1θ=0θ(tθ(expt-1))dt تابع دی بای مرتبه اول است.
بههرحال، میتوان نشان داد که رابطه بین θ و نسبت بخت دو به دو (ORij) بین هر دو متغیر دودویی Yi و Yj با احتمالات کناری Pyi=1=pi و Pyj=1=pj، i≠j عبارت است از:
ORij=PYi=1, Yj=1PYi=0, Yj=0PYi=1, Yj=0PYi=0, Yj=1=(pi+pj-1-∆ij)(-∆ij)(1-pi+∆ij)(1-pj+∆ij)که در آن
∆ij=1θln1+exp-θ1-pi-1 exp-θ1-pj-1exp-θ-1بنابراین تناظر بین ORij و θ برای مقادیر مختلف جفت pi, pj را میتوان به دست آورد.∎وقتی F و G توابع توزیع گسسته هستند، تابع جرم احتمال توأم با گرفتن تفاضلات مرتبه دوم ایجاد میشود و باید از رابطه زیر استفاده کرد:
cFxi, Gyi=CFxi, Gyi-CFxi-1, Gyi-CFxi, Gyi-1+CFxi-1, Gyi-1 (7-1)1-3-6 مفصلهای شرطیاگر برای متغیرهای تصادفی دلخواه Y1 و Y2، اطلاعاتی روی متغیر کمکی X موجود باشد، آنگاه اثر X روی وابستگی بین Y1 و Y2 را میتوان با مفصل شرطی C(.X)، مدلبندی کرد.
تعریف1-6 (مفصل شرطی): مفصل شرطی y1,y2X=x، تابع توزیع توأم شرطی U1≡F1X(y1x) و U2≡F2X(y2x) است که در آن، Y1X=x~F1X(.x) و Y2X=x~F2X(.x).
قضیه1-2 (قضیه اسکلار برای توزیعهای شرطی): فرض کنید، F1X(.x) و F2X(.x) به ترتیب توزیعهای شرطی Y1 و Y2 به شرط X=x باشند و HX(.x) توزیع توأم Y1 و Y2 به شرط X=x باشد، بهطوریکه، تکیهگاه X، Z است. اگر F1X(.x) و F2X(.x) در y1 و y2 پیوسته باشند، آنگاه به ازای هر x∈Z، وجود دارد مفصل منحصربهفرد C(.X)، بهطوریکه:
HXy1,y2x=CF1Xy1x,F2Xy2x ∀y1,y2∈R2. (8-1)برعکس، اگر F1X.x و F2X.x به ترتیب توزیع شرطی y1X=x و y2X=x باشند و C(.X) مفصل شرطی باشد آنگاه، تابع HX(.x) تعریف شده در (1-8)، تابع توزیع دومتغیره شرطی با توزیعهای کناری شرطی F1X.x و F2X.x است.
1-4 اسپلاینهااسپلاین یک تابع چندجملهای هموار است که به صورت تکهای تعریف میشود و در نقاطی که تکهها به هم وصل میشوند دارای درجه همواری خوبی است.
S:[a,b]→Rاین تکهها با دنبالهای از گرههای
a=ξ1<ξ2<…<ξk=bتعریف میشوند. به طوری که تکهها در گرهها بهم میپیوندند.
سادهترین حالت، اسپلاین خطی است.
برای یک اسپلاین درجه m، معمولاً چندجملهایها و m-1 مشتق اول آنها، در گرهها مورد نیاز است، به طوری که m-1 مشتق پیوستهاند.
اسپلاین درجه m را میتوان بهعنوان یک سری توانی ارائه داد:
Sx=j=0mβjxj+j=1kγj(x-ξj)+mکه در آن
x-ξj+=x-ξj x>ξj اگر 0 سایرجاها مثال1-2: اسپلاین خطی با یک گره
Sx=β0+β1x+γ(x-ξ)+
متداولترین اسپلاینها، اسپلاینهای مکعبی است:
Sx=β0+β1x+β2x2+β3x3+j=1kγj(x-ξj)+3که در طول این پژوهش از این اسپلاین استفاده میشود.
1-4-1 اسپلاینهای درونیابفرض کنید، مقدار تابع را در k نقطه x1<…<xk بدانیم و بخواهیم برای سایر x ها درونیابی کنیم.
اگر از یک اسپلاین درجه m با گرههایی در x های مشاهده شده استفاده کنیم، تنها با k مشاهده، m+1+k پارامتر برای برآورد داریم. بدیهی است که قیدهایی لازم است. در ادامه دو نمونه از اسپلاینهای درونیاب ارائه شده است.
1-4-1-1 اسپلاینهای طبیعیاسپلاین درجه فرد m=2υ-1، که خارج از دامنه گرهها (برای مثال کمتر از ξ1 یا بیشتر از ξk ) چندجملهای از درجه υ-1 است، اسپلاین طبیعی نامیده میشود.
برای یک اسپلاین طبیعی
βj=0 j=υ,…,2υ-1 بهازایj=1kγjξij=0 j=0,1,…,υ-1 بهازای که این دقیقاً m+1، قید تحمیل میکند، بنابراین k پارامتر کنار گذاشته میشود. اسپلاین طبیعی مکعبی خارج از دامنه دادهها خطی است. اسپلاین طبیعی مکعبی به صورت زیر نشان داده میشود:
Sx=β0+β1x+j=1kγj(x-ξj)+3به شرط قیدهای γj=0 و γjξj=0، به طوری که تا پایان k پارامتر داریم.
1-4-1-2 اسپلاینهای مقیداین اسپلاین برای نشان دادن سایر قیدهای مرزی ارائه شده است برای مثال، هرگاه تابع f در دنباله گرههای
a=ξ1<ξ2<…<ξk=bتعریف شده باشد، اسپلاین و بعضی مشتقاتش در نقاط a و b ثابت در نظر گرفته میشوند. به عنوان مثال، برای اسپلاین مکعبی، چهار قید لازم است بنابراین میتوان مقادیر اسپلاین و مشتق اول آن در نقاط a و b یعنی، Sa، S'a، Sb و S'b را ثابت در نظر گرفت. معمولاً، این مقدار ثابت را صفر در نظر میگیرند.
1-4-2 رگرسیون اسپلاینرگرسیون اسپلاین سازوار چندمتغیره، شکلی از تحلیل رگرسیونی هستند. این روش رگرسیونی، یک روش رگرسیونی ناپارامتری است و میتواند بهعنوان بسطی از مدلهای خطی که به صورت خودکار مدلهای غیرخطی و اثرمتقابل بین متغیرها را مدلبندی میکند، در نظر گرفته شود.
1-4-2-1 مدل رگرسیون اسپلاین سازوار چندمتغیرهرگرسیون اسپلاین سازوار چندمتغیره، مدلهایی به شکل زیر میسازد:
fx=i=1kciBi(x).این مدل، مجموع وزنی توابع پایه Bi(x) است که در آن هر ci، ضریب ثابت است. هر تابع پایه Bi(x) به سه شکل زیر در نظر گرفته میشود:
ثابت یک.
تابع هینگ. تابع هینگ به شکل max⁡(0,x-مقدارثابت) یا max⁡(0,مقدارثابت-x) است. رگرسیون اسپلاین سازوار چندمتغیره، متغیرها و مقادیر این متغیرها را به ازای گرههای توابع هینگ انتخاب میکند.
حاصلضرب دو یا بیشتر از توابع هینگ. این تابع پایه میتواند اثرمتقابل بین دو یا بیشتر از دو متغیر را مدلبندی کند.
1-4-2-2 توابع هینگتوابع هینگ بخش کلیدی مدلهای رگرسیون اسپلاین سازوار چندمتغیره هستند. تابع هینگ به شکل max⁡(0,x-c) یا max⁡(0,c-x) است، که در آن c، یک ثابت است که گره نامیده میشود.
1-4-2-3 فرآیندهای ساخت مدلرگرسیون اسپلاین سازوار چندمتغیره در یکی از دو گام، گام پیشرو یا گام پسرو ساخته میشود.
1-4-2-3-1 گام پیشرورگرسیون اسپلاین سازوار چندمتغیره با مدلی که تنها شامل یک ثابت (میانگین متغیرهای وابسته) است، شروع میشود. سپس تابع پایه دوتا دوتا به مدل اضافه میشود و در هر گام، جفتی از توابع پایه که ماکسیمم کاهش در مجموع توان دوم خطای ماندهها را داراست، وارد میشود. هر تابع پایه جدید به واسطه تابع هینگ جدید شامل بخشی است که قبلاً در ضریب مدل (مثلاً ثابت یک) بوده است. تابع هینگ با یک متغیر و یک گره تعریف میشود، بنابراین برای افزودن یک تابع پایه جدید، میبایست شرایط زیر را بررسی کرد:
وجود بخشها (که در مفهوم بخشهای مولد نامیده میشود).
همه متغیرها (برای انتخاب یکی از آنها به ازای هر تابع پایه جدید).
مقدار هر متغیر (به ازای گرهی تابع هینگ جدید).
این فرآیند افزودن بخشها تا وقتی که تغییر در خطای مانده خیلی کوچک است یا ماکسیمم تعداد بخشها به دست میآید، ادامه دارد. ماکسیمم تعداد بخشها به وسیله کاربر قبل از شروع ساخت مدل تعیین میشود.
1-4-2-3-1 گام پسروگام پیشرو اغلب یک مدل بیش برازش میسازد (یک مدل بیش برازش، برازش خوبی برای دادههای مورد استفاده برای ساخت مدل دارد اما برای دادههای جدید قابل تعمیم نیست). برای ساخت مدلی با توان تعمیم بهتر، گام پسرو مدل را تصحیح میکند. در آن، بخشها یکی یکی ، با حذف بخش با کمترین اثر در هر گام، حذف میشوند تا اینکه بهترین زیرمدل پیدا شود. زیرمدلها با استفاده از معیار اعتبارسنجی متقابل تعمیمیافته (GCV) که در بخش بعد بیان میشود، مقایسه میشوند.
1-4-3 اعتبارسنجی متقابل تعمیمیافتهدر گام پسرو از اعتبارسنجی متقابل تعمیمیافته برای مقایسه عملکرد زیرمجموعههای مدل برای انتخاب بهترین زیرمجموعه استفاده میشود. مقدار کمتر اعتبارسنجی متقابل تعمیمیافته مناسبتر است. اعتبارسنجی متقابل تعمیمیافته شکل منظمی دارد: نیکویی برازش در مقابل شاخصهای مدل قرار داده میشود. فرمول اعتبارسنجی متقابل تعمیمیافته به صورت زیر بیان میشود: GCV = RSS / (N * (1-میزان پیچیدگی مدل / N)^2)
که در آن RSS، مجموع توان دوم مانده روی دادهها و N تعداد مشاهدات (تعداد سطرهای ماتریس متغیر کمکی X) است. میزان پیچیدگی مدل در رگرسیون اسپلاین سازوار چندمتغیره به صورت زیر تعریف میشود:2/ (1- تعداد بخشها) *تاوان + تعداد بخشها= میزان پیچیدگی مدل
که در آن تاوان تقریباً 2 یا 3 است.
توجه کنید که 2/ (1- تعداد بخشها)، تعداد گرههای تابع هینگ است، بنابراین این فرمول افزودن گرهها را جریمه میکند. به این معنی که، فرمول اعتبارسنجی متقابل تعمیمیافته، مجموع توان دوم ماندهها را برای محاسبه انعطافپذیری مدل افزایش میدهد. انعطافپذیری جریمه میشود زیرا مدلهایی که خیلی منعطف هستند، تحقق خاصی از مزاحم را در دادهها به جای ساختار منظم دادهها مدلبندی جای میدهند.
1-5 کالبیدن وابستگی در مفصلهای شرطیمطالعه وابستگی بین متغیرهای تصادفی از مسائل مهم در آمار است. در بسیاری از حالات میزان وابستگی بین دو یا چند متغیر بر اساس مقادیر متغیرهای کمکی، متفاوت است. در این بخش، استنباط برای این نوع از تغییرات را با استفاده از مدل مفصل شرطی انجام میدهیم، بهطوریکه مدل مفصل، تابعی متعلق به یک خانواده مفصل پارامتری است و پارامتر مفصل بر اساس متغیر کمکی تغییر میکند. به منظور برآورد رابطه تابعی بین پارامتر مفصل و متغیر کمکی، روشی ناپارامتری بر پایه درستنمایی موضعی ارائه میدهیم. انتخاب خانواده مفصلی که برای مجموعه دادههای معلوم بهترین نمایش را ارائه دهد نیز مهم است. چارچوب پیشنهاد شده منجر به روش انتخاب مفصل بر پایه خطاهای پیشبینی اعتبارسنجی متقابل میشود. از نتایج برآوردگر چندجملهای موضعی، واریانس و اریبی مجانبی را بهدست میآوریم و بهطورخلاصه بیان میکنیم که چطور فواصل اطمینان نقطه به نقطه تعیین میشوند. اغلب برای تشخیص توزیع توأم پیچیده متغیرهای تصادفی لازم است اطلاع کاملی از ساختار وابستگی داشته باشیم. چالشهای ساختارهایی مانند توزیعهای چندمتغیره را بهطور معنیداری میتوان با استفاده از یک مدل مفصل با جدا کردن مؤلفههای کناری توزیع توأم از ساختار وابستگیاش، کاهش داد.
در ادامه، برای سادگی تنها روی حالت دومتغیره تمرکز میکنیم. تعداد زیادی از خانوادههای پارامتری مفصلها با پارامتر حقیقی مقدار θ، که برای الگوهای وابستگی مختلف بیان میشود، نمادگذاری میشوند. درصورتیکه خانواده مفصل در هر خانواده شکل تابعی تعریف کند ، پارامتر مفصل θمیزان وابستگی را کنترل میکند.
در کارهای اخیر، روش ناپارامتری برای برآورد رابطه تابعی بین پارامتر مفصل و متغیرهای کمکی ایجاد شده است.
روشهای هموارسازی برای برآورد تابع، بهطور قابلملاحظهای برای مسائل مختلف مطالعه میشوند. در اینجا، ما از چارچوب چندجملهای موضعی برای تعدیل متغیر کمکی برای برآورد مفصل از طریق مدلهای بر پایه درستنمایی موضعی، استفاده میکنیم. در عمل، همه روشهای استنباطی برای مفصلها میبایست به وسیله روش انتخاب از میان خانوادههای مفصل که بهترین برازش را برای دادههای موجود داشته باشد، همراه شوند. بعضی روشها برای انتخاب مفصل عبارتند از، آزمونهای نیکویی برازش بر پایه مفصل تجربی، روش فرایند کندال و روش برآورد چگالی هستهای. در این بخش، روش برآورد منجر به روش انتخاب مفصل واحدی بر پایه خطاهای پیشگو اعتبارسنجی متقابل(CVPE)، میشود.
1-5-1 فرآیند برآورددر این بخش، روش برآورد مطرح شده و جنبههای مختلف مربوط به انتخاب مدل و به دست آوردن واریانس و اریبی مجانبی برآوردگر ناپارامتری برای ساختن بازهی اطمینان، ارائه میشود.
1-5-1-1 طرح مدلفرض کنید Y1 و Y2 دو متغیر تصادفی پیوسته دلخواه و X متغیر پیوستهای باشد که ممکن است روی وابستگی بین Y1 و Y2 اثر داشته باشد. مدل (1-8) را با چگالی شرطی hXy1,y2x;θ,α1,α2 در نظر بگیرید که در آن θ پارامتر مفصل است و چگالیهای کناری شرطی f1X و f2X به ترتیب با پارامترهای α1 و α2 مشخص میشوند.
hXy1,y2x;θ,α1,α2=f1X(y1x;α1)f2X(y2x;α2)×c(u1,u2x;θ,α1,α2)که درآن uk=FkX(ykx;αk)، k=1,2 و c(u1,u2x;θ,α1,α2) چگالی مفصل شرطی است. در اینجا، فرض میشود که پارامترهای کناری از پارامتر مفصل متفاوت هستند. برای مثال، حاشیهها ممکن است متأثر از اثرات میانگین باشند و مفصل متأثر از ساختار کوواریانس، باشد. بنابراین، برآورد را میتوان در دو گام انجام داد : ابتدا، برای پارامترهای کناری و سپس برای مفصل. آنگاه با جایگذاری برآوردهای F1X(y1x) و F2X(y2x) در (1-8) میتوان فرم تابعی پارامتر مفصل را برآورد کرد.
چون توجه اصلی روی ساختار وابستگی است، فرض میشود که توزیعهای کناری شرطی F1X و F2X معلوم هستند و مدل زیر را در نظر میگیریم:
(U1i,U2i)Xi~C{u1i,u2iθ(xi)} بهطوریکه θxi=g-1{η(xi)}، i=1,…,n.
در اینجا، g-1:R→Θ وارون تابع ربط معلوم است که دامنه صحیح برای پارامتر مفصل را تضمین میکند و η تابع کالبیدن نامعلومی است که برآورد میشود. بخش کالبیدن تاکید میکند که میزان وابستگی برای اثر متغیر کمکی روی پارامتر مفصل تعدیل میشود. چون هیچ تضمینی وجود ندارد که برآورد θ برای خانواده مفصل خاص تحت بررسی در دامنه صحیح پارامتر قرار گیرد، همانند مدلهای خطی تعمیمیافته، لازم است یک تابع ربط مناسب انتخاب شود. برای مثال، برای خانواده مفصل کلایتون θϵ(0,∞) است، بنابراین از g-1t=exp⁡(t) استفاده میشود.
اگر رابطه بین θ و X در رده خاصی از توابع قرار گیرد، برای مثال، چندجملهایهای تا درجه p ، میتوان تابع کالبیدن η(.) را از طریق برآورد ماکسیمم درستنمایی برآورد کرد. به طور خاص، ηX=j=0pβjXj و β=(β0,β1,…,βp)T را با ماکسیمم کردن Lβ=i=1nln⁡c{U1i,U2ig-1(β0+β1Xi+…+βpXip)} برآورد میکنیم.
با این حال، برای بیشتر خانوادههای مفصل تابع η(.) لزوماً با مدل چندجملهای قبل به خوبی تقریب زده نمیشود.
ما چارچوب چندجملهای موضعی در فرمول درستنمایی موضعی را میپذیریم. فرض کنید η در نقطه درونی x مشتقات پیوسته تا مرتبه (p+1) را دارا است. برای نقاط Xi دادهها در همسایگی x، η(Xi) را از طریق بسط تیلور چندجملهای درجه p تقریب میزنیم:
ηXi≈ηx+η'xXi-x+…+ηpxp!(Xi-x)p≡xi,xTβبهطوریکه، xi,x=(1,Xi-x,…,(Xi-x)p)T و β=(β0,β1,…,βp)T با βv=ηvxv!.
سهم هر نقطه (U1i,U2i)Xi از دادهها در همسایگی x برای درستنمایی موضعی با ln⁡c{U1i,U2ig-1xi,xTβ} تعیین میشود. مجموع وزنی سهم لگاریتم درستنمایی موضعی شرطی به شکل زیر است:
Lβ,x,p,h=i=1nln⁡c{U1i,U2ig-1xi,xTβ}Kh(Xi-x)که در آن h، کنترلکننده پهنای باند اندازه همسایگی موضعی است و Kh.=Kh.hh تابع هستهای است که وزنها را برای نقاط دادهها در مکان خاصی (پنجره) اختصاص میدهد، میباشد. در اینجا به طور معمول از هسته اپانچنیکوف، Kz=34(1-z2)+، استفاده میکنیم که در آن، زیرنویس + قسمت مثبت را نشان میدهد.
برآوردگر ماکسیمم درستنمایی موضعی β=(β0,β1,…,βp)T با حل معادله زیر تعیین میشود:
∇Lβ,x=∂Lβ,x,p,h∂β=0حل عددی معادله بالا از طریق تکرار نیوتن رافسون بدست میآید.
βm+1=βm-∇2Lβm,x-1∇Lβm,x m=0,1,…,که ∇L بردار مشتقات جزئی و ∇2L ماتریس هسیان را نشان میدهند. سپس میتوان برآوردگری برای ηvx ، v=0,…,n بدست آورد که در حالت خاص ηx=β0(x). و سرانجام، پارامتر مفصل در مقدار متغیر x با به کارگیری وارون تابع ربط برآورد میشود:
θx=g-1ηx.1-5-1-2 هموارسازی مدلدر عمل، دو جنبه از وابستگی در مدلهای مفصل باید مشخص شوند، که عبارتند از: میزان وابستگی درون تابع مفصل و مهمتر از آن ساختار تابعی وابستگی مشخص شده بوسیله خانواده مفصل. که این دو جنبه با انتخاب پهنای هموارسازی و انتخاب خانواده مفصل متناظر هستند.
روشهای مختلفی برای انتخاب پهنای باند وجود دارد از جمله: تکنیکهای اعتبارسنجی متقابل، روشهای جایگذاری و غیره. چون روش برآورد ما بر پایه درستنمایی موضعی مفصل است، درستنمایی موضعی اعتبارسنجی متقابل کنارگذاری، به عنوان یک انتخاب معمول برای انتخاب پهنای باند به کار میرود.
فرض کنید θh.، برآورد تابع پارامتر مفصل وابسته به پارامتر پهنای باند h باشد. به ازای هر 1≤i≤n، نقطه (U1i,U2i,Xi) از دادهها را کنار میگذاریم و از دادههای باقیمانده (U1j,U2j,Xj,j≠i) برای تعیین θh(-i)Xi، برآوردی از پارامتر مفصل θ در Xi، استفاده میکنیم. سپس برآوردهای تعیین شده بوسیله کنارگذاری i-امین نقطه، برای ساخت تابع هدف وابسته به پارامتر پهنای باند، مورد استفاده قرار میگیرند:
βh=i=1nlnc{U1i,U2iθh(-i)Xi}پهنای باند بهینه h*، رابطه بالا را ماکسیمم میکند.
میتوان دید که، اصل کلی درستنمایی اعتبارسنجی متقابل، برای انتخاب خانواده مفصل به کار نمیرود، زیرا مقیاس درستنماییهای خانوادههای متقابل متفاوت است. لازم است، نیکویی برازش را با استفاده از خانوادههای مختلف با یک معیار قابل مقایسه تعیین کنیم. در اینجا، پیشگویی اعتبارسنجی متقابل هر متغیر وابسته را بر پایه سایرین در یک روش متقارن، انجام میدهیم. قطعاً اگر هر دو متغیر ویژگیهای مشترک نداشته باشند، میتوان معیار مطرح شده زیر را اصلاح کرد.
فرض کنید مجموعهای (متناهی) از خانوادههای کاندید شده C={Cq:q=1,…,Q} موجود باشد، میخواهیم خانوادهای که بهترین نمایش از دادههای موجود را ارائه میدهد، انتخاب کنیم. برای خانواده مفصل q-ام، فرایند انتخاب پهنای باند، پهنای باند بهینه hq* را نتیجه میدهد. به ازای هر کنارگذاری از چپ، نقطه نمونهای (U1i,U2i,Xi)، برآوردی برای پارامتر مفصل شرطی یعنیθhq*(-i) تعیین میشود که به نوبه خود منجر به بهترین مدل کاندید شده از خانواده q-ام میشود، Cq{U1i,U2iθhq*-i(Xi)} با q=1,…,Q و i=1,…,n. در اینجا، از فرمول امیدریاضی شرطی برای اندازهگیری توان پیشگویی به ازای هر مدل کاندید شده، استفاده میکنیم. درون خانواده Cq بهترین پیشگوی شرطی برای U1i عبارت است از:
Eq(-i)U1iU2i,Xi=01U1cq{U1i,U2iθhq*-i(Xi)}dU1.پس خطاهای پیشگوی اعتبار سنجی متقابل برای تعریف معیار انتخاب مدل استفاده میشود
CVPECq=i=1n[U1i-Eq(-i)U1iU2i,Xi2+{U2i-Eq(-i)U2iU1i,Xi}2]خانواده مفصل Cq که کمترین مقدار خطاهای پیشگوی اعتبار سنجی متقابل را داشته باشد، انتخاب میشود. این معیار را میتوان به صورت زیر تصحیح کرد. اگر خانواده مفصل درست را با M0 و خانواده مفصل مورد استفاده را با M نشان دهیم، آنگاه بخش اول رابطه بالا با ضرب 1n تقریبی از EM0[U1i-EMU1U2,X2U2,X] میشود، این عبارت وقتی مدل M به طور صحیح مشخص شود، مینیمم میشود، بنابراین M=M0. نتیجه مشابهی برای بخش دوم رابطه انجام میشود.
1-5-1-3 ویژگیهای مجانبیقبل از ارائه نتایج مهم چند نمادگذاری تعریف میکنیم. فرض کنید fX(.)>0 تابع چگالی متغیر کمکی X باشد. گشتاورهای K و K2 را به ترتیب با μj=tjK(t)dt و νj=tjK2(t)dt نشان میدهیم و ماتریسهای S=(μj+l)0≤j,l≤p و S*=(νj+l)0≤j,l≤p و بردارهای sp=(μp+1,…,μ2p+1)T و همچنین بردار یکه e1=(1,0,…,0)T را در نظر بگیرید. برای سادگی، از lθ,U1,U2=lnc(U1,U2θ) برای لگاریتم چگالی مفصل استفاده میکنیم و مشتقات مرتبه اول و دوم آن نسبت به θ را به ترتیب با l'θ,U1,U2=∂lθ,U1,U2∂θ و l''θ,U1,U2=∂2lθ,U1,U2∂θ2 نشان میدهیم. برای نقطه ثابت x در تکیهگاه fX تعریف میکنیم:
σ2x=-E([g-1ηx,U1,U2]X=x).
برای مشتقات بالا، فرضهای داده شده در پیوست C لازم هستند. فرض (C1) تضمین میکند که چگالی مفصل در اتحاد بارتلت صدق میکند. شرایط نظم ضعیف در (C2) عموماً در رگرسیون ناپارامتری قرار میگیرد.
معمولاً در مدلبندی چندجملهایهای موضعی، برازش چندجملهایهای مرتبه فرد نسبت به برازش مرتبه زوج ترجیح داده میشوند زیرا مرتبه زوج، واریانس مجانبی بزرگتری را باعث میشود. بنابراین تنها برازشهای مرتبه فرد را در حالات مجانبی برای واریانس و اریبی شرطی در نظر میگیریم. قضیه زیر نتایج اصلی را به طور خلاصه بیان میکند، و مجموعه متغیرهای کمکی/متغیرهای طرح {X1,…,Xn} با x نمادگذاری میشوند.
قضیه 1-2: فرض کنید (C1) و (C2) برقرار باشند، وقتی n→∞، h→0 و nh→∞، به ازای برازش یک چندجملهای موضعی مرتبه فرد درجه p داریم:


Biasη xx =e1TS-1spη(p+1)(x)p+1!hp+1+op(hp+1)
varη xx =1nhfxg-1'ηx2σ2(x)e1TS-1S*S-1e1+op1nh.
اثبات: مرجع ]2[1
به عنوان یک نتیجه مستقیم از قضیه1-2، واریانس و اریبی شرطی مجانبی برآوردگر پارامتر مفصل، θx=g-1{η(x)} را تعیین میکنیم.
نتیجه1-1: فرض کنید، شرایط قضیه1-2، برقرار باشد آنگاه:
Biasθxx =e1TS-1spη(p+1)(x)g'{θx}p+1!hp+1+ophp+1 (9-1)varθxx =1nhfxσ2(x)e1TS-1S*S-1e1+op1nh. (10-1) میتوان از نتیجه1-1، برای تقریب زدن واریانس و اریبی برآورد پارامتر مفصل استفاده کرد. کمیت σ2(x) در عبارت واریانس را میتوان به صورت زیر تقریب زد:
σ2x=-0101l''θx,U1,U2c{U1,U2θx}dU1dU2بهطوریکه c(.,.) چگالی مربوط به خانواده مفصل مورد نظر است. تقریب فاصله اطمینان 1001-α% برای پارامتر مفصل عبارت است از:
θx-bx±z1-α2Vx12 (11-1)که bx و V(x) اریبی و واریانس برآورد شده در (1-9) و (1-10) هستند و z1-α2 چندک 1001-α2-ام توزیع نرمال استاندارد است. در عمل، برآورد اریبی از طریق مشتقات نامعلوم مراتب بالاتر میتواند مشکل باشد. متناوباً، وقتی در حدود اطمینان بالا تغییرپذیری زیاد باشد، ممکن است برای پایین آوردن اریبی در سطوح ناچیز از پهنای باند کوچکتری استفاده کنیم.
در عمل، ممکن است برآورد توزیعهای کناری شرطی روی استنباط پارامتر مفصل تاثیر گذارد. اگر بتوان توزیعهای کناری را به اندازه کافی با یک مدل پارامتری مشخص کرد، نرخ همگرایی n در مقایسه با نرخ همگرایی ناپارامتری ناچیز است، بنابرابن، تغییرپذیری اضافی به واسطه برآورد حاشیههای شرطی را میتوان نادیده گرفت.
درحالتیکه توزیعهای کناری شرطی به صورت ناپارامتری برآورد میشوند، نرخ همگرایی به همان ترتیبی است که برای برآوردگر مفصل است. بنابراین مشکل است که به صورت تحلیلی دو منبع عدم حتمیت را در یک شیوه مشترک، ارزیابی کنیم. در عمل، یک روش مناسب برای جادادن عدم حتمیت از برآورد ناپارامتری حاشیهها، خودگردانساز کردن دادههای خام و محاسبه چندک بر پایه فاصله اطمینان خودگردان است. غیرمنتظره نیست که، بواسطه عدم حتمیت در حاشیههای ناپارامتری حدود خودگردانساز پهنتر از مجانبی استفاده شده (1-11) باشد. بنابراین در صورت نبود مدل کناری پارامتری مناسب، استفاده از روش خودگردانساز خام پیشنهاد میشود.
1-6 مونت کارلوی زنجیر مارکوفی (MCMC)روشهای مونت کارلوی زنجیر مارکوفی، یک سری الگوریتم برای نمونهگیری از توزیعهای احتمال پیچیده دلخواه هستند که از طریق اجرای یک زنجیر مارکوف تولیدشده مناسب برای زمانی طولانی، انجام میشود. الگوریتمهای مونت کارلوی زنجیر مارکوفی معمولاً برای تعیین انتگرالهای با بعد بزرگ به کار میروند (در استنباط بسامدگرا، معمولاً، برای محاسبه امیدریاضی و در استنباط بیزی برای نمونهگیری از توزیع پسین). برای اولین بار، متروپلیس و همکاران (1953)، نمونهگیری مونت کارلوی زنجیر مارکوفی را معرفی کردند و بعداً توسط هستینگس (1970) تعییم داده شد. ایده اصلی مونت کارلوی زنجیر مارکوفی، توسط بروکس (1998) به صورت زیر ارائه شد:
برای نمونهگیری از توزیع پیچیده π(x) که x∈X، نمونهگیری مستقیم از آن مشکل است. یک روش، ساختن یک زنجیر مارکوف نامتناوب و تحویلناپذیر با تکیهگاه X و توزیع ایستای π(x) است. بنابراین، اجرای زنجیر به اندازه کافی بزرگ، مقادیری از زنجیر را که وابسته به نمونهگیری از توزیع هدف است، را تولید خواهد کرد و میتوان در مورد π استنباط کرد.
در زیر، تعریف انتگرال مونت کارلو و الگوریتمهای مختلف مونت کارلوی زنجیر مارکوفی برای تعیین آن، بیان شده است.
1-6-1 انتگرال مونت کارلوفرض کنید، محاسبه انتگرال پیچیده زیر مورد نظر باشد:
abh(x)dxاگر بتوان h(x) را به صورت ضرب تابع f(x) و تابع چگالی احتمال p(x) با انتگرال روی (a,b) نوشت، آنگاه داریم:
abh(x)dx=abf(x)p(x)dx=Ep(x)f(x)بنابراین، انتگرال را میتوان بهعنوان امیدریاضی f(x) روی چگالی p(x) بیان کرد. اگر متغیرهای تصادفی x1، ...، xn با چگالی p(x) باشند، آنگاه:
abh(x)dx=Ep(x)f(x)≃1ni=1nf(xi)انتگرال مونت کارلو را میتوان برای تقریب توزیعهای پسین مورد نیاز در تحلیل بیزی به کار برد. انتگرال Iy=f(yx)p(x)dx را در نظر بگیرید این انتگرال با رابطه زیر تقریب زده شود:
Iy=1ni=1nf(yxi)به طوری که، xi از چگالی p(x) گرفته شده است. برآورد خطای استاندارد مونت کارلو عبارت است از:
SE2Iy=1n1n-1i=1nfyxi-Iy21-6-2 نمونهگیری نقاط مهمفرض کنید چگالی p(x)، چگالی دلخواه q(x) را تقریب بزند، آنگاه
fxpxdx=fxqxpxpxdx=Ep(x)f(x)qxpxاین روابط پایهای برای روش نمونهگیری نقاط مهم به صورت زیر است:
fxpxdx≃1ni=1nf(xi)qxipxiکه در آن xi، از توزیع px گرفته شده است. به عنوان مثال، چگالی کناری تابع y، که Jy=f(yx)q(x)dx، به صورت زیر تقریب زده میشود:
Jy≃1ni=1nf(yxi)qxipxiکه در آن xi، از چگالی تقریبی px گرفته شده است.رابطه دیگری که برای نمونهگیری نقاط مهم تعریف شده است، به شکل زیر است:
fxpxdx≃I=i=1nwifxii=1nwiکه در آن wi=qxipxi و xi، از چگالی تقریبی px گرفته شده است. این رابطه دارای واریانس مونت کارلو، به صورت زیر است:VI=i=1nwi(fxi-I)2i=1nwi1-6-3 زنجیرهای مارکوففرض کنید Xt مقدار متغیر تصادفی در زمان t و فضای وضعیت، دامنه مقادیر ممکن Xt باشد. متغیر تصادفی Xt را دارای خاصیت مارکوف گویند اگر احتمالات انتقال بین مقادیر مختلف در فضای وضعیت، تنها وابسته به وضعیت اخیر متغیر تصادفی باشد، یعنی:
PrXt+1=sjX0=sk,…,Xt=si=PrXt+1=sjXt=si
بنابراین برای پیشبینی آینده متغیر تصادفی مارکوف، تنها اطلاع در مورد وضعیت اخیر آن مورد نیاز است و اطلاع از وضعیتهای قبلی، احتمال انتقال را تغییر نمیدهد. زنجیر مارکوف دنبالهای از متغیرهای تصادفی (Xn،…،X0) تولید شده از فرآیند مارکوف است. یک زنجیر خاص که با احتمالات انتقالش (یا هسته انتقالش) تعریف میشود، Pi,j=P(i→j) است که آن احتمالی است که، فرآیند در فضای وضعیت در یک گام از si به وضعیت sj انتقال یابد، یعنی
Pi,j=Pi→j=Pr(Xt+1=sjXt=si)
فرض کنیدπjt=Pr⁡(Xt=sj)
که در آن، P نشاندهنده احتمال اینکه زنجیر در زمان t در وضعیت j است، میباشد و πjt بردار سطری احتمالات فضای وضعیت در گام t را نشان میدهد. زنجیر با بردار π(0) شروع میشود. بر اساس شروع فرآیند در وضعیت خاصی، عناصر π(0) جز یک عنصر که 1 است مابقی 0 هستند.احتمالی که زنجیر برای وضعیت si در زمان (یا گام) t+1 دارد از معادله چپمن-کلوموگروف که جمع روی وضعیت خاص در گام اخیر است، حاصل میشود و احتمال انتقالی که در وضعیت si قرار میگیرد عبارت است از:
π1t+1=PrXt+1=si=kPrXt+1=siXt=sk.PrXt=sk=kPk→iπkt=kPk,iπktمیتوان معادلات چپمن کلوموگروف را به صورت ماتریسی نوشت. ماتریس احتمال انتقال P به عنوان ماتریسی که عنصر i، j -ام آن Pi,j است، تعریف میشود. مجموع سطرها یک میشود ( مثلاً jPi,j=jPi→j=1)، بنابراین معادله چپمن کلوموگروف عبارت است از:πt+1=π(t)P
با استفاده از شکل ماتریسی، معادله چپمن کلوموگروف با سرعت بیشتری تکرار میشود، یعنی
πt=πt-1P=πt-2PP=π(t-2)P2
با ادامه این کار داریم:
πt=π(0)Pt
با تعریف احتمال انتقال گام n-ام Pij(n) به عنوان احتمالی که فرآیند در n گام از وضعیت i به وضعیت j انتقال مییابد، یعنی
Pij(n)=Pr⁡(Xt+n=sjXt=si)
آنگاه Pij(n)، عنصر i، j ام، Pt است.
زنجیر مارکوف را تحویل ناپذیر (ارگودیک) گویند هرگاه به ازای هر i و j ، Pij(nij)>0 باشد. بنابراین همه وضعیتها با هم در ارتباط هستند. همچنین، زنجیر را نامتناوب گویند هرگاه تعداد گامهای مورد نیاز برای حرکت بین دو وضعیت ضریبی از چند عدد نباشد. به عبارت دیگر، زنجیری است که بین وضعیتهای مشخص طول چرخه ثابتی ندارد.
توزیع ایستا به صورت زیر تعریف میشود:
π*=π*Pبه عبارت دیگر، π*، مقدار ویژه سمت چپ را به مقدار ویژه λ=1، P مرتبط میکند. شرط توزیع ایستا این است که زنجیر تحویلناپذیر و نامتناوب باشد. وقتی زنجیر متناوب باشد، میتواند بین وضعیتها بچرخد و بنابراین در یک توزیع ایستا قرار نمیگیرد.
شرط کافی برای توزیع ایستای یکتا این است که، معادله تعادل زیر برقرار باشد:
Pj→kπj*=Pk→jπk* ∀ i,j
یا به طور معادل
Pj,kπj*=Pk,jπk*
اگر معادله بالا به ازای هر i و k برقرار باشد، زنجیر مارکوف را برگشتپذیر گویند و بنابراین این معادله را شرط برگشتپذیری مینامند. این شرط بیان میکند که π=πP، به عنوان مثال عنصر j-ام πP عبارت است از:
πPj=iπkPi→j=iπjPj→i=πjiPj→i=πjزنجیر مارکوف وضعیت گسسته میتواند با داشتن هسته احتمال Px,y برای تولید فرآیند مارکوف زمان پیوسته به کار رود، که در آن
Px,ydy=1و بسط حالت پیوستهی معادله چپمن کلوموگروف به صورت زیر میشود:
πty=πt-1xP(x,y)dyدر معادله تعادل، توزیع ایستا در رابطه زیر صدق میکند:
π*y=π*(x)P(x,y)dy1-6-4 الگوریتم متروپلیس هستینگسفرض کنید هدف نمونهگیری از توزیع pθ باشد، به طوری که pθ=fθK و K ثابت نامعلومی است که محاسبه آن مشکل میباشد. الگوریتم متروپلیس، دنبالهای از این توزیع را به صورت زیر تولید میکند:
با مقدار اولیه θ0 که f(θ0)>0، شروع میکنیم.
با استفاده از مقدار اخیر θ، نقطه کاندید θ* از توزیع جهشی qθ1,θ2 که احتمال بازگشت مقدار θ2 به شرط مقدار قبلی θ1 است، نمونهگیری میشود. تنها محدودیت روی چگالی جهش در الگوریتم متروپلیس این است که آن متقارن است یعنی، qθ1,θ2=qθ2,θ1.
به شرط نقطه کاندید θ*، نسبت چگالی در θ* و نقاط اخیر θt-1 به صورت زیر محاسبه میشود:
α=p(θ*)p(θt-1)=f(θ*)f(θt-1)اگر چگالی پرش افزایش یابد (α>1)، آنگاه نقطه کاندید پذیرفته میشود (θ*=θt) و به گام 2 برمیگردیم. اگر چگالی جهشی کاهش یابد (α<1)، آنگاه با احتمال α نقطه کاندید پذیرفته میشود در غیر این صورت رد میشود و به گام 2 برمیگردیم.
میتوان نمونهگیری متروپلیس را به این صورت خلاصه کرد که ابتدا
α=minfθ*fθt-1,1را محاسبه کرد، سپس نقطه کاندید را با احتمال α (احتمال یک حرکت) میپذیریم. این روش زنجیر مارکوف (…،θk،…،θ1،θ0) را تولید میکند، به طوری که، احتمالات انتقال از θt به θt+1 تنها وابسته به θt است. با دنبال کردن یک دوره داغیدن مناسب، زنجیر توزیع ایستایش را تقریب میزند و نمونههای بردار (θk+n،…،θk+1) از px نمونهگیری میشوند.
هستینگس (1970) الگوریتم متروپلیس را با استفاده از تابع احتمال انتقال دلخواه qθ1,θ2=Pr⁡(θ1→θ2)، انجام داد و احتمال پذیرش نقطه کاندید را به صورت زیر تعیین کرد:
α=minfθ*qθ*,θt-1fθt-1qθt-1,θ*,1به این رابطه الگوریتم متروپلیس هستینگس گویند.
1-6-5 نمونهگیری متروپلیس هستینگس به عنوان یک زنجیر مارکوفبرای نشان دادن این که نمونهگیری متروپلیس هستینگس، زنجیر مارکوفی تولید میکند که چگالی تعادل، چگالی کاندید px است، کافی است نشان دهیم که هسته انتقال متروپلیس هستینگس در معادله تعادل با px صدق میکند.
بر اساس الگوریتم متروپلیس هستینگس از qx,y=Pr⁡(x→yq) نمونهگیری میکنیم سپس، انتقال با احتمال αx,y را میپذیریم بنابراین، هسته احتمال انتقال عبارت است از:
Prx→y=qx,yαx,y=qx,y.minpyqy,xpxqx,y,1پس اگر هسته متروپلیس هستینگس در Px→ypx=Py→xpy یا
qx,yαx,ypx=qy,xαy,xpy ∀ x,y
صدق کند آنگاه، توزیع ایستا از این هسته مطابق نمونهگیری از توزیع هدف به دست میآید. لازم است معادله تعادل با این هسته، به ازای هر جفت x و y خاص، با در نظر گرفتن سه حالت ممکن ، مطابقت کند.
qx,ypx=qy,xpy. در این جا، αx,y=αy,x=1 دلالت بر این دارد که Px,ypx=qx,ypx و Py,xpy=qy,xpy و بنابراین با نشان دادن این که معادله تعادل برقرار است، در این حالت داریم:
Px,ypx=Py,xpy.qx,ypx>qy,xpy، در این حالت
αx,y=pyqy,xpxqx,y و αy,x=1 بنابراین
Px,ypx=qx,yαx,ypx=qx,ypyqy,xpxqx,ypx=qy,xpy =qy,xαy,xpy=Py,xpy
qx,ypx<qy,xpy، در این حالت
αy,x=qx,ypxqy,xpy و αx,y=1بنابراینPy,xpy=qy,xαy,xpy=qy,xqx,ypxqy,xpypy=qx,ypx=qx,yαx,ypx=Px,ypx1-6-6 نمونهگیری گیبز نمونهبردار گیبز حالت خاصی از نمونهگیری متروپلیس هستینگس است که در آن متغیر تصادفی همیشه پذیرفته میشود (یعنی α=1). کلید نمونهگیری گیبز این است که وقتی همه متغیرها جز یکی از آنها، مقادیر ثابت میگیرند، توزیعهای شرطی، تک متغیره در نظر گرفته شوند. چنین توزیعهای شرطی راحتتر از توزیعهای توأم پیچیده شبیهسازی میشوند (اغلب نرمال، وارون خیدو و دیگر توزیعهای پیشین متداول). بنابراین، به جای تولید یک بردار n بعدی یکتا در یک مرحله با استفاده از توزیع توأم کامل، n متغیر تصادفی از n توزیع تک متغیره شبیهسازی میشود.
برای توضیح نمونهبردار گیبز، متغیر تصادفی دو متغیره x,y را در نظر بگیرید و فرض کنید که هدف محاسبه توزیعهای کناری px و py یا یکی از آنها باشد. نمونهبرداری که دنبالهای از توزیعهای شرطی pxy و pyx در نظر گرفته شود راحتتر از نمونهبرداری است که از حاشیههایی که از انتگرال چگالی توأم (مثلاً px=px,ydy) تعیین میشود، است. نمونهبردار برای y، با مقدار اولیه y0 شروع میکند و x0 به وسیله تولید یک متغیر تصادفی از توزیع شرطی pxy=y0 تعیین میشود. سپس از توزیع شرطی مبتنی بر مقدار x0، pyx=x0، برای تولید مقدار جدید y1 استفاده میشود. نمونهبردار از روابط زیر پیروی میکند:
xi~pxy=yi-1
yi~pyx=xi
با تکرار k بار این فرآیند، دنباله گیبز به طول k تولید میشود، به طوری که، به ازای هر 1≤j≤m<k زیرمجموعهای از نقاط xj,yj به عنوان شبیهسازیامان از توزیع توأم کامل، تعیین میشود. تکرار همه توزیعهای تک متغیره اغلب کاوش نمونهبردار نامیده میشود. برای تعیین m نقطه دلخواه (در این جا هر نقطه روی نمونهبردار، برداری از دو پارامتر است) از زنجیر، به روشهای زیر نمونهگیری میشود:بعد از داغیدن مناسب برای حذف اثرهای مقادیر اولیه نمونهگیری.در مجموعه نقاط زمانی (مثلاً هر n نمونه)، با پیروی از داغیدن.دنباله گیبز به توزیع ایستایی که مستقل از مقادیر شروع است همگرا میشود و این توزیع ایستا توزیع هدف است.وقتی بیشتر از دو متغیر موجود باشد، نمونهبردار به صورت واضحی بسط داده میشود. به طور خاص، مقدار متغیر k-ام از توزیع p(θ(k)Θ(-k)) به دست میآید به طوری که Θ(-k) بردار شامل همه متغیرها به جز k است. بنابراین، در طول تکرار i-ام نمونه برای تعیین مقدار θi(k) از توزیع زیر استفاده میکنیم:θi(k)~p(θkθ1=θi1,…,θk-1=θik-1,…,θ(n)=θi-1(n))
به عنوان مثال، اگر چهار متغیر تصادفی (w,x,y,z) داشته باشیم، نمونهبردار عبارت است از:
wi~p(wx=xi-1,y=yi-1,z=zi-1)
xi~p(xw=wi,y=yi-1,z=zi-1)
yi~pyw=wi,x=xi,z=zi-1
zi~p(zw=wi,x=xi,y=yi,z=zi)
1-6-7 استفاده از نمونهگیری گیبز برای تقریب زدن توزیعهای کناریهر شکل دلخواهی برای حاشیهها را میتوان از m تحقق دنباله گیبز محاسبه کرد. به عنوان مثال، امیدریاضی هر تابع f متغیر تصادفی x، با رابطه زیر تقریب زده میشود:
E[fx]m=1mi=1mfxiوقتی E[fx]m→E[f(x)] و m→∞، این رابطه برآورد مونت کارلوی fx است. همچنین، برآورد مونت کارلو به ازای هر تابع n متغیر (θ(n)،…،θ(1)) عبارت است از:
E[f(θ1,…,θn)]m=1mi=1mfθi(1),…,θi(n)در حالی که، محاسبه برآورد مونت کارلوی هر گشتاور با استفاده از نمونهبردار درست است، اما محاسبه شکل درست چگالی کناری واضحتر است. در حالی که، دنبالهی گیبز مقادیر xi را میتوان برای تقریب توزیع کناری x به کار برد اما آن به خصوص برای تعیین دمهای توزیع ناکارا است. رویکرد بهتر استفاده از میانگین چگالهای شرطی p(xy=yi) است، به عنوان مثال، شکل تابعی چگالی شرطی، شامل اطلاعات بیشتری در مورد شکل توزیع کامل نسبت به دنباله تحققهای منحصربهفرد xi است. چون

=15

آلتشالر در پروژه - ریسرچای برای اولین بار در مورد رقابتجویی مخاطرات سخن گفت و در این مسیر از روش نلسون استفاده نمود. البته او در این تحقیق که براساس دادههای حاصل از یک مطالعه تجربی بر روی حیوانات بود، توجه چندانی به دادههای سانسورشده نداشت.
در سال ۱۹۷۲، آلن در پایاننامه فوق لیسانس خود برآوردگری را برای تابع مخاطره ارائه نمود که بعدها به برآوردگر" نلسون-آلن "معروف شد. در این سالها اقدامات گستردهای نیز در زمینه استفاده از روشهای ناپارامتری صورت گرفت. از جملهی آنها چگونگی استفاده از" آزمون ویلکاکسون تعمیم یافته "برای مقایسه دادههای سانسورشده است، که توسط گهان (1972) ارائه شد. منتل (1979) نیز کاربرد مدلهای ناپارامتری را در تحلیل بقا با به کاربردن آنها در تعیین طول عمر مبتلایان به بیماری سرطان نشان داد. همچنین افرون (1982)، نیز ضرورت استفاده از مدلهای ناپارامتری را در تحلیل بقا در مقالاتی شرح داد و راههایی برای رفع مشکلات موجود در مطالعات بقا ارائه نمود. به ویژه، او برای رفع مشکلات موجود در کاربرد برآوردگر نلسون-آلن پیشنهاداتی ارائه کرد، هرچند نتیجهی کاربرد این پیشنهاد نیز بروز اریبی منفی خواهد بود. برسلو نیز روشی را برای مقایسه طول عمر k نمونه مختلف که الگوی سانسور دادهها در آنها متفاوت است را براساس تعمیم آزمون" کروسکال-والیس "ارائه نمود. پتو پیشنهاداتی برای کاربرد مدلهای تغییرناپذیر ارائه نمود و نشان داد که کاربرد چنین روشهایی بهطور مجانبی کارا خواهند بود.
در سال 1972 کاکس، مدل رگرسیونی که بعدها بهنام خود او معروف شد را ارائه نمود، که تمامی ایدههای مطرح شده تا آن زمان را تحت الشعاع خویش قرار داد. با کاربرد این مدل رگرسیونی امکان بررسی اثر متغیرهای مختلف بر طول عمر بهطور همزمان فراهم گردید. مدلهای مختلفی که قبلا ارائه شده بودند تنها این امکان را فراهم میساختند که طول عمر در دو یا بیش از دو گروه مقایسه شوند، اما مدل رگرسیونی کاکس به محققین اجازه داد که اثر چند متغیر را همزمان بر طول عمر بررسی کرده و اثر دادههای سانسور شده نیز در این مدل اِعمال میشد. سپس این مدل توسط خود او توسعه یافت و چگونگی برآورد ضرایب مدل رگرسیونی با روشهای دقیقتر از جمله روش درستنمایی جزئی تشریح گردید. در مدل توسعهیافته کاکس بررسی اثر متغیرهای کمی و کیفی و نیز متغیرهای وابسته به زمان بر احتمالات بقا امکانپذیر است.
با ارائه مدل کاکس، مطالعات بسیاری از آمارشناسان بر این روش و چگونگی برطرف کردن ضعفهای آن متمرکز شد. اکثر پیشنهاداتی که ارائه میشد با توجه به سانسورشدگی دادهها و نیز حضور متغیرهای کیفی در مدل به عنوان متغیرهای مستقل، براساس استفاده از آزمونها و روشهای ناپارامتری بود. پرنتایس (1980) روشی ناپارامتری جهت استفاده در مدلهای رگرسیونی با دادههای سانسورشده از راست ارائه نمود. کازیک (1991) در دو پروژه - ریسرچای که منتشر کرد، چگونگی استفاده از آزمون رتبهها را تشریح کرد. یکی از مقالات ارزشمندی که در این سالها ارائه شد، پروژه - ریسرچای از کلایتون و کازیک (1991) بود که در آن چگونگی استفاده از مدلهای تعمیمیافته چندمتغیره در مدلهای مخاطرات متناسب تئوریزه شده است. تأثیر دادههای سانسورشده بر این مدل توسط کالب فلیچ و پرنتایس (1980) بررسی و مدل تکمیل گردید. آنها تمام ایدههایی که تا آن زمان در مورد روش تجزیه و تحلیل بقا ارائه شده و از پایههای تئوریک مناسبی برخوردار بودند ارائه نمودند.
استفاده از فرآیندهای تصادفی در تحلیل بقا، از سال ١٩٧۵ و توسط آلن مرسوم شد. او با استفاده از مارتینگلهای پیوسته_زمان به بررسی جداول طول عمر پرداخت. آلندر سال ١٩٧٨ در ادامه رسالهی دکترای خویش این روشها را توسعه داد.
شونفلد (1980)، پتیت (1990) و اونیل (1991) راه کاکس را ادامه دادند و به اثبات و ارائه برخی خصوصیات تقریبی مدل کاکس پرداختند. همچنین ترنو (2001) و فاکس (2002) تحقیقات ارزندهای در شناخت هر چه بیشتر این مدل انجام دادند. اساس کلیه نتایج و اثباتها در مراجع فوق بر مبنای مدل کاکس استوار است.
هدف پژوهشهدف از انجام این مطالعه برآورد پارامترهای یک مدل دادههای سانسورشده میباشد که با نگرش بیزی میخواهیم ابتدا توزیعهای پیشین مناسب برای پارامترها در نظر بگیریم. سپس با توجه به اینکه توزیع پسین فاقد فرم بسته است به شیوههای شبیهسازی شده اقدام به برآورد و پیشبینی پارامترهای توزیع پسین نماییم. یعنی میزان تاثیر عوامل کمکی مختلف را نیز با توجه به مدل کاکس مورد ارزیابی قرار دهیم.
تعریف مفهوم‌ها و واژه‌های اساسیداده‌های سانسور شدهدر بسیاری از تحقیقات از جمله آزمونهای طول عمر و مطالعات تحلیل بقا با نمونههایی مواجه هستیم که اطلاعات کامل بعضی از واحدهای نمونه به دلایلی ثبت نشدهاند، یا به عبارت دیگر آزمایشگر ممکن است قادر نباشد اطلاعات کاملی از زمان شکست همهی واحدهای مورد آزمایش به دست آورد. به عنوان مثال، اگر زمان مرگ یا از کارافتادگی واحد مورد بررسی، خارج از دورۀ زمانی مورد مطالعه باشد در این صورت تعداد دقیق مرگ یا ازکارافتادگی که در یک بازه اتفاق میافتد معلوم نیست. به عنوان مثالی دیگر، در یک آزمایش بالینی ممکن است افراد از ادامه آزمایش منصرف شوند و یا به علت کمبود بودجه، آزمایش متوقف شود. همچنین در آزمایشهای صنعتی ممکن است واحدهای آزمایش به منظور صرفهجویی در زمان و هزینه، قبل از شکست و به صورت از پیش تعیین شده از آزمایش کنار گذاشته شوند. در چنین شرایطی دادههایی که تحلیلگر به دست میآورد، دادههای سانسور شده میباشند و گوییم سانسور رخ داده است.
سانسور شدن میتواند از سمت راست، چپ یا فاصلهای باشد. اگر ما نتوانیم واحدها را به مدت طولانی تا زمان وقوع حادثه رصد نماییم، در نتیجه زمان وقوع حادثه بعد از اتمام مطالعه رخ میدهد. به عبارت دیگر زمان وقوع حادثه برای آن فرد از سمت راست سانسور شده است. به عنوان نمونه در پیوند مغز استخوان در بیماران لوسمی اگر بعد از سه سال، مطالعه را متوقف نماییم، بیمارانی که هنوز زنده هستند زمان وقوع مرگ آنها مشخص نیست. زیرا ممکن است آنها بعد از سه سال بمیرند و به دلیل اتمام دوره، پیگیری زمان مرگ آنها مقدور نباشد. لذا زمان وقوع مرگ برای آنها از سمت راست سانسور شده است. سانسور شدن از طرف راست ممکن است به دلایل زیر رخ دهد:
الف) اتمام مطالعه: در برخی تحقیقات پیگیری طولانی مدت واحدهای مورد بررسی مقدور نیست و مجبور به اعمال محدودیت در مطالعه هستیم که ممکن است پیشامد بعد از اتمام مطالعه رخ دهد.
ب) گم شدن: گاهی اوقات به دلیل مهاجرت، تغییر شغل و غیره برای واحدهای مورد بررسی، ممکن است با وجود رخ دادن پیشامد برای آنها، دادههای مربوطه را از دست بدهیم.
ج) رقابتجویی علتها: در رقابتجویی علتها، رخ دادن یک علت از رخ دادن سایر پیشامدها جلوگیری میکند. به طور نمونه اگر در یک پژوهش پیشامد مورد نظر، زمان تا سکته قلبی باشد ممکن است فرد به دلیل سرطان یا تصادف قبل از سکته قلبی فوت نماید در نتیجه اطلاعات مربوطه از دست خواهد رفت.
اگر سانسور شدن به دلیل اتمام مطالعه باشد میتوان فرض کرد که سازوکار سانسور شدن مستقل از سازوکار پیشرفت بیماری است. سانسور شدن به دلیل گم شدن ممکن است دارای ضریب همبستگی مثبت یا منفی با زمان حادثه باشد. به عنوان مثال، در یک مطالعه ممکن است افراد شرکتکنندهای که وضعیت سلامت بهتری دارند ادامه روش پیشنهادی (درمان، رژیم غذایی و غیره) را ضروری ندانند و از مطالعه خارج شوند که سبب ایجاد ضریب همبستگی منفی بین زمان سانسور شدن و حادثه می شود و افرادی که وضعیت سلامت بدتری دارند در مطالعه باقی بمانند که احتمال وقوع پیشامد بزرگتر از مقدار واقعی برآورد شود. همچنین گاهی اوقات زمان سانسور شدن با زمان حادثه دارای همبستگی مثبت است که در این مورد سانسور شدن سبب می شود منحنی بقا به سمت بالا حرکت نماید.
توابع زمان بقا
توزیع T (زمان بقا)، از ثبت نقطهی آغاز تا پیشامد مورد نظر که به صورت یک متغیر تصادفی در نظر گرفته میشود، به وسیلهی هریک از دو تابع هم ارز بقا و خطر مشخص میشود. تابع بقا را باS(t) نشان میدهیم و به صورت احتمالی که یک فرد بیشتر از t واحد زمانی زنده بماند تعریف میشود:
St=PT>t, S0= 1, S∞= 0St همچنین نرخ بقا را نشان میدهد. به عنوان مثال اگر زمانها برحسب سال باشند، آن گاه S2 نرخ بقای دو ساله و S5 نرخ بقای 5 ساله را نشان میدهد. نمودار St در مقابل t، منحنی بقا نامیده میشود که همواره از عدد ۱ شروع و به طرف صفر نزول میکند (شکل ۲). منحنی با شیب تند، بقای کوتاهتر و منحنی با شیب کمتر یا یکنواخت، بقای طولانیتر را نشان میدهد.

شکل STYLEREF 1 s ‏1– SEQ شکل * ARABIC s 1 2 منحنی بقاتوزیع T یک متغیر تصادفی است که به وسیلهی تابع چگالی احتمال f(t) یا تابع توزیع تجمعی F(t) مشخص میشود که عبارتند از:
ft= limε → 0Pt ≤T ≤t+εεیا
ftdt= Pt ≤T ≤t+εو
Ft= P T≤t= 0tfx dx=1-S(t)تابع خطر یا مخاطره λ(t)، نرخ مرگ لحظهای با شرط زنده بودن فرد تا زمان t را نشان میدهد که به صورت
λt= limε → 0Pt ≤T ≤t+ε | t≤Tεیا
λtdt= Pt ≤T ≤t+ε | t≤Tمی‌باشد. چنانچه Λ(t) تابع تجمعی خطر تا زمان t باشد با توجه به پیوستگی متغیر t رابطهی
St=exp-Λt, t>0بین تابع بقا و تابع خطر تجمعی برقرار است. با فرض وجود زمانهای بقای سانسورشده و با درنظر گرفتن ساز و کار سانسور نوع اول، چنانچه ci زمان سانسور و ti زمان بقای مشاهده شده آزمودنی iام باشد آنگاه Ti=min⁡(ti, ci) خواهد شد. با تعریف تابع نشانگر سانسور δi (اگر سانسور صورت گرفته باشد δi=0 و در غیر اینصورت δi=1) میتوان اطلاعات زمان بقای آزمودنی iام را با زوج (Ti, δi) نشان داد. در عمل تابع بقا را به روشهای ناپارامتری همچون برآورد کاپلان مایر میتوان برآورد نمود. در حالت پارامتری با فرض اینکه سانسور شدن زمانهای بقا ناآگاهیبخش باشد با تشکیل تابع درستنمایی و ماکسیمم نمودن آن میتوان برآورد پارامترهای نامعلوم بقا را بدست آورد. در ساختن تابع درستنمایی چنانچه آزمودنی iام دارای زمانهای بقای حقیقی باشد، چگالی زمان بقا و اگر آزمودنی iام دارای زمان بقای سانسور شده باشد، میزان بقا پس از نقطه زمانی سانسور شده در تابع درستنمایی لحاظ میگردد. در حالت کلی تابع درستنمایی به صورت
Lθ= i=1nλtiθδi Stiθ میباشد. در حالت بزرگنمونهای با برآورد پارامتر نامعلوم θ و واریانس مجانبی آن با استفاده از تابع درستنمایی میتوان آزمونهای تقریبی برای θ انجام داد.
توزیع‌های بقا
زمان بقا نیز مانند هر متغیر تصادفی دیگری دارای یک توزیع احتمال می‌باشد. دادههای بقا بنابرویژگیهای خاص خودشان دارای یک سری توزیعهای احتمالاتی خاص میباشند که از جمله میتوان به توزیعهای نمایی، وایبل، گاما، رایلی، لگ-نرمال و پارتو اشاره نمود. در ادامه تنها به ذکر توزیع نمایی و وایبل بسنده میکنیم.
توزیع نمایی
این توزیع سادهترین و در عین حال مهمترین توزیع در مطالعات بقا است. این توزیع دارای نرخ شکست ثابت λ است، یعنی:
λt= λ ثابت λ>0St= e-λt, t>0توزیع وایبل
این توزیع تعمیم توزیع نمایی است، اما برخلاف توزیع نمایی، خطر ثابت نیست. این توزیع شامل دو پارامتر λ و p میباشد که در آن λ تعیینکننده مقیاس یا اندازهی تابع خطر و p تعیینکنندهی شکل منحنی تابع خطر است.


λt= λp (λt)p-1, t>0, λ,p>0St= e-(λt)p, t>0مدل‌سازی زمان‌های بقاتحلیل دادهها، اغلب به تعیین یک مدل احتمال بستگی دارد که از دادههای مشاهده شده نشأت میگیرد. برای ضرورت مدلسازی دادههای بقا میتوان دو دلیل عمده زیر را بیان کرد:
الف) مدل سازی، ترکیب متغیرهای موثر بر تابع خطر را مشخص مینماید.
ب) برآورد تابع خطر برای هر فرد مشخص و در هر لحظه زمانی را میتوان با مدلسازی مناسب بدست آورد.
دونوع مدل رگرسیونی برای دادههای بقا وجود دارد:
الف) مدل مخاطره متناسب کاکس به عنوان یک روش نیمه پارامتری (هوگارد،1991).
ب) مدلهای شتاب دار زمان شکست از قبیل مدل وایبل، نمایی و لگ-نرمال به عنوان روشهای پارامتری )هوگارد، 2000).
متداولترین مدلی که برای برازش به دادههای بقا مورد استفاده قرار میگیرد، مدل رگرسیونی خطرات متناسب کاکس میباشد. مدل خطرات متناسب کاکس یک مدل کارا برای تجزیه و تحلیل داده‌های بقا میباشد. مزیت عمده استفاده از این مدل، قابلیت آن در لحاظ کردن اطلاعات زمانهای شکست سانسور شده و متغیرهای تبیینی مرتبط با بقا است. به عنوان مثال در نمونهای از بیمارانی که عمل جراحی قلب داشتهاند، ممکن است فشار خون بر زمان بقای فرد در مدل تاثیرگذار باشد. علاوه بر آن ممکن است برخی از افراد قبل از پایان مطالعه از مطالعه خارج شوند.
مدل خطرات متناسب کاکسدر تحلیل بقا یکی از متداولترین روشها برای تجزیه و تحلیل دادههای بقا مدل خطرات متناسب کاکس میباشد. رگرسیون کاکس یک مدل نیمه-پارامتری را برای برازش تابع مخاطره فرض میکند که میتوان متغیرهای توضیحی یا عوامل خطر را به مدل آن اضافه کرد. ولی همچنان میتوان تابع مخاطره پایه (تابع خطر مبنا) را به عنوان تابعی نامشخص ولی غیر منفی از زمان x، ثابت نگاه داشت. تابع مخاطرهی کاکس برای متغیر تبیینی x تابعی به صورت زیر است:
λ t|λ0,x=λ0texp⁡(β'X)که در آن β بردار پارامترهای رگرسیون و exp⁡(β'X) تابع خطر نسبی میباشد. تحت مدل (1-2) متغیرهای کمکی اثرات ضربی روی تابع خطر داشته و پارامترهای رگرسیون به عنوان لگاریتم خطرات نسبی تفسیر میگردند. متغیرهای کمکی میتوانند از نوع شاخصهای جمعیتی (سن، جنس، نژاد)، سابقهی بیماری و غیره باشند. برای مقایسه دو گروه از متغیر دودویی Xiϵ{0,1} استفاده میشود. در این صورت exp⁡(βi) نشاندهندهی میزان خطر در گروه X=1 نسبت به خطر در گروه X=0 میباشد. تابع λ0t، تابع خطر مبنا است که سطح عمومی خطر را برای کلیه آزمودنیها مشخص میسازد و وابستگی تابع خطر را با زمان t نشان میدهد. در واقع تابع مخاطره برای فردی است که مقدار متغیر تبیینیاش برابر صفر است. چون فرض نشده که این تابع مخاطره پایه فرمی پارامتریک دارد، مدل کاکس را یک مدل نیمه پارامتریک برای تابع مخاطره گویند.
مدل کاکس کاربردیترین روش برای یافتن ارتباط متغیرهای تبیینی با متغیر پاسخ بقا یا هر متغیر پاسخ دیگریست که از راست سانسور شده باشد (داکاتو و جنسن، 2008). الزامی نبودن یک توزیع احتمالی برای زمانهای بقا، یکی از مزایای مدل مخاطره متناسب کاکس میباشد، ولی یک پیشفرض مهم و اساسی در این مدل وجود دارد و آن فرض متناسب بودن خطر برای تمامی متغیرهای مستقل موجود درمدل نهایی (کلین و ماسکبرگر، 2003; هبیل، 2007) است. به این معنی که میزان مخاطره بین دو یا بیش از دو گروه از متغیرهای تبیینی بایستی در طول زمان بقا ثابت بماند.
مدل‌های پارامتریبرخلاف مدل کاکس که مدلی نیمه-پارامتری است و پیش فرضهایی درباره فرم تابع پایهی آن وجود ندارد اگر یک فرم پارامتری مانند توزیع وایبل، لگ-نرمال، لگ-لجستیک و نمایی برای تابع پایه در نظر بگیریم یک مدل پارامتری خواهیم داشت (لاولس، 2002).
اگرچه اینگونه مدلها کاربردیتر هستند، اما نیازمند پیش فرضهای بیشتری نیز میباشند. اما اگر این پیش فرضها برقرار باشد نتایج حاصل در تحلیل مدلها مناسبتر عمل میکنند. معمولاً از مدلهای وایبل و نمایی به دلیل فرض ثابت و یکنواختی برای تابع مخاطره پایه و از مدل لگ-نرمال به دلیل صفر بودن تابع مخاطرهی پایه در زمان صفر، استفاده میشود (آکس 1998 ، نلسون و همکاران، 2007). در تحلیل بقا هنگامی که مرگ و میر به یک حداکثر میرسد و سپس بعد از یک دوره متناهی به تدریج کاهش مییابد، بهتر است از مدلی استفاده کنیم که میزان شکست غیر یکنواخت داشته باشد. مدل لگ-لجستیک و لگ-نرمال دارای این خصوصیت میباشند و از لحاظ شکلی نیز شبیه به هم هستند (اندرسون و کدینگ، 2006).
مقایسه بین مدل کاکس و مدل‌های پارامتریفرض اساسی استفاده از رگرسیون کاکس متناسب بودن خطرات متغیرهای مستقل است. اگر شرط متناسب بودن خطرات متغیرهای مستقل برقرار نباشد، استفاده از مدل کاکس ممکن است نتایج گمراهکنندهای را ارائه نماید. مدلهای پارامتری به چنین فرضی نیاز ندارند و به علاوه این مدلها میتوانند اثر متغیرهای مستقل را بر زمان بقا اندازهگیری نمایند. مدل کاکس نیمه پارامتری است و فقط از رتبهی زمانهای بقا استفاده مینماید و نمیتوان با آن زمان بقا را پیش بینی نمود، در صورتی که مدلهای پارامتری مانند لگاریتم زمان بقا به طور مستقیم با متغیرهای مستقل مدلبندی میشود و همچنین میتواند زمان بقا را پیشبینی نماید. در مدلهای پارامتری میتوان شکل تابع خطر را که از اهمیت زیادی در آنالیز بقا برخوردار است پیدا نمود. در مدلهای پارامتری فرض بر این است تابع خطر پایه از یک توزیع آماری (نمایی، وایبل، لگ-نرمال، گاما و غیره) پیروی میکند. گاهی اوقات شکل تابع خطر پیچیده است و ممکن است پیدا نمودن توزیع مناسب برای آن راحت نباشد. در استفاده از مدلهای پارامتری استفاده از مدلی که تعداد پارامترهای کمتری داشته باشد و سادهتر باشد، در اولویت است.
دو پیش فرض اصلی برای کاربرد مدلهای متداول بقا وجود دارد که عبارتند از:
الف) مستقل بودن و همسانی توزیع مشاهدات زمانهای بقا، به این معنی است که افراد جامعه همگن میباشند. اما در مطالعات پزشکی اغلب بین افراد تفاوتهای زیادی وجود دارد که این ناهمگنی معمولاً تحت عنوان تغییرات تصادفی شناخته میشود. تغییرات در زمانهای بقا معمولاً از دو منبع عمده ناشی میشود، یکی تغییرات تصادفی که توسط تابع خطر مبنا تبیین میشود و دیگری خطرات تصادفی که از آن در تحلیل بقا با نام شکنندگی یاد میکنند. در سادهترین حالت، شکنندگی متغیری تصادفی است که به صورت ضربی و یا جمعی در تابع خطر مبنا در نظر گرفته میشود. تغییرات تصادفی که ناشی از عدم توانایی در اندازه گیری عوامل خطر ناشناخته میباشد در دادههای بقای یک متغیره موجب ناهمگنی زمانهای بقا و در دادههای بقای چند متغیره موجب ایجاد همبستگی بین زمانهای بقا در درون گروهها میگردد. در هر دو حالت فوق، برآورد پارامترها با استفاده از مدلهای رگرسیونی اشتباه و گمراه کننده خواهد شد، که برای رفع این مشکل از مدلهای شکنندگی در تحلیل بقا استفاده میشود. همبستگی در زمانهای بقا برای اشکال مختلفی از دادههای بقا به وجود میآید که دو نمونه اصلی آن عبارتند از : دادههای بقای موازی و دادههای بقای طولی.
در دادههای بقای موازی چندین جزء از اجزای یک سیستم که این اجزا شامل مؤلفههای یک دستگاه الکترونیکی، اعضا یک خانواده و یا چندین عضو از بدن یک فرد میتوانند باشند، بطور همزمان پیگیری میشوند تا پیشامد مورد نظر را تجربه نمایند. طول عمر زوجهای دو قلو، فاصله زمانی از شروع بیماری دیابت تا آسیب رسیدن به هر یک از کلیهها و یا فاصله زمانی از پیوند قرنیه تا دفع آن برای چشم چپ و راست، نمونههایی از دادههای بقا موازی هستند.
ب) در معرض خطر بودن تمامی افراد مورد مطالعه، به طوری که با افزایش زمان پیگیری، همه افراد پیشامد مورد نظر را تجربه نمایند. در معرض خطر نبودن تمامی افراد جامعه موجب وجود سانسورهای سنگین در پایان مطالعه میشود و عدم توجه به آن باعث کمبرآوردی تابع بقا میگردد. این مشکل در همهی حیطههای علم از جمله پزشکی، علوم اجتماعی و جنایی، وجود دارد. به عنوان مثال: تمامی افراد، عضو پیوندی را دفع نمیکنند، تمامی ازدواجها منجر به جدایی نمیشود و یا اینکه تمامی افرادی که از زندان آزاد میشوند، دوباره به زندان بر نمیگردند. این گونه از افراد تحت عنوان افراد دارای بقای طولانی مدت شناخته میشوند. وجود این گونه افراد در مطالعه، موجب گسترش مدلهای موجود گردیده است که این مدلها در تحلیل بقا تحت عنوان مدلهای شفایافته ارائه شدهاند. در این مدلها افرادی که در پایان مطالعه پیشامد مورد نظر را تجربه نمیکنند تحت عنوان افراد مصون، شفایافته، غیر مشکوک و یا افراد با بقا طولانی مدت نامیده میشوند (هوگارد، 2000).
بیان مسالهبه واسطه پیچیدگی دادههای بقا، استنباط پیرامون پارامترهای مدلهای بقا نسبت به سایر مدلهای آماری با مشکلات بیشتری روبرو بوده است. از طرفی با توجه به پیچیدگی زیادتر مدلهای شکنندگی و شفایافته نسبت به مدلهای معمول خطر، استنباط پارامترها در این مدلها با مشکلات دوچندان روبرو است. در آمار کلاسیک تحلیل مدلهای شکنندگی مبتنی بر برآوردهای ماکسیمم درستنمایی پارامترها میباشد که محاسبه این برآوردها به طور عمده به روش الگوریتم تکراری EM صورت میپذیرد. علاوه بر مشکلات محاسباتی این روش، مشکل تکنیکی این روش آن است که ممکن است به جای ماکسیمم کلی، ماکسیمم موضعی حاصل شود یا اساسا همگرایی برآوردها حاصل نگردد. از طرفی با توجه به خواص مجانبی برآوردهای ماکسیمم درستنمایی، استنباط برآوردها مبتنی بر نمونههای بزرگ میباشد. لذا برای نمونههای کوچک انجام آزمونهای تقریبی با استفاده از برآوردهای ماکسیمم درستنمایی با مشکلات استنباطی جدی روبرو است. لذا برای اجتناب از برخورد با چنین مشکلاتی از رهیافت بیزی برای برآورد پارمترها استفاده خواهیم نمود. هدف اصلی در این پایاننامه ارائه مدلهای شکنندگی همبسته شفایافته با رهیافت بیزی میباشد. لذا سه مدل شکنندگی ارائه خواهد شد. پس بر اساس معیارهای عملکرد مدل بهینه را تعیین خواهیم کرد.
چشم اندازه فصل‌های آیندهدر فصل دوم ابتدا به معرفی دقیق مدلهای شکنندگی و شفایافتگی برای حالتهای یکمتغیره و چندمتغیره میپردازیم. نظریه بیز، الگوریتمهای نمونهگیری مونت کارلو و روشهای تحلیل دادهای برای زمانی که توزیعهای پسینی دارای فرم بستهای نمیباشند را در فصل سوم ارائه خواهیم کرد. در فصل چهارم مدل شکنندگی کاکس، مدل شکنندگی همبسته شفایافته و مدل شکنندگی همبسته شفایافته با زمان پیشرفت را ارائه خواهیم کرد. لازم به ذکر است که در این سه مدل توزیع شکنندگی مشترک گاما را استفاده خواهیم کرد. در ادامه برای هر سه مدل ارائه شده رهیافت بیزی را به کار بسته و با در نظر گرفتن پیشینهای مناسب، در صورت امکان توزیعهای شرطی کامل هر یک از پارامترها را بدست خواهیم آورد. از آنجایی که توزیعهای شرطی کامل اکثر پارامترهای مدل دارای فرم پیچیدهای میباشد، برای برآورد پارامترهای مدل از روشهای مونت کارلوی زنجیر مارکوفی استفاده میکنیم. در نهایت با استفاده از یک مثال شبیه سازی اعتبار برآوردهای بدست آمده و همچنین رهیافت بیزی به کارگرفته شده برای هر سه مدل را مورد ارزیابی قرار میدهیم. در انتها فصل پنجم شامل نتیجهگیری و بررسی نتایج شبیهسازی در فصل چهار خواهد بود.

فصل دوم مقدمهای بر مدل‌های شکنندگی و شفایافتگیمقدمهروشهای استاندارد بقا در تحقیقات بالینی، بیولوژیکی و اپیدمیولوژی بر این فرض استوارند که جامعه مورد بررسی یک جامعه همگن است. این بدان معنی است که همه افراد نمونه مورد مطالعه در اصل در معرض خطر یکسان (خطر مرگ و غیره) هستند. همچنین میدانیم که در مدلهای بقا فرض بر این است که دادههای بقای بیماران مختلف مستقل از یکدیگرند و توزیع زمان بقای افراد بیمار یکسان است. یعنی توزیع زمان تا پیشامد مورد نظر برای بیماران مختلف مستقل و هم توزیع هستند. اما در بسیاری از مواقع جامعه مورد مطالعه رانمیتوان یک جامعه همگن فرض نمود، بلکه باید جامعهای ناهمگن که در آن ترکیبی از افراد با مخاطرات متفاوت وجود دارند را در نظر گرفت. زیرا در بسیاری از مواقع، به دلایل اقتصادی و یا به دلیل این که اهمیت بعضی از عوامل مرتبط با بیماری هنوز ناشناختهاند، اندازهگیری تمام عوامل مؤثر و مناسب مرتبط با بیماری مورد نظر بسیار دشوار و یا غیرممکن است (هوگارد، 1991،2000; کلین و ماسکبرگر، 2003). لذا امروزه به دلیل استفاده روز افزون از تحلیل بقا در مطالعات پزشکی، نیاز به مدلهای کارا و با انعطاف بیشتر برای دادههای بقا بیش از پیش احساس میشود.
لحاظ نکردن این عوامل ناشناخته مشترک باعث ایجاد وابستگی بین زمانهای بقا میشود که اگر بدون توجه به همبستگی درونی بین زمان پیشامدهای فرد از مدلهای متعارف تحلیل دادههای بقا مانند رگرسیون خطر متناسب کاکس برای تحلیل دادهها استفاده شود، برآوردهای حاصل اریب و واریانس پارامترها کمتر از مقدار واقعی برآورد میشوند (ترنئو و گرمبچ، 2000; اندرسون وگیل، 1982). در این صورت برای مقابله با پدیده فوق در تحلیل بقا، از مدلهای اثرات تصادفی تحت عنوان مدلهای شکنندگی استفاده میکنیم و با استفاده از این نوع مدلها میتوان این نقص را برطرف کرد (هوگارد، 1994،2000; هاسمر و لماشو، 2001). مدلهای شکنندگی، عمدهترین روش برای وارد کردن وابستگی درونگروهی (فردی) در تحلیل بقا هستند. با توجه به مطالعاتی که در زمینه مقایسه مدل شکنندگی با مدلهای دیگر در تحلیل بقا انجام شده مشخص گردیده است که برآورد ضرایب در مدل شکنندگی دارای اریبی نسبی کمتری نسبت به مدل معمول کاکس است لذا در صورت معنادار بودن اثر شکنندگی در مدل، استفاده از آن نتایج قابل اعتمادتری فراهم خواهد کرد (داکاتو وجنسن، 2008).
عبارت شکنندگی اولین بار توسط وایبل و همکاران (1979) به منظور تشریح پیامدهای ناشی از وجود چندین منبع تغییرات برای دادههای یکمتغیره طول عمر پیشنهاد شده است. پس از آن نیز هوگارد (1986) کاربرد متغیر شکنندگی را در تحلیل دادههای وابسته در دادههای بقا چندمتغیره مورد گسترش قرار داده است. مدلهای شکنندگی در دهههای اخیر توسط هاسمر و لماشو (1999)، هوگارد (2000) و مچبرگ (2003) رواج یافتهاند. اصطلاح شکنندگی برای اولین بار توسط واپل و همکاران (1979) برای بیان تفاوت بین افراد در معرض خطر در دادههای مرگ ومیر معرفی شد. لنکستر (1979) نیز زمان بیکاری را با استفاده از اثر تصادفی مورد بررسی قرار داده و مدل خطرات متناسب آمیخته را در مطالعات اقتصادی رایج کرد. توزیع توابع واریانس توانی اولین بار توسط هوگارد (1986) برای ارائه راه حل مسئله ناهمگنی پیشنهاد شد. سپس مدلهای شکنندگی در مطالعات سن در زمان مرگ توسط زلترمن (1992)، برای دوره بیکاری توسط مک آل (1994)، بارداری خانمها توسط آلن (1987) و مهاجرت توسط لیندستورم (1996) مورد استفاده قرار گرفتند.
برای غلبه بر مشکل عدم استقلال، تحلیل بقای چندمتغیره استفاده میشود و برای افرادی که در معرض رخداد پیشامد نباشند، به طور معمول از این افراد تحت عنوان افراد شفایافته نام میبرند، از مدلهای شفایافته استفاده میگردد. چنین پدیدههایی در علوم مختلف از جمله پزشکی علوم اجتماعی و جنایی متداول و رایج است. در اینگونه مواقع با افزایش زمان مطالعه احتمال رخداد پیشامد مورد نظر به سمت یک میل نمیکند که با درنظر نگرفتن این موضوع، برآوردهای به دست آمده برای پارامترها اریب خواهد بود و یا به عبارتی دیگر برآورد تابع بقا کمتر از مقدار واقعی خواهد شد.
وجود بقای طولانی مدت یا وجود افراد شفایافته هنگامی که در دادههای بقا سانسور شدگی وجود دارد یک مسئله قدیمی است. از پیشگامان این ایده بوگ (1952) از انگلستان و برکسون و گیج (1948) از ایالات متحده امریکا میباشند که مدلبندی اولیه در حضور مولفه شفایافتگی را ارائه دادند (برکسون وگیگ، 1952; باگ، 1949). مدلهای شفایافته به دو دسته کلی مدلهای شفایافته آمیخته و مدلهای شفایافته ناآمیخته تقسیم میشوند. لذا در ادامه ابتدا به بررسی مدلهای شکنندگی پرداخته و سپس مدلهای شفایافته را معرفی مینماییم.
تعریف مدلهای شکنندگی
اگر λt تابع خطر در زمان t و متغیر تصادفی Y نشاندهندهی اثر تصادفی یا شکنندگی باشد، آنگاه به شرط متناسب بودن اثر شکنندگی Y با میزان خطر و به شرط آنکه توزیع Y مستقل از زمان بقای t باشد، در یک مدل شکنندگی تابع خطر را به صورت تابع خطر شرطی به شکل زیر در نظر میگیرند:
λty=y λ(t)در مدل (2-1) اثر شکنندگی Y خطرات ناشناخته را تبیین میکند و زمانهای بقا به شرط وجود اثر شکنندگی از هم مستقلاند. با توجه به مثبت بودن تابع خطر، توزیع متغیر شکنندگی را توزیعی با تکیهگاه مثبت در نظر میگیرند. تابع خطر غیر شرطی λ(t) میتواند به صورت یک مدل خطر پارامتری یا مدل خطر نیمهپارامتری همچون مدل خطر متناسب کاکس فرمولبندی گردد. با انتگرالگیری برحسب متغیر y، میتوان تابع خطر حاشیهای را بدست آورد. چنانچه Λ(t)، تابع خطر تجمعی غیر شرطی برابر با Λt=0texp-y λu du باشد. تابع بقای شرطی مدل شکنندگی برابر با
Sty=exp-y Λtاست. تابع بقای حاشیهای با تبدیل لاپلاس تابع چگالی متغیر شکنندگی در نقطه تابع تجمعی خطر به شکل
St=ESty=Eexp-y Λt=L Λtبهدست میآید. گرچه در تعریف کلی مدل شکنندگی تابع خطر غیر شرطی به هر شکل قابل مدلبندی است اما به واسطه استفاده گسترده از مدل خطر متناسب کاکس، مدل شکنندگی بر مبنای مدل خطر متناسب کاکس بیشتر متداول است. در ادامه مدل شکنندگی اخیر برای دادههای بقای یک متغیره و دومتغیره به اجمال معرفی میگردد (هبیل، 2007).
مدل شکنندگی کاکس برای داده‌های بقای یک متغیرهبا توجه به اینکه در زمینههای علوم پزشکی آزمودنیها شامل انسانهایی هستند که در واقعیت از لحاظ ژنتیک و بسیاری از متغیرهای محیطی از هم متمایز میشوند، فرض همگن بودن جمعیت و زمانهای بقا شامل این انسانها که از شرایط استفاده از مدل کاکس در حالت دادههای بقای یک متغیره است، مورد سوال خواهد بود. ناهمگنی زمانهای بقا را میتوان ناشی از تاثیر یک سری عوامل خطر ناشناخته درنظر گرفت و برای مقابله با آن یک اثر تصادفی غیر قابل اندازهگیری در تابع خطر قرار داد. از این رو مدل شکنندگی با تخصیص اثر تصادفی به مدل، اثر این تفاوتها در جمعیت را به روی برآورد اثر متغیرهای درون مدل لحاظ میکند (هبیل، 2007).
مدل خطرات متناسب کاکس یکی از رایجترین روشها برای تجزیه و تحلیل دادههای بقا میباشد. اگر Ti برای i=1, …, n زمان بقا آزمودنیها باشد، تابع خطر در زمان i=1, …, n، ti بر اساس متغیرهای کمکی X=(X1,X2, …, Xp) به صورت
λit| x=λ0itexpβ'X, i=1, …, nبدست میآید. که در آن β بردار ضرایب رگرسیونی میباشد که اثر متغیرهای کمکی را بر روی تابع خطر نشان میدهد. عدم وجود ناهمگنی در زمانهای وقوع حادثه صرف نظر از اثر متغیرهای تبیینی، شرط اساسی استفاده از مدل کاکس در حالت دادههای بقای یک متغیره است. ناهمگنی زمانهای بقا را میتوان ناشی از تاثیر یک سری عوامل خطر ناشناخته در نظر گرفت که برای مقابله با آن یک اثر تصادفی غیرقابل اندازهگیری را به صورت ضربی در تابع خطر قرار میدهیم. فرض کنید X بردار متغیرهای معلوم و W بردار متغیرهای ناشناخته باشند که هر دو در تابع خطر تاثیر داشته باشند، در این صورت مدل حقیقی خطرات متناسب کاکس در زمان t برای آزمودنی i (با فرض عدم وجود اثر متقابل بین X و W) به شکل
λit=λ0it exp⁡(β'X+ ψ'W)خواهد شد. چون W ناشناخته یا غیرقابل اندازهگیری است، exp⁡( ψ'W) را تصادفی فرض نموده و آن را به عنوان اثر تصادفی یا اثر شکنندگی Y در نظر گرفته و به شکل زیر در مدل قرار میدهیم. مدل (2-2) نشان میدهد که خطر در زمان t به شرط معلوم بودن متغیر Y در حضور بردار متغیرهای کمکی برای آزمودنی i به صورت زیر میباشد:
λit|yi, λ0, β, x= yi λit| x=yiλ0itexpβ'X, i=1, …, nکه در آن yi اثر شکنندگی خطرات نامعلوم را تبیین میکند و زمانهای بقا به شرط وجود اثر شکنندگی از هم مستقل میباشند. مدل (2-3) را مدل کاکس اصلاح شده یا مدل شکنندگی بقا مینامند (هوگارد، 2000). در نتیجه به کارگیری این مدل، با فرض اینکه اثر شکنندگی مستقل از متغیرهای کمکی موجود در مدل باشد، تغییرات کل تابع خطر و به دنبال آن تغییرات تابع بقا به اثر متغیرهای نامعلوم، اثر عوامل خطر ناشناخته و اثر تصادفی مدل تجزیه میگردد. تفسیر اثر شکنندگی به این صورت میباشد که با فرض ثابت بودن مقادیر متغیرهای تبیینی معلوم، چنانچه برآورد yi بزرگتر از برآورد yj باشد، گوییم آزمودنی i شکنندهتر از آزمودنی j است. یعنی خطر شکست برای آزمودنی i بیشتر از آزمودنی j است یا به عبارت دیگر آزمودنی i دارای زمان بقای کمتری نسبت به آزمودنی j میباشد. در حالت کلی چنانچه برآورد yi بزرگتر از یک باشد، گوییم خطر نسبی عوامل ناشناخته برای آزمودنی i بیشتر از حد متوسط است و برعکس اگر برآورد yi کوچکتر از یک باشد گوییم این خطر برای آزمودنی i کمتر از حد متوسط است، به عبارت دیگر آزمودنیi زمان بقایی بزرگتر از حد متوسط دارد (هوگارد و همکاران، 1994; هاسمر و لماشو، 20001).
اگر چنین مدلهایی برای دادههای بقا به کار برده شوند، تغییرات تابع خطر و به دنبال آن تغییرات تابع بقا به اثر متغیرهای معلوم، اثر عوامل خطر نامعلوم (ناشناخته) و اثر تصادفی مدل تجزیه میگردد. البته این تجزیه با فرض مستقل بودن اثر شکنندگی و متغیرهای کمکی موجود در مدل امکانپذیر است. از آنجا که تابع خطر مثبت است، تکیهگاه توزیع متغیر شکنندگی مثبت در نظر گرفته میشود. تحت مدلهای شکنندگی، توابع بقا و خطر به دو صورت مدلهای شرطی و مدلهای غیر شرطی (حاشیهای) قابل تحلیل و تفسیر هستند.
به منظور بررسی اثر متغیرهای کمکی بر روی خطر حاشیهای، از مدلهای حاشیهای برای مدلبندی استفاده میگردد. این نوع مدلبندی با توجه به در نظر گرفتن ماهیت وابستگی زمانهای رخداد پیشامد انجام میشود. در این روش هیچ صورت خاصی برای چگونگی ماهیت این همبستگی در نظر گرفته نمیشود و با آن به عنوان یک پارامتر مزاحم رفتار میشود.
در مدلهای شکنندگی فرض میشود که زمانهای بقا به شرط اثر تصادفی مستقل هستند. از طرفی میتوان تابع خطر حاشیهای را با انتگرالگیری بر روی متغیر شکنندگی به دست آورد. برای محاسبه تابع بقای حاشیهای ابتدا باید تابع بقای شرطی را محاسبه نمود که خود تابع بقای شرطی تابعی از تابع خطر غیر شرطی است (تابع خطر غیر شرطی λi(t) میتواند به صورت یک مدل پارامتری یا مدل خطر نیمهپارامتری همچون مدل خطرات متناسب کاکس فرمولبندی گردد.). لذا تابع بقای شرطی مدل شکنندگی برابر با
Sityi)=exp( -yi Λit)است، که در آن Λit تابع خطر تجمعی غیر شرطی میباشد که برابر با
Λ0it= 0tλ0iu duاست. در این صورت تابع بقای حاشیهای با تبدیل لاپلاس تابع چگالی متغیر شکنندگی در نقطه تابع تجمعی خطر به شکل
Sit= E Sit| yi =Eexp-yi Λit=L( Λit )به دست می آید. توزیعهایی که تبدیل لاپلاس آنها فرم بستهای دارند در انتخاب به عنوان توزیع متغیر شکنندگی از محبوبیت بیشتری برخوردارند (وینوگرادواب، 2004).
انتخاب توزیع مناسب برای متغیر شکنندگی y از اهمیت بسیار زیادی برخوردار است، به خصوص توزیعهایی که تبدیل لاپلاس آنها فرم بستهای دارند. از آنجایی که تابع خطر همواره مثبت است پس باید توزیع مثبتی برای اثر شکنندگی در نظر گرفته شود. از اینرو در مدلهای بقا برای متغیر شکنندگی معمولا از توزیعهای گاما، لگ-نرمال، گاوسی وارون، پایدار مثبت، پواسن مرکب و توزیعهای خانواده واریانس توانی با میانگین متناهی استفاده میشود. توزیعهای گاما، گاوسی وارون و پایدار مثبت هر سه جزء خانواده واریانس توانی میباشند که در آنها واریانس، به صورت تابعی از توان میانگین میباشد. همچنین به خاطر امکانپذیر شدن برآورد پارامترها و سادهسازی محاسبات در بیشتر موارد میانگین توزیع متغیر شکنندگی را برابر با یک فرض میکنند (متغیر شکنندگی نماینده خطر نسبی عوامل ناشناخته میباشد.). در ادامه برخی از توزیعها را برای متغیر شکنندگی که اغلب بیشتر مورد استفاده قرار میگیرند، بیان میکنیم.
مدل شکنندگی گاماتوزیع انعطافپذیر گاما به دلیل محاسباتی و تحلیلی به طور وسیعی در توزیعهای آمیخته کاربرد دارد. تمامی استدلالهایی که برای مناسب بودن توزیع گاما وجود دارد، بر پایه جنبه محاسباتی و ریاضی آن است. فرض کنیم که متغیر شکنندگی Y دارای توزیع گاما با تابع چگالی زیر
gy= βα 1Γ(α) yα-1e-βy, y>0, α,β>0باشد.حال با توجه به اینکه تبدیل لاپلاس برای توزیع گاما به صورت
Ls= 1+sβ -αبه دست میآید، تابع بقا حاشیهای به صورت زیر به دست خواهد آمد:
St= 1+ Λ0tβ -αهمانطور که ملاحظه میشود زمانی که تبدیل لاپلاس برای توزیع متغیر شکنندگی دارای فرم بسته باشد، محاسبه تابع بقا غیر شرطی از طریق تبدیل لاپلاس بسیار ساده میباشد. با توجه به تابع خطر ارائه شده در رابطه (2-4) کلین در سال 1992 با استفاده از الگوریتم EM برآورد تابع خطر تجمعی، ضرایب رگرسیونی و پارامترهای توزیع شکنندگی را به طور همزمان محاسبه نمود.
تابع بقای حاشیهای به صورت
St= 0∞S0(t|y) gy dy= 0∞e-y Λ0t βα 1Γ(α) yα-1e-βy dySt= 0∞yα-1 e-β+ Λ0ty β+ Λ0tα 1Γα βαβ+ Λ0tα dySt= βαβ+ Λ0tα 0∞ β+ Λ0tαΓ(α) yα-1 e-β+ Λ0ty dyحاصل میشود. لذا تابع بقا برابر با
St= βαβ+ Λ0tα=1+ Λ0tβ-αاست. اگر قرار دهیم α= β= σ2، آنگاه میانگین متغیر شکنندگی برابر یک و واریانس آن 1σ2 خواهد شد. لذا در این حالت تابع بقای حاشیهای عبارت است از:
St=1+ Λ0tσ2-σ2و در نتیجه تابع خطر حاشیهای به صورت
λt= ∂∂tΛ0t= ∂∂t-logSt = λ0t1+ Λ0tσ2 = λ0t EyT ≥t ) محاسبه میشود، که EyT ≥t ) مقدار مورد انتظار شکنندگی در افرادی که تا زمان t زنده ماندهاند، میباشد و عبارت است از:
EyT ≥t )= 11+ Λ0tσ2در نتیجه تابع خطر غیر شرطی متناظر با توزیع گاما به صورت
λt= λ0t1+ Λ0tσ2خواهد بود. در حالت کلی برای متغیرهای کمکی بیشتر (X≠0) تابع خطر غیر شرطی به صورت زیر حاصل خواهد شد:
λt= λ0t expβ'X1+ Λ0tσ2expβ'Xدر این مدل مقادیر کمتر σ2 نشاندهندهی ناهمگنی بیشتر زمانهای بقا میباشد. لذا تابع خطر (2-5) برای مقادیر مختلف متغیرهای کمکی متناسب نیست. با توجه به EyT ≥t )، میتوانیم توزیع متغیر شکنندگی را در بین افراد زنده به صورت
gyT ≥t )= Sty) g(y)st= e-y Λ0t βα 1Γα yα-1e-βyβαβ+ Λ0tα= β+ Λ0tαΓα yα-1e-β+ Λ0t yمحاسبه مینماییم. مشاهده میشود که مقدار مورد انتظار شکنندگی در افراد زنده نیز دارای توزیع گاما با پارامترهای α و β+ Λ0t خواهد بود.
مدل شکنندگی لگ-نرمالفرض کنید متغیر شکنندگی دارای توزیع احتمال لگ-نرمال Y ~logN( μ, σ2) است. از آنجایی که این توزیع دارای انعطافپذیری زیادی است، چه در تحلیل یکمتغیره دادههای بقا و چه در تحلیل دادههای چندمتغیره بقا بسیار مورد استفاده میباشد (وینک و همکاران، 2005) . تابع چگالی اثر شکنندگی تحت این تابع توزیع عبارتست از:
fy= 12π s y e- lny- m22s2که در آن
μ=expm+s22, σ2=exp2m+ s2 exps2-1 میباشد. چون تبدیل لاپلاس برای توزیع لگ-نرمال دارای فرم بسته نیست، نمیتوان فرم خاصی برای تابع بقا غیر شرطی به دست آورد، لذا برای محاسبه برآورد پارامترهای مدل باید از روشهای عددی استفاده نمود (ژو و بروک مایر، 1996).
با اعمال دو نوع محدودیت روی میانگین توزیع لگ-نرمال دو مدل شکنندگی ارائه شده است. در مدل اول m=0 محدودیتی است که اعمال میشود و در نتیجه آن لگاریتم شکنندگی دارای میانگین صفر است. در این حالت فرد استاندارد دارای لگاریتم خطر نسبی logλ0t است و هر فرد در جامعه دارای لگاریتم خطر نسبی میباشد که به وسیله متغیر تصادفی Wij=logyij مخدوش شده است. این مقدار در لگاریتم خطر نسبی برای هر فرد به دست میآید (وینک و همکاران، 2005). در مدل دوم که معمولا در مطالعات جمعیتشناسی از آن استفاده میشود (واپل و همکاران، 1979)، محدودیت اعمال شده به صورت μ=1 در نظر گرفته میشود. در این صورت، فرد استاندارد دارای خطر نسبی λ0t میباشد و هر فرد در جامعه دارای خطر نسبی استاندارد ضرب در عامل شکنندگی موجب میشود که متوسط شکنندگی (میانگین توزیع لگ-نرمال) در جامعه معادل یک باشد. در این صورت میانگین و واریانس توزیع لگ-نرمال به صورت
m= -12s2, s2=log(1+ σ2)

=16

واژهنامه........................................................................................................................................................................................138 فهرست جدولها
عنوان صفحه
جدول (3-1) ..........................................................................................................................................................................................................................74
جدول (3-2) ...........................................................................................................................................................................................................................75
جدول (4-1) ...........................................................................................................................................................................................................................94
جدول (4-2) ...........................................................................................................................................................................................................................95
جدول (4-3) .........................................................................................................................................................................................................................100
جدول (4-4) ....................................................................................................................................................................................................................... 100
جدول (4-5) ........................................................................................................................................................................................................................105
جدول (4-6) ........................................................................................................................................................................................................................115
فهرست شکلها
عنوان صفحه شکل(3-1) .................................................................................................................................................................................................... 78
شکل (3-2) ....................................................................................................................................... ............................................................82
شکل (4-1) ..................................................................................................................................................................................................... 92
شکل (4-2) ................................................................................................................................................................................................... 93
شکل (4-3) ................................................................................................................................................................................................... 96
شکل (4-4) ................................................................................................................................................................................................... 97
شکل (4-5) ................................................................................................................................................................................................... 98
شکل (4-6) ................................................................................................................................................................................................ 102
شکل (4-7) ................................................................................................................................................................................................ 103
شکل (4-8) ................................................................................................................................................................................................ 107
شکل (4-9) ................................................................................................................................................................................................ 107
شکل (4-10) ............................................................................................................................................................................................. 110
شکل (4-11) ............................................................................................................................................................................................. 111
چکیده
حل معادلات دیفرانسیل هذلولوی با روش آنالیز هوموتوپی
بتول قرهداغی

روش آنالیز هوموتوپی (HAM) توسط لیائو در سال 1992 پیشنهاد شده است. از این روش برای بهدست آوردن جواب تقریبی انواع مختلف معادلات تابعی در علوم پایه و مهندسی و سایر علوم استفاده شده است. روش آنالیز هوموتوپی از چند جهت از سایر روشهای تحلیلی برتر است. نخستین علت تمایز این است که کلیتر از سایر روشها میباشد، در واقع میتوان نشان داد که روشهای آشفتگی هوموتوپی و تجزیه آدومین حالت خاصی از این روش میباشند. دلیل دیگر تمایز، کنترل ناحیه همگرایی روش میباشد.
در این پایاننامه روش آنالیز هوموتوپی که یک روش جامع و موثر برای حل انواع معادلات تابعی است، برای حل دستهای از معادلات دیفرانسیل جزئی تحت عنوان معادلات هذلولوی مورد استفاده قرار میگیرد و نتایج بهدست آمده از این روش با روش تجزیه آدومین مقایسه میشود. این مقایسه برتری روش آنالیز هوموتوپی نسبت به سایر روشهای عددی را نشان میدهد. برای انجام محاسبات از نرم افزار Maple13 استفاده شده است.
کلید واژهها : روش آنالیز هوموتوپی ، معادلات هذلولوی ، روش تجزیه آدومین.

Solving Hyperbolic equations with Homotopy analysis method
Batool Gharehdaghi
Abstract
The Homotopy analysis method (HAM) proposed by Dr.shijun Liao in 1992. This method is used to obtain approximate solution of a variety of functional equations in Basic Sciences and engineering and other sciences. Homotopy analysis method distinguishes itself from the other analytical methods in the following several aspects.The first distinction is more general than other methods due to the fact that the Homotopy perturbation method and Adomian decomposition method are a special case of Homotopy analysis method.Another distinction is the method of controlling the convergence region.
This thesis is a comprehensive and effective approach Homotopy analysis method to solve a variety of functional equations, are used to solve a set of partial differential equations known as the Hyperbolic equations and the results obtained from this method is compared with the Adomian decomposition method. For computations are performed by Maple 13.
Keywords: Homotopy analysis method , Hyperbolic equations , Adomian decomposition method
پیشگفتار
معادلات دیفرانسیل یکی از مباحث اصلی در علوم پایه و مهندسی میباشد و کاربردهای فراوانی در مدلسازی پدیدههای فیزیکی جهان اطراف ما دارند. برای اکثر معادلات امکان پیدا کردن جواب تحلیلی وجود ندارد در چنین مواقعی استفاده از یک روش عددی برای حل این مشکل مفید است. در این پایان نامه روش آنالیز هوموتوپی برای حل معادلات هذلولوی مورد استفاده قرار میگیرد.
ارائه مطالب به شرح زیر است
در فصل اول تعاریف و مفاهیم اساسی در معادلات دیفرانسیل جزئی شرح داده شده است. در فصل دوم روش تجزیه آدومین معرفی شده و از آن در حل معادلات هذلولوی استفاده شده است. در فصل سوم روش آنالیز هوموتوپی و برخی قضایای مهم و ارتباط بین روش آنالیز هوموتوپی و روش تجزیه آدومین مطرح شده است. در فصل چهارم به حل معادلات هذلولوی با روشهای آنالیر هوموتوپی و تجزیه آدومین اختصاص داده شده است و در فصل پنجم برنامههایی که با استفاده از نرم افزار بهمنظور انجام محاسبات تهیه شده، ارائه شده است.
تعاریف و مفاهیم اولیه در معادلات دیفرانسیل جزئی
1-1: مقدمه
1-2: معادلات دیفرانسیل معمولی و جزئی
1-3: شرایط اولیه و مرزی برای معادلات دیفرانسیل جزئی
1-4: معادلات دیفرانسیل جزئی مرتبه دوم با دو متغیر مستقل
1-5: صورت نرمال معادلات دیفرانسیل جزئی خطی مرتبه دوم
فصل اول

1-1: مقدمه
بسیاری از پدیدهها در طبیعت، و یا علوم تجربی مانند (فیزیک، شیمی، زیستشناسی و ستارهشناسی،...) با یکدیگر ارتباط دارند. بیان این ارتباط به زبان ریاضی، منجر به یک معادله تابعی میشود که اگر آهنگ تغییرات یک معادله تابعی نسبت به یک یا چند متغیر مستقل بررسی شود، میتوان آن پدیده را با معادلات دیفرانسیل بیان کرد. کاربردهای معادلات دیفرانسیل همچنین در ریاضیات به ویژه در هندسه و نیز در مهندسی و اقتصاد و بسیاری از زمینههای دیگر علوم فراوانند. معادلات دیفرانسیل در بسیاری از پدیدههای علوم مهندسی و پایه ظاهر میشوند. به عنوان مثال در مکانیک، حرکت جسم بهوسیله سرعت و مکان آن در زمانهای مختلف توصیف میشود، و قانون دوم نیوتن رابطه بین جرم جسم متحرک، شتاب، و نیروهای گوناگون وارده را مشخص میکند. در چنین شرایطی میتوانیم حرکت جسم را در قالب یک معادله دیفرانسیل که در آن مکان ناشناخته جسم تابعی از زمان است، بیان کنیم .
معادلات دیفرانسیل دارای ساختارهای متفاوتی میباشند و هر ساختار ویژگیهای خاص خود را دارد. تکنیکهای فراوانی برای تقریب زدن جواب وجود دارد مثلاً تقریب زدن جواب به صورت سریهای توانی یا روشهای عددی.
1-2: معادلات دیفرانسیل معمولی و جزئی
هر رابطه بین یک متغیر وابسته و مشتقهایش نسبت به یک یا چند متغیر مستقل را معادله دیفرانسیل میگویند. اگرتعداد متغیر مستقل یکی باشد، معادله دیفرانسیل را معمولی (ODE) گوییم و اگر تعداد متغیر مستقل بیشتر از یکی باشد مشتقات جزئی هستند، و معادله دیفرانسیل را، معادله دیفرانسیل جزئی2(PDE) گوییم.
فرض میکنیمx=(x1,…,xn) متغیرهای مستقل باشند، و u=u(x) نیز تابع مجهول وابسته باشد، شکل کلی معادلات دیفرانسیل جزئی به صورت زیر بیان میشود
1-1 F(x,u(x),D u(x),…..,Dn u(x))=0. که در آن Fیک تابع مفروض و Dju(x) یک بردار است که تمامی مشتقهای جزئی از مرتبه j ام را در برگرفته است. البته لازم بهذکر است که ممکن است بعضی از مشتقها موجود نباشند.
به عنوان مثال Du(x) و D2u(x) به صورت زیر بیان میشوند
∂ux∂x = ( ∂u∂x1, ∂u∂x2,…… ,∂u∂xn ) , (2-1)∂2ux∂x2 = (∂2u∂x12, ∂2u∂x1∂x2 , …… ,∂2u∂xi∂xj ,…, ∂2u∂xn2 ), 1≤ i,j ≤ n.
نماد گذاری: گاهی اوقات مشتقهای جزئی بهگونهای نوشته میشوند که متغیر مستقل در اندیس ظاهر میشود به عنوان مثال ∂u∂x ∂2u∂x∂y ورا به ترتیب بهصورت ux و uxy نشان میدهند.
1-2-1: مثال
معادلات دیفرانسیل زیر را در نظر بگیرید.
1) x2d2ydx2-2y=3x2-1,
2) uxx+2uxy+ yuxy+uyy=0.
معادله اول یک معادله دیفرانسیل معمولی و معادله دوم، یک معادله دیفرانسیل جزئی است.
-2-1 2: تعریف
مرتبهء یک معادله دیفرانسیل جزئی، بالاترین مرتبهء مشتق است که در آن معادله ظاهر شده است.
بنابراین معادله زیرکه حالت کلی از معادله دیفرانسیل جزئی است، از مرتبهk است اگر k بزرگترین عددی باشد که .DkU≠0
Fx,ux,D ux,…..,Dk ux=0. (1-3) درجه بالاترین مشتق موجود در یک معادله دیفرانسیل (معمولی یا جزئی) را درجهء معادله دیفرانسیل گوییم.
3-2-1: مثال
معادلات زیر را در نظر بگیرید.
uxx+uyy+uzz=0, معادله لاپلاس1
معادله گرما uxx+uyy+uzz=ut , معادله دیم 3ut=u2uxxx.
معادلههای لاپلاس و گرما از مرتبه دو ، و درجه یک میباشند و معادلهء دیم از مرتبه سه و درجه یک میباشد.
:4-2-1تعریف
یک معادله دیفرانسیل را خطی گوییم اگر تابع مجهول و تمام مشتقهای موجود در آن از درجه یک باشند، یعنی جملاتی به صورت حاصلضرب تابع مجهول و مشتقهای آن در معادله وجود نداشته باشد.


شکل کلی یک معادله دیفرانسیل جزئی خطی به صورت زیر است
anxDnu + an-1xDn-1u +..........+a0=Fx. (4-1) در غیر اینصورت معادله دیفرانسیل غیرخطی است و اگر نسبت به بالاترین مرتبه مشتقی که در معادله ظاهر شده خطی باشد، معادله دیفرانسیل را شبه خطی گوییم.
5-2-1: مثال
معادلات زیررا در نظر بگیرید.
1) y2uyy+x+yux=x2+1,
2) uxxx+u2yy=sinu ,
3)(uxx)3+(uyy)2=t+1u .
معادلهء اول، خطی از مرتبه دوم و درجه یک،و معادله دوم، شبه خطی از مرتبه سه و درجه یک، و معادله سوم غیر خطی از مرتبه دوم و درجه سه میباشد.
6-2-1: تعریف
اگر هر جمله معادله دیفرانسیل جزئی شامل متغیر وابسته یا یکی از مشتقهای آن باشد آنگاه آن معادله همگن است در غیر اینصورت ناهمگن محسوب میشود.
1-2-7 : مثال
معادلات زیر را در نظر بگیرید.
معادله لاپلاس uxx+uyy=0, معادله پواسن uxx+uyy=fx,y. معادله لاپلاس یک معادله دیفرانسیلجزئی خطی همگن و معادله پواسن، درصورتیکه f(x,y)≠0، یک معادله دیفرانسیل جزئی غیرهمگن است.
-2-1 8 :تعریف
جواب یک معادله دیفرانسیل جزئی با متغیرهای مستقل در ناحیه D ، تابعی است که در این ناحیه تمامی مشتقات جزئیاش در معادله وجود داشته باشد و در معادله صدق کند.
3-1 : شرایط اولیه و مرزی برای معادلات دیفرانسیل جزئی
برای بهدست آوردن جواب هر معادله دیفرانسیل جزئی، باید شرایطی در دست باشد که به ما در پیدا کردن جواب معادله کمک کند. معمولاً این شرایط در قسمتی از ناحیهای که ما جواب را در آن جستجو میکنیم بیان خواهد شد. واضح است که شرایط مرزی، تابع مجهول یا مشتق های آن در نواحی مرزی تعیین شده را توصیف میکند و شرایط اولیه تابع مجهول را در زمان آغازی معین میکند.
1-3-1: مثال
معادله زیر را درنظر بگیرید.
uxx=ut , 0≤ x≤1,
شرایط اولیه این معادله بهصورت زیر است
ux,0=gx ,
و شرایط مرزی عبارت است از
u0,t=ax, u1,t=bx, t≥0 .
4-1: معادلات دیفرانسیل جزئی مرتبه دوم با دو متغیر مستقل
یک معادله دیفرانسیل جزئی مرتبه دوم، معادلهای است که در آن مشتقات تابع مجهول از مرتبه اول و دوم هستند و بالاترین مشتق موجود در آن از مرتبه دوم است. بهعبارت دیگر بهشکل زیر است
Fx,ux,Dux,D2ux=0. (5-1) این معادلات کاربردهای زیادی در مسائل مکانیک سیالات و مکانیک جامدات، انتشار موج، و هدایت گرما در جامدات و غیره دارند.
به همین جهت حل آنها بسیار اهمیت دارد و روشهای تحلیلی زیادی برای حل آنها پیشنهاد شده است.
1-4-1: دسته بندی معادلات دیفرانسیل جزئی مرتبه دوم با دو متغیر مستقل
این معادلات در حالت کلی به شکل زیر هستند
a(x,y) ∂2u∂x2 + b(x,y) ∂2u∂x∂y+ c(x,y) ∂2u∂y2=w(x,y), (6-1)
که در آن ،c ،b ،a وw مقادیر ثابت، یا توابعی از متغیرهای مستقل و یا بر حسب u هستند [2,1].
فرض کنید
∂u∂x=p, ∂u∂y=q, ∂2u∂x2=r, ∂2u∂y2=t, ∂2u∂x∂y=s.
معادله (6-1) بهشکل زیر نوشته میشود
ar+bs+ct=w.
برای ادامه کار دو تعریف ارائه میشود.
2-4-1 : تعریف
منحنی مشخصه یک معادله دیفرانسیل، منحنیهایی هستند که روی آنها بالاترین مرتبه مشتق به طور یکتا معین نیستند. چون معادله از مرتبه دوم است لذا بالاترین مرتبه مشتق دوم مدنظر است که آنها را rو ،s ،t نامگذاری کردیم.
3-4-1 : تعریف
معادله دیفرانسیل مشخصه معادلهای است که منحنی مشخصه جوابهای آن هستند.
دیفرانسیلهای pو q عبارت اند از
dp=∂2u∂x2 dx+∂2u∂x∂y dy
=r dx + s dy, (7-1)
dq=∂2u∂x∂y dx+∂2u∂y2 dy
=s dx+t dy.
حال سه معادله را به صورت یک دستگاه مینویسیم
ar+b s+c t=w,r dx+s dy=dp,s dx+t dy=dq. (8-1)
rو ،s ،t مجهولند. لذا برای اینکه این دستگاه جواب یکتا داشته باشد دترمینان ماتریس ضرایب باید مخالف صفر باشد.
D= a b cdx dy 00 dx dy≠0. (9-1)طبق تعریف منحنیهای مشخصه، منحنیهایی هستند که در آنها این دستگاه جواب ندارد، یعنیD=0 .
a b cdx dy 00 dx dy =0.
طرفین را بر dx2≠0 تقسیم میکنیم
a (dydx)2 - bdydx+ c=0.
این معادله، معادله مشخصه است. ریشههای معادله مشخصه شیبهای منحنی مشخصه هستند.
لذا معادله a (dydx)2 - bdydx+ c=0, یک معادله درجه دوم بر حسب dydxاست. با تشکیل ∆=b2-4ac سه حالت برای آن در نظر گرفته میشود.
1. اگر b2-4ac>0، معادله دارای دو ریشه حقیقی و متمایز است. لذا دو منحنی مشخصه متمایز داریم. دراین حالت به معادله، معادله هذلولوی گویند.
2. اگرb2-4ac=0 ، معادله دارای یک ریشه حقیقی و مضاعف است. پس یک منحنی مشخصه حقیقی داریم و به آن معادله سهموی گویند.
3. اگرb2-4ac<0 ، معادله دو ریشه مختلط متمایز دارد. لذا دو منحنی مشخصه مختلط داریم و به آن معادله بیضوی میگوییم.
4-4-1: مثال
معادلات زیر را در نظر بگیرید.
1) 2uxx+3uxy+uyy=0,
a=2, b=-3, c=1,
∆=9-4*2*1=1 .
بنابراین این معادله، یک معادله هذلولوی است.
2) uxx+uyy=4u ,
a=1, b=0, c=1,
∆=0-4=-4 .
معادله بالا، یک معادله بیضوی میباشد.
3) uxx+4uxy+4uyy=0,
a=1, b=4, c=4,∆=16-16=0 . و معادله سوم از نوع سهموی میباشد.
1-5 : صورت نرمال معادلات دیفرانسیل جزئی خطی مرتبه دوم
معادله دیفرانسیل جزئی مرتبه دوم زیر را در نظر میگیریم
ax,y ∂2u∂x2 + bx,y ∂2u∂x∂y+ cx,y ∂2u∂y2=w(x,y,u,ux,uy), (10-1)
برای بهدست آوردن صورت نرمال معادلات دیفرانسیل جزئی مرتبه دوم ξ=ξ(x,y) و η=η(x,y) قرار میدهیم. در اینصورت داریم
Aξx,ξy∂2u∂ξ2 +2Bξx,ξy,ηx,ηy ∂2u∂ξ∂η+ Aηx,ηy ∂2u∂η2=Fξ,η,u,uξ,uη, (11-1)
که در آن
Aξx,ξy=aξx2+bξxξy+cξy2,
Aηx,ηy=aηx2+bηxηy+cηy2,
Bξx,ξy,ηx,ηy=aξxηx+12bξxηy+ξyηx+cξyηy.
همچنین رابطهء بین ضرایب جدید و اولیه بهصورت زیر است
B2ξx,ξy,ηx,ηy-4Aξx,ξyAηx,ηy=ξxηy-ξyηx2b2-4ac,حال این سوال به ذهن میرسد که ξ و ηچه مقداری داشته باشند تا به سادهترین شکل معادله برسیم؟ اگر ξ و η طوری انتخاب شوند که ضرایب A صفر شوند آنگاه ساده ترین شکل معادله بهدست خواهد آمد. پس فرض میکنیم ξ و ηمتغیرهایی باشند که ضرایب A در معادله (1-11) صفر شوند. یعنی
Aξx,ξy=0, Aηx,ηy=0.
معادلات (1-10) و (1-11)، شکل یکسانی دارند، از این رو میتوان آنها را بهصورت زیر در نظر گرفت
aζx2+ bζxζy+ cζy2=0,
کهζ بهجای ξ یا ηبهکار میرود. معادله بالا را برζy2 تقسیم میکنیم
a(ζxζy)2+ bζxζy+ c=0,
1-5-1: صورت نرمال معادلات دیفرانسیل جزئی هذلولوی
اگر در معادله دیفرانسیل (1-11) داشته باشیم
Aξx,ξy=Aηx,ηy=0, Bξx,ξy,ηx,ηy≠0,
آنگاه معادله (1-11)بهصورت زیر نوشته میشود
∂2u∂ξ∂η-Fξ,η,u,uξ,uηBξx,ξy,ηx,ηy=0, uηξ-Mξ,η,u,uξ,uη=0. (12-1)
در اینصورت معادله (1-12) را صورت نرمال معادله دیفرانسیل جزئی هذلولوی مینامیم.
1-5-2: صورت نرمال معادلات دیفرانسیل جزئی سهموی
اگر در معادله دیفرانسیل (1-11) داشته باشیم
Aξx,ξy=Bξx,ξy,ηx,ηy=0, Aηx,ηy≠0,
آنگاه معادله (1-11) بهصورت زیر نوشته میشود
∂2u∂η2-Fξ,η,u,uξ,uηAηx,ηy=0, uηη-Gξ,η,u,uξ,uη=0. (13-1)
در اینصورت معادله (1-13) را صورت نرمال معادله دیفرانسیل جزئی سهموی مینامیم.
1-5-3: صورت نرمال معادلات دیفرانسیل جزئی بیضوی
اگر در معادله دیفرانسیل (1-11) داشته باشیم
Aηx,ηy=Bξx,ξy,ηx,ηy=0, Aξx,ξy≠0,
آنگاه معادله (1-11) بهصورت زیر نوشته میشود
∂2u∂ξ2-Fξ,η,u,uξ,uηAξx,ξy=0, uξξ-Kξ,η,u,uξ,uη=0. (14-1)
در اینصورت معادله (1-14) را صورت نرمال معادله دیفرانسیل جزئی بیضوی مینامیم.
فصل دوم
حل معادلات هذلولوی با روش تجزیه آدومین
2-1: مقدمه
2-2: روش تجزیه آدومین
2-3: حل معادلات هذلولوی با روش تجزیه آدومین
2-4: مثالهای عددی

مقدمه2-1:
در این فصل به معرفی روش تجزیه آدومین که یک روش عددی برای حل معادلات تابعی است، میپردازیم و این روش را برای حل دستهای از معادلات دیفرانسیل جزئی تحت عنوان معادلات هذلولوی بهکار میبریم[7-3].

2-2: روش تجزیه آدومین
یکی از روشهای عددی که برای حل انواع معادلات تابعی مانند، معادلات دیفرانسیل جزئی، معادلات انتگرال و غیره مورد توجه قرار گرفته است، روش تجزیه آدومین است. این روش توسط جرج آدومین (1920-1996) معرفی شد. وی در اوایل دههء 1960 در پژوهشهای خود به روش جدیدی برای حل معادلات تابعی رسید، بهتدریج این روش را توسعه داد و در اوایل دههء هشتاد آن را ارائه کرد. در این روش جواب معادله بهصورت یک سری نامتناهی در نظر گرفته میشود.
یکی از مهمترین تفاوتهای روش تجزیه آدومین با سایر روشهای عددی برای یافتن جواب تقریبی معادلات دیفرانسیل این است که در این روش میتوان جواب را بهصورت یک سری نامتناهی محاسبه کرد. برای این کار باید از بسط تیلور تابع معلوم حول نقطه ابتدای بازه استفاده شود. از طرفی چون بسط تیلور فقط در نقطه داده شده دقیق است و هر چه از آن نقطه دور شویم دقت آن کم میشود. پس جوابی که از روش تجزیه آدومین بهدست میآید دارای خطا می باشد.
:1-2-2ساختار کلی روش تجزیه آدومین
معادله تابعی
Fux=gx , ( 1-2)
را در حالت کلی در نظر میگیریم که در آن F یک عملگر از فضای باناخ v به تویv است و g(x) یک تابع معلوم در v است هدف پیدا کردن u(x) است که در معادله (1-2) صدق کند.
فرض میکنیم معادلهء (1-2) برای هر g(x)ϵ vدارای جواب یکتا باشد و همچنین فرض میکنیم عملگر F دارای جملات خطی و غیرخطی باشد. اگر قسمت خطی را با B و قسمت غیرخطی را با N نمایش دهیم، داریم
(2-2) F=B+N. قسمت خطی B را میتوان بهصورت I+R تجزیه کرد که در آن I یک عملگر معکوس پذیر وR قسمت باقیمانده عملگر خطی است. بنابراین عملگرF را میتوان بهصورت زیر تجزیه کرد.
F=I+R+N. (3-2)
با توجه به معادلهء (1-2) ،
Iu=g-Ru-Nu, (4-2) Iu+Ru+Nu=g →و چون I معکوس پذیر است،
(5-2) u=I-1g-I-1Ru-I-1Nu. قرار میدهیم L=I-1Ru ، که یک عملگر خطی است و G=I-1N(u) که عملگر غیر خطی است. پس داریم
(6-2) u=I-1g-Lu-Gu.روش تجزیه آدومین عبارت است از نمایش u بهصورت مجموع سری
u=n=0∞un,
و تجزیه عملگر غیرخطی بهصورت
Gu=n=0∞An,
که در آن An ، یک چند جملهای بر حسب … ،u1 ،u0، و un است که به آنها چند جملهای آدومین میگویند و توسط جورج آدومین بهصورت زیر تعریف شده است
An=1n!dndλnG(n=0∞uiλi)⃒λ=0 . (7-2)
فرض کنید دستور صریحی برای تعیین چند جملهایهای آدومین داشته باشیم. یعنی با توجه بهصورت عملگر غیرخطی G ،An ها بهدست آمده باشند. بنابراین معادله بهصورت زیر نوشته میشود.
(8-2) , n n=0∞A -) n -L(n=0∞u I-1g = n n=0∞u
n=0∞u n=I-1g –n=0∞Lun –n=0∞An.
بنابراین
u0+u1+u2+…=I-1g-Lu0-Lu1-Lu2-.........-A0-A1-A2-…. (9-2)
با استفاده از این رابطه،u n ها بهصورت زیر بهدست میآیند
u0=I-1g,
u1=-Lu0-I-1A0 ,
u2=-Lu1-I-1A1, (10-2) u3=-Lu2-I-1A2,
:
un-1=-Lun-1-I-1An-1.
تا وقتیکه An ها برای n=0,1,2,3,… معین باشند، تمام جملات unرا میتوان محاسبه کرد. در عمل u را میتوان بهصورت مجموع m جمله از سری n=0∞un تقریب زد .
بنابراین تقریب m جملهای φmرا برای جواب مساله بهصورت زیر در نظر میگیریم
(11-2) , n=0m-1un = φm:2-2-2مثال
در این مثال تابع گاما را با روش تجزیه آدومین حل محاسبه میکنیم.
تابع گاما بارها در مسائل فیزیکی و آماری ظاهر میشود همچنین این تابع دارای کاربردهای مستقیم در نظریه معادلات دیفرانسیل میباشد. به عنوان مثال در تعریف تابع و معادله دیفرانسیل بسل نمیتوان نقش این تابع را نادیده گرفت. تابع گاما بهعنوان تعمیم تابع فاکتوریل هم در نظر گرفته میشود.
تابع گاما بهصورت زیر تعریف میشود
Γx=0∞e-ttx-1dt , x>0. (12-2)برای محاسبه تابع گاما توسط روش تجزیه آدومین معادله خطی مرتبه اول زیر را در نظر میگیریم
dydt-y=tx-1 , (13-2)جواب تحلیلی معادله (13-2) عبارت است از
ytft=0∞ft tx-1dt , (14-2)که ft=e-t . لذا از رابطه (12-2) و (14-2) داریم
yte-t⃒0∞=0∞e-ttx-1dt= Γx, x>0. (15-2)محاسبه تابع گاما با روش تجزیه آدومین
با در نظر گرفتن عملگر خطی L=ddt ، (12-2) را میتوان به صورت زیر نوشت
Ly-y=tx-1, x>0 . (16-2)
یا
Ly-tx-1=y, x>0. (17-2)
در روش تجزیه آدومین جواب را بهصورت سری در نظر میگیریم. پس فرض میکنیم
y=i=0∞y i (18-2)
که y0=tx-1 ، و
yi+1=L-1y i , i=0,1,2,….. . (19-2)در نتیجه از (15-2) و(19-2) ، داریم
Γx=0∞e-t tx-1dt =[e-tyt]0∞ =[e-ti=0∞yi]0∞, x>0. (20-2)
بهعنوان مثال فرض کنید x=4 ، از رابطه (20-2) داریم
Γ4=0∞e-t t4-1dt =[e-ti=0∞yi]0∞,
y0=-t4-1=-t3, y1=Ly0=-3t2,
y2=Ly1=-6t , y3=Ly2=-6, yi=0, i=4,5,… .
بنابراین
Γ4=[e-t-t3-3t2-6t-6-0]0∞=0+3!=3!.
حال نشان میدهیم که Γn+1=n!.
فرض کنید x=n+1 ، از (2-20) و (19-2) داریم
Γn+1=0∞e-t tn dt=[e-ti=0∞yi]0∞,
y0=-tn , y1=-ntn-1 , …, yn=-nn-1…..21=-n! .
لذا برای i≥n+1 ، yi=0 .
چون
e-t→0, m∈N. limt→∞tm
بنابراین
Γn+1=[e-t-tn-ntn-1…-n!-0]0∞=n! .
2-2-:3 مثال معادله برگرز
معادله برگرز یک معادله دیفرانسیل جزئی مرتبه دوم غیرخطی است. از این معادله برای تشریح حرکت سیالات و بررسی لایههای مرزی و امواج ضربهای، حرکت و جابهجایی اجرام و همچنین در علوم مهندسی به عنوان مدلی ساده برای نمایش آشفتگی و تلاطم به کار میرود.
معادله برگرز در حالت یک بعدی با شرایط اولیه زیر را در نظر بگیرید
∂u∂t+u∂u∂x=∂2u∂x2 ,
ux,0=1-2x .
، فرض میکنیمL=ddtعملگر خطی
بنابراین وارون عملگر فوق، L-1 ، بهصورت زیر تعریف میشود
L-1(.)=0t.dt.
با اعمال L-1 در دو طرف معادله و با استفاده از شرایط مرزی داریم
L-1Lu+u ux=L-1uxx,
u x,t-ux,0=L-1uxx-u ux.
با جایگذاری u(x,t)=A+L-1(uxx-u ux) ، داریم
n=0∞un(x,t)=A+L-1n=0∞unxx-un unx,
بنابراین بعد ازانتگرال گرفتن و ساده سازی داریم

aar3

در این تحقیق تلاش شد‌ه است تا به بررسی جنبه های دیگری از سایبرلوفینگ پرداخته و پیامدهای احتمالی مثبتی که انجام این فعالیت ها ممکن است برای کارمندان از نظر روحی و ذهنی داشته باشد، مورد بررسی قرار گیرد.
1-4)سوالات تحقیق :
بین رضایت شغلی کارکنان و سایبرلوفینگ رابطه وجود دارد؟
آیا فعالیت‏های سایبرلوفینگ با رضایت شغلی رابطه دارند؟
آیا رفتارهای سایبرلوفینگ با رضایت شغلی رابطه دارند؟
بین تعهد سازمانی کارکنان و سایبرلوفینگ رابطه وجود دارد؟
آیا فعالیت های سایبرلوفینگ با تعهد سازمانی رابطه دارند؟
آیا رفتارهای سایبرلوفینگ با تعهد سازمانی رابطه دارند؟
بین عجین شدن کارکنان با شلغشان و سایبرلوفینگ رابطه وجود دارد؟
آیا فعالیت های سایبرلوفینگ با عجین شدن با شغل رابطه دارند؟
آیا رفتارهای سایبرلوفینگ با عجین شدن با شغل رابطه دارند؟
1-5)روشهای تجزیه و تحلیل اطلاعات:
روش تحلیل آماری همبستگی از نوع پیرسون است که رابطه بین دو متغیر رتبه ای را مورد سنجش قرار می دهد. ولی اگر لازم شود اثر متغیرهای میانجی و تعدیل کننده سنجیده شود از مدل های رگرسیون چند متغیره از نوع سلسله مراتبی استفاده خواهد شد.
و همچنین از نرم افزار spss و Lisrel برای تجزیه و تحلیل اطلاعات بدست آمده استفاده شده است. 1-6)فرایند تحقیق بصورت فلوچارت:مساله یابی
تبدیل مساله به فهرستی از سوالات مربوط به موضوع
s
انتخاب فرایند مورد مطالعه
مطالعات مقدماتی و جستجوی اطلاعات موجود در رابطه با موضوع تحقیق
تهیه طرح پژوهش
مطالعات اصلی و گرد آوری ادبیات موضوعی
تحلیل اطلاعات و بازسازی روابط موجود بین متغیرها
سوال سازی و استنباط
تجزیه و تحلیل نهایی اطلاعات جمع آوری شده
نتیجه گیری و ارائه گزارش

شکل1-1) فلوچارت فرآیند تحقیق1-7)تعریف واژه ها و اصطلاحات تخصصی:
سایبرلوفینگ: عملی که کارمندان با دست‌یابی به اینترنت جهت انجام اهداف شخصی در ساعات کاری در سازمانهایشان انجام میدهند.(Lim,2002)
در تعریفی دیگر سایبرلوفینگ به عنوان یک رفتار منحرف در زمینه گشت و گذار در اینترنت از سوی کارکنان در زمانی که باید کار کنند معرفی شده است. (Venegas,2009)

2-1) مقدمهامروزه با توجه به ورود و گسترش فناوری در ادارت و سازمان‌ها، روش های قدیمی که در سازمان‌ها جریان داشته جای خود را به روش های نوینی می‌دهند که از هر سو برای پیشبرد کارایی و بهره‌وری سازمان مفید بوده و با سرعت بخشیدن به روند های روزمره و تکراری سازمان از هر نظر به عنوان ضرورتی اجتناب ناپذیر برای سازمان‌ها خودنمایی می‌کنند. دفاتر حسابداری قدیمی امروزه جای خود را به بانک های اطلاعاتی داده اند، ایمیل جایگزین مناسب و سریعتری نسبت به مکاتبات اداری در گذشته شده است، حضور در وب برای افزایش اطلاعات عمومی و تخصصی برای همه به خوبی مشخص است، اما به رغم همه فواید ذکر شده برای این ابزار بسیاری از شرکت‌ها برای استفاده از این فناوری و آزاد گذاشتن کارمندان خود در رابطه با فعالیت‌های تحت وب، با دیده تردید می نگرند.
با این حال عمده مدیران به استفاده از فناوری‌های نوین روی می‌آورند و کامپیوترهای اداری خود و کارمندانشان را به این شبکه متصل می‌کنند. چرا که مطمئنا عدم استفاده از این فناوری تنها به دلیل ترس از سوءاستفاده کارکنان از آن می‌تواند عواقب منفی زیادی برای سازمان داشته باشد و اجتناب ناپذیری استفاده از اینترنت در شرایط حاضر برای سازمان‌ها را به خوبی مشخص می‌کند، زیرا دور ماندن از شبکه اینترنت که به مثابه پیشرفته‌ترین تکنولوژی عصر جدید مورد تمجید همگان قرار گرفته است می‌تواند در عرصه رقابتی سازمان را از رقبا عقب بیاندازد و از فواید مثبت زیادی که استفاده صحیح از آن می‌تواند به همراه داشته باشد، محروم کند.
از دیگر پیامدهای اینترنت برای سازمان می‌تواند تاثیر بالقوه و مثبت آن برای کسب و کار را در نظر گرفت، که می‌تواند کسب و کار را از فضای سنتی آن خارج کرده و به بهبود سود‌آوری و بهره‌وری، از طریق ابزارهای موجود و بازاریابی های نوینی که از طریق فضای مجازی و تبادل اطلاعات در مورد کسب و کار صورت خواهد گرفت، منجر شود.
استفاده از فضای مجازی برای ارتباط با منابع اطلاعاتی در خصوص صنعتی که سازمان‌ها در آن مشغول به کار هستند و آشنایی با متد‌های روز و پیشرفت‌های رقبا و علاوه بر این موارد بالا بردن سطح علمی کارکنان با هزینه کم و استفاده از منابع اطلاعاتی موجود در فضای گسترده وب می‌تواند تاثیرات مثبت زیادی را برای سازمان به همراه داشته باشد.
2-2)مبانی نظری2-2-1) اینترنتاینترنت در کمک به کسب و کار به منظور کاهش هزینه‌ها، کوتاه شدن زمان چرخه محصول، ارائه محصولات به بازار و خدمات موثرتر، نقش مهمی را ایفا کرده است.(Anandarajan, Simmers, & Igbaria, 2000) همچنین اینترنت علاوه بر یک ابزار کسب و کار کارآمد، برای کارکنان دسترسی به بزرگترین زمین بازی جهان را نیز فراهم می‌کند. (Anandarajan, 2002)
همانطور که دسترسی به اینترنت برای کارکنان متداول‌تر شده است، تمایل آنها نیز به استفاده از اینترنت برای سرگرمی و دیگر اهداف غیر‌کاری در کار افزایش یافته است. (Blanchard &Henle,2008)
برای سال‌های متمادی اعتیاد هایی مانند اعتیاد به الکل، مواد مخدر و اعتیاد به قمار باعث نگرانی کارفرمایان بودند چرا که کارکنان تحت تاثیر این اعتیادها قرار می‌گرفتند. اعتیاد جدیدی که این روزها در حال شیوع است و کارکنان ممکن است از روی عادت هر روزه این کار را روی میز خود انجام دهند، اعتیاد به اینترنت است. (Foster. 2001)
2-2-1-1) استفاده از اینترنت در محل کارروند رو به رشد استفاده از اینترنت در طول سال‌های اخیر که از تحقیقات بدست آمده در ادامه نشان داده می‌شود.
در سال 2000، 56٪ از کارکنان از اینترنت به دلایل شخصی استفاده می‌کردند. (Greengard,2002)
در سال 2003، 59 % استفاده از اینترنت برای کار غیر مرتبط در محل کار بود. (Griffith,2003)


و مالاچوسکی (2005)، استفاده از اینترنت را رایج ترین روش تلف کردن زمان در محل کار، توسط کارمندان اعلام کرده است.
وسوسه داشتن اینترنت و همچنین استفاده از آن روز به روز در حال افزایش است و طی سال‌های گذشته با سیاست‌هایی که برای جلوگیری از آن وجود داشته است نه تنها کمتر نشده بلکه افزایش قابل توجهی نیز داشته است.
از سوی دیگر ووین و تامپسون (2005)، معتقدند علیرغم اینکه اینترنت نقش مهمی در کار و زندگی شخصی همه افراد در سراسر جهان دارد. تا موقعی که دستیابی به اینترنت، راه‌های انجام کارها را متحول می‌سازد، به موقعیت افراد جهت گشت‌زنی‌اینترنتی هنگامی که سرکار هستند نیز می‌افزاید.
همچنین ویوین (2002) معتقد است که اینترنت مانند یک شمشیر دو لبه است که شرکت‌ها باید در گسترش آن میان کارکنان با احتیاط عمل کنند.
با اینکه در سال‌های اخیر اینترنت خدمت بزرگی به سازمانها کرده است، و موجب تقویت و توسعه خدمات و تولیدات سازمانها شده است، با این حال یک بخش جدیدی از رفتارهای منحرف در محل کار بوجود آورده است که همان گشت‌و‌گذار در اینترنت در زمانهای کاری میباشد. (Zoghbi,2009)
پنج فعالیت بر روی اینترنت برای استفاده شخصی ذکر شده است که عبارتند از:
خرید و کسب و کار شخصی؛
مشاهده و جستجوی اطلاعات؛
ارتباطات بین فردی؛
سرگرمی های تعاملی و گذراندن زمان؛
دانلود شخصی؛ (Anandarajan and Igbaria 2004)
چهار فعالیت در اینترنت که توسط رامایاه (2010) معرفی شده است نیز عبارتند از:
ارتباطات شخصی؛
پژوهش اطلاعات شخصی؛
دانلود شخصی؛
تجارت الکترونیک شخصی.
2-2-1-2) اعتیاد به اینترنتنوشته‌های قبلی در مورد سوء استفاده از اینترنت در استفاده بیش از حد از اینترنت یعنی "اعتیاد به اینترنت" متمرکز شده است. (Griffiths, 2002, 2004)
یانگ (1999) ادعا می‌کند که اعتیاد به اینترنت مفهوم وسیعی است که طیف گسترده‌ای از رفتارها و مشکلات کنترل تکانه را در بر می‌گیرد. او اعتیاد به اینترنت را در پنج زیرگروه طبقه‏بندی می‌کند:
اعتیاد مجازی. اعتیاد به استفاده از وب‏سایت‏های جنسی و هرزه‏نگاری.
اعتیاد به رابطه سایبری. درگیری بیش از حد در روابط آنلاین.
رفتارهای اجباری شبکه. اعتیاد به قمار آنلاین، خرید و یا معاملات روز.
اطلاعات بیش از حد. وسواس گشت و گذار در وب و یا در پایگاه‌های داده.
اعتیاد به کامپیوتر. اعتیاد به بازی های کامپیوتری.
با این حال، گریفیث(2000) استدلال کرده است که بسیاری از این کاربران افراطی "معتاد به اینترنت" نیستند، بلکه فقط استفاده افراطی از اینترنت به عنوان واسطه و به منظور اعتیاد به چیزهای دیگر در آنها مورد استفاده قرار می‌گیرد. گریفیث معتقد است که نیاز به تمایز بین اعتیاد به اینترنت و اعتیاد بر روی اینترنت وجود دارد. او به عنوان مثال از یک معتاد به قمار که تصمیم به شرکت در قمار آنلاین، و همچنین یک معتاد به بازی‏های کامپیوتری آنلاین اشاره و تاکید می‌کند که اینترنت فقط مکانی است که افراد آن را برای انجام رفتار اعتیادگونه‏ی خود برمی‌گزینند.
2-2-1-3) چرا سوء استفاده از اینترنت رخ می‌دهد؟بسیاری از عوامل وجود دارند که منجر به سوء استفاده از اینترنت در محل کار می‌شوند. تحقیقات نشان داده است که در مناطقی که ارتباطات به واسطه کامپیوتر وجود دارد در محیط‌های مجازی به راحتی زمان‌های کوتاهی را برای هیجان و یا حواس پرتی فراهم می‌کنند. (Widyanto and Griffiths, 2006, 2009)
لی و همکاران (2005) دریافتند که عادات شخصی و درک سیستم‌های اطلاعات در دسترس به عنوان مهم ترین عوامل مؤثر بر برآورد عوامل غیر مرتبط با کار هستند.
نگرش نسبت به استفاده نامطلوب، نفوذ اجتماعی، کنترل رفتاری درک شده و هنجارهای اخلاقی به طور قابل توجهی نسبت به سوء مصرف اینترنت مربوط می‌شود. (Taneja,2006)
تحقیق در مورد جامعه‌پذیری سازمانی نشان می‌دهد که هنجارهای رفتار مناسب کارکنان از گروههای مرجع خود، در درجه اول از همکاران و سرپرستان، می آیند (Ashford, 1986; Morrison, 1993).
لیم و تئو (2005)گزارش می‌دهند که کارمندان، سایبرلوفینگ خود به این دلیل که"هر کس دیگری آن را انجام می‌دهد توجیه می‌کنند "
هنجارهای سرپرستان در تناسب سایبرلوفینگ متفاوت است. برخی از مدیران سایبر بوروکرات که احساس می‌کنند کارکنان هرگز نباید از وب سایت شرکت در محل کار، استفاده شخصی نمایند، در حالیکه دیگران که رویکردی سایبر اومانیست دارند و ایمان آورده اند که استفاده شخصی از وب می‌تواند به تعادل زندگی کارمندان کمک کند. (Anandarajan & Simmers 2004)
2-2-2)سایبرلوفینگ
2-2-2-1) تعاریفلیم، (2002) لیم و تئو، (2005)؛ بلانچارد و هنله، (2008) سایبرلوفینگ را سوء استفاده کارمندان از اینترنت تعریف کرده‌اند.
سایبراسلکینگ، سایبرلوفیگ و سایبربلدینگ اصطلاحات مورد استفاده برای توصیف فعالیت‏هایی است که در زمانی که افراد به ظاهر در محل کار هستند، وقت خود را در اینترنت تلف می‌کنند. (Mills et al.,2001)

سایبرلوفینگ به کارمندانی اشاره دارد که از دسترسی سازمانی به اینترنت و ایمیل، در ساعات کاری برای مقاصد غیر‌کاری استفاده می‌کنند (Lim,2002)، که می‌تواند شامل جوک، ایمیل، گشت و گذار در سایت های اینترنتی غیر‌کاری، خرید آنلاین، پیام های فوری، ارسال به گروه های خبری و دانلود موسیقی باشد.
زوقبی و الیوارس (2010) معتقدند که رفتارهای غیر اخلاقی و غیر‌قانونی از استفاده نادرست از تکنولوژی نشات می‌گیرد که می‌تواند هم به کارفرما و هم به کارمند آسیب برساند.
بلانچارد و هنله (2008) سایبرلوفینگ را در دو سطح تعریف کرده‌اند: سایبرلوفینگ جدی و سایبرلوفینگ جزئی. سایبرلوفینگ جزئی شامل "ارسال و دریافت ایمیل خصوصی در محل کار و همچنین گشت و گذار در وب سایت های اخبار و وب سایت های مالی و خرید آنلاین. و سایبرلوفینگ جدی شامل بازدید از وب سایت های هرزه‌نگاری، نگهداری از یک وب سایت خاص و تعامل آنلاین با دیگران از طریق اتاق های چت، وبلاگ ها، و عوامل تبلیغات، قمار آنلاین و دانلود موسیقی می‌باشد. p. 1078) (Blanchard &Henle,2008
این تمایل برای کارکنان به خودداری از انجام فعالیت کاری و انجام امور شخصی مانند مزایده در eBay، به عنوان یک نوع از غفلت شغلی طبقه بندی می‌شود. (Bennett and Naumann,2004)
در تعریف دیگر سایبرلوفینگ، به عنوان یک رفتار منحرف در زمینه گشت و گذار در اینترنت از سوی کارکنان در زمانی که باید کار کنند معرفی شده است. (Venegas,2009)
سایبرلوفینگ پدیده مرتبط با انحراف در محل کار است، که به یک مسئله اصلی برای شرکت‌های بزرگ تبدیل شده است. (Ackroyd and Thompson, 1999)
انحراف در محل کار اقداماتی داوطلبانه توسط اعضای سازمان است که باعث نقض قابل توجه هنجارهای سازمانی می‌شود به طوری که رفاه سازمان و یا اعضای آن تحت تاثیر قرار می‌گیرد. (Robinson & Bennett, 1995)
در واقع بسیاری از محققانی که در مورد سیاست‌های سازمانی مربوط به سایبرلوفینگ بحث می‌کنند، معتقدند که سایبرلوفینگ یک رفتار انحرافی است زیرا نقض کننده هنجارهای سازمانی می‌باشد. (Mills et al. , 2001; Mirchandani&Motwani, 2003; Siau et al. , 2002)
2-2-2-2) فعالیت‌های سایبرلوفینگاز آنجا که سوءاستفاده کارمندان از اینترنت مستلزم هزینههای زیادی برای سازمانها است و باعث پایین آمدن بهرهوری کارمندان می‌شود، لذا به نظر می‌رسد یافتن عامل محرک کارمندان جهت انجام چنین رفتاری بسیار مهم است و بنابراین میتوان سیاستها و برنامههای موثری در قبال این موضوع به سازمان‌ها ارائه کرد. بنابراین، این امر برای محققان ضروری است که به بررسی تأثیرات مثبت سایبر لوفینگ در کار بپردازند.
به همین دلیل این پژوهش در مورد نوعی رفتار مخرب در سازمان است که در رابطه با کامپیوتر و اینترنت بوده و روانشناسان صنعتی/سازمانی آن را سایبر لوفینگ نامیده‌اند.
ون دورن (2011) با بیان اینکه سایبرلوفینگ یک مبحث جدید در ادبیات علمی است و مطالعات گذشته سایبرلوفینگ عموماً تنها به یک جنبه از سایبرلوفینگ می‏پرداختند، به ابعاد مختلف سایبرلوفینگ پرداخته و آن را به عنوان یک ساختار چند بعدی مطرح کرده است که شامل چهار فعالیت سایبرلوفینگ، چهار رفتار از سایبرلوفینگ و مکان‏های سایبرلوفینگ می‌شود. نتایج به دست آمده توسط او حاکی از اعتبار این ساختار چندبعدی است. همچنین یافته‏های این تحقیق در مورد شیوع سایبرلوفینگ نشان داد که همه فعالیت‏ها و رفتارهای ناشی از سایبرلوفینگ در بین محیط‏های کاری وجود دارد.
در نهایت، سایبرلوفینگ زمانی که کارکنان از نظر احساسی و فیزیکی خسته اند، با شرط هوشیار بودن در این مورد، می‌تواند نتایج مثبتی برای کارکنان و سازمان به همراه داشته باشد.
چهار فعالیت سایبرلوفینگ در نظر گرفته شده در این مطالعه عبارتند از فعالیت‌های اجتماعی، اطلاعاتی، اوقات فراغت و فعالیت‌های عاطفی مجازی:
فعالیت‌های اجتماعی نظیر، ابراز خود و یا به اشتراک گذاری اطلاعات از طریق وبلاگها (مانند فیس بوک).
فعالیت اطلاعاتی مثل جستجوی اطلاعات و اخبار. ) به عنوان مثال سی ان ان(
فعالیت‌های اوقات فراغت، مثل فعالیت‌های مربوط به بازی های آنلاین و یا دانلود موسیقی. (به عنوان مثال یوتیوب)
فعالیت عواطف مجازی شامل تمام فعالیت‌های اینترنتی، که در سه فعالیت دیگر طبقه بندی نشده است. (به عنوان مثال فروشگاه آنلاین).
چهار رفتار سایبر لوفینگ شامل: رفتار‌های توسعه، بهبود، رفتار انحرافی و رفتار اعتیاد است.
رفتار توسعه قابلیت های یادگیری از سایبرلوفینگ را در نظر گرفته است.
رفتار بهبود سایبر لوفینگ را راهی برای بهبود یافتن از فعالیت‌های کاری، قلمداد می‌کند.
رفتار منحرف، سایبرلوفینگ را مانعی بر سر راه فعالیت‏های کاری می‏داند.
آخرین رفتار، رفتار اعتیادی است که با استفاده اجباری از سایبرلوفینگ در ارتباط است.
سایبر لوفینگ
فعالیت‌ها
رفتار ها
اجتماعی
اطلاعاتی
اوقات فراغت
عواطف مجازی
توسعه‌ای
بهبود
رفتارهای انحرافی
اعتیاد

شکل 2-1)رابطه بین فعالیت‌ها و رفتارهای سایبرلوفینگمنبع: ون دورن (2011)
در انتها این محقق فعالیت عواطف مجازی سایبر لوفینگ را غیر معتبر شناخته و از فعالیت‌های سایبرلوفینگ حذف شده است.
قبل از اینکه سایبرلوفینگ در عمل نقشی ایفا کند، فعالیت‏های دیگری غیر از اینترنت با پیامدهای واگرا ذکر شده است. (Whitty & Carr 2006) مثال‏ها عبارتند از: چت، آب خنک و یا وقت استراحت و یا سیگار. همچنین در آن زمان، سوال در مورد پیامدهای ناشی از این فعالیت‏ها مانند فعالیت‏های سایبرلوفینگ مطرح شد. کاهش بهره‏وری از یکسو و احتمال بالقوه‏ی توسعه و بهبود از سویی دیگر، از پیامدهای چنین رفتارهایی بود. (Van Doorn,2011)
2-2-2-3) نگرش های منفی نسبت به سایبرلوفینگپژوهشگران با توجه به سایبرلوفینگ به عنوان یک رفتار ناکارآمد، بر کاهش بهره‌وری، مسائل مربوط به آزار و اذیت و به طور کلی سوء استفاده از اینترنت تمرکز کردند و ادعا می‌کنند که استفاده از اینترنت می‌تواند نتایج نامطلوبی مانند از دست دادن مالکیت معنوی، پرونده های حقوقی آزار و اذیت جنسی، کاهش‌های بهره‌وری به دلیل گشت و گذار بیش از حد در وب، تهدیدات امنیتی و احتیاج به پهنای باند بیشتر برای شرکت‌ها را پدید آورد. (Simmers. 2002)
رفتار زیانبار هر گونه رفتاری عمدی است که توسط سازمان برای اجرای منافع مشروع خود مخالف تلقی می‌شود. (Vardi & Weitz, 2004)
جدول 1 خلاصه ای از مطالعاتی که سایبرلوفینگ به عنوان یک مخرب رفتار استنباط می نماید را ارائه می‌کند. هر چند این لیست جامع نمی‌باشد اما به درک ماهیت منفی از این پدیده کمک می‌کند، عباراتی مانند سایبراسلکینگ (Blok,2001) و سوء استفاده از اینترنت (Armstrong, Philips, & Saling, 2000) به منظور ارزیابی تاثیر منفی سایبرلوفینگ استفاده می‌شود.
برخی مطالعات بر جنبه های منفی سایبرلوفینگ توجه داشته‌اند و از آن بعنوان اعتیاد به اینترنت یاد کرده‌اند. (Armstrong, Phillips, & Saling, 2000)
مطالعات موجود در انحراف در محل کار رفتار اعم از کیفر تخطی از قانون از قبیل نادرستی و شایعه اذهان عمومی به عنوان مثال، (Skarlicki &Folger,1997) ، به غیبت به عنوان مثال (Goldberg & Waldman, 2000) و دیگر تخلفات جدی تر مانند تجاوز در محل کار به عنوان مثال, (Greenberg &Barling 1998)و سرقت کارمند به عنوان مثال (Greenberg & Scott, 1996)
تخلفات جدی تر مانند پرخاشگری در محل کار بعنوان مثال، (Greenberg & Barling, 1998) و سرقت کارمندان بعنوان مثال، (Greenberg & Scott, 1996) غیبت بعنوان مثال، (Goldberg & Waldman, 2000)
یک بررسی نیز نشان داد که سایبرلوفینگ شایع ترین دلیل حواس پرتی در کار بوده است. (Malachowski, 2005)
اگر کارمندان درگیر فعالیت‌های غیر قانونی شوند، سایبرلوفینگ می‌تواند سازمان را در معرض خطر قرار دهد (به عنوان مثال، دانلود موسیقی) و یا اینکه اگر یک محیط اذیت و آزار را از طریق مشاهده یا ارسال مطالب توهین آمیز ایجاد کند. (Lichtash, 2004;Mills et al. , 2001; Panko & Beh, 2002;Scheuermann & Langford, 1997)
تخمین زده می‌شود که در 20٪ تا 30٪ از شرکت‌ها یک کارمند به دلیل سایبرلوفینگ از جمله دسترسی به سایت های هرزه‌نگاری، قمار آنلاین و خرید آنلاین از کار اخراج شده است. (AOM, 2003; Case & Young, 2002; Greenfield & Davis, 2002).
برخی از این سایبرلوفینگ‌ها می‌تواند بی ضرر در نظر گرفته شود، به خصوص اگر در مدت زمان محدود (به عنوان مثال ارسال و دریافت ایمیل شخصی و یا چک کردن تیترهای خبری در (CNN.com) باشد. (Blanchard &Henle,2008)
2-2-2-4) تاثیرات سایبرلوفینگ بر احساسات کارکناناگر چه سایبرلوفینگ ممکن است تاثیر مثبتی بر کارکنان داشته باشد، تمام فعالیت‌های سایبرلوفینگ همان نتایج عملکرد مثبت را در پی نخواهد داشت.
تحقیق در مورد ایمیل، تاثیرات منفی که بر روی کار و احساسات کارکنان بر جای می گذارد را نشان می‌دهد. (Macklem,2006)
دلیل این است که منابع شخصی مانند انرژی و توجه، در پاسخ به ایمیل مورد نیاز است که بخشی از منابع در دسترس را برای مطالبات دیگر کاری کاهش می‌دهد. (Goode,1960)
این کاهش از منابع شخصی احتمالا منجر به تاثیر منفی خواهد شد. علاوه بر این ایمیل، یکی از دلایل اصلی منحرف کردن اذهان کارمندان از کار خود است(Fallows 2002, Macklem,2006).
مطالعات نشان داده اند که 28٪ از کارکنان بعد از بررسی ایمیل ها از کار خود منحرف می شوند(Fallows 2002) و 40٪ به وظیفه اصلی خود را بعد از ارسال ایمیل بر نمی گردند. (Macklem,2006)
لیم و چن 2009 همگام با این یافته ها، استدلال می‌کنند که انحراف در مورد ایمیل باعث به ایجاد تاثیر منفی می‌شود.
این فعالیت‌ها (فعالیت‌های آنلاین مثل ارسال ایمیل، خواندن خبر، خرید، فعالیت‌های بانکی، شبکه های اجتماعی و . . . ) به طور بالقوه منجر به اتلاف وقت، از دست دادن بهره‌وری، مشکلات امنیتی و مسئولیت کارفرما می‌شود. (Oswalt, 2003; Woolnaugh, 2008)
2-2-2-5) نگرش مثبت به سایبرلوفینگسایبرلوفینگ هنگامی مخرب است که دارای تبعات منفی برای سازمان، مانند از دست دادن بهره‌وری و یا هزینه‌های بالاتر برای شرکت باشد. هنگامی که قصد کارمند شانه خالی کردن از کار و یا تلافی علیه شرکت به وسیله کاهش کارایی خود و یا آورده های خود باشد، پس از آن سایبرلوفینگ رفتار زیانباری خواهد بود. اما مواردی وجود دارد که سایبرلوفینگ می‌تواند باعث به وجود آمدن شرایطی شود که در نهایت به نفع سازمان تمام شود، به نحوی که بتوان در شرایط خاص و با قرار دادن اطلاعات کافی در مورد این پدیده تا حدودی به کارمندان آزادی عمل داد. در ادامه به تحقیقاتی که با دیدی مثبت به سایبرلوفینگ، به بررسی آن پرداخته اند اشاره می‌شود.
امروزه بسیاری از جوانان در مطالعات کالج خود اولین موردی که می آموزند استفاده از بازی های ویدئویی و معافیت های آنلاین است. (Oravec,2002) پس این امر که سایبرلوفینگ بتواند پیامدهای مثبتی برای سازمان داشته باشد دست نایافتنی نخواهد بود و می‌توان با آموزش کارکنان و لحاظ کردن اوقاتی برای فعالیت‌های آنلاین کارمندان این رفتار مخرب را به رفتار مثبتی تبدیل کرد که باعث به ارمغان آمدن فوایدی نیز برای سازمان شود.
اگر چه سایبرلوفینگ به عنوان یک رفتار مخرب مشاهده شده، اما تحت برخی شرایط ممکن است آن را عملی مثبت تلقی نمود. لیم و همکاران در سال 2002 با انجام یک مطالعه تجربی در سنگاپور که برای ارزیابی استفاده کارمندان از اینترنت طراحی شده بود، دریافتند که اکثر پاسخ دهندگان با این امر موافق بودند که استفاده از اینترنت برای فعالیتهای غیر‌کاری برای آنها قابل قبول است. بازی های رایانه ای ممکن است همیشه اثرات مضر بر بهره‌وری کارکنان نداشته باشد. آنها می‌توانند برای کاهش اضطراب و تشویق مورد استفاده قرار گیرند. (Ovarec,2002)
علاوه بر این محققانی مانند کیم و بویر (2006) و لیم و چن (2009) بر هر دو جنبه مثبت و منفی سایبر لوفینگ اشاره کرده‌اند.
کیم و بویر (2006( استدلال کرده‌اند که تحت برخی شرایط سایبرلوفینگ می‌تواند منجر به رفتارهای مخرب و در نتیجه ضرر شود، درعین حال به عنوان منفعت هم سایبرلوفینگ می‌تواند با استفاده از فرصت‌های تفریحی سازنده به یادگیری بهتر توسط این فناوری به کارکنان کمک کند.
با وجود اینکه امکان سوء استفاده از اینترنت در محل کار وجود دارد، اما در بسیاری از مطالعات نشان داده شده است اغلب کارکنان از اینترنت برای کارهای شخصی کوتاه مدت یا در حین استراحت استفاده می‌کنند که برای سازمان مخل نیست و این زمان‏ها، اگر اینترنت هم در دسترس نباشد با سایر فعالیت‏های غیرکاری تلف می‌شود. (Urbaczewski and Jessup, 2002)
لیم و چن (2009) با تحقیق بر روی ارسال و دریافت ایمیل توسط کارکنان و مرور وب در بین دانش آموختگان مدرسه کسب و کار محلی به این نتیجه رسیدند که اگر چه ارسال و دریافت ایمیل های غیر کاری در واقع ممکن است برای فعالیت های کارکنان مضر باشد اما مرور اینترنت ممکن است در حقیقت فعالیت مثبتی باشد. چن معتقد است که مدیران نباید بیش از حد شتابزده در رد تمام فعالیت‌های غیر مولد سایبرلوفینگ عمل کنند.
برخی بر این باورند که کارمندانی که از اینترنت استفاده می‌کنند، کمتر احتمال دارد که برای انجام ماموریت ها دفتر کار را ترک کنند، کمتر با تلفن صحبت می‌کنند، و وقت کمتری برای خواندن کتاب، مجلات و روزنامه ها در طول روز کاری اختصاص می‌دهند. آنها همچنین استدلال می‌کنند که اینترنت به کارمندان برای دست یافتن به تعادل در زندگی خود، اجازه می‌دهد برای مثال، زمانی که افراد مجاز به انجام کسب و کار شخصی در اینترنت در ساعات ناهار خود هستند، در واقع بهره‌وری کارمند افزایش می یابد. (Surmacz, 2002)
2-2-2-5-1) تأثیر سایبرلوفینگ بر خلاقیت و دانش کارمندان سازمانکارمندانی که در تجربه استفاده از اینترنت در محل کار را دارند، ممکن است این تجربه به توسعه مهارت های مهم و دانشی که می‌تواند آنها را برای سازمان با ارزش تر کند، کمک نماید. (Anandarajan et al. , 2004; Anandarajan & Simmers, 2004; Belanger & Van Slyke, 2002; Sunoo, 1996)
همچنین سایبرلوفینگ می‌تواند اثرات مثبت دیگری، مثل افزایش خلاقیت را نیز در پی داشته باشد. (Block, 2001)
محققان پیشنهاد کرده‌اند که سایبرلوفینگ ممکن است یک راه موثر برای فرار از مشکلات کار باشد، (Block, 2001; Lavoie and Pychyl, 2001) همچنین سایبرلوفینگ می‌تواند نتایج مثبت، از جمله تحریک خلاقیت و حل مسأله تولید، ساعات کار طولانی قابل تحمل و افزایش رفاه کارکنان را در پی داشته باشد. (Oravec,2002)
تفریح و سرگرمی آنلاین زمانی سازنده است که با مسئولیت های کاری در حال بررسی همگام باشد و به افراد اجازه دهد از زمان های غیر قابل استفاده در محل کار، در راه‌هایی که آنها را به رویارویی با وظایف آینده با انرژی بیشتر و چشم انداز گسترده تر مجهز کند، استفاده کنند.(Ovarec,2002a)
مقدار مشخصی از استفاده اهل تفریح ​​و بازی برنامه های کاربردی کامپیوتر در شرایط مناسب می‌تواند به یادگیری منجر شود که ممکن است موجب ایجاد ارزش برای سازمان نیز شود. (Belanger & Van Slyke,2002)
هنگامی که افراد در وب گردی درگیر تفریح و بازی هستند، ممکن است از طریق درک بهتر از دانش موجود در سازمان و یا افزایش میزان دقت و صحت، به دانش آنها افزوده شود. (Belanger & Van Slyke,2002)
2-2-2-5-2) تأثیر مثبت سایبرلوفینگ بر استرس در محیط کار
با وجود پیامدهای منفی، سایبرلوفینگ نمی‌تواند همیشه اثرات مضر بر سازمان داشته باشد. محققان در تحقیقات خود به نتایجی مبنی بر سازنده بودن سایبرلوفینگ نیز دست یافته اند. مطالعات کمی فرصت ارائه استفاده تفریحی از اینترنت در محل کار را به رسمیت شناخته اند. وقتی که قصد کارمند از استفاده از اینترنت برای فرار از انجام کارهای روزمره و تخلیه اضطراب است، سایبرلوفینگ به رفتاری سازنده تبدیل می‌شود. (Lim and chen,2009)
استانتون (2002) در انجام پژوهشی، نشان داد که کاربران مکرر اینترنت از کاربرانی که کمتر به صورت متوالی از اینترنت استفاده می‌کنند، به سطوح بالاتری از رضایت شغلی دست می یابند. از سوی دیگر، در حال حاضر وب گردی (گشت‏وگذار در وب)، تاثیر مثبتی ایجاد می‌کند. تحقیقات نشان داده است که گشت و گذار در شبکه وب در حین کار، به طور کلی یک فعالیت لذت بخش است.
دلیل این است که گشت و گذار در شبکه اجازه می‌دهد تا کارکنان به طور موقت ذهن خود را از کار خارج کنند. (Simmers et al. 2008)
در این مفهوم، بازدید از صفحات وب یک استراتژی تسکین دهنده به کارکنان به وسیله مجوز استفاده از اینترنت در اوقات بیکاری آنها برای مقابله با تجارب منفی به وجود آمده در محل کار می‌باشد.
سایبرلوفینگ رفتاری است که کارکنان را قادر می‌سازد که به طور موقت از عوامل استرس زای کار فرار کنند و در نتیجه، موجب کاهش احساسات پریشان مرتبط با آنها است. (Henle and Blanchard,2008)
تفریح ​​و سرگرمی سازنده ممکن است به کارکنان اجازه دهد برای لحظه ای از وظایف خود که به طور منظم ارائه می‌دهند فرار کنند، این امر مانند سوپاپ اطمینان برای کسانی که با موقعیت های سخت و استوار مواجه هستند و یا ساعت های طولانی کار می‌کنند، زمان‏هایی جهت تجدید قوا ایجاد می‏ نماید. (Ovarec,2002b)
اگر چه سایبرلوفینگ با خود مشکلات بالقوه برای سازمان‌ها به همراه دارد (به عنوان مثال کاهش پهنای باند، مسئولیت حقوقی) ولی اگر آن را یک ابزار مفید مدیریت تنش کارمندان بدانیم، این مشکلات ممکن است جبران شود.
همان طور که گزارش شده تعداد زیادی در حدود 82 درصد از کارکنان در محل کار احساس استرس دارند (شرکت مارلین، 2001) و گزارش موسسه برآورد استرس آمریکا که هزینه‌های استرس سازمان‌های ایالات متحده بیش از 300 میلیارد دلار در سال در کاهش بهره‌وری و افزایش غیبت، گردش مالی، حوادث و هزینه‌های پزشکی و حقوقی است.
بنابراین، سازمان نیاز به در نظر گرفتن تعاملی بین اثرات مثبت و منفی سایبرلوفینگ، که ممکن است در کارکنان رفاه و بهره‌وری و تعهدات جدی به همراه داشته باشد ایجاد کند. اگر تحقیقات در آینده نشان می‌دهد که سایبرلوفینگ یک ابزار موثر مقابله با استرس در محل کاراست، کارفرمایان با شغل هایی با استرس بالا ممکن است مقداری از سایبرلوفینگ را به منظور خنثی کردن اثرات عوامل استرس زا تحمل کنند. (Henle and Blanchard,2008)
نتایج تحقیقات محققان دانشگاه ملی سنگاپور با عنوان "تاثیر وب‌گردی بر تعاملات روانی" نشان می‌دهد که اختصاص مدت کوتاهی برای وب‌گردی از سوی کارمندان تاثیر بهتری نسبت به سایر فعالیت‌ها مانند ارسال ایمیل و یا فعالیت بدون وقفه دارد.
در نتایج این تحقیقات آمده است: جست‌وجو در اینترنت برای کارمندان نقش ترمیمی و تجدید قوا دارد و افرادی که در طول زمان فعالیت کاری خود از وب‌گردی اجتناب می کنند، نسبت به افرادی که این کار را انجام می‌دهند از بازدهی کاری کم‌تری برخوردارند.
در تحقیقی مشخص شد که 56٪ از کارمندانی که از اینترنت به دلایل شخصی استفاده می‌کنند، گزارش می‌دهند که این امر به آنها کمک می‌کند تا بهتر شغل خود را انجام دهد و یا به سادگی باعث می‌شود آنها شادتر شوند و یا استرس کمتری داشته باشند. (Greengard, 2000)
2-2-2-5-2-1) روش های مقابله با استرسدو دسته از روش های مقابله با استرس وجود دارد: متمرکز بر مسئله و متمرکز بر احساسات.
روش های متمرکز بر مسئله، خواستار تغییر هدف یا مدیریت عوامل استرس زا بوده و شامل چیزهایی مانند جمع آوری اطلاعات، تولید راه حل ها، تشکیل یک طرح عملیاتی، طراحی بر اساس تجربیات گذشته و یا افزایش تلاش بوده است.
در مقابل از نظر فولکمن و همکاران(1986) تمرکز بر احساسات، تلاش های تقابل با برخورد و یا کاهش احساسات رنج آور در ارتباط با عوامل استرس زا را خواستار است. (به عنوان مثال نادیده گرفتن مشکلات، به امید یک معجزه بودن، دعا، خواب، فاصله گرفتن از عوامل استرس زا) سایبرلوفینگ می‌تواند به عنوان روش مقابله ای متمرکز بر احساسات و به طور خاص، یک استراتژی تقابل اجتناب-فرار مشخص شود. روش های فرار و اجتناب تاکید بر اجتناب یا فرار از استرس از طریق روش های رفتاری مانند خواب، غذا خوردن، نوشیدن، سیگار کشیدن، و یا با استفاده از کنترل مواد می باشند.سایبرلوفینگ رفتار دیگری است که کارکنان را قادر می‌سازد که به طور موقت از عوامل استرس زای کار و در نتیجه کاهش احساسات پریشانی مرتبط با آنها، فرار کنند. (Henle and Blanchard,2008)
هنله و بلانچارد 2008 معتقدند که سازمان‌ها اگر مایل به کاهش سایبرلوفینگ هستند علاوه بر نظارت مداوم بر سطح استرس، به سطوح پایین از حجم کار نیز باید توجه نمایند، در واقع این دو محقق معتقدند که سطح استرس پایین و حجم کار پایین منجر به کاهش سایبرلوفینگ خواهد شد. همچنین آنها معتقدند که کارفرمایان می‌توانند سایبرلوفینگ را با استفاده از یک سیاست الکترونیکی منع این رفتار و اعمال تحریم برای کارکنان نقض کننده این سیاست، کاهش دهند.
سیاست استفاده الکترونیکی باید مجاز و یا ممنوع بودن استفاده از ایمیل و اینترنت در محل کار، هر گونه نظارت و یا فیلتر کردن نرم افزار که استفاده خواهد شد و تحریم ها برای نقض کنندگان این سیاست را توصیف کنند. (Flynn, 2001)
اگرچه سایبرلوفینگ با نقش بیش از حد کاهش می یابد، اما در مقابل افزایش این عامل استرس زا به عنوان یک راه برای کاهش سایبرلوفینگ به احتمال زیاد می‌تواند برای کارکنان بسیار پر تنش باشد.
(Perrewe et al. ,2005)
در جدول دو به صورت خلاصه نگاه مثبت به سایبرلوفینگ و پیامد‌های آن ذکر شده است.
2-2-2-6) علل گرایش کارکنان به سایبرلوفینگتحقیقات قبلی نشان داده است، زمانی افراد درگیر در رفتارهای انحرافی محل کار می شوند، که درک آنها از پیامدهایی که برای سازمان در پی دارند در کمترین حد است. (Hollinger & Clark 1983, cited in Lim and Teo2005)
در تحقیق دیگری که لیبرمن و همکاران (2011) انجام دادند نگرشهای شغلی کارکنان، ویژگیهای سازمانی، نگرش نسبت به سایبرلوفینگ و بقیه رفتارهای بیهوده غیر اینترنتی که به عنوان سابقهای برای رفتارهای سایبرلوفینگی وجود دارد، از علل این پدیده معرفی شده است. در این تحقیق درک از رفتار همکاران و پشتیبانیهای مدیریت برای استفاده از اینترنت سوال هایی است که محقق به عنوان پیش زمینههایی استفاده از سایبرلوفینگ معرفی نموده است. همچنین عنوان شده است که جهت کاهش رفتارهای سایبرلوفینگی بررسی هر دو عامل فردی و سازمانی در محل کار لازم است.
شایان ذکر است که تحقیقات اخیر در مورد سوء استفاده از اینترنت نیز نشان داده است که مردان به ویژه مردان جوان با احتمال بیشتری نسبت به زنان در محل کار، از اینترنت سوء استفاده می‌کنند. (Garrett and Danziger, 2008)
همچنین تحقیقات میان افرادی که کم انگیزه هستند نیز نشان داد که در میان آنها احتمال بیشتری برای سوء استفاده از اینترنت در محل کار وجود دارد. (Yellowees and Marks, 2007; Higgins et al. , 2008)
پیرسون و آدام (2007) دریافتند که مدیران و افراد جوان تا به حال بالاترین گرایش به سایبرلوفینگ را داشته‌اند در حالی که جنسیت، فرهنگ، سال خدمت و وضعیت پرداخت به طور قابل توجهی به این رفتار مربوط نیست.
همانطور که پیش تر نیز ذکر شد هنله و بلانچارد (2008)دو عامل استرس و حجم کار را با سایبرلوفینگ مرتبط میدانند و معتقدند که با اجازه دادن به کارکنان به استفاده از اینترنت در محل کار می‌توان این 2 عامل را بخوبی کنترل کرد.
2-2-2-6-1) ارتباط گرایش به سایبرلوفینگ و عدالت در سازمانتحقیقات اولیه مدارکی را یافتند که عدالت رویهای، مقدمه گشت زنی اینترنتی در محیط کار میباشد. درک عدالت رویهای بر گشت زنی اینترنتی تاثیر گذار است؛ زیرا رویه غیرمنصفانه، کارمند را در تضاد با قوانین سازمان قرار می‌دهند. زوقبی (2008)در تحقیقات خود پیش بینی می‌کند که این تضاد هنجار با قوانینی است که باعث می‌شود کارمندان با مشغول شدن به گشت زنی اینترنتی به انتقامجویی از سازمان بپردازند.
علاوه بر این، زوقبی (2006) نشان داد که بی عدالتی تعاملی تحت تاثیر سایبرلوفینگ است بدین صورت که سایبرلوفینگ با تهدید و ارعاب باعث برانگیخته شدن احساس بی عدالتی در سازمان می‌شود.
یکی از دلایل استفاده از پدیده گشت زنی تفریحی اینترنتی در محیط‌های کاری استنباط کارکنان از عدالت سازمانی میباشد. در این راستا تحقیقات موجود در زمینه رفتار سازمانی مباحث نظری و نیز شواهد تجربی جدیدی را بنیان گذاشته، که حاکی است بی عدالتی سازمانی اغلب منجر به وقوع انحراف در محل کار می‌شود. (Aquino et al. , 1999; Greenberg & Barling, 1998; Skarlicki & Folger, 1997)
در تحقیق دیگر که زوقبی در سال 2006 انجام داد، عدالت سازمانی و رابطه آن با گشت زنی اینترنتی از جنبه رفتار کارکنان جهت مقابله به مثل با قوانین و مجازاتهای رسمی سازمانها مورد بررسی قرار گرفت. این مطالعه به بررسی میان عدالت تعاملی، که نوع خاصی از درک عدالت سازمانی است و منعکس کننده چگونگی ارتباطات فرد با قدرت در سازمان است با انحرافات اینترنتی محل کار به عنوان یک دسته رفتار منحرف، میپردازد و نشان می‌دهد که کارکنان جهت مقابله به مثل در مقابل اینگونه رفتار سازمانها از سایبرلوفینگ استفاده می کنند.
در لیم ( 2002)، با استفاده از چارچوب نظری ارائه شده توسط تبادلات اجتماعی، عدالت سازمانی و خنثی سازی، توجهها به سمت قسمت های رفتاری نامناسب اینترنتی و استفاده از تکنیکهای خاص جهت اصلاح این سوءرفتارها در محیطهای کاری جلب شده است. در این تحقیق مدلی ارائه شده که وقتی اشخاص سازمان خود را به صورت ناعادلانه در زمینه های توزیعی، رویهای و تعاملی درک کنند، به احتمال زیاد از گشتزنی اینترنتی استفاده خواهند کرد. مدل مذکور در ذیل نشان داده شده است.
استعاره از طرز تفکر کارکنان
سایبرلوفینگ
عدالت تعاملی
عدالت رویه ای
عدالت سازمانی

شکل 2-2)منبع: لیم، 2002، ص 681
نتایج قابل توجهی که در تحقیقات لیم و ویوون( 2002) به دست آمده است نشان داد که اصولی بر روابط و تبادل درک مشکلات مطرح شده توسط فن آوری جدید حاکم است. آنها معتقدند کارمندانی که ناراضی هستند در کارشان بی عدالتی احساس می‌کنند، دلیل تمایل به سایبرلوفینگ در این کارمندان برای درمان این ناعدالتی ها و برگشت به رابطه عادلانه بوده است.
لیند و تایلر(1988) معتقدند که عدالت رویه ای زمانی وجود دارد که روشی مجسم از انواع خاصی از اصول هنجاری گسترده پذیرفته شده باشد. تایلر (1998) بر تاثیر قوی و مثبت عدالت رویه ای در کاهش تضاد در درون سازمان معتقد است.