–15

معاونت پژوهش و فن آوری
به نام خدا
منشور اخلاق پژوهش
با یاری از خداوند سبحان و اعتقاد به این که عالم محضر خداست و همواره ناظر بر اعمال انسان و به منظور پاس داشت مقام بلند دانش و پژوهش و نظر به اهمیت جایگاه دانشگاه در اعتلای فرهنگ و تمدن بشری، ما دانشجویان و اعضاء هیات علمی واحدهای دانشگاه آزاد اسلامی متعهد می‌گردیم اصول زیر را در انجام فعالیت های پژوهشی مد نظر قرار داده و از آن تخطی نکنیم:
1- اصل حقیقت جویی: تلاش در راستای پی جویی حقیقت و وفاداری به آن و دوری از هرگونه پنهان سازی حقیقت.
2- اصل رعایت حقوق: التزام به رعایت کامل حقوق پژوهشگران و پژوهیدگان (انسان، حیوان و نبات) و سایر صاحبان حق
3- اصل مالکیت مادی و معنوی: تعهد به رعایت کامل حقوق مادی و معنوی دانشگاه و کلیه همکاران پژوهش
4- اصل منافع ملی: تعهد به رعایت مصالح ملی و در نظر داشتن پیشبرد و توسعه کشور در کلیه مراحل پژوهش
5- اصل رعایت انصاف و امانت: تعهد به اجتناب از هرگونه جانب داری غیر علمی و حفاظت از اموال، تجهیزات و منابع در اختیار
6- اصل رازداری: تعهد به صیانت از اسرار و اطلاعات محرمانه افراد، سازمان‌ها و کشور و کلیه افراد و نهادهای مرتبط با تحقیق
7- اصل احترام: تعهد به رعایت حریم‌ها و حرمت‌ها در انجام تحقیقات و رعایت جانب نقد و خودداری از هرگونه حرمت شکنی
8- اصل ترویج : تعهد به رواج دانش و اشاعه نتایج تحقیقات و انتقال آن به همکاران علمی و دانشجویان به غیر از مواردی که منع قانونی دارد.
9- اصل برائت: التزام به برائت جویی از هرگونه رفتار غیرحرفه‌ای و اعلام موضع نسبت به کسانی که حوزه علم و پژوهش را به شائبه‌های غیرعلمی می‌آلایند.

تقدیم به:
زیبا ترین واژه های هستی ام پـدر و مـادرم
و خواهر مهربانم

با تشکر از اساتید گرامی
دکتر محمد علی رهگذر
دکتر محسن ابوطالبی
مهندس کیوان مصیبی
فهرست مطالب
عنوان صفحه
چکیده1
فصل اول « کلیات »
1-1 مقدمه3
1-2 بیان مسئله4
1-3 هدف از تحقیق5
1-4- متدلوژی تحقیق5
فصل دوم « ادبیات تاریخچه »
2-1 مقدمه 7
2-1-1 پایداری 7
2-1-2 جا به جایی های زمین و اثرات آن 9
2-1-3 کارائی سیستم نگهدارنده و پوشش دائمی 9
2-2 روش های تحلیل پوشش9
2-2-1 بارهای وارد بر پوشش تونل 9
2-2-1-1 فشار زمین 10
2-2-1-2 فشار آب 13
2-2-1-3 بار مرده 13
2-2-1-4 سربار 14
2-2-1-5 واکنش بستر 14
2-2-1-6 اثر زلزله15
2-3 تئوریهای تخمین مقدار بار وارد بر پوشش 17
2-3-1 تئوری ترزاقی 18
2-2-2 تئوری بلا (balla-1961) 21
فصل سوم « معادلات تعادل و حل آنها »
3-1 معادله اساسی رفتار دینامیکی25
3-2 حل معادلات دینامیکی تعادل27
3-2-1- بکار بستن طرح انتگرال در Plaxis28
فصل چهارم « مدل‌سازی عددی، ارائه نتایج، نتیجه گیری و طراحی»
4-1 مشخصات هندسی مدل33
4-2 مشخصات مصالح34
4-3 مشبندی مدل34
4-4 فازبندی و محاسبات36
4-4-1 فاز اول: محاسبه تنشهای برجا37
4-4-2 فاز دوم: حفاری تونل و نصب همزمان پوششها38
4-4-3 فاز سوم: محاسبه نیروی ایجاد شده در پوشش در اثر فشار خاک اطراف تونل39
4-4-4 فاز دوم: اعمال شتاب زلزله به سنگ بستر و محاسبه نیروها و تغییرشکل های ایجاد شده در تونل و خاک اطراف40
فصل پنجم « بحث و نتیجه‌گیری »
5-1 ارائه نتایج و مقایسه43
5-2 نیروهای ایجاد شده در پوشش تونل44
5-2-1بررسی نوع خاک و نوع زلزله و فاصله سنگ بستر تاتونل در نیروهای داخلی پوشش‌ها46
5-2-2 طراحی پوشش های تونل48
5-2-3 جابه جایی ایجاد شده در سطح خاک و المان های پوشش تونل51
5-2-4 بررسی تراکم خاک ماسه‌ای و نوع زلزله و فاصله سنگ بستر تاتونل در تاریخچه جا‌به‌جایی 52
5-2-4-1 بررسی میزان تحکیم خاک رسی و نوع زلزله و فاصله سنگ بستر تاتونل در تاریخچه جا‌به‌جایی 60
منابع69

فهرست جداول
عنوان صفحه
جدول 2-1) مقادیر FH و FB و FC براساس Ф 22
جدول 4-1) مشخصات هندسی مدل33
جدول 4-2) مشخصات کامل مصالح خاکی34
جدول 4-3) مقادیر nc جهت مش بندی35
جدول 5-1) مشخصات تونل های مدل سازی شده44
جدول 5-2) حداکثر نیروی برشی و لنگر خمشی ایجاد شده در مدلها46
جدول 5-3) طراحی برشی پوشش های بتنی تونل49
جدول 5-4) طراحی خمشی پوشش های بتنی تونل50
جدول 5-5) حداکثر جابه جایی قائم در سطح خاک و جداره تونل را در فاز سوم (اعمال انقباض) بیان می کند.51

فهرست شکل‌ها
عنوان صفحه
شکل 2-1) مقطعی از یک تونل و زمین اطراف آن11
شکل 2-2 عملکرد فشار زمین بر روی پوشش ( λ ضریب فشار جانبی زمین، t و R0 ضخامت و شعاع خارجی پوشش ) (3)12
شکل 2-3) فشار هیدرواستاتیک(Pw1فشار آب در تاج تونل و Re شعاع تا مرکز پوشش)13
شکل 2-4) عکسالعمل بستر مستقل از جابهجایی15
شکل 2-5) فرضیات تئوری فشار خاک ترزاقی 19
شکل 2-6) فشار خاک در عمق های بیشتر 20
شکل2-7 اصول تئوری بلا 22
شکل 3-1) تغییر نسبت میرایی بحرانی نرمال شده با فرکانس زاویه ای26
شکل 4-1) مدلهای هندسی تونل در نرمافزار PLAXIS33
شکل 4-2) شکل کلی المان 15 گرهای مثلثی35
شکل 4-3) نمای کلی مشبندی تونل و محیط اطراف36
شکل 4-4) نمای تنش‌های برجای محاسبه شده توسط نرم افزار (سنگ بستر در عمق 10 متری)37
شکل 4-5) نمای تنش‌های برجای محاسبه شده توسط نرم افزار (سنگ بستر در عمق 100 متری)38
شکل 4-6) تونل حفاری شده و پوشش ها پس از نصب38
شکل 4-7) تغییر شکل های تونل پس از اعمال انقباض39
شکل 4-8) شتاب نگاشت زلزله Northridge40
شکل 4-9) شتاب نگاشت زلزله Chi Chi –Taiwan41
شکل 4-10) نمونه ای از تغییر شکل های تونل و خاک اطراف در اثر زلزله41
شکل 5-1) نمونه‌ی نمودار برش ایجاد شده در پوشش تونل تحت بار زلزله برای مدل T1045
شکل 5-2) نمونه‌ی نمودار خمش ایجاد شده در پوشش تونل تحت بار زلزله برای مدل T1045
شکل 5-3) دامنه فوریه زلزله های اعمالی الف- زلزله Northridge ب- زلزله Chi Chi47
شکل 5-4) دامنه فوریه زلزله های اعمالی الف- زلزله Northridge ب- زلزله Chi Chi50
شکل 5-5) محل قرارگیری نقاط کنترل جابه جایی51
شکل 5-6) تاریخچه جابه جایی افقی نقاط کنترلی در مدل T152
شکل 5-7) تاریخچه جابه جایی قائم نقاط کنترلی در مدل T152
شکل 5-8) تاریخچه جابه جایی افقی نقاط کنترلی در مدل T253
شکل 5-9) تاریخچه جابه جایی قائم نقاط کنترلی در مدل T253
شکل 5-10) تاریخچه جابه جایی افقی نقاط کنترلی در مدل T354
شکل 5-11) تاریخچه جابه جایی قائم نقاط کنترلی در مدل T354
شکل 5-12) تاریخچه جابه جایی افقی نقاط کنترلی در مدل T455
شکل 5-13) تاریخچه جابه جایی قائم نقاط کنترلی در مدل T455
شکل 5-14) تاریخچه جابه جایی افقی نقاط کنترلی در مدل T556
شکل 5-15) تاریخچه جابه جایی قائم نقاط کنترلی در مدل T556
شکل 5-16) تاریخچه جابه جایی افقی نقاط کنترلی در مدل T657
شکل 5-17) تاریخچه جابه جایی قائم نقاط کنترلی در مدل T657
شکل 5-18) تاریخچه جابه جایی افقی نقاط کنترلی در مدل T758
شکل 5-19) تاریخچه جابه جایی قائم نقاط کنترلی در مدل T758
شکل 5-20) تاریخچه جابه جایی افقی نقاط کنترلی در مدل T859
شکل 5-21) تاریخچه جابه جایی افقی قائم کنترلی در مدل T859
شکل 5-22) تاریخچه جابه جایی افقی نقاط کنترلی در مدل T960
شکل 5-23) تاریخچه جابه جایی قائم نقاط کنترلی در مدل T960
شکل 5-24) تاریخچه جابه جایی افقی نقاط کنترلی در مدل T1061
شکل 5-25) تاریخچه جابه جایی قائم نقاط کنترلی در مدل T1061
شکل 5-26) تاریخچه جابه جایی افقی نقاط کنترلی در مدل T1162
شکل 5-27) تاریخچه جابه جایی قائم نقاط کنترلی در مدل T1162
شکل 5-28) تاریخچه جابه جایی افقی نقاط کنترلی در مدل T1263
شکل 5-29) تاریخچه جابه جایی قائم نقاط کنترلی در مدل T1263
شکل 5-30) تاریخچه جابه جایی افقی نقاط کنترلی در مدل T1364
شکل 5-31) تاریخچه جابه جایی قائم نقاط کنترلی در مدل T1364
شکل 5-32) تاریخچه جابه جایی افقی نقاط کنترلی در مدل T1465
شکل 5-33) تاریخچه جابه جایی افقی نقاط کنترلی در مدل T1465
شکل 5-34) تاریخچه جابه جایی افقی نقاط کنترلی در مدل T1566
شکل 5-35) تاریخچه جابه جایی قائم نقاط کنترلی در مدل T1566
شکل 5-36) تاریخچه جابه جایی افقی نقاط کنترلی در مدل T1667
شکل 5-37) تاریخچه جابه جایی قائم نقاط کنترلی در مدل T1667
چکیدهتونل ها و سازه های زیرزمینی از جمله سازه های پر اهمیت و رو به رشد در شرایط توسعه سازندگی کشورمان می باشند.اهمیت پرداختن به ضوابط و دستورالعمل های طراحی لرزه ای تونل ها با توجه به رشد چشمگیر ساخت و بهره برداری متروهای شهری نظیر متروی تهران، اصفهان، شیراز و... مشهود است. سازه تونل ها و ایستگاه های مترو که جزء سازه های زیرزمینی پر اهمیت محسوب می شوند، به خاطر حجم سنگین و وسعت مدل هندسی و همچنین تنوع بسیار زیاد در تکنیک های طراحی و اجرا، جزء دشوارترین طراحی های لرزه ای سازه ها محسوب می گردد. اثرات مدفونی سازه ها، فشار سرباره خاک، اندرکنش محیط خاک جداره ای با تونل، بارگذاری فشار آب منفذی و جریان آب، بارگذاری دینامیکی قطارها و واگن ها به دشواری این مدل سازی دینامیکی می افزاید. در این پژوهش از دیدگاه مهندسی زلزله به مدل سازی این سازه ها با رویکرد اندرکنش دینامیکی خاک وسازه می پردازیم. اندرکنش خاک وتونل به صورت مستقیم و در نرم افزار Plaxis مدل سازی شده است. مدل سازی تماما در فضای دوبعدی بوده است. پوشش تونل به صورت المان های بتنی لولا شده در نظر گرفته شده و مصالح خاکی در چهار نوع ماسه معمولی، ماسه متراکم، رس معمولی و رس پیش تحکیم یافته منظور شده است. همچنین سنگ بستر در دو عمق متفاوت 10 و 100 متر در نظر گرفته شد. در تحلیل دینامیکی نیز از دو نوع زلزله با محتوای فرکانسی متفاوت استفاده شده است. در پایان نیز به بررسی هر حالت در شرایط لرزه ای مختلف پرداخته شده است.
کلمات کلیدی: تونل، پوشش‌های تونل، اندرکنش خاک و سازه، مدلسازی اجزا محدود

فصل اول
« کلیات »

1-1 مقدمهکشور ایران به عنوان یکی از مناطق زلزله خیز جهان همواره در طی سالیان گذشته در معرض زلزله های ویران کننده ای قرار داشته است. شرایط طبیعی و زمین شناسی ایران از نقطه نظر وقوع زلزله به طورجدی در دستورکار مهندسین و برنامه ریزان قرار گرفته است. با توجه به اینکه تونل های بسیاری در مناطق زلزله خیز احداث شده و یا در دست ساخت قرار دارند، طراحی ایمن آنها در برابر زلزله از اهمیت و جایگاه ویژه ای برخورداراست. بررسی دقیق پایداری لرزه ای تونلها از مسائل پیچیده در حوزه سازه ها است. تنوع خواص دینامیکی بدنه تونل و گوناگونی جنس و ضخامت خاک که می توانند در انتقال، تضعیف و تقویت امواج زلزله نقش اساسی داشته باشند، وجود یا عدم وجود گسل فعال در محدوده محور تونل، ویژگی های زلزله مانند فاصله مرکز زلزله تا تونل، شدت و طول زمان وقوع زلزله، نوع و امتداد امواج رسیده به تونل و محتوی فرکانسی امواج، همه از عواملی هستند که درپاسخ دینامیکی تونل نقش به سزایی دارند.
به طور کلی تونلها، سازه هایی سه بعدی، عظیم، نا همگن، غیرایزوتروپ و غیر ارتجاعی هستند که در اندر کنش با شالوده و آب مخزن می باشند. مدلهای عددی که بتوانند تمام عوامل فوق را در نظر بگیرند از پیچیدگی زیادی برخوردار خواهند بود. بسته به اینکه کدام یک از شرایط فوق به طور مشخص حاکم بر مسئله باشد مدل می تواند آن پارامتر را ملحوظ نموده و به منظور یافتن رفتار واقعی تر تونل آنها را در نظر بگیرد. در سالهای اخیر پیشرفتهای صورت گرفته در هر دو زمینه نرم افزار و سخت افزار کامپیوتر بسیاری از این مشکلات را خصوصا در زمینه مدل کردن هندسه سه بعدی بدنه تونلها و رفتار غیر خطی و غیر ارتجاعی خاک قابل حل نموده است. به همین نسبت پیشرفتهای صورت گرفته در زمینه روشهای آزمایشگاهی و صحرایی در ارزیابی خواص دینامیکی مصالح تونل و نتایج حاصل از آزمایش های ارتعاش اجباری تونلها و ثبت پاسخ تونلها در برابر زلزله های واقعی در جهت تصحیح و اعتبار بخشیدن به روشهای عددی و تحلیلی بسیار موثر بوده است.1-2 بیان مسئلهبا توجه به دامنه کاربرد تونلها در کشور لرزه خیز ایران، تحلیل دینامیکی این گونه تونلها از اهمیت ویژه ای برخوردار است. روشهای مختلفی تاکنون برای پیش بینی رفتار انواع مختلف تونلها توصیه و بکار رفته است. روش شبه استاتیکی که بر مبنای تحلیلهای تعادل حدی قرار گرفته است، هر چند با کاربرد آسان و فرضیات ساده ایمنی تونل را ارائه می دهد، اما در کنار این مزایا روش شبه استاتیکی، بعضاً می تواند به نتایج بسیار بدبینانه نسبت به پایداری لرزه ای سازه منجر شود که خود به ارائه طرحی غیراقتصادی ختم می گردد.
امروزه با پیشرفت روزافزون و فراگیرشدن کامپیوتر، استفاده از روشهای عددی در تحلیل و طراحی تونلها در مقابل زلزله بمراتب از گذشته بیشتر شده است. انتخاب مدل رفتاری مناسب مهمترین فاکتور در آنالیز با روشهای اجزای محدود یا تفاضل محدود تونلها، برای مدل کردن رفتار تنش کرنش پوشش می باشد. به دلیل اینکه رفتار خاک الاستیک خطی نیست، استفاده از چنین مدلهایی می تواند به نتایج غیرایمن و غیر اقتصادی منجر شود. همچنین در حین ساخت تونل و بعد از آن مسیرهای مختلفی از تنش همراه با دوران جهت تنشهای اصلی در خاکریز رخ می دهند که در نتیجه مدلهای الاستیک غیرخطی نیز قادر به در نظر گرفتن وابستگی رفتار به مسیر تنش که در اثر رفتار غیرارتجاعی خاک حادث می شود، نمی باشند. در همین راستا سعی می شود در این تحقیق پاسخ دینامیکی تونلها با استفاده از مدلهای الاستوپلاستیک تحلیل شود. نرم افزار اصلی مورد استفاده PLAXIS V8.5 می باشد که در حال حاضر بصورت گسترده ای در مسائل مکانیک خاک مورد استفاده قرار می گیرد.1-3 هدف از تحقیقتونلها از جمله سازه های ژئوتکنیکی هستند که گسیختگی در آنها می تواند منجر به خسارات جبران ناپذیری گردد، از اینرو در طراحی آنها لازم است تمام کنترلها و حساسیتهای لازم بعمل آید. یکی از این موارد، کنترل پایداری تونل در طول زلزله و بعد از آن میباشد. بررسی دقیق پایداری تونلها در برابر زلزله از پیچیده ترین مسایل در حوزه سازه ها است. علت این مسئله این است که مجموعه معلومات و روابط بین آنها در تحلیل این مسئله بسیار متنوع و متفاوت است. با توجه به وسعت کاربرد تونلها و همچنین لرزه خیزی کشور ایران، برآورد ایمنی لرزه ای تونلها نقش ارزنده ای دارد.
1-4- متدلوژی تحقیق
در این تحقیق پاسخ غیر خطی پوشش تونل های حفاری شده با دستگاه TBM در برابر زلزله با استفاده از مدل موهر-کلمب که یک مدل الاستوپلاستیک می باشد، بدست می آید. با استفاده از این روش پاسخ دو بعدی تونل در حالت کرنشهای صفحهای در برابر زلزله محاسبه می شود. برای انجام تحلیل ها از روش اجزاء محدود (F.E.M) و با استفاده از نرم افزار PLAXIS 8.5 Professional استفاده خواهد شد. در این نرم افزار معادلات دینامیکی حرکت با انتگرال گیری به روش نیومارک حل می شود. برای انجام مطالعات موردی از اطلاعات موجود در راهنمای نرمافزار برای هندسه تونل و نوع و مشخصات مصالح آن استفاده می شود.

فصل دوم
« ادبیات تاریخچه »

2-1 مقدمه
تونلسازی دارای سابقه بسیار طولانی است. سابقه ای که از ساخت غارها توسط انسانهای نخستین برای محافظت در برابر عوامل محیطی (سرما و گرما و...) شروع و در چند دهه اخیر همراه با توسعه صنعتی جوامع، رشد روز افزونی به خود گرفته است. در این بین لزوم بهینه سازی پوشش تونلها که ناشی از افزایش دانش مربوط به علوم زمین و اطلاعات آزمایشگاهی است بر هیچ کس پوشیده نیست. این موضوع از نقد پوشش تونلهای ساخته شده که عموماً عملکرد رضایت بخشی داشتند ولی طراحی جدار آنها کم و بیش محافظه کارانه بوده توسط پک و همکارانش (1969) و با توجه به نتایج اندازه گیریهای انجام شده شروع شد و امروزه با پیشرفت تکنولوژی ادامه دارد.[1]
از آنجا که اکثر تونلهای شهری در زمینهای نرم حفاری می‌شوند، سه نیاز اصلی طراحی و اجرای موفق یک تونل در خاک نرم را می توان به صورت زیر بیان نمود :
2-1-1 پایداری
اولین مسئله پیش از حفر تونل، بررسی پایداری آن می باشد. بررسی پایداری از این جهت که بتوان پیش بینی کرد قسمت های مختلف تونل از نظر پایداری در کدام یک از رده های زیر قرار می گیرد(2):
الف ـ برای همیشه پایدار است.
ب ـ تا مرحله نصب سیستم نگهداری دائم پایدار است.
ج ـ اصولاً پایدار نیست.
در صورتی که تمام یا قسمت هایی از تونل نیاز به سیستم نگهداری داشته باشد، باید این سیستم را تحلیل، طراحی و اجرا کرد.
در برخی از روشهای تحلیل مانند روشهای کرش و کرش اصلاح شده، فقط توده زمین به صورت یک محیط پیوسته در نظر گرفته می شود و میزان تغییر شکل ها و تنها در اطراف حفره مورد بررسی قرار می گیرد. به این گونه روشها، روشهای مبتنی بر بارگذاری خارجی گفته می شود. در نوع دیگر روشهای مبتنی بر بارگذاری خارجی، پوشش تونل به عنوان سازه ای که توسط فنرهای شعاعی و مماسی در اندرکنش با توده زمین هستند، در نظر گرفته می شوند. روشهای Metrogiprotrans و تیر بر بستر الاستیک از این نوعند.
در مقابل روشهای مبتنی بر بارگذاری خارجی، روشهایی وجود دارند که بر اساس تغییر شکلها و تنشهای ایجاد شده در اثر حفاری به وجود آمده اند. از جمله این روشها، روش همگرائی محصور شدگی می باشد که در آن بر خلاف روشهای گذشته به جای بارگذاری، تغییر شکلهای به وجود آمده در نتیجه باربرداری مورد بررسی قرار می گیرند(8).
با پیشرفت روشهای عددی و استفاده از کامپیوتر های با سرعت و قابلیت ذخیره سازی اطلاعات با حجم زیاد، تحلیل عددی تونلها با در نظر گرفتن مسئله سه بعدی حفاری، نحوه اجرای پوشش و با در نظر گرفتن مدلهای رفتاری مختلف توده زمین امکانپذیر شد، که البته جوابهای بدست آمده تفاوتهایی نیز با نتایج رفتار واقعی تونلها دارند. علت این امر تقریبهای اجتناب ناپذیر در پارامتر های مکانیکی توده زمین، نحوه تعامل توده زمین و پوشش از لحاظ میزان لغزش در مدلسازی تا واقعیت و... می باشند. بنابر این تنها اطلاعاتی که می تواند در این زمینه به ما کمک کنند. نتایج اندازه گیری هایی هستند که از رفتار واقعی تونل بدست می آیند.
2-1-2 جا به جایی های زمین و اثرات آن
احداث تونل در مناطق شهری نباید آسیبهای زیاد و غیر قابل قبولی به سازه های اطراف و بالای تونل برساند. قبل از ساخت، این جابه‌جایی‌ها باید تخمین زده شود و اثرات آنها بر روی سازه ها ارزیابی شود(15 و 16).
2-1-3 کارائی سیستم نگهدارنده و پوشش دائمی
پوشش تونل چه اولیه و چه نهایی، باید قابلیت تحمل نیروهای وارد بر آن را در طول عمر خود داشته باشد. بدین منظور می بایستی بارهای وارد بر پوشش تخمین زده شود.
حفاری در توده زمین باعث تغییرات تنش و ایجاد تغییر شکلها در محیط اطراف تونل می شود که رفتار تونل را تحت تأثیر قرار می دهد. با گذشت زمان روشهای زیادی برای تخمین تاثیز تونلسازی در خاک های نرم به وجود آمده است که می توان آنها را به روشهای تحلیلی، فرمولهای تجربی و مدلهای عددی پرداخته و محدودیت روشها معرفی شده اند.2-2 روش های تحلیل پوششوقتی یک مهندس محاسب با مسئله تحلیل و طراحی جدار تونل مواجه می شود، ابتدا مقدار بارهای وارد بر تونل را جستجو می کند بارهای وارد بر پوشش تونل به دو دسته تقسیم می شوند.
یک قسمت بارهایی هستند که همواره می بایستی در نظر گرفته شوند و قسمت دیگر که به شرایط تونل و محیطی که در آن قرار گرفته است بستگی دارند.2-2-1 بارهای وارد بر پوشش تونل
بارهای زیر را باید در طراحی پوشش تونل در نظر بگیریم.
الف ـ این بارها همواره باید در نظر گرفته شود:
1- فشار زمین
2- فشار آب
3- بار مرده
4- سربار
5- واکنش بستر
6- اثر زلزله
ب ـ اگر لازم است، بارهای زیر را نیز باید در نظر گرفت:
1- بارهای داخلی
2- بارهای در مرحله ساخت
3- بارهای ویژه
4- اثر تونل های مجاور
5- اثرات نشست
6- دیگر بارها
2-2-1-1 فشار زمین
شکل 2-1 مقطعی از یک تونل و زمین اطراف آن را نشان می دهد. فشار زمین باید مطابق با تحلیل مناسب تخمین زده شود. این تحلیل مناسب از نظر صاحب نظران مختلف، متفاوت است و دیدگاههای مختلفی ارائه شده که به روش های تحلیلی مختلف انجامیده است. برای مثال، فشار زمین باید به صورت شعاعی بر روی پوشش عمل کند و یا به فشارهای عمودی و افقی تقسیم شود. اگر تونل طراحی شده کم عمق باشد، فشار عمودی بر روی تاج تونل باید به صورت بار یکنواخت باشد و می تواند معادل فشار سربار باشد. اگر تونل عمیق باشد، فشار کاهش یافته، می تواند با فرمول ترزاقی بدست آید(3).
فشار افقی زمین نیز باید به صورت متغیر یکنواخت وارد بر مرکز پوشش از تاج تا کف باشد. مقدار آن نیز از ضرب فشار عمودی در ضریب فشار جانبی خاک بدست می آید. (شکل 2-2 (الف)). همچنین آن را می توان از فرمول پنتاگون نیز بدست آورد. (شکل 2-2 (ب)). مقدار ضریب فشار جانبی خاک مورد استفاده در طراحی باید بین فشار جانبی خاک در حالت سکون و فشار اکتیو خاک باشد. طراح باید بر اساس شرایط ساخت درباره مقدار آن تصمیم بگیرد.

شکل 2-1) مقطعی از یک تونل و زمین اطراف آن [3]

شکل 2-2 عملکرد فشار زمین بر روی پوشش ( λ ضریب فشار جانبی زمین، t و R0 ضخامت و شعاع خارجی پوشش ) (3)
qe=(qe1+qe2)/2 (2-1)
اگر تونل بالای سطح آب قرار داشته باشد:
qe1=λ(pe1+γt/2) (2-2)
qe2=λ(pe1+γ(2R0-t/2)) (2-3)
و در صورتیکه سطح آب بالای تونل قرار داشته باشد:
qe1=λ(pe1+γ't/2) (2-4)
qe2=λ(pe1+γ'(2R0-t/2)) (2-5)
2-2-1-2 فشار آب
به عنوان یک قانون، فشار آب وارد بر پوشش باید به صورت فشار هیدرواستاتیک باشد (شکل 2-3). نتیجه فشار آب وارد بر پوشش نیروی شناوری است. اگر برآیند فشار عمودی خاک در تاج و بار مرده بزرگتر از نیروی شناوری باشد. تفاوت بین آنها به صورت فشار قائم در کف عمل می کند (واکنش بستر) و اگر نیروی شناوری بزرگتر از برآیند بار مرده و فشار قائم باشد، تونل شناور خواهد شد.

شکل 2-3) فشار هیدرواستاتیک(Pw1فشار آب در تاج تونل و Re شعاع تا مرکز پوشش)(3)
Pw1=γwHw(2-6)
Pw=Pw1+γwRc(1-cosθ) (2-7)
2-2-1-3 بار مرده
بار مرده، بار قائم وارد بر مرکز ثقل مقطع عرضی تونل است و برای تونل دایروی از رابطه زیر بدست می آید:
Pg=W/2πRc (2-8)
حال اگر مقطع مستطیلی باشد.
Pg=γct (2-9)
که در آن W وزن پوشش در واحد متر در جهت طول تونل، Rc شعاع تا مرکز پوشش وγc وزن مخصوص بتن می باشد.
2-2-1-4 سربار
سربار باعث افزایش فشار خاک وارد بر پوشش می شود سربارها عبارتند از :
بار ترافیک جاده
بار ترافیک راه آهن
وزن ساختمان
2-2-1-5 واکنش بستر
واکنش بستر به موارد زیر تقسیم می شود.
1ـ عکس العمل مستقل از جا به جائی زمین مثل Pe2 در شکل (2-4).
2ـ عکس العمل وابسته به جا به جایی زمین
در مورد دوم، ضریب واکنش بستر به سختی زمین و ابعاد (شعاع) پوشش بستگی دارد. واکنش بستر محصول ضریب واکنش بستر و جا به جایی پوشش است که بر اساس سختی زمین و صلبیت پوشش تعیین می شود. در مدل کردن قابها عکس العمل بستر توسط فنرهای خطی در نظر گرفته می شود.

شکل 2-4) عکسالعمل بستر مستقل از جابهجایی (3)
2-2-1-6 اثر زلزله
وقوع زلزله به صورت پیامدهای مختلفی نظیر گسلش، رونگرایی، انتشار امواج زلزله، چگالش، تسونامی، زمین لغزش، اندرکنش سازههای مجاور و اندرکنش آب و سازه های هیدرولیکی در طبیعت ظاهر می شود. در این میان به طور عام پدیده هایی مانند گسلش، رونگرایی، انتشار امواج زلزله و حرکات تحت الارضی تهدید جدی تری برای سازه های مدفون به شمار می روند.
در هنگام زلزله به دلیل ناگهانی بودن تغییرمکان زیاد دو صفحه گسل نسبت به یکدیگر، تقاطع سازه های مدفون با صفحه گسل به عنوان یک منبع مهم انتقال نیرو تلقی می شود، لیکن تاکنون مطالعات گسترده ای در این خصوص صورت نگرفته است. در خصوص روانگرایی مطالعات Wang(1979) با استفاده از مدل ساده تیر-ستون بر بستر الاستیک با دو مقاومت متفاوت حاکی از وقوع کرنش های بسیار زیاد در سازه تونل در مجاورت خاک روانگرا انجام شده و در این خصوص مطالعات گسترده ای انجام نگرفته است(4).
در هنگام وقوع زلزله، امواج منتشره لرزش هایی به مدت چند ثانیه تا چند دقیقه ایجاد می کنند. در این خصوص لایه های خاک نظیر فیلتر عمل کرده، در فرکانس خاصی ارتعاشات را مستهلک و در فرکانس دیگری آنها را تشدید می کنند، لذا از جمله مشخصه های مهم لرزش زمین در طول یک سازه مدفون، غیر هم فاز بودن آنها در نقاط مختلف مسیر انتشار امواج می باشد که منجر به وقوع کرنش ها و انحناهای قابل توجهی در طول سازه می گردد. در این راستا لزوم توجه به پدیده اندرکنش خاک و سازه و به عبارتی میزان تبعیت سازه از خاک اطراف به عوامل متعددی نظیر نوع و جنس خاک، نوع موج منتشره و مشخصات هندسی و مکانیکی مقطع مدفون بستگی خواهد داشت(17).
شبیه سازی های آزمایشگاهی برای مطالعه و ارزیابی رفتار تونل های مدفون تحت اثر انتشار امواج زلزله، توسط He و Koizomi (2000) حاکی از انعطاف پذیری پوشش های بتن مسلح پیش ساخته و تبعیت رفتار آنها از رفتار خاک اطراف در جهت عرضی می باشد، لیکن در جهت طولی رفتار خاک به شدت متاثر از رفتار تونل می باشد.
نتایج مطالعات عددی نیز نشان می دهد که اندرکنش امواج منتشره در راستای عمود بر محور تونل سبب انحنای مقطع تونل و تمرکز تنش در جداره ها، سقف و کف مقطع می گردد. Kuesel(1968) با فرض عملکرد خاک به صورت تکیه گاه، عکس العمل ها را در قالب تعدادی فنر ارتجاعی خطی مدل نموده و معادله دیفرانسیل سازه تیر را به صورت زیر استخراج کرده است:
(2-10) EI∂4ut∂x4+Khut=Khuyکه در آن :
ut جابه جایی افقی سازه
uy : جابه جایی فائم سازه
Kh : مدول بستر افقی محیط اطراف
EI : صلبیت مقطع تونل
باحل معادله فوق حداکثر نیروهای داخلی بدست خواهند آمد. در حالت دقیق تری با مدلسازی سازه تونل و محیط اطراف و اعمال مدل رفتاری مناسب و لحاظ پدیده اندرکنش در تحلیل دینامیکی، می توان درک بهتری از رفتار متقابل سازه و خاک نسبت به یکدیگر به دست آورد که هدف این پژوهش نیز همین امر است.
ز ـ بارهای وارده از داخل
بارهای ایجاد شده توسط تأسیسات موجود در سقف تونل یا بارهای وارد بر اثر فشار داخلی آب باید در اینجا محاسبه شوند.2-3 تئوریهای تخمین مقدار بار وارد بر پوشش
برای تخمین بارهای وارد بر پوشش تونل جهت طراحی دو راه وجود دارد. یکی روش هایی هستند که عمق پوشش را در نظر نمی گیرند و دیگری نظریه هایی که شامل تعیین بار وارد بر پوشش با لحاظ کردن عمق می باشند. انتخاب یکی از این دو روش بستگی به سخت و یکپارچه بودن و یا شل بودن توده زمین دارد. در توده های سنگی یکپارچه و در مواردی که تنش از حد الاستیک تجاوز نمی کند، میزان بار وارد بر پوشش تحت تأثیر عمق سربار قرار نمی گیرد. بنابراین استفاده از تئوریهایی که از اثر عمق صرف نظر می کنند، کاملاً توجیه شده می باشد. بر عکس زمانی که تنش ها به محدوده پلاستیک وارد می شوند، اثر عمق نه تنها در تعیین بزرگی فشار توده بلکه در زمان مورد نیاز برای گسترش منطقه محافظ نیز فاکتور مناسبی است(2).
از آنجایی که در اکثر حفاری های تونل های شهری (کم عمق)، شاهد نشست زمین در اثر گسترش منطقه پلاستیک و رسیدن آن به سطح زمین هستیم(5)، لذا نظریه های تعیین بار وارد بر پوشش با در نظر گرفتن عمق سربار ملاک عمل خواهد بود با این وجود برخی از نظریه هایی که وابسته به عمق سربار نیستند نیز در عمق کم جوابهای نزدیک به واقعیت می دهند. به همین دلیل در قسمت های بعدی به بررسی برخی از آنها نیز پرداخته ایم.2-3-1 تئوری ترزاقی
این تئوری به طور کلی برای خاک های دانه ای، خشک و بدون چسبندگی به وجود آمد ولی در مورد خاک های چسبنده نیز به خوبی می تواند تعمیم داده شود. با توجه به شرایط واقعی ترزاقی مقداری رطوبت را در خاک ماسه ای در نظر گرفت طوری که چسبندگی لازم را برای نگهداری قسمت قائم سینه کار در هنگام پیشروی به وجود آورد. طی حفاری و نصب پوشش اولیه، توده ماسه اطراف حفره دچار جا به جایی می شود که این جا به جایی ها برای به وجود آمدن صفحات لغزش که گسیختگی حتمی در آنها رخ می دهد، کافی است. بنابر این پهنای قسمتی از توده زمین که جا به جایی با زاویه 45+Ф/2 در صفحه گسیختگی رخ می دهد برابر است با. (شکل 2-5 )(3)
B=2[b2+mtan45-Ф2] (2-11)
جا به جایی توده زمین به وسیله اصطکاک به وجود آمده در صفحات برشی قائم خنثی می شود. این صفحات مرزی در انتهای المان با پهنای B ترسیم شده اند. (شکل 2-5)
مقاومت برشی در امتداد این صفحات که در برابر جا به جایی ها مقاومت می کند، برابر است با:
τ=c+σ tanϕ=c+σh tanϕ (2-12)
با نوشتن رابطه تعادل نیروهای وارده بر نواری به پهنای B و ارتفاع dz در عمق z خواهیم داشت:
Bγdz=Bσv+dσv-Bσv+2τdz (2-13)
با جایگذاری خواهیم داشت.
σh=Kσv (2-14)
τ=c+σhtanϕ=c+Kσv tanϕ (2-15)
Bγdz=Bσv+dσv-Bσv+2cdz+2Kσvdz tanϕ (2-15)
dσvdz=γ-2cB-2Kσvtanϕv (2-15)
با فرض شرایط مرزی σv=q در عمق z=0 جواب معادله دیفرانسیل برابر خواهد شد با :
σv=Bγ-2cB2K tanϕ1-e-K tanϕ 2cB+qe-K tanϕ 2cB (2-16)
برای c=q=0 داریم:
σv=Bγ2K tanϕ1-e-K tanϕ 2cB (2-17)
با جایگذاری عمق برابر با عمق سرباره، فشار توده زمین برابر می شود با :
σv=Bγ2K tanϕ1-e-K tanϕ 2HB (2-18)
که در آن γ وزن مخصوص کل خاک، K ضریب فشار افقی در حالت سکون و ϕ زاویه اصطکاک داخلی خاک می باشند.

شکل 2-5) فرضیات تئوری فشار خاک ترزاقی (3)

شکل 2-6) فشار خاک در عمق های بیشتر (3)
برای عمق های بیشتر (H>2.5B)، عمل طاق شدگی به سطح زمین گسترش نمی یابد. در آزمایشات ترزاقی مقدار ضریب K به تدریج از 1 به 5/1 متناظر با ارتفاع معادل B افزایش می یابد و فشار توده از ترکیب دو پارامتر H1 و H2 به دست می آید. (شکل 2-6)
H2 مربوط به ارتفاع منطقه طاق شدگی است و H1 ارتفاع پس از آن تا سطح زمین می باشد در این مورد فشار خاک برابر بار خارجی معادل با q=γH1 به اضافه بار ناشی از منطقه محافظ در نظر گرفته می شود.بنابراین :
pv=Bγ2K tanϕ1-e-K tanϕ 2H2B+γH1e-K tanϕ 2H2B (2-19)
ارتفاع H2 با پایین آمدن سطح حفره افزایش می یابد تا نهایتاً به 5/1 عمق سرباره می رسد. در این حالت اثر ترم دوم به اندازه ای کوچک می شود که قابل صرف نظر کردن است. ضمن آنکه عبارت داخل پرانتز هم به سمت واحد میل می کند. بنابراین در عمق خیلی زیاد خواهیم داشت.
pv=Bγ2K tanϕ (2-20)
همان طور که دیده می شود وابستگی فرمول (2-11) به عمق سربار از بین می رود. ترزاقی بر اساس تجربیات و آزمایشات به این نتیجه رسید که مقدار K در این حالت تقریباً برابر واحد است. نکته دیگری که در این رابطه وجود دارد رابطه مستقیم فشار توده و پهنای حفاری می باشد و یک شباهت اساسی با فرمول به دست آمده از نظریه پرتودیاکونوف (فرمول 2-24) می دهد که یک توزیع فشار یکنواخت را به جای توزیع فشار سهمی در سطح مقطع تونل نشان می دهد.
2-2-2 تئوری بلا (balla-1961) (6)
بلا در تئوریش فرض می کند که توده زمین بالای حفره دچار رها شدگی خواهد شد و به سمت پایین حرکت می کند این جا به جایی جهت بر انگیختن مقاومت برشی مصالح و حرکت در جهت صفحات لغزش کافی می باشد. او به صورت دلخواه سطوح لغزش را دایروی فرض کرد که از گوشه های بالای حفره مستطیلی شروع می شوند. شعاع دایره طوری در نظر گرفته می شود که مماس بر آن از نقطه تماس با محور تقارن و سطح لغزش استوانه ای دیگر زاویه 45-Ф/2 متناظر با صفحات لغزش فشار مقاوم توده زمین به وجود آید. (شکل 2-7)
به وسیله توزیع تنش در امتداد صفحات لغزش که توسط معادله دیفرانسیل کوئر تعیین می شود فشار زمین از تعادل قائم نیروها با جرم زمین لغزش یافته به دست خواهد آمد، یعنی :
G+Qv+Kv+P=0 (2-21)
جائی که G نشان دهنده جرم زمین لغزیده که توسط صفحات لغزش به وجود می آید، Qv و Kv برآیند تنش های برشی و چسبندگی در امتداد صفحات لغزش و P برآیند فشار در بالای سقف حفره می باشد.

شکل2-7 اصول تئوری بلا (6)
بعد از تعیین این مقادیر که تابعی از ابعاد، عمق حفره و مشخصات مقاومتی توده زمین بالای حفره می باشند و فرض کردن توزیع یکنواخت فشار Pa او به رابطه زیر رسید:
Pa=Hγ[FH+bHFB-cHγFC] (2-22)
در این عبارت FH و FB و FC فاکتورهایی هستند که به زاویه اصطکاک داخلی توده زمین بستگی دارند و مقادیر آنها از جدول 2-1 بدست می آیند:
جدول 2-1) مقادیر FH و FB و FC براساس Ф [9]
FCFBFHФ
81/1 15/0 68/0 10
61/1 26/0 41/0 20
37/1 33/0 21/0 30
1/1 37/0 076/0 40
97/0 38/0 033/0 45
عیب اصلی این تئوری، صرف نظر کردن از سست شدگی بخشهای جانبی و فشار افقی ناشی از آن است. ضمن آن که اثر عمق پوشش (عامل FH ) اثری همیشگی و بسیار آهسته (نسبت به افزایش عمق ) دارد.
فصل سوم
« معادلات تعادل و حل آنها »

3-1 معادله اساسی رفتار دینامیکیمعادله برای حرکت وابسته به زمان یک جسم تحت تاثیر بار دینامیکی بصورت زیر می باشد:
(3-1) Mu+Cu+Ku=Fدر اینجا M ماتریس جرم، u بردار تغییر مکان، C ماتریس میرایی، K ماتریس سختی و F بردار نیرو میباشد. تغییرمکان u، سرعت u و شتاب u با زمان تغییر می نمایند. در ماتریس M، جرم مصالح (خاک + آب + دیگر سازه ها) به حساب آورده می شود. ماتریس C میرایی مصالح را نشان می دهد. در اصل میرایی مصالح از اصطکاک و تغییرشکلهای برگشت ناپذیر (پلاستیسیته و ویسکوزیته) ناشی می شود. با پلاستیسیته و ویسکوزیته بیشتر، انرژی ارتعاش بیشتری از بین می رود. برای محاسبه ماتریس میرایی، پارامترهای اضافی که تعیین کردن آن با آزمایش ممکن می باشد، لازم می شود. در المان محدود، C اغلب به صورت تابعی از جرم و ماتریس های سختی میرایی رایلی فرموله بندی می شود(7).
(3-2) C=αRM+βRKبطوریکه αR و βR ضرایب رایلی را نشان می دهند.
برای یک سیستم چند درجه آزادی، نسبت میرایی بحرانی ξi، برای هر فرکانس زاویه ای سیستم ωi از رابطه زیر حاصل می شود(8):
(3-3) α+βωi2=2ωiξi(3-4) ξi=12(αωi+βωi)
شکل 3-1) تغییر نسبت میرایی بحرانی نرمال شده با فرکانس زاویه ای
در شکل (3-1) تغییرات نسبت میرایی مود iام با فرکانس زاویهای ωi نشان داده شده است. سه خم ارایه شده شامل مولفه های مربوط به جرم و سختی بطور مجزا و جمع آنها می باشد. بطوری که مشاهده می شود، میرایی متناسب با جرم در محدوده فرکانس های زاویه ای پایین، و میرایی متناسب با سختی در محدوده فرکانس های زاویه ای بالا غالب است.
در مسائل از نوع تک منشا مانند کوبیدن شمع و ژنراتور روی فونداسیون ( که از مدل تقارن محوری استفاده شده است)، ممکن است نیاز به میرایی رایلی نباشد، چون بسیاری از میرایی ها به علت توزیع شدن شعاعی موج ها می باشد (میرایی هندسی) و میرایی هندسی مهمترین کمک رابه میرایی سیستم می کند. با این وجود در مدلهای کرنش صفحه ای مانند مسائل زلزله، میرای رایلی برای بدست آوردن نتایج واقع بینانه لازم می باشد.
پارامتر متداول استفاده شده، نسبت میرایی ξ می باشد. در روش المان محدود، میرایی رایلی یکی از اندازه گیریهای مناسب است که اثرات میرایی را در ماتریس سختی و جرم لحاظ می کند. αR رایلی پارامتری است که اثر جرم در میرایی سیستم تعیین می نماید. در مقادیر بالاتر αR بیشتر فرکانسهای پایین مستهلک می‌شوند. βR رایلی پارامتری است که اثر سختی در میرایی سیستم را تعیین می نماید. در مقادیر بالاتر βR،
بیشتر فرکانسهای بالا مستهلک می شوند.
از رابطه زیر می توان مقادیر α و β را برای هر لایه خاک بدست آورد:
(3-5) α=ξeω1 و β=ξeω1که ξ نسبت میرایی برای المان و ω1 فرکانس طبیعی مود اول سیستم است.3-2 حل معادلات دینامیکی تعادلدو راه حل برای حل معادلات دینامیکی حرکت وجود دارد. یکی انتگرال گیری به روش تفاضل پیش رونده (Forward difference time integration) و دیگری انتگرال گیری به روش نیومارک (Newmark time integration) می باشد. روش پیش رونده یک روش صریح (explicit) است و روش نیومارک به صورت غیر صریح (implicit) مسئله را حل می کند.
طرح انتگرال زمان نیومارک روشی است که مکررا از آن استفاده می شود. با این روش، تغییرمکان و سرعت در نقطه ای در زمان t+Δt به ترتیب به صورت زیر بیان می شود:
(3-6) ut+Δt=ut+utΔt+(12-αut+αut+Δt)Δt2(3-7) ut+Δt=ut+(1-βut+βut+Δt)Δtدر معادلات بالا، Δt مرحله زمانی می باشد، ضرایب α و β دقت انتگرال گیری زمانی عددی را تعیین می نمایند. این ضرایب با α و β میرایی رایلی فرق دارند. به منظور بدست آوردن جواب ثابت، شرایط زیر باید اعمال شود:
(3-8) β≥0.5 α≥14(12+β)2توصیه می شود که از تنظیمات استاندارد که طرح نیومارک میرا با α=0.3025 و β=0.6 بکار برده شده است استفاده نمود(7).
3-2-1- بکار بستن طرح انتگرال در Plaxis ut+Δt=C0∆u-C1ut-C2ut(3-9) ut+Δt=ut+C0ut+C7ut+Δt(3-10)
(3-11)
(3-12)
(3-13)
بطوریکه ضرایب C0…C7 می توانند در مرحله زمانی و در پارامترهای انتگرال گیری α و β بیان شوند.
در این روش، تغییرمکان، سرعت و شتاب در انتهای مرحله زمان به وسیله آنها در ابتدا مرحله زمانی و افزایش تغییرمکان بیان می شوند. با انتگرال گیری زمانی منحنی معادله (4-1) باید در انتهای مرحله t+∆t بدست آورده شود.
(3-14)
این معادله، در ترکیب با عبارتهای (9-4) و (10-4) برای تغییرمکانها، سرعتها و شتابها در انتهای مرحله زمانی عبارت زیر بدست آورد:
(3-15)
در این فرم، سیستم معادلات برای آنالیز دینامیکی نسبتا مشابه با آنالیز استاتیکی می باشد. تفاوت آنها ماتریس سختی می باشد که شامل جمله های اضافی برای جرم و میرایی می باشد و نیز جمله های سمت راست شامل جمله های اضافی مشخص کننده سرعت و شتاب در شروع مرحله زمانی می باشد.(زمان ∆t).
سرعتهای موج
سرعت موج تراکمی (فشاری) VP در خاک یک بعدی محصور شده تابع سختی Eoed، و جرم ρ می باشد.
(3-16)
که در آن E مدول یانگ، v ضریب پوآسون، γ واحد وزن کل و g شتاب ثقل زمین می باشد. عبارت مشابه را می توان برای سرعت برشی، Vs یافت.
(3-17)
مرحله زمانی بحرانی
اگر مرحله زمانی خیلی بزرگ باشد، جواب انحراف اساسی را نشان خواهد داد و پاسخ محاسبه شده غیر حقیقی خواهد بود. مرحله زمانی به فرکانس ماکزیمم و درشتی المان محدود بستگی دارد. عموما رابطه زیر برای المان منفرد استفاده می شود.
(3-18)
جمله ریشه نخست سرعت موج تراکمی را نشان می دهد (معادله 4-12). فاکتور α به نوع المان بستگی دارد. برای المان 6 گرهی α=16C6 با C6≈5.1282 و برای المان 15 گرهی α=119C15 با C15≈4.9479 می باشد. سایر فاکتورهای تعیین شده ضریب پواسون v، طول میانگین B و المان سطح S می باشد. در مدل المان محدود مرحله زمانی بحرانی برابر مقدار مینیمم ∆t مطابق با معادله (4-14) روی تمام المان ها می باشد. مرحله زمانی برای مطمئن شدن به اینکه موج در مدت مرحله منفرد در فاصله بزرگتر از اندازه مینیمم المان حرکت نکند، می باشد(18).
مرزهای مدل
برای محاسبات دینامیک، مرزها باید دورتر از آنالیز استاتیک باشند چون در غیر اینصورت موج های تنش بازتاب خواهد شد و در نتایج محاسبه شده تحریف خواهد شد. با این وجود، قرارگیری مرزها در فاصله دور به المانهای اضافی زیاد و نیز به زمان محاسباتی و حافظه بیشتر نیاز دارد. در این قسمت ما از مرزهای جاذب یا خاموش صحبت خواهیم نمود.
روشهای مختلفی برای ایجاد چنین مرزهایی وجود دارد:
-استفاده از المانهای نیمه محدود (المانهای مرزی)
-سازگاری مشخصات مصالح المانها در مرزها (سختی کم، ویسکوزیته بالا)
-استفاده از مرزهای ویسکوز (میراگرها)
برای ایجاد اثرات دینامیکی در Plaxis مرزهای جاذب با آخرین روش ایجاد می شود[7].
مرزهای جاذب
در برگزیدن مرزهای جاذب، میراگرها به جای بکاربردن گیرداریها در جهت معین استفاده می شود. میراگر تضمین می کند که افزایش در تنش روی مرز جذب می شود. مرز سپس شروع به حرکت می نماید. مولفه های تنش برشی و عمودی جذب شده به وسیله میراگر در جهت X بصورت زیر می باشند.
(3-19)
(3-20)
در اینجا ρ دانسیته مصالح می باشد. Vp و Ps سرعت موج تراکمی و برشی می باشند.
تنش های اولیه و افزایش های تنش
با برداشتن گیرداریهای مرزی در حین انتقال از آنالیز استاتیکی به آنالیز دینامیکی تنشها بر روی مرز نیز از بین خواهند رفت. این بدان معنی است که مرز در اثر تنشهای اولیه شروع به حرکت خواهد کرد. برای جلوگیری از این امر، تنش مرزی واقعی به سرعت مرزی اولیه (مجازی) تبدیل می شود. در هنگام محاسبه تنش، سرعت مرزی اولیه باید از سرعت واقعی کاسته شود.
(3-21)
این سرعت اولیه در شروع آنالیز دینامیکی محاسبه می شود و بنابراین کاملا بر اساس تنش مرز واقعی می باشد (محاسبات قبلی یا حالت تنش اولیه).
حال، حالاتی ممکن است رخ دهد که در آن یک بار جدید در یک مکان مشخص بر روی مدل اعمال شده و از آن پس بطور پیوسته باقی بماند. این بار باعث افزایش تنش مرزی میانگین خواهد شد. اگر در مسئله با یک مرز جاذب روبرو باشیم تنش جزئی میانگین نمی تواند جذب شود، بجای آن مرز شروع به حرکت می کند. با این وجود در اکثر مواقع در قسمتهایی از شبکه بطور مثال در پایین آن، مرزهای ثابت (غیر جاذب) وجود دارد که بطور معمول در انتهای شبکه در محل انتقال از یک لایه خاک غیر صلب به خاک سخت استفاده می شود. البته در اینجا نیز در حقیقت مسئله انعکاس رخ می دهد. بنابراین این مرز ثابت را می توان براحتی در یک آنالیز دینامیکی با شرایط محیطی استاندارد (گیردار) ایجاد کرد. در مورد حالت اشاره شده در بالا که درآن یک بار اضافه به مدل اعمال شده، این افزایش باید در نهایت بوسیله مرزهای انتهایی (گیردار) جذب شود حتی اگر لازم باشد یک بازتوزیع تنش درمدل بوجود آید(7).
فصل چهارم
« مدل‌سازی عددی، ارائه نتایج،
نتیجه گیری و طراحی»

4-1 مشخصات هندسی مدلجهت مدلسازی اندرکنش تونل و خاک اطراف هندسه مدل در نرمافزار PLAXIS مطابق با جدول 4-1 تعریف گردید.
جدول 4-1) مشخصات هندسی مدل
شکل هندسی قطر تونل ارتفاع روباره فاصله تا سنگ بستر تعداد سگمنت
دایرهای 20 متر 20 متر 10 متر 6 عدد با اتصال مفصلی
دایرهای 20متر 20 متر 100 متر 6 عدد با اتصال مفصلی
مدلهای ساخته شده در نرمافزار در شکلهای 4-1 نشان داده شده است.

شکل 4-1) مدلهای هندسی تونل در نرمافزار PLAXIS
4-2 مشخصات مصالحدر مدلسازی عددی به طور کلی از دو نوع مصالح استفاده شده. 1- مصالح خاک 2- بتن (مصالح پوششهای تونل) جهت مدلسازی پوشش تونل المان Plate با مصالح الاستیک و از المان دوبعدی با کرنش صفحهای به ضخامت 40 سانتیمتر و مدل رفتاری موهر کلمب جهت توصیف رفتار خاک اطراف تونل استفاده شده است.
چهار نوع خاک ماسه معمولی، ماسه متراکم، رس عادی تحکیمیافته و رس پیشتحکیمیافته در حالت عدم حضور آب زیر زمینی جهت مدلسازی خاک اطراف پی مورد استفاده قرار گرفته است. پوششهای تونل از جنس مصالح بتنی در نظر گرفته شدند. مشخصات کامل مصالح خاکی استفاده شده در مدلسازی در جدول 4-2 بیان شده است.
جدول 4-2) مشخصات کامل مصالح خاکی
ویژگی نماد ماسه ماسه متراکم رس عادی تحکیمیافته رس پیش تحکیمیافته واحد
وضعیت زهکشی - زهکشی شده زهکشی شده زهکشی شده زهکشی شده -
وزن مخصوص γ5/16 17 15 16 kNm3مدول یانگ E 50000 120000 30000 80000 kNm2ضریب پواسون v33/0 33/0 30/0 30/0 1
چسبندگی C 1 1 5/5 4 kNm2زاویه اصطکاک داخلی φ31 33 24 25 °زاویه اتساع Ψ1 3 0 0 °مقاومت مرزی Rinterصلب صلب صلب صلب -
4-3 مشبندی مدلدر مدلسازی عددی تونل‌ها از المان های مثلثی 15 گره ای استفاده شده است. با توجه به دقت مورد نیاز در سمت های مخلف مدل از مشبندی با اندازه های متفاوت استفاده شد. در قسمت های داخلی تونل از مش ریزتر و برای خاک قسمت های خارجی از مش درشت تر در مدلسازی استفاده شده است. پارامتر le در رابطه شماره (4-1) به عنوان معیاری برای درشتی و ریزی المان در نظر گرفته شد. شکل کلی المان مورد استفاده در شکل 4-2 نمایش داده شده است. همچنین در شکل (4-3) نمایی کلی از مشبندی تونل و محیط اطراف ارائه شده است.
(4-1) le=Xmax-Xmin*(Ymax-Ymin)ncدر این رابطه :
Xmax وXmin و Ymax و Ymin مشخصات هندسی مدل و مقادیر nc طبق جدول شماره 4-3 تعیین می شود.
جدول 4-3) مقادیر nc جهت مش بندی
اندازه المان ncخیلی درشت 25
درشت 50
متوسط 100
ریز 200
خیلی ریز 400

شکل 4-2) شکل کلی المان 15 گرهای مثلثی

شکل 4-3) نمای کلی مشبندی تونل و محیط اطراف
4-4 فازبندی و محاسباتجهت انجام محاسبات مدلهای مورد نظر 4 فاز کلی به شرح زیر در نظر گرفته شده است.
فاز اول: محاسبه تنشهای برجا
فاز دوم: حفاری تونل و فعالسازی پوشش تونل
فاز سوم: محاسبه نیروی ایجاد شده در پوشش در اثر فشار خاک اطراف تونل
فاز چهارم: اعمال شتاب زلزله به سنگ بستر و محاسبه نیروها و تغییرشکل های ایجاد شده در تونل و خاک اطراف
در ادامه به تفصیل چهار فاز بیان شده در فوق میپردازیم.
4-4-1 فاز اول: محاسبه تنشهای برجاهدف از این فاز محاسبه تنش های موجود در خاک پیش از حفاری تونل است. جهت محاسبه تنش های قائم از رابطه (4-2) و جهت محاسبه تنش های افقی از رابطه (4-3) استفاده شده است. نمای تنش های برجای محاسبه شده توسط نرم افزار در شکل 4-3 و 4-4 نشان داده شده است.
(4-2) σv=γh
σv تنش قائم موجود در خاک
γ وزن مخصوص خاک
h عمق نقطه مورد نظر
(4-3) σh=K0σvσh تنش افقی موجود در خاک
K0 ضریب رانش سکون که با استفاده از فرمول gacky محاسبه شده است.
K0=1-Sin∅ (4-3)

شکل 4-4) نمای تنش‌های برجای محاسبه شده توسط نرم افزار (سنگ بستر در عمق 10 متری)

شکل 4-5) نمای تنش‌های برجای محاسبه شده توسط نرم افزار (سنگ بستر در عمق 100 متری)
4-4-2 فاز دوم: حفاری تونل و نصب همزمان پوششها
در این مرحله به مدلسازی حفاری تونل توسط دستگاه TBM و نصب همزمان پوشش های تونل می پردازیم. شکل 4-4 شکل کلی تونل حفاری شده و پوشش ها پس از نصب را نشان می دهد.

شکل 4-6) تونل حفاری شده و پوشش ها پس از نصب
4-4-3 فاز سوم: محاسبه نیروی ایجاد شده در پوشش در اثر فشار خاک اطراف تونل
در این مرحله به منظور شبیه سازی افت زمین در اجرای تونل روش انقباض (Contraction Method) مورد استفاده قرار گرفته است. در اصل با تعریف پارامتر انقباض همگرایی تونل و کاهش سطح مقطع حفاری شده مدلسازی می گردد. منابع مختلف مقادیر 5/0 تا 5/2 درصد را با توجه به وضعیت ژئوتکنیکی زمین، دقت اجرای تونل و مهارت اپراتور پیشنهاد می کنند در این مدلسازی به طور محافظه کارانه از مقدار 2 درصد استفاده شده است. تغییر شکل های تونل در فاز سوم در شکل 4-5 نشان داده شده است.

شکل 4-7) تغییر شکل های تونل پس از اعمال انقباض
4-4-4 فاز دوم: اعمال شتاب زلزله به سنگ بستر و محاسبه نیروها و تغییرشکل های ایجاد شده در تونل و خاک اطراف
در این مرحله مجموعه تونل و خاک اطراف تحت بارگذاری زلزله قرار می دهیم. بارگذاری زلزله در نرم افزار PLAXIS به صورت وارد کردن نمودار شتاب-زمان مربوط به هر زلزله به سنگ بستر قابل مدل سازی است. در این پژوهش زلزله Northridge به عنوان زلزله ای با محتوای فرکانسی بالا و زلزله Chi Chi –Taiwan به عنوان زلزله ای با محتوای فرکانسی پایین انتخاب شد و به سنگ بستر اعمال گردیدند. شتاب نگاشت های مربوط به این دو زلزله در شکل 4-8 و شکل 4-9 نشان داده شده است. همچنین نمونه ای از تغییر شکل های تونل و خاک اطراف در شکل 4-10 نشان داده شده است.

شکل 4-8) شتاب نگاشت زلزله Northridge

شکل 4-9) شتاب نگاشت زلزله Chi Chi –Taiwan

شکل 4-10) نمونه ای از تغییر شکل های تونل و خاک اطراف در اثر زلزله

فصل پنجم
« بحث و نتیجه‌گیری »

5-1 ارائه نتایج و مقایسههمان طور که پیش از این بیان گردید چهار نوع خاک با دو عمق قرارگیری سنگ بستر نسبت به تونل مدل سازی گردید. هر یک از مدل ها تحت دو نوع زلزله بارگذاری گردید و در مجموع 16 مدل ساخته و تحلیل شد که طبق جدول 5-1 نامگذاری شدند. در این فصل نتایج حاصل از تحیل این مدل ها در دو بخش ارائه میگردد. بخش اول شامل جابه جایی ایجاد شده در سطح خاک و المان های پوشش تونل و بخش دوم مشتمل بر نیروهای داخلی ایجاد شده بر اثر اندرکنش پوشش تونل با خاک اطراف تحت بارگذاری های اعمالی است.

جدول 5-1) مشخصات تونل های مدل سازی شده
مدل نوع خاک عمق سنگ بستر زلزله
T1 ماسه معمولی 10 Northridge
T2 ماسه معمولی 10 Chi Chi-Taiwan
T3 ماسه معمولی 100 Northridge
T4 ماسه معمولی 100 Chi Chi-Taiwan
T5 ماسه متراکم 10 Northridge
T6 ماسه متراکم 10 Chi Chi-Taiwan
T7 ماسه متراکم 100 Northridge
T8 ماسه متراکم 100 Chi Chi-Taiwan
T9 رس عادی تحکیم یافته 10 Northridge
T10 رس عادی تحکیم یافته 10 Chi Chi-Taiwan
T11 رس عادی تحکیم یافته 100 Northridge
T12 رس عادی تحکیم یافته 100 Chi Chi-Taiwan
T13 رس پیش تحکیم یافته 10 Northridge
T14 رس پیش تحکیم یافته 10 Chi Chi-Taiwan
T15 رس پیش تحکیم یافته 100 Northridge
T16 رس پیش تحکیم یافته 100 Chi Chi-Taiwan
5-2 نیروهای ایجاد شده در پوشش تونلدر این قسمت ضمن بیان نیروهای ایجاد شده در پوشش تونل در مدلهای مختلف به مقایسه آنها میپردازیم. در شکل شماره 5-1 و 5-2 نمونه‌ای از نمودار برش و لنگر مربوط به پوشش های تونل تحت بار زلزله ارانه گردیده است. حداکثر نیروهای ایجاد شده شامل نیروهای برشی و لنگر خمشی برای هرمدل به طور جداگانه در جدول 5-1 بیان شده است.

شکل 5-1) نمونه‌ی نمودار برش ایجاد شده در پوشش تونل تحت بار زلزله برای مدل T10

شکل 5-2) نمونه‌ی نمودار خمش ایجاد شده در پوشش تونل تحت بار زلزله برای مدل T10
5-2-1-بررسی نوع خاک و نوع زلزله و فاصله سنگ بستر تاتونل در نیروهای داخلی پوشش ها
در این حالت با مقایسه نیروهای داخلی پوشش ها در مدل های مختلف (T1 تا T16) به بررسی اثر نوع خاک، میزان تراکم، نوع زلزله و فاصله سنگ بستر تا تونل می پردازیم. حداکثر نیروی برشی و لنگر خمشی ایجاد شده در پوشش ها در جدول 5-2 ارائه شده است.
جدول 5-2) حداکثر نیروی برشی و لنگر خمشی ایجاد شده در مدلها
مدل نوع خاک عمق سنگ بستر زلزله حداکثر نیروی برشی (kN/m) حداکثر لنگر خمشی (kN.m/m)
T1 ماسه معمولی 10 Northridge 6/192 6/414
T2 ماسه معمولی 10 Chi Chi-Taiwan 0/113 8/326
T3 ماسه معمولی 100 Northridge 7/115 7/353
T4 ماسه معمولی 100 Chi Chi-Taiwan 9/106 8/334
T5 ماسه متراکم 10 Northridge 0/318 2/609
T6 ماسه متراکم 10 Chi Chi-Taiwan 5/93 6/219
T7 ماسه متراکم 100 Northridge 0/124 8/348
T8 ماسه متراکم 100 Chi Chi-Taiwan 4/123 1/336
T9 رس عادی تحکیم یافته 10 Northridge 192 6/515
T10 رس عادی تحکیم یافته 10 Chi Chi-Taiwan 113 8/326
T11 رس عادی تحکیم یافته 100 Northridge 8/161 4/517
T12 رس عادی تحکیم یافته 100 Chi Chi-Taiwan 9/106 8/334
T13 رس پیش تحکیم یافته 10 Northridge 6/188 0/647
T14 رس پیش تحکیم یافته 10 Chi Chi-Taiwan 0/113 8/326
T15 رس پیش تحکیم یافته 100 Northridge 7/159 1/513
T16 رس پیش تحکیم یافته 100 Chi Chi-Taiwan 5/109 9/341
با بررسی و مطالعه نیروهای حداکثر ایجاد شده در پوشش ها موارد زیر قابل استحصال است:
الف- شتاب نگاشت زلزله Northridge که در این مدلسازی مورد استفاده قرار گرفت. نسبت به شتاب نگاشت زلزله Chi Chiدر فاصله نزدیک ‌تری از گسل ثبت شده است. با مقایسه دامنه فوریه مربوط به هریک از زلزله‌ها مشخص می‌گردد که شتاب نگاشت مربوط به زلزله Northridge محتوای فرکانسی بیشتری را شامل می‌شود. به همین دلیل بر اثر زلزله Northridge نیروی بیشتری در المان‌های پوششی تونل ایجاد می‌شود. به عنوان مثال می‌توان نتایج حاصل از مدل‌های T11 و T12 را مشاهده نمود. در شکل 5-3 طیف فوریه مربوط به شتاب نگاشت هریک از زلزله‌ها نشان داده شده است. همچنین تاثیر نوع زلزله در خاک‌های رسی بیشتر از خاک‌های ماسه‌ای است.
الف
ب
شکل 5-3) دامنه فوریه زلزله های اعمالی الف- زلزله Northridge ب- زلزله Chi Chi
ب- به طورکلی با مقایسه نتایج تحلیل‌ها می‌توان دریافت که در صورت ثابت بودن تمام شرایط، در زلزله Northridge با محتوای فرکانسی بیشتر، هرچه فاصله‌ی سنگ بستر تا تونل کمتر باشد برش و خمش بیشتری در اثر زلزله به المان‌های پوششی اعمال می‌گردد. این در حالی است که در زلزله‌ی Chi Chi تاثیر فاصله از سنگ بستر محسوس نخواهد بود. به عنوان مثال می‌توان به نتایج مدل‌های T5 و T7 برای زلزله Northridge، T14 و T16 برای زلزله (Chi Chi) اشاره کرد.
ج- با اعمال زلزله‌ی( Chi Chi ) در حالتی که فاصله‌ی تونل از سنگ بستر زیاد باشد(100 متر) نوع خاک تاثیری در مقادیر برش و خمش ایجاد شده در پوشش تونل ‌ها نخواهد داشت.به عنوان مثال می‌توان به نتایج مدل‌های T4، T12 اشاره کرد.
د- در صورت ثابت بودن شرایط مدل از نظر نوع زلزله و عمق سنگ بستر زیاد(100 متر)، در رس ها تفاوتی در نیروهای ایجاد شده در المان‌های پوشش بتن، مشاهده نمی‌شود.‌به عنوان مثال می‌توان به نتایج مدل‌های T11، T15 اشاره کرد.
5-2-2 طراحی پوشش های تونل

دانلود پایان نامه ارشد- مقاله تحقیق

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

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

 

در این قسمت برای نشان دادن نحوه طراحی پوشش ها مدل T6 به عنوان نمونه انتخاب شد. پوشش تونل در این مدل براساس حداکثر مقدار لنگر خمشی و نیروی برشی نهایی ایجاد شده در اثر بارهای استاتیکی و دینامیکی و با ضریب بار 2/1 طراحی گردید. مقدار حداکثر لنگر خمشی این مدل برابر است با 219.6kN.mm وحداکثر نیروی برشی برابر با 93.5kNm است.
نیروهای طراحی عبارت است از : Mu=264kN.mm و Vu=112kNm-طراحی و کنترل بر مبنای مبحث نهم مقررات ملی ساختمان
کنترل برش:
(5-1) Vc=υcbwd (5-2) υc=0.2ϕcfc'جدول 5-3) طراحی برشی پوشش های بتنی تونل
پارامتر نماد واحد مقادیر پیش فرض طراحی
عرض مقطع bwmm1000
عمق مؤثر مقطع dmm370
ضریب کاهش مقاومت بتن ϕc- 6/0
مقاومت مشخصه بتن fc'N/mm225
تنش مقاوم برشی بتن υcN/mm26/0
نیروی مقاوم برشی بتن VcKN222
⟸ Vc>Vu طراحی آرماتور برشی لازم نیست.
طراحی خمشی:
Mr=∅sfyAs(d-a2) (5-3)

bew160

الگوریتم‌های فراابتکاری: الگوریتم‌های فراابتکاری نوعی از الگوریتم‌های دقیق هستند که برای یافتن جواب‌ بهینه به‌کار می‌روند. روش‌ها و الگوریتم‌‌های بهینه‌سازی به دو دسته الگوریتم‌های دقیق و الگوریتم‌های تقریبی تقسیم‌بندی می‌شوند. الگوریتم‌‌های فراابتکاری برای حل این مشکلات الگوریتم‌‌های ابتکاری ارائه شده‌اند. در واقع الگوریتم‌های فراابتکاری، یکی از انواع الگوریتم‌های بهینه‌سازی تقریبی هستند که دارای راهکارهای برون رفت از بهینه محلی می‌باشند و قابل کاربرد در طیف گسترده‌ای از مسائل می‌باشند]7[.
الگوریتم ژنتیک: الگوریتم ژنتیک یک تکنیک جستجو برای حل مسائل با استفاده از مدل ژنتیک است. این الگوریتم در زمره الگوریتم‌های مبتنی بر جمعیت قرار دارد که ایده اساسی خود را از نظریه تکامل می‌گیرد]8[.
برنامه‌ریزی تولید: ارائه یک برنامه جامع جهت برآورد تقاضای پیش‌بینی‌شده با استفاده از امکانات سازمان]9[.
1-8- جمع‌بندیهدف از این پژوهش، رفع مشکلات برنامه‌ریزی خط تولید گسسته‌ای هست که با محدودیت ظرفیت انبارهای میانگیر (بافر) مواجه می‌باشد. بدین طریق که پس از انجام مراحل شبیه‌سازی سیستم، با بهره‌گیری از الگوریتم ژنتیک، این مشکل برطرف شود.
در پایان، ساختار کلی پژوهش مطرح می‌شود. فصل دوم، به تعریف واژگان و توضیح مفاهیم مربوط به پژوهش و پیشینه پژوهش‌های قبلی در این زمینه پرداخته می‌شود. فصل سوم، گام‌های ضروری جهت انجام مدل‌سازی و نحوه دست‌یابی به جواب‌ بهینه از طریق الگوریتم ژنتیک، شرح داده می‌شود. فصل چهارم، نتایج حاصل از مدل‌سازی و سپس بهینه‌سازی با استفاده از الگوریتم ژنتیک ارائه داده می‌شود. فصل پنجم، شامل نتیجه‌گیری حاصل از بهینه‌سازی شبیه‌سازی مسئله و پیشنهادات موردنظر برای به‌کارگیری و توسعه مدل می‌باشد.

فصل دومادبیات تحقیق
2-1- مقدمهدر دنیای امروز، مدیریت مناسب و کارا عامل رفع بسیاری از مشکلات، نابسامانی‌ها و هزینه‌های نابجاست و یک مدیریت اساسی و مؤثر می‌تواند باعث تعالی سازمان در راستای اهداف مدونش گردد. یکی از الزامات مدیریتی، داشتن دید کلی و جامع نسبت به سیستم تحت مدیریت و کنترل آن می‌باشد تا از یک طرف، قدرت کنترل و مدیریت ارتقا یابد و از طرف دیگر، بتوان تصمیمات استراتژیک و اساسی خود را با اطمینان خاطر بیشتری ارائه نمود.
برای این‌که تصمیمات یک مدیر، چه در سطح میانی و چه در سطح ارشد، تصمیماتی مطمئن و کارساز باشند، داشتن تسلط و احاطه کامل و جامع بر سیستم و قدرت پیش‌بینی بالا الزامیست. این در حالی است که آن‌ها با دنیایی از وقایع و رویدادهایی مواجه می‌شود که قطعیت آن مشخص نبوده و علی رغم تمایل مدیران، معمولاً برآورد تبعات و نتایج تصمیمات، امری پیچیده و گاهی ناممکن است که مسلماً عدم دست‌یابی به نتایج مدنظر با هزینه‌هایی همراه خواهد بود. لذا راهکارها و سیستم‌هایی می‌توانند ما را در این امر کمک کنند که اولاً، بتوانند رویدادها و عوامل مؤثر را به‌صورت یکپارچه و جامع مدنظر قرار دهند و ثانیاً، قادر به ارائه، نمایش و مقایسه نتایج حاصل از تغییرات اعمال‌شده باشند.
این قاعده، به نوعی در کلیه سازمان‌ها، ادارات و مراکز تولیدی دیده می‌شود؛ هرچند که بسته به نوع و جایگاه آن، با شدت و ضعف همراه هست.
در محیط‌های تولیدی امروزی، در مبحث برنامه‌ریزی تولید با توجه به تغییرات نوع تقاضا، روی دادن وقایع نه چندان قطعی و قابل پیش‌بینی و وجود الگوهای تولیدی متفاوت، مدیریت خط تولید دچار چالش می‌باشد و این در حالیست که از یک طرف، مدیریت به دنبال برآورد تقاضاهای متنوع تولید، با حداکثر استفاده از امکانات موجود می‌باشد و از طرفی دیگر، عوامل و پارامترهای گوناگون و پیچیده‌ای در این موضوع دخیل هستند؛ لذا در محیط‌های صنعتی نیز احاطه کلی و جامع بر روی خط تولید می‌تواند در افزایش اطمینان از موفقیت تصمیمات و تغییرات مدنظر، اثرگذار باشد.
شبیه‌سازی سیستم‌ها، از جمله آن‌ راهکارهایی است که ضمن لحاظ‎نمودن موارد اشاره شده، این امکان‌ را در اختیار یک مدیر قرار می‌دهد که دنیای واقعی را در یک اشل کوچکتر، درون یک سیستم رایانه‌ای، در اختیار داشته و در ادامه بتواند تصمیمات خود را بدون هیچ هزینه‌ای در سیستم شبیه‌سازی شده، مورد ارزیابی قرار داده و نتایج حاصله را با برآورد و انتظاراتش، مقایسه نماید. به بیانی دیگر از یک جهت آزمون و خطاهای مدیریتی قبل از اجرا در سیستم واقعی، درون مدل شبیه‌سازی شده، مورد ارزیابی و تحلیل قرار می‌گیرد و از جهتی دیگر از بین گزینه‌های گوناگون مدنظر مدیریت و یا پیشنهادی، بهترین گزینه انتخاب می‌گردد.
در این فصل، پس از مرور مباحث مربوط به تولید، به ارائه مفاهیم بهینه‌سازی شبیه‌سازی در مدیریت برنامه‌ریزی سیستم‌های تولیدی پرداخته خواهد شد. هم‌چنین انواع روش‌های فراابتکاری جهت حل مسائل بهینه‌سازی معرفی و به تفصیل در مورد الگوریتم ژنتیک صحبت خواهد شد. در نهایت به پیشینه پژوهش‌های انجام شده در زمینه کاربردهای متفاوت بهینه‌سازی شبیه‌سازی در صنعت و مزایای آن اشاره خواهد شد.
2-2- مدیریت تولید و سیستم‌های تولیدی2-2-1- پارادایم‌های تولید
تولید، همواره در شرف تغییر بوده است. در طول تاریخ تاکنون چهار دوره تولیدی وجود داشته است. دوره اول تولید دستی بوده که از ویژگی‌های آن سطح تولید پایین، نظام استاد-شاگردی، کیفیت پایین محصولات، قیمت بالای محصول و ... است. دوره دوم، دوره تولید انبوه "هنری فورد" بوده که می‌توان خط مونتاژ متحرک، قابلیت تعویض کامل قطعات، راحتی اتصال قطعات مختلف به یکدیگر، کاهش زمان چرخه کاری، تعویض‌پذیری کارگران، خلق افراد جدیدی مانند تعمیرکاران و مهندسان صنایع، و کاهش زمان ‌راه‌اندازی ماشین‌آلات را به‌عنوان ویژگی‌های اساسی آن نام برد. دوره سوم، پارادایم تولید ناب (سیستم تولید تویوتا) بود که بنیانگذار و مغز متفکر آن "تایی چی اوهنو" بود. پارادایم تولید ناب به معنای حذف هر نوع فعالیت بدون ارزش افزوده است. تولید ناب اصولی دارد که عبارتند از: حذف ضایعات، عیوب صفر، تیم‌های چندمنظوره، کاهش لایه‌های سازمانی، رهبری تیمی، سیستم‌های اطلاعاتی عمودی، بهبود مستمر و سیستم کششی. دوره چهارم، تولید چابک است که هدف آن اغنای مشتری، اهرمی کردن اثر اطلاعات و افراد، تسلط بر تغییرات و عدم اطمینان و افزایش رقابت‌پذیری از طریق همکاری است. در ادامه به توضیح بیشتر این پارادایم‌ها می‌پردازیم.]10[
2-1-1-1- تولید دستیسیستم تولید دستی از کارگران کم و ماهر استفاده می‌کند و ابزار و وسایل تولید به‌طور نسبی ساده است. به همین دلیل آن‎چه که تولید می‌شود در حجم بسیار پایین و به شکلی دقیق مطابق خواست مشتری و بر اساس نیاز اوست. گذشته از مزایای تولید دستی، هزینه‌های هنگفت آن که با افزایش تولید و بالا بردن حجم تولید کاهش نمی‌یابد، از جمله معایب آن است.]10[
2-1-1-2-تولید انبوه"هنری فورد" برای حذف معایب تولید دستی اقدامات وسیعی را انجام داد، به‌طوری که می‌توان گفت بشریت امروزی وام‌دار و مدیون او در امور تولیدی است.
فورد با تغییر روش‌های تولید و ارائه روش‌های نوین تقریباَ تمامی معایب تولید دستی را از بین برد. او با تعویض پذیری قطعات ساده و آسان کردن مونتاژ بسیاری از کارگران تولید که وظیفه آن‌ها اندازه‌کردن قطعات بوده و حجم عظیمی از نیروی انسانی را به خود اختصاص می‌داد، حذف کرد.]10[
2-1-1-3- تولید نابیکی از پردامنه‌ترین ادعاها این است که عصر تولید انبوه به پایان چرخه عمر خود رسیده و شیوه‌های جدید، نظیر تخصص انعطاف‌پذیر، جایگزین آن می‌شود.
تولید ناب، روشی است که در آن تولیدکنندگان به دنبال دست‌یابی به مزایا و اجتناب از معایب دو روش تولید دستی و انبوه هستند. یعنی اقداماتی را انجام می‌دهند که بتوانند با استفاده از کارکنان ماهر در تمام سطوح سازمان و ماشین‌آلات چند منظوره که توانایی تولید محصولات مختلف را دارند، قیمت کالای تولیدی را کاهش داده و محصولاتی را تولید کنند که موردنیاز و خواست مشتریان است.]10[
2-1-1-4- تولید چابکدر محیط آشفته، نامطمئن و متغیری که شرکت‌ها در آن مشغول فعالیت هستند، یکی از مهم‌ترین عوامل بقاء و پیشرفت، چابکی آن‌هاست. ویژگی اساسی این محیط، تغییر و عدم اطمینان است. سیستم تولیدی چابک راه‌حلی جدید برای مقابله با این چالش است.
چابکی، مفهومی که طی سال‌های اخیر عمومیت یافته و به‌عنوان‌ راهبردی موفق، توسط تولیدکنندگانی که خودشان ‌را برای یک عملکرد قابل قبول و افزایش آن آماده می‌کنند، پذیرفته شده است. در چنین محیطی، بنگاه باید توان تولید هم‎زمان محصولات متفاوت با طول عمر کوتاه، طراحی مجدد محصولات، تغییر رویه‌های تولید محصولات و جواب‌‌گویی کارا به تغییرات را داشته باشد.
در هر دوره‌ای از تولید، سیستم‌های تولیدی متفاوتی با ویژگی‌های خاص خود وجود داشته‌اند که در ادامه، انواع آن معرفی خواهد شد.]10[
2-3- انواع سیستم‌های تولیدی
سیستم تولید که بخشی از یک سازمان است، به تولید محصولات آن می‌پردازد. این فعالیتی است که به موجب آن منابع، در یک سیستم تعریف شده به جریان درمی‌آیند، با هم ترکیب می‌شوند و در شیوه‌ای کنترل شده تبدیل به ارزش افزوده‌ای می‌شوند که در راستای سیاست‌های ابلاغ شده توسط مدیریت، سودآوری داشته باشند.]11[
2559051057275تولید پیوسته
تولید انبوه
تولید دسته ای
تولید کارگاهی
حجم تولید
تنوع تولید
تولید پیوسته
تولید انبوه
تولید دسته ای
تولید کارگاهی
حجم تولید
تنوع تولید
شکل 2-1- دسته‌بندی انواع سیستم‌های تولیدی ]11[2-4- دسته‌بندی سیستم‌های تولیدیدر اینجا، به‌طور خلاصه به دسته‌بندی چهار گروه از سیستم‌های تولیدی اشاره می‌شود:
کارگاهی: تولید کارگاهی توسط تعدادی از محصولات طراحی شده و طبق مشخصات مشتریان تولید می‌شود، هم‌چنین در مدت زمان مشخص و طبق هزینه‌ای معین ساخته می‌شود.
دسته‌ای: انجمن کنترل موجودی و تولید آمریکا نوعی از سیستم تولیدی را معرفی کرده است به نام، تولید دسته‌ای که برای تولید محصولات، عملیات مختلفی روی قطعات و مواد انجام می‌گیرد. باید توجه داشت که ممکن است هر محصول مسیرهای متفاوتی را تا تولیدشدن بپیماید.

دانلود پایان نامه ارشد- مقاله تحقیق

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

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

 

انبوه: ساخت قطعات گسسته و یا مونتاژ آن‌ها با استفاده از یک فرآیند پیوسته را تولید انبوه می‌نامند. ویژگی این سیستم تولید حجم بسیار زیادی از محصولات است. ماشین‌آلات این سیستم طوری طراحی شده‌اند که هر خط به‌منظور تولید یک محصول تعبیه شده است.
پیوسته: در این سیستم تولیدی مواد اولیه وارد خط تولید می‌شوند و بصورت کاملاً پیوسته و بی‌وقفه توسط ماشین‌آلات تولیدی تا انتهای خط پیش می‌روند و محصول نهایی به‌دست می‌آید. در طول جریان تولید، اقلام ساخته شده به‎وسیله انتقال‌دهنده‌هایی مانند نوار نقاله جابجا می‌شوند.]11[
جدول 2-1– مقایسه انواع سیستم‌های تولیدی]11[نوع سیستم تولیدی ویژگی‌ها مزایا محدودیت‌ها
کارگاهی 1. تنوع زیاد محصولات و حجم کم تولید
2. استفاده از ماشین‌آلات عمومی
3. کارگران ماهر و متخصص
4. حجم بالای مواد و قطعات و ...
5. برنامه‌ریزی دقیق مواد و ماشین‌آلات و ... 1. تولید محصولات متنوع با استفاده از ماشین‌آلات عمومی
2. وجود کارگران متخصص و چند مهارته
3. استفاده کامل از پتانسیل اپراتورهای خط تولید
4. وجود فرصت‌های جدید جهت تولید خلاقانه محصولات نو 1. هزینه زیاد تولید بدلیل تعداد دفعات بالای تنظیمات خط
2. حجم بالای موجودی در تمامی سطوح تولید (ساخته، نیمه ساخته، قطعات و ...) و بالطبع آن هزینه بالای نگه‌داری
3. پیچیدگی برنامه‌ریزی تولید به جهت وجود کارگاه‌های مختلف
دسته‌ای 1. زمان تولید کوتاهتر
2. انعطاف پذیری ماشین‌آلات و چیدمان خط
3. نیاز به تنظیمات جدید جهت تولید هر محصول
4. کم شدن زمان موعد تحویل محصولات و هزینه‌ها در مقایسه با تولید کارگاهی 1. استفاده بهتر از ماشین‌آلات و فضای تولیدی
3. هزینه تولید کمتر هر واحد محصول در مقایسه با تولید کارگاهی
4. سرمایه‌گذاری کمتر ماشین‌آلات و فضای تولیدی
5. انعطاف پذیری تولید محصولات متنوع 1. پیچیده بودن برنامه‌ریزی مواد بدلیل جریان طولانی‌تر و نامنظم تولید
2. دشواری برنامه‌ریزی تولید و کنترل
3. بیشتر بودن میزان موجودی مواد در مقایسه با تولید پیوسته
4. هزینه بالاتر تولید بدلیل تغییرات متعدد در تنظیمات
انبوه 1. ظرفیت تولید و نرخ خروجی بیشتر ماشین‌آلات
2. حجم بالای تولید
3. سیکل کوتاهتر تولید
4. کم شدن موجودی در جریان ساخت و تولید
5. آسان‌تر بودن برنامه‌ریزی و کنترل تولید مواد 1. نرخ بالای میزان تولید با سیکل کوتاه
2. استفاده از ظرفیت بالاتر خط بدلیل بالانس کردن خط تولید
3. نیاز به‌کارگران معمولی و کمتر مهارت دیده
4. حجم پایین موجودی مواد
5. هزینه پایین تولید محصول 1. تغییر یافتن کل خط تولید هم‎زمان با تغییر طراحی محصول
2. نیاز به سرمایه‌گذاری زیاد ماشین‌آلات و امکانات تولیدی
3. تعیین شدن سیکل تولید با توجه به زمان گلوگاه
پیوسته 1. عدم انعطاف پذیری چیدمان و طراحی ماشین‌آلات
2. وابستگی و توالی فرآیندهای تولید
3. غیرقابل‌تفکیک بودن محصول نهایی بدلیل ترکیب شدن از چندین ماده اولیه
4. برنامه‌ریزی و زمان‌بندی امری روزمره می‌باشد 1. استاندارد بودن محصول و پروسه تولید
2. نرخ بالاتر میزان تولید با توجه به زمان کوتاه‌تر سیکل تولید
3. نیاز به‌کارگران بامهارت کم
4. هزینه کم تولید با توجه به میزان بالای حجم تولیدی
5. جابجایی اتوماتیک مواد 1. انعطاف پذیری کم خط تولید
2. نیاز به سرمایه زیاد جهت تنظیم دستگاه‌ها
3. تنوع کم محصولات کم
4. توقف یکی از ماشین‌آلات منجر به توقف کل خط تولید خواهد شد
2-5- آشنایی با فرآیندهای تولید و انواع آن
فرآیند تولید سازمان همواره از اجزایی تشکیل شده است که با کنار هم قرار گرفتن یکدیگر "فرآیند تولید" را شکل می‌دهند. ارائه طرحی برای کنار هم قرار دادن اجزای فرآیند تولید را "طراحی فرآیند تولید" گویند. از آنجایی که فعالیت اصلی یک کارخانه، تولید محصول است؛ بنابراین چگونگی عملکرد فرآیند تولید، برای یک کارخانه عامل اساسی و حیاتی محسوب می‌شود. فرآیند تولید باید به گونه‌ای طراحی گردد که علاوه ‌بر اثربخش و کارا بودن با امکانات سازمان و نیازهای محصول نیز مطابقت داشته باشد. بنابراین طراحان فرآیند تولید باید با شناخت دقیق انواع طرح‌ها و با توجه به اهداف سازمان و توانایی‌ها و امکانات موجود، طرح موردنیاز خود را بیایند و فرآیند تولید را بر طبق آن شکل دهند. به‌طور کلی فرآیند تولید را می‌توان به دو فرآیند تولید پیوسته و غیر پیوسته دسته‌بندی نمود:
فرآیند تولید پیوسته: در این نوع فرآیند ایستگاه‌های کاری به‌طور متوالی براساس مراحل انجام فعالیت بر روی محصول کنار یکدیگر قرار می‌گیرند. به‌طوری که هر ایستگاه کاری فعالیت ایستگاه قبلی را تکمیل می‌کند. بنابراین، فعالیت‌های هر ایستگاه تخصصی هست و درصورت از کار افتادن یک ایستگاه، کل خط تولید متوقف می‌شود. در این سیستم مواد اولیه وارد اولین ایستگاه شده به‌ترتیب در ایستگاه‌ها به‌طور متوالی کامل‌تر می‌شود و درنهایت به محصول تکمیل شده تبدیل می‌شود. حجم تولید بالا و تنوع کم محصولات از ویژگی‌های این نوع فرآیند است.
فرآیند تولید غیر پیوسته: در این نوع فرآیند بین ایستگاه‌های کاری توالی خاصی وجود ندارد و ایستگاه‌ها به تفکیک و بصورت مجزا در کنار یکدیگر قرار گرفته‌اند و هر محصول با توجه به فرآیند موردنیاز خود مسیر خاصی را طی می‌نماید. به‌دلیل عمومی‌بودن ماشین‌آلات و تجهیزات می‌توان محصولات مختلفی را مطابق نیاز مشتری تولید نمود.]12[
در فرآیندهای تولیدی غیر پیوسته با محدودیتی بنام ظرفیت انبارهای میانگیر مواجه هستیم. انبار میانگیر چیست و چه ویژگی‌ای دارد؟ در ادامه به این پرسش، جواب‌ داده خواهد شد:
پردازش کارها در هر فرآیند تولیدی می‌تواند با مجموعه‌ای از بایدها و نبایدها مواجه باشد. این بایدها و نبایدها که در علم تصمیم‌گیری "محدودیت" نامیده می‌شوند، به شکل‌های گوناگونی در مسائل زمان‌بندی عملیات بروز می‌نمایند. این محدودیت‌ها معمولاً وابسته به ساختار فرآیند تولید هستند. ]6[
یکی از محدودیت‌های وابسته به ساختار تولید، محدودیت مربوط به انبارهای میانگیر و خطوط انتظار است. در بسیاری از سیستم‌های تولیدی به‌ویژه سیستم‌هایی که محصولات را به‌صورت فله‌ای و انبوه تولید می‌نمایند، این محدودیت به چشم می‌خورد. ظرفیت انبارهای میانگیر که بین هر دو مرحله از فرآیند وجود دارد، محدود است و در صورت پُر بودن انبارهای میانگیر، فعالیت قبل از انبار بلوکه (متوقف) می‌شود. شروع مجدد این عملیات تا زمان محیا شدن ظرفیت در انبار میانگیر به تعویق می‌افتد. در شکل 2-2 ساختار این‌گونه خطوط تولید نشان داده شده است. در این شکل دایره‌ها نشان‌دهنده ماشین‌آلات و مثلث‌ها نشان‌دهنده انبارهای میانگیر هستند.]6[
M1
B1
M2
B2
M3
M1
B1
M2
B2
M3

شکل 2-2- خط جریان کارگاهی با انبار میانگیر]6[در زمینه سیستم‌های تولیدی و مدیریت تولید، مسائل و موضوعاتی مطرح می‌شود که برای حل آن‌ها از روش‌های متفاوتی استفاده می‌شود. یکی از این‌گونه مسائل که در فرآیند تولید انبوه گسسته رخ می‌دهد، برنامه‌ریزی جهت تعیین ظرفیت انبارهای میانگیر است. عمدتاً، برای حل این‌چنین مسائلی از بهینه‌سازی شبیه‌سازی استفاده می‌شود.]6[
2-6- نقش شبیه‌سازی در مسائل برنامه‌ریزی تولیدحل مسائل زمان‌بندی فارغ از ساختار مسئله و نوع الگوریتم مورد استفاده، به‌طور قابل‌توجهی با شبیه‌سازی گره خورده است. این تکنیک، نه تنها در تئوری‌های حل مسائل زمان‌بندی نقش پررنگی دارد بلکه در مرحله اجرای برنامه‌های زمان‌بندی نیز یکی از ابزارهای جدانشدنی است. در این بخش، ابتدا مروری بر تعریف شبیه‌سازی صورت گرفته و سپس این کارکردها توصیف می‌شوند. تعاریف متعددی از شبیه‌سازی وجود دارد که در اینجا به تعریفی از هیلیر و لیبرمن اشاره می‌شود:]6[
"شبیه‌سازی به معنای استفاده از کامپیوتر در راستای تقلید رفتار یک فرایند یا یک سیستم است."
در مطالعات بهینه‌سازی، هنگامی که سیستم‌های مورد مطالعه خیلی پیچیده شوند استفاده از شبیه‌سازی ناگزیر است. با این وجود در بسیاری از مسائل زمان‌بندی تولید که ساختار ساده‌ای دارند نیز شبیه‌سازی به‌کارگرفته می‌شود. ساخت یک مدل شبیه‌سازی که بتواند برای زمان‌بندی بکارگرفته شود مجموعه‌ای از ورودی‌ها را احتیاج دارد که عبارتند از:]6[
افراد، ماشین‌ها، وسایل حمل‌ونقل و سایر منابع چه زمانی قابل بهره‌برداری هستند؟
چه محصولی باید ساخته شود یا چه خدمتی باید ارائه شود؟
فرایند ساخت محصول یا ارائه خدمات کدام است؟
چه منابعی و به چه میزان برای تولید محصول یا ارائه خدمات لازم هستند؟
از هر محصول چه تعداد برای هر مشتری تولید شود یا مشتری به چه خدماتی احتیاج دارد؟
محصولات در چه زمانی باید به مشتری تحویل داده شود یا خدمات در چه زمانی مهیا باشد؟
ترتیب انجام کارها روی ماشین‌آلات
با دریافت این ورودی‌ها (در یک سیستم تولیدی) نرم‌افزار شبیه‌ساز قادر است زمان ورود هر کار به هر ایستگاه، زمان پایان کار در هر ایستگاه، زمان ورود به انبارهای میانگیر، زمان خروج از انبار و ... را مشخص و بر اساس آن‌ها خروجی‌های متنوعی را تولید کند:]6[
زمآن‌های بیکاری و اشتغال ماشین‌آلات
زمان تکمیل محصول
نمودار گانت
تابع هدف مسئله
آمار توصیفی (راندمان و متوسط کار تکمیل شده در هر واحد زمان و ...)
1416052012950زمان های بیکاری
مقدار تابع هدف
زمان تکمیل
نمودار گانت
آمار توصیفی
شبیه ساز
مشخصات‌کارها (مراحل تکمیل،تعداد...)
مشخصات منابع (مقدار، محدودیتها ...)
میزان استفاده هر کار از هر منبع
محدودیت ها
ترتیب انجام کارها روی ماشین آلات
زمان های بیکاری
مقدار تابع هدف
زمان تکمیل
نمودار گانت
آمار توصیفی
شبیه ساز
مشخصات‌کارها (مراحل تکمیل،تعداد...)
مشخصات منابع (مقدار، محدودیتها ...)
میزان استفاده هر کار از هر منبع
محدودیت ها
ترتیب انجام کارها روی ماشین آلات

شکل 2-3- بخشی از ورودی‌ها و خروجی‌های یک مدل شبیه‌سازی برنامه‌ریزی و زمان‌بندی تولید]6[نرم‌افزارهای شبیه‌ساز می‌توانند شامل مجموع قوانین و الگوریتم هایی برای حل مسائل زمان‌بندی باشند تا خود نسبت به تهیه برنامه زمان‌بندی اقدام نمایند. از سوئی دیگر شبیه‌سازی می‌تواند رفتارهای تصادفی خط تولید را با استفاده از تابع توزیع احتمال تقلید کند، این امر در محاسبه تابع هدف مسائل زمان‌بندی تصادفی کاربرد گسترده‌ای دارد. چهار الگوی متفاوت از بکارگیری شبیه‌سازی در مسائل زمان‌بندی قابل شناسایی است:]6[
تهیه برنامه زمان‌بندی توسط برنامه شبیه‌ساز
شبیه‌سازی برای تنظیم پارامترهای الگوریتم‌های ابتکاری
شبیه‌سازی برای ارزیابی راهکارهای متفاوت زمان‌بندی
شبیه‌سازی برای تقلید رفتارهای تصادفی سیستم
2-7- تهیه برنامه زمان‌بندی توسط برنامه شبیه‌سازتهیه برنامه زمان‌بندی توسط برنامه شبیه‌ساز به معنای استفاده از شبیه‌سازی برای تعیین زمان‌بندی با افق کوتاه‌مدت چندساعته و حداکثر یک‌روزه است. قوانین ارسال کارها به مراکز کاری و ماشین‌آلات در موتور نرم‌افزار شبیه‌ساز تعبیه شده است. این دستورالعمل‌ها می‌توانند الگوریتم‌های ابتکاری و یا الگوریتم‌های دقیق ریاضی باشند. بخش‌های اساسی این سیستم عبارتند از:]6[
یک موتور شبیه‌سازی که شامل چندین قانون برای انتخاب و ارسال کار بعدی است.
یک رابط گرافیکی که نمودار گانت را بر اساس نتایج اجرای شبیه‌سازی تهیه می‌کند.
یک رابط با سیستم اطلاعاتی کارگاه که فهرست زمان‌بندی شده را تهیه می‌کند.
از آنجایی که این الگو برای دوره‌های کوتاه مدت بکار می‌رود کلیه وضعیت‌های تصادفی (مثل خرابی ماشین‌آلات) نادیده گرفته می‌شوند. در این نوع زمان‌بندی تهیه اولیه مدل مناسب از اهمیت ویژه ای برخوردار است.
زیر سیستم تعیین اولویت انجام کارها روی ماشین‌آلات که به چند قانون گسیل کارها مجهز است ابتدا با استفاده از مجموعه اطلاعات اولیه و به کمک قوانین، اولویت انجام کارها روی ماشین‌آلات را تعیین نموده و آن‌را در اختیار زیر سیستم شبیه‌ساز خط تولید قرار می‌دهد. شکل 2-4 این ساختار را به تصویر کشیده است.]6[
ترتیب انجام کارها
شبیه ساز
مشخصات‌کارها (مراحل تکمیل،تعداد...)
مشخصات منابع (مقدار، محدودیتها ...)
میزان استفاده هر کار از هر منبع
محدودیت ها
قوانین زمان‌بندی




ترتیب انجام کارها
شبیه ساز
مشخصات‌کارها (مراحل تکمیل،تعداد...)
مشخصات منابع (مقدار، محدودیتها ...)
میزان استفاده هر کار از هر منبع
محدودیت ها
قوانین زمان‌بندی




شکل 2-4- تعبیه بخش تهیه برنامه زمان‌بندی در شبیه‌ساز برنامه‌ریزی و زمان‌بندی تولید]6[2-7-1- شبیه‌سازی برای تنظیم پارامترهای الگوریتم‌های ابتکاریالگوریتم‌های ابتکاری و فرا ابتکاری اغلب شامل پارامترهای مشخصی هستند که کارایی الگوریتم را تحت تاثیر قرار می‌دهند. این پارامترها باید برای طیف متنوعی از شرایط تطبیق داده شوند. مثلا ممکن است نزدیک بودن یا نبودن زمان تحویل کار به دو تنظیم متفاوت از یک پارامتر 176530964565برنامه زمان‌بندی 1
برنامه زمان‌بندی 2
برنامه زمان‌بندی k
شرایط "الف"
شبیه ساز
الگوریتم ابتکاری
...
...
...
α = a1
α = a2
α = ak
...
...
مقدار تابع هدف k
مقدار تابع هدف 2
مقدار تابع هدف 1
برنامه زمان‌بندی 1
برنامه زمان‌بندی 2
برنامه زمان‌بندی k
شرایط "الف"
شبیه ساز
الگوریتم ابتکاری
...
...
...
α = a1
α = a2
α = ak
...
...
مقدار تابع هدف k
مقدار تابع هدف 2
مقدار تابع هدف 1
احتیاج داشته باشد.]6[
شکل 2-5- تنظیم پارامترهای الگوریتم ابتکاری (فراابتکاری) در شبیه‌ساز برنامه‌ریزی و زمان‌بندی تولید]6[معمولاً به ازاء یک وضعیت مشخص به هر یک از پارامترهای الگوریتم ابتکاری (یا فراابتکاری) مقادیر مختلفی اختصاص می‌یابد و به ازاء هر مقدار رفتار سیستم شبیه‌سازی شده و مقدار تابع هدف مشخص می‌گردد. مقادیری که منجر به کمترین مقدار تابع هدف میشود همراه با وضعیت متناظر آن ذخیره می‌شود تا در مواقع مناسب مورد استفاده قرار گیرد. در شکل 2-5 در شرایط "الف" (مثل نزدیک‌بودن موعد تحویل) به پارامتری از مسئله، k مقدار متفاوت داده می‌شود تا k برنامه زمان‌بندی تهیه کند. مقدار تابع هدف به ازاء هر برنامه محاسبه می‌شود. بهترین مقدار پارامتر برای شرایط "الف" با توجه به بهترین مقدار تابع هدف تعیین می‌شود.]6[
2-7-2- شبیه‌سازی برای ارزیابی راهکارهای متفاوت زمان‌بندیشبیه‌سازها می‌توانند هیچ نقشی در تولید برنامه زمان‌بندی نداشته باشند و تنها رفتار خط تولید را به ازاء برنامه‌های زمان‌بندی متفاوت تقلید نمایند. در این الگوی به‌کارگیری "برنامه زمان‌بندی" یکی از ورودی‌های شبیه‌ساز است که توسط زیربرنامه‌های داخلی نرم‌افزار تولید نمی‌شود. زیربرنامه شبیه‌ساز بر اساس برنامه زمان‌بندی مشخصی که اعلام می‌شود رفتار سیستم را شبیه‌سازی نموده و "تابع هدف" یا هر معیار ارزیابی دیگری را برای سنجش عملکرد برنامه زمان‌بندی ارائه می‌دهد. پس از محاسبه k مقدار تابع هدف (معیار ارزیابی) می‌توان مشخص نمود که مناسب‌ترین برنامه زمان‌بندی کدام است.]6[
centertopشبیه ساز
...
...
برنامه زمان‌بندی 1
برنامه زمان‌بندی 2
برنامه زمان‌بندی k
مقدار تابع هدف k
مقدار تابع هدف 2
مقدار تابع هدف 1
...
...
شبیه ساز
...
...
برنامه زمان‌بندی 1
برنامه زمان‌بندی 2
برنامه زمان‌بندی k
مقدار تابع هدف k
مقدار تابع هدف 2
مقدار تابع هدف 1
...
...

شکل 2-6- شبیه‌سازی برای مقایسه عملکرد برنامه‌های زمان‌بندی]6[از این روش، زمانی استفاده می‌شود که چندین برنامه زمان‌بندی باید قبل از اجرای عملی با یکدیگر مقایسه شوند و مناسب‌ترین برنامه انتخاب شود. به‌ویژه این روش بخش اساسی برای الگوریتم شمارش کامل محسوب می‌شود. در این الگوریتم‌ها میتوان با استفاده از شبیه‌ساز، تابع هدف را به ازاء کلیه جواب‌های موجه (برنامه‌های زمان‌بندی قابل قبول) محاسبه نمود و با توجه به معیار ارزیابی عملکرد زمان‌بندی مناسب را تعیین کرد.]6[
2-7-3- شبیه‌سازی برای تقلید رفتارهای تصادفی سیستمبا ظهور شرایط تصادفی در مسائل زمان‌بندی و افزایش پیچیدگی‌های مسئله نقش شبیه‌سازی در حل این مسائل پررنگ‌تر می‌شود. در برخی شرایط حتی مسائل بسیار کوچک زمان‌بندی تصادفی با استفاده از روش‌های دقیق قابل حل نیستند. اگر رویدادهای مدل مثل زمان انجام کارها روی ماشین‌آلات از توزیع احتمال مشخصی پیروی کنند وظیفه بخشی از نرم‌افزار شبیه‌ساز است که این رفتار‌های تصادفی را تقلید کند و زمآن‌های شبیه‌سازی شده (یا هر ویژگی تصادفی شبیه‌سازی شده دیگر) را در اختیار زیربرنامه شبیه‌ساز خط تولید قرار دهد. در شکل 2-7 ارتباط بین زیربرنامه شبیه‌ساز خط تولید و زیربرنامه شبیه‌ساز رفتارهای تصادفی به تصویر کشیده شده است.]6[
2923097217855زمان انجام کار 1
زمان انجام کار 2
زمان انجام کار n

شبیه ساز
تولید کننده الگوی تصادفی
...
...
...
توزیع احتمال کار 1
توزیع احتمال کار 2
توزیع احتمال کار n
...
...
زمان انجام کار 1
زمان انجام کار 2
زمان انجام کار n

شبیه ساز
تولید کننده الگوی تصادفی
...
...
...
توزیع احتمال کار 1
توزیع احتمال کار 2
توزیع احتمال کار n
...
...

شکل 2-7- شبیه‌سازی برای تقلید رفتارهای تصادفی سیستم]6[آن‎چه در کلیه الگوهای بکارگیری شبیه‌سازی در حل مسائل زمان‌بندی مشترک است محاسبه تابع هدف است. محاسبه تابع هدف در مسائل قطعی و تصادفی از سازوکارهای متفاوتی پیروی می‌کند.
2-8- درنگی بر مفاهیم شبیه‌سازیدر این بخش، به‌منظور آشنایی با مفاهیم تخصصی شبیه‌سازی هنگام مدل‌سازی به شرح مختصری از آن‌ها پرداخته می‌شود:
2-8-1- سیستم
سیستم، مجموعه‌ای از اشیاء، افراد و یا ماشین‌آلات می‌باشند که با هم در راستای تحقق هدف واحدی عمل و عکس العمل دارند. برای مثال در یک خط مونتاژ ماشین ها، قطعات و کارگران با هم در امتداد خط کار می‌کنند تا محصولی را با کیفیت بالا تولید کنند.
هر سیستم، اغلب تحت تأثیر تغییراتی قرار می‌گیرد که در خارج از سیستم روی می‌دهند. گفته می‌شود که این تغییرات پیرامون سیستم رخ می‌دهند. در مدل‌سازی سیستم‌ها لازم است که مرز بین سیستم و پیرامون آن تعیین شود. چگونگی تعیین این مرز ممکن است به هدف از مطالعه سیستم بستگی داشته باشد.]13[
2-8-2- مدلمدل، تصویری است انتزاعی از پدیده‌ای که اتفاق افتاده یا ممکن است روی دهد. در ساختن مدل همه یا بعضی از متغیرهای مؤثر در پدیده مورد مطالعه و روابط بین آن‌ها تا حد ممکن ملحوظ می‌شوند. به‌وسیله مدل می‌توان اطلاعاتی در مورد پدیده موردنظر به‌دست آورد. هر چه اطلاعات حاصل از مدل به پدیده واقعی نزدیکتر باشد، اعتبار مدل بیشتر است.]14[
انواع مدل‌ها
مدل‌های شکلی یا آیکونیک: بعضی از مدل‌ها بیشتر به‌منظور بررسی ظاهر پدیده‌ها ساخته می‌شوند. به‌عنوان نمونه می‌توان از ماکت‌هایی که برای نمایش بناهای گوناگون مثل پل‌ها و سدها ساخته می‌شود، نام برد. این‎گونه مدل‌ها را که از نظر ظاهری به پدیده موردنظر شباهت دارند ولی از نظر رفتاری اطلاعات ناچیزی در مورد پدیده اصلی در اختیار قرار می‌دهند، مدل‌های شکلی می‌نامند.
مدل‌های شبیه‌سازی: با وجود عدم شباهت ظاهری به پدیده واقعی می‌توانند اطلاعاتی در مورد رفتار متغیرهای پدیده اصلی ارائه دهند. استفاده از رایانه برای اجرای آزمایش مدل‌های شبیه‌سازی در زمره مهم‌ترین کاربردهای رایانه در دنیای امروز به‌شمار می‌رود.]14[
2-8-3- اجزای یک مدل شبیه‌سازی
حالت: جمعی از متغیرها که تمام اطلاعات لازم برای تشریح سیستم در هر لحظه را در برداشته باشند.
عنصر: عناصر باعث تغییر در حالت اجزاء می‌شوند. بدون عناصر هیچ اتفاقی در مدل شبیه‌سازی رخ نمی‌دهد. قطعه تولیدی، افراد نمونه‎هایی از عناصر می‌باشند. عناصر دارای ویژگی‌هایی می‌باشند. این ویژگی‌ها مشخصه هایی از عنصر می‌باشند که آن‌را منحصر به‎فرد می‌سازند.
جزء : جزء یا گره که برای خدمت رسانی، نگه‌داری، تولید و یا پردازش عناصر در سیستم منظور می‌گردد. هر جزء دارای ویژگی‌های منحصر به‌فردی می‌باشد که در فصل بعد به آن‌ها اشاره شده است.
رویدادها: شرایطی هستند که در نقطه‌ای از زمان رخ داده و موجب تغییر در وضعیت سیستم می‌گردند. تأخیر، صف و توقف سه نوع اتفاق موجود در مدل شبیه‌سازی می‌باشد.
منطق: اصولی که حاکم بر پیاده شدن یک فرآیند یا انجام یک فعالیت در سیستم می‌باشد.
منابع: در شبیه‌سازی منابع به مواردی اطلاق می‌شود که دارای ظرفیت محدود باشند. کارگران و ماشین‌آلات از این دسته می‌باشند.]14[
2-9- کاربردهای شبیه‌سازی در اداره واحدهای تولیدی
کاربردهای شبیه‌سازی در واحدهای تولیدی را می‌توان به سه دسته تقسیم کرد:]15[
بررسی نیازهای واقعی یک واحد تولیدی به تجهیزات و پرسنل (تعداد و نوع ماشین‌آلات، تعداد و نوع استقرار وسایل حمل‌ونقل، مکان و حجم انبارهای میانگیر ...)
ارزیابی نحوه و چگونگی عملکرد سیستم تولیدی (بررسی میزان کالای تولید شده، بررسی زمان ترانزیت سفارش در کارگاه، تجزیه و تحلیل گلوگاه‌های تولیدی و ...)
ارزیابی روش‌های کار (برنامه‌ریزی تولید شامل ارزیابی سیاست جاری یا پیشنهادی در رابطه با موضوعات مختلف و استراتژی‌های کنترل)
2-10- محاسن کاربرد شبیه‌سازی در صنعتاز مزایای کاربرد شبیه‌سازی در صنعت می‌توان به موارد زیر اشار کرد:]15[
الف) نرخ تولید، بدلیل کاهش ضایعات، افزایش کارایی ماشین‌آلات و پرسنل از طریق ارزیابی، تعیین و به‌کارگیری روش‌های بهینه انجام کار، افزایش می‌یابد.
ب) سرمایه موردنیاز کاهش می‌یابد. با وجود یک سیستم رایانه‌ای شبیه‌سازی امکان حصول طرح بهینه استقرار، تعیین میزان بهینه موجودی (مواد خام، کالای نیمه ساخته و کالای ساخته شده) و تعیین تعداد بهینه ماشین‌آلات، پرسنل و ابزار و تجهیزات فراهم می‌آید و از طریق صرفه جویی در نیاز به سرمایه پدیدآور می‌شود.
ج) اطمینان خاطری در مورد این‌که یک طرح پیشنهادی درصورت پیاده‌سازی برطبق انتظار عمل خواهد کرد، به‎وجود می‌آید.
2-11- انواع نرم‌افزارهای شبیه‌سازی
با پیشرفت چشم‌گیر علم در زمینه‌های مختلف، نرم‌افزارهایی با قابلیتهای بسیار قوی طراحی شده‌اند که به‌منظور به‌کارگیری این علوم، به یاری پژوهشگران شتافتند. نرم‌افزارهای طراحی شده جهت انجام شبیه‌سازی در طی سالیان از قابلیت‌های ویژه‎ای برخوردار بودهاند. در جدول زیر اسامی این نرم‌افزارها ارائه شده است. ]16[
جدول 2-2- معرفی انواع نرم‌افزارهای شبیه‌سازی]16[ردیف نام نرم‌افزار ردیف نام نرم‌افزار
1 Arena 10 Quest
2 Auto Mod 11 ShowFlow
3 Awe Sim 12 SIGMA
4 Enterprise Dynamics 13 Simprocess
5 Extend 14 Simul8
6 Flexsim 15 SLX
7 GPSS/H 16 Visual Simulation Environment
8 Micro Saint 17 Witness
9 ProModel در این پژوهش، جهت شبیه‌سازی از نرم افزار Simul8 استفاده شده که در پایان این فصل توضیح مختصری درباره آن داده خواهد شد.
پس از آشنایی با مفاهیم شبیه‌سازی به موضوع اصلی که بهینه‌سازیِ شبیه‌سازی است، پرداخته می‌شود.
2-12- بهینه‌سازیِ شبیه‌سازیمفهوم "بهینه‌سازیِ شبیه‌سازی" در شبیه‌سازی سیستم‌ها با استفاده از رایانه عبارت است از «فرآیند یافتن بهترین مقادیر ورودی از بین کلیه حالات ممکن، بدون این‌که کلیه حالات ممکن مورد ارزیابی قرار گیرند. هدف از بهینه‌سازی شبیه‌سازی حداقل‎نمودن منابع صرف‌شده در عملیات شبیه‌سازی است به نحوی که بیشترین اطلاعات ممکن از این عملیات حاصل شود». در مثال مربوط به توالی عملیات و زمان‌بندی، هدف از بهینه‌سازی شبیه‌سازی تولید جریانی این است که از بین کلیه حالات ممکن که برای n کار برابر با n! است بهترین جایگشت انتخاب شود بدون این‌که برای همه جایگشت‌ها عملیات شبیه‌سازی انجام شود و عملیات شبیه‌سازی فقط برای تعداد محدودی از جایگشت‌ها صورت پذیرد. فرض کنید تعداد جایگشت‌هایی که شبیه‌سازی برای آن‌ها انجام میشود را با K نشان دهیم. شکل 2-8 تصویری شماتیک از بهینه‌سازی شبیه‌سازی ارائه می‌دهد.]6[
3194054224655جایگشت اول
جایگشت دوم
جایگشت kام
شبیه ساز
الگوریتم فیلترینگ
جایگشت 1
جایگشت 2
جایگشت n!
0جایگشت اول
جایگشت دوم
جایگشت kام
شبیه ساز
الگوریتم فیلترینگ
جایگشت 1
جایگشت 2
جایگشت n!
شکل 2-8- ساختار کلی بهینه‌سازی شبیه‌سازی]6[2-13- روش‌های بهینه‌سازی شبیه‌سازیبه‌طور کلی بهینه‌سازی شبیه‌سازی فرآیند تعیین مقادیر بهینه متغیرهای ورودی سیستم به‌منظور حداکثرکردن متغیرهای عملکردی است. مدل‌های بهینه‌سازی شبیه‌سازی دارای تابع هدف (یعنی، بهینه‌نمودن جواب‌ مدل شبیه‌سازی) و مجموعه‌ای از محدودیت‌ها می‌باشند]2[.
روش‌های بهینه‌سازی شبیه‌سازی به گروه‌های مختلفی تقسیم می‌شود که توسط محققین مختلف پیمایش‌های ارزشمندی در این زمینه انجام شده است. در ادبیات تحقیق، شش گروه اصلی از روش‌ها قابل شناسایی هستند. این گروه‌های اصلی از ایده‌های زیربنایی متفاوتی استفاده می‌کنند.]6[
الف) رتبه‌بندی و انتخاب
در این شیوه فرض می‌شود که تعداد راهکارها (جواب‌های موجه مسئله) ثابت است و نیازی به جستجوی راهکارهای جدید نیست و مسئله شکلی از استنباط آماری را به خود می‌گیرد. فرض کنید احتمال انتخاب جواب درست را با «انتخاب جواب بهینه یا نزدیک به بهینه» تعریف کنیم. در این‌صورت مسئله می‌تواند به یکی از دو شکل زیر فرموله شود:
- تعداد تکرارهای شبیه‌سازی را حداقل کنید مشروط بر اینکه احتمال انتخاب جواب درست بیش از مقدار معینی باشد.
- احتمال انتخاب جواب درست را حداکثر کنید مشروط بر اینکه محدودیت هزینه‌های شبیه‌سازی مدنظر قرار بگیرد.
در مورد اول می‌توان در سطحی از اطمینان به حصول جواب مناسب اطمینان داشت اما تعداد محاسبات مورد نیاز مشخص نیست. در شکل دوم محاسبات محدود است اما نمی‌توان به درستی در خصوص کیفیت جواب به‌دست آمده اظهارنظر کرد.
ب) روش جواب‌ سطح
این روش سعی در برازش تعدادی مدل رگرسیونی بین ورودی‌ها و خروجی‌های یک مدل شبیه‌سازی و بهینه نمودن تابع رگرسیونی دارد. این فرایند با یک مدل رگرسیونی درجه اول شروع می‌شود و پس از رسیدن به شرایط بهینه از توآن‌های بالاتر مدل رگرسیونی استفاده می‌شود. در ادبیات طراحی آزمایش‌ها متغیر‌های ورودی و تابع هدف را به‌ترتیب فاکتور و جواب‌ می‌نامند.
ج) روش مبتنی بر گرادیان
این روش در پی آن است که نقش خود در بهینه‌سازی قطعی را در بهینه‌سازی تصادفی ایفا نماید. ایده اساسی این است که به ازاء هر جواب، حرکت در جهت گرادیان بهترین تغییر است. با این روش برآورد مشتق تابع هدف نسبت به متغیر xi با استفاده از رابطه زیر صورت می‌گیرد:
(2-14)
برای برآورد گرادیان به ازاء بردار X حداقل n+1 مدل شبیه‌سازی باید اجرا شود. افزایش دقت محاسبه G نیازمند افزایش تعداد محاسبات است. این روش از ایده‌های حل مسائل برنامه‌ریزی غیر خطی سود می‌برد و برای متغیر‌های تصمیم پیوسته مناسب است.
د) جستجوی تصادفی
برخلاف روش مبتنی بر گرادیان، روش جستجوی تصادفی برای مسائلی به‎کار می‌رود که متغیر تصمیم آن‌ها گسسته است. این روش ابتدا برای حل مسائل قطعی پایه‌گذاری شد و سپس در زمینه مسائل تصادفی نیز به کار گرفته شد. این روش نیز همانند روش گرادیان برای رسیدن به جواب بهینه از یک نقطه به نقطه دیگر می‌رود. اما انتخاب نقطه بعد بصورت احتمالی و از همسایگی نقطه جاری انتخاب می‌شود. در به‌کار گیری این روش دو نکته حائز اهمیت است.
- فهرست نقاط کاندید برای حرکت بعدی چگونه انتخاب شود؟
- بهترین جواب تاکنون کدام است؟
انتخاب بهترین جواب در مسائل قطعی مشکلی به‌وجود نمی آورد زیرا مقدار به‌دست آمده برای تابع هدف به ازاء هر جواب، مقدار قطعی تابع هدف است. اما در مسائل تصادفی با توجه به اختلالات ذاتی تابع هدف انتخاب بهترین جواب کار ساده‌ای نیست.
هـ) تقریب میانگین نمونه
روش تقریب میانگین نمونه که بهینه‌سازی مسیر نمونه نیز نامیده می‌شود، ابتدا شبیه‌سازی را به تعداد زیاد انجام داده و سپس تقریب‌های به‌دست آمده را بهینه می‎کند، پس از به‌دست آمدن مقدار متوسط تابع هدف مقدار بهینه آن با استفاده از روش‌های برنامه‎ریزی غیرخطی که در مسائل قطعی کاربرد دارند، مشخص می‌شود.
و) فراابتکاری‌ها
برای هدایت روش‌های ابتکاری استفاده می‌شود تا در دام نقاط بهینه محلی گرفتار نشوند. رایج‌ترین الگوریتم‌های فراابتکاری در حل مسائل بهینه‌سازی ترکیبیاتی عبارتند از شبیه‌سازی تبرید تدریجی (SA)، جستجوی ممنوع (TS)، الگوریتم ژنتیک (GA)، جمعیت مورچگان (ACO). الگوریتم‌های مذکور در یک ایده اساسی مشترک هستند و آن شروع حل مسئله از یک یا چند جواب ابتدایی و حرکت از نقاط آغازین به سمت نقاط بهتر است. تفاوت بین این الگوریتم‌های چگونگی تعیین نقاط شروع و سازوکار حرکت به سمت جواب‌های بهتر است. این تکنیک‌ها معمولاً نتیجه تطبیق ایده‌های متعلق به حوزه‌های مختلف تحقیق هستند. ایده‌های اساسی که الهام‌بخش هر یک از الگوریتم‌ها هستند معمولاً از زمینه‌های غیر منتظره شکل می‌گیرد.
در قدم بعدی، در مورد نحوه پیدایش الگوریتم‌های فراابتکاری و زمینه‌های کاربردیشان بحث می‌شود. اما با توجه به این‌که راه‌حل بهینه‌سازی مسئله موجود با الگوریتم ژنتیک می‌باشد، این الگوریتم به‌طور کامل تشریح شده است.
2-14- معرفی انواع الگوریتم‌های فراابتکاری
2-14-1- الگوریتم نزولیکی از انواع الگوریتم‌های فراابتکاری، یک الگوریتم ساده با نام الگوریتم نزول است که از کارایی پایینی برخوردار می‌باشد.
الگوریتم نزول روشی است که جستجو را از یک جواب اولیه شروع کرده و در هر تکرار جواب فعلی را با یک جواب بهتر که در همسایگی آن است، جایگزین می‌کند. این روش تنها حرکت به سمت جواب‌هایی را مجاز دانسته که تابع هدف فعلی را بهبود بخشد و هنگامی که دیگر جواب بهتری پیدا نشود، اجرای الگوریتم به پایان می‌رسد. جواب نهایی یافت شده توسط این الگوریتم، جواب بهینه محلی نامیده می‌شود. به‌طوری که این جواب یا خوب است یا دست کم از جواب‌های همسایگی خود بهتر است. یکی از نواقص آشکار الگوریتم نزول این است که با احتمال زیاد یک جواب بهینه محلی، بهینه مطلق نخواهد بود و تابع هدف را به ازای همه جواب‌های منطقه موجه بهینه نخواهد کرد.]8[
2-14-1-1- مراحل اجرای الگوریتم نزولحل مسائل بهینه‌سازی شبیه‌سازی طبق مراحل زیر صورت می‌گیرد:
تولید اعداد تصادفی
انتخاب جواب اولیه
انتخاب یک جواب در همسایگی
پذیرش یا رد جواب جدید]8[
2-14-1-2- نقاط ضعف الگوریتم نزولمهم‌ترین نقطه ضعف الگوریتم نزول این است که احتمال گرفتار شدن الگوریتم در دام نقاط بهینه محلی بسیار زیاد است. این موضوع ناشی از رویکرد حریصانه الگوریتم است که در پی‌یافتن نخستین جوابی است که از نقاط همسایگی خود بهتر است. الگوریتم‌های فراابتکاری به‌منظور گریز از چنین دام‌هایی از رویکردهای تمرکز و تنوع بهره می‌برند.]8[
2-14-2- شبیه‌سازی تبرید تدریجیالگوریتم شبیه‌سازی تبرید تدریجی که در متون فارسی با عناوین شبیه‌سازی آنیل و الگوریتم شیشه یا کریستال نیز از آن یاد شده است را می‌توان از نظر سازوکار اجرا و فعالیت‌های برنامه‎نویسی موردنیاز، ساده‌ترین الگوریتم فراابتکاری دانست. این سادگی باعث نمی‌شود که کارایی این الگوریتم با دیده‌ تردید نگریسته شود. انتشارات متعددی را می‌توان ملاحظه کرد که از توانایی این الگوریتم در حل مسائل متنوع سود برده‌اند.]8[
2-14-2-1- تاریخچه و زمینه پیدایشالگوریتم SA نخستین بار توسط کرک پاتریک در سال 1982 معرفی شد. این الگوریتم بر اساس مدل توسعه‌یافته توسط متروپلیس برای شبیه‌سازی فرآیند فیزیکی تبرید تدریجی شکل گرفته است. فیزیکدانان برای تغییر در وضعیت یک ماده از یک پارامتر مهم یعنی دما استفاده می‌کنند. تبرید تدریجی فرآیندی است که در آن رسیدن به وضعیت بهینه توسط کنترل دما صورت می‌پذیرد. در این فرآیند ابتدا ماده حرارت می‌بیند تا انرژی زیادی به آن وارد شود و پس از آن به آرامی سرد می‌شود به گونه‌ای که تا مدتی در هر سطحی از دما با قی بماند و سپس به سطح پایین‌تر دما برود. این استراتژی در سردکردن تدریجی باعث شکل‌گیری وضعیت جامد کریستالی می‌شود که وضعیتی پایدار است و متناظر با حداقل مطلق انرژی است. وضعیت متضاد آن زمانی است که ماده به سرعت سرد شود که منجر به وضعیت غیر متبلور خواهد شد. ساختار غیر متبلور متناظر با حداقل انرژی است.]8[
2-14-2-2- خط سیر الگوریتم تبرید تدریجیالگوریتم تبرید تدریجی فرآیند حل مسئله را از یک جواب (معمولاً تصادفی) شروع می‌کند و برای یافتن جواب مسئله، در فضای منطقه موجه از یک نقطه به نقطه دیگر می‌رود تا زمانی که شرط توقف الگوریتم برقرار شود. طی جابجاشدن بین نقاط متفاوت، بهترین جواب به‌دست آمده توسط الگوریتم ذخیره شده و در آخر به‌عنوان جواب مطلوب مسئله ارائه می‌شود.]8[
یک تفاوت اساسی بین الگوریتم نزول و شبیه‌سازی تبرید تدریجی در این است که SA به جواب‌های بدتر از جواب جاری نیز شانس پذیرفته شدن می‌دهد. احتمال پذیرش جواب‌های بدتر، با افزایش تکرارهای حل مسئله کاهش می‌یاید.]8[
2-14-3- جستجوی ممنوعالگوریتم جستجوی ممنوع (یا جستجوی ممنوعه) که ایده اساسی خود را از حافظه انسان گرفته است، در زمره الگوریتم‌های جستجو در همسایگی قرار می‌گیرد. این الگوریتم از نظر مفهومی همانند الگوریتم شبیه‌سازی تبرید تدریجی عمل می‌کند اما مجموعه قوانین و سازوکارهایی دارد که اجرای آن ‌را به عملکرد مغز شبیه می‌کند.]8[
2-14-3-1- تاریخچه و زمینه پیدایشمشکلاتی که در مسائل بهینه‌سازی از جمله مسائل مربوط به حمل‌ونقل، لجستیک، برنامه‌ریزی مالی و برنامه‌ریزی تولید وجود دارد، باعث توسعه تکنیک‌های بهینه‌سازی مؤثر شده است. هدف از این تکنیک‌ها توسعه فرآیندهایی است که بتوانند با پیچیدگی مسائل بهینه‌سازی مواجه شوند. یکی از این روش‌ها الگوریتم جستجوی ممنوع است که توسط فرد گلاور معرفی شده است.]8[
واژه Tabu یا Taboo در لغت نامه وبستر به معنی مفاهیمی است که دارای قدرت ماوراء الطبیعه بوده و استفاده و برقراری ارتباط با آن‌ها ممنوع می‌باشد. روش جستجوی ممنوع در ارتباط با ماوراءالطبیعه و ممنوعات آن نیست، بلکه ممنوعیت‌ها و محدودیت هایی را اعمال می‌کند تا یک فرآیند جستجو را به مناطقی هدایت کند که جواب‌های بهتری به دست می‌دهند. این روش بر اساس فرآیندهایی طراحی شده است که از مرزهای بهینگی محلی که به‌عنوان یک مانع عمل کرده، عبور می‌کنند و روش جستجوی ابتکاری را به گونه‌ای هدایت می‌کند که نقاط فراتر از بهینه محلی را مورد جستجو قرار دهند.]8[
2-14-3-2- خط سیر الگوریتم جستجوی ممنوعالگوریتم جستجوی ممنوع همانند الگوریتم شبیه‌سازی تبرید تدریجی، مبتنی بر جستجو در همسایگی است. به گونه‌ای که در اطراف جواب جاری در پی یافتن جواب‌های جدید می‌باشد. شباهت دیگر دو الگوریتم در این است که الگوریتم جستجوی ممنوع نیز برای جواب‌های بدتر از جواب کنونی نیز شانس پذیرفته شدن قائل است. مهم‌ترین تفاوت دو الگوریتم در این است که SA در هر تکرار تنها به بررسی یکی از جواب‌های واقع در همسایگی می‌پردازد اما TS در هر تکرار چندین جواب را در اطراف جواب کنونی مورد بررسی قرار می‌دهد.]8[
به‌طور کلی و بدون درنظرگرفتن جزییات، در این الگوریتم فرآیند حل مسئله از یک نقطه منطقه موجه آغاز می‌شود و در هر تکرار از یک نقطه به نقطه دیگر منطقه مراجعه می‌شود تا شرط توقف برقرار شود. بهترین جوابی که در طی همه مراحل یافته شده است، ذخیره می‌گردد.]8[
2-14-4- الگوریتم مورچگانالگوریتم مورچگان روشی برای بهینه‌سازی است که در آن یک کلونی از مورچه‌های مصنوعی در پیدا کردن جواب‌های خوب برای مسائل بهینه‌سازی ترکیبیاتی، شرکت می‌کنند. این الگوریتم نمونه‌ای منتج شده از رفتار واقعی مورچگان ‌را بررسی کرده و از این نمونه‌ها به‌عنوان منبع الهام‌بخش برای طراحی الگوریتم‌های جدید به‌عنوان ‌راه‌حل مسائل بهینه‌سازی استفاده می‌کند.]8[
2-14-4-1- تاریخچه و زمینه پیدایشیکی از جالب‌ترین الگوهای رفتاری مورچگان توانایی گونه‌هایی از آن‌ها در پیدا کردن کوتاه‌ترین مسیر است. جمعیت (کلونی) مورچگان، زنبورهای عسل و یا به‌طور کلی گروهی از حشرات، سیستم‌های توزیع شده‌ای هستند که با وجود سادگی تک‌تک آن‌ها، یک سازمان اجتماعی ساختار یافته را به‌وجود می‌آورند. ایده اصلی الگوریتم مورچگان، قانون خود سازماندهی می‌باشد که اجازه می‌دهد رفتار بسیار موزون مورچه‌های واقعی در هماهنگ‎کردن مجموعه‌ای از کارگزارهای مصنوعی برای حل مسائل محاسباتی، مورد استفاده قرار گیرد. جنبه‌های مختلف رفتار کلونی مورچگان، الگوریتم‌های متفاوتی را به‌وجود آورده است. از این‌گونه رفتارها می‌توان به جستجو برای غذا، تقسیم کار، مرتب‌سازی در حین تخم‌گذاری و حمل‌ونقل مشارکتی اشاره کرد.]8[
2-14-4-2- خط سیر الگوریتم مورچگانالگوریتم مورچگان برای حل یک مسئله، دارای روش خاص خود در جستجوی منطقه موجه می‌باشد. این الگوریتم یک نوع پردازش موازی را در ذات خود دارد. یعنی به‌طور هم‎زمان نواحی مختلفی را در منطقه مورد جستجو قرار می‌دهد. یعنی از این نظر مشابه با الگوریتم ژنتیک رفتار می‌کند و در هر تکرار، از یک مجموعه جواب به یک مجموعه جواب دیگر می‌رود. تفاوت الگوریتم ژنتیک و مورچگان در سازوکارهای تولید جواب‌های جدید است. در الگوریتم ژنتیک جواب‌های جدید مستقیماَ با ترکیب جواب‌های موجود حاصل می‌شوند (عملگر تقاطع). در حالی‌که در الگوریتم جمعیت مورچگان، جواب‌های تکرار جاری به‌طور غیر مستقیم یعنی به کمک فرمون، روی نحوه تولید جواب‌های جدید تاثیرگذار هستند.]8[
2-14-4-3- گونه‌های مختلف الگوریتم مورچگانایده‌های متفاوتی که برای قانون احتمال انتخاب مسیر، تبخیر و فرمون‌ریزی توسط محققان مختلف پیشنهاد شده است که به شکل‌های متنوعی از الگوریتم ACO انجامیده‌اند. رایج‌ترین شکل‌های این الگوریتم در ادامه معرفی می‌شوند:]8[
سیستم مورچه
سیستم مورچه نخبه‌گرا
سیستم مورچه مبتنی بر رتبه‌بندی
سیستم مورچه حداقل – حداکثر
سیستم جمعیت مورچه‌ها
2-14-5- الگوریتم ژنتیکالگوریتم ژنتیک یک تکنیک جستجو برای حل مسائل با استفاده از مدل ژنتیک است. این الگوریتم در زمره الگوریتم‌های مبتنی بر جمعیت قرار دارد که ایده اساسی خود را از نظریه تکامل می‌گیرد. این الگوریتم بر خلاف دو الگوریتم پیشین، در هر تکرار، مجموعه‌ای از جواب‌های مسئله را مورد بررسی قرار می‌دهد. سازوکارها و مجموعه قوانین این الگوریتم برگرفته از مفاهیم علم ژنتیک است.]8[
2-14-5-1- تاریخچه و زمینه پیدایشچارلز داروین نظریه سیر تکاملی بشر را بیان کرد که بر اساس آن ارگانیسم‌های زیستی در طول نسل‌های مختلف با توجه به اصل "انتخاب طبیعت" و "بقا سازگارترین" تکامل می‌یابند. در سال 1960 ریچنبرگ ایده مطرح شده توسط داروین را در حوزه بهینه‌سازی پارامترها به‌کار گرفت و این ایده را استراتژی تکاملی نامید. این استراتژی شکل اولیه و خام الگوریتم ژنتیک را به‌کار می‌گیرد.]8[
الگوریتم ژنتیک در سال 1975 توسط هالند توسعه داده شد که هدف وی طراحی الگوریتمی برای حل مسائل خاص نبود، بلکه به‌دنبال فهم پدیده سازگاری به نحوی بود که در طبیعت رخ می‌دهد. با انتشار کتاب او با نام "انطباق در سیستم‌های طبیعی و مصنوعی" الگوریتم ژنتیک به دنیای بهینه‌سازی معرفی شد. وی اصول سیر تکامل طبیعی را در مسائل بهینه‌سازی و ساختار الگوریتم ژنتیک توضیح می‌دهد. الگوریتم ژنتیک بر اساس اصول ژنتیک و تکامل بنا شده است که امروزه برای حل مسائل پیچیده بهینه‌سازی مانند جدول زمان‌بندی، تولید کارگاهی و ... استفاده می‌شود.]8[
2-14-5-2- خط سیر الگوریتم ژنتیکهمان‌گونه که گفته شد الگوریتم ژنتیک در زمره الگوریتم‌های مبتنی بر جمعیت قرار می‌گیرد. مبتنی بر جمعیت بودن به این مفهوم است که در هر تکرار بیش از یک جواب مدنظر قرار می‌گیرد. اصطلاحاً مجموعه جواب‌های مورد بررسی در هر تکرار، یک جمعیت از جواب‌ها نامیده می‌شود. قوانین و دستورالعمل‌های الگوریتم ژنتیک به گونه‌ای است که جمعیت هر تکرار باعث تعریف و یا ایجاد تکرار آتی می‌شود. گفتنی است که جواب‌های نخستین جمعیت می‌تواند به‌صورت تصادفی از منطقه موجه انتخاب شوند و یا این‌که با روش‌های ابتکاری ایجاد شوند.]8[
1004570543941000
شکل 2-9 – خط سیر الگوریتم ژنتیک]8[در شکل 2-9 جواب‌هایی که با دایره توخالی نشان داده شده‌اند، جمعیت نسل کنونی را تشکیل می‌دهند و دایره‌های خط چین معرف جمعیت نسل آتی هستند. در واقع سازوکار رسیدن به جواب‌های جدید، نوعی شبیه‌سازی از زاد و ولد در فضای منطقه موجه است.
فرزندان حاصل از این زاد و ولد (جواب‌های جدید) ممکن است به جواب‌های بهتر یا بدتر از والدین منجر شود. پذیرش جواب‌های بدتر به‌عنوان جواب‌های نسل جدید به رویکردی بستگی دارد که در پیاده‌سازی الگوریتم ژنتیک مورد استفاده قرار می‌گیرد. در برخی رویکردها تنها جواب‌های بهتر از والدین پذیرفته می‌شوند و در برخی نیز جواب‌های بدتر به جمعیت آتی منتقل می‌شوند. این روند یعنی تولید جمعیت‌های جدید از جمعیت‌های قبلی تا جایی ادامه می‌یابد که شرط توقف الگوریم حاصل شود.]8[
2-15-5-3- مفاهیم و سازوکارهای الگوریتم ژنتیکالگوریتم ژنتیک از استعاره استفاده می‌کند، به نحوی که یک مسئله بهینه‌سازی در محیطی رخ می‌دهد که جواب‌های ممکن به‌عنوان افرادی هستند که در آن محیط زندگی می‌کنند و برای یافتن بهترین جواب لازم است تا پردازش‌هایی روی این افراد صورت پذیرد. اصطلاحات زیر در این محیط مورد استفاده قرار می‌گیرند:]8[
فردبه هر یک از جواب‌های مسئله بهینه‌سازی اصطلاحاً یک فرد می‌گوییم. تعیین ساختار هر فرد به مسئله مورد مطالعه بستگی دارد.
کدگذاریکدگذاری فرآیند نشان دادن جواب‌های مسئله در قالبی قابل استفاده برای الگوریتم ژنتیک است و کدگذاری می‌تواند نقشی اساسی در GA داشته باشد.
تابع برازندگیبرازندگی یک فرد در الگوریتم ژنتیک به معنای میزان ارزش یا کیفیت آن فرد (جواب) با توجه به معیارهای مختلف است که یکی از آن معیارها تابع هدف است. در ساده‌ترین شکل مسائل بهینه‌سازی تابع برازندگی همان تابع هدف است.
جمعیتجمعیت به مجموعه‌ای از افراد (جواب‌ها) گفته می‌شود. جنبه‌های مهم جمعیت که در الگوریتم ژنتیک استفاده می‌شود، عبارتند از:
تولید جمعیت اولیه
اندازه جمعیت
اغلب برای شروع حل مسئله، یک جمعیت اولیه تصادفی ایجاد می‌شود. اندازه جمعیت اولیه باید تا حدی بزرگ باشد که کل فضای جستجو را به نحو مطلوبی مورد بررسی قرار دهد. میانگین برازندگی جمعیت ایجاد شده هر چه بهتر باشد یافتن جواب خوب سریع‌تر انجام می‌گیرد. گلدبرگ نشان داد که کارایی الگوریتم ژنتیک برای دست‌یابی به جواب‌های بهینه محلی به میزان زیادی بستگی به اندازه جمعیت دارد. از سوی دیگر باید توجه داشت که جمعیت بزرگ نیاز به محاسبات، هزینه، حافظه و زمان بیشتری دارد.
فرآیند جستجوفرآیند جستجو GA شامل ایجاد یک جمعیت اولیه، سپس تولید مثل افراد جدید تا رسیدن به شرط توقف است. هدف‌های گوناگونی برای فرآیند جستجو می‌تواند وجود داشته باشد که نخستین هدف می‌تواند یافتن جواب بهینه مطلق باشد که در مدل GA هیچ گونه اطمینانی در مورد آن وجود ندارد زیرا همیشه احتمال آن می‌رود که در تکرارهای بعدی، جوابی بهتر یافت شود. هدف دیگر، هم‌گرایی سریع است. هنگامی‌که پردازش تابع هدف پرهزینه است هم‌گرایی سریع مطلوبیت می‌یابد. سومین هدف، ایجاد مجموعه‌ای از جواب‌های متنوع و در عین حال خوب است. هنگامی که فضای جواب شامل نقاط بهینه گوناگون باشد که دارای برازندگی یکسان هستند، مفید است که الگوریتم قادر باشد از بین آن‌ها جواب‌هایی را انتخاب کند.
عملگرهاعملگر اصطلاحی کلی برای سازوکارها یا پردازش‌های صورت گرفته در الگوریتم ژنتیک است که وظایف متنوعی به‌عهده دارند. شکل 2-10 جریان کلی الگوریتم ژنتیک و نقش این عملگرها را در این الگوریتم نشان می‌دهد.]8[
1096645163195ایجاد جمعیت اولیه
ارائه جواب مسئله
جهش
تقاطع
انتخاب
جایگزینی
نسل جدید
آیا شرط توقف برقرار است؟
ایجاد جمعیت اولیه
ارزیابی تابع برازش
خیر
بله
00ایجاد جمعیت اولیه
ارائه جواب مسئله
جهش
تقاطع
انتخاب
جایگزینی
نسل جدید
آیا شرط توقف برقرار است؟
ایجاد جمعیت اولیه
ارزیابی تابع برازش
خیر
بله

شکل 2-10- جریان کلی الگوریتم ژنتیک]8[2-14-5-4-کاربردهای الگوریتم ژنتیککاربرد الگوریتم ژنتیک حوزه وسیعی از مسائل بهینه‌سازی در زمینه‌های مختلف فنی مهندسی، علوم و اجتماعی را در برمی گیرد.]17[
برای مسائل بهینه‌سازی استاندارد، صرفاً روشی برای به‌دست آوردن یک جواب می‌باشد. می‌توان آن‌را برای مسائل خطی، غیر خطی و برنامه‌ریزی احتمالی که دارای متغیرهای تصادفی و درجه‌ای از عدم قطعیت است استفاده نمود. درضمن، مسائل بهینه‌سازی ترکیبی که شامل مسائل مختلف علوم رایانه‌ای می‌باشد، مورد استفاده قرار می‌گیرد. قابلیت انعطاف پذیری الگوریتم ژنتیک، دامنه کاربرد این الگوریتم را بسیار گسترده کرده است و هم‌چنین سرعت الگوریتم ژنتیک دریافتن جواب مسئله آن‌چنان است که بتواند به سهولت با محیط سازگار شود و این قابلیت برتر از توان سیستم‌های خبره است.
تعداد زیادی از پژوهشگران در زمینه الگوریتم ژنتیک در شاخه‌های مختلف پژوهش کرده‌اند که می‌توان به‌صورت زیر ارائه نمود:]17[
برای مسئله سفارش تولید در یک فرآیند مونتاژ از الگوریتم ژنتیک استفاده می‌شود.
سیستم فرآیند مونتاژ مشتمل بر دو زیرسیستم است:
اولین زیرسیستم، دستگاهی است که کار آن فراوری مجموعه‌ای از محصولات می‌باشد.
دومین زیرسیستم، حمل کننده است که محصولات را حمل‌ونقل می‌کند.
الگوریتم ژنتیک جهت یافتن خط مشی بهینه یا نزدیک به آن برای سیستم‌های بزرگ استفاده شده است و هم‌چنین برای یافتن استراتژی تصمیم‌گیری بهینه یا نزدیک به بهینه در یک سیستم پیچیده بزرگ استفاده گردیده است.
الگوریتم ژنتیک برای برنامه‌ریزی تولید یک شرکت تولیدی چند ملیتی استفاده گردیده است.
الگوریتم ژنتیک برای طراحی جا و مکان مدور سیستم‌های تولیدی استفاده شده است.
الگوریتم ژنتیک برای مسئله انتخاب روبات و تخصیص ایستگاه کاری به‌طور بهینه برای یک سیستم (CIM) به‌کار برده شده است.
الگوریتم ژنتیک برای بالانس خط مونتاژ استفاده شده است. مسئله بالانس خط مونتاژ تعداد ایستگاه‌های کاری و تخصیص بهینه کل عملیات برای هر ایستگاه کاری را معین میکند.
الگوریتم ژنتیک برای بازاریابی توریسم استفاده شده است. با فرض وجود شبکه‌ای از سایت‌های موجود و مجموعه‌ای از سایت‌های ممکن جدید و با فرض پویا بودن شبکه موجود از لحاظ سودآوری، جذابیت برای مشتری بالقوه و دیگر معیارهای مناسب.
الگوریتم ژنتیک برای مسائل "کلمه‌سازی" استفاده می‌شود. به‌طوری که هرگاه کلمات به‌طور تصادفی قرار گرفته باشند و خواسته باشیم کلمه‌ای معنی‌دار را به‌وجود آوریم از قدرت الگوریتم ژنتیک می‌توان برای این مسائل استفاده نمود.
از الگوریتم ژنتیک برای این‌که هزینه طرح کمترین مقدار باشد می‌توان استفاده نمود.
الگوریتم ژنتیک در بهینه‌سازی برنامه جامع توسعه سیستم آب جهت تامین نیازهای آینده استفاده نمود.
از الگوریتم ژنتیک در طراحی خرپا که برای نگه‌داری پل، سقف و یا دیگر قسمت‌های مهندسی استفاده می‌شود، به‌کار رفته است.
برنامه‌ریزی کار در یک کارخانه
مسئله فروشنده دوره گرد
برنامه‌ریزی و بهینه‌سازی قابلیت اعتماد نیز با الگوریتم ژنتیک قابل حل می‌باشد. بسیاری از سیستم‌ها نقش بحرانی در عملیات مختلف دارند و اگر خراب شوند، ممکن است پی‌آمدهایی سخت به‌بار آورند.
طراحی مدل برنامه‌ریزی استراژیک سیستم‌های اطلاعاتی با استفاده از فرآیند تحلیل سلسله مراتبی و الگوریتم ژنتیک قابل حل می‌باشد.
الگوریتم ژنتیک برای برنامه‌ریزی خطوط انتقال نیرو و نصب ژنراتورها مورد استفاده قرار می‌گیرد.
الگوریتم ژنتیک برای مسائل حمل‌ونقل استاندارد، مرکب و هم‌چنین مسائل برنامه‌ریزی چندمعیاره مورد استفاده قرار می‌گیرد.
الگوریتم ژنتیک در جایابی و تعیین ظرفیت بهینه خازن‌های سبک توزیع قدرت به‌منظور کاهش تلفات توان و انرژی و بهبود ولتاژ استفاده گردیده است.
الگوریتم ژنتیک در برنامه‌ریزی قدرت راکتیو، پخش بار اقتصادی، بهینه‌سازی ولتاژ برنامه‌ریزی ژنراتورها و طراحی ترانسفورموتورها استفاده شده است.
الگوریتم ژنتیک در مسائل زمان‌بندی، تولید و جریان کارگاه‌ها، مسئله پوشش مجموعه‌ای استقرار تسهیلات، و برنامه‌ریزی تولید به‌کار رفته است.
الگوریتم ژنتیک در طراحی موتور، ساختن تراشه‌ها و بهینه‌سازی شبکه‌ها با ابعاد بزرگ نیز مورد استفاده قرارگرفته است.
زمان‌بندی کارگاهی
طراحی قرارگیری تجهیزات، مسئله قرارگیری تجهیزات شامل تصمیم‌گیری برای محل قرارگیری تجهیزات و منابع در یک پیکربندی است که منجر به بهترین اجرا یا توجه به ضوابط مشخص می‌شود.
در بالا به‌طور مختصر کاربردهای الگوریتم ژنتیک شرح داده شده، همان‌طور که از تنوع آن‌ها دیده می‌شود این الگوریتم می‌تواند برای تمام رشته‌هایی که مسائل بهینه‌سازی را مدنظر دارند، به‌عنوان روش جدید مورد تجزیه و تحلیل قرارگیرد.
2-15- نرم‌افزارهای مورد استفاده در پژوهش
جهت انجام این پژوهش چهار نرم‌افزار بکار گرفته شده است. برای تعیین نوع توزیع داده‌های پژوهش، از نرم‌افزار کریستال بال کمک گرفته شد. برنامه‌نویسی و ترکیب بین نرم‌افزار شبیه‌سازی و الگوریتم ژنتیک با نرم‌افزار اکسل انجام شد. با استفاده از آزمون تی نرم افزار SPSS اعتبار داده‌های ورودی به مدل تائید شد و در آخر شبیه‌سازی خط تولید بوسیله نرم‌افزار Simul8 صورت پذیرفت.
حال، به شرح مختصری از نرم‌افزارهای جدید بکار گرفته شده در این پژوهش یعنی کریستال بال و Simul8 پرداخته می‌شود زیرا کم‌وبیش آشنایی با دو نرم‌افزار اکسل و SPSS و نحوه استفاده از آن‌ها وجود دارد.
کریستال بال، در سطح عمومی نرم‌افزاری جهت تحلیل آمار و در کاربردی پیشرفته، بهینه‌ساز هست که به‌دلیل سهولت استفاده و قابل اجرا بودن در نرم‌افزار محبوب اکسل، مناسب می‌باشد. این نرم‌افزار بصورت گسترده در زمینه‌های اقتصاد، برنامه‌ریزی و علوم دیگر کاربرد دارد. کارکرد اصلی این نرم‌افزار، تعیین نوع توزیع داده‌های ورودی به آن می‌باشد. خروجی این نرم‌افزار بصورت شکل توزیع با ارائه پارامترهای آن است که کاربرد آن‌را وسیع‌تر می‌کند.
شبیه‌سازی با Simul8، از انعطاف‌پذیرترین و قدرتمندترین ابزارهای حوزه تصمیم‌گیری می‌باشد. با استفاده از این تکنیک وضعیت سیستم مدل شده و سپس در جهت بهبود آن راه‌حل‌‌هایی اتخاذ می‌شود. درواقع در بسیاری از موارد، وضعیت فعلی سیستم در محیط مجازی مدل‌سازی شده و پس از تعیین اعتبار مدل و میزان تطبیق آن با واقعیت، گزینه‌های مختلف مدل بررسی و نتیجه آن‌ها استخراج می‌شود. درواقع به‌جای پرداخت هزینه تغییرات در دنیای واقعی، به بررسی آن در دنیای مجازی پرداخته می‌شود.

2-16- پیشینه پژوهش
در قسمت پایانی این فصل، مروری بر پیشینه پژوهش‌های انجام شده در حوزه بهینه‌سازی شبیه‌سازی پرداخته می‌شود. اما به‌دلیل گستردگی موارد استفاده این تکنیک خاص در صنعت، پیشینه به دو بخش تقسیم می‌شود:
بخش اول: مروری بر مطالعات صورت گرفته در زمینه کاربردهای متنوع شبیه‌سازی در سیستم‌های تولیدی
بخش دوم: مروری بر پژوهش‌های انجام شده در جهت تعیین اندازه انبارهای میانگیر در خطوط تولید
2-16-1- بخش اول: مروری بر پژوهش‌های کاربرد شبیه‌سازی در سیستم‌های تولیدی2-16-1-1- پیشینه پژوهش‌های داخلیدر پژوهشی، محققین به قابلیت کاربرد قابل‌توجه شبیه‌سازی در صنعت تولیدی عظیم و پیچیده ریخته‌گری پرداختند. بدین صورت که، پس از مطالعه و آشنایی با سیستم، مدل شبیه‌سازی‌ای ایجاد شد که با بهره‌گیری از روش‌های طراحی آزمایشات، مجموعه‌ای از گزینه‌ها مورد بررسی قرار گرفت و راه‌حل بهینه شناسایی و به‌کار گرفته شد.]1[
در مطالعهای دیگر، پژوهشگران سعی در به نمایش گذاشتن توانمندی روش بهینه‌سازی رایانه‌ای در ارتقاء بهره‌وری و متوازنسازی سیستم تولیدی موجود داشتند. آن‌ها با توجه به شناسایی نقاط گلوگاه سیستم که منجر به کاهش کارایی و عملکرد می‌شدند، به طراحی مدل پرداختند و بهترین سناریو از بین گزینه‌های پیشنهادی را در فضای شبیه‌سازی رایانه‌ای به‌دست آوردند.]18[
در اقدامی دیگر در صنعت، به موضوع موازنه خط مونتاژ جهت کاهش زمان بیکاری برخی از ماشین‌آلات و نیروی مازاد که منجر به افزایش کارایی و سودآوری می‌شد، پرداخته شد. پژوهشگران با بهره‌گیری از الگوریتم ژنتیک روشی جدید ارائه دادند که ویژگی دستاورد این بود که به‌هنگام انجام عملیات تقاطع و ترکیب، کروموزوم‌های والد جهت تولید فرزند رخ می‌دهد و هم‌چنین ایجاد جهش در کروموزوم‌ها از دیگر مشخصه‌های این روش جدید بود. مقایسه نتایج بهینه‌سازی حاصل از الگوریتم ژنتیک با روش عددی، کارایی این الگوریتم فراابتکاری را مشخص می‌ساخت.]19[
در پژوهشی دیگر، به‌کاربرد یکی از الگوریتم‌های فراابتکاری در شبیه‌سازی مسئله کنترل موجودی در زمینه برنامه‌ریزی تولید پرداخته شد. در مسئله موردنظر، فاصله زمانی بین دو بازپرسازی متغیرهای تصادفی مستقل و هم توزیع بودند. درحقیقت، خریدار و تولیدکننده در زمآن‌های کاملاً تصادفی با هم روردرو می‌شدند. در این پژوهش، مدل‌هایی جهت حل مسئله ارائه شده است که با استفاده از شبیه‌سازی تبرید تدریجی، بهترین مدل انتخاب ‌شد.]19[
2-16-1-2- پیشینه پژوهش‌های خارجیلا و مک کوماس در زمینه کاربرد شبیه‌سازی در سیستم‌های تولیدی پژوهشی ارائه کردند و چگونگی استفاده از مدل‌های شبیه‌سازی در طراحی سیستم‌های تولید جدید و بهبود عملکرد سیستم‌های تولید فعلی را شرح دادند.
آدامز و همکارانش نیز در پژوهشی در ارتباط با کاربرد شبیه‌سازی در فرآیند بهبود مستمر انجام دادند. در زمینه تلفیق هوش مصنوعی و شبیه‌سازی سیستم‌های تولیدی، مطالعات فراوانی انجام شده است که می‌توان به پژوهش ویهاروس و مونوستوری اشاره کرد.

21

4-2-2- روش تحلیل فضایی 18
5-2-2- دسترسی 19
6-2-2- روستا و جامعه روستایی 20
7-2-2- دهستان 20
8-2-2- توزیع فضایی (پراکندگی) 21
9-2-2- آموزش و پرورش 23
10-2-2- سیستم اطلاعات جغرافیایی (GIS) 24
3-2- نظریه ها و دیدگاهها 26
1-3-2- نظریه ها و دیدگاه های فضایی 27
2-3-2- سازمان فضایی و سطح بندی روستاها 34
4-2- نظریه سرمایه انسانی 36
1-4-2- تعریف و مفهوم سرمایه انسانی 37
2-4-2-سرمایه گذاری در سرمایه انسانی 37
3-4-2- تشکیل سرمایه انسانی از طریق آموزش و پرورش 38
5-2- نظام آموزش و پرورش ایران 39
6-2- مقاطع تحصیلی آموزش و پرورش در ایران 42
1-6-2- دوره ابتدایی 42
2-6-2- دوره راهنمایی تحصیلی (متوسطه اول) 42
3-6-2- دوره متوسطه عمومی 43
4-6-2- دوره پیش دانشگاهی 43
7-2- ضوابط و استانداردهای مربوط به خدمات آموزشی 44
1-7-2- استانداردهای آموزشی و تعداد دانش آموزان در مدارس ابتدایی و راهنمایی 45
8-2- مدرسه هوشمند 47
1-8-2- پیشینه هوشمندسازی مدارس 48
2-8-2- اهداف ایجاد مدارس هوشمند 49
3-8-2- پیش نیازها جهت اجرای مدارس هوشمند 50
فصل سوم:
مواد و روش ها 1-3 - پیش درآمد 52
2-3- موقعیت، حدود و وسعت منطقه مورد مطالعه 54
3-3- ویژگیهای طبیعی منطقه 55
1-3-3- زمین شناسی و ژئومورفولوژی 55
2-3-3- آب وهوا‌( اقلیم) 56
1-2-3-3- بادهای 120 روزه سیستان 62
3-3-3- منابع آب 62
4-3-3- خاکهای منطقه 64
5-3-3- وضعیت پوشش گیاهی 65
6-3-3- زندگی جانوری 65
4-3- ویژگیهای جغرافیای انسانی 66
1-4-3- بررسی وضعیت جمعیت منطقه 66
2-4-3- ترکیب جنسی جمعیت 68
3-4-3- وضعیت سواد 68
4- 4 – 3- کشاورزی 69
5-4-3- صنایع و معادن 70
6-4-3- فعالیت های عمرانی و خدماتی 71
1-6-4-3 مساکن روستایی 71
2-6-4-3- معابر و شبکه حمل ونقل 72
3-6-4-3- تأمین آب شرب 73
4-6-4-3- برق رسانی 73
5-6-4-3- خدمات بهداشتی و درمانی 73
6-6-4-3- سایر خدمات 74
7-4-3- ویژگی های فرهنگی و اجتماعی 74
8-4-3- جغرافیای تاریخی سیستان 75
9-4-3- آثار تاریخی منطقه 76
5-3- روش تحقیق 79
1-5-3- روشها و مراحل تحقیق 79
2-5-3- جامعه آماری 80
3-5-3-روش و ابزار گرد آوری داده ها 81
4-5-3- شاخص های مورد مطالعه 82
5-5-3- روش تجزیه و تحلیل اطلاعات 83
فصل چهارم
یافته های تحقیق 1-4- پیش درآمد 85
2-4- یافته های توصیفی و تحلیلی 85
1-2-4- تغییرات مربوط به تعداد جمعیت و خانوار روستاهای مورد مطالعه 88
2-2-4- مراکز آموزشی مقطع ابتدایی 91
1-2-2-4- پراکندگی و دسترسی به مدارس ابتدایی در دهستان محمدآباد 92
2-2-2-4- درجه بندی مدارس ابتدایی دهستان در مقایسه با استانداردهای آموزشی 98
3-2-2-4- تراکم دانش آموز در کلاس های مدارس ابتدایی در مقایسه با استانداردهای آموزشی 100
4-2-2-4- وضعیت فضاها و تجهیزات آموزشی مدارس ابتدایی دهستان در مقایسه با استانداردهای آموزشی 101
5-2-2-4- بررسی وضعیت کادر آموزشی و سایر کارکنان مدارس ابتدایی دهستان 105
3-2-4- مراکز آموزشی مقطع راهنمایی 108
1-3-2-4- پراکندگی و دسترسی به مدارس راهنمایی در دهستان محمدآباد 108
2-3-2-4-درجه بندی مدارس راهنمایی دهستان در مقایسه با استانداردهای آموزشی 116
3-3-2-4- تراکم دانش آموز در کلاس های مدارس راهنمایی دهستان در مقایسه با استانداردهای آموزشی 117
4-3-2-4- وضعیت فضاها و تجهیزات آموزشی در مقایسه با استانداردهای آموزشی 118
5-3-2-4- بررسی وضعیت کادر آموزشی و سایر کارکنان مدارس راهنمایی دهستان 123
4-2-4- مراکز آموزشی مقطع متوسطه 124
1-4-2-4- پراکندگی و دسترسی به مراکز آموزشی متوسطه در دهستان محمدآباد 126
2-4-2-4- تراکم دانش آموز در کلاس های مراکز آموزشی متوسطه دهستان در مقایسه با استانداردهای آموزشی 133
3-4-2-4- وضعیت فضاها و تجهیزات آموزشی در مقایسه با استانداردهای آموزشی 134
4-4-2-4- بررسی وضعیت کادر آموزشی و سایر کارکنان مدارس متوسطه دهستان 136
3-4- آزمون فرضیات 137
1-3-4- آزمون فرضیه نخست 138
2-3-4- آزمون فرضیه دوم 139
فصل پنجم
جمع بندی، نتیجه گیری و پیشنهادات 1-5- جمع بندی 143
2-5- نتیجه گیری 144
3-5- پیشنهادات 147
منابع 152
فهرست جداول
عنوان صفحه
جدول 1-1- مراکز آموزشی مورد مطالعه 14
جدول 1-2 -استانداردهای آموزشی و تعداددانش آموزان آنها در مدارس ابتدایی 46
جدول 2-2 -استانداردهای آموزشی و تعداد دانش آموزان آنها در مدارس راهنمایی 46
جدول 3-2-استانداردها و ضوابط خدمات آموزشی در مناطق روستایی کشور 47
جدول 1-3- مساحت دهستانهای شهرستان هامون در سال 1391 54
جدول 2-3- وضع جوی منطقه سیستان بر حسب ماه: سال 1389 58
جدول 3-3- ویژگیهای عناصر اقلیمی منطقه سیستان 59
جدول 4-3- آمار تعدادی از عناصر اقلیمی ایستگاه سینوپتیک زابل طی سالهای 90-1380 60
جدول 5-3- تعداد جمعیت و خانوار شهرستان هامون در سالهای 1385 ، 1390 67
جدول 6-3- وسعت و تراکم جمعیت دهستانهای شهرستان هامون در سال 1390 67
جدول 7-3- تعداد حانوار وجمعیت از نظر جنسیت در شهرستان هامون و دهستان محمدآباد در سال 1385 68
جدول 8-3- تعداد افراد باسواد و بی سواد بر حسب جنس در شهرستان هامون 69
جدول 9-3-طول محور های روستایی آسفالته شهرستان هامون در سال 1390 72
جدول 10-3- مراحل انجام تحقیق 80
جدول 1-4- طرح اتصال مدیریت آموزش و پرورش شهرستان هامون در سال تحصیلی 92-1391 88
جدول 2-4- تعداد خانوار و جمعیت روستاهای مورد مطالعه دهستان محمد آباد در سالهای 1385 و 1390 89
جدول 3-4-مقایسه تعداد آموزشگاهها و تعداد دانش آموزان مقطع ابتدایی سال 92-1391 94
جدول 4-4- آمار مدارس ابتدایی روستاهای مورد مطالعه در دهستان 97
جدول 5-4- وضعیت مدارس ابتدایی دهستان محمدآباد در سال تحصیلی 92-91 از حیث درجه استاندارد آموزشی 98
جدول 6-4- مقایسه فضاهای آموزشی مقطع ابتدایی دهستان ازنظر محوطه و زیربنا با استانداردهای آموزشی درسالتحصیلی 92-91 101
جدول 7-4- توزیع کارکنان مدارس ابتدایی دهستان محمد آباد از لحاظ جنسیت در سال تحصیلی 92-1391 107
جدول 8-4 مقایسه تعداد آموزشگاهها و تعداد دانش آموزان مقطع راهنمایی در سال تحصیلی 92-1391 112
جدول 9-4- آمار مدارس راهنمایی روستاهای مورد مطالعه در دهستان محمد آباد در سال تحصیلی 92-1391 115
جدول 10-4- مقایسه فضاهای آموزشی مدارس راهنمایی دهستان محمدآباد در سال تحصیلی 92-1391 121
جدول 11-4- آمار مدارس مراکز آموزشی متوسطه دهستان محمدآباد در سال تحصیلی 92-1391 131
جدول 12-4- مقایسه سرانه فضاهای آموزشی زیر بنا در مدارس متوسطه دهستان محمدآباد در سال تحصیلی 92-1391 (متر مربع) 135
فهرست اشکال
عنوان صفحه
شکل 1-2-اجزای یک پایگاه اطلاعاتی مبتنی بر GIS 25
شکل 2-2- مدل فون تانن 29
شکل 3-2- سلسله مراتب مکانهای مرکزی کریستالر 30
شکل 4-2 -سلسله مراتب مرکزی براساس اصول بازار یابی، ترابری و اداری 32
شکل 5-2- سطح بندی سکونتگاههای روستایی 36
شکل 1-3-نقشه تقسیمات سیاسی استان سیستان و بلوچستان 53
شکل 2-3- منحنی آمبروترمیک منطقه سیستان 57
شکل3-3- نمودار خلاصه پارامترهای محاسباتی دمای هوا در ایستگاه زابل 61
شکل 1-4- نمودار ستونی تعداد آموزشگاههای مدیریت آموزش و پرورش شهرستان هامون در سال تحصیلی 92-91 86
شکل 2-4- نمودار ستونی تعداد دانش آموزان مدیریت آموزش و پرورش شهرستان هامون در سال تحصیلی 92-91 86
شکل3-4- نمودار دایره ای درصد کارکنان مدیریت آموزش و پرورش شهرستان هامون از لحاظ مدرک تحصیلی در سال تحصیلی 92-91 87
شکل 4-4- نمودار ستونی جمعیت سالهای 1385 و 1390 روستاهای مورد مطالعه در دهستان محمدآباد 90
شکل 5-4- نقشه پراکندگی مدارس ابتدایی دهستان محمد آباد در سال تحصیلی 92-1391 93
شکل 6-4- نقشه دسترسی دانش آموزان روستایی به مدارس ابتدایی دهستان محمد آباد در سال تحصیلی 92-1391 95
شکل 7-4- نمودار ستونی درجه بندی مدارس ابتدایی دهستان محمد آباد در سال تحصیلی 92-91 در مقایسه با استانداردهای آموزشی 99
شکل8-4- نمودار دایره ای درصد کارکنان (آموزشی،اداری و خدماتی) مقطع ابتدایی دهستان محمدآباد در سال تحصیلی 92-91 106
شکل 9-4- نقشه پراکندگی مدارس راهنمایی دهستان محمد آباد در سال تحصیلی 92-91 110
شکل 10-4- نقشه دسترسی دانش آموزان روستایی دهستان محمدآباد به مدارس راهنمایی در سال تحصیلی 92-91 113
شکل11-4- نقشه پراکندگی مراکز آموزشی متوسطه دهستان محمدآباد در سال تحصیلی 92-91 127
شکل 12-4- نمودار ستونی مقایسه جمعیت دانش آموزی مدارس متوسطه دهستان محمدآباد به تفکیک رشته تحصیلی در سال تحصیلی 92-91 128
شکل13-4- نقشه دسترسی دانش آموزان روستایی به مراکز آموزشی متوسطه دهستان محمدآباد در سال تحصیلی 92-91 129
فصل اول
مقدمه و کلیات تحقیق

1-1- مقدمه
لفظ آموزش وپرورش در مفهومی وسیع به کلیه فرآیندهایی اطلاق می شود که زندگی فرهنگی را برای انسان تأمین می کند (جرالد ال،1389،11).
آموزش و پرورش فرآیندی زگهواره تا گور است که در هر جامعه ایی وجود داشته و اشکال گوناگونی دارد، از یادگیری براساس تجربه های زندگی تا آموزش و پرورش آموزشگاهی، از اجتماعات صنعتی تا غیر صنعتی، از محیط های روستایی تا شهری، بنابراین آموزش و پرورش یک پدیده اجتماعی است (علاقه بند، 1372، 4) .

دانلود پایان نامه ارشد- مقاله تحقیق

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

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

 

آموزش رسمی نهاد مهمی برای انتقال دانش و فرهنگ از نسلی به نسل دیگر و پرورش آن دسته از خصایص آدمی است که به بازده اقتصادی، ثبات اجتماعی و ایجاد دانش های جدید کمک می کند، بخشی از این دانش همان نظری است که جامعه نسبت به خود نظام مدرسه پیدا می کند، برای آنکه یک نهاد نقش مهمی در جامعه ایفا کند لازم است مشروع باشد یعنی مردمی که از آن استفاده می کنند، باید معتقد باشند که این نهاد در خدمت منافع و نیازهای آنان است (کانوی، 1367، 13).
امروزه بسیاری از متفکران و متخصصان تعلیم و تربیت که طرفدار برداشتی نو و دیدی تازه در زمینه اصلاحات آموزشی هستند، بر این باورند که برنامه ریزی اصلاحات به منظور تجدید نظر اساسی در عملکرد گذشته و کنونی نظام های تعلیم و تربیت هر کشور باید در پرتو بررسی پیشینه تاریخی تحولات آموزش و پرورش و تحلیل وضعیت کنونی نظام آموزشی صورت گیرد، زیرا در این صورت می توان با دیدی تازه و جامع عواملی را که موجب رکود فعالیتهای فرهنگی و علمی
و شکل گیری دشواریهای کنونی نظام آموزشی شده است، شناسایی کرد (کانل ، 1373، 694).
اصولاً ساختار نظام آموزش و پرورش در ابعاد دوگانه بررسی می شود که عبارتند از:
1- بعد عمودی نظام که شامل مراحل تحصیلات رسمی با توجه به سن ورود به مدرسه و تعداد سالهای تحصیل در هر مرحله تحصیلی است.
2- بعد افقی نظام آموزش و پرورش که به تقسیمات درونی هر یک از مراحل تحصیلی یا دوره های آموزشی که شامل شاخه ها و رشته های تحصیلی است، اطلاق می شود مانند رشته های نظری و فنی و حرفه ایی در دوره متوسطه (آقازاده، 1388، 23).
مسئولان برنامه های اصلاحی آموزش و پرورش ممالک موفق معتقدند که اصلاح کمی و کیفی آموزش و پرورش باید از مقاطع تحصیلی پایین تر آغاز گردد تا بتوان شرایط تحول برای مقاطع بالاتر را مهیا ساخت، آنان تأکید دارند که بازسازی و اصلاح آموزش و پرورش فرآیندی نیست که بتوان آن را با اقدام ضربتی آن هم از رأس و قلّه ی هرم آموزشی آغاز کرد، بلکه اقدام اصلاحی متناسب و سنجیده باید از قاعده هرم آموزشی یعنی از سطح آموزش قبل از دبستان و آموزش ابتدایی شروع گردد تا بتوان آن را به صورت فرآیندی فراگیر و همه جانبه به سطوح بالای آموزشی (دوره متوسطه و آموزش عالی) هدایت کرد.اما متأسفانه این توصیه کارشناسان در فرهنگ برنامه ریزی کشور ما جایگاه شناخته شده ایی ندارد (همان،1388، 221-220).
با توجه به اینکه در اصل سوم قانون اساسی جمهوری اسلامی ایران به مسئله آموزش و پرورش و تربیت بدنی رایگان برای همه در تمام سطوح تأکید شده است و همچنین سطح بالای آموزش و سواد از ملاک های توسعه انسانی کشورها محسوب می شود لذا دسترسی جوامع روستایی و شهری به خدمات آموزشی و پراکنش مناسب مراکز آموزشی از اهمیت زیادی برخوردار است.
در این پژوهش وضعیت دسترسی دانش آموزان دهستان محمد آباد شهرستان هامون در منطقه سیستان به مراکز آموزشی ابتدایی، راهنمایی و متوسطه با استفاده از روش تحلیل فضایی و نرم افزار سیستم اطلاعات جغرافیایی GIS مورد بررسی قرار می گیرد.
چارچوب اصلی این پژوهش ابتدا در فصل اول تحت عنوان مقدمه وکلیات تحقیق شامل بیان مسئله، سئوالات تحقیق، فرضیات تحقیق، اهمیت و ضرورت انجام تحقیق، اهداف تحقیق ، پیشینه ی تحقیق (مطالعات داخلی و خارجی) محدوده ی موضوعی، زمانی و مکانی تحقیق می باشد.
فصل دوم شامل مبانی نظری تحقیق است که در آن پیش در آمد، تعاریف و مفاهیم و دیدگاه ها و نظریه ها ذکر می گردد.
در فصل سوم این پژوهش بعد از پیش در آمد ابتدا کلیات جغرافیایی منطقه مورد مطالعه در قالب ویژگی های طبیعی و انسانی و سپس به بیان مواد و روش ها، جامعه آماری و روش ها و ابزار گردآوری داده ها و روش تجزیه و تحلیل اطلاعات پرداخته شده است.
فصل چهارم شامل یافته های تحقیق به صورت پیش درآمد و یافته های توصیفی بدست آمده از بررسیهای میدانی در سه مقطع ابتدایی، راهنمایی و متوسطه و آزمون فرضیات می باشد.
و فصل پنجم به جمع بندی ، نتیجه گیری و ارائه پیشنهادات می پردازد.
2-1- بیان مسئله
انسان موجودی است تغییر پذیر با توانایی های بالقوه نامحدود که این توانایی ها می تواند تحت نظام و برنامه ریزی آموزشی و پرورشی به فعل تبدیل شود و جوامع انسانی را از مواهبی بسیارگران برخوردار نماید، بهبود در نحوه انجام وظیفه، امکان استفاده بیشتر از منابع محدود داخلی، کاهش هزینه ها و سرانجام تحقق هر چه بهتر هدف های سازمانی آنگاه میسر است که قابلیتها و مهارتهای منابع انسانی براثر آموزش و بهسازی تقویت شوند تا بتوانند نقش و سهم خود را در تلاشهای توسعه ایفا کنند (میر سپاسی، 1372، 297).
در قرن اخیر گرایش شدید به آموزش و پرورش رسمی، گسترش قابل ملاحظه مراکز آموزشی را سبب گردید و برداشت جامعه را درباره ی رسالت و مسئولیت مدرسه به کلی دگرگون کرد (معیری، 1381، 23).
مربیان، مدیران و معلمان بر کارکرد مدرسه در جهت تنویر افکار تأکید می کنند، اینها مدعی اند که آموزش رسمی جز مهمی از فرآیند مادام العمر آموزش و پرورش است که نه تنها شناخت پدیده های مهم بلکه خود فرآیند یادگیری را نیز به جوانان می آموزد، کار فرمایان، مدرسه را وسیله ایی برای فراهم آوردن مهارتها و آماده ساختن جوانان برای کارکردهای اقتصادی در جامعه ای که مرتباً تکنولوژی پیچیده تر می شود، می دانند (کانوی. 1367، 13).
امروزه گروه عظیمی از مردم کشور ما نیز تحصیل و در نتیجه پیشرفت را یکی از نیازهای اساسی خود می دانند. اکنون تعداد زیادی از انسان ها بایستی از حداقل دانش روز برخوردار باشند که این حداقل از مجموع چندین برابر حداکثر چند قرن گذشته بسیار بزرگتر و بیشتر و دارای کیفیتی کاملاً متفاوت است. لازم به یادآوری است، هر چه بر تعداد جمعیت دانش آموزی افزوده می شود از کیفیت تدریس و برنامه های آموزش و پرورش کاسته می شود، از طرف دیگر بدلیل عدم توجه به خصوصیات فردی فراگیران، تعدادی از آنها درس و مدرسه را رها کرده و جزء افراد کم سواد در می آیند، لذا باید متناسب با افزایش تعداد دانش آموزان توجه به آموزش متناسب، صورت گیرد. از نقطه نظر هزینه و مخارج این حقیقت مسلمی است که بایستی هر ساله مبلغ قابل توجهی بر بودجه آموزش و پرورش افزود و اگر دخالت کشورهای استعمارگر در امور سایر کشورها نبود معقول این بود که رقم اول بودجه هر کشور به جای امور نظامی به آموزش و پرورش اختصاص یابد. در جامعه اسلامی ما توجه به آموزش و پرورش منبعث از تأکید دین اسلام و قرآن کریم و سنت و سیره پیامبر و ائمه اطهار است، لذا پرورش نیروی انسانی خلاق و هماهنگ با معنویات حکومت اسلامی رسالتی است که بر دوش دستگاه تعلیم و تربیت قراردارد و تحقق آن ضامن موفقیت سایر سازمانها و نهادهای اجرایی کشور می باشد، به عبارتی دیگر توسعه اقتصادی و اجتماعی یک کشور مرهون توسعه آموزشی و فرهنگی است (عسکری و محسنی نیا، 1373، 48) .
باتوجه به اینکه در بعضی موارد عدم ساماندهی و عدم توزیع مناسب مراکز آموزشی در دهستان محمد آباد مشاهده می شود و در برخی از روستاها کمبود فضای آموزشی وجود دارد و در برخی دیگر از روستاها، فضاهای آموزشی ساخته شده بلا استفاده باقی مانده است و همچنین در بعضی از روستاها وضعیت مدارس از استانداردهای آموزشی فاصله دارد و این موارد باعث افت تحصیلی، ترک تحصیل و بازماندن دانش آموزان از تحصیلات بالاتر می شود لذا تحقیق حاضر تحت عنوان (تحلیل فضایی دسترسی به مراکز آموزشی دهستان محمد آباد شهرستان هامون) صورت گرفته است.
3-1- سئوالات تحقیق
1- آیا پراکنش مراکز آموزشی دهستان محمد آباد از نظر فضایی، متناسب با جمعیت روستایی می باشد؟
2- بین وضعیت فضاهای آموزشی موجود دهستان ازنظرتعداددانش آموز وتجهیزات با استانداردهای آموزشی چه ارتباطی وجود دارد؟
4-1- فرضیات تحقیق
1- آرایش فضایی متناسبی بین پراکندگی مراکز آموزشی با جمعیت روستایی دهستان وجود ندارد.
2- هماهنگی زیادی بین وضعیت فضاهای آموزشی موجود دهستان ازنظرتعداددانش آموز وتجهیزات با استانداردهای آموزشی وجود ندارد.
5-1- اهمیت و ضرورت تحقیق
کارکرد آموزشی در هر سرزمین زیر بنای توسعه اقتصادی - اجتماعی می باشد، جامعه ایی که از نظر سطح سواد و تخصص از موقعیتهای مناسب برخوردار نباشد، امکان ارتقاء کیفی برای جمعیت آن وجود ندارد، بنابراین گسترش خدمات آموزشی در ایجاد زمینه های مناسب برای توسعه اقتصادی - اجتماعی نواحی روستایی لازم است (مطیعی لنگرودی، 1390، 118- 117).
یکی از ابزارهای مهم برنامه ریزی در اختیار داشتن اطلاعات و آمار از وضع موجود می باشد که به برنامه ریز این امکان را می دهد تا با بررسی مسائل و تنگناها و تجزیه و تحلیل داده های آماری امکان تدوین برنامه ایی منطبق با مقتضیات زمان و مکان را فراهم آورد. از میان انواع برنامه ریزیها، برنامه ریزی آموزشی اساسی ترین و بنیادی ترین آنها می باشد، از عناصر مهم در فرآیندهای آموزشی وجود امکانات فیزیکی نظیرساختمان، تأسیسات و تجهیزات مربوطه می باشد که تأمین آن بویژه در کشورهای در حال توسعه بدلیل محدودیت منابع مالی تنگناهایی را در امر آموزش ایجاد می نماید، در کشور ما توجه به این امر مستلزم مکان گزینی مناسب فضاهای آموزشی است تا از این طریق ضمن بهره برداری کامل از فضا و امکانات، بازدهی مطلوب از سرمایه گذاری در این بخش حاصل آید و با توجه به اینکه تحقیق علمی اساسی ترین وسیله برای کنترل، اصلاح، تغییر و توسعه تعلیم و تربیت می باشد، لذا با انجام چنین پژوهش هایی می توان بعضی از مشکلات و نارساییهای موجود در بخش آموزش و پرورش مناطق روستایی را شناسایی کرد و در جهت حل این مشکلات راهکارهایی ارائه نمود.
به عنوان مثال بررسی امکانات موجود آموزش و پرورش در کشور نشان می دهد که این نوع امکانات در روستاهای کشور کمتر از امکانات موجود در شهرها است و این مسئله از زمان های گذشته تا کنون در روند مهاجرت روستاییان به نقاط شهری تأثیر گذار بوده است.
6-1- اهداف تحقیق
1- شناسایی توزیع فضایی مراکز آموزشی موجود در دهستان محمد آباد.
2- تعیین ارتباط بین وضعیت فضاهای آموزشی موجود با استانداردهای آموزشی جهت تصمیم گیری برای آینده.
7-1- پیشینه تحقیق
بطور طبیعی هر پژوهشی در تداوم پژوهش های پیشین به انجام می رسد، هم از دوباره کاریها در آن اجتناب می شود و هم از داده های تحقیقات پیشین برخوردار می گردد، ارتقا دانش نیز به همین تداوم وابسته است. (ساروخانی، 1385، 146).
بررسیهای بعمل آمده نشان می دهد که در زمینه تحلیل فضایی و مکانی دسترسی به مراکز آموزشی پژوهش هایی انجام گرفته است که نمونه هایی از مطالعات داخلی و خارجی عبارتند از:
1-7-1- مطالعات داخلی
- ناصری وجی واد (1384) تحلیل توزیع مکانی مراکز آموزشی با استفاده ازGISرا انجام دادند، نتیجه اینکه: کاربریهای عمومی در بسیاری از شهرها قادر به ارائه خدمات مطلوب به شهروندان نمی باشند، دستیابی به چنین هدفی منوط به شناخت معیارها و ضوابطی است که در مکان یابی مراکز خدماتی مورد استفاده قرار می گیرد، براین اساس اهم مشخصه ها: سازگاری، مطلوبیت و ظرفیت است که هر یک در زیر مجموعه خود به ضوابط کمی منتهی می شود و بدین لحاظ سیستم اطلاعات جغرافیایی یا GIS مورد استفاده قرار گرفته و با استفاده از توابع تحلیل مکانی و براساس ترکیب عوامل و لایه های اطلاعاتی وضعیت موجود استقرار مدارس به لحاظ تناسب یا عدم تناسب با سایر کاربریهای شهر مورد استفاده قرار می گیرد.
- احد نژاد روشتی و همکاران (1391) در تحلیل پراکنش فضایی مراکز آموزشی منطقه 8 تبریز اعلام کردند که در این تحقیق با استفاده از روش های تحلیل نزدیک ترین همسایه و شاخص موران و با توجه به نتایج بدست آمده از مدل های ارزیابی چند معیاری و تحلیل سلسله مراتبی و ترسیم نقشه GIS مشخص شده است که بیشترین پراکنش های فضایی آموزشی در قسمت جنوب و جنوب غربی این منطقه قرار دارد و الگوی منظمی ندارد.
- غفاری گیلانی و همکاران (1390) در مطالعه مکان گزینی مدارس راهنمایی شهر آستارا به این نتیجه رسیدند که استفاده توام قواعد چند معیاری و قابلیت های GIS در انتخاب مسیر مناسب در روند ساماندهی مراکز آموزشی مؤثر است.
- محمدی و همکاران (1391) در مطالعه مکان یابی مدارس راهنمایی شهر کازرون به این نتیجه رسیدند که در شهر کازرون کمبود مدارس راهنمایی و توزیع ناعادلانه آنها به شدت احساس می شود و با استفاده از سامانه اطلاعات جغرافیایی GIS و مدل همپوشانی شاخص ها بهترین مکان ها برای احداث مدارس راهنمایی پیشنهاد شده و اولویت بندی نیز صورت گرفته است.
- فرج زاده اصل و رستمی (1383) توزیع مراکز آموزشی در سطح شهرک معلم کرمانشاه را با استفاده از GIS برای مدارس ابتدایی، راهنمایی و دبیرستان به تفکیک پسرانه و دخترانه ارائه کردند، نتایج نشان می دهد شهرک معلم کرمانشاه با کمبود فضای آموزشی مواجه است و نیازمند مکان های جدید برای احداث مدارس است.
- معصومی و فرج زاده در سال 1385 تحلیل فضایی کتابخانه های عمومی منطقه 12 تهران را با استفاده از GIS انجام دادند، نتیجه اینکه: با وجود کم بودن جمعیت منطقه 12 تهران نسبت به سایر مناطق، ولی تعدادکتابخانه ها از فراوانی بیشتری برخوردار است و کتابخانه های موجود، توزیع فضایی مناسبی ندارند و دسترسی به کتابخانه ها نیز در وضعیت مطلوبی قرار ندارد.
- نسترن (1382) در پژوهشی تعادل فضایی و پراکندگی نماگرهای آموزشی در مناطق شهری اصفهان را تبیین کرده و ضمن به تصویر کشیدن عدم تعادل در توزیع فضایی شاخص های آموزشی شهر اصفهان، راهکارهای دستیابی به وضع مطلوب و توزیع بهینه شاخص ها و زمینه های مناسب محرومیت زدایی را مورد بحث قرار داده است.
- اکبری (1390) در تحلیل فضایی و برنامه ریزی نارسائی های مراکز خدمات شهری یاسوج به این نتیجه رسید که شهر یاسوج به تناسب شدت گیری توسعه ی کالبدی و افزایش جمعیت از نظر ارائه خدمات شهری دچار نارسایی است و نتیجه این نوع توسعه کالبدی شتاب انحراف از استاندارد شاخص های خدماتی بوده است.
- کریمیان بستانی (1390) روند توزیع مراکز آموزشی در شهر زاهدان با تأکید بر عدالت اجتماعی را طی سال های 88-1380 بررسی نمود، نتایج تحقیق نشان می دهد: توزیع کنونی مراکز آموزشی در شهر زاهدان نه تنها در مناطق سه گانه متفاوت است بلکه طی سال های 88-1380 از روند نابرابری تبعیت نموده است، رشد ناموزون شهر نشینی در شهر زاهدان زمینه ساز نابرابری اجتماعی بویژه در امکانات آموزشی در بین شهروندان بوده است. همچنین، روند توزیع امکانات آموزشی به سوی عدم تعادل و تمرکزگرایی در منطقه2 است زیرا ضریب جینی در سال مبدأ محاسبه 985% و در سال مقصد 978% می باشد که حاکی از بیشتر شدن شکاف برخورداری از خدمات آموزشی بین مناطق شهری زاهدان است و با این روند شهر به سوی عدم تعادل پیش می رود و در نهایت دستیابی به مقدمات عدالت اجتماعی و توسعه پایدار در این شهر مشکل خواهد بود.
2-7-1- مطالعات خارجی
Moller (1998) مکان یابی مراکز آموزشی را در شهر کپنهاک دانمارک تحلیل کرده است. وی در این تحقیق الگویی برای مکان یابی فضاهای آموزشی ارائه کرده که بر مبنای محدوده بندی ثبت نامی فضاها با توجه به مسیرهای انتخابی صورت گرفته است.
Kucerova and kucera ( 2012 ) در تحقیقی با عنوان تغییرات در توزیع فضایی مدارس ابتدایی و اثر آنها بر جوامع روستایی به این نتیجه رسیدند که مدارس روستایی سازمان هایی فرهنگی، اجتماعی و آموزشی کاملی می باشند که از بسیاری از جهات با مدارس شهری متفاوت می باشند، نزدیکی و دسترسی به آنها اثرات فراوانی بر عملکردهای جوامع روستایی و زندگی روستاییان دارد، در نتیجه تغییر کلی جامعه، بهبود در حمل و نقل و کاهش جمعیت در مناطق خارج از شهر، تعداد مدارس ابتدایی همراه با متراکم شدن آنها در مناطق پرجمعیت تر کاهش می یابد. تأثیر نزدیکی مدارس بر زندگی روزانه در جوامع روستایی در مناطق خارج از شهر در مقایسه با وضعیت شهرهایی که در طی دوره مشاهده به صورت دموکراتیک اداره شدند تغییراتی نشان نداد.
Wang and Luo ( 2005) ارزیابی عوامل فضایی و غیر فضایی برای دسترسی به خدمات بهداشتی و سطح بهداشت را انجام دادند، نتیجه آنکه اوضاع نامساعد اجتماعی، اقتصادی، آموزشی و موانع فرهنگی مثل کمبود مدرسه در مناطقی که از لحاظ دسترسی به خدمات بهداشتی و درمانی ضعیف هستند می تواند موثر باشد.
در مطالعه سازمان یونسکو (1996)، سطح بندی حوزه نفوذ هر یک از مدارس در نقاط شهری براساس فاصله و زمان انجام شده است، در این پژوهش، مناطق کمبود و مازاد مدارس با استفاده از سیستم اطلاعات جغرافیایی تعیین و با تحلیل های شبکه مسیرهای بهینه برای دسترسی به فضاهای آموزشی مشخص شده است.
Gordon and Monastiriotis ( 2006 ) در تحقیقی با عنوان (آموزش، مکان ، آموزش: تحلیلی فضایی از نتایج آزمون مدارس راهنمایی انگلیسی) به این نتیجه رسیدند که رابطه بین جغرافیا و مدرسه ارتباطی دو جانبه می باشد، از یک طرف گمان می رود که نرخ رتبه های بالای امتحانی در سطح منطقه ایی مرتبط با ترکیب عالی و مناسب مسکونی، اجتماعی و همچنین مرتبط با عملکرد اقتصادی قوی تر می باشد، از طرف دیگر، ترکیب جمعیت منطقه ایی، فشارهای بازار کار و سیاستهای آموزشی منطقه ایی هم بر نرخ موفقیت مدرسه و هم بر شرایطی که تحت آن مدارس عمل می کنند تاثیر می گذارد.
Oakes (2006) در پروژه - ریسرچای تحت عنوان ( استراتژی های فرهنگی و توسعه: مفاهیمی برای مناطق روستایی چین) به این نتیجه رسید که استراتژی توسعه فرهنگی و آموزشی در روستاهای چین نشانه ی توسعه اقتصادی است.
Muleya (2006) طی تحقیقی که در مناطق روستایی زامبیا انجام داده است، مشکلات سکونتگاههای روستای را در مسائلی از قبیل دسترسی به مراکز و تسهیلات آموزشی، بهداشتی، مقاومت ساختمانها، حمل و نقل و زیست محیطی یافته است، در این راستا فرآیند برنامه ریزی را از دو بعد کاربری اراضی و برنامه ریزیهای اقتصادی، اجتماعی و آموزشی دانسته است.
8-1- محدوده موضوعی، زمانی و مکانی تحقیق
آموزش و سواد، دو مقوله اساسی در توسعه فرهنگی و زمینه ساز دستیابی به توسعه پایدار انسانی به شمار می روند، سواد و آموزش بالاتر زمینه دستیابی به شغل بهتر، شرایط بهتر زندگی و انسانی تر کردن زندگی را فراهم می سازد و اجتماعی معقول تر و فضای متعادل را فراهم می آورد. نابسامانی در توزیع مناسب مراکز آموزشی و فقدان یک منطقه بندی مناسب در توزیع امکانات آموزشی و فاصله از استانداردهای آموزشی باعث دوری سکونتگاهها از عدالت اجتماعی خواهد شد، بر این اساس این تحقیق در صدد شناسایی توزیع مراکز آموزشی و بررسی ارتباط بین وضعیت فضاهای آموزشی با استاندارد های آموزشی در روستاهای دهستان محمد آباد شهرستان هامون می باشد. در بررسی موضوع این پژوهش بعد از تصویب طرح پیشنهادی در خرداد ماه 1392، عملیات بررسی منابع مکتوب و جمع آوری داده ها و اطلاعات مرتبط با موضوع از همان خردادماه شروع شد و پس از تدوین کلیات تحقیق و مبانی نظری موضوع تحقیق در قالب فصول 1 و 2 از شهریورماه هم مطالعات میدانی و حضور در روستاها برای جمع آوری اطلاعات مربوط به شاخص های تحقیق و توزیع فضایی مراکز آموزشی انجام گرفته است. مکان های مورد مطالعه عبارتند از کلیه مراکز آموزشی دهستان محمد آباد شهرستان هامون به تفکیک مدارس ابتدایی، راهنمایی و متوسطه که اسامی روستاهای دارنده این مراکز در جدول شماره 1-1 ذکر شده است.
جدول 1-1- مراکز آموزشی مورد مطالعه
ابتدایی
تمبکا، فیروزه ای، باغک، کیخا، دهکول، بهرام آباد، دهمیر، دک دهمرده، ابراهیم آباد، عباسیه، حمزه آباد، ذوالفقاری، شهرک بزرگ، چهارخمی، گزموم، پل اسبی، ده رضا، کوشه سفلی، کوشه علیا، سدکی، آخوند غلامی، توتی، دولت آباد، دیوانه و محمد آباد
راهنمایی فیروزه ای، کیخا، بهرام آباد، ابراهیم آباد، ذوالفقاری، شهرک، کوشه سفلی، سدکی، شهریاری، آخوند غلامی، توتی، دولت آباد، چهار خمی و محمدآباد
متوسطه سدکی، توتی، دولت آباد، تمبکا و محمد آباد
فصل دوم
مبانی نظری تحقیق

1-2- پیش درآمد
در راستای تبیین و ارائه چارچوب نظری تحقیق، این فصل به دو بخش جداگانه تقسیم شده است بخش اول تعاریف و مفاهیم: در این بخش محقق بر آن است تا به تعریف مهمترین واژه ها و مفاهیم مرتبط با موضوع از جمله فضا، فضای جغرافیایی، تحلیل فضایی، دسترسی، روستا، جامعه روستایی، دهستان، توزیع فضایی، آموزش و پرورش و سیستم اطلاعات جغرافیایی (GIS) بپردازد.
و بخش دوم دیدگاهها و نظریه ها: در این بخش سعی بر آن است تا به تحلیل دیدگاهها و نظریه های ارائه شده در راستای موضوع تحقیق پرداخته شود.
2-2 تعاریف و مفاهیم
1-2-2- فضا
فضا یکی از پیچیده ترین واژه های علمی است که در بین علوم مختلف با برداشتهای متفاوتی مصطلح بوده و در قلمرو هر علم تعریف خاصی از آن ارائه شده است. مفهوم فضا درابعاد وسیع و جامع خود، تجلی گاه رابطه میان تمام فعالیتهای انسانی است. واژه نامه نوین جغرافیایی فضا را پهنه ای از سرزمین تلقی می کند که در صحنه آن نظام های جریانی و فعالیتی، صورت بندیهای خاص خود را خلق می کنند. تعریف دیگر فضا عبارت است از گستره ی پیوسته ایی که در آن اشیاء و پدیده ها قرار گرفته و حرکت می کنند (آسایش و مشیری، 1389، 70) .
برخی از نویسندگان مانند اولمن فضا را مترادف با واژه ی موقعیت یعنی جایی که رابطه ی بین مکان ها را ممکن می سازد تعریف کرده است (رضوانی، 1391، 87).
2-2-2- فضای جغرافیایی
در جغرافیا، مفهوم فضا، به صورت علمی تقریباً از دهه ی 1950، با پروژه - ریسرچفرد کورت شیفر در مورد استثناگرایی در جغرافیا وارد ادبیات جغرافیایی شد. در جغرافیا، مفهوم فضا به دو صورت بکار گرفته می شود:
1- فضای مطلق که دارای کیفیت عینی، واقعی، مشخص و طبیعی می باشد.
2- فضای نسبی که بطور مداوم در اثر نیازهای اجتماعی، اقتصادی و شرایط تکنولوژیک در وسعت و فرم تغییر می یابد (شکویی، 1386، 286).
فضای جغرافیایی، فضایی است که مکان آن در زمین قابل تعیین است و از مجموعه ایی از مناسبات ترکیب پذیرفته و متحول می شود. فضای جغرافیایی فضایی است که مرحله ایی از دگرگونی را پشت سر نهاده و وجه مرئی آن را چشم انداز تشکیل می دهد، در جغرافیا، فضای جغرافیایی شامل فرآیندهای طبیعی تغییر یافته بوسیله انسان، شرایط اجتماعی تولید و تقسیم اجتماعی کار در یک مجموعه نظام یافته می باشد. بطور کلی فضای جغرافیایی ، تجلی گاه رابطه تمام فعالیتهای انسانی و مبین سطوح توسعه یافتگی جوامع می باشد (آسایش و مشیری، 1389، 71 -70).
3-2-2- تحلیل فضایی
روشی است برای تحلیل و تفسیر پدیده ها و نقاط که در مکان ها و فضاها پراکنده اند. یکی از ابزارهای تحلیل فضایی سیستم اطلاعات جغرافیایی (GIS) است.
جغرافیای انسانی را می توان به عنوان نوعی هندسه یعنی دانش فضایی به شمار آورد، فضایی که در آن نقاط، ساکنان و واقعیتهای جغرافیایی پراکنده شده اند و با چنین برداشتی می توان به تحلیل فواصل، تصاویر، ثابتها و متغیرها پرداخت، در تحلیل فضایی از داده های آماری استفاده می شود و فرجام کار آن به تمهید الگوهایی می انجامد که در نهایت، در امر سازماندهی یک سرزمین به کار می آیند (دروئو،1371،61).
4-2-2- روش تحلیل فضایی
در روش تحلیل فضایی ارتباط بسیار قوی میان انسان و محیط او برقرار می گردد. این تکنیک و روش های متداول آن به محققان کمک می نمایند، تا عناصر فضایی تشکیل دهنده محیط را شناسایی نموده و ضمن برقراری ارتباط متقابل میان عناصر، تحلیل جامعی از محیط به عمل آورند. مهمترین بعد فضایی، استفاده از رویکرد مطالعه انسان و پدیده های فیزیکی محاط بر آن است. با این روش، می توان به مکان رخداد پدیده ها آگاهی پیدا کرده و به چرایی این رویداد پاسخ داده شود: تحلیل فضایی در حقیقت مجموعه ایی از ابزارها، فنون و روش شناسی است که از طریق علم اطلاعات جغرافیایی انجام می پذیرد. در این تحلیل مجموعه ای فضایی از رفتار انسان مورد توجه قرار گفته، و امکان مطالعه در توزیع فضایی، الگوها و فرآیندهای مرتبط با پدیده های اجتماعی، اقتصادی، جمعیتی و جغرافیایی مهیا می گردد. مهمترین ابزارهایی که در تحلیل فضایی به کار گرفته می شوند، سیستم های اطلاعات جغرافیایی، سیستم های تعیین موقعیت جهانی، سنجش از دور و آمار فضایی است (ذاکری، 1383، 93).
5-2-2- دسترسی
وجود یک تعریف قابل قبول برای دسترسی مشکل است زیرا دسترسی توسط برخی عوامل تحت تأثیر قرار می گیرد. دسترسی به مفهوم کاهش فاصله مکانی بین محل زندگی و تمرکز تسهیلات و خدمات و محل کار است، یعنی افراد متقاضی در کوتاهترین فاصله مکانی- زمانی (فضایی) به تسهیلات عمومی دسترسی داشته باشند که این امر به طور طبیعی مسأله عدالت اجتماعی و فضایی را در سطح مناطق مختلف برقرار می سازد. بطور کلی دسترسی به عنوان آزادی یا توانایی مردم برای برآوردن نیازهای اساسی به خاطر حفظ کیفیت زندگی تعریف شده است (رهنما و ذبیحی، 1390، 7).
در تحلیل سهولت دسترسی، عامل زمان- فاصله در دسترسی به خدمات تعیین می شود و برنامه ریزان و جغرافیدانان می توانند ضعف یا فقدان یا گسترش خدمات را در توسعه ی روستایی در یابند، همچنین ظرفیت سرمایه گذاری در بخش های ویژه برای افزایش سهولت دسترسی خانواده های روستایی و کاهش شکاف در عرضه ی خدمات بین خرده نواحی داخل ناحیه بخوبی مشخص می گردد (شکویی، 1373، 325).
6-2-2- روستا و جامعه روستایی
عدد جمعیت، نوع معیشت، وجود شهرداری، ساخت اجتماعی و اقتصادی از شاخص هایی هستند که می توانند مبنای تعریف روستا محسوب گردند. و در بعضی از منابع در تعریف روستا آمده است، روستا به جایی گفته می شود که شغل اکثریت مردم کشاورزی است در تعریف دیگر که امروزه ملاک تمایز شهر از روستا در ایران محسوب می شود وجود شهرداری است و براین اساس به سکونتگاههایی که شهرداری نداشته باشند روستا اطلاق می شود (وثوقی، 1369، 11).
در سال 2002، ویلیام وکاتچین، بیان کرده اند که نباید روستا را به سادگی در قالب دسته ایی از امور قابل مشاهده و توصیفی تعریف کرد. تعریف روستا باید شامل یک کلیت، محلی بودن و فعال بودن باشد که نشان دهنده ی ترکیب منحصر به فردی از نمایش جهانی است. تعاریف روستا بر پایه ویژگی محلی و مکانی قرار دارد که اثر آن در ساختارهای اصلی در سطح محلی از قبیل نمایش اجتماعی وجود دارد(Williams and Cutchin, 2002, 112-113).
جامعه روستایی به گروهی از انسان ها اطلاق می شود که دارای نحوه زندگی مشابه، زبان، آداب و رسوم و مقتضیات اجتماعی مشترکند. شیوه زندگی افراد در جامعه روستایی، عموما غیر رسمی است و چنین جوامعی دارای آداب و رسوم قوی و پایداری هستند (اشرفی، 1388، 115).
7-2-2- دهستان
دهستان از به هم پیوستن چند روستا، مکان و مزرعه ی همجوار در یک محدوده ی جغرافیایی معین تشکیل می شود که از لحاظ محیط طبیعی و انسانی همگن بوده و امکان خدمات رسانی و برنامه ریزی در سیستم و شبکه واحدی را فراهم می نماید. حداقل جمعیت دهستان با در نظر گرفتن وضع پراکندگی و اقلیمی کشور به سه درجه ی تراکمی زیاد (8000 نفر)، متوسط (6000 نفر) و کم (4000 نفر) تقسیم می گردد. مرکز دهستان، روستایی از همان دهستان است که مناسبترین مرکز خدمات روستایی آن محدود ه باشد (با در نظر گیری موقعیت یک نقطه از همان مجموعه با رعایت سهولت دسترسی و میزان جمعیت). برای ایجاد سهولت در خدمات رسانی و دسترسی، ارگان های ذیربط موظف اند نسبت به جذب تدریجی مزارع و مکان ها و روستاهای کوچک و همجوار که چندان آباد نیستند، در مراکز دهستانها و یا روستاهای بزرگ اقدام نمایند. در تعیین محدوده ی دهستان شاخص های اوضاع طبیعی منطقه از جمله حوضه آبخیز، پستی و بلندی و آب و هوا باید رعایت گردد (رهنمائی، 1369، 50-49).
دهستان قسمتی از تقسیمات کشوری است که معمولاً از چند روستا یا ده تشکیل می شود و خود قسمتی از یک بخش است و دهستان بوسیله ی دهدار اداره می گردد (جعفری، 1363، 61).
8-2-2- توزیع فضایی (پراکندگی)
چگونگی قرارگیری عناصر، پدیده ها ، نقاط و مکان ها بر روی سطح زمین، پراکندگی یا توزیع فضایی نامیده می شود. پراکندگی جغرافیایی از ارکان مهم و عمده ی مطالعات جغرافیایی بوده، به فهم و ادراک و بررسی خصوصیات موقعیت های جغرافیایی کمک می کند. به طور معمول جغرافیدانان از نقشه ها برای نشان دادن توزیع جغرافیایی پدیده ها در روی سطح زمین یا قسمتی از آن استفاده می کنند. جغرافیا، پدیده ها و فرآیندهایی را که به شکل همسان بر سطح زمین پراکنده نشده اند، مطالعه می کند. شرایط خاص مکان ها به شکل شگفت آوری بر پراکندگی مردم بر سطح زمین تأثیر می گذارد.پراکندگی انسان ها بر فعالیتهای اقتصادی و اجتماعی هم اثر گذاشته است. علت پیدایش جغرافیا این است که ویژگی های محیط کره زمین و مردمی که درآن زندگی می کنند، از جایی به جای دیگر تفاوت دارد. بنابراین جغرافیا بر گونه گونی سطح زمین تأکید می ورزد و به مطالعه پراکندگی عواملی می پردازد که سبب تمایز یک قطعه زمین، از قطعه دیگری می شوند. درک پراکندگی عوامل جغرافیایی در روی سطح زمین، پیش نیاز درک کره زمین و انسان های ساکن آن است، زیرا این پراکندگی شرایط متفاوتی را ایجاد می کند که بر حیات در مکان های خاص تأثیر می گذارند. جوهر یک عامل جغرافیایی ایجاب می کند که آن عامل به صورت بی قاعده ایی روی سطح زمین، توزیع شده باشد ، به طرقی که سبب تمایز سطح زمین شود. یک مفهوم بنیادی از جغرافیا این است که برای دریافت پدیده ها و فرآیندها در هر مکان، به این تفاوتها یک ویژگی بارز ببخشد. این امر که برخی از مکان ها نسبت به مکان های دیگر برای مقاصد خاصی، بهتر است، برای مردمی که روی زمین زندگی می کنند، اهمیت خاصی دارد. به طور معمول توزیع فضایی دارای سه ویژگی است:
الف- تراکم نسبی: شامل تعداد پدیده ها و عناصر مورد مطالعه، تقسیم بر مساحت منطقه مورد مطالعه است.
ب- تفرق: بر خلاف تمرکز، شاخصی است که مقدار پخش یک پدیده و میزان پراکندگی یا تمرکز آن را در یک منطقه یا مکان نشان می دهد.
ج- بافت: طرز قرارگیری هندسی عناصر و پدیده ها را در فضا، بافت گویند که از جمله آنها می توان بافت خطی، بافت متمرکز و بافت متفرق را نام برد (پور احمد، 1388، 103-101).
عوارض طبیعی و پدیده های انسانی بطور یکسان و یکنواخت در نواحی جغرافیایی دیده نمی شوند بلکه پراکندگی آنها از نظر نوع و شکل به صورت نامساوی انجام می گیرد بطوری که در بعضی نواحی وجود پاره ایی از عوامل طبیعی و انسانی در سطوح گسترده تر و در بعضی دیگر به صورت محدودتر ظاهر می شوند. گاهی نیز ناحیه ایی فاقد یک یا چند پدیده ی طبیعی و انسانی است، علل پیدایش، ظهور، تکوین و همچنین عدم وجود آنها در مقیاسهای ناحیه ایی مورد مطالعه ی جغرافیا است (شکویی، 1364، 44).
9-2-2- آموزش و پرورش
برای واژه آموزش و پرورش تعاریف زیادی در منابع مختلف ذکر شده است اما در ذیل 3 مورد از این تعاریف ذکر شده است:
جان دیویی: آموزش و پرورش دوباره ساختن یا سازمان دادن تجربه است، به منظور اینکه معنای تجربه گسترش پیدا کند و برای هدایت و کنترل تجربیات بعدی، فرد را بهتر قادر سازد.
ژان ژاک روسو: آموزش و پرورش هنر یا فنی است که به صورت راهنمایی یا حمایت نیروهای طبیعی و استعدادهای فراگیر (متربی) و با رعایت قوانین رشد طبیعی و با همکاری خود او برای زیستن تحقق می پذیرد.
امیر حسین آریان پور: آموزش و پرورش عبارت است از فرآیند هدایت و جهت دهی عمدی تجارب انسانی.
10-2-2- سیستم اطلاعات جغرافیایی (GIS)
تمامی علومی که به نحوی با GIS در اتباط هستند ، نظیر جغرافیا،برنامه ریزی شهری، عمران، کشاورزی، جنگلداری، محیط زیست، زمین شناسی و... هر کدام تعاریفی ازGISدارند، اما در اینجا چند تعریف از نظر علوم جغرافیایی ذکر شده است:
سیستم اطلاعات جغرافیایی (GIS) سیستمی است برای جمع آوری، ذخیره سازی، کنترل، ادغام، پردازش، تحلیل و نمایش داده هایی که مرجع آنها زمین می باشد. سیستم اطلاعات جغرافیایی، یک فناوری اطلاعاتی است که داده های فضایی و غیر فضایی را ذخیره، تحلیل و نمایش می دهد. سیستم اطلاعات جغرافیایی، یک سیستم مدیریت پایگاه اطلاعات برای وارد کردن، ذخیره، بازیافت، تحلیل و نمایش اطلاعات فضایی (بعد مکانی) می باشد. آنچه از همه ی این تعریف استنباط می شود این است که GIS اولاً یک سیستم است که شامل اجزای منسجمی است که برای هدف خاصی تنظیم شده اند. ثانیاً نیاز به داده ها دارد که این داده ها فضایی و غیر فضایی هستند و می توانند نگهداری و بازیابی شوند.ثالثاً قدرت تحلیل دارد و می تواند بین داده های فضایی و غیر فضایی ارتباط منطقی برقرار کند(آسایش ومشیری،1389،277).
اهداف یک پایگاه اطلاعاتی مبتنی بر GISعبارتند از:1- گسترش بهره وری در به کارگیری نقشه ها و اطلاعات جغرافیایی2- بهبود مدیریت اطلاعات جغرافیایی3- ایجاد شیوه های راهبردی برتر در استفاده از اطلاعات جغرافیایی به منظور تقویت فرآیند تصمیم گیری(همان،1389،288).
امکانات سیستم اطلاعات جغرافیایی عبارتند از:1- انجام عملیات فضایی: بوسیله این سیستم امکان تحلیل همگانی و فضایی عوارض و روابط میان آنها براساس مختصات جغرافیایی وجود دارد2- ارتباط و پیوند بین انواع اطلاعات: در این سیستم، امکان ذخیره انواع اطلاعات و انواع نقشه های شماتیک به شکل فایلهای رایانه ایی وجود دارد. یک سیستم اطلاعات جغرافیایی می تواند پنج عمل اصلی زیر را بر روی داده های مکانی و غیر مکانی انجام دهد: دریافت، ذخیره، پردازش، تحلیل و خروجی.

مهمترین استفاده و کاربردGISربط داده های کمّی و کیفی به مکان و فهم رابطه های موجود بین مکان ها است. اجزای یک پایگاه اطلاعاتی مبتنی برGISمانند سه رأس یک مثلث هستند که با نبود هر یک از آنها مثلث پایگاه اطلاعاتی ناقص خواهد شد. این اجزا که در شکل 1-2 دیده می شوند عبارتند از موقعیت مطلق، موقعیت نسبی و ویژگیها(همان،1389،279).
شکل 1-2- اجزای یک پایگاه اطلاعاتی مبتنی بر GIS

منظور از موقعیت مطلق مختصات جغرافیایی x و yاست، و منظور از موقعیت نسبی، موقعیت توپولوژیک عارضه است یعنی موقعیت عارضه مورد نظر نسبت به سایر عوارض مجاور و منظور از ویژگیها چیستی آن عارضه است. این اطلاعات، معمولاً به صورت نقشه های مختلفی که نشانگر شرایط توپوگرافی، منابع آب، نوع خاک، جنگل، مراتع، اقلیم، زمین شناسی، جمعیت، املاک، تقسیمات کشوری و پدیده های زیر بنایی می باشد و به وسیله قابلیتهای انطباق و ترکیب اطلاعات فضایی و غیر فضایی GIS ارائه می گردد. این سیستم ابزار ایده آلی برای تجزیه و تحلیل داده های جغرافیایی، محیطی و فضایی و پیوند آنها با اطلاعات اجتماعی و اقتصادی محسوب می شود (همان،1389،280).
3-2- نظریه ها و دیدگاهها
نظریه (تئوری) در لغت به معنای اندیشیدن و تحقیق آمده است که از تئوریای یونانی گرفته شده است. با گسترش علوم، مفهوم این واژه نیز توسعه یافته و به اندیشیدن و تحقیق درباره ی هر مسئله ایی اطلاق شده است (توسلی، 1373، 204).
نظریه، مجموعه ایی از گفتارهایی است که بر مبنای قواعد منطبق با یکدیگر در ارتباط باشد و مبین بخشی از واقعیت گردد. در این تعریف، تأکید بر چند نکته زیر موضوع بحث را روشن می سازد:الف- نوع خاصی از گفتارها به عنوان عنصر اساسی نظریه ب- ارتباط میان این گفتارها بر مبنای قواعد منطبق (قیاس) ج- تبیین واقعیت (از راه قیاس) به عنوان هدف د- تطبیق نظریه با واقعیت (شکویی، 1364، 89).
البته شکی نیست که هر نظریه ایی در پی کشف حقیقت و قراردادن آن در حیطه عمل و تجربه است تا بتوان صحت و سقم آن را مشخص کرد، چرا که نظر و عمل مکمل یکدیگر هستند، هر چند برخی تعاریف بر نظری یا عملی بودن صرف آن تأکید می نماید (پاپلی یزدی و ابراهیمی، 1381، 12).
دیدگاه را می توان بر مبنای تفکرات افراد یا گروهها طبقه بندی کرد. گروه های ذینفع، طبقات اجتماعی، پیروان فرهنگ ها و خرده فرهنگها، هر یک از دیدگاه خاصی تبعیت می کنند. افتراق در ادراکات، اعتقادات و نگرشها، در شکل گیری دیدگاهها، نقش عمده ایی دارند. از آن میان در مفهوم دیدگاه ، دو عامل بیش از همه مهم به نظر می رسد:1- طبقات اجتماعی2- فرهنگها (شکویی، 1386، 122).
1-3-2- نظریه ها و دیدگاه های فضایی
دیدگاههای فضایی یکی از مهمترین مباحثی است که از نیمه دوم قرن بیستم به صورت گسترده ایی در مطالعات جغرافیایی رواج یافته است. از دهه 1950، جغرافیا به عنوان علم فضایی ، ابتدا در دانشگاه واشنگتن واقع در سیاتل آمریکا مورد توجه قرار می گیرد . این مکتب جغرافیایی می گوید : ابعاد فضایی سطح سیاره زمین موضوع مهم در علم جغرافیا است و در جهت تحلیل آن، به آمارها، نظریه ها، کامپیوتر، ساخت مدلهای جغرافیایی و ریاضی، نظریه مکان مرکزی، نظریه های اقتصادی، روش های کمی و بلاخره به تحلیل سیستمی نیازمندیم. در تحلیل فضایی، الگوهای سکونتگاهی، تدوین نظام فضایی در میزان جمعیت به وسعت مکان شهرها ، شهرکها و روستاها، محلات و مراکز ناحیه ای مورد تأکید قرار می گیرد(خانی،1371،100).
فرد کورت شیفر یکی از پیشگامان مهم مکتب تحلیل فضایی می گوید: در جغرافیا، باید تأکید بیشتر روی آرایش و انتظام پدیده ها در یک مکان صورت گیرد و توجه کمتری به خود پدیده ها معمول گردد (همان، 1371، 102).
یکی از نظریه ها و دیدگاههای فضایی مربوط به موضوع این تحقیق پراکندگی فضایی است: از نظر دیویدهاروی ، به تعداد عملکردهای انسانی و فرآیندهای اجتماعی فضاهای نسبی وجود دارد، در دیدگاه علم فضایی، مردم در فضاهای نسبی زندگی می کنند. پراکندگی فضایی، مجموعه ایی از واقعیتهای عینی است. هر یک از این واقعیتهای عینی، دارای محل استقرار ویژه و یک سطح مشخص می باشد. پراکندگی فضایی واقعیتهای عینی، بد انسان آرایش یافته است که می توان از نظر تراکم، الگویابی و پخش آنها به تحلیل و تدوین قوانین مربوطه پرداخت. در اغلب موارد، در شناخت پراکندگی فضایی، تنها روی یک پدیده ی واحد تأکید می کنند تا در جستجوی قوانین و صورتبندی پراکندگی فضایی پدیده، توفیق یابند. تصمیم گیری، ساز و کار اساسی در همه مسائل جغرافیایی است، در جغرافیا تصمیم گیری تأثیرات خود را در پراکندگی فضایی فعالیتهای انسانی، به صورت نمودی عینی ظاهر می سازد. مثلاً تصمیم گیری در مورد کاربری زمین در مزارع، چهره های مختلف جغرافیایی خلق می کند. از این رو، حاصل تصمیم گیری، بوسیله ی گروهها، افراد و سازمانهای دولتی، شکل گیری مجدد جغرافیایی است. روشن است که تصمیم گیریهای گروهی، فردی و دولتی، در زمینه محل استقرار فعالیتهای انسانی و یا کاربری زمین، در خلأ فکری صورت نمی گیرد، بلکه هر تصمیم گیری از یک سیاست یا ایدئولوژی و تفکر خاص تأثیر می پذیرد، یعنی در هر تصمیم گیری، همه ی شرایط محیطی، فرهنگی واقتصادی که تصمیم گیرندگان در داخل آن عمل می کنند تأثیر گذار می باشد. پراکندگی پدیده های جغرافیایی یا فعالیتهای اقتصادی، در سراسر سطح زمین و یا در داخل یک ناحیه، تحت شرایطی، شکل گیری الگوها را امکان پذیر می سازد. در سطح زمین، هر الگوی فضایی، غالباً از سه فرم هندسی نقاط (گره ها)، خطوط و حوزه ها و یک سطح جغرافیایی تشکیل می شود و محصول فرآیند فضایی ساختار فضایی است که در آن ، فضا بوسیله فرآیندهای اجتماعی، اقتصادی و طبیعی سازمان می یابد. این سازمان یابی از محل استقرار عناصر و اجزاء داخلی یک پراکندگی فضایی تأثیر می پذیرد. محل استقرار هر جزئی نسبت به هر یک از اجزا دیگر و جایگاه هر جزئی نسبت به همه ی اجزا، با هم و توام سازمان یابی فضایی را شکل می دهند. در واقع، ساختار فضایی، از آرایش و سازمان یابی پدیده ها که نتیجه ی فرآیندهای طبیعی، اجتماعی و اقتصادی است بوجود می آید (شکویی، 1386، 295-289).
نظریه و دیدگاه فضایی دیگری که مرتبط با موضوع این تحقیق می باشد نظریه مکان های مرکزی است نخستین تلاش برای شرح الگوهای مکانی را فون تانن با انتشار کتاب سرزمین منفرد به عنوان یکی از بانیان تئوری مکانی مطرح می سازد. وی فاصله محل زندگی کشاورزان را نسبت به یک بازار مرکزی براساس بهره موقعیتی در یک مدل دوایر متحمدالمرکز تشریح می نماید. شهر بزرگی را تصویر می کند که با دشتی بزرگ با حاصلخیزی یکنواخت، احاطه شده است. این شهر محدوده روستایی خود را از نظر کالا و خدمات تأمین می کند و برای عرضه مازاد تولیدات کشاورزی نواحی روستایی، بازار فراهم می سازد، در مدل فون تانن هزینه های حمل و نقل اهمیت بسیاری دارند. در نتیجه، کالاهای حجیم و سنگین و کالاهایی که هزینه حمل و نقل آنها بالاست در مجاورت شهر تولید می شوند و کالاهای سبک و کم حجم یا با هزینه حمل و نقل پایین در مکان های دورتر تولید می شوند. بدین ترتیب نظامی از دایره هایی هم مرکز، پیرامون شهر مرکزی بوجود می آیند. وی از طریق این مدل به دنبال بدست آوردن مناسب ترین محصول و کاربری زمین در یک ناحیه روستایی و اقتصاد کشاورزی است (شکل 2-2)(جمعه پور، 1385، 119).

شکل 2-2- مدل فون تانن
در عین حال اصطلاح مکان مرکزی با نام والتر کریستالر و کار پیشگامانه او با عنوان مکانهای مرکزی جنوب آلمان پیوند دارد. مرکزیت عبارت است از نقشی که یک مکان در رابطه با نقاط دیگر بر عهده دارد. مفاهیم کلیدی نظریه مکان مرکزی، دامنه کالا و ارزش آستانه هستند که به طور ضمنی به سلسله مراتب زیستگاهها و مرکزیت یک مکان ویژه دلالت می کنند. دامنه کالا در واقع مسافتی است که مردم برای تأمین خدمات و کالاهای معینی حاضر به طی آن می شوند. حداقل مجموع قدرت خرید لازم به منظور ایجاد تقاضای کافی برای عرضه کالا و خدمات خاص، ارزش آستانه را تشکیل می دهد. براساس مدل کریستالر سکونتگاهها را می توان در سطح ملی به مکانهای مرکزی رده بالاتر، رده پایین تر، پایین ترین رده و مکان های مرکزی معین طبقه بندی کرد. مرکزیت یک مکان براساس جایگاهی که در طبقه بندی به دست می آورد منعکس می شود (شکل 3-2)(همان،1385،121).

شکل 3-2 - سلسله مراتب مکانهای مرکزی کریستالر
مدل اصلی کریستالر متکی بر اصل بازاریابی است. نتیجه کاربرد این اصل پدید آمدن روابط متقابل سلسله مراتبی بین مکان های مرکزی است. توزیع مکان های مرکزی در فضای ناحیه ایی به گونه ای است که هر مکان در مرتبه خاص خود کالاها و خدمات مراکز فرودست خود را عرضه می کند. در این سلسله مراتب بازاری میدان برد کالا با سطح سلسله مراتب مکان مرکز و امکانات و قدرت خرید خریداران و شکل و ماهیت خدمات و تولید در رابطه است کریستالر معتقد بود که سلسله مراتب مرکزی می تواند براساس هر یک از اصول زیر ایجاد شود:
الف) اصل بازاریابی یا عرضه:در این حالت برای هر مرکز فرعی حداکثر حق انتخاب مراکز اصلی وجود دارد. در این نوع سلسله مراتب هر مکان مرکزی یک سوم هر شش مرکز فرعی تابعه خود به اضافه خود مرکز اصلی را زیر نفوذ دارد که معادل 3 مرکز می شود، کریستالر این مقدار را ارزشK می نامد که معادل شمارکل سکونتگاه های سطح معینی است که توسط یک مکان مرکزی متعلق به سطح بالاتر، خدمت داده می شود.
ب) اصل ترابری: در سلسله مراتبی که براساس این اصل شکل می گیرد، فاصله بین مراکز اصلی و فرعی به حداقل می رسد. در این حالت مراکز تا حد بیشتری در مسیر ترافیک بین مراکز اصلی قرار می گیرند. از آنجا که مراکز فرعی در مسیر بین مراکز اصلی واقع شده اند، وابستگی دوگانه دارند، بنابراین مطابق اصل ترابری ارزشKچهار است، یعنی هر مرکز اصلی نصف 6 مرکز فرعی به اضافه خود را زیر پوشش می گیرد.
ج) اصل اداری:اگر سکونتگاه ها مطابق این اصل استقرار یافته باشند هر مرکز، کنترل کامل 6 مرکز فرعی خود را بر عهده می گیرد و وابستگی تقسیم شده مراکز فرعی وجود ندارد، در نتیجه در این حالت ارزش K مساوی V خواهد بود یعنی 6 مرکز زیر نفوذ به اضافه خود مرکز اصلی است. (شکل 4-2)

شکل 4-2 - سلسله مراتب مرکزی براساس اصول بازار یابی، ترابری و اداری
کریستالر معتقد است که الگوی استقرار براساس اصل بازاریابی بیشترین کارآیی را برای مصرف کنندگان روستایی و توزیع فرآورده های روستایی دارد، در حالی که الگوی ترابری کاراترین الگوی استقرار برای عرضه کنندگان شهری و الگوی اداری کاراترین الگو برای بوروکراتهای شهری است. این سه نوع نظم غیر قابل جمع نیستند و مناطق بزرگ می توانند ترکیبی از چند شکل فضایی را با هم داشته باشند. از میان همه مدل های تعیین استقرار فضایی، نظریه مکان مرکزی احتمالاً از همه پخته تر و مشهورتر است. اهمیت این نظریه درباره استقرار محل های سکونت، بسیار است، اما از آنجا که تنها با بخش خدمات سروکار دارد، تبیینی که ارائه می دهد جزئی است و کل ساختار فضایی را تبیین نمی کند. نظریه مکان مرکزی الگوی کاملی از سلسله مراتب سکونتگاهی در سطح نواحی را عرضه می دارد.مهمترین انتقاد وارد بر الگوی مکان مرکزی کریستالر این است که از ناحیه، برداشتی ذهنی و آرمانی بدون توجه به تفاوتهای طبیعی نواحی و رفتارهای انسانی کرده است.(همان،1385 ،123-119).
علاوه بر کریستالر، معروف ترین مدل ها در رابطه با ساختار سازمانی سکونتگاههای روستایی و سلسله مراتب مکان مرکزی، مدل لوش و گالپین است. تجزیه و تحلیل لوش مبتنی بر شبکه روستاهای کشاورزی است که در یک دشت زراعی به شکل مثلث پراکنده شده اند. گالپین و پیروانش مکان های مرکزی را از دیدگاه روستایی تجزیه و تحلیل کردند و از این راه سلسله مراتب عملکردی را به صورت تجربی به دست آوردند. به طور کلی تمامی نظریه های مکان مرکزی بر چهار اصل استوارند:1- یکسانی چشم انداز فرهنگی و فیزیکی2- نواحی واحد نامحدود3- قابلیت دسترسی یکسان مکان های مرکزی در تمام جهات 4- رفتار منطقی مصرف کننده. البته چنین شرایطی در سیستم های فضایی واقعی وجود ندارد و مهمترین انتقادی که بر این الگوها وارد شده است، نیز برهمین اصول است (همان، 1385، 124).
به این ترتیب در یک منطقه باید نظامی از آبادیهای مرکزی در مقیاس ها و اندازه های مختلف براساس بعد و کشش عرصه ی خدماتی و نوع فعالیتهای مستقر در آنها وجود داشته باشد. مقایسه ی اصول تئوری های مرکزیت مکانی و به ویژه تئوری کریستالر، با کیفیت خاص پراکندگی مراکز جمعیتی در ایران به عنوان نقطه ی شروع، می تواند زمینه ایی برای شکل گیری تئوریهای مربوط به توضیح چگونگی پراکندگی مراکز جمعیتی در ایران باشد (معصومی اشکوری، 1385، 98).
مکانهای مرکزی، مراکزی کانونی هستند که در آنها کالاها (بویژه کالاهای خدماتی و کشاورزی) و خدمات گوناگون (مانند آموزش وخدمات بهداشتی - درمانی) برای برآوردن نیازهای سکونتگاههای کوچک تر پیرامونی ارائه می شود. بنابراین می توان سکونتگاههای روستایی را براساس کارکردهای خدماتی آنها رده بندی کرد و با توجه به جایگاه هر یک از روستاها در ارائه خدمات و کالاها، آنها را در سطح معینی جای داده، به سطح بندی خدماتی سکونتگاهها پرداخت (سعیدی، 1390، 119).
2-3-2- سازمان فضایی و سطح بندی روستاها
در برنامه ریزی توسعه مناطق روستایی تعیین درست مراکز روستایی و مکان های توزیع خدمات اهمیت بسیاری دارد. ایجاد سازمان فضایی مناسب و ساخت مکانی مطلوب اهداف اصلی برنامه های توسعه مناطق روستایی را تشکیل می دهد. منظور از سازمان فضایی ساختار سلسله مراتبی سکونتگاهها، شبکه های ارتباطی که آنها را به هم وصل می کند و جریانهای برقرار بین آنها است. منظور از ساخت فضایی نیز ترکیب این عوامل یا ترتیب مکانها، شبکه یا خطوط پیوند و روابط یا کارکردهاست. سازمان فضایی مناسب، دارای ساخت سلسله مراتبی است که هر مرتبه براساس جایگاهی که اشغال کرده کارکردهای خود را در سیستم ایفا می کند (جمعه پور،1385 ،181).
الگوی روابط متقابل بین سکونتگاهها در صورتی که شرایط اقتصادی، اجتماعی، فرهنگی و سیاسی یکسانی برای همه آنها تصور شود، می تواند براساس این دو اصل تفسیر شود:1- اصولا مردم برای دستیابی به خدمات یا رفع نیازهای خود براساس قانون کمترین تلاش، مسیرهایی را انتخاب می کنند که با پیمودن حداقل فاصله حداکثر نیازهای خود را برآورده سازند.2- مردم مستقر در سطح پایین تر مکان های مرکزی همیشه برای رفع نیازهای خود به سوی سطح بالاتر سکونتگاهها حرکت می کنند. البته به شرط اینکه سکونتگاه بالاتر جاذبه کافی برای جذب مردم سکونتگاه پایین تر را از نظر ارائه کارکردهای مختلف داشته باشد. این دو شرط تعیین کننده چهارچوب جریان روابط متقابل بین نقاط مختلف در سلسله مراتب سکونتگاهی است (Maurya, 1991,67) .
هر چند ملاحظات اجتماعی، فرهنگی و سیاسی نیز در کنار رفتارهای اقتصادی در انتخاب مکان تأمین نیازهای خدماتی یا برآورده ساختن سایر نیازها توسط مردم اثر می گذارد، اگر به این اصل توجه داشته باشیم که همه روستاهای کوچک و بزرگ از نظر اجتماعی، اقتصادی، فرهنگی و دیگر عوامل نمی توانند تمامی نیازهایشان را با اتکا به خود برطرف نمایند، این مسئله روشن می شود که ارتباط بین سکونتگاهها در زمینه پوشش دادن نیازهای همدیگر به عنوان یک سیستم فضایی واحد اجتناب ناپذیر است. ساماندهی این ارتباط و جریانهای بین سکونتگاههاست که نیاز به برنامه ریزی فضایی را برای نواحی روستایی ایجاد می کند. در انتخاب مراکز روستایی در مراتب مختلف سکونتگاهی برای انتخاب درست مکان های استقرار خدمات و کارکردها به چند نکته باید توجه کرد که این نکات شامل موارد زیر است:1- انتخاب نقاط در هر سطح از سکونتگاهها که صورت گیرد، باید به گونه ایی باشد که مناسب ترین ارتباط سلسله مراتبی را برقرار سازند، بطوری که هر کدام از نقاط به بهترین شکل نقش خود را ایفا کند.2- الگوی ارتباط بین نقاط با در نظر داشتن پیمودن حداقل فاصله دسترسی به خدمات و کارکردهای مختلف تعریف شود.3- انتخاب مراکز توزیع خدمات یا کارکردها در مناطقی که هنوز هیچگونه الگویی از توزیع خدمات بویژه در سطوح پایین سکونتگاهها شکل نگرفته است به مراتب آسان تر از وقتی است که الگوی نامناسب و ناکارآمد شکل گرفته باشد.4-در شرایط مساوی سکونتگاههایی که نقشها و کارکردهای بیشتری بر عهده دارند یا جاذبه کارکردی بیشتری دارند از قابلیت بالاتری برای انتخاب به عنوان مرکز در مقایسه با نقاط هم سطح برخوردارند (Solanki and Dikit, 1991,173).
در سطح بندی روستاها، می توان به منظور خدمات رسانی، روستاهای کوچکتر رابه روستاهای بزرگتر و همجوار خود پیوند داد. (به طور مثال دو یا سه روستای سطح اول به یکی از روستاهای سطح دو، و مجموعه چند روستای سطح یک و دو را به روستایی در سطح سه ارتباط
داد، و بدین ترتیب، پیوند بین روستاهای سطوح پایین تر را با روستاهای سطوح بالاتر ایجاد نمود. در چنین شرایطی، هر گاه مجموعه ایی از روستاهای سطوح یک، دو و سه که از نظر تعداد جمعیت در حد ارزش آستانه (حداقل مجموع قدرت خرید لازم به منظور ایجاد تقاضای کافی برای عرضه ی کالا و خدمات خاص می باشد) برای ارائه یک نهاد خدماتی باشند، می توان روستای سطح سه را برای استقرار نهاد خدماتی مورد نیاز سایر روستاها انتخاب نمود(شکل5-2) (مطیعی لنگرودی، 1390، 122).

شکل 5-2 - سطح بندی سکونتگاههای روستایی
4-2- نظریه سرمایه انسانی
یکی از نظریه های مرتبط با آموزش و پرورش نظریه سرمایه انسانی است. پژوهش های متعدد پیرامون رابطه ی آموزش و بهره وری از همبستگی فراوان آنها خبر می دهند یعنی اثرهای مثبت سرمایه گذاری در زمینه ی سرمایه های انسانی بر توسعه منطقه ایی مشهود است، بدین ترتیب پدیده ی رسیدن به سرمایه گذاری در سرمایه ی انسانی و باز بودن درهای تبادل فضایی از عوامل تعیین کننده ی توسعه منطقه ایی می باشد (معصومی اشکوری، 1367، 77).
1-4-2- تعریف و مفهوم سرمایه انسانی
تعریف سرمایه انسانی عبارت است از: «ارتقاء و بهبود ظرفیت تولید افراد» هنگامی که از تشکیل سرمایه انسانی صحبت می شود، زمانی است که سرمایه گذاریهای مالی (چه به صورت مخارج تحصیلی و چه به صورت فداکاری و هزینه فرصتهای از دست رفته) صورت پذیرفته تا تغییرات و تحولاتی در افکار و افعال فرد به وجود آورد. این تغییرات و تحولات که در درون افراد متبلور شده و غیرقابل انفکاک می باشد و آنان را قادر می سازد تا:1- کالاها و خدمات بیشتر و یا بهتری تولید کنند.2- درآمدهای پولی بالاتری تحصیل کنند.3- درآمدهای خود را عاقلانه مصرف کنند.4- از زندگی لذت بیشتری ببرند. می توان از موارد زیر به عنوان مثال های جامعی برای چهار نوع ظرفیتی که همه ناشی از سرمایه گذاری در آموزش و پرورش می باشد. یاد کرد:1- تربیت یک برنامه ریز کامپیوتر که تواناییهای توسعه یافته او موجب افزایش تولید و ارتقاء تولید ملی می شود.2- استفاده های پولی و مالی ناشی از اخذ یک مدرک تحصیلی که در شرایط متعارف افرادی که از تحصیلات بیشتر و مدارک بالاتری برخوردارند، دارای درآمد بیشتری نیز می باشند.3- ذکاوت مصرف کننده در بودجه بندی و انتخاب مناسب و اولویت دادن به انتخابها.4- لذت بردن از نمایشنامه ها و استفاده و بهره برداری از کتابهای تاریخ و دیوان اشعار (عمادزاده، 1369، 77-76).
2-4-2-سرمایه گذاری در سرمایه انسانی
تحصیل علم و دانش چه از طریق نظام آموزشی (دبستان، دبیرستان و دانشگاه) و چه از طریق آموزش ضمن کار و خدمت، نمونه هایی از سرمایه گذاری در سرمایه انسانی به شمار می آید. سرمایه انسانی نه تنها از طریق تراکم و انباشت آموزش و پرورش، بلکه از راههای بی شمار دیگری نیز بوجود می آید، لیکن متداولترین انواع سرمایه گذاری در سرمایه انسانی عبارتند از:
1- آموزشهای قبل از مدرسه 2- دبستان، راهنمایی، دبیرستان، مدارس فنی و حرفه ایی و تحصیلات عالی3- آموزش های بعد از دانشگاه و فارغ التحصیلی 4- مهاجرت برای مشاغل و درآمدهای بالاتر5- مراقبت از تندرستی و بهداشت عمومی6- به دست آوردن اطلاعات کافی از عرضه و تقاضای کار و خدمات.سرمایه انسانی نیز مانند سرمایه مادی بایستی نگهداری و در صورت لزوم، تعمیر، ترمیم و تعویض شود تا بیکار نشده یا مورد اتلاف واقع نشود,21) Beker, 1975).
3-4-2- تشکیل سرمایه انسانی از طریق آموزش و پرورش
آموزش و پرورش تنها در دبستان، دبیرستان و دانشگاه نیست بلکه هر نوع آموزش و یادگیری، چه به صورت رسمی و یا غیر رسمی در داخل و یا خارج از این محل ها را نیز شامل می شود. هزینه های تحصیلات اضافی و آموزش ضمن خدمت به عنوان سرمایه گذاری و تشکیل سرمایه انسانی تلقی می شوند، زیرا چنین سرمایه گذاریهایی در آینده منبع بازده اقتصادی خواهند بود. بازده اقتصادی آموزش و پرورش برای کسانی که در این مورد سرمایه گذاری و هزینه های گوناگون را تقبل می کنند تا حد بسیار زیادی مسلم است. سرمایه گذاری آموزش و پرورش یا از طریق هزینه های دولتی و یا از طریق بخش خصوصی چه به صورت اعطا وامهای بلاعوض و چه به صورت مشارکت در هزینه ها و پرداخت شهریه توسط والدین یا خود دانشجویان انجام می پذیرد.
سرمایه گذاری در سرمایه انسانی دارای دو نوع بازده است، بازده پولی و درآمدی و بازده غیر پولی یا غیر درآمدی، افرادی که از تحصیلات بالاتری برخوردارند، در شرایط متعارف، درآمد بیشتری کسب می کنند، اندازه گیری بازده غیر پولی سرمایه گذاری در آموزش و پرورش گرچه مشکل است لیکن دارای اهمیت ویژه ایی است و آثار مهمتری دارد(عمادزاده،1369،81).
مشارکت آموزش و پرورش در کارایی و بهره وری تولید را می توان به سه عامل و یا سه اثر متفاوت تقسیم بندی کرد:1-اثرکاری که عبارتست از توانایی ایی که براثر آموزش و پرورش و یا آموزش ضمن خدمت در نیروی کار بوجود می آید.2- توانایی تخصیصی که عبارتست از توانایی انتخاب بهترین متغیرهای مناسب و ممکن.3- توانایی ابداع: از طریق سیستم آموزشی، قدرت ابداع و خلاقیت و اعتماد به نفس در افراد ارتقا می یابد. از طرف دیگر دانش تنها موردی نیست که در مدرسه و دانشگاه تحصیل می شود، بلکه تعهد، تقید، وفاداری، مسئولیت در برابر جامعه، نظم و انضباط، کوشا و ساعی بودن، وقت شناسی، وظیفه شناسی، اتکا به نفس، قابلیت تطابق، منتقد بودن و بلاخره میهن پرست بودن از جمله مواردی هستند که جامعه انتظار دارد در مدرسه به نوجوانان و جوانان بیاموزند و ضمن ارزیابی و سنجش دانش آموزان و دانشجویان به موارد فوق نیز توجه کنند (عمادزاده، 1369، 82-81).
اقتصاددانانی که طرفدار توزیع عادلانه تر درآمدها از طریق سرمایه انسانی هستند، معتقدند که تنها تئوری توضیح دهنده چگونگی توزیع درآمد، تئوری سرمایه انسانی است و دولتها بایستی از طریق کاهش تبعیض در ارائه خدمات آموزشی در جهت متعادل ساختن درآمدها تلاش کنند (Mincer, 1958,292).
5-2- نظام آموزش و پرورش ایران
بررسی تحولات آموزش و پرورش در ایران از هزاره پیشین تا عصرکنونی، بازگو کننده ی این واقعیت است که نهاد آموزش و پرورش در ایران باستان به ویژه در دوره هخامنشیان و ساسانیان متأثر از دو عامل حکومت و خاستگاه اجتماعی اقتدار طلبان جامعه بوده و خصلتی طبقاتی داشته است. نگاهی تحلیلی به وضعیت آموزش و پرورش از صدر اسلام تا قرن چهارم هجری نیز حکایت از آن دارد که در ایران همانند سایر ممالک جهان طی دوره نخستین نهادهای آموزش عمومی در جوار مساجد دایره بوده است، دوره ی آموزش در مکاتب و مدارس آن روزگار بستگی به وضع مالی خانواده و میزان معلومات معلم و استعداد و توانایی کودکان داشته و بدین سان تعمیم امر آموزش برای همه فرزندان ایران زمین میسر نبوده است. در قرون پنجم و ششم تا عصر صفویه به سبب وسعت خرابیها و تخریب مدارس و مراکز علمی و از بین بردن استادان و اربابان علم و ادب، امکان برقراری و توسعه کانونهای آموزشی مورد نیاز عامه میسر نشد. در دوره صفویه فرآیند تعلیم و تربیت تحت الشعاع مراجع و عقاید مذهبی که در آن عصر نیرومندترین عامل وحدت و یگانگی فرهنگ بود، قرار گرفت و گروه قلیلی از کودکان می توانستند در مکتب خانه ها درس بخوانند و ادامه تحصیل در مدارس بالاتر مستلزم ترک خانه و خانواده بود که برای اکثر فرزندان طبقه متوسط جامعه ممکن نبود.در دوره افشاریه، زندیه واوایل قاجاریه نیز به دلیل کشورگشایی و آشفتگی اوضاع سیاسی و اجتماعی به فرهنگ و تعلیم و تربیت عامه توجه نشد. با تأسیس دارالفنون در 1268 قمری یعنی 13 روز پس از قتل امیر کبیر که بانی و طراح آن بود گام مؤثری در توسعه آموزش و پرورش نوین ایران برداشته شد، همچنین ازآن زمان به بعد دولت مرکزی ایران مسئولانه در امر توسعه تعلیم و تربیت کشور اهتمام ورزید. باآغاز حکومت مشروطه و تشکیل قوه مقننه، تأسیس مدارس دولتی و ملی در حوزه وظایف دولت قرار گرفت و قانون تحصیل اجباری برقرار گردید. در سال 1300 شمسی قانون شورای عالی فرهنگ به تصویب مجلس رسید و عهده دار تنظیم امور مدارس از قبیل برنامه ریزی آموزشی، برگزاری امتحانات و صدور گواهینامه تحصیلی گردید. در سال 1312 شمسی قانون تربیت معلم به تصویب رسید و به موجب آن 25 دانشسرای مقدماتی برای تربیت معلمان دوره ابتدایی در سراسر کشور دایر گردید و مقرر شد دانشسرای عالی تهران به تربیت و آماده سازی دبیران متوسطه اقدام کند. در سال 1322 شمسی قانون آموزش اجباری به تصویب مجلس شورای ملی وقت رسید و به موجب آن مقرر شد طی دو سال در تمام کشورآموزش ابتدایی به صورت اجباری و همگانی به اجرا در آید. در سال 1328 برنامه آموزش ابتدایی برای روستاها 4 ساله و برای شهرها 6 ساله تعیین گردید. در سال 1330 دوره آموزش ابتدایی برای روستاها و شهرها به مدت شش سال و سن ورود هم شش سال تعیین شد.در برنامه های عمرانی اول و دوم به آموزش حرفه ایی و فنی توجه شد و در برنامه سوم عمرانی به برنامه ریزی آموزشی هم توجه شد. در سال 1339 به موجب قانون استخدام معلمان فنی به دولت اجازه داده شد تا فارغ التحصیلان دانشسراهای کشاورزی و هنرستانها را با پایه آموزگاری و مهندسان کشاورزی و صنایع را با پایه دبیری استخدام کند، در مهرماه 1341 به منظور تأمین معلمان مدارس دوره ابتدایی بویژه در مناطق روستایی مقرر شد که دولت هر سال عده ای از مشمولان دیپلم قانون نظام وظیفه را در قالب سپاه دانش مأمور آموزش در روستاها کند. در سال 1346 و زارت فرهنگ تقسیم شد و وزارت آموزش و پرورش عهده دار آموزش عمومی شد. در نظام جدید آموزش و پرورش، آموزش همگانی از شش سال به هشت سال شامل دو دوره پنج ساله و سه ساله تحصیلی با عنوان آموزش ابتدایی و راهنمایی مشخص شد، همچنین در طرح مذکور دوره آموزش متوسطه چهار سال تعیین شد. در سال 1358 شمسی پس از پیروزی انقلاب اسلامی، مطالعات گسترده ایی در زمینه مشکلات آموزش و پرورش آغاز و طرح های اصلاحی متعددی پیشنهاد شد مثلاً در سال 1361 طرح کاد (کار و دانش) در کلیه رشته های نظری دوره متوسطه اجرا شد و براساس آن دانش آموزان دوره متوسطه موظف بودند یک روز در هفته در مراکز و محیطهای واقعی کار مستقر در خارج از مدرسه به کسب مهارتهای مفید و مورد علاقه خود بپردازند. در سال 1364 به پیشنهاد وزارت آموزش و پرورش، شورایی به نام شورای تغییر بنیادی نظام آموزش و پرورش مأمور انجام بررسیهای لازم و ارائه ی طرح بنیادی آموزش و پرورش براساس قانون اساسی جمهوری اسلامی ایران شد. در سال 1370 طرح های آزمایشی نظام جدید آموزش متوسطه به صورت نیمسالی واحدی به مرحله اجرا در آمد و در سال 1373 این طرح در سال های اول و دوم و سوم در کلیه رشته ها عملی شد و تا سال 1377 به تدریج تعمیم کامل اجرای طرح متوسطه جدید صورت گرفت و بعداً بدلیل مشکلات اجرای طرح نیمسال واحدی، طرح سال واحدی در مدارس متوسطه اجرا شد که اکنون نیز ادامه دارد (آقازاده، 1388، 40-30).
در سالهای اخیر نیز سیاست آموزش و پرورش به صورت نظام آموزش 6-3-3 یعنی دوره ابتدایی 6 سال و دوره متوسطه نیز شامل متوسطه اول 3 سال و متوسطه دوم 3 سال می باشد که بتدریج این طرح جایگزین نظام آموزشی قبلی می شود و در نهایت دوره پیش دانشگاهی حذف خواهد شد.
6-2- مقاطع تحصیلی آموزش و پرورش در ایران

—d1183

مشتریان تحت یک سیستم الکترونیکی نظرات خود در مورد وضعیت خدمات سازمان را ارائه می‌نمایند.
1-5 مدل تحقیقهمان‌طور که در شکل 1-2 هم قابل مشاهده است. ابتدا با مشخص کردن خواسته‌های مشتریان تحت سیستمی الکترونیکی و شناسایی نقاط اثر آن در سازمان به عمل بازمهندسی (با در نظر گرفتن محدودیت‌های سازمان) پرداخته می‌شود. سپس جهت ارتقای مفاهیم بهره‌وری و اثربخشی و نیز توسعه سوددهی حاصل از خدمات سازمان استراتژی‌های متمرکز بر متدلوژی‌های بازاریابی ارائه می‌گردد. بنابراین مرور کامل روش‌های بازاریابی مبتنی بر وب نیز ضروری می‌باشد.

شکل 1-2 مدل تحقیق1-6 کلمات کلیدی و تعاریفدر این بخش به توضیح مختصری از کلمات استفاده شده می‌پردازیم:
مدیریت ارتباط با مشتری: فرآیند جذب مشتریان جدید، نگهداری مشتریان موجود، و سرمایه گذاری بر روی مشتریان تعریف است که به وجود آورندهی فضایی است که سازمان تحت آن در تعامل با مشتریانش میباشد.
مدیریت ارتباط با مشتری الکترونیکی: همان فرآیند مدیریت ارتباط با مشتری در بستری الکترونیکی (مبتنی بر) و با استفاده از فناوری اطلاعات (IT) که اشتقاقی از تجارت الکترونیکی می‌باشد.

دانلود پایان نامه ارشد- مقاله تحقیق

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

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

 

بازمهندسی: تفکر مجدد بنیادین و طراحی مجدد اساسی فرآیندها برای دست یافتن به اصلاحات چشمگیر در موارد حساس و سنجش هم‌زمان کارایی پارامترهایی مانند هزینه‌ها؛ کیفیت؛ خدمات و سرعت.
برنامه‌ریزی استراتژیک: فرآیندی که سازمانها برای پیشبرد برنامهها و فعالیتهای خود جهت دستیابی به اهداف، و تحقق مأموریت سازمانی بهره میگیرند.
بازاریابی: بازاریابی شامل درک خواسته‌های مشتری و تطابق محصولات شرکت، برای برآورده ساختن آن نیازها و در برگیرنده فرآیند سودآوری برای شرکت است.
بازاریابی الکترونیکی: بکارگیری کانال‌های الکترونیکی ارتباط با مشتریان به منظور نشر پیام‌های بازاریابی
تجارت الکترونیکی: فرایند خرید، فروش یا تبادل محصولات، خدمات و اطلاعات از طریق شبکه‌های کامپیوتری و اینترنت می‌باشد.

فصل دوم
ادبیات و پیشینه تحقیق2-1 مقدمهبا توجه به یکپارچه شدن عناصر فناوری و بازاریابی در مدیریت ارتباط با مشتری الکترونیکی، همه جنبه‌های تجربه برخط مشتری در طول چرخه تعامل تحت پوشش قرار می‌گیرد، لذا در این پایان‌نامه‌ با تکیه بر بازمهندسی فرآیند‌های مدیریت ارتباط با مشتری الکترونیکی به ارائه استراتژی‌های بازاریابی می‌پردازیم. از این رو در این فصل مروری بر ادبیات موضوعی در حوزه مدیریت ارتباط با مشتری و ترکیب آن با مباحث بازاریابی و بازمهندسی در سه بخش مجزا مطرح خواهند شد.
2-2 بازاریابی و بازمهندسیبخش اول مربوط به مباحث بازاریابی و بازمهندسی است که در آن با استفاده از تکینیک‌های بازمهندسی فرآیندها، به بهبود بازاریابی سیستم کنونی پرداخته می‌شود که از نتایج آن می‌توان به افزایش گستره بازار مشتریان الکترونیکی و سود حاصل از آن اشاره کرد. با توجه به نقاط ضعفی که در ساختار فعلی سازمان در زمینه بازاریابی وجود دارد تکنیک بازمهندسی بهترین راه برای بهبود روش‌های موجود است زیرا با استفاده از نقاط قوت موجود و تقویت نقاط ضعف بیشترین کارایی را نتیجه خواهد داد.
2-2-1 مفاهیم پایه‌ای در حوزه بازاریابی و بازمهندسیبازاریابی الکترونیک عبارتست از بکارگیری کانال‌های الکترونیکی ارتباط با مشتریان به منظور نشر پیام‌های بازاریابی [9]. در همین ارتباط، بازاریابی اینترنتی اصطلاحی است که عموما بدین معنی است: دستیابی به اهداف شرکت از طریق برآوردن و فراتر رفتن از نیازهای مشتریان به نحوی بهتر از رقبا با استفاده از فن‌آوری‌های دیجیتالی اینترنت [10]. بازاریابی اینترنتی عبارتست از فرایند ایجاد و حفظ روابط مفید متقابل با مشتریان از طریق فعالیتهای اینترنتی به منظور تسهیل تبادل ایده‌ها کالاها و خدمات به نحوی که اهداف هر دو طرف را محقق سازد [11]. این تعریف شامل بخشهای زیر است: فرآیند، ایجاد و حفظ روابط مفید متقابل با مشتریان، استفاده از اینترنت درانجام فعالیتهای بازاریابی، مبادله، تحقق اهداف طرفین. همچنین بازاریابی آنلاین به شرکتهای عضو شبکه‌های لجستیک بازاریابی که حاوی جریانی از اطلاعات کالاها خدمات، تجارب و پرداخت‌ها و اعتبارات می‌باشند اشاره دارد [10].
بازمهندسی فرایندهای سازمانی راهی است برای تطابق سریع و آنی با شرایط محیطی. بازمهندسی از طریق ابزارهایی که در اختیار دارد باعث تغییر فرایند‌ها و در نهایت کل سازمان در ابعاد وسیع می‌شود و با همین ابزار که به اهرم‌های تغییر بازمهندسی فرایندها نیز معروف است بازمهندسی عملی می شود. نقطه شروع برای کسب موفقیت در بازاریابی الکترونیک مانند راهبرد بازاریابی یا کسب و کار خلق یک فرایند راهبردی است که به خوبی تعریف شده باشد تا اهداف بازاریابی را از طریق ارتباطات بازاریابی پیوند داده و روش‌هایی را برای کسب اهداف مورد نظر طراحی کند. [1]
همچنین با توجه به تعاریفی که از مهندسی مجدد فرآیندهای کسب و کار ارائه شده، فناوری اطلاعات نقش حساس و برجسته‌ای در مهندسی مجدد سازمان ایفا می‌کند، خلق نیازهای جدید، لزوم توسعه محصولات جدید و صدور رویه‌ها و مقررات اجرایی بهتر از عمده تأثیرات مهم فناوری اطلاعات در مهندسی مجدد فرآیندهای کسب و کار خواهد بود. به‌وسیله پیاده‌سازی کامل فناوری اطلاعات در سازمان، این تغییرات داخلی باعث تسریع روند کاری و هدایت تغییرات به نوع محصولات، خدمات و بازار، صنعت و حتی جامعه خواهد شد. چهارچوب نقش‌های فناوری اطلاعات در مهندسی مجدد را می‌توان بصورت آغازکننده، تسهیل‌کننده و توانمندساز تصور کرد. [37]
2-2-2 کارهای مرتبط در حوزه بازاریابی و بازمهندسیدر ادامه این بخش به بیان چند مورد مطالعه انجام شده در زمینه پیوند دو شاخه بازاریابی و بازمهندسی خواهیم پرداخت.
شانون اسکالین، جری جرمستاد و نیکولاس رومانو مطالعه‌ای راجع به ارتباط الکترونیکی در بازاریابی و جایگزینی مدیریت ارتباط با مشتری الکترونیکی با بازاریابی سنتی ارائه دادند. این مطالعه نشان می‌دهد که مدیریت ارتباط با مشتری الکترونیکی جدیدترین تکنیکی است که شرکت‌ها برای افزایش مهارت و ظرفیت‌های بازاریابی استفاده می‌کنند. همچنین نشان می‌دهد که چگونه مدیریت ارتباط با مشتری الکترونیکی تعاریف مفاهیم بازاریابی سنتی را گسترش می‌دهد و یک شرکت را قادر می‌سازد تا اهداف بازاریابی داخلی شرکت آشنا شود. در این مطالعه برای موثر و کارامد بودن یک سازمان به مواردی همچون خرید مشتری، استراتژی بازاریابی و تکامل مراکز تماس مشتری به مراکز تماس الکترونیکی مشتری در اجرای مدیریت ارتباط با مشتری الکترونیکی پرداخته شد. [12]
در سال 2010 در پروژه - ریسرچ‌ای تحت عنوان «زیرساخت های فناوری اطلاعات، طراحی مجدد فرایند سازمانی، ارزش کسب و کار» رونالد رامیرز، نایجل ملویل، ادوارد لاولر در مطالعه‌ای فن‌آوری اطلاعات و طراحی مجدد فرایند و عملکرد شرکت‌ها را در سه روش بیان کردند: تجزیه و تحلیل فناوری اطلاعات و بازمهندسی فرآیندهای کسب و کار یک شرکت، برآورد مفاهیم عملکرد ارزش بازاریابی و تولید، تجزیه و تحلیل رفتار (با استفاده از مجموعه داده های 228 شرکت بین سال‌های 1996-1999). [13]
آنها ارتباطی بین فناوری اطلاعات و بازمهندسی و عملکرد فرایند یافتند. تعامل بین فناوری اطلاعات و اوراق بهادار بازمهندسی فرآیندهای کسب و کار، با بهره‌وری شرکت و ارزش بازار همراه می‌باشد. همچنین در این پروژه - ریسرچدیدگاهی برای سرمایه گذاری کسب و کار در فناوری اطلاعات و باز طراحی فرآیند مورد بررسی قرار گرفت. دو گروه اصلی طراحی مجدد فرآیند یعنی توجیه اقتصادی و بازسازی کار در این پروژه - ریسرچبررسی شد. تحقیقات نشان می‌دهد که فناوری اطلاعات نقش مهم و مکملی در طراحی مجدد فرایند دارد. شرکت‌ها با سطوح بالای سرمایه گذاری فناوری اطلاعات که دارای کاربرد بیشتری در تصمیم‌های غیر متمرکز دارند، از سیستم‌های خودمحور و کارکرد متقابل استفاده می‌کنند.
بازمهندسی فرایند کسب و کار، فرآیند‌های کسب و کار نوآورانه و جدید را در بر می‌گیرد و باعث می‌شود که شرکت‌ها در محیط‌های رقابتی، با تغییرات سازگار شوند. مخصوصا بازمهندسی در فضای کسب و کار کنونی، شرکت‌ها را قادر می‌سازد که فرایندهای کسب و کار انعطاف‌پذیر ایجاد کنند که با خواسته‌های پویا و اطلاعات فشرده و بازار جهانی همخوانی داشته باشد. بازطراحی فرایند یکی از برنامه‌هایی است که می‌تواند تغییرات سازمانی مثبتی ایجاد کند. دیگر برنامه های مورد استفاده توسط شرکت‌ها، شامل مشارکت کارمندان، مدیریت کیفیت جامع و مدیریت فرایند کسب و کار می‌باشد. [14]
فن‌آوری اطلاعات، سازمان‌ها را برای طراحی مجدد فرایند‌ها آماده می‌کند و طراحی سازمانی با عملکرد بالایی را نشان می‌دهد. قابلیت‌های اطلاعاتی که توسط فناوری اطلاعات ایجاد می‌شود، باعث می‌شود که سرمایه‌گذاری اطلاعاتی، یک مؤلفه مهم در شیوه‌های کاری‌ای باشد که با تغییرات سازمانی در ارتباط است. در این پروژه - ریسرچفرضیه‌های زیر نتیجه شد:
1. تعامل بین فناوری اطلاعات سازمان و طراحی مجدد فرایند به طور مثبت و قابل توجهی با عملکرد سازمانی ارتباط دارد.
2. ارتباط بین عملکرد سازمانی و تعامل بین فناوری اطلاعات با توجه به طراحی مجدد فرآیند به دو عامل توجیه اقتصادی و بازسازی کار بستگی دارد.
نتایج حاصل از این تحقیقات نشان می‌دهد که:
1. مدیران باید سرمایه گذاری در فناوری اطلاعات و طراحی مجدد فرایند را به عنوان وسیله‌ای برای بهبود عملکرد شرکت در نظر بگیرند. در کوتاه مدت، با تمرکز بر چگونگی ساختار کار در شرکت، می‌توانند بهره‌وری تولید و همچنین عملکرد را بهبود بخشند.
2. برای اثرات دراز مدت، مدیران باید محافظه کارانه تر با تغییرات برخورد کنند. به جای تلاش برای پیاده‌سازی تغییرات زیاد در شرکت، طراحی مجدد فرایند می‌تواند موثر واقع شود.
محیط مجازی ارتباطی و شبکه جهانی اینترنت موجب افزایش سرعت و توسعه ارتباط‌های پیشرفته در همه جا، دسترسی در هر لحظه و ابزاری ساده از طریق مرورگرهای وب گردیده است. سازمان‌ها پیشرو با استفاده از تکنولوژی‌های نوین در ارتباطی پا به عرصه بازاریابی الکترونیکی گذاشته‌اند و بدین ترتیب از طریق محیط مجازی با مشتری‌ها، فروشنده‌ها و شرکای خود تماس برقرار می‌کنند. اینترنت و اینترانت موجب تغییر حرکت اطلاعات در سازمان‌ها، تغییر نحوه تبادل اطلاعات تجاری و ارتباطات گردیده‌اند. این شرایط نوین موجب ایجاد ارزش‌های جدید در دنیای کسب و کار گردیده است.
بازمهندسی فرآیندهای کسب و کار برای بازاریابی الکترونیکی نقش بیشتری نسبت به توانمندی‌های وب دارد. این مطلب دکتر زرگر در کتاب اصول و مفاهیم فن‌آوری اطلاعات به این ترتیب بیان شده که بازمهندسی فرآیندهای کسب و کار شامل طراحی مجدد فرآیندها در سرتاسر حلقه‌های ارتباطی درون سازمانی و بین سازمانی است. این شرکت‌ها چه در ابتدای زنجیر ارتباطی باشند (مانند سفارش‌گذاری، مدیریت انبارداری و تولید) و چه در انتهای این حلقه (مانند فروش، بازاریابی و خدمات مشتری) باید به یکدیگر متصل شوند. وقتی سازمان‌ها بتوانند اطلاعات را به موقع و در هر لحظه به راحتی مبادله کنند، کارها در یک شبکه ارتباطی بین سازمان‌ها از قبیل مدیریت زنجیره تأمین نیز بهتر انجام می‌شود. [2]
بازمهندسی فرآیندهای کسب و کار در بازاریابی الکترونیکی شامل فکر نو و طراحی مجدد فرآیندها در سطح یک سازمان و سطح ارتباط‌های زنجیره‌ای سازمان‌ها، معروف به مدیریت زنجیره تأمین، برای بهره‌برداری بیشتر از مزایای ارتباطی، فضای مجازی اینترنت و راه‌های نوین ایجاد ارزش است. با استفاده از بازاریابی الکترونیکی، اطلاعات فرآیندها هر لحظه در اختیار مشتری قرار می‌گیرد. علاوه بر این، اطلاعات مشتری به سازنده نیز ارسال شده است تا نظر و سلیقه مشتری مستقیماً در طراحی محصول مدنظر واقع شود. از این رو قواعد کاری سازمان‌ها تغییر می‌کند؛ انجام سفارش، فرآیندهای کاری و فروش نیز برای تجارت الکترونیکی باید طراحی مجدد شوند. بنابراین در تجارت الکترونیک، اگر به مانند بسیاری از سازمان‌هایی که هم‌اکنون در این زمینه سرمایه‌گذاری کرده‌اند عمل شده و توجهی به تغییرات فرآیندی نگردد، نتیجه‌ای جز شکست عاید سازمان نخواهد شد. [3]
در سال 2008 پژوهشی در رابطه با مدل اندازه‌گیری عملکرد بازمهندسی فرایند مدیریت ساخت (CMPRPM) ، که بر اساس استفاده از فلسفه مهندسی مجدد فرایند کسب و کار است، انجام شد. در این پژوهش زمان عملیات فرایند و رضایت مشتری به عنوان شاخص‌های ارزیابی کارایی و اثربخشی استفاده می‌شود. مدل CMPRPM برای محاسبه زمان عملیات فرایند، از نظریه صف‌بندی استفاده می‌کند. [15]
به منظور دستیابی به رضایت مشتری، خواسته‌های مشتری شناسایی می‌شود و شاخص حصول هدف برای محاسبه اثر بخشی فرایند مورد استفاده قرار می‌گیرد. پس از یکپارچه سازی نتایج ارزیابی کارایی و اثربخشی، شاخص‌های ارزش فرایند و بهبود ارزش برای اندازه‌گیری قبل و بعد مهندسی مجدد، مورد استفاده قرار می‌گیرند.
مدل CMPRPM پیشنهاد داده شده در این پروژه - ریسرچ، عملکرد (AS-IS) اولیه و فرایند‌های مهندسی مجدد (TO-Be) را برای تسهیل طراحی موفقیت آمیز بازمهندسی فرآیندهای کسب و کار نشان می‌دهد. نتایج نشان می‌دهد که با اتخاذ مدل ارائه شده، صنعت ساخت و ساز به طور قابل توجهی در طراحی بازمهندسی فرآیندهای کسب و کار سودمند است.
نویسندگان این پروژه - ریسرچبازمهندسی فرآیندهای کسب و کار را که یک ابتکار سازمانی استراتژی محور طراحی شده برای بهبود طراحی مجدد فرایند های کسب و کار می‌باشد، شامل چهار مرحله اصلی زیر می‌دانند:
1. ارائه فرایند: در مهندسی مجدد فرایند یکی از سخت‌ترین و مهمترین وظایف، شناسایی و توصیف روند کلی شرکت هاست. به طور دقیق، توصیف فرایند عملیاتی طبقه‌بندی شده، یک گام اساسی در برنامه مهندسی مجدد می‌باشد. ارائه فرایند یک تعریف سیستماتیک برای کمک به شرکت‌ها به منظور روشن ساختن و انتخاب فرایند برای مهندسی مجدد می‌باشد.
2. انتقال فرایند: انتقال فرایند به طور عمده نشان دهنده کاربرد تجزیه و تحلیل عملیاتی و مدلسازی فرایند است. هدف اولیه از تجزیه و تحلیل عملیاتی، تعریف پردازش دسته بندی عملیاتی و سپس بعد از تجزیه و تحلیل عملیاتی و مدلسازی، فرایند کسب و کار (TO-Be) آینده را فرموله می‌کند.
3. ارزیابی: همانطور که فعالیت‌های مهندسی مجدد، بر فعالیت‌های ناکارامد تمرکز دارد، تا تغییراتی را در راستای بدست آوردن بیشترین تأثیر، قبل از اجرا، ایجاد کند، روند کنونی باید برای موانع فرایند‌ها مورد بررسی قرار گیرند تا از طراحی مجدد فرایند‌ها اطمینان حاصل شود. ارزش فرایند به منظور برآورد عملکرد فرایند مورد استفاده قرار می‌گیرد، می‌تواند در 2 دیدگاه بررسی شود: دیدگاه اول بهره‌وری در هر واحد هزینه و دیدگاه دوم بهره‌وری در هر واحد زمان.
4)طراحی مجدد فرایند: باید شامل بررسی عملیات‌های کسب و کار فعلی باشد. نتایج تجزیه و تحلیل از مدل ارزیابی فرایند بدست آمده می‌تواند برای شناسایی نقص‌های اصلی فرایند مورد استفاده قرار گیرد.
2-3 بازاریابی و مدیریت ارتباط با مشتریدر بخش دوم به مروری بر ادبیات در حوزه بازاریابی و مدیریت ارتباط با مشتری الکترونیکی پرداخته می‌شود. مدیریت ارتباط با مشتری الکترونیکی یک استراتژی مدیریتی است که سازمان را قادر می‌سازد بر مشتریان تمرکز کنند و روابط قوی‌تری را ایجاد نمایند. این کار کمک می‌کند تا اطلاعات مربوط به مشتری، فروش، بازاریابی، حساسیت و گرایشات بازار را یک به یک کنار هم قرار دهیم. قابل ذکر است گستره این مشتریان الکترونیکی محدود به مشتریان موجود نمی‌شود بلکه مشتریانی که از طریق بازاریابی به سیستم اضافه شده‌اند هم نیاز به مدیریت ارتباطی کارآمد دارند.
2-3-1 مفاهیم پایه‌ای در حوزه بازاریابی و مدیریت ارتباط با مشتریمعاملاتی که تنها بر اثر بخشی عناصر آمیخته بازاریابی تاکید داشت، به سوی بازاریابی مبتنی بر رابطه و برقراری مدیریت موثر ارتباط با مشتری تغییر جهت داده است. طی دو دهه گذشته سازمان‌های بسیاری به اهمیت رضایتمندی مشتریان خود واقف شده و دریافته‌اند که حفظ مشتریان موجود به مراتب کم هزینه تر از جذب مشتریان جدید است. به علاوه وجود رابطه قوی بین رضایتمندی مشتریان و سودآوری مورد قبول واقع شده و تأمین و ارتقای رضایتمندی مشتریان به هدف عملیاتی بسیار مهم اغلب سازمان‌ها تبدیل شده است. بنابراین شرکت‌ها همواره باید ناظر و مراقب تعامل بین خود و مشتریانشان باشند و با شناخت و درک صحیح از نیازها و ارزش‌های مد نظر مشتریان، کالاها و خدمات با ارزشی را به آنان ارائه کنند تا با جلب رضایتمندی ، در آن‌ها وفاداری ایجاد کنند. محققان، بازاریابی رابطه‌مند را از ابعاد مختلفی مورد بررسی قرار داده‌اند که یکی از آن‌ها تاکید بر برقراری روابطی بلند مدت و متقابل بین خریدار (مشتری) و فروشنده است.
بر خلاف تئوری بازاریابی کلاسیک که هنرش در جذب مشتریان جدید و تاکید آن بیشتر بر انجام معاملات متمرکز بود تا ایجاد رابطه با دیگران، با شدت گرفتن رقابت بین شرکت‌ها در مشتری‌یابی برای محصولات و خدماتشان و همچنین افزایش قدرت مشتری در دنیای رقابتی امروز، شرکت‌ها دیگر نه تنها باید به دنبال جذب مشتریان جدید باشند، بلکه حفظ و نگهداری مشتریان قبلی و برقراری روابطی مستحکم با آنان را نیز باید مورد توجه قرار دهند. [16]
دنیای امروز مملو از تغییرات و دگرگونی هاست. تغییر در فناوری، تغییر در اطلاعات، تغییر در خواسته‌های مردم، تغییر در مصرف‌کنندگان و تغییر در بازارهای جهانی. اما از مهمترین تغییرات ایجاد شده در صحنه کسب‌وکار، تغییر در ارزش‌های قابل عرضه به خریداران بوده است که به عنوان عامل اصلی موفقیت در سازمان‌های فعلی شناخته می شود و سازمان‌های پیشرو در هر صنعت موفقیت خود را مدیون توانایی در عرضه و ارائه ارزش بیشتر به خریداران در مقایسه با رقبایشان می‌دانند.به عبارت دیگر تنها در صورت تمرکز منابع بر فرصت‌ها و ایجاد ارزش برای مشتریان است که می‌توان به مزیت رقابتی پایدار دست یافت و پشتوانه‌ای محکم برای ادامه حیات سازمان و کسب رهبری در آن عرصه از رقابت را پیدا کرد.
بازاریابی رابطه‌مند به دنبال برقراری چنان روابطی با مشتریان هدف است که مجدداً در آینده از او (شرکت) خرید کنند و دیگران را نیز به این کار ترغیب کنند. بهترین رویکرد جهت حفظ و نگهداری مشتریان این است که رضایتمندی فراوان در مشتری ایجاد کرد و آنچه را برای او ارزش تلقی می‌شود مورد توجه قرار داد تا در نتیجه وفاداری او نسبت به شرکت مستحکم شود. مدیریت ارتباط با مشتری نیز در پی ارائه ارزش‌های بیشتر برای مشتری و دست‌یابی به مزایای ملموس و غیر ملموس ناشی از این رابطه است. در دنیای کنونی توجه و عمل به اصول بازاریابی رابطه مند و مدیریت ارتباط با مشتری به عنوان یک مزیت رقابتی به شمار می‌رود. [17]
2-3-2 کارهای مرتبط در حوزه بازاریابی و مدیریت ارتباط با مشتریپل هریگان، الین رمزی و پاتریک ایباستن، در پروژه - ریسرچ‌ای به تأثیرات مدیریت ارتباط با مشتری الکترونیکی در سازمان‌های کوچک و متوسط (SMEs) پرداختند. هدف از این پروژه - ریسرچ، تعیین اصول بازاریابی روابط که به ندرت در این سازمان‌ها اعمال می‌شود و همچنین بررسی نقش تکنولوژی اینترنت در مدیریت ارتباط با مشتری در ایرلند شمالی و نیز آنچه در این نقش قابل ملاحظه است می‌باشد. در طی این مطالعات یک روش کمی برای جمع آوری داده‌ها ارائه داده شد و نتایج این مطالعات حاکی از آن بود که سازمان‌ها در حال رو آوردن به سمت الکترونیکی کردن مدیریت ارتباط با مشتری می‌باشند. [18]
ایوانجلیا بلری و میشائیل میشالاکوپولوس در پروژه - ریسرچ‌ای به بررسی کاربرد مدیریت ارتباط با مشتری الکترونیکی در بخش ارتباطات راه دور (که یک بخش در حال توسعه مداوم می‌باشد) در سازمان‌های یونانی پرداختند و سودها و مشکلات به عنوان فاکتورهای موفقیت و شکست مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. نتایج نشان داد که سازمان‌ها منافع زیادی در اثر اجرای مدیریت ارتباط با مشتریان الکترونیکی که به طور قابل ملاحظه‌ای به جریان اطلاعات در سازمان‌ها برای ارتباط با مشتری کمک می‌کند، بدست می‌آورند. [19]
در تحقیقی تحت عنوان «یک چارچوب تلفیقی (یکپارچه) برای ارزش مشتری و عملکرد مدیریت رابطه با مشتری» که در کشور چین صورت گرفته است، محققان مدعی شده‌اند که ارائه ارزش‌های برتر برای مشتری می‌تواند مزایای ملموس و غیر ملموسی را که از رفتارهای مشتری ناشی می‌شود، برای شرکت به همراه آورد. [20]
در این تحقیق اشاره شده است که با توجه به رقابت شدید و تغییرات سریع تکنولوژیک، بسیاری از شرکت‌ها به دنبال ارائه ارزش‌های برتر برای مشتریان خود هستند و ارائه ارزش‌های برتر به مشتریان به عنوان یکی از مهمترین عوامل موفقیت شرکت‌ها چه در زمان حال و چه در زمان آینده تلقی می‌شود و همچنین تأثیر مهمی روی رفتارهای مشتریان خواهد داشت و در نهایت اینکه عملکرد مدیریت رابطه با مشتری باید از طریق رفتار‌های مشتری اندازه‌گیری و ارزیابی شود، چرا که رفتارهای مشتری می‌تواند جریان درآمدی را به سوی شرکت سرازیر کند و از اهمیت استراتژیک زیادی برخوردار است. در مقابل دیدگاه‌های گذشته که ارزش را تنها در منافع حاصل شده می‌دانستند، مطالعه حاضر چنین فرض کرده که ارزش مشتری مبنی بر ادراک مشتری است، از اینکه وی چه چیزهایی را دریافت می کند (از قبیل قیمت، هزینه فرصت، هزینه نگهداری و یادگیری).
در تحقیق دیگری تحت عنوان «از آمیخته بازاریابی به سوی بازاریابی رابطه مند» چنین عنوان شده است که با توجه به تحولات اقتصادی به وجود آمده، پارادایم جدیدی در حوزه مدیریت بازاریابی در حرکت از توجه محض به عناصر آمیخته بازاریابی به سوی بازاریابی رابطه‌مند گسترش یافته است و این گرایش بخصوص در بازاریابی خدمات و بازاریابی صنعتی مورد تاکید قرار گرفته است و روابط بازاریابی به عنوان یک پارادایم جدید در ادبیات بازاریابی شناخته شده است. [21]
با توجه به این مطلب که در دنیای رقابتی امروز عنوان می شود: «هزینه جذب مشتری جدید به مراتب بیش از هزینه نگهداری مشتریان کنونی است»، محققان عنوان داشته اند که پیروی از اصول بازاریابی رابطه‌مند می‌تواند سهم عمده ای در حفظ و نگهداری مشتریان کنونی و در نتیجه سودآوری شرکت داشته باشد و می‌توان آن را یک مزیت رقابتی ممتاز برشمرد.
با مطالعه و بررسی تحقیقات صورت پذیرفته می‌توان به نقاط مشترک و همپوشی مفاهیم بازاریابی رابطه‌مند و مدیریت ارتباط با مشتری پی برد. شرکت‌ها در پی به کارگیری استراتژی‌هایی هستند که از آن طریق مشتریان کنونی خود را حفظ کنند و با داده‌کاوی و به کارگیری تکنولوژی مناسب در پی کسب اطلاعات به هنگام در خصوص مشتریانشان بوده تا از طریق برقراری روابطی پایدار و بلند مدت با مشتریان خود در پی جلب رضایتمندی و وفاداری آن‌ها باشند. بازاریابی رابطه‌مند و مدیریت ارتباط با مشتری از جمله استراتژی‌هایی است که شرکت‌های کامیاب امروز برای دست‌یابی به اهداف گفته شده از آن بهره برداری می‌کنند و می‌توان توان استفاده مطلوب از آن‌ها را به عنوان یک مزیت رقابتی پایدار در دنیای تجارت امروز دانست. [21]
در سال 2010، لی لینگ‌یی در پروژه - ریسرچ‌ای تحت عنوان «استفاده از متریک‌های بازاریابی» به تعیین شرایط ترویج استفاده از معیار‌های بازاریابی در مدیریت ارتباط مشتری پرداخت و عوامل سازمانی استفاده از متریک‌های بازاریابی که بر تضعیف یا تقویت عملکرد مدیریت ارتباط با مشتری تأثیر می‌گذارد را مشخص کرد. [22]
بر اساس تئوری ارزش مبتنی بر مشتری ، یک چارچوب تحقیقاتی برای روشن‌تر شدن نقش فرهنگ سازمانی مبتنی بر ارزش مشتری، توسعه داده شد. شواهد تجربی از 209 نمونه شرکت‌های تجاری نشان داد که شرکت‌هایی که از متریک‌های بازاریابی استفاده می‌کنند تأثیر اصلی و مهمی بر افزایش عملکرد مدیریت ارتباط با مشتری دارند.
متریک‌های بازاریابی که در این تحقیقات تمرکز اصلی بر آن است، اشاره به جمع آوری داده‌های بازاریابی، کانال‌ها، رفتارها و پاسخ مشتری، به منظور اثر بخشی بر فعالیت‌های مدیریت ارتباط با مشتری می‌باشد. با توجه به تحقیقات انجام شده در پژوهش متریک‌های بازاریابی را می‌توان به 6 گروه زیر خلاصه کرد:
1. متریک‌های مالی (به عنوان مثال: حجم معاملات، سودها و...)
2. متریک‌های بازار رقابتی
3. متریک‌های رفتار مصرف کننده (نفوذ مشتری، وفاداری و جذب مشتری جدید)
4. مقیاس‌های مشتری‌های با واسطه
5. مقیاس‌های مشتری‌های مستقیم
6. اندازه‌گیری نوآورانه (راه‌اندازی محصولات جدید و درآمد این محصولات به عنوان درصدی از کل ارسال‌ها)

شکل 2- SEQ شکل * ARABIC 1 چارچوبی برای استفاده از متریک‌های بازاریابیشکل 2-1 مروری بر چارچوب این تحقیقات را فراهم می‌کند که روابط بین ویژگی‌های شرکت‌های مبتنی بر ارزش مشتری، استفاده از متریک‌های بازاریابی و عملکرد برنامه‌های مدیریت ارتباط با مشتری را نشان می‌دهد.
همچنین در سال 2003 آمبلر و وانگ نشان دادند که رابطه مثبت و معنی داری بین ارتباط مشتری و 2 نوع از متریک‌های بازاریابی به نام‌های رفتار مشتری و مشتری‌های با واسطه وجود دارد [23]. از این رو فرضیه‌های زیر نتیجه شده است:
1. فرهنگ سازمانی مبتنی بر ارزش مشتری، با سطح قابل توجهی از استفاده از متریک‌های بازاریابی مرتبط است.
2. استفاده از متریک‌های بازاریابی به طور قابل توجهی با عملکرد مدیریت ارتباط با مشتری ارتباط دارد.
3. زنجیره تأمین بازاریابی تأثیر استفاده از متریک‌های بازاریابی در بدست آوردن عملکرد برتر مدیریت ارتباط با مشتری را تضعیف می‌کند.
4. قضیه ارزش نوآورانه، تأثیر استفاده از متریک‌های بازاریابی در بدست آوردن عملکرد برتر مدیریت ارتباط با مشتری را تقویت می‌کند.
همچنین در سال 2009 مدلی برای پیش‌بینی ارزش مشتری از دیدگاه جذابیت محصول و استراتژی بازاریابی مطرح شد که در آن، پیش بینی ارزش مشتری از دیدگاه جذابیت محصول و استراتژی بازاریابی مورد بررسی قرار می‌گیرد [24]. این پژوهش مدلی برای مدیریت ارتباط با مشتری با استفاده از فکر هوشمند، که شامل مفهوم پویایی سیستم می‌باشد، را پیشنهاد می‌کند که شامل سه ماژول زیر است:
1. مدل رفتار خرید مشتری
2. مدل زنجیره مارکوف برای ارزش طول عمر مشتری
3. مدل بازده مالی در دراز مدت
احتمال خرید مشتری در مدل 1، محاسبه ارزش طول عمر مشتری در ماژول 2 و تخمین طول عمر در ماژول 3 بررسی می‌شود. مدل رفتار خرید مشتری، از دینامیک سیستم (تغییرات سیستم) به عنوان یک ابزار شبیه‌سازی استفاده می‌کند. این مدل فعالیت‌های بازاریابی و تأثیر توسعه محصول (شامل اهمیت تصمیم‌گیری خرید مشتری بر روی یک محصول، جذابیت محصول از نظر کیفیت، طراحی و قیمت) در نظر می‌گیرد. این مدل در شکل 2-2 نشان داده شده است.

شکل SEQ شکل * ARABIC 2-2 مدل رفتار خرید مشترییک شرکت به راحتی می‌تواند با تعریف پارامتر‌هایی همچون جذابیت یک محصول و پاسخ مشتری، استراتژی کسب و کار خود را از هر دو دیدگاه بازاریابی و توسعه محصول ارزیابی کنند. در نتیجه پالایش این پارامترها و اتخاذ بهترین استراتژی، برای ایجاد ارزش مشتری و حداکثر سود بازده مفید است. دو پارامتر مهم دیگر در این پژوهش برای توسعه محصول درنظر گرفته شده است:
الف) جذابیت یک محصول، که به طراحی، کیفیت و قیمت بستگی دارد.
ب) تجربه کاربر از محصول، رضایت و وفاداری به سازمان.
نتایج این مطالعه نشان می‌دهد که شرکت‌ها در بازار به شدت رقابتی امروز، باید تاکید بیشتری بر جذب مشتری برای توسعه محصول خود داشته باشند. از طریق تجزیه و تحلیل فعالیت‌های بازاریابی مختلف و ویژگی ‌های محصول بر روی رفتار مشتری، شرکت‌ها می‌توانند نتایج را از نظر سهم بازار و فروش پیش‌بینی کنند. با این حال پیدا کردن مدلی برای این استراتژی مشکل است.
مدل پویایی سیستم که از تجزیه و تحلیل زنجیره مارکوف برای برآورد ارزش طول عمر مشتری استفاده می‌کند، از اهمیت زیادی در کسب و کار برخوردار می باشد. شکل 2-3 روابط بین ایجاد ارزش و دریافت ارزش در یک شرکت را نشان می‌دهد. به منظور تقویت فرآیندهای ایجاد و دریافت ارزش، یک استراتژی بازاریابی مبتنی بر مشتری لازم می‌باشد. این بدان معناست که شرکت‌ها باید در ارتباط با قیمت‌گذاری، بخش مشتری، طراحی و کیفیت محصول، و استراتژی‌های تبلیغاتی به منظور رقابت در بازار، تصمیمات معقولی بگیرند.

شکل 2-3 مدل فرآیندی نحوه ایجاد ارزش و دریافت آن در سازمانمدل پویایی سیستم که از تجزیه و تحلیل زنجیره مارکوف برای برآورد ارزش طول عمر مشتری استفاده می‌کند، از اهمیت زیادی در کسب و کار برخوردار می باشد. شکل 2-3 روابط بین ایجاد ارزش و دریافت ارزش در یک شرکت را نشان می‌دهد. به منظور تقویت فرآیندهای ایجاد و دریافت ارزش، یک استراتژی بازاریابی مبتنی بر مشتری لازم می‌باشد. این بدان معناست که شرکت‌ها باید در ارتباط با قیمت‌گذاری، بخش مشتری، طراحی و کیفیت محصول، و استراتژی‌های تبلیغاتی به منظور رقابت در بازار، تصمیمات معقولی بگیرند.
همچنین در سال 2011 نیز در پروژه - ریسرچ‌ای تحت عنوان « استراتژی‌های تطبیق فناوری اطلاعات برای مدیریت ارتباط با مشتری » به نحوه ارتباط میان استراتژی‌های ارتباط با مشتری و زیرساخت‌های فناوری اطلاعات اشاره شده است و راهکاری جهت هم‌ترازی این استراتژی‌ها و زیرساخت‌های یک شرکت ارائه گردید. [25]
2-4 بازمهندسی و مدیریت ارتباط با مشتریدر ادامه و در بخش آخر حوزه بازمهندسی و مدیریت ارتباط با مشتری الکترونیکی مطرح می‌گردد که در آن برای دست یافتن به مدیریتی موفق در زمینه ارتباط با مشتریان از تکنیک‌های بازمهندسی استفاده می‌شود. به عبارت دیگر از بازمهندسی به عنوان یک نگرش مدیریتی برای پیشرفت به وسیله افزایش کارایی و اثربخشی فرآیندهای مدیریتی موجود در سازمان استفاده می‌گردد.
2-4-1 مفاهیم پایه‌ای در حوزه بازمهندسی و مدیریت ارتباط با مشتریسازمان‌ها و دستگاه‌های دولتی و غیردولتی به منظور ارتقاء سطح کیفیت خدمات خود می‌کوشند با بهره‌گیری از استراتژی‌های موثر و مناسب ، نقش حیاتی مشتریان را بعنوان تعیین، طراحی، و ارزیابی کننده کیفیت توسعه دهند. مدیریت ارتباط با مشتری یکی از استراتژی‌هایی که اکنون کشورهای توسعه یافته و پیشرفته در سازمان‌های انتفاعی و خصوصی خود اتخاذ نموده و براساس آن کوشیده‌اند با افزایش و به حداکثر رساندن اطلاعات مشتریان خود از طریق سیستم‌ها و ابزارهای مناسب ارتباطی، تعادل بهینه بین سرمایه‌گذاری مشارکتی و رضایتمندی آن‌ها برقرار نمایند و از این طریق سود و منفعت را به حداکثر برسانند. با این وصف و با توجه به سیاست‌های مدیریت کیفیت سازمان بیمه خدمات درمانی، ارتباط مناسب و شنود نیازها ، خواسته‌ها و انتظارات مشتریان (اعم از داخلی، خارجی و نهایی) و به دنبال آن، تحقق مدیریت ارتباط با مشتری امری الزامی است، از این طریق امکان برقراری ارتباط موثر و سالم که اساس مدیریت مشارکتی را نیز فراهم می‌آورد، میسر می‌شود.
نوآوری و تغییر در محصولات و خدمات جوامع صنعتی، چنان شتابی گرفته است که قدرت انتخاب و خرید بسیاری محصولات و خدمات را از مشتریان گرفته است، به گونه‌ای که نو بودن بسیاری از کالاها بیش از چند ماه دوام ندارد. سرعت تغییر در خدمات و کالاها و جهانی شدن اقتصاد تأثیر خود را به گونه‌ای در تمامی بنگاه‌های اقتصادی نمایان کرده است که رفتار و فرهنگ تمام مردم تحت تأثیر این تغییرات قرار گرفته است. جوامع و سازمان‌هایی که خود را با این تغییرات هماهنگ نکرده‌اند احساس عقب‌ماندگی دارند و بنگاه‌های اقتصادی در این گونه جوامع رو به نابودی هستند. رقابت در سازمان‌ها و بنگاه‌های اقتصادی پیشرو چنان سرعت و شتابی دارد که تصور رسیدن به آن‌ها بیشتر اوقات محال و غیر ممکن به نظر می‌رسد. لحظه‌ای درنگ باعث حذف و حتی نابودی بنگاه‌های اقتصادی می‌شود. سرعت تغییر بر بنگاه‌های اقتصادی و همه هنجارهای اجتماعی تأثیر گذاشته و اگر هنجارهای اجتماعی توان تغییر سریع نداشته باشند ممکن است به فروپاشی آن جوامع منجر شود. [26]
هر سازمان و یا شرکت، یک نهاد اجتماعی است که مبتنی بر هدف بوده و دارای سیستم های فعال و هماهنگ است و با محیط خارجی ارتباط دارد. در گذشته، هنگامی که محیط نسبتاً باثبات بود بیشتر سازمان ها برای بهره‌برداری از فرصت های پیش‌آمده به تغییرات تدریجی و اندک اکتفا می‌کردند؛ اما با گذشت زمان، در سراسر دنیا سازمان ها دریافته‌اند که تنها تغییرات تدریجی راهگشای مشکلات کنونی آنان نیست و گاهی برای بقای سازمان لازم است تغییراتی به صورتی اساسی و زیربنایی در سازمان ایجاد شود.
امروزه در سراسر دنیا این تغییرات انقلابی را با نام مهندسی مجدد می شناسند؛ مهندسی مجدد روندی است که در آن وظیفه های فعلی سازمان جای خود را با فرایندهای اصلی کسب‌وکار عوض کرده و بنابراین، سازمان از حالت وظیفه‌گرایی به سوی فرایند‌محوری حرکت می‌کند. همین امر موجب سرعت بخشیدن به روند کسب‌وکار و کاهش هزینه‌ها و درنتیجه رقابتی‌تر شدن سازمان می‌گردد . در ‌رویکرد مهندسی مجدد، روش‌ انجام‌ کار در دوره‌ تولید انبوه و سلسله مراتب‌ سازمانی‌ گذشته جهت استانداردسازی از اهمیت‌ می‌افتند. ‌اساس‌ مهندسی‌ مجدد بر بررسی های‌ مرحله‌ای‌ و حذف‌ مقررات‌ کهنه‌ و تصورات‌ بنیادینی‌ استوار است‌ که‌ زمینه‌ساز عملکرد کسب‌وکار کنونی‌اند. اکثر شرکت ها انباشته‌ از مقررات‌ نانوشته‌ای‌ هستند که‌ از دهه‌های‌ پیشین‌ بر‌جا مانده‌اند. این‌ مقررات‌ بر پایه‌ فرض هایی‌ درباره‌ فناوری، کارمندان و اهداف سازمان‌ به‌‌وجود آمده‌اند که‌ دیگر کاربردی‌ ندارند.
مهندسی‌ مجدد عبارت‌ است‌ از بازاندیشی بنیادین‌ و ریشه‌ای‌ فرایندها برای‌ دستیابی‌ به‌ پیشرفتی‌ شگفت‌انگیز در معیارهای‌ حساسی‌ چون‌ کیفیت‌ و سرعت‌ خدمات. سازمان های‌ تازه، شرکت هایی‌ خواهند بود که‌ به‌طور مشخص‌ برای‌ بهره‌برداری‌ در جهان‌ امروز و فردا طراحی‌ می‌شوند و نهادهایی‌ نیستند که‌ از یک‌ دوران‌ اولیه‌ و باشکوه‌ که‌ ربطی‌ به‌ امروز ندارند انتقال‌ یابند. در مهندسی مجدد اعتقاد براین است که مهندسی مجدد را نمی‌توان با گام های کوچک و محتاط به اجرا درآورد. این قضیه همان قضیه صفر یا یک است؛ به عبارت دیگر یا تغییری تحقق نیابد و یا در صورت تحقق از ریشه و بنیان تغییر حاصل گردد. [27]
مهندسی مجدد به این معنا نیست که آنچه را که از پیش وجود دارد ترمیم کنیم یا تغییراتی اضافی بدهیم و ساختارهای اصلی را دست نخورده باقی بگذاریم؛ مهندسی مجدد یعنی از نقطه صفر شروع کردن، یعنی به کنار نهادن روش های قدیمی و به کار گرفتن نگاه نو. مهندسی مجدد در پی اصلاحات جزیی و وصله‌کاری وضعیت موجود و یا دگرگونی های گسترشی که ساختار و معماری اصلی سازمان را دست‌نخورده باقی می‌گذارد، نیست. مهندسی مجدد در پی آن نیست که نظام موجود را بهبود بخشیده و نتیجه کار را بهتر کند.
مهندسی مجدد به معنای ترک کردن روش های کهنه و دستیابی به روش های تازه‌ای است که برای تولید کالاها و خدمات شرکت و انتقال ارزش به مشتری لازم هستند. مهندسی مجدد را با نام های متفاوتی می‌توان شناخت، نام هایی مانند طراحی مجدد فرایندهای اصلی (کالپان و مورداک)، نوآوری فرایندی (داونپورت)، طراحی مجدد فرایندهای کسب‌وکار (داونپورت و شورت، ابلنسکی)، مهندسی مجدد سازمان (لوونتال، هامر و چمپی)، طراحی مجدد ریشه‌ای (جوهاتسون) و معماری مجدد سازمان (تالوار) همگی از نام هایی هستند که مقوله مهندسی مجدد را معرفی کرده‌اند. پس چنانچه از ما خواسته ‌شود تعریف کوتاهی از مهندسی مجدد به عمل آوریم پاسخ می‌دهیم: همه چیز را از نو آغاز کردن.
2-4-2 کارهای مرتبط در حوزه بازمهندسی و مدیریت ارتباط با مشتریهمر در کتاب خود، مهندسی مجدد را شروع دوباره معرفی کرد. وی در همان کتاب اصول کلی این روش را بیان کرد و مزایای به کارگیری آن را با ذکر کاربرد آن در شرکت‌های ایالات محده مانند «فورد موتور» برشمرد [28]. دامامپور اظهار داشت که تغییرات همه‌جانبه، باعث تغییرات اساسی در فعالیت‌های یک سازمان می‌شوند و این تغییرات نشان‌دهنده ترک آشکار شیوه‌های موجود در کار هستند، درست برعکس تغییرات تدریجی که معمولاً این‌گونه شیوه‌های کار را همراهی می‌کنند. به همین دلیل لازم است، بین تغییر تدریجی و تغییر همه جانبه تمایز قائل شویم. [29]
بارزاک و همکارانش نشان دادند که تغییرات تدریجی در درازمدت باعث بروز کارایی می‌شوند. برعکس، تغییرات همه جانبه می‌توانند باعث سازمان‌دهی مجدد شرکت شوند. آنان متغیرهایی را شناسایی کردند که شرکت‌ها را به ترک ساختارها و فرآیندهای موجود و ایجاد ساختار و فرآیندی جدید و متفاوت ترغیب می‌کنند. [30]
همر و چمپی این متدلوژی را در کتاب خود به نام «طراحی مجدد کسب و کار» توسعه دادند. این کتاب توضیح می‌دهد، هنگامی که تصمیم بر طراحی مجدد اتخاذ می‌شود، افراد و پیشرفت‌ها چگونه تأثیر قرار می‌گیرند. ویتمن و گیبسون، برای کشف اینکه چرا سازمان‌ها از فرآیند مهندسی مجدد کسب و کار استفاده می‌کنند مطالعه‌ای انجام دادند [31]. نتایج به دست آمده آنها به ترتیب اهمیت عبارتند از:
بهبود فرآیندهای کسب و کار؛
پیشرو شدن در صنعت؛
سازماندهی مجدد وظایف کسب و کار؛
بهبود وضعیت فعلی صنعت؛
قرار گرفتن در میان رهبران صنعتی؛
تغییر چشمگیر وضعیت شرکت؛
اردالجیان و فانز، معتقدند که فرآیند مهندسی مجدد کسب و کار روشی است مبتنی بر فرآیندها که توسط مدیریت ارشد هدایت می‌شود که عملکرد بهتری را از طریق تغییرات همه جانبه از سازمان انتظار دارد. [32]
همچنین در سال 2010، اهمیت و ارزش پیاده‌سازی بازمهندسی فرآیندهای کسب‌و‌کار بر مبنای استراتژی‌های ارتباط با مشتری در سه لایه مفهومی، سیستمی و تکنیکی توسط وینا گو و ویهوا لو بررسی و چارچوبی مبتنی بر معماری مشتری‌مدار جهت پیاده‌سازی بازمهندسی ارائه شد که از نتایج آن می‌توان به راهبری استراتژیک در راستای توسعه بلندمدت و ماندگار سازمان اشاره نمود. [33]
فصل سوم
روش تحقیق3-1 تعریف مسئله و هدفتمرکز اصلی مدیریت ارتباط با مشتری بر شکل‌دهی روابط با مشتریان با هدف بهبود رضایت مشتری و بیشینه ساختن سود ناشی از هر مشتری است. امروزه بسیاری از شرکت‌ها می‌کوشند ارتباطات خود با مشتریان را از نو برقرار ساخته و بر طول مدت باقی ماندن آنها در دایره محصولات و خدمات شرکت بیافزایند. برای مدیریت ارتباط با مشتری تعاریف گوناگونی گفته شده که همگی آنها در عنصر مشتری مداری مشترک هستند و حکایت از نیاز سازمان‌ها به تأمین نیازهای مشتری و جلب رضایت وی به منظور حفظ وفاداری اوست. بحث مدیریت روابط با مشتریان الکترونیکی، نتیجه یکی از تغییرات بنیادین در باورها و پارادایم‌های تجاری می‌باشد و آن تغییر رویکرد سازمان‌ها از روابط انبوه و کلی با گروه‌های مختلف مشتریان به روابط تک تک و مجازی با آن‌ها از طریق فناوری اطلاعات و ارتباطات می‌باشد که آن نوعی راهبرد تجاری است که به سمت افزایش حجم مبادله‌های تجاری شرکت پیش می‌رود.
در عصر اطلاعات که شیوه‌های تبادل داده‌ها به سمت الکترونیکی شدن به پیش می‌رود، حجم فعالیت‌های اقتصادی بدون نیاز به افزایش فضای فیزیکی، افزایش پیدا می‌کند و با کوتاه‌تر شدن زمان انجام این معاملات، تسهیلات فراوانی برای کسب و کارهای مختلف فراهم آمده است. سیستم‌های مدیریت ارتباط با مشتری در کشورهای غربی نیز تحت تأثیر فرآیند الکترونیکی شدن قرار داشته‌اند و پایه بسیاری از آن‌ها مدیریت ارتباط با مشتری الکترونیکی است. در واقع، در فلسفه مدیریت ارتباط با مشتری تغییرات چندانی حاصل نشده و صرفاً در مبحث مدیریت ارتباط با مشتری الکترونیکی شیوه‌های تبادل داده‌ها و معاملات به صورت الکترونیکی در آمده‌اند. البته مفاهیم اساسی در مدیریت ارتباط با مشتری نیز تحت تأثیر این فرایند تعابیر جدید پیدا کرده‌اند. می‌توان بیان نمود که مدیریت روابط مشتریان الکترونیکی زاییده کاربرد فناوری وب و اینترنت به منظور تسهیل پیاده‌سازی و کارایی سیستم‌های مدیریت ارتباط با مشتری می‌باشد.
با توجه به اینکه محیط سازمان‌ها و فعالیت‌های آن‌ها هم‌راستا با گسترش نیاز‌های مشتریان همواره در حال تغییر است سازمان‌ها همواره نیازمند به‌کارگیری مدیریتی نوین هستند. در جهت برآوردن نیازهای جدید مشتریان فن مهندسی مجدد با انطباق اثربخش سازمان‌ها و شرایط نوین به مدیران کمک‌های فراوانی می‌نماید. به عبارت دیگر برای حصول یک نگرش مدیریتی جهت پیشرفت در شناخت، جذب و نگهداری مشتریان به وسیله افزایش کارایی و اثربخشی فرآیندهای موجود می‌توان از فن بازمهندسی استفاده نمود. البته شایان ذکر است که جهت حصول اطمینان از انجام موفقیت آمیز پروژه بازمهندسی، نخست باید شناخت مناسبی نسبت به وظیفه بازمهندسی فرآیندها بدست آورد.
با توجه به تغییرات دائمی سازمان‌ها و نیز بازارهای مشتری‌گرا، آنچه در این پایان‌نامه مورد نظر قرار می‌گیرد، بازبینی در فرآیندهای کاری سازمان جهت انطباق خواسته‌های مشتری با توانمندی سازمان است و هدف ما ارائه یک ساز و کار مهندسی مجدد در یک سیستم ارتباط با مشتری الکترونیکی می‌باشد که علاوه بر تطابق فوق‌الذکر در جهت کسب منافع مالی گستره بزرگ‌تری از بازار را نیز تحت تأثیر قرار دهد. ابتدا با مشخص کردن خواسته‌های مشتریان تحت سیستمی الکترونیکی و شناسایی نقاط اثر آن در سازمان به عمل بازمهندسی (با در نظر گرفتن محدودیت‌های سازمان) پرداخته می‌شود. سپس جهت ارتقای مفاهیم بهره‌وری و اثربخشی و نیز توسعه سوددهی حاصل از خدمات سازمان استراتژی‌های متمرکز بر متدلوژی‌های بازاریابی ارائه می‌گردد. بنابراین مرور کامل روش‌های بازاریابی مبتنی بر وب نیز ضروری می‌باشد.
هدف اصلی این طرح ارائه ساختار فرآیندی مهندسی مجدد در امور سازمان با توجه به نظریات مشتریان از طریق یک سیستم الکترونیکی می‌باشد که علاوه بر ارضای تمایلات مشتریان با ارائه استراتژی‌های بازاریابی تحت وب، افزایش سود دهی سازمان مدنظر قرار می‌گیرد. همچنین قابل ذکر است در بازار رقابتی امروز سازمان‌هایی موفق خواهند بود که گستره بیشتری از مشتریان را تحت پوشش قرار دهند. از سوی مقابل مشتریان نیز در پی سازمان‌هایی هستند که میزان بیشتری از خواسته‌های آن‌ها را تحت پوشش قرار می‌دهند. جهت انطباق این دو موضوع، طراحی ساز و کاری که بتواند ارتباط فوق را برقرار سازد دارای اهمیت است. همین‌طور شناسایی بازارهای هدف از دید سازمان که منجر به سوددهی بیشتر می‌گردد، دارای اهمیت می‌باشد.
3-2 طراحی سیستم اطلاعاتی مشتری و دیاگرام‌هامدیریت روابط با مشتریان شامل متدلوژی‌ها، فرآیندها، نرم‌افزارها و سیستم‌هایی است‌ که به اداره روابط با مشتریان در سازمان‌ها کمک می‌نماید. جذب مشتریان و فراهم آوردن‌ امکان مراجعات مجدد آنان یکی از مهمترین چالش‌های سازمان‌های تجاری محسوب می‌گردد. این امر با توسعه تکنولوژی و تغییر رفتار مشتریان و انتظارات آن‌ها مشکل‌تر گردیده است. همچنین فناوری اطلاعات و توسعه مفاهیم ارتباطی و الکترونیکی جدید هزینه‌های کلی‌ تعاملات با مشتریان را کاهش داده و فعالیتهای بازاریابی را به صورت هدف‌دارتر و در راستای‌ ارائه خدمات اقتصادی و شخصی توسعه داده است.
با پیشرفت تکنولوژی، مدیریت روابط مشتریان به تدریج به فرآیندهایی تبدیل گردید که‌ امکان تعاملات همه‌جانبه بین سازمان‌ها، شرکت‌ها و مشتریان آنان را فراهم آورد بدین‌ ترتیب عملیات ایجاد، انسجام، تجزیه و تحلیل اطلاعات مشتریان و کاربرد نتایج حاصل از آن در ارائه خدمات و انجام فعالیت‌های بازاریابی از اهم وظایف این سیستم‌ها به شمار می‌رود [34]. (همانند شکل 3-1)
با توسعه مفاهیم جدید بازاریابی از قبیل بازاریابی مستقیم و بازاریابی مبتنی بر تکنولوژی‌ اطلاعات در راستای ارائه خدمات و محصولات، مفهوم جدیدی با نام‌ سیستم‌های اطلاعاتی مدیریت روابط با مشتریان پایه‌گذاری گردید. سیستم‌های اطلاعاتی‌ مدیریت روابط با مشتریان با به کارگیری نسل دوم تکنولوژی‌های تجزیه و تحلیلی و بخش‌بندی، اطلاعات جامع تعاملات با مشتریان، ارتباطات چندکاناله و تعاملات شخص به‌ شخص به منظور ارائه خدمات و محصولات سفارشی به هربخش از بازار توسعه یافت.

شکل 3-1 ساختار چندسطحی مدیریت روابط با مشتریان سنتی [6]سیستم‌های اطلاعاتی مدیریت روابط با مشتریان عبارت است از جذب و نگهداری‌ مشتریانی که دارای ارزش اقتصادی برای واحدهای تجاری می‌باشند و حذف آن دسته از مشتریانی که صرفه اقتصادی برای موسسه ندارند [35]. بر اساس دیدگاه‌های‌ سنتی، تمرکز فعالیت‌های بازاریابی بر جذب مشتریان جدید می‌باشد. این دیدگاه به مرور زمان‌ به سمت مشتری‌محوری در بازاریابی جهت‌گیری نموده است. ایجاد روابط با مشتریان و مدیریت ارتباطات آن‌ها اساس جدیدترین رهیافت‌های بازاریابی از هر دو دیدگاه تئوری و عملی‌ به شمار می‌رود.
با توجه مقدمات ذکر شده طراحی سیستم اطلاعاتی در چند بخش مختلف به صورت زیر ارائه می‌گردد:
ورود مشتری به سیستم و احراز هویت
دریافت سفارش از مشتری (وضعیت سفارش: معلق پرداخت نشده)
پرداخت توسط مشتری (وضعیت سفارش: معلق پرداخت شده یا انصرافی)
آماده سازی سفارش مشتری (وضعیت سفارش: آماده به ارسال)
تحویل سفارش به مشتری (وضعیت سفارش: توزیع شده) و تعیین وضعیت نهایی سفارش
3-2-1 ورود مشتری به سیستم و احراز هویتبخش اول از این قرار است که کاربر قبل از داشتن اجازه برای ثبت سفارش می‌بایستی حتماً در سامانه عضو شده با‌شد و اطلاعاتی از وی از جمله اطلاعات شخصی و آدرس تحویل مرسوله و پیشینه‌ای از خریدهای قبلی وی در سامانه موجود باشد. مکانیزم کار به این صورت است که بعد از ثبت‌نام کاربر در او با استفاده از نام کاربری و رمز عبور تخصیص داده شده می‌توان در سیستم وارد شود. در نتیجه اگر کاربری در سیستم ثبت‌نام نکرده باشد ملزم به انجام این مرحله است. شمای کلی کار در قالب یک فلوچارت در شکل 3-2 نمایش داده شده است. در ادامه هر بخش با استفاده از زبان مدلسازی UML (زبانی استاندارد برای مدلسازی سیستم‌های اطلاعاتی) برای درک عملکرد و رفتار سیستم به طراحی مدل پرداخته می‌شود و نیز کلیه تعاملات میان کاربران با سیستم موردنظر در قالب همین مدل‌سازی بیان می‌گردد.

شکل 3-2 روند جریان اطلاعاتی ورود مشتری به سیستم
شکل 3-3 دیاگرام مورد استفاده ورود مشتری به سیستمدیاگرام مورد استفاده ورود مشتری به سیستم نیز از قرار شکل 3-3 می‌باشد. مشتری بعد از ورود موفقیت‌آمیز به سیستم می‌تواند محصولات و یا خدمات مورد نظرش را به سبد خریدش اضافه نماید.

شکل 3-4 روند جریان اطلاعاتی ثبت سفارش توسط مشتری3-2-2 دریافت سفارش از مشتری و پرداخت صورتحسابهمان‌طور که در شکل 3-4 نشان داده شده است مکانیزم ثبت سفارش که توسط مشتری انجام می‌پذیرد به این صورت است که مشتری بعد از ورود به سیستم می‌تواند از لیست خدمات و محصولات موجود موارد مورد نظرش را به سبد خرید اضافه کند و در پایان بعد از تایید نهایی سفارش به صورت یک سفارش معلق و پرداخت نشده ثبت خواهد شد. در ادامه نوبت به پرداخت صورتحساب ایجاد شده در مرحله ثبت سفارش می‌رسد. در این مرحله می‎بایستی سفارش معلق پرداخت نشده که خروجی مرحله پیش است به سفارش معلق پرداخت شده تبدیل شود. (شکل 3-5)

شکل 3-5 روند جریان اطلاعاتی پرداخت صورت‌حساباین مرحله شامل دو نوع خروجی می‌باشد. یکی سفارش انصرافی است، همان سفارش معلقی که کاربر آن‌را لغو کرده است. همچنین در این مرحله سفارشاتی که برای مدتی معین در وضعیت معلق پرداخت نشده باقی بماند به طور اتوماتیک به صورت انصرافی در می‌آیند. در صورتی که پرداخت صورتحساب سفارش معلق با موفقیت صورت بپزید سفارش به صورت معلق پرداخت شده در می‌آید. همچنین دیاگرام مورد استفاده دو جریان اطلاعاتی ثبت سفارش و پرداخت صورت حساب به صورت زیر می‌باشد.

شکل 3-6 دیاگرام مورد استفاده ثبت سفارش و پرداخت صورتحساب3-2-3 آماده‌سازی و تحویل سفارشبعد از پرداخت موفقیت‌آمیز صورتحساب سفارش به مرحله آماده‌سازی وارد می‌شود. روند جریان اطلاعاتی در شکل 3-7 نشان داده شده است. خروجی این مرحله یک سفارش آماده به ارسال می‌باشد. در یک حلقه تمامی سفارشات معلقی که پرداختشان با موفقیت انجام شده بررسی می‌شوند و در صورت موجود بودن در انبار وضعیت آن‌ها به صورت آماده به ارسال در می‌آید. در غیر این صورت درخواست برای بخش تولید ارسال شده و سفارش تا زمانی که تولید کامل شود به صورت معلق باقی می‌ماند.

شکل 3-7 روند جریان اطلاعاتی آماده سازی سفارشحالا نوبت به این است که سفارش آماده به ارسال شده تحویل مشتری داده شود. عموما این بخش به صورت سرویس‌گرا و با استفاده از سرویس‌های سازمان پست انجام می‌پذیرد. روند انجام کار این چنین است که محصول آماده به ارسال شده تحویل سازمان پست می‌گردد. در این مرحله وضعیت سفارش به صورت "ارسال شده" در می‌آید. بعد از دریافت، سفارش وارد بخش توزیع شده و با اولویت خاص، بسته به نوع پست انتخاب شده، برای رسیدن به دست مشتری ارسال می‌گردد. با دریافت سفارش توسط مشتری و تایید دریافت وضعیت سفارش به صورت توزیع شده در سیستم ذخیره می‌گردد. روند جریان اطلاعاتی در شکل 3-8 نمایش داده شده است. خروجی این مرحله یک سفارش توزیع شده است. که بعد از گذشتن مدت زمان پشتیبانی (گارانتی) در صورت تایید صحت عملکرد کالا توسط مشتری وضعیت سفارش به صورت "وصول شده" در می‌آید.

شکل 3-8 روند جریان اطلاعاتی تحویل سفارشدیاگرام مورد استفاده مراحل آماده سازی و تحویل سفارش به ترتیب در شکل‌های 3-9 و 3-10 نشان داده شده است.

شکل 3-9 دیاگرام مورد استفاده آماده‌سازی
شکل 3-10 دیاگرام مورد استفاده تحویل سفارش3-3 وضعیت سفارشبا توجه به مطالب ذکر شده می‌توان وضعیت هر سفارش را از مرحله اول ثبت شدن آن توسط مشتری تا مرحله تحویل به وی در جدول 3-1 خلاصه نمود.
جدول 3-1 لیست وضعیت‌های یک سفارشوضعیت سفارش توضیحات
معلق پرداخت نشده سفارشی که مشتری به تازگی ثبت کرده است و هنوز بخش مالی ثبت سفارش انجام نشده. به عبارت دیگر سفارش به صورت پرداخت نشده ثبت شده است.
معلق پرداخت شده زمانی‌که عملیات مالی یک سفارش معلق پرداخت نشده با موفقیت انجام شود سفارش تبدیل به یک سفارش معلق پرداخت شده می‌گردد.
انصرافی کاربر بعد از ثبت سفارش می‌تواند تا زمانی که وضعیت سفارش آماده به ارسال نشده است آن را لغو نماید. در این صورت سفارش تبدیل به یک سفارش انصرافی می‌گردد.
آماده به ارسال سفارشی که مراحل آماده سازی و بسته بندی آن به اتمام رسیده است. به عبارت دیگر سفارش آماده برای ارسال برای مشتری می‌باشد.
ارسال شده سفارش ارسال شده سفارشی است که فروشنده بسته را تحویل پست داده و در سیستم پستی در حال ارسال است. این تغییر وضعیت توسط پست مبدأ انجام می شود.
توزیع شده سفارشی که خریدار آن را دریافت کرده است.

—d1193

4-2-1 تست نامریی بودن واترمارک62
4-2-2 تست چرخش64
4-2-3 تست تغییر مقیاس65
4-2-4 تست فیلتر گوسی66
4-2-5 تست نویز نمک و فلفل67
4-2-6 تست نویز گوسی68
4-2-7 تست تغییر کنتراست تصویر69
4-3 مقایسه با سایر روشها 70
5- فصل پنجم نتیجه گیری و پیشنهادات 72
منابع73
Abstract 76
فهرست جداول
جدول 2-1 نقاط قوت وضعف حوزه های مختلف جایگذاری20
جدول 4-1 مقایسه روش پیشنهادی با روش] [3870
فهرست تصاویر و نمودارها
شکل2-1 :روش نهان نگاری13
شکل2-2 :حذف تصویردرتایید صحت اثر15
شکل 2-3 :یک سیستم نهان نگاری16
شکل 2-4 :آشکارسازی واترمارک پس ازحمله17
شکل 2-5 :انواع نهان نگاری23
شکل 2-6: مزایای روش فضای فرکانسی سیگنال33
شکل 2-7 :محتوی فرکانسی سیگنال 34
شکل 2-8 :مفهوم گرافیکی توابع هارمونیک35
شکل 2-9 :عملکرد فیلترینگ در حوزه فرکانسی36
شکل 2-10 :فرآیند پایه فیلتر فرکانسی37
شکل 2-11 :شمایی از مراحل ا الگوریتم SIFT تا مرحله اکسترمم یابی40
شکل 2-12:نحوه مقایسه نقاط و بدست آوردن نقاط اکسترمم40
شکل 2-13:نحوه تعیین بردار مشخصه برای هر ویژگی42
شکل 3-1:واترمارک تولید شده48
شکل 3-2:تصویر میزبان50
شکل 3-3:نقاط استخراج شده توسط الگوریتم SIFT50
شکل 3-4:انتخاب فرکانس میانی در تبدیل فوریه تصویر51
شکل 3-5:مختصات نقاط استخراجی توسط الگوریتم SIFT51
شکل 3-6:بلاک دیاگرام فرآیند جایگذاری واترمارک52
شکل 3-7:تصویر نهایی Wm 55
شکل 3-8: قسمت حقیقی دامنه بعد از جایگذاری55
شکل 3-9:تصویر واترمارک شده56
شکل 3-10:بلاک دیاگرام فرآیند آشکارسازی57
شکل 3-11:نقاط استخراج شده توسط اSIFT در تصویرواترمارک شده58
شکل 4-1:تصویر میزبان62
شکل 4-2:تصویر واتر مارک شده63
شکل 4-3:تصویر واترمارک بعد از چرخش64
شکل 4-4:نمودار همبستگی مابین واترمارک و واترمارک استخراجی64
شکل 4-5:تصویر واترمارک شده با تغییر مقیاس 0.765
شکل4-6: نمودار همبستگی مابین واترمارک و واترمارک استخراجی65
شکل4-7:تصویرواترمارک شده پس از اعمال فیلتر گوسی66
شکل 4-8: نمودار همبستگی مابین واترمارک و واترمارک استخراجی66
شکل 4-9:تصویر واترمارک شده با نویز نمک و فلفل67
شکل 4-10: نمودار همبستگی مابین واترمارک و واترمارک استخراجی67
شکل 4-11:تصویر واترمارک شده با نویز گوسی68
شکل 4-12: نمودار همبستگی مابین واترمارک و واترمارک استخراجی68
شکل 4-13:تصویرواترمارک شده با تغییر کنتراست69
شکل 4-14: نمودار همبستگی مابین واترمارک و واترمارک استخراجی69
چکیده:
گسترش روز افزون فناوری دیجیتال و استفاده از آن، انسانها را به سوی جهان دیجیتال و ارتباطات از طریق داده های دیجیتالی سوق داده است. سهولت دسترسی به منابع دیجیتال و امکان توزیع و کپی برداری غیر مجاز آن یک چالش مهم در حفاظت ازحق مالکیت داده های دیجیتالی بوجود آورده است. نهان نگاری دیجیتالی بعنوان یک راه حل برای این مسئله مطرح می شود.نهان نگاری دیجیتالی یعنی قرار دادن یک سیگنال نامحسوس در بین داده های رسانه میزبان، بطوریکه هیچ گونه تغییر در دادههای اصلی نداشته باشد ولی در صورت نیاز بتوان آنرا استخراج کرده و بعنوان ادعا برای مالکیت اثر دیجیتالی استفاده نمود. دراین طرح یک الگوریتم ترکیبی برای نهان نگاری غیر قابل مشاهده تصاویر دیجیتال در حوزه تبدیل فوریه گسسته واستفاده از الگوریتم SIFT ارائه شده است این الگوریتم از اعداد تصادفی در تصویر نهان نگاری استفاده می کند.. روش پیشنهادی نا بینا می باشد، یعنی برای تشخیص وجود تصویر واترمارک نگاری به اطلاعات تصویر میزبان اصلی نیاز ندارد و فقط به تصویر واتر مارک اصلی احتیاج دارد .برای بررسی و ارزیابی روش پیشنهادی، پارامترهای PSNR و میانگین مربع خطا ها و ضریب همبستگی مورد مطالعه قرار گرفته است. بررسی تحلیلی نشان می دهدکه الگوریتم پیشنهادی در برابر حملات رایج و حملات هندسی در مقایسه توانمند ومقاوم است.
کلمات کلیدی: نهان نگاری ، حوزه تبدیل فوریه ، الگوریتم SIFT
فصل اول
مقدمه و کلیات تحقیق
در این فصل ابتدا نهان نگاری دیجیتالی و مساله حفاظت از حق مالکیت داه های دیجیتالی و اهمیت آن ذکر می شود سپس اهداف طرح توضیح داده میشود. در ادامه سوالات و فرضیه های تحقیق و نوآوریهای الگوریتم پیشنهادی بیان می شود و درباره کلمات کلیدی تحقیق توضیحاتی ارائه می شود. در پایان ساختار طرح ذکر شده است.
1-1)مقدمه
در طول تاریخ و از زمانی که انسانها قادر به ارتباط با یکدیگر شدند امکان بر قراری ارتباط مخفیانه یک خواسته مهم بشمار می آمد. گسترش روز افزون اینترنت و رشد سریع استفاده از آن، انسانها را به سوی جهان دیجیتال و ارتباطات از طریق داده های دیجیتالی سوق داده است. در این میان امنیت ارتباط یک نیاز مهم است و هر روزه نیاز به آن بیشتر احساس می شود.
به طور کلی دو روش برای ارتباط پنهانی وجود دارد. در روش اول که رمز نگاری است، اطلاعات به طریقی رمز نگاری می شوند تا برای شخص ثالث قابل فهم نباشند اما فرستنده و گیرنده با استفاده از کلید مشترک می توانند اطلاعات مورد نظر را رمزگشایی کنند. تصور می شود که با کد کردن پیام مورد مبادله، ارتباط امن است ولی در عمل تنها رمز کردن کافی نیست و به همین دلیل روش های دیگری برای پنهان کردن داده ها به جای کد کردن آن ارائه شدند. روش دوم استانوگرافی می باشد که در لغت به معنای "نوشتار استتار شده" است و در واقع پنهان کردن ارتباط بوسیله قرار دادن پیام در یک رسانه پوششی است بگونه ای که کمترین تغییر قابل کشف را در آن ایجاد نماید و نتوان موجودیت پیام پنهان در رسانه را حتی به صورت احتمالی کشف کرد. روش دیگر پنهان کردن داده ها، نهان نگاری از ترکیب دو کلمه واتر+ مارکینگ است و به معنی نشانه گذاری یا نقش بر آب می باشد استگانوگرافی را نباید با فرآیند واترمارکینگ یا نقشاب سازی داده ها اشتباه گرفت، با وجود آنکه اهداف اصلی آنها یکسان هستند.
افزایش ناگهانی علاقه به نهان نگاری بعلت نگرانی از حفظ کپی رایت آثار بوجود آمد.اینترنت با معرفی جستجوگر صفحات وب در سال 1993 بسیار کاربردی شده بود . به آسانی موزیک ، تصویر و ویدئو در دسترس بودند و دانلود می شدند . همانطور که می دانیم اینترنت یک سیستم توزیع پیشرو برای واسط های دیجیتال است زیرا هم ارزان است و هم با سهولت و آنی در دسترس می باشد .این سهولت دسترسی صاحبان اثر بخصوص استادیو های بزرگی مانند هالیوود را در معرض خطر نقض کپی رایت قرار داد.
خطر سرقت توسط سیستمهای ضبط دیجیتال با ظرفیت بالا شدت گرفته است .در زمانی تنها راه برای مشتریان کپی یک آهنگ یا فیلم بر روی نوارهای آنالوگ بود معمولا کپی محصول کیفیت کمتری داشت ولی امروزه کپی دیجیتال آهنگ و فیلم تقریبا بدون هیچ کاهش کیفیتی صورت می گیرد .و گستردگی اینترنت و این تجهیزات ضبط سرقت آثار بدون اجازه مالک اثر را افزایش داده است بهمین دلیل صاحبان اثر بدنبال تکنولوژی و راهی هستند که از حقوقشان حمایت نماید.دیگر روشهای قدیمی رمزنگاری برای جلوگیری از استفاده غیر مجاز حملات بداندیشانه کارایی لازم را نخواهند داشت. در این شرایط گنجاندن داده، به صورت غیرمحسوس، برای جلوگیری از استفاده های غیرمجاز از پتانسیل تجاری بالایی برخوردار است . لذا برای غلبه بر این مشکل، نهان نگاری دیجیتال مطرح شده است. نهان نگاری دیجیتال اهداف گوناگونی مانند اثبات حق مالکیت ، احراز اصالت محتوی و کنترل تعداد نسخه های چاپ شده از یک اثر را محقق ساخته است.
با توجه به اینکه نهان نگاری در طیف گسترده ای از رسانه های دیجیتالی و با اهداف خاصی طراحی می شوند لذا با توجه به موارد کاربردی در دسته های مختلفی طبقه بندی می شوند. با وجود تفاوت در اعمال روش های نهان نگاری دیجیتال، همه روش ها در داشتن امنیت بالا دارای نقطه اشتراک هستند. با توجه بهمی شوند لذا با توجه به موارد کاربردی در دسته های مختلفی طبقه بندی می شوند. با وجود تفاوت در اعمال روش های نهان نگاری دیجیتال، همه روش ها در داشتن امنیت بالا دارای نقطه اشتراک هستند. با توجه به دامنه وسیع کاربرد تکنیک های نهان نگاری، آنها را می توان به صورت زیر طبقه بندی نمود:
طبقه بندی با توجه به حوزه کاری (حوزه فرکانس یا حوزه مکان)، با توجه به نوع اثر (متن،صدا، تصویر) و با توجه به ادراک و آگاهی انسانی (سیستم بینایی و یا شنوایی) ؛ باتوجه به برنامه های کاربردی
تکنیک های نهان نگاری در حوزه فرکانس و حوزه مکان یکی از معروفترین روش های نهان نگاری می باشند. در روش های حوزه مکان برای گنجاندن شی دیجیتال مورد نظر مقادیر پیکسل ها بطور مستقیم دستکاری می شود. این روش پیچیدگی کمتری دارند، شکننده ترند و قوی نیستند، اما در روش های حوزه فرکانس ابتدا تصاویر به یکی از حوزه های فرکانسی انتقال یافته و سپس پنهان نگاری با دستکاری مقادیر درحوزه فرکانس انجام می گیرد و در نهایت تصویر به حوزه مکان باز گردانده می شود. روش های نهان نگاری حوزه فرکانس که عموماً در الگوریتم های نهان نگاری تصاویر دیجیتال مورد استفاده قرار می گیرد شامل انتقال های زیر است: دامنه تبدیل کسینوسی گسسته) (DCT ، تبدیل فوریه گسسته (DFT)، دامنه تبدیل موجک گسسته(DWT) از جمله معروفترین روش های نهان نگاری دیجیتالی است که بسیار پر کاربرد می باشد
در این پایان نامه ، یک الگوریتم جدید نهان نگاری تصاویر دیجیتال مبتنی بر استخراج ویژگی های محلی که در حوزه فرکانس کار میکند پیشنهاد شده است ابتدا بخش فرکانس تصویر توسط ی تبدیل فوریه بدست می اید و سپس یک الگوریتم استخراج ویژگی که نقاط کلیدی ویژگی را برای زیر تصویر در حوزه فرکانس محاسبه می کند استفاده می شود.این نقاط کلیدی انتخاب شده ناحیه قرار گیری نهان نگاری می باشند.این روش از مزایای روش انتخاب ویژگی ها محلی و تبدیل فوریه سود می برد .
1-2 )بیان مساله
امروزه با رشد سریع اینترنت و فناوریهای چندرسانهای دیجیتال، نسخه برداری از داده ها بدون هیچ افت کیفیت و با هزینه های بسیار اندک امکانپذیر شده است. بدین ترتیب بهره گیری از آثار دیجیتال بدون رعایت حق نشر، دستکاری اسناد به راحتی امکان پذیر می باشد. در همین راستا هر روز نیاز های امنیتی متنوعتری مطرح می شود. نهان نگاری یکی از روش هایی است که برای پاسخگویی به این نیاز بکار میرود. بعنوان مثال شما میتوانید برای جلوگیری از انتشار غیرقانونی محتوا و فایلهای دیجیتالی تولیدی تان از این روش استفاده کنید. فرض کنید که یک تصویر یا فایل متنی تولید کرده اید؛ با استفاده از این روش میتوانید کپی رایت اثر خود را در فایل مربوطه پنهان کنید، تا در صورت لزوم بعداً بتوانید از حق خود دفاع کنید. نهان نگاری زمینه های کاربردی فراوانی دارد، بیشترین کاربرد آن در حک کردن اسم ها و امضاها برروی تصاویر و ویدئو ها و صداها و... می باشد به طوری که مشخص نخواهد بود. در اینصورت هر گونه استفاده غیر مجاز از رسانه دیجیتالی واترمارک شده، مانند کپی غیر مجاز از آن و یا هرگونه تحریف و تغییر تصویر توسط افراد غیر مجاز، صاحب اصلی داده می تواند با استخراج سیگنال واترمارک، که تنها توسط اوامکان پذیر است، مالکیت خود را به اثبات برساند و یا محل تغییرات صورت گرفته بر روی داده دیجیتالی را مشخص کند.
سیستم های نهان نگاری دیجیتال بر اساس کاربردهایشان توسعه یافته اند. نمونه از موارد کاربردی نهان نگاری دیجیتالی عبارتست از : حفاظت از حق مالکیت، تایید محتوا، کنترل کپی و کنترل طریقه استفاده، توصیف محتوا، نهان کردن داده های مختلف با امکان رد گیری، ارتباطات مخفیانه و پنهان سازی داده و...حفاظت از حقوق مالکیت داده های دیجیتال یکی از مهم ترین کاربردهای نهان نگاری می باشد. در حیطۀ حفاظت حق مالکیت اثر دیجیتال و احراز اصالت اثر دیجیتال، تکنیکهای بسیاری به منظور تشخیص تغییرات غیر مجاز معرفی شده و توسعه یافته اند. استخراج علامت نهان نگاری از یک تصویر نهان نگاری شده برای اثبات حق مالکیت کافی نیست زیرا در کاربردهای مختلف همواره نیت های خرابکارانه برای تهدید امنیت روش های نهان نگاری وجود دارد لذا یک مسئله مهم برای طرح های نهان نگاری دیجیتال استحکام در برابر حملات است زیرا ممکن است یک خرابکار بوجود پیام مخفی در رسانه دیجیتالی پی ببرد و در صدد کشف و شناسایی آن بربیاید .در برخی موارد ممکن است خرابکار علامت نهان نگاری را از بین برده یا آنرا جعل نماید. به همین دلیل می توان میزان سودمندی داده نهان نگاری شده مورد حمله قرار گرفته را با روش های گوناگونی مورد بررسی قرار داد مثلا کیفیت ادراکی آنرا اندازه گیری نموده و مقدار از بین رفتن علامت نهان نگاری را می توان با معیارهای از قبیل احتمال از دست رفتن، احتمال خطای بیتی، یا ظرفیت کانال، اندازه گیری کرد. محققان نشان داده اند که روش های نهان نگاری موجود قادر به ارائه پاسخ روشنی به اثبات حقوق مالکیت نیستند و همچنین برای بسیاری از این روش ها، حمله جعل کردن وجود دارد
1-3 )ضرورت و اهمیت تحقیق
با گسترش استفاده از کامپیوتر و اینترنت، دسترسی و تبادل داده های دیجیتال کار بسیار آسانی شده است. یکی از مشکلات واقعی که در این زمینه مطرح شده است، بازتولید غیر قانونی اطلاعات دیجیتالی میباشد. این مشکل، پرسش ها و نگرانی هایی در رابطه با حقوق مالکیت مطرح می کند. نهان نگاری دیجیتالی یک راه حل برای این مشکل فراهم می کند
یکی از چالش های مهم در الگوریتم های نهان نگاری دیجیتالی اثبات حق مالکیت می باشد. اکثر الگوریتم های موجود نسبت به ارائه راهکار مناسب برای این مسئله عاجزند و این مسئله یک خلا تحقیقاتی را نمایان می کند. همچنین افزایش ضریب امنیت و توانمندی تصاویردیجیتالی نهان نگاری شده در برابر حملات تخریبی یکی دیگر از مسائل مورد بحث می باشد.
اکثر پژوهشگران با توجه به راه حل های پیشنهادی خود بر این باورند که سایر الگوریتم های نهان نگاری دارای ضعف هستند و اختلاف آرا در این زمینه وجود دارد. لذا مقایسه و بررسی الگوریتم پیشنهادی با سایر روش ها برای تحقیق در نظر گرفته شده است.
1-4 )اهداف تحقیق
در این پایان نامه ، یک الگوریتم جدید نهان نگاری تصاویر دیجیتال مبتنی بر استخراج ویژگی های محلی که در حوزه فرکانس کار میکند پیشنهاد شده است که برای محافظت از حق مالکیت اثر و احراز هویت مناسب است، ابتدا بخش فرکانس تصویر توسط تبدیل فوریه بدست می اید و سپس یک الگوریتم استخراج ویژگی که نقاط کلیدی ویژگی را برای زیر تصویر در حوزه فرکانس محاسبه می کند استفاده می شود.این نقاط کلیدی انتخاب شده ناحیه قرار گیری نهان نگاری می باشند.این روش از مزایای روش انتخاب ویژگی ها محلی و تبدیل فوریه سود می برد .
سوالات پژوهش
چگونه میتوان الگوریتم های نهان نگاری با استفاده از روش استخراج ویژگی های محلی در تصاویر دیجیتال را از نطر دقت و سرعت بهبود بخشید؟
چطور میتوان الگوریتم نهان نگاری مبتنی بر استخراج ویژگی های محلی پیشنهادی در تصاویر دیجیتال را در برابر حملات تخریب کننده اعوجاج هندسی توانمند و مقاوم کرد؟
1-5 ) فرضیه ها
الگوریتم نهان نگاری ارائه شده، یک الگوریتم بهبود یافته از نظر سرعت و دقت می باشد
الگوریتم نهان نگاری بمنظور حفاظت از حق مالکیت در برابر رایج ترین حملات و به طور خاص، در برابر حملات اعوجاج هندسی توانمند و ایمن می باشد
1-6 )پیشینه تحقیق
بهمراه مشکلات مختلفی که در نهان نگاری تصاویر دیجیتال می بایست حل شود .مساله مقاومت در مقابل تبدیل هندسی یکی از مشکلات چالش برانگیز و اکثر الگوریتمهای نهان نگاری در مقابل این نوع حمله دارای ضعف می باشند.
اخیرا طرحهای نهان نگاری مبتنی برویژگی ها [2-8] که بعنوان طرحهای نسل دوم شناخته می شوند مورد توجه قرار گرفته اند که یک رویکرد برای معرفی نهان نگار های مقاوم در برابر اعواج های هندسی می باشند چراکه ویژگی های تصویر یک مرجع پایدار برای جا گذاری نهان نگار و اشکار سازی آن می باشند. بس و همکاران[2] اشکار ساز هریس را برای استخراج نقاط ویژگی و استفاده از آنها برای ایجاد موزائیکهای مثلثی شکل بر روی تصویر که برای جایگذاری نهان نگار استفاده می شود را بکار برده است. تانگ و همکاران [3] از روش استخراج ویژگی کلاه مکزیکی برای استخراج نقاط ویژگی استفاده کردندکه نواحی محلی بر مبنا نقاط ویژگی ایجاد می شوند و نهان نگار در این زیر قطعه ها در حوزه DFT جایگذاری میشود . لیی و همکاران[4] نقاط ویژگی تصویر را توسط الگوریم SIFT استخراج نموده و از انها برای ایجاد تعدادی از نواحی دایرهایی شکل برای جایگذاری نهان نگار استفاده کردند. ونگو همکاران[5] از آشکار ساز هریس–لاپلاس برای استخراج نقاط ویژگی تصویر استفاده کردند ونواحی اختصاصی محلی ایجاد شده محل قرار گیری نهان نگار می باشند.سلیدو و همکاران[8] از الگوریتم SURFبرای استخراج نقاط ویژگی استفاده کردند و واتر مارک را در حوزه DFT جایگداری نمودند.
استراتژی پایه در این طرحهای نهان نگاری وابستگی واترمارک به ناحیه محلی است.بعبارت دیگر نواحی محلی نفش محوری برای موفقیت یا شکست طرح نهان نگاری دارند. بنابراین چند نقص در این روشها ی مبتنی بر ویژگی که باعث کاهش کارایی می شود وجود دارد[8].
بدلیل اینکه همه بیتهای رشته نهان نگار در یک ناحیه محلی جایگذاری می شوند ، مقاومت طرح نهان نگاری به مقاومت آن ناحیه بستگی دارد.

دانلود پایان نامه ارشد- مقاله تحقیق

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

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

 

تعداد نقاط استخراجی برای جایگذاری نهان نگار کم است و اگر تعدادی از نواحی محلی در اثر خراب شوند ویا از دست روند کارایی طرح نهان نگاری دچار مشکل می شود
بدلیل کوچک بودن نواحی محلی ظرفیت بسیارکم است و افزایش ظرفیت منجر به نقص در مقاومت می شود.
1-7 )جنبه نوآوری
در این پایان نامه بدلیل اینکه ویژگی محلی نقطه ایی که واتر مارک را در آن قرار می دهیم دچار تغییرات در اشکار سازی نشود از یک واتر مارک حلقوی استفاده شده است .از الگوریتم SIFT برای استخراج نقاط بیشتر که اگر تعدادی از نقاط در اثر حمله از بین رفتند کارایی نهان نگار دچار مشکل نشود و همچنین برای کاهش پیچیدگی و بالا بردن سرعت الگوریتم پیشنهادی از مقیاس میانه الگوریتم SIFT استفاده شده همچنین جهت بالا بردن کیفیت تصویر واتر مارک شده ، سیگنال واتر مارک در فرکانسهای میانی تبدیل فوریه تصویر میزبان قرار گرفته است .
1-8 )کلمات کلیدی
نهان نگاری ، حوزه تبدیل فوریه ، الگوریتم SIFT
1-9 )نتیجه گیری
یکی از راهکارهای انجام نهان نگاری استفاده از استخراج ویژگی های محلی می باشد که نقاط استخراجی دارای سه ویزگی ، مشخص و متمایز هستند ، به آسانی استخراج می شوند و مستقل از مقیاس، دوران ، تغییر در روشنایی تصویر و میزان نویز تصویر هستند ،محل جایگداری واتر مارک را مشخص می نماید ، همچنین استفاده ازتبدیل فوریه گسسته که ذاتا در برابر اعوجاجات هندسی مقاوم است در این پایان نامه مورد استفاده قرار گرفته است که روش پیشنهادی موجب افزایش ضریب امنیت و توانمندی تصاویر دیجیتالی نهان نگاری شده در برابر حملات بخصوص حملات هندسی شده است .
1-10 )ساختار پایان نامه
در این پایان نامه در فصل اول کلیات تحقیق ارائه می شود، در ادامه بحث فصل دوم مروری بر ادبیات تحقیق و مفاهیم کلی نهان نگاری دیجیتالی و تبدیل فوریه گسسته و الگوریتم استخراج ویژگی محلی و نهان نگاری مبتنی بر الگوریتم SIFT ارائه می شود و در فصل سوم روش پیشنهادی برای نهان نگاری مبتنی بر الگوریتم SIFT و تبدیل فوریه گسسته ارائه شده است، در فصل چهارم پیاده سازی الگوریتم پیشنهادی و نتایج تجربی مقایسه الگوریتم پیشنهادی با سایر الگوریتمها آمده است و در سرانجام فصل پنجم نتیجه گیری و پیشنهادات بیان شده است .
فصل دوم
ادبیات و پیشینه تحقیق
در این فصل مروری بر ادبیات تحقیق ارایه شده است. برای این منظور در بخش اول اصول نهان نگاری دیجیتال بیان شده و سپس مفاهیم مربوط به انواع نهان نگاری، ساختار و نحوه عملکرد آنها بیان و روشهای مختلف انجام نهان نگاری مورد بررسی قرار می گیرند. در انتها خصوصیات نهان نگاری دیجیتال و حملات مختلف بر نهان نگاری دیجیتال وسپس به بیان مزایا و معایب آن پرداخته می شود .در بخش دوم مفاهیم مربوط به تبدیل فوریه گسسته را ارائه شده است و در بخش سوم الگوریتم SIFT که جهت استخراج ویژگی های تصویر بکار می رود را معرفی و سپس در بخش چهارم به پیشینه تحقیق و الگوریتمهای نسل دوم نهان نگاری اشاره گردیده است.
2-1 ) پنهان سازی اطلاعات ،استانوگرافی و نهان نگاری
اینها سه موضوع با ارتباط نزدیک می باشند که در بسیاری از رویکردهای تکنیکی همپوشانی دارند. هرچند که مفهوم وجودی آنها متفاوت است و تفاوت موجود نیازمندیها، طراحی و راه حلهای تکنیکی برای انجام و اعمال آنها را تحت تاثیر قرار می دهد[1].
پنهان سازی اطلاعات (پنهان سازی داده) یک مفهوم کلی است که شامل گستره ایی از روشها برای قرار دادن و جایگذاری پیغام در متن می باشد .منظور از پنهان کردن ممکن است مانند بعضی از انواع نهان نگاری روشی نامحسوس باشدکه با وجود اطلاعات، آن را مخفی نگهدارد. بعضی از مثالهای تحقیقاتی در این حوزه را می توان در کارگاههای بین المللی تحقیقاتی پنهان سازی اطلاعات یافت .که شامل مقالاتی بطور مثال با عنوان ناشناس ماندن در هنگام استفاده از شبکه و یا مخفی نگه داشتن بخشی از پایگاه داده از کاربران غیر مجاز می باشد. مخترع کلمه استانوگرافی ترتیمیوس ، نویسنده اولین مقالات رمزنگاری می باشد.که بخش تکنیکی آن از کلمه یونانی steganos بمعنای پوشیده شده و graphia به معنای نوشتن مشتق شده است .استانوگرافی هنر ارتباط پنهان است. سیستمها برای قراردادن پیغام در اثر می تواند تقسیم به سیستم نهان نگاری که پیغام وابسته به تصویرمیزبان می شود. سیستمهای غیرنهان نگاری که پیغام وابسته به تصویر میزبان نمی باشد.همچنین می توان سیستمها را به سیستمهای استانوگرافی که پیام در آنها مخفی است و غیر استانوگرافی تقسیم کرد که وجود پیام نیاز به مخفی بودن ندارد[1].
2-1-1 ) اهمیت نهان نگاری دیجیتال
افزایش ناگهانی علاقه به نهان نگاری بعلت نگرانی از حفظ کپی رایت آثار بوجود آمد.اینترنت با معرفی جستجوگر صفحات وب در سال 1993 بسیار کاربردی شده بود . به آسانی موزیک ، تصویر و ویدئو در دسترس بودند و دانلود می شدند . همانطور که می دانیم اینترنت یک سیستم توزیع پیشرو برای واسط های دیجیتال است زیرا هم ارزان است و هم با سهولت و آنی در دسترس می باشد. این سهولت دسترسی صاحبان اثر بخصوص استادیو های بزرگی مانند هالیوود را در معرض خطر نقض کپی رایت قرار داد.
خطر سرقت توسط سیستمهای ضبط دیجیتال با ظرفیت بالا شدت گرفته است .در زمانی تنها راه برای مشتریان کپی یک آهنگ یا فیلم بر روی نوارهای آنالوگ بود معمولا کپی محصول کیفیت کمتری داشت ولی امروزه کپی دیجیتال آهنگ و فیلم تقریبا بدون هیچ کاهش کیفیتی صورت می گیرد .و گستردگی اینترنت و این تجهیزات ضبط، سرقت آثار بدون اجازه مالک اثر را افزایش داده است بهمین دلیل صاحبان اثر بدنبال تکنولوژی و راهی هستند که از حقوقشان حمایت نماید.
اولین تکنولوژی که صاحبان اثر بسمتش رفتند رمز نگاری بود .رمز نگاری احتمالا مشهور ترین روش در حفظ آثار دیجیتال است و یقینا به بهترین نحو توسعه یافته است. در رمز نگاری اثر پیش از تحویل رمز می شود و کلید رمزگشایی فقط به کسانی داده میشود که اثر را بطور قانونی خریده باشند. فابل رمز شده قادر به حضور در اینترنت خواهد بود و بدون کلید مناسب قابل سرقت نمی باشد. متاسفانه رمز نگاری قادر به کمک به فروشنده برای نظارت بر چگونگی استفاده خریدار از اثر بعد از رمز نگاری نخواهد بود. یک سارق ادبی می تواند بطور قانونی محصول را خریده باشد ، از کلید رمز گشایی استفاده کند و به کپی محصول محافظت نشده دست یابد و بعد از آن کپی های غیر مجاز را توزیع نماید . به عبارت دیگر رمز نگاری از اثر در حین انتقال محافظت می کند ولی وقتی که اثر یکبار رمز گشایی شد دیگر حفاظتی برای آن وجود ندارد. بنابراین یک نیاز شدید برای جایگزینی یا تکمیل رمز نگاری وجود دارد.تکنولوژیی که بتواند محصول را حتی بعد از رمز نگاری حفاظت کند نهان نگاری است زیرا که اطلاعات را در اثر قرار می دهد که در حین استفاده معمولی از بین نمی رود .آشکار سازی ، مجددا رمزنگاری ،فشرده سازی تبدیل دیجیتال به آنالوگ و تغییر فرمت فایل نمی تواند واتر مارک طراحی شده را ازبین ببرند.
نهان نگاری در بسیاری از کاربردهای برای جلوگیری از کپی غیر مجاز وحفظ کپی رایت در نظر گرفته شده است .در جلوگیری از کپی غیر مجاز ممکن است برای اعلام کپی ممنوع به سخت افزار و نرم افزار بکار رود و در کاربرد حفظ کپی رایت ممکن است برای شناسایی صاحب کپی و اطمینان از صحت پرداخت استفاده شود .
هرچند جلوگیری از کپی و حفظ کپی رایت علت تحقیقات بر روی نهان نگاری است کاربردهای دیگری نیز برای نهان نگاری پیشنهاد شده است که شامل نظارت بر انتشار،پیگیری تعاملات ،تصدیق صحت ،کنترل کپی و کنترل ابزار بکار می رود که در ادامه توزیع داده می شوند[1].
2-1-2 ) اهمیت استاگونوگرافی
ارتباطات الکترونیکی بطور گسترده ایی در معرض استراق سمع و مداخله های بد خواهانه می باشند .موضوع امنیت و حریم خصوصی دلیلی برای استفاده از ابزار رمز نگاری. یک پیغام را می توان به یک پیغام تایید صحت الحاق کرد که فقط گیرنده واقعی قادر به تایید و خواندن آن باشد. رمز نگاری مدرن یک حوزه کارآمد است که تکیه زیادی بر ریاضیات پیشرفته دارد.
پیغامهای رمز شده واضح می باشند و وقتی در حال ارسال هستند آشکار است که گیرنده و فرستنده دارند محرمانه ارتباط برقرار می کنند. استانوگرافی خواهر جوانتر و کوچکتر رمز نگاری بوده و یک ابزار جایگزین برای حفظ حریم شخصی و امنیت می باشد. بر خلاف پیغام رمز شده می توان آنها را در موضوعات نامحسوس دیگری قرار دادکه حضور آنها را نا پیدا می سازند. بنابراین ، می توان از استاگونوگرافی بعنوان یک جایگزین عملی در کشورهایی که رمزنگاری غیر قانونی است یا ممکن است منجر به جلب توجه نا خواسته شود استفاده نمود.
همانطور که می دانیم کشف رمز روی دیگر سکه رمزنگاری می باشد بهمین خاطر رمزگشایی یک بخش جدایی ناپذیر از استانوگرافی است .حقیقتا ،یک روش استانوگرافی بدون در نظر گرفتن وقت کافی برای چگونگی شکستن آن ممکن نمی باشد.
بدلیل اینکه امروزه استانوگرافی توسط تروریستها و توزیع کنندگان تصاویر غیرمجاز کودکان بکار می رود،نیاز برای یک ابزار رمزگشا که توانایی مشخص نمودن پیغامهای مخفی را داشته باشد افزایش یافته است[1].
2-1-3 ) واترماکینگ یا نهان نگاری چیست؟
بطور کلی روش پنهان کردن داده ها، مخفی سازی اطلاعات، جاسازی داده های دیجیتال اغلب در یک واژه کلی تحت عنوان نهان نگاری مورد استفاده قرار می گیرند. نهان نگاری از ترکیب دو کلمهWater به معنی "آب" وMarking به معنی "نشانه گذاری" است و به معنی نشانه گذاری یا نقش بر آب می باشد؛ اما این روش بخشی از مطلب کلی تری به نام استگانوگرافی هست و برای روشن شدن مطلب توجه کنید اگر یک چوبی را در دست خود بگیرید و بر روی آب نقشی حک کنید می بینید بعد از مدتی محو می شود ولی این نوشته وجود داشته است. همان طور که گفته شد نهان نگاری دیجیتال رابطه نزدیکی با پنهان نگاری و پنهان سازی داده دارد. ولی با این حال، بسته به کاربردهایی که دارد، تفاوتهایی نیز مشاهده میشود. در تکنیک های نهان نگاری ، یک سیگنال پنهانی به نام واترمارک ، مستقیما در داخل داده میزبان جایگذاری می شود و همواره در آن باقی می ماند. برای استفاده از داده نهان نگاری شده، نیازی به برداشتن سیگنال واترمارک نیست زیرا این سیگنال طوری در داده میزبان قرار داده می شود که هیچ تأثیر نامطلوبی بر داده اصلی نمی گذارد. به عنوان مثال در نهان نگاری داده در تصویر، چشم انسان نباید تفاوت بین تصویر اصلی و تصویر واترمارک شده را حس کند. دو مساله اساسی در نهان نگاری مقاومت (جداناپذیری واترمارک از تصویر) و مشاهده ناپذیری واتر مارک است. یک بده بستان بین مقاومت و غیر قابل مشاهده بودن وجود دارد بطوری که هر چه مقاومت روش نهان نگاری بیشتر باشد مشاهده پذیری آن بیشتر و بالعکس.
هر یک از حوزه های پنهان نگاری و نهان نگاری کاربردهای متنوع و خاص خود را دارند. امروزه نهان نگاری قابل مشاهده و پنهان در شاخه های مختلف کاربردی شده و یک نیاز جدی به حساب میآید و از الگوریتمهای متنوع با هدف دستیابی به امنیت، مقاومت و ظرفیتهای مورد نظر بهره گرفته شده تا کاربردهای مختلفی ازنهان نگاری و پنهان نگاری پوشش داده شود[1].

2-1 روش نهان نگاری
2-1-3-1 )کاربردهایی از نهان نگاری
در اینجا سعی شده به بعضی از کاربردهای واقعی و مد نظر این تکنیک ، که عبارتند از :شناسایی مالک اثر ،پیگیری تراکنشها ، تایید صحت وکنترل انتشار نسخه اشاره نماییم. در ادامه بحث به آنها می پردازیم برای هر کدام از این موارد کاربردی سعی می کنیم نشان دهیم که کدام یک از مشکلات موجود در سایر تکنیکها استفاده از واتر مارک را مناسب می سازد. بهمین دلیل بدقت نیازمندیهای کاربرد را درنظر می گیریم و محدودیتها و روشهای جایگزین را می سنجیم.
شناسایی مالک اثر
طبق قوانین خالق هر اثری مانند داستان ، نقاشی ،آهنگ یا هر کار اصلی دیگری بطور خودکار حق مالکیت برای هر نمونه ایی از اثر، که به هر شکلی کپی شده است دارد. صاحبان آثار خواهان انتشار آنها بدون از دست دادن حقوق خود می باشند. شکل دقیق نمایش کپی رایت آثار مهم است برای آثار دیداری استفاده از علامت © و آثار شنیداری ℗ میبایست در سطح رسانه بعنوان اینکه این اثر تحت قانون کپی رایت است قرار داده شود.
علامت متنی محدودیت چندگانه برای شناسایی مالک دارد. یک از آنها اینست که به سادگی از روی اثر با کپی کردن آن برداشته می شود. یک دیگر نازیبا کردن تصویر است با پوشاندن بخشی از آن است و موارد دیگر. بدلیل اینکه واتر مارک می تواند هم محسوس و هم نامحسوس باشد برتری زیادی نسبت به علامتهای متنی دارد. و مالک اثر با آشکار سازی واتر مارک حتی بعد از دستکاری اثر قابل شناسایی است .
اثبات مالکیت
جذابیت استفاده از واتر مارک فقط در شناسایی مالکیت کپی رایت نیست بلکه در حقیقت در اثبات مالکیت است. بعلت اینکه علامتهای متنی و نوشتاری براحتی برداشته می شوند، نمی توان از آنها استفاده کرد. یک راه اینست که ابتدا تصویری که مثلا بر روی صفحه وب قرارمیگیرد ابتدا به مراجع قانونی برای ثبت مالکیت فرستاده شود و در آنجا ثبت شود ولی معمولا این روش هزینه دارد که ممکن است عهده مالک اثر بر نیاید. میتوان با استفاده از واتر مارک براین مشکل غلبه کرد که مالک اثر بطور مستقیم علامت خود را جایگذاری کند. این مانند اینست که عکاس نگاتیو تصویری را که گرفته است برای اثبات مالکیت نزد خود نگهدارد.
پیگیری تراکنشها
در این کاربرد واترمارک، یک یا تعداد بیشتری از واترمارک که در سابقه اثر وجود دارد را ثبت می کند.مثلا واتر مارک می بایست در هر فروش یا توزیع قانونی اثر را ثبت شود مالک یا تولید کننده اثر می بایست در هر نسخه یک واتر مارک متفاوت قرار دهد و اگر ترتیب و شکل واتر مارک تغییر کرد مالک می تواند مسوول آن را پیدا نماید. پیگری تراکنش اغلب اثر انگشت نامیده می شود. هر نسخه از اثر با واتر مارک منحصر بفرد شناسایی می شود. همانند اثر انگشت انسان وبه این عمل شناسایی غیر فعال نیز گفته می شود
تایید صحت اثر
دستکاری و تقلب در آثار دیجیتال هر روز آسانتر و آسانتر می شود.برای مثال تصویر زیر(1-2) دستکاری تصویر توسط فتوشاپ را نشان می دهد که تصویر سمت راست تصویر اصلی و تصویر سمت چپ نسخه دستکاری شده آنست .اگر این تصویر بخشی از یک شواهد مهم در یک مورد حقوقی یا تحقیقات پلیس باشد این نوع جعل ممکن منجر به مشکلات عدیده ایی گردد.این عمل ممکن است در تصاویر ویدئویی نیز صورت پذیرد.

شکل( 2-2 ) تصویر انسان در سمت چپ با فتوشاب حذف شده است[1]
مشکل تایید صحت پیام در مطالعات رمز نگاری بخوبی به آن پرداخته شده است. یکی از رویکرد های مهم در رمز نگاری امضای دیجیتال می باشد که اساسا خلاصه ایی از پیغام را رمز می کند. امضا ها را می توان یک فرا داده در نظر گرفت که بهمراه اثر برای تایید آن فرستاده می شود و این امکان وجود دارد که امضا در استفاده های معمولی گم شود. یک راه حل مناسب قرار دادن امضا درون اثر مانند واترمارک است مااین امضا جایگذاری شده را علامت تایید صحت می نامیم. این علامتهای تایید صحت طوری طراحی می شوند که با دستکاری تصویر از بین بروند و نا معتبر گردند که به آنها واتر مارکهای شکننده1 گویند .
کنترل نسخه برداری
اغلب کاربردهای واترمارک که تا کنون بحث شد فقط تاثیر بعد از اینکه کسی کاری خطا انجام داد دارد. برای مثال در نظارت بر پخش کمک به یافتن منتشر کننده غیر صادقی، وقتی که آگهی که پولش پرداخت شده است را بخش نمی نماید و پیگیری تراکنش وقتی که کپی غیر مجاز آن انتشار یافت را شناسایی می کند. آشکار است بهتر است قبل از وقوع جلوی آن را گرفت . در کنترل نسخه برداری هدف جلوگیری از نسخه برداری از اثر کپی رایت شده است .
2-1-3-2 ) ساختار نهان نگاری تصاویر دیجیتال
نهان نگاری تصویر، همانطور که قبلا هم اشاره شد، روند جایگذاری کردن یک سیگنال در یک تصویر میزبان می باشد به طوری که سیگنال را بعدا می توان شناسایی کرده یا استخراج نمود و از آن به عنوان ادعا در مورد مالکیت تصویر استفاده کرد . به طور کلی، هر طرح نهان نگاری شامل سه بخش زیر است:
اطلاعات واتر مارک
جایگذار واتر مارک که علامت نهان نگاری را در رسانه ی مورد نظر درج می کند،
آشکارساز واترمارک که حضور علامت نهان نگاری در رسانه را مشخص می کند

شکل(2-3 ) یک سیستم نهان نگاری
شکل) 2-2) یک سیستم نهان نگاری معمولی مربوط به ژنگ و همکاران 1 [9] 1شامل جایگذار واترمارک و آشکارساز علامت واترمارک را نشان می دهد. ورودی مربوط به بخش جایگذار واترمارک عبارتند از واترمارک، اطلاعات تصویر میزبان و کلید امنیتی می باشد. علامت نهان نگاری می تواند یک دنباله عددی، یک دنباله بیتی باینری و یا ممکن است یک تصویر باشد. به منظور افزایش امنیت کل سیستم نهان نگاری از کلید امنیتی استفاده می شود. خروجی واحد جایگذار واتر مارک، دیتای نهان نگاری شده است. ورودی مربوط به واحد آشکارساز واترمارک ؛ دیتای واترمارک شده، کلید امنیتی، و بسته به نوع روش، داده های اصلی و یا علامت نهان نگاری اصلی می باشد. عملیات واحد آشکارساز علامت واتر مارک شامل دو مرحله می باشد. مرحله ای شامل استخراج علامت واتر مارک است که خود شامل چند پردازش جداگانه می باشد. در این مرحله تصویر اصلی واترمارک نشده ممکن استفاده شود و یا اینکه استفاده نشود که البته به روش نهان نگاری بستگی دارد. اگر واحد آشکارساز برای استخراج علامت نهان نگاری به نسخه اصلی تصویر نیاز نداشته باشد، به آن طرح نهان نگاری عمومی یا نابینا گفته می شود، اگر واحد آشکارساز به تصویر اصلی نیاز داشته باشد، طرح نهان نگاری خصوصی یا نهان نگاری بینا نامیده می شود.
اگر تصویر اصلی استفاده شود، علامت واترمارک را می توان به شکل دقیقتر استخراج نمود(در صورتی که تصویر خراب شود) اگر روش تشخیص نابینا باشد، ما می توانیم وجود سیگنال واتر مارک را در تصویر تعیین کنیم. پس از آن، مرحله دوم است، در این مرحله باید مشخص گردد که آیا علامت استخراج شده همان سیگنال نهان نگاری اصلی هست یا نه. مرحله دوم معمولا شامل مقایسه علامت استخراج شده با علامت واترمارک اصلی هست و برای نتیجه گیری می توان از روش های مختلف اندازه گیری استفاده شود. معمولا از روش همبستگی برای این منظور استفاده می شود. تابع همبستگی مقدار همبستگی را محاسبه میکند و همبستگی محاسبه شده را با یک مقدار آستانه مقایسه می کند. اگر مقدار همبستگی بیش از مقدار آستانه باشد، یعنی این که علامت استخراج شده همان سیگنال نهان نگاری شده می باشد. در برخی الگوریتم های نهان نگاری، علامت استخراج شده را می توان برای دریافت پیام های جاسازی شده رمزگشایی نمود تا برای مقاصد مختلف مانند حفاظت از کپی رایت استفاده شوند.
همانطور که گفته شد یک رویه نهان نگاری معمولا دو قسمت دارد بخش جایگذاری و حک کردن واتر مارک در اثر داده شده و بخش آشکار ساز که واتر مارک را استخراج می نماید.
در هنگام فرایند جایگذاری واتر مارک، تصویر واتر مارک نشده اصلی ابتدا به حوزه ایی که می خواهیم واتر مارک را در آن جایگذاری کنیم انتقال داده و سپس واتر مارکی که از یک کلید نهان استفاده می کند و یا می تواند یک تصویر باشد ایجاد وبعد از آن ما واتر مارک را درون حوزه مورد نظر جایگذاری می کنیم و تبدیل معکوس برا ی بدست آوردن تصویر واتر مارک شده انجام می گیرد.
وقتی که واتر مارک x درون تصویر اصلی v حک می شود ،تصویر واتر مارک شده v’ بدست می آید. ما قدرت جایگذاری α رابرای مشخص نمودن اینکه چه مقدار واتر مارک تصویر اصلی را تغییر می دهد بکار می رود. فرمولی که معمولا برای محاسبه v’ استفاده می شود عبارتند از :
(1)
(2)
(3)
فرمول شماره (1) جایگذاری افزایشی نامیده می شود و به آسانی مقدار حاضل ضرب قدرت جایگذاری و واتر مارک را به تصویر اصلی اضافه می کند و زمانی که مقدار v تغییرات گسترده ایی دارد ممکن است مناسب نباشد بطور مثال اگر vi=105 اضافه نمودن 100 ممکن است برای تشخیص و آشکار سازی واتر مارک مناسب نباشد، برعکس اگر vi=10 باشد سپس اضافه کردن 100 منجر به تخریب اصالت تصویر می گردد. فرمول شماره(2) جایگذاری بکمک اضافه کردن با ضرب نامیده می شود. و وابسته به تصویر است زیرا مقداری که تصویر اصلی را تغییر می دهیم بستگی بهv دارد. این روش مقاومت بیشتری در مقابل تغییر مقیاسهای چنینی دارد. فرمول شماره(3) نتایجی مشابه فرمول 2 دارد وقتی کوچک است ، بعنوان نسخه لگاریتمی فرمول شماره (1) در نظر گرفته می شود.
انتخاب حوزه جایگذاری واتر مارک بسیار مهم است .روشهای نهان نگاری اولیه بسادگی واتر مارک را در حوزه مکانی جایگذاری می کردند. مطمئنا دستیابی به نامرئی بودن و ظرفیت بالا به سادگی قابل دستیابی می باشد، اما مقاومت آنها بسیارکم است و واتر مارک قادر به مقاومت در برابر هیچ تحریف و اعوجاج عمدی یا غیر عمدی نمی باشد.بعد ها نهان نگاری در حوزه فرکانس مد نظر قرار گرفت که با استفاده از برخی از انتقالهای گسسته و بهره برداری از خواص آنها صورت پذیرفت. بنابراین بعد از اجراء تبدیل و معکوس آن به حوزه مکانی، انرژی واتر مارک در تمامی تصویر توزیع می گردد. که نامریی بودن و مقاومت را بطور همزمان بهبود می بخشد.
2-1-4) تقابل امنیت، ظرفیت و مقاومت
به صورت کلی در سیستمهای پنهان سازی اطلاعات سه عنصر اصلی ظرفیت، امنیت و مقاومت دخیل هستند. در روشهای نهان نگاری عناصر ظرفیت و امنیت اهمیت اصلی را دارند. در دنیای امروز، جوهر نامرئی و کاغذ که در گذشته برای برقراری ارتباط پنهانی به کار برده میشد به وسیله رسانه های عملی تر مثل تصویر ویدئو و فایل های صوتی جایگزین شده اند. به دلیل اینکه این رسانه های دیجیتال دارای افزونگی اطلاعاتی زیادی هستند می توانند به عنوان یک پوشش مناسب برای پنهان کردن پیام استفاده شوند. تصاویر مهمترین رسانه مورد استفاده به خصوص در اینترنت می باشند و درک تصویری انسان از تغییرات در تصاویر محدود است. تصاویر نوعی رسانه میزبان مناسب در پنهان نگاری محسوب می شوند و الگوریتمهای نهان نگاری متعددی برای ساختارهای مختلف تصاویر ارائه شده است. هیچ یک از این الگوریتمها تاکنون امنیت را به طور کامل تأمین نکرده اند. به طور کلی رو شهای نهان نگاری در تصویر از الگوریتم جاسازی و الگوریتم استخراج بیت ها تشکیل شده اند. به تصویر مورد استفاده برای نهان نگاری پوشش و به تصویری که در اثر قرار دادن پیام به وسیله الگوریتم جایگذاری به دست می آید تصویر میزبان می گوییم. الگوریتمهای نهان نگاری به صورت عمومی از افزونگی در فضای مکانی یا افزونگی در فضای تبدیل استفاده می کنند. در هر کدام از این فضاها به شیوه های گوناگونی می توان داده ها را پنهان کرد که یکی از ساده ترین روشها، استفاده از بیت های کم ارزش فضای مورد نظر است.
2-1-5 ) تکنیک های نهان نگاری در حوزه مکان یا فرکانس
تکنیک های نهان نگاری همانطور که گفته شد می توانند به دو دسته تقسیم شوند: تکنیک های حوزه مکان و تکنیکهای حوزه فرکانس. در روش های حوزه مکان برای گنجاندن شی دیجیتال مورد نظر مقادیر پیکسل ها بطور مستقیم دستکاری می شود. این روش پیچیدگی کمتری دارند، شکننده ترند و قوی نیستند، اما در روش های حوزه فرکانس ابتدا تصاویر به یکی از حوزه های فرکانسی انتقال یافته و سپس نهان نگاری با دستکاری مقادیر در حوزه فرکانس انجام می گیرد و در نهایت تصویر به حوزه مکان باز گردانده می شود. در مقایسه با تکنیک های حوزه مکان ثابت شده است که تکنیک های حوزه فرکانس در دست یافتن به الگوریتم های نهان نگاری دیجیتال از لحاظ غیر قابل مشاهده بودن و استحکام بهتر می باشد
حوزه های فرکانسی که عموما استفاده می شوند عبارتند از تبدیل کسینوسی گسسته(DCT) ، تبدیل موجک گسسته (DWT) و تبدیل فوریه گسسته(DFT)همچنین بعضی از روشها وجود دارند که از تبدیل فوریه ملین برای عدم تغییر در مقابل چرخش و تغییر مقیاس بکار می روند. هر روش قوت و ضعفهای خود را دارد. رویکرد های مبتنی بر (DCT)یک مقاومت مناسب در مقابل فشرده سازی JPEG دارند زیرا که این نوع فشرده سازی خودش در حوزه) (DCT جای می گیرد همچنین این تبدیل در مقابل کمی سازی HVSنیز مقاومت می کند، هر چند در مقابل تحریف هندسی مقاوم نیست. رویکرد مبتنی بر DWT در مقابل فشرده سازی JPEG، فیلتر های پایین گذر و بالا گذر مقاوم است ولی نمی تواند در مقابل تحریف و اعوجاج هندسی مقاومت کندو منطبق با سیستم بینایی انسان HVS نمی باشد. رویکرد مبتنی بر DFT در مقابل تبدیلات هندسی بسیار مقاوم است زیرا در مقابل چرخش و انتقال ثابت است همچنین برای مدل HVS مناسب می باشد. هرچند خطای گرد کردن را ایجاد می نماید که ممکن است منجر به از دست دادن کیفیت و خطای استخراج واترمارک شود. رویکرد فوریه ملین در مقابل چرخش و انتقال بدون تغییر است و در مقابل تحریف هندسی بسیار مقاوم، اما در مقابل فشرده سازی با اتلاف ضعیف می باشد و پیچیدگی محاسباتی زیادی دارد. معایب و مزایای تبدیلات مختلف جایگذاری در جدول زیر آمده است
حوزه جایگذاری مزیت معایب
حوزه مکانی -به آسانی نامریی
-ظرفیت بالا مقاومت ضعیف
حوزه کسینوسی -مقاومت در برابر فشرده سازی JPEG
-مقاومت در برابر چندی کردن سیستم بینایی انسان عدم مقاومت در برابر اعوجاج هندسی
حوزه موجک -مقاومت در برابر فشرده سازی JPEG
مقاومت در برابر فیلتر های مینگین و پایین گذر عدم مقاومت در برابر تحریفات هندسی
عدم تطبیق با سیستم بینایی انسان
حوزه فوریه مقاومت در اعوجاج هندسی
مناسب برای سیستم بینایی انسان کاهش کیفیت و خطا در آشکارسازی واتر مارک
حوزه فوریه-ملین ثابت بودن در چرخش و انتقال
مقاوم در برابر اعوجاج هندسی ضعف در برابر فشرده سازی
پیچیدگی زیاد محاسباتی
جدول 2-1 نقاط قوت و ضعف حوزه های مختلف جایگذاری
بدلیل اینکه هدف ما طراحی یک واتر مارک مقاوم در مقابل اعوجاج و تحریفات هندسی می باشد لذا عمل جایگذاری واتر مارک در حوزه DFT انجام می پذیرد.
بعد از اینکه واتر مارک جایگذاری شد ،کیفیت تصویر واترمارک شده می بایست ارز یابی شود.متر هایی که برای اندازه گیری عمومیت دارند peak to noise ratio(PSNR) ، visual information fiedelity(VIF) ،visual to noise ratio(VSNR) و structure similarity(SSIM) . هر چند که اغلب از PSNRویا SSIM استفاده می شود. در اینجا ما از PSNR استفاده میکنیم قابل بذکر است که در بعضی از شرایط خوب کار نمی کند با این حال بعنوان یک سنجه برای رتبه بندی کیفیت بکار می رود.مقدار PSNR اغلب یصورت دسی بل نمایش داده می شود معمولا مقدار بالای 40db کاهش کم کیفیت را نشان می دهد و مقدار کمتر از 30db مشخص کنند کیفیت پایین است . بنابراین اگر مقدار PSNR یک تصویر واتر مارک شده بالای 40db باشد ما واتر مارک را کاملا نامریی در نظر می گیریم.
بعد از جایگذاری، فرایند آشکار سازی اعمال می شود که مشخص نماید آیا واتر مارک در تصویرپس از اعمال حمله وجود دارد یا خیر. در حین آشکار سازی، تصویر واتر مارک شده و مورد حمله قرار گرفته ابتدا به حوزه ایی که واتر مارک جایگداری شده انتقال می یابد. سپس واتر مارک را استخراج و با واتر مارک اصلی مقایسه می شود که آیا واتر مارک قادر به بازیابی بعد از حمله می باشد یا خیر. بلاک دیاگرام این فرایند در زیر نشان داده شده است شکل (2-3) .

شکل 2-4 آشکار سازی واتر مارک پس از حمله
بخش خط چین در بلاک دیاگرام تفاوت بین دو نوع آشکار ساز را مشخص می کند.آشکار ساز نابینا و آشکار ساز بینا. در بعضی از کاربردها تصویر اصلی واتر مارک نشده در حین آشکار سازی در دسترس می باشد. که کارایی آشکار سازی را بطور موثری افزایش می دهد. در کاربرد های دیگر ،تصویر اصلی در دسترس نیست که آشکار سازی بدون استفاده از تصویر اصلی انجام می پذیرد.
آشکار ساز بینا، اشکار سازی تعریف می شود که نیاز به دسترسی به تصویر اصلی واتر مارک نشده یا بعضی از اطلاعات تصویر اصلی بجای همه تصویردر فرایند آشکار سازی دارد. در مقابل اشکار ساز بینا، اشکار ساز نابینا بعنوان آشکارسازی تعریف می شود که نیاز به هیچ اطلاعاتی مربوط تصویر اصلی واتر مارک نشده ندارد. اینکه از کدام واتر مارک استفاده کنیم بر اساس کاربرد مشخص می شود. از واتر مارک بینا فقط در کاربردهایی که تصویر اصلی موجود است استفاده می شود. بطور کلی سند اصلی فقط در کاربرد های خصوصی موجود است و بنابراین آشکار سازهای بینا را نمی توان در کاربردهای عمومی بکار برد.
در این پایان نامه از آشکار ساز نابینا به جای آشکار ساز بینا جهت افزایش انطباق پذیری استفاده شده است.
2-1-6 ) نهان نگاری در تصاویر:
امروزه , پرکاربردترین روش نهان نگاری , مخفی کردن اطلاعات در تصاویر دیجیتالی است ؛ این تکنیک، از ضعف سیستم بینایی انسان(HVS) بهره می گیرد. با توجه به اینکه درک تصویری انسان از تغییرات در تصاویر محدود است، تصاویر نوعی رسانه پوششی مناسب در نهان نگاری محسوب می شوند والگوریتم های نهان نگاری متعددی برای ساختارهای مختلف تصاویر ارائه شده است. به طور کلی با استفاده از استگانوگرافی می توان هر چیزی در درون هرچیزی پنهان کرد، اما باید به این نکته توجه کرد که در هرتصویری نمی توان به یک میزان اطلاعات مخفی کرد و بستگی به شرایط تصاویر و الگوریتم مورد استفاده دارد. تغییر کم ارزش ترین بیت در ساختار بیتی داده ی پوششی و استفاده از روش 2LSBبرای تغییر کسینوسی گسسته ی (DCT) تصویر پوششی از جمله ی متداولترین روشهای نهان نگاری در تصاویر می باشد.
2-1-6-1 )نهان نگاری دیجیتالی بر پایه ادراک و آگاهی انسان
در این بخش می خواهیم ادراک تجزیه و تحلیل تکنیک های مختلف نهان نگاری بر اساس بینایی انسانی را مورد بررسی قرار دهیم. بر اساس ادراک بینایی انسان سیستم نهان نگاری به دو دسته اصلی یعنی قابل رویت و غیرقابل رویت طبقه بندی می شود.
در نهان نگاری قابل رویت علامت نهان نگاری بر روی یک تصویر میزبان تعبیه شده و توسط انسان قابل مشاهده است. نهان نگاری قابل رویت یک نوع ساده از نهان نگاری دیجیتال می باشد، آرم ها نمونه هایی از نهان نگاری قابل مشاهده است که مالکیت صاحب محتوا را نشان می دهند[10]. یکی از راه های معمول نهان نگاری تصویر قابل مشاهده، چاپ علامت " © تاریخ ، صاحب " بر روی تصویر می باشد. مثلا متنی که جایی از فایل های تصویری یا word، pdf و یا .... به منظور حفاظت از حق نشر قرار می گیرد. نهان نگاری قابل رویت نه تنها استفاده غیر مجاز جلوگیری مینماید بلکه شناسائی سریع کپی رایت داده های چند رسانه ای را نیز فراهم میکند. یکی از نقطه ضعف های نهان نگاری قابل مشاهده این است که می توان آن را به راحتی از روی تصویر دیجیتال حذف کرد.
در نهان نگاری غیر قابل رویت علامت نهان نگاری درون یک تصویر میزبان پنهان شده و به همین دلیل توسط انسان قابل مشاهده نمی باشد. نهان نگاری دیجیتال غیر قابل رویت، روشی است برای قرار دادن برخی بیت ها در درون رسانه دیجیتال، به طوری که کمترین اثر را داشته باشد و توسط چشم انسان قابل دیدن نباشد. در طرح های نهان نگاری غیر قابل رویت تصاویر دیجیتال ویژگیهای مهمی برای نهان نگاری وجود دارد. اولین ویژگی این است که درج واترمارک نبایدکیفیت و ظاهر تصویر میزبان را تغییر زیادی دهد و دوم اینکه باید از لحاظ ادراکی غیر قابل رویت باشد. علاوه بر دو ویژگی فوق سوم اینکه نهان نگاری باید در مقابل اعمال پردازش تصویر معمول نظیر فیلتر کردن، فشرده سازی، اعمال نویز و حذف قسمتی از تصویر مقاومت داشته باشد. در ادامه با انواع نهان نگاری قابل رویت و غیرقابل رویت آشنا خواهیم شد شکل(2-4).

شکل 2-5 انواع نهان نگاری
2-1-6-2 )نهان نگاری قابل مشاهده
نهان نگاری قابل مشاهده، روند جاسازی کردن علامت نهان نگاری در تصویر میزبان است. برای این روش نهان نگاری نرخ بیتی و قدرت سیگنال بالا می باشد. نهان نگاری قابل مشاهده به دو دسته سیستم بینایی انسان و نهان نگاری برگشت پذیر طبقه بندی می شوند.
سیستم بینایی انسان(HVS)
فرآیند نهان نگاری از نظر سیستم بینایی انسان، مدل حساس به وضوح می باشد. روش های زیر متعلق به نهان نگاری قابل مشاهده در سیستم بینایی انسان است بیائو بینگ و شائو شیان [11] با توسعه ضرایب ترکیبی تصویر میزبان و تصویر واترمارک، ویژگی های محلی و عمومی را محاسبه کردند و مورد استفاده قرار دادند. با استفاده از تابع حساسیت به وضوح و دامنه تبدیل موجک گسسته (DWT) تصویر میزبان و علامت واترمارک به بلوک های بیشتر تقسیم می شوند. بلوکها بر اساس ابعاد تصویر)طرح ، لبه و بافت( طبقه بندی می شوند. باید توجه داشته باشید که حساسیت فضایی انسان با توجه به وضوح تصویر نهان نگاری متفاوت است. یانگ و همکاران[12] ، روش بازیابی تصویر اصلی بدون درج هیچ گونه جزئیات فرآیند نهان نگاری در سمت گیرنده را پیشنهاد دادند. با توجه به عوامل تغییر اندازه HVS فرآیند نهان نگاری با تنظیم مقدار پیکسل انجام می شود. بر اساس تفاوت بین تصویر میزبان و نسخه تقریبی آن)با استفاده از روش بازیابی تصویر)یک بسته بازسازی تصویر برای برگشت پذیری ایجاد می شود. ویژگی های HVSبا توجه به فاکتور مقیاس بزرگتر و فاکتور مقیاس کوچکتر محاسبه شده است. سپس عوامل مقیاس بزرگتر و کوچکتربه ترتیب مناطق درخشندگی میانی و بافت اختصاص داده می شوند. مین جن [13] با استفاده از DWT یک روش نهان نگاری را توسعه داد. در حوزه DWT، تصویر اصلی و علامت نهان نگاری از ویژگی های محلی و عمومی بهره می برند. این روش برای پیدا کردن بهترین موقعیت جایگذاری واترمارک و وضوح جاسازی کردن علامت واترمارک استفاده می شود. عملیات جایگذاری بصورت پیکسل به پیکسل بین علامت واترمارک و تصویر میزبان انجام می شود. پیکسل نهان نگاری بسته به میزان روشنایی آن به دو دسته تقسیم می شود
نهان نگاری قابل مشاهده برگشت پذیر
نهان نگاری قابل مشاهده برگشت پذیر، عملیات جایگذاری علامت واترمارک قابل مشاهده درتصویر میزبان و استخراج علامت واترمارک بدون از دست دادن داده ی اصلی می باشد. این روش امکان بازیابی تصویر اصلی را فراهم می کند. همچنین این نوع نهان نگاری، برگشت پذیر و یا بازیابی بدون اتلاف واترمارک نامیده می شود. بر اساس روش بازیابی مورد نیاز ، دوباره این روش به دو نوع نهان نگاری نابینا و بینا طبقه بندی می شود.
نهان نگاری قابل مشاهده برگشت پذیر نابینا (خصوصی):
در نهان نگاری نابینا، اطلاعات تصویر میزبان برای بازیابی تصویر اصلی مورد نیاز نمی باشد و فرایند بازیابی تصویر اصلی با استفاده از واترمارک و بدون از دست دادن اطلاعات انجام می شود. یونگ جین و بیونگ وو [14] یک سیستم نهان نگاری قابل مشاهده که در آن علامت نهان نگاری قابل مشاهده به عنوان یک برچسب یا حقوق شناسه می باشد و همچنین برای بازیابی تصویر و استخراج کامل تصویر اصلی حذف می شود، را پیشنهاد دادند. در این مطلب، دو روش ارائه میگردد. در روش اول مخفی کردن داده ها، بخش خاصی از تصویر اصلی که قرار است کشف شود، در تصویرعلامت نهان نگاری قابل رویت ذخیره شده است. برای کاهش عملیات محاسباتی، برنامه نویسی مبتنی برکدگزاری ریاضی استفاده می شود. در روش دوم جاسازی کردن یک کلید که توسط کاربر ساخته شده بهمراه علامت نهان نگاری در بخش رزرو شده تصویر پوشش تعبیه می گردد. حذف علامت نهان نگاری با استفاده از کلید کاربر انجام می شود. کلید کاربر نه تنها برای حذف کامل نهان نگاری استفاده می شود و بلکه برای کمک به مخفی کردن اطلاعات کاربران مجاز استفاده می شود. این روش نهان نگاری قابل مشاهده امنیت را بخوبی فراهم می کند.
نهان نگاری قابل مشاهده برگشت پذیر بینا (عمومی)
در این روش برای بازیابی تصویر اصلی در سمت گیرنده، تصویر اصلی یا سیگنال نهان نگاری موردنیاز می باشد. تسونگ یوان و ون هسیانگ [15]روش نهان نگاری برگشت پذیر قابل مشاهده بصورت نگاشت یک به یک بین علامت نهان نگاری قابل مشاهده و تصویر میزبان را پیشنهاد دادند. این روش تصویر علامت نهان نگاری سیاه-سفید و یا رنگی را به تصویر میزبان رنگی اضافه می کند. همچنین برای بازیابی تصویر اصلی از کلید کاربر و سیگنال نهان نگاری استفاده می شود. یونگ جین و بیونگ وو [16]نهان نگاری قابل رویت قابل جابجایی با استفاده از کلید کاربر در حوزه DWT را پیشنهاد داد.برای بدست آوردن اطلاعات نهان نگاری شده، ابتدا قالب علامت نهان نگاری قبل از پردازش با استفاده از کلید کاربر مشخص می شود، سپس این الگو با تصویر میزبان و ضرایب تصویر میزبان نهان نگاری تعبیه می گردد. حذف علامت نهان نگاری معکوس روند جاسازی کردن بدون تصویر میزبان است.
2-1-6-3 ) نهان نگاری غیرقابل مشاهده
در نهان نگاری غیر قابل مشاهده که برای حمل اطلاعات کپی رایت و یا دیگر پیامهای مخفی استفاده می شود، علامت واترمارک در یک تصویر میزبان پنهان می گردد. یک علامت واترمارک غیر قابل مشاهده، تغییر بسیار جزئی در وضوح مناطق واتر مارک شده تصویر دارد که برای چشم انسان غیرقابل مشاهده است.برای روش نهان نگاری غیر قابل مشاهده، نرخ بیت و قدرت سیگنال باید پایین باشد. علامت نهان نگاری غیرقابل مشاهده را نمی توان از رسانه های دیجیتالی حذف نمود، زیرا این سیگنال پس از جاسازی کردن، یک جزء جدایی ناپذیر از محتوای رسانه دیجیتال شده است. با این حال، می توان بوسیله برخی از روش های دستکاری و تحریف آنها را دچار تغییر کرد و غیر قابل کشف نمود که به آن حملات 3گفته می شود. یک علامت نهان نگاری، ایده آل، باید در برابر تمام حملات ممکن انعطاف پذیر باشد. اثبات مالکیت اثر حوزه کاربردی دیگر از نهان نگاری های دیجیتال غیر قابل مشاهده می باشد، که به سطح بالاتر امنیت از شناسایی مالک اثر نیازمند است. در این بررسی نهان نگاری غیرقابل مشاهده بر اساس نیرومندی در دو نوع قوی و شکننده (همانطور که در شکل نشان داده شده است)، طبقه بندی می شود
نهان نگاری غیرقابل مشاهده مقاوم (قوی):
در این گروه حذف علامت نهان نگاری توسط کاربر غیر مجاز بسیار دشوار است و بهمین ترتیب این روش در برابر حملات نهان نگاری مقاومت بالایی را داراست، و حملات هرگز بر روی تصویر نهان نگاری تاثیر نمی گذارند. هدف از الگوریتم های قوی استقامت علامت نهان نگاری در برابر تحریف ها و حملات ممکن مانند فشرده سازی ، فیلتر کردن و ایجاد نویز می باشد. ایمن و دوایت [16]یک روش نهان نگاری غیرقابل مشاهده قوی را برای محافظت از علامت نهان نگاری در برابر حملات پردازش هندسی و سیگنال پیشنهاد دادند. در این روش با استفاده از تبدیل متعامد میانی، علامت واترمارک در تصویر اصلی جایگذاری شده است. تبدیل محافظ طبیعی (NPT) به عنوان یک تبدیل واسط در بین دامنه فرکانس و دامنه فضایی مورد استفاده قرار می گیرد. دو فرم مختلف NPT بر اساس تبدیل کسینوسی گسسته و تبدیل هارتلی6 برای بهبود کیفیت تصویر شده اند. در این روش تصویر اصلی و تصویر واترمارک شده برای استخراج علامت نهان نگاری مورد نیاز می باشند. ساراجو و همکاران [17]برای مدیریت حقوق دیجینال (DRM) یک روش نهان نگاری غیر قابل مشاهده پیاده سازی نمودند. در این روش دامنه نهان نگاری غیرقابل مشاهده قوی از تبدیل کسینوس گسسته(DCT) بهمراه رمزنگاری برای محفاظت در برابر حملات استفاده شده است. برای اینکار در داخل یک تصویر رنگی یک تصویر باینری غیر قابل رویت بهمراه کلید خصوصی که برای احراز هویت ایجاد شد، جاسازی شده است.
نهان نگاری غیرقابل مشاهده شکننده:
در این روش نهان نگاری علامت نهان نگاری چندان قدرتمند نیست و ممکن است در هنگام برقراری ارتباط تصویر نهان نگاری توسط برخی حملات نهان نگاری تحت تاثیر قرار بگیرد و یا حذف شود. صبا و همکاران [18] نهان نگاری غیر قابل مشاهده در هر دو حوزه دامنه مکانی و دامنه فرکانس را ارائه دادند. روش نهان نگاری در حوزه مکانی در مقابل حملات نهان نگاری شکننده است و اطلاعات نهان نگاری را در اختیار کاربران غیر مجاز قرار می دهد. در این تکنیک از جایگذاری یک تصویر و متن با استفاده از روش جایگزینی حداقل بیت(LSB) استفاده می شود. استخراج علامت نهان نگاری غیرقابل مشاهده با استفاده از مقدار کلید انجام می شود. سومیک و همکاران [19] یک روش جدیدی را برای جایگذاری علامت نهان نگاری در تصویر میزبان با استفاده از محل های مختلف ارائه دادند. تصویر میزبان به تعدادی بلوک تقسیم شده است و تصویر علامت واترمارک در همه بلوک های موقعیت LSB جا سازی می شود. در این روش احراز هویت کاربر مجاز با استفاده از کلید پنهان و تابع هش صورت می گیرد. با ترکیب مقادیر تمام بلوک های LSB ، برای استخراج تصویر علامت نهان نگاری ، تکنیک شکننده مورد نظر توسعه داده شده است.
نهان نگاری با توجه به برنامه کاربردی
با توجه به برنامه های کاربردی، نهان نگاری می تواند به دو گروه نهان نگاری مبتنی بر منبع و نهان نگاری مبتنی بر مقصد طبقه بندی شود. در الگوریتم های نهان نگاری مبتنی بر منبع، تمامی نسخه های نهان نگاری شده تنها با یک علامت واترمارک منحصر به فرد نهان نگاری می شوند و همان سیگنال واترمارک منحصر بفرد برای شناسایی مالکیت و یا تصدیق هویت استفاده می شود. این علامت نهان نگاری صاحب محتوای دیجیتالی را شناسایی می کند. با این حال، نهان نگاری های مبتنی بر مقصد (اثر انگشت) به صورت جداگانه در هر یک از نسخه های نهان نگاری شده، علامت واترمارک مجزایی را جاسازی می کند و برای مشخص کردن خریدار یک محصول خاص و جلوگیری از یک عمل غیر قانونی(انتشار غیر قانونی) مورداستفاده قرار بگیرد. روش اثر انگشت می تواند برای نظارت بر پخش محصول دیجیتالی استفاده شود. قبل ازپخش، علامت نهان نگاری منحصر به فرد در هر فایل ویدئویی یا صوتی و یا کلیپ جاسازی می گردد. کامپیوتر های خودکار بر پخش و شناسایی زمان و جایی که هر فایل دیجیتالی ظاهر شده است نظارت می کنند[3].
2-1-7 ) خواص و ویژگی نهان نگاری دیجیتال
خواص اصلی نهان نگاری شامل نیرومندی، وفاداری، هزینه محاسباتی و نرخ مثبت-کاذب هستند.[3]با این حال، ممکن است طرح نهان نگاری تمامی این خواص را تامین نکند همچنین شاید برخی از انواع نهان نگاری ها به همه ویژگی ها نیاز نداشته باشند. برای نهان نگاری قابل مشاهده، برآورده نشدن خصوصیت وفاداری، نگران کننده نیست، اما، این ویژگی یکی از مهم ترین مسائل برای نهان نگاری غیر قابل مشاهده می باشد. برای پاسخگویی به خواص مورد نیاز نهان نگاری، طراحی نهان نگاری باید با توجه به نوع کاربرد انجام بگیرد. بعبارت دیگر، ممکن است یک خصوصیت با خصوصیت دیگر تناقض داشته باشد. مثلا افزایش قدرت و صلابت علامت نهان نگاری باعث افزایش استحکام و نیرومندی نهان نگاری می شود، اما همچنین باعث کاهش ویژگی وفاداری هم می شود. بنابراین با توجه به برنامه های کاربردی می توان بین الزامات و خواص طرح نهان نگاری تعادل برقرار نمود. در این بخش، این خواص مورد بررسی قرار می گیرند.
استحکام
در بسیاری از برنامه های نهان نگاری، انتظار می رود داده های نهان نگاری شده قبل از آنکه به گیرنده برسند، در بین راه توسط سایر کاربران پردازش شوند. برای مثال، در پخش تلویزیونی و رادیویی، رسانه نهان نگاری شده باید نسبت به فشرده سازی با اتلاف تبدیل به کار رفته در فرستنده و طرف گیرنده گیرنده ، و برخی از انتقال های افقی و عمودی انعطاف پذیر باشد. علاوه بر این، با توجه به رسانه انتقال نویز هم می تواند به داده اصلی اضافه شود. گاهی اوقات تکنیک های فشرده سازی بر روی تصاویر و فیلم ها در محیط وب استفاده می شود، بنابراین اگر علامت نهان نگاری در این فایل ها وجود دارد، باید در برابر فشرده سازی مقاوم باشد. گاهی اوقات، ممکن است بخشی از محتوای چند رسانه ای نیاز باشد، و به این ترتیب بخواهند همان بخش را از تصویر جدا کنند، که در اینصورت نیاز به استحکام در برابر حذف کردن یا یا برداشتن نیز احساس می شود. ممکن است بعدا این تصاویر چاپ و توزیع شوند. ممکن است در این مورد، اعمال برخی نویز و اصلاح هندسی بر روی تصویر رخ دهد. نسخه های کپی توزیع شده در پخش رادیویی و تلویزیونی دارای نهان نگاری های مختلفی می باشند. ممکن است فردی بوسیله متوسط نسخه های کپی، نسخه کپی موجود را برای فراهم کردن کپی نهان نگاری نشده استفاده کند، که به نام "حمله تبانی" نامگذاری می شود. علامت نهان نگاری قوی باید پس از حملات ممکن، ثابت و قابل تشخیص باقی بماند. بهر حال، این مطلب که علامت نهان نگاری در برابر تمامی حملات ممکن بدون تغییر باقی بماند غیر ممکن است و این فرضیه تا حدودی غیر ضروری و افراطی است. معیار نیرومندی برای کاربرد خاص مورد استفاده قرار می گیرد. از سوی دیگر، مفهوم نهان نگاری شکننده با معیارهای نیرومندی چالش ایجاد می کند. در این نوع از کاربردها، پس از هر حمله اعمال شده، باید بتوان علامت نهان نگاری را تغییر داد و یا از بین برد. در بسیاری از موارد کاربردی، تغییرات و پردازش بر روی سیگنال نهان نگاری بین زمان تعبیه کردن سیگنال و زمان تشخیص آن در مقصد، غیر قابل پیش بینی است، بنابر این لازم است تا علامت نهان نگاری در برابر حملات اعوجاج احتمالی مقاوم باشد. این مورد بخصوص برای شناسایی مالک ، اثبات مالکیت ، انگشت نگاری و کنترل کپی ضروری می باشد. در ضمن این مطلب برای هر برنامه ای که در آن هکرها ممکن است بخواهند علامت نهان نگاری را از بین ببرند، هم درست است.

user8614

6-2-2- روستا و جامعه روستایی 20
7-2-2- دهستان 20
8-2-2- توزیع فضایی (پراکندگی) 21
9-2-2- آموزش و پرورش 23
10-2-2- سیستم اطلاعات جغرافیایی (GIS) 24
3-2- نظریه ها و دیدگاهها 26
1-3-2- نظریه ها و دیدگاه های فضایی 27
2-3-2- سازمان فضایی و سطح بندی روستاها 34
4-2- نظریه سرمایه انسانی 36
1-4-2- تعریف و مفهوم سرمایه انسانی 37
2-4-2-سرمایه گذاری در سرمایه انسانی 37
3-4-2- تشکیل سرمایه انسانی از طریق آموزش و پرورش 38
5-2- نظام آموزش و پرورش ایران 39
6-2- مقاطع تحصیلی آموزش و پرورش در ایران 42
1-6-2- دوره ابتدایی 42
2-6-2- دوره راهنمایی تحصیلی (متوسطه اول) 42
3-6-2- دوره متوسطه عمومی 43
4-6-2- دوره پیش دانشگاهی 43
7-2- ضوابط و استانداردهای مربوط به خدمات آموزشی 44
1-7-2- استانداردهای آموزشی و تعداد دانش آموزان در مدارس ابتدایی و راهنمایی 45
8-2- مدرسه هوشمند 47
1-8-2- پیشینه هوشمندسازی مدارس 48
2-8-2- اهداف ایجاد مدارس هوشمند 49
3-8-2- پیش نیازها جهت اجرای مدارس هوشمند 50
فصل سوم:
مواد و روش ها 1-3 - پیش درآمد 52
2-3- موقعیت، حدود و وسعت منطقه مورد مطالعه 54
3-3- ویژگیهای طبیعی منطقه 55
1-3-3- زمین شناسی و ژئومورفولوژی 55
2-3-3- آب وهوا‌( اقلیم) 56
1-2-3-3- بادهای 120 روزه سیستان 62
3-3-3- منابع آب 62
4-3-3- خاکهای منطقه 64
5-3-3- وضعیت پوشش گیاهی 65
6-3-3- زندگی جانوری 65
4-3- ویژگیهای جغرافیای انسانی 66
1-4-3- بررسی وضعیت جمعیت منطقه 66
2-4-3- ترکیب جنسی جمعیت 68
3-4-3- وضعیت سواد 68
4- 4 – 3- کشاورزی 69
5-4-3- صنایع و معادن 70
6-4-3- فعالیت های عمرانی و خدماتی 71
1-6-4-3 مساکن روستایی 71
2-6-4-3- معابر و شبکه حمل ونقل 72
3-6-4-3- تأمین آب شرب 73
4-6-4-3- برق رسانی 73
5-6-4-3- خدمات بهداشتی و درمانی 73
6-6-4-3- سایر خدمات 74
7-4-3- ویژگی های فرهنگی و اجتماعی 74
8-4-3- جغرافیای تاریخی سیستان 75
9-4-3- آثار تاریخی منطقه 76
5-3- روش تحقیق 79
1-5-3- روشها و مراحل تحقیق 79
2-5-3- جامعه آماری 80
3-5-3-روش و ابزار گرد آوری داده ها 81
4-5-3- شاخص های مورد مطالعه 82
5-5-3- روش تجزیه و تحلیل اطلاعات 83
فصل چهارم
یافته های تحقیق 1-4- پیش درآمد 85
2-4- یافته های توصیفی و تحلیلی 85
1-2-4- تغییرات مربوط به تعداد جمعیت و خانوار روستاهای مورد مطالعه 88
2-2-4- مراکز آموزشی مقطع ابتدایی 91
1-2-2-4- پراکندگی و دسترسی به مدارس ابتدایی در دهستان محمدآباد 92
2-2-2-4- درجه بندی مدارس ابتدایی دهستان در مقایسه با استانداردهای آموزشی 98
3-2-2-4- تراکم دانش آموز در کلاس های مدارس ابتدایی در مقایسه با استانداردهای آموزشی 100
4-2-2-4- وضعیت فضاها و تجهیزات آموزشی مدارس ابتدایی دهستان در مقایسه با استانداردهای آموزشی 101
5-2-2-4- بررسی وضعیت کادر آموزشی و سایر کارکنان مدارس ابتدایی دهستان 105
3-2-4- مراکز آموزشی مقطع راهنمایی 108
1-3-2-4- پراکندگی و دسترسی به مدارس راهنمایی در دهستان محمدآباد 108
2-3-2-4-درجه بندی مدارس راهنمایی دهستان در مقایسه با استانداردهای آموزشی 116
3-3-2-4- تراکم دانش آموز در کلاس های مدارس راهنمایی دهستان در مقایسه با استانداردهای آموزشی 117
4-3-2-4- وضعیت فضاها و تجهیزات آموزشی در مقایسه با استانداردهای آموزشی 118
5-3-2-4- بررسی وضعیت کادر آموزشی و سایر کارکنان مدارس راهنمایی دهستان 123
4-2-4- مراکز آموزشی مقطع متوسطه 124
1-4-2-4- پراکندگی و دسترسی به مراکز آموزشی متوسطه در دهستان محمدآباد 126
2-4-2-4- تراکم دانش آموز در کلاس های مراکز آموزشی متوسطه دهستان در مقایسه با استانداردهای آموزشی 133
3-4-2-4- وضعیت فضاها و تجهیزات آموزشی در مقایسه با استانداردهای آموزشی 134
4-4-2-4- بررسی وضعیت کادر آموزشی و سایر کارکنان مدارس متوسطه دهستان 136
3-4- آزمون فرضیات 137
1-3-4- آزمون فرضیه نخست 138
2-3-4- آزمون فرضیه دوم 139
فصل پنجم
جمع بندی، نتیجه گیری و پیشنهادات 1-5- جمع بندی 143
2-5- نتیجه گیری 144
3-5- پیشنهادات 147
منابع 152
فهرست جداول
عنوان صفحه
جدول 1-1- مراکز آموزشی مورد مطالعه 14
جدول 1-2 -استانداردهای آموزشی و تعداددانش آموزان آنها در مدارس ابتدایی 46
جدول 2-2 -استانداردهای آموزشی و تعداد دانش آموزان آنها در مدارس راهنمایی 46
جدول 3-2-استانداردها و ضوابط خدمات آموزشی در مناطق روستایی کشور 47
جدول 1-3- مساحت دهستانهای شهرستان هامون در سال 1391 54
جدول 2-3- وضع جوی منطقه سیستان بر حسب ماه: سال 1389 58
جدول 3-3- ویژگیهای عناصر اقلیمی منطقه سیستان 59
جدول 4-3- آمار تعدادی از عناصر اقلیمی ایستگاه سینوپتیک زابل طی سالهای 90-1380 60
جدول 5-3- تعداد جمعیت و خانوار شهرستان هامون در سالهای 1385 ، 1390 67
جدول 6-3- وسعت و تراکم جمعیت دهستانهای شهرستان هامون در سال 1390 67
جدول 7-3- تعداد حانوار وجمعیت از نظر جنسیت در شهرستان هامون و دهستان محمدآباد در سال 1385 68
جدول 8-3- تعداد افراد باسواد و بی سواد بر حسب جنس در شهرستان هامون 69
جدول 9-3-طول محور های روستایی آسفالته شهرستان هامون در سال 1390 72
جدول 10-3- مراحل انجام تحقیق 80
جدول 1-4- طرح اتصال مدیریت آموزش و پرورش شهرستان هامون در سال تحصیلی 92-1391 88
جدول 2-4- تعداد خانوار و جمعیت روستاهای مورد مطالعه دهستان محمد آباد در سالهای 1385 و 1390 89
جدول 3-4-مقایسه تعداد آموزشگاهها و تعداد دانش آموزان مقطع ابتدایی سال 92-1391 94
جدول 4-4- آمار مدارس ابتدایی روستاهای مورد مطالعه در دهستان 97
جدول 5-4- وضعیت مدارس ابتدایی دهستان محمدآباد در سال تحصیلی 92-91 از حیث درجه استاندارد آموزشی 98
جدول 6-4- مقایسه فضاهای آموزشی مقطع ابتدایی دهستان ازنظر محوطه و زیربنا با استانداردهای آموزشی درسالتحصیلی 92-91 101
جدول 7-4- توزیع کارکنان مدارس ابتدایی دهستان محمد آباد از لحاظ جنسیت در سال تحصیلی 92-1391 107
جدول 8-4 مقایسه تعداد آموزشگاهها و تعداد دانش آموزان مقطع راهنمایی در سال تحصیلی 92-1391 112
جدول 9-4- آمار مدارس راهنمایی روستاهای مورد مطالعه در دهستان محمد آباد در سال تحصیلی 92-1391 115
جدول 10-4- مقایسه فضاهای آموزشی مدارس راهنمایی دهستان محمدآباد در سال تحصیلی 92-1391 121
جدول 11-4- آمار مدارس مراکز آموزشی متوسطه دهستان محمدآباد در سال تحصیلی 92-1391 131
جدول 12-4- مقایسه سرانه فضاهای آموزشی زیر بنا در مدارس متوسطه دهستان محمدآباد در سال تحصیلی 92-1391 (متر مربع) 135
فهرست اشکال
عنوان صفحه
شکل 1-2-اجزای یک پایگاه اطلاعاتی مبتنی بر GIS 25
شکل 2-2- مدل فون تانن 29
شکل 3-2- سلسله مراتب مکانهای مرکزی کریستالر 30
شکل 4-2 -سلسله مراتب مرکزی براساس اصول بازار یابی، ترابری و اداری 32
شکل 5-2- سطح بندی سکونتگاههای روستایی 36
شکل 1-3-نقشه تقسیمات سیاسی استان سیستان و بلوچستان 53
شکل 2-3- منحنی آمبروترمیک منطقه سیستان 57
شکل3-3- نمودار خلاصه پارامترهای محاسباتی دمای هوا در ایستگاه زابل 61
شکل 1-4- نمودار ستونی تعداد آموزشگاههای مدیریت آموزش و پرورش شهرستان هامون در سال تحصیلی 92-91 86
شکل 2-4- نمودار ستونی تعداد دانش آموزان مدیریت آموزش و پرورش شهرستان هامون در سال تحصیلی 92-91 86
شکل3-4- نمودار دایره ای درصد کارکنان مدیریت آموزش و پرورش شهرستان هامون از لحاظ مدرک تحصیلی در سال تحصیلی 92-91 87
شکل 4-4- نمودار ستونی جمعیت سالهای 1385 و 1390 روستاهای مورد مطالعه در دهستان محمدآباد 90
شکل 5-4- نقشه پراکندگی مدارس ابتدایی دهستان محمد آباد در سال تحصیلی 92-1391 93
شکل 6-4- نقشه دسترسی دانش آموزان روستایی به مدارس ابتدایی دهستان محمد آباد در سال تحصیلی 92-1391 95
شکل 7-4- نمودار ستونی درجه بندی مدارس ابتدایی دهستان محمد آباد در سال تحصیلی 92-91 در مقایسه با استانداردهای آموزشی 99
شکل8-4- نمودار دایره ای درصد کارکنان (آموزشی،اداری و خدماتی) مقطع ابتدایی دهستان محمدآباد در سال تحصیلی 92-91 106
شکل 9-4- نقشه پراکندگی مدارس راهنمایی دهستان محمد آباد در سال تحصیلی 92-91 110
شکل 10-4- نقشه دسترسی دانش آموزان روستایی دهستان محمدآباد به مدارس راهنمایی در سال تحصیلی 92-91 113
شکل11-4- نقشه پراکندگی مراکز آموزشی متوسطه دهستان محمدآباد در سال تحصیلی 92-91 127
شکل 12-4- نمودار ستونی مقایسه جمعیت دانش آموزی مدارس متوسطه دهستان محمدآباد به تفکیک رشته تحصیلی در سال تحصیلی 92-91 128
شکل13-4- نقشه دسترسی دانش آموزان روستایی به مراکز آموزشی متوسطه دهستان محمدآباد در سال تحصیلی 92-91 129

دانلود پایان نامه ارشد- مقاله تحقیق

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

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

 

فصل اول
مقدمه و کلیات تحقیق

1-1- مقدمه
لفظ آموزش وپرورش در مفهومی وسیع به کلیه فرآیندهایی اطلاق می شود که زندگی فرهنگی را برای انسان تأمین می کند (جرالد ال،1389،11).
آموزش و پرورش فرآیندی زگهواره تا گور است که در هر جامعه ایی وجود داشته و اشکال گوناگونی دارد، از یادگیری براساس تجربه های زندگی تا آموزش و پرورش آموزشگاهی، از اجتماعات صنعتی تا غیر صنعتی، از محیط های روستایی تا شهری، بنابراین آموزش و پرورش یک پدیده اجتماعی است (علاقه بند، 1372، 4) .
آموزش رسمی نهاد مهمی برای انتقال دانش و فرهنگ از نسلی به نسل دیگر و پرورش آن دسته از خصایص آدمی است که به بازده اقتصادی، ثبات اجتماعی و ایجاد دانش های جدید کمک می کند، بخشی از این دانش همان نظری است که جامعه نسبت به خود نظام مدرسه پیدا می کند، برای آنکه یک نهاد نقش مهمی در جامعه ایفا کند لازم است مشروع باشد یعنی مردمی که از آن استفاده می کنند، باید معتقد باشند که این نهاد در خدمت منافع و نیازهای آنان است (کانوی، 1367، 13).
امروزه بسیاری از متفکران و متخصصان تعلیم و تربیت که طرفدار برداشتی نو و دیدی تازه در زمینه اصلاحات آموزشی هستند، بر این باورند که برنامه ریزی اصلاحات به منظور تجدید نظر اساسی در عملکرد گذشته و کنونی نظام های تعلیم و تربیت هر کشور باید در پرتو بررسی پیشینه تاریخی تحولات آموزش و پرورش و تحلیل وضعیت کنونی نظام آموزشی صورت گیرد، زیرا در این صورت می توان با دیدی تازه و جامع عواملی را که موجب رکود فعالیتهای فرهنگی و علمی
و شکل گیری دشواریهای کنونی نظام آموزشی شده است، شناسایی کرد (کانل ، 1373، 694).
اصولاً ساختار نظام آموزش و پرورش در ابعاد دوگانه بررسی می شود که عبارتند از:
1- بعد عمودی نظام که شامل مراحل تحصیلات رسمی با توجه به سن ورود به مدرسه و تعداد سالهای تحصیل در هر مرحله تحصیلی است.
2- بعد افقی نظام آموزش و پرورش که به تقسیمات درونی هر یک از مراحل تحصیلی یا دوره های آموزشی که شامل شاخه ها و رشته های تحصیلی است، اطلاق می شود مانند رشته های نظری و فنی و حرفه ایی در دوره متوسطه (آقازاده، 1388، 23).
مسئولان برنامه های اصلاحی آموزش و پرورش ممالک موفق معتقدند که اصلاح کمی و کیفی آموزش و پرورش باید از مقاطع تحصیلی پایین تر آغاز گردد تا بتوان شرایط تحول برای مقاطع بالاتر را مهیا ساخت، آنان تأکید دارند که بازسازی و اصلاح آموزش و پرورش فرآیندی نیست که بتوان آن را با اقدام ضربتی آن هم از رأس و قلّه ی هرم آموزشی آغاز کرد، بلکه اقدام اصلاحی متناسب و سنجیده باید از قاعده هرم آموزشی یعنی از سطح آموزش قبل از دبستان و آموزش ابتدایی شروع گردد تا بتوان آن را به صورت فرآیندی فراگیر و همه جانبه به سطوح بالای آموزشی (دوره متوسطه و آموزش عالی) هدایت کرد.اما متأسفانه این توصیه کارشناسان در فرهنگ برنامه ریزی کشور ما جایگاه شناخته شده ایی ندارد (همان،1388، 221-220).
با توجه به اینکه در اصل سوم قانون اساسی جمهوری اسلامی ایران به مسئله آموزش و پرورش و تربیت بدنی رایگان برای همه در تمام سطوح تأکید شده است و همچنین سطح بالای آموزش و سواد از ملاک های توسعه انسانی کشورها محسوب می شود لذا دسترسی جوامع روستایی و شهری به خدمات آموزشی و پراکنش مناسب مراکز آموزشی از اهمیت زیادی برخوردار است.
در این پژوهش وضعیت دسترسی دانش آموزان دهستان محمد آباد شهرستان هامون در منطقه سیستان به مراکز آموزشی ابتدایی، راهنمایی و متوسطه با استفاده از روش تحلیل فضایی و نرم افزار سیستم اطلاعات جغرافیایی GIS مورد بررسی قرار می گیرد.
چارچوب اصلی این پژوهش ابتدا در فصل اول تحت عنوان مقدمه وکلیات تحقیق شامل بیان مسئله، سئوالات تحقیق، فرضیات تحقیق، اهمیت و ضرورت انجام تحقیق، اهداف تحقیق ، پیشینه ی تحقیق (مطالعات داخلی و خارجی) محدوده ی موضوعی، زمانی و مکانی تحقیق می باشد.
فصل دوم شامل مبانی نظری تحقیق است که در آن پیش در آمد، تعاریف و مفاهیم و دیدگاه ها و نظریه ها ذکر می گردد.
در فصل سوم این پژوهش بعد از پیش در آمد ابتدا کلیات جغرافیایی منطقه مورد مطالعه در قالب ویژگی های طبیعی و انسانی و سپس به بیان مواد و روش ها، جامعه آماری و روش ها و ابزار گردآوری داده ها و روش تجزیه و تحلیل اطلاعات پرداخته شده است.
فصل چهارم شامل یافته های تحقیق به صورت پیش درآمد و یافته های توصیفی بدست آمده از بررسیهای میدانی در سه مقطع ابتدایی، راهنمایی و متوسطه و آزمون فرضیات می باشد.
و فصل پنجم به جمع بندی ، نتیجه گیری و ارائه پیشنهادات می پردازد.
2-1- بیان مسئله
انسان موجودی است تغییر پذیر با توانایی های بالقوه نامحدود که این توانایی ها می تواند تحت نظام و برنامه ریزی آموزشی و پرورشی به فعل تبدیل شود و جوامع انسانی را از مواهبی بسیارگران برخوردار نماید، بهبود در نحوه انجام وظیفه، امکان استفاده بیشتر از منابع محدود داخلی، کاهش هزینه ها و سرانجام تحقق هر چه بهتر هدف های سازمانی آنگاه میسر است که قابلیتها و مهارتهای منابع انسانی براثر آموزش و بهسازی تقویت شوند تا بتوانند نقش و سهم خود را در تلاشهای توسعه ایفا کنند (میر سپاسی، 1372، 297).
در قرن اخیر گرایش شدید به آموزش و پرورش رسمی، گسترش قابل ملاحظه مراکز آموزشی را سبب گردید و برداشت جامعه را درباره ی رسالت و مسئولیت مدرسه به کلی دگرگون کرد (معیری، 1381، 23).
مربیان، مدیران و معلمان بر کارکرد مدرسه در جهت تنویر افکار تأکید می کنند، اینها مدعی اند که آموزش رسمی جز مهمی از فرآیند مادام العمر آموزش و پرورش است که نه تنها شناخت پدیده های مهم بلکه خود فرآیند یادگیری را نیز به جوانان می آموزد، کار فرمایان، مدرسه را وسیله ایی برای فراهم آوردن مهارتها و آماده ساختن جوانان برای کارکردهای اقتصادی در جامعه ای که مرتباً تکنولوژی پیچیده تر می شود، می دانند (کانوی. 1367، 13).
امروزه گروه عظیمی از مردم کشور ما نیز تحصیل و در نتیجه پیشرفت را یکی از نیازهای اساسی خود می دانند. اکنون تعداد زیادی از انسان ها بایستی از حداقل دانش روز برخوردار باشند که این حداقل از مجموع چندین برابر حداکثر چند قرن گذشته بسیار بزرگتر و بیشتر و دارای کیفیتی کاملاً متفاوت است. لازم به یادآوری است، هر چه بر تعداد جمعیت دانش آموزی افزوده می شود از کیفیت تدریس و برنامه های آموزش و پرورش کاسته می شود، از طرف دیگر بدلیل عدم توجه به خصوصیات فردی فراگیران، تعدادی از آنها درس و مدرسه را رها کرده و جزء افراد کم سواد در می آیند، لذا باید متناسب با افزایش تعداد دانش آموزان توجه به آموزش متناسب، صورت گیرد. از نقطه نظر هزینه و مخارج این حقیقت مسلمی است که بایستی هر ساله مبلغ قابل توجهی بر بودجه آموزش و پرورش افزود و اگر دخالت کشورهای استعمارگر در امور سایر کشورها نبود معقول این بود که رقم اول بودجه هر کشور به جای امور نظامی به آموزش و پرورش اختصاص یابد. در جامعه اسلامی ما توجه به آموزش و پرورش منبعث از تأکید دین اسلام و قرآن کریم و سنت و سیره پیامبر و ائمه اطهار است، لذا پرورش نیروی انسانی خلاق و هماهنگ با معنویات حکومت اسلامی رسالتی است که بر دوش دستگاه تعلیم و تربیت قراردارد و تحقق آن ضامن موفقیت سایر سازمانها و نهادهای اجرایی کشور می باشد، به عبارتی دیگر توسعه اقتصادی و اجتماعی یک کشور مرهون توسعه آموزشی و فرهنگی است (عسکری و محسنی نیا، 1373، 48) .
باتوجه به اینکه در بعضی موارد عدم ساماندهی و عدم توزیع مناسب مراکز آموزشی در دهستان محمد آباد مشاهده می شود و در برخی از روستاها کمبود فضای آموزشی وجود دارد و در برخی دیگر از روستاها، فضاهای آموزشی ساخته شده بلا استفاده باقی مانده است و همچنین در بعضی از روستاها وضعیت مدارس از استانداردهای آموزشی فاصله دارد و این موارد باعث افت تحصیلی، ترک تحصیل و بازماندن دانش آموزان از تحصیلات بالاتر می شود لذا تحقیق حاضر تحت عنوان (تحلیل فضایی دسترسی به مراکز آموزشی دهستان محمد آباد شهرستان هامون) صورت گرفته است.
3-1- سئوالات تحقیق
1- آیا پراکنش مراکز آموزشی دهستان محمد آباد از نظر فضایی، متناسب با جمعیت روستایی می باشد؟
2- بین وضعیت فضاهای آموزشی موجود دهستان ازنظرتعداددانش آموز وتجهیزات با استانداردهای آموزشی چه ارتباطی وجود دارد؟
4-1- فرضیات تحقیق
1- آرایش فضایی متناسبی بین پراکندگی مراکز آموزشی با جمعیت روستایی دهستان وجود ندارد.
2- هماهنگی زیادی بین وضعیت فضاهای آموزشی موجود دهستان ازنظرتعداددانش آموز وتجهیزات با استانداردهای آموزشی وجود ندارد.
5-1- اهمیت و ضرورت تحقیق
کارکرد آموزشی در هر سرزمین زیر بنای توسعه اقتصادی - اجتماعی می باشد، جامعه ایی که از نظر سطح سواد و تخصص از موقعیتهای مناسب برخوردار نباشد، امکان ارتقاء کیفی برای جمعیت آن وجود ندارد، بنابراین گسترش خدمات آموزشی در ایجاد زمینه های مناسب برای توسعه اقتصادی - اجتماعی نواحی روستایی لازم است (مطیعی لنگرودی، 1390، 118- 117).
یکی از ابزارهای مهم برنامه ریزی در اختیار داشتن اطلاعات و آمار از وضع موجود می باشد که به برنامه ریز این امکان را می دهد تا با بررسی مسائل و تنگناها و تجزیه و تحلیل داده های آماری امکان تدوین برنامه ایی منطبق با مقتضیات زمان و مکان را فراهم آورد. از میان انواع برنامه ریزیها، برنامه ریزی آموزشی اساسی ترین و بنیادی ترین آنها می باشد، از عناصر مهم در فرآیندهای آموزشی وجود امکانات فیزیکی نظیرساختمان، تأسیسات و تجهیزات مربوطه می باشد که تأمین آن بویژه در کشورهای در حال توسعه بدلیل محدودیت منابع مالی تنگناهایی را در امر آموزش ایجاد می نماید، در کشور ما توجه به این امر مستلزم مکان گزینی مناسب فضاهای آموزشی است تا از این طریق ضمن بهره برداری کامل از فضا و امکانات، بازدهی مطلوب از سرمایه گذاری در این بخش حاصل آید و با توجه به اینکه تحقیق علمی اساسی ترین وسیله برای کنترل، اصلاح، تغییر و توسعه تعلیم و تربیت می باشد، لذا با انجام چنین پژوهش هایی می توان بعضی از مشکلات و نارساییهای موجود در بخش آموزش و پرورش مناطق روستایی را شناسایی کرد و در جهت حل این مشکلات راهکارهایی ارائه نمود.
به عنوان مثال بررسی امکانات موجود آموزش و پرورش در کشور نشان می دهد که این نوع امکانات در روستاهای کشور کمتر از امکانات موجود در شهرها است و این مسئله از زمان های گذشته تا کنون در روند مهاجرت روستاییان به نقاط شهری تأثیر گذار بوده است.
6-1- اهداف تحقیق
1- شناسایی توزیع فضایی مراکز آموزشی موجود در دهستان محمد آباد.
2- تعیین ارتباط بین وضعیت فضاهای آموزشی موجود با استانداردهای آموزشی جهت تصمیم گیری برای آینده.
7-1- پیشینه تحقیق
بطور طبیعی هر پژوهشی در تداوم پژوهش های پیشین به انجام می رسد، هم از دوباره کاریها در آن اجتناب می شود و هم از داده های تحقیقات پیشین برخوردار می گردد، ارتقا دانش نیز به همین تداوم وابسته است. (ساروخانی، 1385، 146).
بررسیهای بعمل آمده نشان می دهد که در زمینه تحلیل فضایی و مکانی دسترسی به مراکز آموزشی پژوهش هایی انجام گرفته است که نمونه هایی از مطالعات داخلی و خارجی عبارتند از:
1-7-1- مطالعات داخلی
- ناصری وجی واد (1384) تحلیل توزیع مکانی مراکز آموزشی با استفاده ازGISرا انجام دادند، نتیجه اینکه: کاربریهای عمومی در بسیاری از شهرها قادر به ارائه خدمات مطلوب به شهروندان نمی باشند، دستیابی به چنین هدفی منوط به شناخت معیارها و ضوابطی است که در مکان یابی مراکز خدماتی مورد استفاده قرار می گیرد، براین اساس اهم مشخصه ها: سازگاری، مطلوبیت و ظرفیت است که هر یک در زیر مجموعه خود به ضوابط کمی منتهی می شود و بدین لحاظ سیستم اطلاعات جغرافیایی یا GIS مورد استفاده قرار گرفته و با استفاده از توابع تحلیل مکانی و براساس ترکیب عوامل و لایه های اطلاعاتی وضعیت موجود استقرار مدارس به لحاظ تناسب یا عدم تناسب با سایر کاربریهای شهر مورد استفاده قرار می گیرد.
- احد نژاد روشتی و همکاران (1391) در تحلیل پراکنش فضایی مراکز آموزشی منطقه 8 تبریز اعلام کردند که در این تحقیق با استفاده از روش های تحلیل نزدیک ترین همسایه و شاخص موران و با توجه به نتایج بدست آمده از مدل های ارزیابی چند معیاری و تحلیل سلسله مراتبی و ترسیم نقشه GIS مشخص شده است که بیشترین پراکنش های فضایی آموزشی در قسمت جنوب و جنوب غربی این منطقه قرار دارد و الگوی منظمی ندارد.
- غفاری گیلانی و همکاران (1390) در مطالعه مکان گزینی مدارس راهنمایی شهر آستارا به این نتیجه رسیدند که استفاده توام قواعد چند معیاری و قابلیت های GIS در انتخاب مسیر مناسب در روند ساماندهی مراکز آموزشی مؤثر است.
- محمدی و همکاران (1391) در مطالعه مکان یابی مدارس راهنمایی شهر کازرون به این نتیجه رسیدند که در شهر کازرون کمبود مدارس راهنمایی و توزیع ناعادلانه آنها به شدت احساس می شود و با استفاده از سامانه اطلاعات جغرافیایی GIS و مدل همپوشانی شاخص ها بهترین مکان ها برای احداث مدارس راهنمایی پیشنهاد شده و اولویت بندی نیز صورت گرفته است.
- فرج زاده اصل و رستمی (1383) توزیع مراکز آموزشی در سطح شهرک معلم کرمانشاه را با استفاده از GIS برای مدارس ابتدایی، راهنمایی و دبیرستان به تفکیک پسرانه و دخترانه ارائه کردند، نتایج نشان می دهد شهرک معلم کرمانشاه با کمبود فضای آموزشی مواجه است و نیازمند مکان های جدید برای احداث مدارس است.
- معصومی و فرج زاده در سال 1385 تحلیل فضایی کتابخانه های عمومی منطقه 12 تهران را با استفاده از GIS انجام دادند، نتیجه اینکه: با وجود کم بودن جمعیت منطقه 12 تهران نسبت به سایر مناطق، ولی تعدادکتابخانه ها از فراوانی بیشتری برخوردار است و کتابخانه های موجود، توزیع فضایی مناسبی ندارند و دسترسی به کتابخانه ها نیز در وضعیت مطلوبی قرار ندارد.
- نسترن (1382) در پژوهشی تعادل فضایی و پراکندگی نماگرهای آموزشی در مناطق شهری اصفهان را تبیین کرده و ضمن به تصویر کشیدن عدم تعادل در توزیع فضایی شاخص های آموزشی شهر اصفهان، راهکارهای دستیابی به وضع مطلوب و توزیع بهینه شاخص ها و زمینه های مناسب محرومیت زدایی را مورد بحث قرار داده است.
- اکبری (1390) در تحلیل فضایی و برنامه ریزی نارسائی های مراکز خدمات شهری یاسوج به این نتیجه رسید که شهر یاسوج به تناسب شدت گیری توسعه ی کالبدی و افزایش جمعیت از نظر ارائه خدمات شهری دچار نارسایی است و نتیجه این نوع توسعه کالبدی شتاب انحراف از استاندارد شاخص های خدماتی بوده است.
- کریمیان بستانی (1390) روند توزیع مراکز آموزشی در شهر زاهدان با تأکید بر عدالت اجتماعی را طی سال های 88-1380 بررسی نمود، نتایج تحقیق نشان می دهد: توزیع کنونی مراکز آموزشی در شهر زاهدان نه تنها در مناطق سه گانه متفاوت است بلکه طی سال های 88-1380 از روند نابرابری تبعیت نموده است، رشد ناموزون شهر نشینی در شهر زاهدان زمینه ساز نابرابری اجتماعی بویژه در امکانات آموزشی در بین شهروندان بوده است. همچنین، روند توزیع امکانات آموزشی به سوی عدم تعادل و تمرکزگرایی در منطقه2 است زیرا ضریب جینی در سال مبدأ محاسبه 985% و در سال مقصد 978% می باشد که حاکی از بیشتر شدن شکاف برخورداری از خدمات آموزشی بین مناطق شهری زاهدان است و با این روند شهر به سوی عدم تعادل پیش می رود و در نهایت دستیابی به مقدمات عدالت اجتماعی و توسعه پایدار در این شهر مشکل خواهد بود.
2-7-1- مطالعات خارجی
Moller (1998) مکان یابی مراکز آموزشی را در شهر کپنهاک دانمارک تحلیل کرده است. وی در این تحقیق الگویی برای مکان یابی فضاهای آموزشی ارائه کرده که بر مبنای محدوده بندی ثبت نامی فضاها با توجه به مسیرهای انتخابی صورت گرفته است.
Kucerova and kucera ( 2012 ) در تحقیقی با عنوان تغییرات در توزیع فضایی مدارس ابتدایی و اثر آنها بر جوامع روستایی به این نتیجه رسیدند که مدارس روستایی سازمان هایی فرهنگی، اجتماعی و آموزشی کاملی می باشند که از بسیاری از جهات با مدارس شهری متفاوت می باشند، نزدیکی و دسترسی به آنها اثرات فراوانی بر عملکردهای جوامع روستایی و زندگی روستاییان دارد، در نتیجه تغییر کلی جامعه، بهبود در حمل و نقل و کاهش جمعیت در مناطق خارج از شهر، تعداد مدارس ابتدایی همراه با متراکم شدن آنها در مناطق پرجمعیت تر کاهش می یابد. تأثیر نزدیکی مدارس بر زندگی روزانه در جوامع روستایی در مناطق خارج از شهر در مقایسه با وضعیت شهرهایی که در طی دوره مشاهده به صورت دموکراتیک اداره شدند تغییراتی نشان نداد.
Wang and Luo ( 2005) ارزیابی عوامل فضایی و غیر فضایی برای دسترسی به خدمات بهداشتی و سطح بهداشت را انجام دادند، نتیجه آنکه اوضاع نامساعد اجتماعی، اقتصادی، آموزشی و موانع فرهنگی مثل کمبود مدرسه در مناطقی که از لحاظ دسترسی به خدمات بهداشتی و درمانی ضعیف هستند می تواند موثر باشد.
در مطالعه سازمان یونسکو (1996)، سطح بندی حوزه نفوذ هر یک از مدارس در نقاط شهری براساس فاصله و زمان انجام شده است، در این پژوهش، مناطق کمبود و مازاد مدارس با استفاده از سیستم اطلاعات جغرافیایی تعیین و با تحلیل های شبکه مسیرهای بهینه برای دسترسی به فضاهای آموزشی مشخص شده است.
Gordon and Monastiriotis ( 2006 ) در تحقیقی با عنوان (آموزش، مکان ، آموزش: تحلیلی فضایی از نتایج آزمون مدارس راهنمایی انگلیسی) به این نتیجه رسیدند که رابطه بین جغرافیا و مدرسه ارتباطی دو جانبه می باشد، از یک طرف گمان می رود که نرخ رتبه های بالای امتحانی در سطح منطقه ایی مرتبط با ترکیب عالی و مناسب مسکونی، اجتماعی و همچنین مرتبط با عملکرد اقتصادی قوی تر می باشد، از طرف دیگر، ترکیب جمعیت منطقه ایی، فشارهای بازار کار و سیاستهای آموزشی منطقه ایی هم بر نرخ موفقیت مدرسه و هم بر شرایطی که تحت آن مدارس عمل می کنند تاثیر می گذارد.
Oakes (2006) در پروژه - ریسرچای تحت عنوان ( استراتژی های فرهنگی و توسعه: مفاهیمی برای مناطق روستایی چین) به این نتیجه رسید که استراتژی توسعه فرهنگی و آموزشی در روستاهای چین نشانه ی توسعه اقتصادی است.
Muleya (2006) طی تحقیقی که در مناطق روستایی زامبیا انجام داده است، مشکلات سکونتگاههای روستای را در مسائلی از قبیل دسترسی به مراکز و تسهیلات آموزشی، بهداشتی، مقاومت ساختمانها، حمل و نقل و زیست محیطی یافته است، در این راستا فرآیند برنامه ریزی را از دو بعد کاربری اراضی و برنامه ریزیهای اقتصادی، اجتماعی و آموزشی دانسته است.
8-1- محدوده موضوعی، زمانی و مکانی تحقیق
آموزش و سواد، دو مقوله اساسی در توسعه فرهنگی و زمینه ساز دستیابی به توسعه پایدار انسانی به شمار می روند، سواد و آموزش بالاتر زمینه دستیابی به شغل بهتر، شرایط بهتر زندگی و انسانی تر کردن زندگی را فراهم می سازد و اجتماعی معقول تر و فضای متعادل را فراهم می آورد. نابسامانی در توزیع مناسب مراکز آموزشی و فقدان یک منطقه بندی مناسب در توزیع امکانات آموزشی و فاصله از استانداردهای آموزشی باعث دوری سکونتگاهها از عدالت اجتماعی خواهد شد، بر این اساس این تحقیق در صدد شناسایی توزیع مراکز آموزشی و بررسی ارتباط بین وضعیت فضاهای آموزشی با استاندارد های آموزشی در روستاهای دهستان محمد آباد شهرستان هامون می باشد. در بررسی موضوع این پژوهش بعد از تصویب طرح پیشنهادی در خرداد ماه 1392، عملیات بررسی منابع مکتوب و جمع آوری داده ها و اطلاعات مرتبط با موضوع از همان خردادماه شروع شد و پس از تدوین کلیات تحقیق و مبانی نظری موضوع تحقیق در قالب فصول 1 و 2 از شهریورماه هم مطالعات میدانی و حضور در روستاها برای جمع آوری اطلاعات مربوط به شاخص های تحقیق و توزیع فضایی مراکز آموزشی انجام گرفته است. مکان های مورد مطالعه عبارتند از کلیه مراکز آموزشی دهستان محمد آباد شهرستان هامون به تفکیک مدارس ابتدایی، راهنمایی و متوسطه که اسامی روستاهای دارنده این مراکز در جدول شماره 1-1 ذکر شده است.
جدول 1-1- مراکز آموزشی مورد مطالعه
ابتدایی
تمبکا، فیروزه ای، باغک، کیخا، دهکول، بهرام آباد، دهمیر، دک دهمرده، ابراهیم آباد، عباسیه، حمزه آباد، ذوالفقاری، شهرک بزرگ، چهارخمی، گزموم، پل اسبی، ده رضا، کوشه سفلی، کوشه علیا، سدکی، آخوند غلامی، توتی، دولت آباد، دیوانه و محمد آباد
راهنمایی فیروزه ای، کیخا، بهرام آباد، ابراهیم آباد، ذوالفقاری، شهرک، کوشه سفلی، سدکی، شهریاری، آخوند غلامی، توتی، دولت آباد، چهار خمی و محمدآباد
متوسطه سدکی، توتی، دولت آباد، تمبکا و محمد آباد
فصل دوم
مبانی نظری تحقیق

1-2- پیش درآمد
در راستای تبیین و ارائه چارچوب نظری تحقیق، این فصل به دو بخش جداگانه تقسیم شده است بخش اول تعاریف و مفاهیم: در این بخش محقق بر آن است تا به تعریف مهمترین واژه ها و مفاهیم مرتبط با موضوع از جمله فضا، فضای جغرافیایی، تحلیل فضایی، دسترسی، روستا، جامعه روستایی، دهستان، توزیع فضایی، آموزش و پرورش و سیستم اطلاعات جغرافیایی (GIS) بپردازد.
و بخش دوم دیدگاهها و نظریه ها: در این بخش سعی بر آن است تا به تحلیل دیدگاهها و نظریه های ارائه شده در راستای موضوع تحقیق پرداخته شود.
2-2 تعاریف و مفاهیم
1-2-2- فضا
فضا یکی از پیچیده ترین واژه های علمی است که در بین علوم مختلف با برداشتهای متفاوتی مصطلح بوده و در قلمرو هر علم تعریف خاصی از آن ارائه شده است. مفهوم فضا درابعاد وسیع و جامع خود، تجلی گاه رابطه میان تمام فعالیتهای انسانی است. واژه نامه نوین جغرافیایی فضا را پهنه ای از سرزمین تلقی می کند که در صحنه آن نظام های جریانی و فعالیتی، صورت بندیهای خاص خود را خلق می کنند. تعریف دیگر فضا عبارت است از گستره ی پیوسته ایی که در آن اشیاء و پدیده ها قرار گرفته و حرکت می کنند (آسایش و مشیری، 1389، 70) .
برخی از نویسندگان مانند اولمن فضا را مترادف با واژه ی موقعیت یعنی جایی که رابطه ی بین مکان ها را ممکن می سازد تعریف کرده است (رضوانی، 1391، 87).
2-2-2- فضای جغرافیایی
در جغرافیا، مفهوم فضا، به صورت علمی تقریباً از دهه ی 1950، با پروژه - ریسرچفرد کورت شیفر در مورد استثناگرایی در جغرافیا وارد ادبیات جغرافیایی شد. در جغرافیا، مفهوم فضا به دو صورت بکار گرفته می شود:
1- فضای مطلق که دارای کیفیت عینی، واقعی، مشخص و طبیعی می باشد.
2- فضای نسبی که بطور مداوم در اثر نیازهای اجتماعی، اقتصادی و شرایط تکنولوژیک در وسعت و فرم تغییر می یابد (شکویی، 1386، 286).
فضای جغرافیایی، فضایی است که مکان آن در زمین قابل تعیین است و از مجموعه ایی از مناسبات ترکیب پذیرفته و متحول می شود. فضای جغرافیایی فضایی است که مرحله ایی از دگرگونی را پشت سر نهاده و وجه مرئی آن را چشم انداز تشکیل می دهد، در جغرافیا، فضای جغرافیایی شامل فرآیندهای طبیعی تغییر یافته بوسیله انسان، شرایط اجتماعی تولید و تقسیم اجتماعی کار در یک مجموعه نظام یافته می باشد. بطور کلی فضای جغرافیایی ، تجلی گاه رابطه تمام فعالیتهای انسانی و مبین سطوح توسعه یافتگی جوامع می باشد (آسایش و مشیری، 1389، 71 -70).
3-2-2- تحلیل فضایی
روشی است برای تحلیل و تفسیر پدیده ها و نقاط که در مکان ها و فضاها پراکنده اند. یکی از ابزارهای تحلیل فضایی سیستم اطلاعات جغرافیایی (GIS) است.
جغرافیای انسانی را می توان به عنوان نوعی هندسه یعنی دانش فضایی به شمار آورد، فضایی که در آن نقاط، ساکنان و واقعیتهای جغرافیایی پراکنده شده اند و با چنین برداشتی می توان به تحلیل فواصل، تصاویر، ثابتها و متغیرها پرداخت، در تحلیل فضایی از داده های آماری استفاده می شود و فرجام کار آن به تمهید الگوهایی می انجامد که در نهایت، در امر سازماندهی یک سرزمین به کار می آیند (دروئو،1371،61).
4-2-2- روش تحلیل فضایی
در روش تحلیل فضایی ارتباط بسیار قوی میان انسان و محیط او برقرار می گردد. این تکنیک و روش های متداول آن به محققان کمک می نمایند، تا عناصر فضایی تشکیل دهنده محیط را شناسایی نموده و ضمن برقراری ارتباط متقابل میان عناصر، تحلیل جامعی از محیط به عمل آورند. مهمترین بعد فضایی، استفاده از رویکرد مطالعه انسان و پدیده های فیزیکی محاط بر آن است. با این روش، می توان به مکان رخداد پدیده ها آگاهی پیدا کرده و به چرایی این رویداد پاسخ داده شود: تحلیل فضایی در حقیقت مجموعه ایی از ابزارها، فنون و روش شناسی است که از طریق علم اطلاعات جغرافیایی انجام می پذیرد. در این تحلیل مجموعه ای فضایی از رفتار انسان مورد توجه قرار گفته، و امکان مطالعه در توزیع فضایی، الگوها و فرآیندهای مرتبط با پدیده های اجتماعی، اقتصادی، جمعیتی و جغرافیایی مهیا می گردد. مهمترین ابزارهایی که در تحلیل فضایی به کار گرفته می شوند، سیستم های اطلاعات جغرافیایی، سیستم های تعیین موقعیت جهانی، سنجش از دور و آمار فضایی است (ذاکری، 1383، 93).
5-2-2- دسترسی
وجود یک تعریف قابل قبول برای دسترسی مشکل است زیرا دسترسی توسط برخی عوامل تحت تأثیر قرار می گیرد. دسترسی به مفهوم کاهش فاصله مکانی بین محل زندگی و تمرکز تسهیلات و خدمات و محل کار است، یعنی افراد متقاضی در کوتاهترین فاصله مکانی- زمانی (فضایی) به تسهیلات عمومی دسترسی داشته باشند که این امر به طور طبیعی مسأله عدالت اجتماعی و فضایی را در سطح مناطق مختلف برقرار می سازد. بطور کلی دسترسی به عنوان آزادی یا توانایی مردم برای برآوردن نیازهای اساسی به خاطر حفظ کیفیت زندگی تعریف شده است (رهنما و ذبیحی، 1390، 7).
در تحلیل سهولت دسترسی، عامل زمان- فاصله در دسترسی به خدمات تعیین می شود و برنامه ریزان و جغرافیدانان می توانند ضعف یا فقدان یا گسترش خدمات را در توسعه ی روستایی در یابند، همچنین ظرفیت سرمایه گذاری در بخش های ویژه برای افزایش سهولت دسترسی خانواده های روستایی و کاهش شکاف در عرضه ی خدمات بین خرده نواحی داخل ناحیه بخوبی مشخص می گردد (شکویی، 1373، 325).
6-2-2- روستا و جامعه روستایی
عدد جمعیت، نوع معیشت، وجود شهرداری، ساخت اجتماعی و اقتصادی از شاخص هایی هستند که می توانند مبنای تعریف روستا محسوب گردند. و در بعضی از منابع در تعریف روستا آمده است، روستا به جایی گفته می شود که شغل اکثریت مردم کشاورزی است در تعریف دیگر که امروزه ملاک تمایز شهر از روستا در ایران محسوب می شود وجود شهرداری است و براین اساس به سکونتگاههایی که شهرداری نداشته باشند روستا اطلاق می شود (وثوقی، 1369، 11).
در سال 2002، ویلیام وکاتچین، بیان کرده اند که نباید روستا را به سادگی در قالب دسته ایی از امور قابل مشاهده و توصیفی تعریف کرد. تعریف روستا باید شامل یک کلیت، محلی بودن و فعال بودن باشد که نشان دهنده ی ترکیب منحصر به فردی از نمایش جهانی است. تعاریف روستا بر پایه ویژگی محلی و مکانی قرار دارد که اثر آن در ساختارهای اصلی در سطح محلی از قبیل نمایش اجتماعی وجود دارد(Williams and Cutchin, 2002, 112-113).
جامعه روستایی به گروهی از انسان ها اطلاق می شود که دارای نحوه زندگی مشابه، زبان، آداب و رسوم و مقتضیات اجتماعی مشترکند. شیوه زندگی افراد در جامعه روستایی، عموما غیر رسمی است و چنین جوامعی دارای آداب و رسوم قوی و پایداری هستند (اشرفی، 1388، 115).
7-2-2- دهستان
دهستان از به هم پیوستن چند روستا، مکان و مزرعه ی همجوار در یک محدوده ی جغرافیایی معین تشکیل می شود که از لحاظ محیط طبیعی و انسانی همگن بوده و امکان خدمات رسانی و برنامه ریزی در سیستم و شبکه واحدی را فراهم می نماید. حداقل جمعیت دهستان با در نظر گرفتن وضع پراکندگی و اقلیمی کشور به سه درجه ی تراکمی زیاد (8000 نفر)، متوسط (6000 نفر) و کم (4000 نفر) تقسیم می گردد. مرکز دهستان، روستایی از همان دهستان است که مناسبترین مرکز خدمات روستایی آن محدود ه باشد (با در نظر گیری موقعیت یک نقطه از همان مجموعه با رعایت سهولت دسترسی و میزان جمعیت). برای ایجاد سهولت در خدمات رسانی و دسترسی، ارگان های ذیربط موظف اند نسبت به جذب تدریجی مزارع و مکان ها و روستاهای کوچک و همجوار که چندان آباد نیستند، در مراکز دهستانها و یا روستاهای بزرگ اقدام نمایند. در تعیین محدوده ی دهستان شاخص های اوضاع طبیعی منطقه از جمله حوضه آبخیز، پستی و بلندی و آب و هوا باید رعایت گردد (رهنمائی، 1369، 50-49).
دهستان قسمتی از تقسیمات کشوری است که معمولاً از چند روستا یا ده تشکیل می شود و خود قسمتی از یک بخش است و دهستان بوسیله ی دهدار اداره می گردد (جعفری، 1363، 61).
8-2-2- توزیع فضایی (پراکندگی)
چگونگی قرارگیری عناصر، پدیده ها ، نقاط و مکان ها بر روی سطح زمین، پراکندگی یا توزیع فضایی نامیده می شود. پراکندگی جغرافیایی از ارکان مهم و عمده ی مطالعات جغرافیایی بوده، به فهم و ادراک و بررسی خصوصیات موقعیت های جغرافیایی کمک می کند. به طور معمول جغرافیدانان از نقشه ها برای نشان دادن توزیع جغرافیایی پدیده ها در روی سطح زمین یا قسمتی از آن استفاده می کنند. جغرافیا، پدیده ها و فرآیندهایی را که به شکل همسان بر سطح زمین پراکنده نشده اند، مطالعه می کند. شرایط خاص مکان ها به شکل شگفت آوری بر پراکندگی مردم بر سطح زمین تأثیر می گذارد.پراکندگی انسان ها بر فعالیتهای اقتصادی و اجتماعی هم اثر گذاشته است. علت پیدایش جغرافیا این است که ویژگی های محیط کره زمین و مردمی که درآن زندگی می کنند، از جایی به جای دیگر تفاوت دارد. بنابراین جغرافیا بر گونه گونی سطح زمین تأکید می ورزد و به مطالعه پراکندگی عواملی می پردازد که سبب تمایز یک قطعه زمین، از قطعه دیگری می شوند. درک پراکندگی عوامل جغرافیایی در روی سطح زمین، پیش نیاز درک کره زمین و انسان های ساکن آن است، زیرا این پراکندگی شرایط متفاوتی را ایجاد می کند که بر حیات در مکان های خاص تأثیر می گذارند. جوهر یک عامل جغرافیایی ایجاب می کند که آن عامل به صورت بی قاعده ایی روی سطح زمین، توزیع شده باشد ، به طرقی که سبب تمایز سطح زمین شود. یک مفهوم بنیادی از جغرافیا این است که برای دریافت پدیده ها و فرآیندها در هر مکان، به این تفاوتها یک ویژگی بارز ببخشد. این امر که برخی از مکان ها نسبت به مکان های دیگر برای مقاصد خاصی، بهتر است، برای مردمی که روی زمین زندگی می کنند، اهمیت خاصی دارد. به طور معمول توزیع فضایی دارای سه ویژگی است:
الف- تراکم نسبی: شامل تعداد پدیده ها و عناصر مورد مطالعه، تقسیم بر مساحت منطقه مورد مطالعه است.
ب- تفرق: بر خلاف تمرکز، شاخصی است که مقدار پخش یک پدیده و میزان پراکندگی یا تمرکز آن را در یک منطقه یا مکان نشان می دهد.
ج- بافت: طرز قرارگیری هندسی عناصر و پدیده ها را در فضا، بافت گویند که از جمله آنها می توان بافت خطی، بافت متمرکز و بافت متفرق را نام برد (پور احمد، 1388، 103-101).
عوارض طبیعی و پدیده های انسانی بطور یکسان و یکنواخت در نواحی جغرافیایی دیده نمی شوند بلکه پراکندگی آنها از نظر نوع و شکل به صورت نامساوی انجام می گیرد بطوری که در بعضی نواحی وجود پاره ایی از عوامل طبیعی و انسانی در سطوح گسترده تر و در بعضی دیگر به صورت محدودتر ظاهر می شوند. گاهی نیز ناحیه ایی فاقد یک یا چند پدیده ی طبیعی و انسانی است، علل پیدایش، ظهور، تکوین و همچنین عدم وجود آنها در مقیاسهای ناحیه ایی مورد مطالعه ی جغرافیا است (شکویی، 1364، 44).
9-2-2- آموزش و پرورش
برای واژه آموزش و پرورش تعاریف زیادی در منابع مختلف ذکر شده است اما در ذیل 3 مورد از این تعاریف ذکر شده است:
جان دیویی: آموزش و پرورش دوباره ساختن یا سازمان دادن تجربه است، به منظور اینکه معنای تجربه گسترش پیدا کند و برای هدایت و کنترل تجربیات بعدی، فرد را بهتر قادر سازد.
ژان ژاک روسو: آموزش و پرورش هنر یا فنی است که به صورت راهنمایی یا حمایت نیروهای طبیعی و استعدادهای فراگیر (متربی) و با رعایت قوانین رشد طبیعی و با همکاری خود او برای زیستن تحقق می پذیرد.
امیر حسین آریان پور: آموزش و پرورش عبارت است از فرآیند هدایت و جهت دهی عمدی تجارب انسانی.
10-2-2- سیستم اطلاعات جغرافیایی (GIS)
تمامی علومی که به نحوی با GIS در اتباط هستند ، نظیر جغرافیا،برنامه ریزی شهری، عمران، کشاورزی، جنگلداری، محیط زیست، زمین شناسی و... هر کدام تعاریفی ازGISدارند، اما در اینجا چند تعریف از نظر علوم جغرافیایی ذکر شده است:
سیستم اطلاعات جغرافیایی (GIS) سیستمی است برای جمع آوری، ذخیره سازی، کنترل، ادغام، پردازش، تحلیل و نمایش داده هایی که مرجع آنها زمین می باشد. سیستم اطلاعات جغرافیایی، یک فناوری اطلاعاتی است که داده های فضایی و غیر فضایی را ذخیره، تحلیل و نمایش می دهد. سیستم اطلاعات جغرافیایی، یک سیستم مدیریت پایگاه اطلاعات برای وارد کردن، ذخیره، بازیافت، تحلیل و نمایش اطلاعات فضایی (بعد مکانی) می باشد. آنچه از همه ی این تعریف استنباط می شود این است که GIS اولاً یک سیستم است که شامل اجزای منسجمی است که برای هدف خاصی تنظیم شده اند. ثانیاً نیاز به داده ها دارد که این داده ها فضایی و غیر فضایی هستند و می توانند نگهداری و بازیابی شوند.ثالثاً قدرت تحلیل دارد و می تواند بین داده های فضایی و غیر فضایی ارتباط منطقی برقرار کند(آسایش ومشیری،1389،277).
اهداف یک پایگاه اطلاعاتی مبتنی بر GISعبارتند از:1- گسترش بهره وری در به کارگیری نقشه ها و اطلاعات جغرافیایی2- بهبود مدیریت اطلاعات جغرافیایی3- ایجاد شیوه های راهبردی برتر در استفاده از اطلاعات جغرافیایی به منظور تقویت فرآیند تصمیم گیری(همان،1389،288).
امکانات سیستم اطلاعات جغرافیایی عبارتند از:1- انجام عملیات فضایی: بوسیله این سیستم امکان تحلیل همگانی و فضایی عوارض و روابط میان آنها براساس مختصات جغرافیایی وجود دارد2- ارتباط و پیوند بین انواع اطلاعات: در این سیستم، امکان ذخیره انواع اطلاعات و انواع نقشه های شماتیک به شکل فایلهای رایانه ایی وجود دارد. یک سیستم اطلاعات جغرافیایی می تواند پنج عمل اصلی زیر را بر روی داده های مکانی و غیر مکانی انجام دهد: دریافت، ذخیره، پردازش، تحلیل و خروجی.

مهمترین استفاده و کاربردGISربط داده های کمّی و کیفی به مکان و فهم رابطه های موجود بین مکان ها است. اجزای یک پایگاه اطلاعاتی مبتنی برGISمانند سه رأس یک مثلث هستند که با نبود هر یک از آنها مثلث پایگاه اطلاعاتی ناقص خواهد شد. این اجزا که در شکل 1-2 دیده می شوند عبارتند از موقعیت مطلق، موقعیت نسبی و ویژگیها(همان،1389،279).
شکل 1-2- اجزای یک پایگاه اطلاعاتی مبتنی بر GIS

منظور از موقعیت مطلق مختصات جغرافیایی x و yاست، و منظور از موقعیت نسبی، موقعیت توپولوژیک عارضه است یعنی موقعیت عارضه مورد نظر نسبت به سایر عوارض مجاور و منظور از ویژگیها چیستی آن عارضه است. این اطلاعات، معمولاً به صورت نقشه های مختلفی که نشانگر شرایط توپوگرافی، منابع آب، نوع خاک، جنگل، مراتع، اقلیم، زمین شناسی، جمعیت، املاک، تقسیمات کشوری و پدیده های زیر بنایی می باشد و به وسیله قابلیتهای انطباق و ترکیب اطلاعات فضایی و غیر فضایی GIS ارائه می گردد. این سیستم ابزار ایده آلی برای تجزیه و تحلیل داده های جغرافیایی، محیطی و فضایی و پیوند آنها با اطلاعات اجتماعی و اقتصادی محسوب می شود (همان،1389،280).
3-2- نظریه ها و دیدگاهها
نظریه (تئوری) در لغت به معنای اندیشیدن و تحقیق آمده است که از تئوریای یونانی گرفته شده است. با گسترش علوم، مفهوم این واژه نیز توسعه یافته و به اندیشیدن و تحقیق درباره ی هر مسئله ایی اطلاق شده است (توسلی، 1373، 204).
نظریه، مجموعه ایی از گفتارهایی است که بر مبنای قواعد منطبق با یکدیگر در ارتباط باشد و مبین بخشی از واقعیت گردد. در این تعریف، تأکید بر چند نکته زیر موضوع بحث را روشن می سازد:الف- نوع خاصی از گفتارها به عنوان عنصر اساسی نظریه ب- ارتباط میان این گفتارها بر مبنای قواعد منطبق (قیاس) ج- تبیین واقعیت (از راه قیاس) به عنوان هدف د- تطبیق نظریه با واقعیت (شکویی، 1364، 89).
البته شکی نیست که هر نظریه ایی در پی کشف حقیقت و قراردادن آن در حیطه عمل و تجربه است تا بتوان صحت و سقم آن را مشخص کرد، چرا که نظر و عمل مکمل یکدیگر هستند، هر چند برخی تعاریف بر نظری یا عملی بودن صرف آن تأکید می نماید (پاپلی یزدی و ابراهیمی، 1381، 12).
دیدگاه را می توان بر مبنای تفکرات افراد یا گروهها طبقه بندی کرد. گروه های ذینفع، طبقات اجتماعی، پیروان فرهنگ ها و خرده فرهنگها، هر یک از دیدگاه خاصی تبعیت می کنند. افتراق در ادراکات، اعتقادات و نگرشها، در شکل گیری دیدگاهها، نقش عمده ایی دارند. از آن میان در مفهوم دیدگاه ، دو عامل بیش از همه مهم به نظر می رسد:1- طبقات اجتماعی2- فرهنگها (شکویی، 1386، 122).
1-3-2- نظریه ها و دیدگاه های فضایی
دیدگاههای فضایی یکی از مهمترین مباحثی است که از نیمه دوم قرن بیستم به صورت گسترده ایی در مطالعات جغرافیایی رواج یافته است. از دهه 1950، جغرافیا به عنوان علم فضایی ، ابتدا در دانشگاه واشنگتن واقع در سیاتل آمریکا مورد توجه قرار می گیرد . این مکتب جغرافیایی می گوید : ابعاد فضایی سطح سیاره زمین موضوع مهم در علم جغرافیا است و در جهت تحلیل آن، به آمارها، نظریه ها، کامپیوتر، ساخت مدلهای جغرافیایی و ریاضی، نظریه مکان مرکزی، نظریه های اقتصادی، روش های کمی و بلاخره به تحلیل سیستمی نیازمندیم. در تحلیل فضایی، الگوهای سکونتگاهی، تدوین نظام فضایی در میزان جمعیت به وسعت مکان شهرها ، شهرکها و روستاها، محلات و مراکز ناحیه ای مورد تأکید قرار می گیرد(خانی،1371،100).
فرد کورت شیفر یکی از پیشگامان مهم مکتب تحلیل فضایی می گوید: در جغرافیا، باید تأکید بیشتر روی آرایش و انتظام پدیده ها در یک مکان صورت گیرد و توجه کمتری به خود پدیده ها معمول گردد (همان، 1371، 102).
یکی از نظریه ها و دیدگاههای فضایی مربوط به موضوع این تحقیق پراکندگی فضایی است: از نظر دیویدهاروی ، به تعداد عملکردهای انسانی و فرآیندهای اجتماعی فضاهای نسبی وجود دارد، در دیدگاه علم فضایی، مردم در فضاهای نسبی زندگی می کنند. پراکندگی فضایی، مجموعه ایی از واقعیتهای عینی است. هر یک از این واقعیتهای عینی، دارای محل استقرار ویژه و یک سطح مشخص می باشد. پراکندگی فضایی واقعیتهای عینی، بد انسان آرایش یافته است که می توان از نظر تراکم، الگویابی و پخش آنها به تحلیل و تدوین قوانین مربوطه پرداخت. در اغلب موارد، در شناخت پراکندگی فضایی، تنها روی یک پدیده ی واحد تأکید می کنند تا در جستجوی قوانین و صورتبندی پراکندگی فضایی پدیده، توفیق یابند. تصمیم گیری، ساز و کار اساسی در همه مسائل جغرافیایی است، در جغرافیا تصمیم گیری تأثیرات خود را در پراکندگی فضایی فعالیتهای انسانی، به صورت نمودی عینی ظاهر می سازد. مثلاً تصمیم گیری در مورد کاربری زمین در مزارع، چهره های مختلف جغرافیایی خلق می کند. از این رو، حاصل تصمیم گیری، بوسیله ی گروهها، افراد و سازمانهای دولتی، شکل گیری مجدد جغرافیایی است. روشن است که تصمیم گیریهای گروهی، فردی و دولتی، در زمینه محل استقرار فعالیتهای انسانی و یا کاربری زمین، در خلأ فکری صورت نمی گیرد، بلکه هر تصمیم گیری از یک سیاست یا ایدئولوژی و تفکر خاص تأثیر می پذیرد، یعنی در هر تصمیم گیری، همه ی شرایط محیطی، فرهنگی واقتصادی که تصمیم گیرندگان در داخل آن عمل می کنند تأثیر گذار می باشد. پراکندگی پدیده های جغرافیایی یا فعالیتهای اقتصادی، در سراسر سطح زمین و یا در داخل یک ناحیه، تحت شرایطی، شکل گیری الگوها را امکان پذیر می سازد. در سطح زمین، هر الگوی فضایی، غالباً از سه فرم هندسی نقاط (گره ها)، خطوط و حوزه ها و یک سطح جغرافیایی تشکیل می شود و محصول فرآیند فضایی ساختار فضایی است که در آن ، فضا بوسیله فرآیندهای اجتماعی، اقتصادی و طبیعی سازمان می یابد. این سازمان یابی از محل استقرار عناصر و اجزاء داخلی یک پراکندگی فضایی تأثیر می پذیرد. محل استقرار هر جزئی نسبت به هر یک از اجزا دیگر و جایگاه هر جزئی نسبت به همه ی اجزا، با هم و توام سازمان یابی فضایی را شکل می دهند. در واقع، ساختار فضایی، از آرایش و سازمان یابی پدیده ها که نتیجه ی فرآیندهای طبیعی، اجتماعی و اقتصادی است بوجود می آید (شکویی، 1386، 295-289).
نظریه و دیدگاه فضایی دیگری که مرتبط با موضوع این تحقیق می باشد نظریه مکان های مرکزی است نخستین تلاش برای شرح الگوهای مکانی را فون تانن با انتشار کتاب سرزمین منفرد به عنوان یکی از بانیان تئوری مکانی مطرح می سازد. وی فاصله محل زندگی کشاورزان را نسبت به یک بازار مرکزی براساس بهره موقعیتی در یک مدل دوایر متحمدالمرکز تشریح می نماید. شهر بزرگی را تصویر می کند که با دشتی بزرگ با حاصلخیزی یکنواخت، احاطه شده است. این شهر محدوده روستایی خود را از نظر کالا و خدمات تأمین می کند و برای عرضه مازاد تولیدات کشاورزی نواحی روستایی، بازار فراهم می سازد، در مدل فون تانن هزینه های حمل و نقل اهمیت بسیاری دارند. در نتیجه، کالاهای حجیم و سنگین و کالاهایی که هزینه حمل و نقل آنها بالاست در مجاورت شهر تولید می شوند و کالاهای سبک و کم حجم یا با هزینه حمل و نقل پایین در مکان های دورتر تولید می شوند. بدین ترتیب نظامی از دایره هایی هم مرکز، پیرامون شهر مرکزی بوجود می آیند. وی از طریق این مدل به دنبال بدست آوردن مناسب ترین محصول و کاربری زمین در یک ناحیه روستایی و اقتصاد کشاورزی است (شکل 2-2)(جمعه پور، 1385، 119).

شکل 2-2- مدل فون تانن
در عین حال اصطلاح مکان مرکزی با نام والتر کریستالر و کار پیشگامانه او با عنوان مکانهای مرکزی جنوب آلمان پیوند دارد. مرکزیت عبارت است از نقشی که یک مکان در رابطه با نقاط دیگر بر عهده دارد. مفاهیم کلیدی نظریه مکان مرکزی، دامنه کالا و ارزش آستانه هستند که به طور ضمنی به سلسله مراتب زیستگاهها و مرکزیت یک مکان ویژه دلالت می کنند. دامنه کالا در واقع مسافتی است که مردم برای تأمین خدمات و کالاهای معینی حاضر به طی آن می شوند. حداقل مجموع قدرت خرید لازم به منظور ایجاد تقاضای کافی برای عرضه کالا و خدمات خاص، ارزش آستانه را تشکیل می دهد. براساس مدل کریستالر سکونتگاهها را می توان در سطح ملی به مکانهای مرکزی رده بالاتر، رده پایین تر، پایین ترین رده و مکان های مرکزی معین طبقه بندی کرد. مرکزیت یک مکان براساس جایگاهی که در طبقه بندی به دست می آورد منعکس می شود (شکل 3-2)(همان،1385،121).

شکل 3-2 - سلسله مراتب مکانهای مرکزی کریستالر
مدل اصلی کریستالر متکی بر اصل بازاریابی است. نتیجه کاربرد این اصل پدید آمدن روابط متقابل سلسله مراتبی بین مکان های مرکزی است. توزیع مکان های مرکزی در فضای ناحیه ایی به گونه ای است که هر مکان در مرتبه خاص خود کالاها و خدمات مراکز فرودست خود را عرضه می کند. در این سلسله مراتب بازاری میدان برد کالا با سطح سلسله مراتب مکان مرکز و امکانات و قدرت خرید خریداران و شکل و ماهیت خدمات و تولید در رابطه است کریستالر معتقد بود که سلسله مراتب مرکزی می تواند براساس هر یک از اصول زیر ایجاد شود:
الف) اصل بازاریابی یا عرضه:در این حالت برای هر مرکز فرعی حداکثر حق انتخاب مراکز اصلی وجود دارد. در این نوع سلسله مراتب هر مکان مرکزی یک سوم هر شش مرکز فرعی تابعه خود به اضافه خود مرکز اصلی را زیر نفوذ دارد که معادل 3 مرکز می شود، کریستالر این مقدار را ارزشK می نامد که معادل شمارکل سکونتگاه های سطح معینی است که توسط یک مکان مرکزی متعلق به سطح بالاتر، خدمت داده می شود.
ب) اصل ترابری: در سلسله مراتبی که براساس این اصل شکل می گیرد، فاصله بین مراکز اصلی و فرعی به حداقل می رسد. در این حالت مراکز تا حد بیشتری در مسیر ترافیک بین مراکز اصلی قرار می گیرند. از آنجا که مراکز فرعی در مسیر بین مراکز اصلی واقع شده اند، وابستگی دوگانه دارند، بنابراین مطابق اصل ترابری ارزشKچهار است، یعنی هر مرکز اصلی نصف 6 مرکز فرعی به اضافه خود را زیر پوشش می گیرد.
ج) اصل اداری:اگر سکونتگاه ها مطابق این اصل استقرار یافته باشند هر مرکز، کنترل کامل 6 مرکز فرعی خود را بر عهده می گیرد و وابستگی تقسیم شده مراکز فرعی وجود ندارد، در نتیجه در این حالت ارزش K مساوی V خواهد بود یعنی 6 مرکز زیر نفوذ به اضافه خود مرکز اصلی است. (شکل 4-2)

شکل 4-2 - سلسله مراتب مرکزی براساس اصول بازار یابی، ترابری و اداری
کریستالر معتقد است که الگوی استقرار براساس اصل بازاریابی بیشترین کارآیی را برای مصرف کنندگان روستایی و توزیع فرآورده های روستایی دارد، در حالی که الگوی ترابری کاراترین الگوی استقرار برای عرضه کنندگان شهری و الگوی اداری کاراترین الگو برای بوروکراتهای شهری است. این سه نوع نظم غیر قابل جمع نیستند و مناطق بزرگ می توانند ترکیبی از چند شکل فضایی را با هم داشته باشند. از میان همه مدل های تعیین استقرار فضایی، نظریه مکان مرکزی احتمالاً از همه پخته تر و مشهورتر است. اهمیت این نظریه درباره استقرار محل های سکونت، بسیار است، اما از آنجا که تنها با بخش خدمات سروکار دارد، تبیینی که ارائه می دهد جزئی است و کل ساختار فضایی را تبیین نمی کند. نظریه مکان مرکزی الگوی کاملی از سلسله مراتب سکونتگاهی در سطح نواحی را عرضه می دارد.مهمترین انتقاد وارد بر الگوی مکان مرکزی کریستالر این است که از ناحیه، برداشتی ذهنی و آرمانی بدون توجه به تفاوتهای طبیعی نواحی و رفتارهای انسانی کرده است.(همان،1385 ،123-119).
علاوه بر کریستالر، معروف ترین مدل ها در رابطه با ساختار سازمانی سکونتگاههای روستایی و سلسله مراتب مکان مرکزی، مدل لوش و گالپین است. تجزیه و تحلیل لوش مبتنی بر شبکه روستاهای کشاورزی است که در یک دشت زراعی به شکل مثلث پراکنده شده اند. گالپین و پیروانش مکان های مرکزی را از دیدگاه روستایی تجزیه و تحلیل کردند و از این راه سلسله مراتب عملکردی را به صورت تجربی به دست آوردند. به طور کلی تمامی نظریه های مکان مرکزی بر چهار اصل استوارند:1- یکسانی چشم انداز فرهنگی و فیزیکی2- نواحی واحد نامحدود3- قابلیت دسترسی یکسان مکان های مرکزی در تمام جهات 4- رفتار منطقی مصرف کننده. البته چنین شرایطی در سیستم های فضایی واقعی وجود ندارد و مهمترین انتقادی که بر این الگوها وارد شده است، نیز برهمین اصول است (همان، 1385، 124).
به این ترتیب در یک منطقه باید نظامی از آبادیهای مرکزی در مقیاس ها و اندازه های مختلف براساس بعد و کشش عرصه ی خدماتی و نوع فعالیتهای مستقر در آنها وجود داشته باشد. مقایسه ی اصول تئوری های مرکزیت مکانی و به ویژه تئوری کریستالر، با کیفیت خاص پراکندگی مراکز جمعیتی در ایران به عنوان نقطه ی شروع، می تواند زمینه ایی برای شکل گیری تئوریهای مربوط به توضیح چگونگی پراکندگی مراکز جمعیتی در ایران باشد (معصومی اشکوری، 1385، 98).
مکانهای مرکزی، مراکزی کانونی هستند که در آنها کالاها (بویژه کالاهای خدماتی و کشاورزی) و خدمات گوناگون (مانند آموزش وخدمات بهداشتی - درمانی) برای برآوردن نیازهای سکونتگاههای کوچک تر پیرامونی ارائه می شود. بنابراین می توان سکونتگاههای روستایی را براساس کارکردهای خدماتی آنها رده بندی کرد و با توجه به جایگاه هر یک از روستاها در ارائه خدمات و کالاها، آنها را در سطح معینی جای داده، به سطح بندی خدماتی سکونتگاهها پرداخت (سعیدی، 1390، 119).
2-3-2- سازمان فضایی و سطح بندی روستاها
در برنامه ریزی توسعه مناطق روستایی تعیین درست مراکز روستایی و مکان های توزیع خدمات اهمیت بسیاری دارد. ایجاد سازمان فضایی مناسب و ساخت مکانی مطلوب اهداف اصلی برنامه های توسعه مناطق روستایی را تشکیل می دهد. منظور از سازمان فضایی ساختار سلسله مراتبی سکونتگاهها، شبکه های ارتباطی که آنها را به هم وصل می کند و جریانهای برقرار بین آنها است. منظور از ساخت فضایی نیز ترکیب این عوامل یا ترتیب مکانها، شبکه یا خطوط پیوند و روابط یا کارکردهاست. سازمان فضایی مناسب، دارای ساخت سلسله مراتبی است که هر مرتبه براساس جایگاهی که اشغال کرده کارکردهای خود را در سیستم ایفا می کند (جمعه پور،1385 ،181).
الگوی روابط متقابل بین سکونتگاهها در صورتی که شرایط اقتصادی، اجتماعی، فرهنگی و سیاسی یکسانی برای همه آنها تصور شود، می تواند براساس این دو اصل تفسیر شود:1- اصولا مردم برای دستیابی به خدمات یا رفع نیازهای خود براساس قانون کمترین تلاش، مسیرهایی را انتخاب می کنند که با پیمودن حداقل فاصله حداکثر نیازهای خود را برآورده سازند.2- مردم مستقر در سطح پایین تر مکان های مرکزی همیشه برای رفع نیازهای خود به سوی سطح بالاتر سکونتگاهها حرکت می کنند. البته به شرط اینکه سکونتگاه بالاتر جاذبه کافی برای جذب مردم سکونتگاه پایین تر را از نظر ارائه کارکردهای مختلف داشته باشد. این دو شرط تعیین کننده چهارچوب جریان روابط متقابل بین نقاط مختلف در سلسله مراتب سکونتگاهی است (Maurya, 1991,67) .
هر چند ملاحظات اجتماعی، فرهنگی و سیاسی نیز در کنار رفتارهای اقتصادی در انتخاب مکان تأمین نیازهای خدماتی یا برآورده ساختن سایر نیازها توسط مردم اثر می گذارد، اگر به این اصل توجه داشته باشیم که همه روستاهای کوچک و بزرگ از نظر اجتماعی، اقتصادی، فرهنگی و دیگر عوامل نمی توانند تمامی نیازهایشان را با اتکا به خود برطرف نمایند، این مسئله روشن می شود که ارتباط بین سکونتگاهها در زمینه پوشش دادن نیازهای همدیگر به عنوان یک سیستم فضایی واحد اجتناب ناپذیر است. ساماندهی این ارتباط و جریانهای بین سکونتگاههاست که نیاز به برنامه ریزی فضایی را برای نواحی روستایی ایجاد می کند. در انتخاب مراکز روستایی در مراتب مختلف سکونتگاهی برای انتخاب درست مکان های استقرار خدمات و کارکردها به چند نکته باید توجه کرد که این نکات شامل موارد زیر است:1- انتخاب نقاط در هر سطح از سکونتگاهها که صورت گیرد، باید به گونه ایی باشد که مناسب ترین ارتباط سلسله مراتبی را برقرار سازند، بطوری که هر کدام از نقاط به بهترین شکل نقش خود را ایفا کند.2- الگوی ارتباط بین نقاط با در نظر داشتن پیمودن حداقل فاصله دسترسی به خدمات و کارکردهای مختلف تعریف شود.3- انتخاب مراکز توزیع خدمات یا کارکردها در مناطقی که هنوز هیچگونه الگویی از توزیع خدمات بویژه در سطوح پایین سکونتگاهها شکل نگرفته است به مراتب آسان تر از وقتی است که الگوی نامناسب و ناکارآمد شکل گرفته باشد.4-در شرایط مساوی سکونتگاههایی که نقشها و کارکردهای بیشتری بر عهده دارند یا جاذبه کارکردی بیشتری دارند از قابلیت بالاتری برای انتخاب به عنوان مرکز در مقایسه با نقاط هم سطح برخوردارند (Solanki and Dikit, 1991,173).
در سطح بندی روستاها، می توان به منظور خدمات رسانی، روستاهای کوچکتر رابه روستاهای بزرگتر و همجوار خود پیوند داد. (به طور مثال دو یا سه روستای سطح اول به یکی از روستاهای سطح دو، و مجموعه چند روستای سطح یک و دو را به روستایی در سطح سه ارتباط
داد، و بدین ترتیب، پیوند بین روستاهای سطوح پایین تر را با روستاهای سطوح بالاتر ایجاد نمود. در چنین شرایطی، هر گاه مجموعه ایی از روستاهای سطوح یک، دو و سه که از نظر تعداد جمعیت در حد ارزش آستانه (حداقل مجموع قدرت خرید لازم به منظور ایجاد تقاضای کافی برای عرضه ی کالا و خدمات خاص می باشد) برای ارائه یک نهاد خدماتی باشند، می توان روستای سطح سه را برای استقرار نهاد خدماتی مورد نیاز سایر روستاها انتخاب نمود(شکل5-2) (مطیعی لنگرودی، 1390، 122).

شکل 5-2 - سطح بندی سکونتگاههای روستایی
4-2- نظریه سرمایه انسانی
یکی از نظریه های مرتبط با آموزش و پرورش نظریه سرمایه انسانی است. پژوهش های متعدد پیرامون رابطه ی آموزش و بهره وری از همبستگی فراوان آنها خبر می دهند یعنی اثرهای مثبت سرمایه گذاری در زمینه ی سرمایه های انسانی بر توسعه منطقه ایی مشهود است، بدین ترتیب پدیده ی رسیدن به سرمایه گذاری در سرمایه ی انسانی و باز بودن درهای تبادل فضایی از عوامل تعیین کننده ی توسعه منطقه ایی می باشد (معصومی اشکوری، 1367، 77).
1-4-2- تعریف و مفهوم سرمایه انسانی
تعریف سرمایه انسانی عبارت است از: «ارتقاء و بهبود ظرفیت تولید افراد» هنگامی که از تشکیل سرمایه انسانی صحبت می شود، زمانی است که سرمایه گذاریهای مالی (چه به صورت مخارج تحصیلی و چه به صورت فداکاری و هزینه فرصتهای از دست رفته) صورت پذیرفته تا تغییرات و تحولاتی در افکار و افعال فرد به وجود آورد. این تغییرات و تحولات که در درون افراد متبلور شده و غیرقابل انفکاک می باشد و آنان را قادر می سازد تا:1- کالاها و خدمات بیشتر و یا بهتری تولید کنند.2- درآمدهای پولی بالاتری تحصیل کنند.3- درآمدهای خود را عاقلانه مصرف کنند.4- از زندگی لذت بیشتری ببرند. می توان از موارد زیر به عنوان مثال های جامعی برای چهار نوع ظرفیتی که همه ناشی از سرمایه گذاری در آموزش و پرورش می باشد. یاد کرد:1- تربیت یک برنامه ریز کامپیوتر که تواناییهای توسعه یافته او موجب افزایش تولید و ارتقاء تولید ملی می شود.2- استفاده های پولی و مالی ناشی از اخذ یک مدرک تحصیلی که در شرایط متعارف افرادی که از تحصیلات بیشتر و مدارک بالاتری برخوردارند، دارای درآمد بیشتری نیز می باشند.3- ذکاوت مصرف کننده در بودجه بندی و انتخاب مناسب و اولویت دادن به انتخابها.4- لذت بردن از نمایشنامه ها و استفاده و بهره برداری از کتابهای تاریخ و دیوان اشعار (عمادزاده، 1369، 77-76).
2-4-2-سرمایه گذاری در سرمایه انسانی
تحصیل علم و دانش چه از طریق نظام آموزشی (دبستان، دبیرستان و دانشگاه) و چه از طریق آموزش ضمن کار و خدمت، نمونه هایی از سرمایه گذاری در سرمایه انسانی به شمار می آید. سرمایه انسانی نه تنها از طریق تراکم و انباشت آموزش و پرورش، بلکه از راههای بی شمار دیگری نیز بوجود می آید، لیکن متداولترین انواع سرمایه گذاری در سرمایه انسانی عبارتند از:
1- آموزشهای قبل از مدرسه 2- دبستان، راهنمایی، دبیرستان، مدارس فنی و حرفه ایی و تحصیلات عالی3- آموزش های بعد از دانشگاه و فارغ التحصیلی 4- مهاجرت برای مشاغل و درآمدهای بالاتر5- مراقبت از تندرستی و بهداشت عمومی6- به دست آوردن اطلاعات کافی از عرضه و تقاضای کار و خدمات.سرمایه انسانی نیز مانند سرمایه مادی بایستی نگهداری و در صورت لزوم، تعمیر، ترمیم و تعویض شود تا بیکار نشده یا مورد اتلاف واقع نشود,21) Beker, 1975).
3-4-2- تشکیل سرمایه انسانی از طریق آموزش و پرورش

—d1143

جدول4-1. مجموعه داده ........................................................................................................................................ 117
جدول4-2. لیست مجموعه الگوریتم‌های پایه ........................................................................................................ 119
جدول4-3. جدول نگاشت استاندارد کد ................................................................................................................ 120
جدول4-4. دقت نتایج این الگوریتم‌های خوشه‌بندی را نسبت به کلاس‌های واقعی داده ...................................... 130
جدول4-5. جدول مقایسه معیار اطلاعات متقابل نرمال‌ شده (NMI) نتایج آزمایش .............................................. 132

فهرست تصاویر و نمودار
فصل دوم
شکل 2-1. یک خوشه‌بندی سلسله مراتبی و درخت متناظر ..................................................................................... 10
شکل 2-2. ماتریس مجاورت .................................................................................................................................... 11
شکل 2-3. رابطه دودویی و گراف آستانه ................................................................................................................. 12
شکل 2-4. گراف‌های آستانه برای ماتریس ........................................................................................................ 12
شکل 2-5. الگوریتم خوشه‌بندی سلسله مراتبی تراکمی پیوندی منفرد ..................................................................... 13
شکل 2-6. دندوگرام پیوندی منفرد برای ماتریس............................................................................................... 13
شکل 2-7. الگوریتم خوشه‌بندی سلسله مراتبی تراکمی پیوندی کامل ...................................................................... 14
شکل 2-8. دندوگرام پیوندی کامل برای ماتریس ............................................................................................... 14
شکل 2-9. الگوریتم خوشه‌بندی افرازبندی...................................................................................... 16
شکل 2-10. الگوریتم فازی خوشه‌بندی ...................................................................................................... 18
شکل 2-11. خوشه‌بندی کاهشی .............................................................................................................................. 23
شکل 2-12. شبه‌کد الگوریتم MKF ........................................................................................................................ 26
شکل2-13. (الف) مجموعه داده با تعداد 10 خوشه واقعی. (ب) منحنی ........................................................ 29
شکل2-1۴. (الف) مجموعه داده (ب) منحنی مربوطه ..................................................................................... 29
شکل2-15. دو افراز اولیه با تعداد سه خوشه ........................................................................................................... 31
شکل2-16. نمونه‌های اولیه در نتایج الگوریتم ................................................................................ 36
شکل 2-17. زیر شبه کد الگوریتم خوشه‌بندی ترکیبی توسط مدل مخلوط .............................................................. 43
شکل 2-18. خوشه‌بندی ترکیبی ............................................................................................................................... 44
شکل 2-19. نمونه ماتریس، جهت تبدیل خوشه‌بندی به ابر گراف ................................................................. 45
شکل 2-20. ماتریس شباهت بر اساس خوشه برای مثال شکل (3-5) .................................................................... 46
شکل 2-21. الگوریتم افرازبندی ابر گراف ............................................................................................................... 47
شکل 2-22. الگوریتم فرا خوشه‌بندی ..................................................................................................................... 49
شکل2-23. الگوریتم خوشه‌بندی ترکیبی مبتنی بر ماتریس همبستگی ...................................................................... 50
شکل2-24. الگوریتم افرازبندی با تکرار ................................................................................................................... 53
شکل2-25. نمایش گراف مجاورت در مراحل کاهش درجه ماتریس و شمارش آن ................................................ 54
شکل2-26. مثال روند تغییر توزیع تعداد خوشه ....................................................................................................... 55
شکل2-27. جریان کار عمومی برای پیاده‌سازی الگوریتم افرازبندی گراف .............................................................. 55
شکل 2-28. گراف تابع در بازه بین صفر و یک ............................................................................................. 62
شکل 2-29. الگوریتم خوشه‌بندی ترکیبی طیفی مبتنی بر انتخاب بر اساس شباهت ................................................ 63
شکل 2-30. مثالی از ماتریس اتصال ........................................................................................................................ 66
شکل 2-31. شبه کد خوشه‌بندی ترکیبی انتخابی لی‌مین .......................................................................................... 68
شکل 2-32. روش ارزیابی خوشهی یک افراز در روش MAX ............................................................................... 69
شکل 2-33. چهارچوب خوشهبندی ترکیبی مبتنی بر انتخاب با استفاده از مجموعه‌ای از خوشه‌های یک افراز ...... 71
شکل 2-34. چهارچوب روش بهترین افراز توافقی اعتبارسنجی شده ...................................................................... 72
فصل سوم
شکل3-1. چهارچوب الگوریتم خوشه‌بندی خردمند با استفاده از آستانه‌گیری ......................................................... 82
شکل3-۲. محاسبه درجه استقلال دو خوشه‌بندی ..................................................................................................... 86
شکل3-3. تأثیر عدم تمرکز بر روی پیچیدگی داده ................................................................................................... 89
شکل3-3. تأثیر انتخاب افرازها در خوشه‌بندی ترکیبی مبتنی بر انتخاب بر مقدار NMI ارزیابی‌شده ........................ 91
شکل3-4. شبه کد خوشه‌بندی خردمند با استفاده از آستانه‌گیری .............................................................................. 92

دانلود پایان نامه ارشد- مقاله تحقیق

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

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

 

شکل3-5. دسته‌بندی الگوریتم‌های خوشه‌بندی ........................................................................................................ 94
شکل3-6. کد الگوریتم K-means به زبان استقلال الگوریتم‌ خوشه‌بندی ................................................................. 98
شکل3-7. تبدیل کد‌های شروع و پایان به گراف .................................................................................................... 100
شکل3-8. تبدیل عملگر شرط ساده به گراف ......................................................................................................... 100
شکل3-9. تبدیل عملگر شرط کامل به گراف ......................................................................................................... 101
شکل3-10. تبدیل عملگر شرط تو در تو به گراف ................................................................................................. 101
شکل3-11. تبدیل عملگر حلقه ساده به گراف ....................................................................................................... 102
شکل3-12. تبدیل عملگر حلقه با پرش به گراف ................................................................................................... 102
شکل3-13. پیاده‌سازی شرط ساده بدون هیچ کد اضافی ........................................................................................ 103
شکل3-14. پیاده‌سازی شرط ساده با کدهای قبل و بعد آن .................................................................................... 103
شکل3-15. پیاده‌سازی شرط کامل ......................................................................................................................... 104
شکل3-16. پیاده‌سازی شرط‌ تو در تو .................................................................................................................... 104
شکل3-17. پیاده‌سازی یک شرط کامل در یک شرط ساده .................................................................................... 105
شکل3-18. پیاده‌سازی یک شرط کامل در یک شرط کامل دیگر ........................................................................... 105
شکل3-19. پیاده‌سازی حلقه ساده .......................................................................................................................... 106
شکل3-20. پیاده‌سازی یک حلقه ساده داخل حلقه‌ای دیگر ................................................................................... 106
شکل3-21. پیاده‌سازی یک حلقه داخل یک شرط کامل ........................................................................................ 106
شکل3-22. پیاده‌سازی یک شرط کامل داخل یک حلقه ساده ................................................................................ 107
شکل3-23. ماتریس درجه وابستگی‌ کد ................................................................................................................. 108
شکل3-24. شبه کد مقایسه محتوای دو خانه از آرایه‌های استقلال الگوریتم .......................................................... 108
شکل3-25. چهارچوب خوشه‌بندی خردمند مبتنی بر گراف استقلال الگوریتم ...................................................... 110
شکل3-26. شبه کد خوشه‌بندی خردمند مبتنی بر گراف استقلال الگوریتم ............................................................ 113
فصل چهارم
شکل۴-۱. مجموعه داده Halfring .......................................................................................................................... 118
شکل4-2. الگوریتم K-means ................................................................................................................................ 121
شکل4-3. الگوریتم FCM ...................................................................................................................................... 121
شکل4-4. الگوریتم Median K-Flats .................................................................................................................... 122
شکل4-5. الگوریتم Gaussian Mixture ................................................................................................................ 122
شکل4-6. الگوریتم خوشه‌بندی Subtractive ......................................................................................................... 122
شکل4-7. الگوریتم پیوندی منفرد با استفاده از معیار فاصله اقلیدسی ..................................................................... 123
شکل4-8. الگوریتم پیوندی منفرد با استفاده از معیار فاصله Hamming ................................................................ 123
شکل4-9. الگوریتم پیوندی منفرد با استفاده از معیار فاصله Cosine ..................................................................... 123
شکل4-10. الگوریتم پیوندی کامل با استفاده از معیار فاصله اقلیدسی ................................................................... 124
شکل4-1۱. الگوریتم پیوندی کامل با استفاده از معیار فاصله Hamming .............................................................. 124
شکل4-1۲. الگوریتم پیوندی کامل با استفاده از معیار فاصله Cosine .................................................................... 124
شکل4-1۳. الگوریتم پیوندی میانگین با استفاده از معیار فاصله اقلیدسی ............................................................... 124
شکل4-14. الگوریتم پیوندی میانگین با استفاده از معیار فاصله Hamming .......................................................... 125
شکل4-15. الگوریتم پیوندی میانگین با استفاده از معیار فاصله Cosine ............................................................... 125
شکل4-16. الگوریتم پیوندی بخشی با استفاده از معیار فاصله اقلیدسی ................................................................ 125
شکل4-17. الگوریتم پیوندی بخشی با استفاده از معیار فاصله Hamming ............................................................ 125
شکل4-18. الگوریتم پیوندی بخشی با استفاده از معیار فاصله Cosine ................................................................. 126
شکل4-19. طیفـی با استفاده از ماتریس شباهت نامتراکم ...................................................................................... 126
شکل4-20. طیفـی با استفاده از روش نیستروم با متعادل ساز .............................................................................. 127
شکل4-21. طیفـی با استفاده از روش نیستروم بدون متعادل ساز ......................................................................... 127
شکل4-22. نرم‌افزار تحلیل‌گر کد استقلال الگوریتم ............................................................................................... 128
شکل4-23. ماتریس AIDM ................................................................................................................................... 129
شکل4-24. میانگین دقت الگوریتم‌های خوشه‌بندی ............................................................................................... 131
شکل4-25. رابطه میان آستانه استقلال و زمان اجرای الگوریتم در روش پیشنهادی اول ........................................ 133
شکل4-26. رابطه میان آستانه پراکندگی و زمان اجرای الگوریتم در روش پیشنهادی اول ..................................... 133
شکل4-27. رابطه میان آستانه استقلال و دقت نتیجه نهایی در روش پیشنهادی اول .............................................. 134
شکل4-28. رابطه میان آستانه پراکندگی و دقت نتیجه نهایی در روش پیشنهادی اول ............................................ 134
شکل4-29. رابطه میان آستانه عدم تمرکز و دقت نتیجه نهایی در روش پیشنهادی اول ......................................... 135
شکل4-30. رابطه میان آستانه پراکندگی و زمان اجرای الگوریتم در روش پیشنهادی دوم ..................................... 135
شکل4-31. رابطه میان آستانه پراکندگی و دقت نتایج نهایی در روش پیشنهادی دوم ............................................ 136
شکل4-32. رابطه میان آستانه عدم تمرکز و دقت نتایج نهایی در روش پیشنهادی دوم ......................................... 137
شکل4-33. مقایسه زمان اجرای الگوریتم‌ ............................................................................................................... 138
فصل اول
مقدمه
center3187700
1. مقدمه1-1. خوشه‌بندیبه عنوان یکی از شاخه‌های وسیع و پرکاربرد هوش مصنوعی، یادگیری ماشین به تنظیم و اکتشاف شیوه‌ها و الگوریتم‌هایی می‌پردازد که بر اساس آن‌ها رایانه‌ها و سامانه‌های اطلاعاتی توانایی تعلم و یادگیری پیدا می‌کنند. طیف پژوهش‌هایی که در مورد یادگیری ماشینی صورت می‌گیرد گسترده ‌است. در سوی نظر‌ی آن پژوهش‌گران بر آن‌اند که روش‌های یادگیری تازه‌ای به وجود بیاورند و امکان‌پذیری و کیفیت یادگیری را برای روش‌هایشان مطالعه کنند و در سوی دیگر عده‌ای از پژوهش‌گران سعی می‌کنند روش‌های یادگیری ماشینی را بر مسائل تازه‌ای اعمال کنند. البته این طیف گسسته نیست و پژوهش‌های انجام‌شده دارای مؤلفه‌هایی از هر دو رو‌یکرد هستند. امروزه، داده‌کاوی به عنوان یک ابزار قوی برای تولید اطلاعات و دانش از داده‌های خام، در یادگیری ماشین شناخته‌شده و همچنان با سرعت در حال رشد و تکامل است. به طور کلی می‌توان تکنیک‌های داده‌کاوی را به دو دسته بانظارت و بدون نظارت تقسیم کرد [29, 46].
در روش بانظارت ما ورودی (داده یادگیری) و خروجی (کلاس داده) یک مجموعه داده را به الگوریتم هوشمند می‌دهیم تا آن الگوی بین ورودی و خروجی را تشخیص دهد در این روش خروجی کار ما مدلی است که می‌تواند برای ورودی‌های جدید خروجی درست را پیش‌بینی کند. روش‌های طبقه‌بندی و قوانین انجمنی از این جمله تکنیک‌ها می‌باشد. روش‌های با نظارت کاربرد فراوانی دارند اما مشکل عمده این روش‌ها این است که همواره باید داده‌ای برای یادگیری وجود داشته باشد که در آن به ازای ورودی مشخص خروجی درست آن مشخص شده باشد. حال آنکه اگر در زمینه‌ای خاص داده‌ای با این فرمت وجود نداشته باشد این روش‌ها قادر به حل این‌گونه مسائل نخواهند بود [29, 68]. در روش بدون نظارت برخلاف یادگیری بانظارت هدف ارتباط ورودی و خروجی نیست، بلکه تنها دسته‌بندی ورودی‌ها است. این نوع یادگیری بسیار مهم است چون خیلی از مسائل (همانند دنیای ربات‌ها) پر از ورودی‌هایی است که هیچ برچسبی (کلاس) به آن‌ها اختصاص داده نشده است اما به وضوح جزئی از یک دسته هستند [46, 68]. خوشه‌بندی شاخص‌ترین روش در داده‌کاوی جهت حل مسائل به صورت بدون ناظر است. ایده اصلی خوشه‌بندی اطلاعات، جدا کردن نمونه‌ها از یکدیگر و قرار دادن آن‌ها در گروه‌های شبیه به هم می‌باشد. به این معنی که نمونه‌های شبیه به هم باید در یک گروه قرار بگیرند و با نمونه‌های گروه‌های دیگر حداکثر متفاوت را دارا باشند [20, 26]. دلایل اصلی برای اهمیت خوشه‌بندی عبارت‌اند از:
اول، جمع‌آوری و برچسب‌گذاری یک مجموعه بزرگ از الگوهای نمونه می‌تواند بسیار پرکاربرد و باارزش باشد.
دوم، می‌توانیم از روش‌های خوشه‌بندی برای پیدا کردن و استخراج ویژگی‌ها و الگوهای جدید استفاده کنیم. این کار می‌تواند کمک به سزایی در کشف دانش ضمنی داده‌ها انجام دهد.
سوم، با خوشه‌بندی می‌توانیم یک دید و بینشی از طبیعت و ساختار داده به دست آوریم که این می‌تواند برای ما باارزش باشد.
چهارم، خوشه‌بندی می‌تواند منجر به کشف زیر رده‌های مجزا یا شباهت‌های بین الگوها ممکن شود که به طور چشمگیری در روش طراحی طبقه‌بندی قابل استفاده باشد.
1-2. خوشه‌بندی ترکیبیهر یک از الگوریتم‌های خوشه‌بندی، با توجه به اینکه بر روی جنبه‌های متفاوتی از داده‌ها تاکید می‌کند، داده‌ها را به صورت‌های متفاوتی خوشه‌بندی می‌نماید. به همین دلیل، نیازمند روش‌هایی هستیم که بتواند با استفاده از ترکیب این الگوریتم‌ها و گرفتن نقاط قوت هر یک، نتایج بهینه‌تری را تولید کند. در واقع هدف اصلی خوشه‌بندی ترکیبی جستجوی بهترین خوشه‌ها با استفاده از ترکیب نتایج الگوریتم‌های دیگر است [1, 8, 9, 54, 56]. به روشی از خوشه‌بندی ترکیبی که زیرمجموعه‌ی منتخب از نتایج اولیه برای ترکیب و ساخت نتایج نهایی استفاده می‌شود خوشه‌بندی ترکیبی مبتنی بر انتخاب زیرمجموعه نتایج اولیه می‌گویند. در این روش‌ها بر اساس معیاری توافقی مجموعه‌ای از مطلوب‌ترین نتایج اولیه را انتخاب کرده و فقط توسط آن‌ها نتیجه نهایی را ایجاد می‌کنیم [21]. معیارهای مختلفی جهت انتخاب مطلوب‌ترین روش پیشنهاد شده است که معیار اطلاعات متقابل نرمال شده، روش ماکزیموم و APMM برخی از آن‌ها می‌باشند [8, 9, 21, 67]. دو مرحله مهم در خوشه‌بندی ترکیبی عبارت‌اند از:
اول، الگوریتم‌های ابتدایی خوشه‌بندی که خوشه‌بندی اولیه را انجام می‌دهد.
دوم، جمع‌بندی نتایج این الگوریتم‌های اولیه (پایه) برای به دست آوردن نتیجه نهایی.
1-3. خرد جمعینظریه خرد جمعی که اولین بار توسط سورویکی در سال 2004 در کتابی با همان عنوان منتشر شد، استنباطی از مسائل مطرح‌شده توسط گالتون و کندورست می‌باشد، و نشان می‌دهد که قضاوت‌های جمعی و دموکراتیک از اعتبار بیشتری نسبت به آنچه که ما انتظار داشتیم برخوردار است، ما تأثیرات این ایده را در حل مسائل سیاسی، اجتماعی در طی سال‌های اخیر شاهد هستیم. در ادبیات خرد جمعی هر جامعه‌ای را خردمند نمی‌گویند. از دیدگاه سورویکی خردمند بودن جامعه در شرایط چهارگانه پراکندگی، استقلال، عدم تمرکز و روش ترکیب مناسب است [55].
1-4. خوشه‌بندی مبتنی بر انتخاب بر اساس نظریه خرد جمعیهدف از این تحقیق استفاده از نظریه خرد جمعی برای انتخاب زیرمجموعه‌ی مناسب در خوشه‌بندی ترکیبی می‌باشد. تعاریف سورویکی از خرد جمعی مطابق با مسائل اجتماعی است و در تعاریف آن عناصر سازنده تصمیمات رأی افراد می‌باشد. در این تحقیق ابتدا مبتنی بر تعاریف پایه سورویکی از خرد جمعی و ادبیات مطرح در خوشه‌بندی ترکیبی، تعریف پایه‌ای از ادبیات خرد جمعی در خوشه‌بندی ترکیبی ارائه می‌دهیم و بر اساس آن الگوریتم پیشنهادی خود را در جهت پیاده‌سازی خوشه‌بندی ترکیبی ارائه می‌دهیم [55]. شرایط چهارگانه خوشه‌بندی خردمند که متناسب با تعاریف سورویکی باز تعریف شده است به شرح زیر می‌باشد:
پراکندگی نتایج اولیه، هر الگوریتم خوشه‌بندی پایه باید به طور جداگانه و بدون واسطه به داده‌های مسئله دسترسی داشته و آن را تحلیل و خوشه‌بندی کند حتی اگر نتایج آن غلط باشد.
استقلال الگوریتم، روش تحلیل هر یک از خوشه‌بندی‌های پایه نباید تحت تأثیر روش‌های سایر خوشه‌بندی‌های پایه تعیین شود، این تأثیر می‌تواند در سطح نوع الگوریتم (گروه) یا پارامترهای اساسی یک الگوریتم خاص (افراد) باشد.
عدم تمرکز، ارتباط بین بخش‌های مختلف خوشه‌بندی خرد جمعی باید به گونه‌ای باشد تا بر روی عملکرد خوشه‌بندی پایه تأثیری ایجاد نکند تا از این طریق هر خوشه‌بندی پایه شانس این را داشته باشد تا با شخصی سازی و بر اساس دانش محلی خود بهترین نتیجه ممکن را آشکار سازد.
مکانیزم ترکیب مناسب، باید مکانیزمی وجود داشته باشد که بتوان توسط آن نتایج اولیه الگوریتم‌های پایه را با یکدیگر ترکیب کرده و به یک نتیجه نهایی (نظر جمعی) رسید.
در این تحقیق دو روش برای ترکیب خوشه‌بندی ترکیبی و خرد جمعی پیشنهاد شده است. با استفاده از تعاریف بالا الگوریتم روش اول مطرح خواهد شد که در آن، جهت رسیدن به نتیجه نهایی از آستانه‌گیری استفاده می‌شود. در این روش الگوریتم‌های خوشه‌بندی اولیه غیر هم نام کاملاً مستقل فرض خواهند شد و برای ارزیابی استقلال الگوریتم‌های هم نام نیاز به آستانه‌گیری می‌باشد. در روش دوم، سعی شده است تا دو بخش از روش اول بهبود یابد. از این روی جهت مدل‌سازی الگوریتم‌ها و ارزیابی استقلال آن‌ها نسبت به هم یک روش مبتنی بر گراف شبه کد ارائه می‌شود و میزان استقلال به دست آمده در این روش به عنوان وزنی برای ارزیابی پراکندگی در تشکیل جواب نهایی مورد استفاده قرار می‌گیرد. جهت ارزیابی، روش‌های پیشنهادی با روش‌های پایه، روش‌ ترکیب کامل و چند روش معروف ترکیب مبتنی بر انتخاب مقایسه خواهد شد. از این روی از چهارده داده استاندارد و یا مصنوعی که عموماً از سایت UCI [76] جمع‌آوری شده‌اند استفاده شده است. در انتخاب این داده‌ها سعی شده، داده‌هایی با مقیاس‌ کوچک، متوسط و بزرگ انتخاب شوند تا کارایی روش بدون در نظر گرفتن مقیاس داده ارزیابی شود. همچنین جهت اطمینان از صحت نتایج تمامی آزمایش‌های تجربی گزارش‌شده حداقل ده بار تکرار شده است.
1-4-1- فرضیات تحقیقاین تحقیق بر اساس فرضیات زیر اقدام به ارائه روشی جدید در خوشه‌بندی ترکیبی مبتنی بر انتخاب بر اساس نظریه خرد جمعی می‌کند.
۱ ) در این تحقیق تمامی آستانه‌گیری‌ها بر اساس میزان صحت نتایج نهایی و مدت زمان اجرای الگوریتم به صورت تجربی انتخاب می‌شوند.
۲ ) در این تحقیق جهت ارزیابی عملکرد یک الگوریتم، نتایج اجرای آن را بر روی‌داده‌های استاندارد UCI در محیطی با شرایط و پارامترهای مشابه نسبت به سایر الگوریتم‌ها ارزیابی می‌کنیم که این داده‌ها الزاماً حجیم یا خیلی کوچک نیستند.
۳ ) جهت اطمینان از صحت نتایج آزمایش‌ها ارائه‌شده در این تحقیق، حداقل اجرای هر الگوریتم بر روی هر داده ده بار تکرار شده و نتیجه‌ی نهایی میانگین نتایج به دست آمده می‌باشد.
4 ) از آنجایی که روش مطرح‌شده در این تحقیق یک روش مکاشفه‌ای است سعی خواهد شد بیشتر با روش‌های مکاشفه‌ای مطرح در خوشه‌بندی ترکیبی مقایسه و نتایج آن مورد بررسی قرار گیرد.
در این فصل اهداف، مفاهیم و چالش‌های این تحقیق به صورت خلاصه ارائه شد. در ادامه این تحقیق، در فصل دوم، الگوریتم‌های خوشه‌بندی پایه و روش‌های خوشه‌بندی‌ ترکیبی مورد بررسی قرار می‌گیرد. همچنین به مرور روش‌های انتخاب خوشه و یا افراز در خوشه‌بندی ترکیبی مبتنی بر انتخاب خواهیم پرداخت. در فصل سوم، نظریه خرد جمعی و دو روش پیشنهادی خوشه‌بندی خردمند ارائه می‌شود. در فصل چهارم، به ارائه نتایج آزمایش‌های تجربی این تحقیق و ارزیابی آن‌ها می‌پردازیم و در فصل پنجم، به ارائه‌ی نتایج و کار‌های آتی خواهیم پرداخت.

فصل دوم
مروری بر ادبیات تحقیق
center2132965
2. مروری بر ادبیات تحقیق2-1. مقدمهدر این بخش، کارهای انجام‌شده در خوشه‌بندی و خوشه‌بندی ترکیبی را مورد مطالعه قرار می‌دهیم. ابتدا چند الگوریتم‌ پایه خوشه‌بندی معروف را معرفی خواهیم کرد. سپس چند روش کاربردی جهت ارزیابی خوشه، خوشه‌بندی و افرازبندی را مورد مطالعه قرار می‌دهیم. در ادامه به بررسی ادبیات خوشه‌بندی ترکیبی خواهیم پرداخت و روش‌های ترکیب متداول را بررسی خواهیم کرد. از روش‌های خوشه‌بندی ترکیبی، روش ترکیب کامل و چند روش معروف مبتنی بر انتخاب را به صورت مفصل شرح خواهیم داد.
2-2. خوشه‌بندیدر این بخش ابتدا انواع الگوریتم‌های خوشه‌بندی پایه را معرفی می‌کنیم و سپس برخی از آن‌ها را مورد مطالعه قرار می‌دهیم سپس برای ارزیابی نتایج به دست آمده چند متریک معرفی خواهیم کرد.
2-2-1. الگوریتم‌های خوشه‌بندی پایهبه طور کلی، الگوریتم‌های خوشه‌بندی را می‌توان به دو دسته کلی تقسیم کرد:
1- الگوریتم‌های سلسله مراتبی
2- الگوریتم‌های افرازبندی
الگوریتم‌های سلسله مراتبی، یک روال برای تبدیل یک ماتریس مجاورت به یک دنباله از افرازهای تو در تو، به صورت یک درخت است. در این روش‌ها، مستقیماً با داده‌ها سروکار داریم و از روابط بین آن‌ها برای به دست آوردن خوشه‌ها استفاده می‌کنیم. یکی از ویژگی‌های این روش قابلیت تعیین تعداد خوشه‌ها به صورت بهینه می‌باشد. در نقطه مقابل الگوریتم‌های سلسله مراتبی، الگوریتم‌های افرازبندی قرار دارند. هدف این الگوریتم‌ها، تقسیم داده‌ها در خوشه‌ها، به گونه‌ای است که داده‌های درون یک خوشه بیش‌ترین شباهت را به همدیگر داشته باشند؛ و درعین‌حال، بیش‌ترین فاصله و اختلاف را با داده‌های خوشه‌های دیگر داشته باشند. در این فصل تعدادی از متداول‌ترین الگوریتم‌های خوشه‌بندی، در دو دسته سلسله مراتبی و افرازبندی، مورد بررسی قرار می‌گیرند. از روش سلسله‌ مراتبی چهار الگوریتم‌ از سری الگوریتم‌های پیوندی را مورد بررسی قرار می‌دهیم. و از الگوریتم‌های افرازبندی K-means، FCM و الگوریتم طیفی را مورد بررسی خواهیم داد.
2-2-1-1. الگوریتم‌های سلسله مراتبیهمان‌گونه که در شکل 2-1 مشاهده می‌شود، روال الگوریتم‌های خوشه‌بندی سلسله مراتبی را می‌تواند به صورت یک دندوگرام نمایش داد. این نوع نمایش تصویری از خوشه‌بندی سلسله مراتبی، برای انسان، بیشتر از یک لیست از نمادها قابل‌درک است. در واقع دندوگرام، یک نوع خاص از ساختار درخت است که یک تصویر قابل‌فهم از خوشه‌بندی سلسله مراتبی را ارائه می‌کند. هر دندوگرام شامل چند لایه از گره‌هاست، به طوری که هر لایه یک خوشه را نمایش می‌دهد. خطوط متصل‌کننده گره‌ها، بیانگر خوشه‌هایی هستند که به صورت آشیانه‌ای داخل یکدیگر قرار دارند. برش افقی یک دندوگرام، یک خوشه‌بندی را تولید می‌کند [33]. شکل 2-1 یک مثال ساده از خوشه‌بندی و دندوگرام مربوطه را نشان می‌دهد.

شکل 2-1. یک خوشه‌بندی سلسله مراتبی و درخت متناظر
اگر الگوریتم‌های خوشه‌بندی سلسله مراتبی، دندوگرام را به صورت پایین به بالا بسازند، الگوریتم‌های خوشه‌بندی سلسله مراتبی تراکمی نامیده می‌شوند. همچنین، اگر آن‌ها دندوگرام را به صورت بالا به پایین بسازند، الگوریتم‌های خوشه‌بندی سلسله مراتبی تقسیم‌کننده نامیده می‌شوند [26]. مهم‌ترین روش‌های خوشه‌بندی سلسله مراتبی الگوریتم‌های سری پیوندی می‌باشد که در این بخش تعدادی از کاراترین آن‌ها مورد بررسی قرار خواهند گرفت که عبارت‌اند از:
الگوریتم پیوندی منفرد
الگوریتم پیوندی کامل
الگوریتم پیوندی میانگین
الگوریتم پیوندی بخشی
2-2-1-1-1. تعاریف و نماد‌ها
شکل 2-2. ماتریس مجاورت
قبل از معرفی این الگوریتم‌ها، در ابتدا نمادها و نحوه نمایش مسئله نمایش داده خواهد شد. فرض کنید که یک ماتریس مجاورت متقارن داریم. وارده در هر سمت قطر اصلی قرار دارد که شامل یک جای گشت اعداد صحیح بین 1 تا است. ما مجاورت‌ها را عدم شباهت در نظر می‌گیریم. به این معنی است که اشیاء 1 و 3 بیشتر از اشیاء 1 و 2 به هم شبیه‌اند. یک مثال از ماتریس مجاورت معمول برای است که در شکل 2-2 نشان داده شده است. یک گراف آستانه، یک گراف غیر جهت‌دار و غیر وزن‌دار، روی گره، بدون حلقه بازگشت به خود یا چند لبه است. هر نود یک شیء را نمایش می‌دهد. یک گراف آستانه برای هر سطح عدم شباهت به این صورت تعریف می‌شود: اگر عدم شباهت اشیاء و از حد آستانه کوچک‌تر باشد، با واردکردن یک لبه بین نودهای ویک گراف آستانه تعریف می‌کنیم.
(2-1)if and only if
شکل 2-3 یک رابطه دودویی به دست آمده از ماتریس مربوط به شکل 2-2 را برای مقدار آستانه 5 نشان می‌دهد. نماد "*" در موقعیت ماتریس، نشان می‌دهد که جفت متعلق به رابطه دودویی می‌باشد. شکل 2-4، گراف‌های آستانه برای ماتریس را نمایش می‌دهد.

شکل 2-3. رابطه دودویی و گراف آستانه برای مقدار آستانه 5.

شکل 2-4. گراف‌های آستانه برای ماتریس
2-2-1-1-2. الگوریتم پیوندی منفرداین الگوریتم روش کمینه و روش نزدیک‌ترین همسایه نیز نامیده می‌شود [26]. اگر و خوشه‌ها باشند، در روش پیوندی منفرد، فاصله آن‌ها برابر خواهد بود با:
(2-2)
که نشان‌دهنده فاصله (عدم شباهت) بین نقاط a و b در ماتریس مجاورت است. شکل 2-5 این الگوریتم را نمایش می‌دهد. شکل 2-6 دندوگرام حاصل از روش پیوندی منفرد را برای ماتریس ، را نشان می‌دهد.
Step 1. Begin with the disjoint clustering implied by threshold graph, which contains no edges and which places every object in a unique cluster, as the current clustering. Set.
Step 2. From threshold graph.
If the number of comonents (maximally connected subgraphs) in, is less than the number of clusters in the current clustering, redefiene the current clustering by naming each component of as a cluster.
Step 3. If consists of a single connected graph, stop. Else, setand go to step 2.
شکل 2-5. الگوریتم خوشه‌بندی سلسله مراتبی تراکمی پیوندی منفرد

شکل 2-6. دندوگرام پیوندی منفرد برای ماتریس
2-2-1-1-3. الگوریتم پیوندی کاملاین الگوریتم روش بیشینه یا روش دورترین همسایه نیز نامیده می‌شود. الگوریتم پیوندی کامل می‌گوید که وقتی دو خوشه و شبیه به هم هستند که بیشینه روی تمام ها در و کوچک باشد. به عبارت دیگر، در این الگوریتم، برای یکی کردن دو خوشه، همه جفت‌ها در دو خوشه باید شبیه به هم باشند [26]. اگر و خوشه‌ها باشند، در روش پیوندی کامل، فاصله آن‌ها برابر خواهد بود با:
(2-3)
که نشان‌دهنده فاصله(عدم شباهت) بین نقاط a و در ماتریس مجاورت است. شکل 2-7 این الگوریتم و شکل 2-8 دندوگرام حاصل از این روش را برای ماتریس ، را نشان می‌دهد.
Step 1. Begin with the disjoint clustering implied by threshold graph, which contains no edges and which places every object in a unique cluster, as the current clustering. Set.
Step 2. From threshold graph.
If two of the current clusters from a clique (maximally complete sub graph) in, redefine the current clustering by merging these two clusters into a single cluster.
Step 3. If, so that is the complete graph on the nodes, stop. Else, set and go to step 2.
شکل 2-7. الگوریتم خوشه‌بندی سلسله مراتبی تراکمی پیوندی کامل

شکل 2-8. دندوگرام پیوندی کامل برای ماتریس
2-2-1-1-4. الگوریتم پیوندی میانگینالگوریتم پیوندی منفرد اجازه می‌دهد تا خوشه‌ها به صورت دراز و نازک رشد کنند. این در شرایطی است که الگوریتم پیوندی کامل خوشه‌های فشرده‌تری تولید می‌کند. هر دو الگوریتم مستعد خطا با داده‌های خارج از محدوده هستند. الگوریتم خوشه‌بندی پیوندی میانگین، یک تعادلی بین مقادیر حدی الگوریتم‌های پیوندی منفرد و کامل است. الگوریتم پیوندی میانگین همچنین، روش جفت-گروه بدون وزن با استفاده از میانگین حسابی نامیده می‌شود. این الگوریتم، یکی از پرکاربردترین الگوریتم‌های خوشه‌بندی سلسله مراتبی می‌باشد [26]. اگر یک خوشه با تعداد تا عضو، و یک خوشه دیگر با تعداد تا عضو باشند، در روش پیوندی میانگین، فاصله آن‌ها برابر خواهد بود با:
(2-4)
که نشان‌دهنده فاصله(عدم شباهت) بین نقاط a و در ماتریس مجاورت است.
2-2-1-1-5. الگوریتم پیوندی بخشیروش پیوندی بخشی که از مربع مجموع خطا‌های (SSE) خوشه‌های یک افراز برای ارزیابی استفاده می‌کند، یکی دیگر از روش‌های سلسله مراتبی می‌باشد [60]. اگر یک خوشه با تعداد تا عضو، و یک خوشه دیگر با تعداد تا عضو باشند و نماد به معنای فاصله اقلیدسی و و مراکز خوشه‌های و باشد آنگاه در روش پیوندی بخشی، فاصله آن‌ها برابر خواهد بود با:
(2-5)
2-2-1-2. الگوریتم‌های افرازبندییک خاصیت مهم روش‌های خوشه‌بندی سلسله مراتبی، قابلیت نمایش دندوگرام است که تحلیل‌گر را قادر می‌سازد تا ببیند که چگونه اشیاء در سطوح متوالی مجاورت، در خوشه‌ها به هم پیوند می‌خورند یا تفکیک می‌شوند. همان طور که اشاره شد، هدف الگوریتم‌های افرازبندی، تقسیم داده‌ها در خوشه‌ها، به گونه‌ای است که داده‌های درون یک خوشه بیش‌ترین شباهت را به همدیگر داشته باشند؛ و درعین‌حال، بیش‌ترین فاصله و اختلاف را با داده‌های خوشه‌های دیگر داشته باشند. آن‌ها یک افراز منفرد از داده را تولید می‌کنند و سعی می‌کنند تا گروه‌های طبیعی حاضر در داده را کشف کنند. هر دو رویکرد خوشه‌بندی، دامنه‌های مناسب کاربرد خودشان را دارند. معمولاً روش‌های خوشه‌بندی سلسله مراتبی، نیاز به ماتریس مجاورت بین اشیاء دارند؛ درحالی‌که روش‌های افرازبندی، به داده‌ها در قالب ماتریس الگو نیاز دارند. نمایش رسمی مسئله خوشه‌بندی افرازبندی می‌تواند به صورت زیر باشد:
تعیین یک افراز از الگوها در گروه، یا خوشه، با داشتن الگو در یک فضای d-بعدی؛ به طوری که الگوها در یک خوشه بیش‌ترین شباهت را به هم داشته و با الگوهای خوشه‌های دیگر بیش‌ترین، تفاوت را داشته باشند. تعداد خوشه‌ها،، ممکن است که از قبل مشخص‌شده نباشد، اما در بسیاری از الگوریتم‌های خوشه‌بندی افرازبندی، تعداد خوشه‌ها باید از قبل معلوم باشند. در ادامه برخی از معروف‌ترین و پرکاربردترین الگوریتم‌های افرازبندی مورد بررسی قرار خواهند گرفت.
2-2-1-2-1. الگوریتم K-meansدر الگوریتم مراکز خوشه‌ها بلافاصله بعد از اینکه یک نمونه به یک خوشه می‌پیوندد محاسبه می‌شوند. به طور معمول بیشتر روش‌های خوشه‌بندی ترکیبی از الگوریتم جهت خوشه‌بندی اولیه خود استفاده می‌کنند [37, 47, 57]. اما مطالعات اخیر نشان داده‌اند که با توجه به رفتار هر مجموعه داده، گاهی اوقات یک روش خوشه‌بندی خاص پیدا می‌شود که دقت بهتری از برای بعضی از مجموعه داده‌ها می‌دهد [1, 54]. اما الگوریتم به دلیل سادگی و توانایی مناسب در خوشه‌بندی همواره به عنوان انتخاب اول مطالعات خوشه‌بندی ترکیبی مورد مطالعه قرار گرفته است. در شکل 2-10 شبه کد الگوریتم را مشاهده می‌کنید:
1. Place K points into the space represented by the objects that are being clustered.
These points represent initial group centroids.
2. Assign each object to the group that has the closest centroid.
3. When all objects have been assigned, recalculate the positions of the K centroids.
4. Repeat Steps 2 and 3 until the centroids no longer move. This produces a separation
of the objects into groups from which the metric to be minimized can be calculated
شکل 2-9. الگوریتم خوشه‌بندی افرازبندی
مقادیر مراکز اولیه‌ی‌ متفاوت برای الگوریتم می‌تواند منجر به خوشه‌بندی‌های مختلفی شود. به خاطر اینکه این الگوریتم مبتنی بر مربع خطا است، می‌تواند به کمینه محلی همگرا شود، مخصوصاً برای خوشه‌هایی که به طور خیلی خوبی از هم تفکیک نمی‌شوند، این امر صادق است. نشان داده شده است که هیچ تضمینی برای همگرایی یک الگوریتم تکراری به یک بهینه سراسری نیست [33]. به طور خلاصه می‌توان ویژگی‌های الگوریتم را به صورت زیر برشمرد:
1- بر اساس فاصله اقلیدسی تمامی ویژگی‌ها می‌باشد.
2- منجر به تولید خوشه‌هایی به صورت دایره، کره و یا ابر کره می‌شود.
3- نسبت به روش‌های دیگر خوشه‌بندی، ساده و سریع است.
4- همگرایی آن به یک بهینه محلی اثبات شده است، اما تضمینی برای همگرایی به بهینه سراسری وجود ندارد.
5- نسبت به مقداردهی اولیه مراکز خوشه‌ها خیلی حساس است.
2-2-1-2-2. الگوریتم FCMالگوریتم FCM اولین بار توسط دون [13] ارائه شد. سپس توسط بزدک [66] بهبود یافت. این متد دیدگاه جدیدی را در خوشه‌بندی بر اساس منطق فازی [62] ارائه می‌دهد. در این دیدگاه جدید، به جای اینکه داده‌ها در یک خوشه عضو باشند، در تمامی خوشه‌ها با یک ضریب عضویت که بین صفر و یک است، عضو هستند و ما در این نوع خوشه‌بندی، دنبال این ضرایب هستیم. در روش‌های معمول در جایی که ما داده داشته باشیم، جواب نهایی ماتریس خواهد بود که هر خانه شامل برچسب خوشه‌ی داده‌ی نظیر آن می‌باشد. ولی در این روش در صورت داشتن خوشه، جواب نهایی یک ماتریس خواهد بود که در آن هر ردیف شامل ضرایب عضویت داده‌ی نظیر به آن خوشه است. بدیهی است که جمع افقی هر ردیف (ضرایب عضویت یک داده خاص) برابر با یک خواهد بود. یک روش معمول جهت رسیدن به جواب‌هایی غیر فازی بر اساس نتایج نهایی الگوریتم فازی، برچسب‌زنی داده بر اساس آن ضریبی که مقدار حداکثر را در این داده دارد، می‌باشد. رابطه 2-6 معادله پایه در روش فازی است: [66]
(2-6) ,
در رابطه 2-6 متغیرm یک عدد حقیقی بزرگ‌تر از یک و درجه عضویت داده در خوشه j-ام می‌باشد، که خود ، i-امین داده d-بُعدی از داده‌ی مورد مطالعه می‌باشد و مرکز d-بعدی خوشه j-ام‌ است و هر روش معمول جهت اندازه‌گیری شباهت میان داده و مرکز خوشه می‌باشد. در روش خوشه‌بندی فازی مراکز خوشه () و درجه عضویت () با تکرار مکرر به ترتیب بر اساس رابطه‌های 2-7 و 2-8 به‌روزرسانی می‌شوند، تا زمانی که شرط توقف درست در آید. در این شرط مقدار یک مقدار توافقی بسیار کوچک‌تر از یک می‌باشد که مطابق با نوع داده و دقت خوشه‌بندی قابل جایگذاری خواهد بود. بدیهی است که هر چقدر این مقدار به سمت صفر میل کند درجه عضویت دقیق‌تر و مقدار زمان اجرا بیشتر خواهد بود [66].
(2-7)
(2-8)
مراحل اجرای الگوریتم در شبه کد شکل 2-11 شرح داده شده است:
1.Initialize matrix,
2.At k-step: calculate the centers vectors with

3.Update ,

4. If then STOP; otherwice returen to step 2.
شکل 2-10. الگوریتم فازی خوشه‌بندی
2-2-1-2-3. الگوریتم طیفیروش خوشه‌بندی طیفی که بر اساس مفهوم گراف طیفی [11] مطرح شده است، از ماتریس شباهت برای کاهش بعد داده‌ها در خوشه‌بندی استفاده می‌کند. در این روش یک گراف وزن‌دار بدون جهت به نحوی تولید می‌شود که رئوس گراف نشان‌دهنده‌ی مجموعه نقاط و هر یال وزن‌دار نشان‌دهنده‌ی میزان شباهت جفت داده‌های متناظر باشد. بر خلاف روش‌های کلاسیک، این روش، روی‌ داده‌ای پراکنده‌ در فضایی با شکل‌ هندسی غیر محدب، نتایج مطلوبی تولید می‌کند [63]. کاربرد این روش در محاسبات موازی [69, 70]، تنظیم بار [15]، طراحی VLSI [28]، طبقه‌بندی تصاویر [35] و بیوانفورماتیک [31, 59] می‌باشد.
در خوشه‌بندی طیفی از بردارهای ویژگی در ماتریس شباهت برای افراز مجموعه‌ داده استفاده می‌شود. در اغلب این روش‌ها، مقدار ویژه اولویت بردارها را تعیین می‌کند. ولی این نحوه‌ی انتخاب، انتخاب بهترین بردارها را تضمین نمی‌دهد. در اولین تحقیقی که در این زمینه توسط ژیانگ و گنگ [61] انجام شد، مسئله‌ی انتخاب بردارهای ویژگی مناسب جهت بهبود نتایج خوشه‌بندی پیشنهاد گردید. در روش پیشنهادی آن‌ها شایستگی هر یک از بردارهای با استفاده از تابع چگالی احتمال هر بردار تخمین زده می‌شود. وزنی به بردارهایی که امتیاز لازم را به دست آورندگ، اختصاص یافته و برای خوشه‌بندی از آن‌ها استفاده می‌شود. در کاری دیگر که توسط ژائو [64] انجام شده است، هر یک از بردارهای ویژه به ترتیب حذف می‌شوند و مقدار آنتروپی مجموعه بردارهای باقی‌مانده محاسبه می‌شود. برداری که حذف آن منجر به افزایش آنتروپی و ایجاد بی‌نظمی بیشتر در مجموعه داده شود، اهمیت بیشتری داشته و در رتبه بالاتری قرار می‌گیرد. سپس زیرمجموعه‌ای از مناسب‌ترین بردارها برای خوشه‌بندی مورد استفاده قرار می‌گیرند. الگوریتم خوشه‌بندی طیفی دارای متدهای متفاوتی جهت پیاده‌سازی است، که الگوریتم‌های برش نرمال، NJW، SLH وPF از آن جمله می‌باشد. در تمامی این روش‌ها، بخش اول، یعنی تولید گراف، مشترک می‌باشد. ما در ادامه ابتدا به بررسی بخش مشترک این روش‌ها می‌پردازیم. سپس به تشریح دو روش پر کاربرد برش نرمال و NJW می‌پردازیم.
در الگوریتم خوشه‌بندی طیفی، افراز داده‌ها بر اساس تجزیه‌ی ماتریس شباهت و به دست آوردن بردارها و مقادیر ویژه‌ی آن صورت می‌گیرد. مجموعه‌ی با داده‌یبعدی را در نظر بگیرید، می‌توان برای این مجموعه گراف وزن‌دار و بدون جهت را ساخت به صورتی که رئوس گراف نشان‌دهنده داده و یال‌ها که ماتریس شباهت را تشکیل می‌دهند بیانگر میزان شباهت بین هر جفت داده متناظر باشند. ماتریس شباهت به صورت رابطه 2-9 تعریف می‌شود:
(2-9)
تابع میزان شباهت بین دو داده را اندازه می‌گیرد. می‌تواند یک تابع گوسی به صورت باشد. که در آن فاصله‌ی بین دو نمونه را نشان می‌دهد و پارامتر مقیاس سرعت کاهش تابع با افزایش فاصله بین دو نمونه را مشخص می‌کند. در ادامه به بررسی دو الگوریتم خوشه‌بندی طیفی برش نرمال و NJW می‌پردازیم.
2-2-1-2-3-1. الگوریتم برش نرمالالگوریتم برش نرمال توسط شی و ملیک [35] برای قطعه‌بندی تصاویر ارائه شده است. در این روش، میزان تفاوت بین خوشه‌های مختلف و شباهت بین اعضا یک خوشه، بر اساس فاصله‌ی داده‌ها محاسبه می‌کند. رابطه 2-10 اشاره به مفهوم شباهت داده دارد که با استفاده از آن اقدام به ساخت گراف وزن‌دار می‌نماییم:
(2-10)
موقعیت i-امین داده (پیکسل در تصاویر) و بردار ویژگی از صفات داده (مانند روشنایی در تصاویر) می‌باشد. با کمک حد آستانه می‌توان میزان تنکی ماتریس شباهت را با توجه به تعداد اثرگذار داده‌های همسایه تعیین کرد. گام‌های این الگوریتم به صورت زیر می‌باشد:
محاسبه ماتریس درجه.
محاسبه ماتریس لاپلاسین.
محاسبه دومین بردار ویژگی متناظر با دومین کوچک‌ترین مقدار ویژه.
استفاده از برای خوشه‌بندی (قطعه‌بندی در تصاویر) گراف.
روش برش نرمال بیشتر در قطعه‌بندی تصاویر کاربرد دارد و معمولاً در خوشه‌بندی داده از سایر الگوریتم‌های خوشه‌بندی طیفی استفاده می‌کنند.
2-2-1-2-3-2. الگوریتم NJWایده الگوریتم استفاده از اولین بردار ویژه متناظر با بزرگ‌ترین مقدار ویژه ماتریس لاپلاسین است. مراحل این الگوریتم به صورت زیر می‌باشد: [51]
ساخت ماتریس شباهت با استفاده از رابطه 2-9.
محاسبه ماتریس درجه، و ماتریس لاپلاسین.
به دست آوردن اولین بردار ویژه متناظر با اولین بزرگ‌ترین مقدار ماتریسو تشکیل ماتریس ستونی.
نرمال سازی مجدد و تشکیل به طوری که همه سطرهای آن طول واحد داشته باشد.
خوشه‌بندی مجموعه داده بازنمایی شده با استفاده از.

2-2-1-2-4. الگوریتم خوشه‌بندی کاهشیالگوریتم خوشه‌بندی کاهشی یکی از سریع‌ترین الگوریتم‌های تک گذر، برای تخمین تعداد خوشه و مراکز آن‌ها در مجموعه‌ی داده می‌باشد. این مفهوم یعنی به جای تحت تأثیر قرار گرفتن محاسبات از ابعاد مسئله، متناسب با اندازه مسئله آن را انجام دهیم. با این وجود، مراکز واقعی خوشه الزاماً یکی از نقاط داده موجود در مجموعه داده نیست ولی در بیشتر موارد این انتخاب تخمین خوبی است که به صورت ویژه از این رویکرد در محاسبات کاهشی استفاده می‌شود. اگر هر نقطه از مجموعه داده به عنوان گزینه‌ای برای مرکز خوشه در نظر گرفته شود، معیار تراکم هر نقطه به صورت زیر تعریف می‌شود [79].
(2-11)
در رابطه بالا یک ثابت مثبت است، که نشان‌دهنده‌ی شعاع همسایگی (سایر نقاط داده که نزدیک‌ترین نقاط به این داده خاص هستند) می‌باشد، و نشان‌دهنده‌ی سایر داده‌های مجموعه، و نشان‌دهنده‌ی تعداد این داده‌ها است. از این روی، داده‌ای دارای بیش‌ترین مقدار تراکم می‌باشد که بیش‌ترین نقاط داده در همسایگی آن است. اولین مرکز خوشه بر اساس بزرگ‌ترین مقدار تراکم انتخاب می‌شود. بعد از این انتخاب میزان تراکم هر یک از نقاط داده به صورت زیر به‌روز می‌شود [79].
(2-12)
در رابطه بالا ثابت مثبت همسایگی را تعریف می‌کند که میزان کاهش تراکم قابل اندازه‌گیری را نشان می‌دهد. از آنجایی که نقاط داده در نزدیکی مرکز خوشه اول به طور قابل‌توجهی مقادیر چگالی را کاهش می‌دهند بعد از به‌روز کردن مقادیر تابع چگالی توسط رابطه بالا مرکز خوشه بعدی بر اساس داده‌ای که بزرگ‌ترین مقدار چگالی را دارد انتخاب می‌شود. این فرآیند آن قدر تکرار می‌شود تا به تعداد کافی مرکز خوشه ایجاد شود. پس از اتمام این فرآیند می‌توان توسط الگوریتم که مراکز داده در آن توسط فرآیند بالا به صورت دستی داده شده است (نه به صورت تصادفی)، داده‌ها را خوشه‌بندی کرد. شبه کد شکل زیر روند فرآیند بالا را نشان می‌دهد که در آن ابتدا مقادیر ثابت‌ها () و مجموعه داده به عنوان ورودی گرفته می‌شود و پس از ساخت مراکز داده مطابق با تعاریف بالا، این مراکز برای خوشه‌بندی در الگوریتم استفاده می‌شود [79].
Inputs Dataset, Constants
Output Clusters
Steps
1. Initialize constants and density values
2. Make a new cluster center.
3. Update density values
4. If the sufficient number of clusters are not obtained, go to 2.
3. Clustering the dataset by k-means, using fix centers.
شکل 2-11. خوشه‌بندی کاهشی
2-2-1-2-5. الگوریتم خوشه‌بندی Median K-Flatالگوریتم Median K-Flat یا به اختصار MKF مجموعه داده‌یرا به K خوشه‌ی افراز می‌کند که هر خوشه یک شبه فضای d-بُعدی تقریباً خطی می‌باشد. پارامتر‌ با فرض ماتریسی با ابعاد می‌باشد، که هر یک از خانه‌های آن تخمین شبه فضای خطی متعامد می‌باشد. قابل به ذکر است که می‌باشد. در این جا تخمین شبه فضای خوشه‌های را نام‌گذاری می‌کنیم. مطابق تعاریف بالا تابع انرژی برای افرازهای ‌ بر اساس شبه فضای به شکل زیر تعریف می‌شود [77].
(2-13)
این الگوریتم سعی می‌کند تا مجموعه داده را به خوشه‌های ‌تبدیل کند به نحوی که تابع انرژی کمینه باشد. تا وقتی که سطوح تخت اساسی به شکل شبه فضای خطی هستند ما می‌توانیم به صورت فرضی المان‌های X را در یک حوضه واحد نرمال کنیم به طوری که برای و تابع انرژی را به شکل زیر بیان کنیم: [77]
(2-14)
این الگوریتم برای کمینه‌سازی تابع انرژی الگوریتمMKF از روش کاهش گرادیان تصادفی استفاده می‌کند. مشتق تابع انرژی بر اساس ماتریس به شرح زیر است:
(2-15)
این الگوریتم نیاز به تطبیق بر اساس مؤلفه‌ی متعامد مشتق دارد. بخشی از مشتق که با شبه فضای موازی است به شرح زیر می‌باشد.
(2-16)
از این روی مؤلفه متعامد برابر است با رابطه 2-17 می‌باشد.
(2-17)
در رابطه بالا برابر با رابطه 2-18 است.
(2-18)
با در نظر گرفتن محاسبات بالا، الگوریتم MKF تصمیم می‌گیرد که داده تصادفی از مجموعه داده، عضو کدام باشد، و از این طریق شروع به چیدن داده‌ها می‌کند. آن گاه، الگوریتم تابع را به‌روز کند که در آن (مرحله زمانی) پارامتری است که توسط کاربر تعیین می‌شود. این فرآیند آن قدر تکرار می‌شود تا ضابطه همگرایی دیده شود. آنگاه هر نقطه از مجموعه داده به نزدیک‌ترین شبه فضای که تعیین‌کننده خوشه‌هاست اختصاص داده می‌شود. شبه کد زیر فرآیند الگوریتم MKF را نشان می‌دهد [77].
Input:
: Data, normalized onto the unit sphere, d: dimension of subspaces K: number of subspaces, the initialized subspaces. : step parameter.
Output: A partition of X into K disjoint clusters
Steps:
1. Pick a random point in X
2. Find its closest subspace , where
3. Compute by
4. Update
5. Orthogonalize
6. Repeat steps 1-5 until convergence
7. Assign each xi to the nearest subspace
شکل 2-12. شبه‌کد الگوریتم MKF [77]
2-2-1-2-6. الگوریتم خوشه‌بندی مخلوط گوسییک مخلوط گوسی یا همان را می‌توان ترکیب محدبی از چگالی‌های گوسی دانست. یک چگالی گوسی در فضای d-بُعدی به ازای میانگین، توسط ماتریس هم‌وردایی با ابعاد به صورت زیر تعریف می‌شود: [83]
(2-19)
در رابطه بالا پارامتر‌های و را تعریف می‌کند. از این روی مؤلفه به صورت زیر تعریف می‌شود:
(2-20)
در رابطه (2-20) پارامتر وزن مخلوط کردن و مؤلفه مخلوط می‌باشد. از آنجا که در مقایسه با تخمین چگالی غیر پارامتری، تعداد کمتری از توابع چگالی در تخمین چگالی مخلوط باید ارزیابی شود، از این روی ارزیابی چگالی کارآمدتر خواهد بود. علاوه بر آن، استفاده از اجرای محدودیت هموار کردن بر روی برخی از مؤلفه‌های مخلوط در نتیجه‌ی چگالی به ما اجازه می‌دهد تا چگالی مستحکم‌تری را تخمین بزنیم. الگوریتم حداکثر-انتظار یا همان به ما اجازه به‌روز کردن پارامتر‌های مؤلفه‌ی مخلوط را مطابق با مجموعه داده به ازای هر می‌دهد، به طوری که احتمال هرگز کوچک‌تر از مخلوط جدید نشود. به‌روز کردن الگوریتم می‌تواند در یک فرآیند تکراری برای تمامی مؤلفه‌های مطابق با رابطه‌های زیر انجام شود: [83]
(2-21)
(2-22)
(2-23)
(2-24)
در این تحقیق از روش پیشنهادی بومن و همکاران برای پیاده‌سازی الگوریتم مخلوط گوسی استفاده شده است. از آنجایی که روش پیاده‌سازی و توضیحات مربوط به الگوریتم مخلوط گوسی در روش ترکیب مبتنی بر مخلوط استفاده می‌شود از این روی در بخش روش‌های ترکیب نتایج با تابع توافقی آن را بررسی خواهیم کرد.
2-2-2. معیارهای ارزیابیدر یادگیری با ناظر ارزیابی راحت تر از یادگیری بدون ناظر است. برای مثال آن چیز که ما در رده‌بندی باید ارزیابی کنیم مدلی است که ما توسط داده‌های یادگیری به الگوریتم هوش مصنوعی آموزش داده‌ایم. در روش‌های با ناظر ورودی و خروجی داده معلوم است و ما بخشی از کل داده را برای آزمون جدا کرده و بخش دیگر را به عنوان داده یادگیری استفاده می‌کنیم و پس از تولید مدل مطلوب ورودی داده آزمون را در مدل وارد کرده و خروجی مدل را با خروجی واقعی می‌سنجیم. از این روی معیارهای بسیاری برای ارزیابی روش‌های با ناظر ارائه‌شده‌اند.
در یادگیری بدون ناظر روش متفاوت است. در این روش هیچ شاخص معینی در داده جهت ارزیابی وجود ندارد و ما به دنبال دسته‌بندی کردن داده‌ها بر اساس شباهت‌ها و تفاوت‌ها هستیم. از این روی برخلاف تلاش‌های خیلی از محققان، ارزیابی خوشه‌بندی خیلی توسعه داده نشده است و به عنوان بخشی از تحلیل خوشه‌بندی رایج نشده است. در واقع، ارزیابی خوشه‌بندی یکی از سخت‌ترین بخش‌های تحلیل خوشه‌بندی است [33]. معیارهای عددی، یا شاخص‌هایی که برای قضاوت جنبه‌های مختلف اعتبار یک خوشه به کار می روند، به سه دسته کلی تقسیم می‌شوند:
1- شاخص خارجی که مشخص می‌کند که کدام خوشه‌های پیداشده به وسیله الگوریتم خوشه‌بندی با ساختارهای خارجی تطبیق دارند. در این روش نیاز به اطلاعات اضافی مثل برچسب نقاط داده، داریم. آنتروپی یک مثالی از شاخص خارجی است.
2- شاخص داخلی که برای اندازه‌گیری میزان خوبی یک ساختار خوشه‌بندی بدون توجه به اطلاعات خارجی به کار می‌‌رود. یک نمونه از شاخص داخلی است.
3- شاخص نسبی که برای مقایسه دو خوشه‌بندی مختلف یا دو خوشه مختلف به کار می‌رود. اغلب یک شاخص خارجی یا داخلی برای این تابع استفاده می‌شود. برای مثال، دو خوشه‌بندی می‌توانند با مقایسه یا آنتروپی‌شان مقایسه شوند.
این فصل تعدادی از مهم‌ترین و رایج‌ترین روش‌های به‌کاررفته برای ارزیابی خوشه‌بندی را مرور خواهد کرد.
2-2-2-1. معیار SSEیک معیار داخلی ارزیابی خوشه‌بندی، مثل، می‌تواند برای ارزیابی یک خوشه‌بندی نسبت به خوشه‌بندی دیگر به کار رود. به علاوه، یک معیار داخلی اغلب می‌تواند برای ارزیابی یک خوشه‌بندی کامل یا یک خوشه تنها به استفاده شود. این اغلب به خاطر این است که این روش، سعی می‌کند تا میزان خوبی کلی خوشه‌بندی را به عنوان یک جمع وزن‌دار از خوبی‌های هر خوشه در نظر می‌گیرد. با استفاده از رابطه 2-25 محاسبه می‌شود [68].
(2-25)
کهیک نقطه داده در خوشه است و، j-امین ویژگی از داده X است. ، j-امین ویژگی از مرکز خوشه می‌باشد. برای مقایسه دو خوشه‌بندی مختلف روی یک داده با یک تعداد مشابه، تنها مقایسه مقدارهای متناظر آن‌ها کافی است. هر چه مقدار کمتر باشد، آن خوشه‌بندی بهتر خواهد بود. البته، وقتی تعداد نقاط داده در دو خوشه متفاوت باشند، مقایسه مستقیم از روی مقدار خوب نخواهد بود. بنابراین، یک خوشه معیار مناسب تری برای مقایسه است. رابطه 2-26 این معیار را نشان می‌دهد که در آن مقدار تعداد کل نمونه‌هاست [68].
(2-26)
تعداد درست خوشه‌ها در الگوریتم ، اغلب می‌تواند با استفاده از نگاه کردن به منحنی مشخص شود. این منحنی با رسم مقادیر به ازایهای مختلف به دست می‌آید. تعداد خوشه‌های بهینه با توجه به منحنی، ای است که به ازای آن نرخ کاهش مقدار، قابل چشم‌پوشی شود. شکل 2-13-ب منحنی را برای داده‌های شکل 2-13-الف، نشان می‌دهد.

(الف)
(ب)
شکل2-13. (الف) مجموعه داده با تعداد 10 خوشه واقعی. (ب) منحنی مربوطه [68]
همان طور که از شکل 2-13-ب برمی‌آید، برای مقادیرهای از صفر تا 10 شیب منحنی نسبت به بقیه مقادیر، تندتر می‌باشد. این امر نشان‌دهنده آن است که مقدار یک مقدار بهینه برای تعداد خوشه‌ها می‌باشد.

(الف)
(ب)
شکل2-14. (الف) مجموعه داده (ب) منحنی مربوطه [2]
شکل 2-14-ب نیز منحنی را برای داده‌های شکل 2-14-الف، نشان می‌دهد. مشاهده می‌شود که در این داده‌ها، چون تعداد خوشه‌ها نسبت به شکل 2-14-الف کاملاً گویا نیست، بنابراین، منحنی آن نیز نرم تر خواهد بود . اما با توجه به شکل 2-14-ب، می‌توان گفت که تعداد نسبتاً خوب باشد. چون منحنی برای های بعد از 8، دارای شیب کندتری خواهد شد. با توجه به نتایج فوق می‌توان گفت که اگرچه منحنی برای همه مسایل نمی‌تواند جواب بهینه برای تعداد بدهد، اما می‌تواند به عنوان یک معیار خوب برای این امر مطرح باشد.
2-2-2-2. معیار اطلاعات متقابل نرمال شدهمعیار اطلاعات متقابل () توسط کاور و توماس [71] معرفی شد که یک روش جهت اندازه‌گیری کیفیت اطلاعات آماری مشترک بین دو توزیع است. از آنجایی که این معیار وابسته به اندازه خوشه‌ها است در [54] روشی جهت نرمال سازی آن ارائه شده است. فرد و جین [19] روش نرمال سازی اطلاعات متقابل را اصلاح کردند و آن را تحت عنوان اطلاعات متقابل نرمال () ارائه داده‌اند. رابطه 2-27 اطلاعات متقابل نرمال شده را نشان می‌دهد[1, 2, 19] .
(2-27)
در رابطه 2-27 پارامتر کل نمونه‌ها است و یعنی افرازهایی که اندیس آن‌ها شامل i با تمام مقادیر j می‌باشد و یعنی افرازهایی که تمام مقادیر i با و اندیس j را شامل شود. از رابطه 2-28 محاسبه می‌شود [1, 2, 19].
(2-28)
, ,
در صورتی که دو افراز به صورت و که در آن کل داده و خوشه اول و خوشه دوم هر یک از افرازها باشد آنگاه نشان‌دهنده تعداد نمونه‌های مشترک موجود در و می‌باشد، نشان‌دهنده تعداد نمونه‌های مشترک موجود در و می‌باشد، نشان‌دهنده تعداد نمونه‌های مشترک موجود در و می‌باشد و نشان‌دهنده تعداد نمونه‌های مشترک موجود در و می‌باشد. در واقع و به ترتیب بیانگر کل نمونه‌های موجود در و می‌باشد [1].
شکل 2-15 دو افراز اولیه را نشان می‌دهد که میزان پایداری برای هر کدام از خوشه‌های به دست آمده هم محاسبه شده است. در این مثال الگوریتم به عنوان الگوریتم خوشه‌بندی اولیه انتخاب شده است و تعداد خوشه‌های اولیه برابر با سه نیز به عنوان پارامتر آن از قبل مشخص شده است. همچنین، در این مثال تعداد افرازهای موجود در مجموعه مرجع برابر با ۴۰ می‌باشد. در ۳۶ افراز نتایجی مشابه با شکل 2-15 (a) و در 4 حالت باقیمانده نیز نتایجی مشابه با شکل 2-15 (a) حاصل شده است [1].

شکل2-15. دو افراز اولیه با تعداد سه خوشه. (a) خوشه‌بندی درست (b) خوشه‌بندی نادرست [1]
از آن جایی که در مجموعه مرجع در ۹۰ % مواقع، داده‌های متراکم گوشه بالا‐چپ از شکل 2-15 در یک خوشه مجزا گروه‌بندی شده‌اند، بنابراین این خوشه باید مقدار پایداری بالایی را به خود اختصاص دهد. اگرچه این مقدار نباید دقیقاً برابر با یک باشد (چون در همه موارد این خوشه درست تشخیص داده نشده است)، مقدار پایداری با روش متداول اطلاعات متقابل نرمال شده مقدار یک را بر می‌گرداند. از آن جایی که ادغام دو خوشه سمت راست تنها در ۱۰ % موارد مانند شکل 2-15 (b) اتفاق افتاده است، خوشه حاصل باید مقدار پایداری کمی به دست آورد. اگر چه خوشه حاصل از ادغام دو خوشه سمت راستی، به ندرت ( ۱۰ % موارد) در مجموعه مرجع دیده شده است، مقدار پایداری برای این خوشه نیز برابر با یک به دست می‌آید. در اینجا مشکل روش متداول محاسبه پایداری با استفاده از اطلاعات متقابل نرمال شده ظاهر می‌شود. از آنجایی که معیار اطلاعات متقابل نرمال شده یک معیار متقارن است، مقدار پایداری خوشه بزرگ ادغامی سمت راست (با ۱۰ % تکرار) دقیقاً برابر با میزان پایداری خوشه متراکم گوشه بالا‐چپ (با ۹۰ % تکرار) به دست می‌آید. به عبارت دیگر در مواردی که داده‌های دو خوشه مکمل یکدیگر باشند، یعنی اجتماع داده‌های آن‌ها شامل کل مجموعه داده شود و اشتراک داده‌های آن‌ها نیز تهی باشد، مقدار پایداری برای هر دو به یک اندازه برابر به دست می‌آید. از دیدگاه دیگر، این اتفاق زمانی رخ می‌دهد که تعداد خوشه‌های تشکیل‌دهنده مجموعه در خوشه‌بندی مرجع عددی بیشتر از یک باشد. هر زمان که با ادغام دو یا بیشتر از خوشه‌ها به دست آید، منجر به نتایج نادرست در مقدار پایداری می‌شود. ما این مشکل را تحت عنوان مشکل تقارن در اطلاعات متقابل نرمال شده می‌شناسیم. در سال‌های اخیر روش‌هایی جهت حل این مشکل ارائه‌شده‌اند که یکی از آن‌ها را علیزاده و همکاران در [1, 9]ارائه داده‌اند که در‌ آن بزرگ‌ترین خوشه از بین مجموعه مرجع (که بیش از نصف نمونه‌هایش در خوشه مورد مقایسه وجود دارد) جایگزین اجتماع همه خوشه‌ها می‌شود که ما آن را با عنوان روش Max می‌شناسیم. روش دیگر جهت رفع این مشکل معیار APMM می‌باشد. در ادامه به بررسی این معیار می‌پردازیم [1, 8, 67].
2-2-2-3. معیار APMMبر خلاف معیارکه برای اندازه‌گیری شباهت دو افراز طراحی شده است معیار روشی برای اندازه‌گیری میزان شباهت یک خوشه در یک افراز است که توسط عـلیزاده و همکاران [8, 67] معرفی شده است رابطه 2-29 این معیار را معرفی می‌کند.
(2-29)
در رابطه 2-29 پارامتر خوشه i-ام در افراز می‌باشد و افراز متناظر با خوشه در خوشه‌بندی است. پارامتر تعداد کل نمونه‌های مجموعه داده و تعداد نمونه‌های مشترک بین خوشه‌های و می‌باشد. همچنین، تعداد خوشه‌های موجود در افراز می‌باشد. در این روش برای محاسبه پایداری خوشه از رابطه 2-30 استفاده می‌کنیم [8, 67].
(2-30)
در رابطه 2-30 پارامتر نشان‌دهنده j-امین افراز از مجموعه مرجع است و تعداد کل افرازها است [8, 67]. از آنجایی که این معیار برای ارزیابی شباهت یک خوشه است می‌توان هم برای ارزیابی خوشه و هم برای ارزیابی افراز استفاده کرد. جهت استفاده از این معیار برای ارزیابی یک افراز کافی است آن را برای تک‌تک خوشه‌های آن افراز استفاده کنیم و در نهایت از کل مقادیر میانگین بگیریم.
2-۳. خوشه‌بندی ترکیبیکلمه’Ensemble‘ ریشه فرانسوی دارد و به معنی باهم بودن یا در یک زمان می‌باشد و معمولاً اشاره به واحدها و یا گروه‌های مکملی دارد که باهم در اجرای یک کار واحد همکاری می‌کنند. ترکیب تاریخ طولانی در دنیای واقعی دارد، نظریه هیئت‌منصفه ی کندورست که در سال 1785 میلادی مطرح شده است و این ایده را مطرح می‌کند که، احتمال نسبی درستی نظر گروهی از افراد (رأی اکثریت) بیشتر از نظر هر یک از افراد به تنهایی می‌باشد را می‌توان دلیلی برای ترکیب نتایج در دنیای واقعی دانست [10, 27]. خوشه‌بندی ترکیبی روشی جدید در خوشه‌بندی می‌باشد که از ترکیب نتایج روش‌های خوشه‌بندی متفاوت به دست می‌آید از آنجایی که اکثر روش‌های خوشه‌بندی پایه روی جنبه‌های خاصی از داده‌ها تاکید می‌کنند، در نتیجه روی مجموعه داده‌های خاصی کارآمد می‌باشند. به همین دلیل، نیازمند روش‌هایی هستیم که بتواند با استفاده از ترکیب این الگوریتم‌ها و گرفتن نقاط قوت هر یک، نتایج بهینه‌تری را تولید کند. هدف اصلی خوشه‌بندی ترکیبی جستجوی نتایج بهتر و مستحکم‌تر، با استفاده از ترکیب اطلاعات و نتایج حاصل از چندین خوشه‌بندی اولیه است [18, 54]. خوشه‌بندی ترکیبی می‌تواند جواب‌های بهتری از نظر استحکام، نو بودن، پایداری و انعطاف‌پذیری نسبت به روش‌های پایه ارائه دهد [3, 21, 54, 57]. به طور خلاصه خوشه‌بندی ترکیبی شامل دو مرحله اصلی زیر می‌باشد : [34, 54]
1- تولید نتایج متفاوت از خوشه‌بندی‌ها، به عنوان نتایج خوشه‌بندی اولیه بر اساس اعمال روش‌های مختلف که این مرحله را، مرحله ایجاد تنوع یا پراکندگی می‌نامند.
2- ترکیب نتایج به دست آمده از خوشه‌بندی‌های متفاوت اولیه برای تولید خوشه نهایی؛ که این کار توسط تابع توافقی (الگوریتم ترکیب‌کننده) انجام می‌شود.
2-۳-1. ایجاد تنوع در خوشه‌بندی ترکیبیدر خوشه‌بندی ترکیبی، هرچه خوشه‌بندی‌های اولیه نتایج متفاوت تری ارائه دهند نتیجه نهایی بهتری حاصل می‌شود. در واقع هرچه داده‌ها از جنبه‌های متفاوت‌تری مطالعه و بررسی شوند (تشخیص الگوهای پنهان داده) نتیجه نهایی که از ترکیب این نتایج حاصل می‌شود متعاقباً دارای دقت بالاتری خواهد بود که این امر منجر به کشف دانش ضمنی پنهان در داده نیز خواهد شد. تنوع در این بخش به این معنا می‌باشد که با استفاده از روش‌های متفاوت مجموعه داده را از دیدگاه‌های گوناگونی مورد بررسی قرار دهیم. در این فصل برای ایجاد پراکندگی در بین نتایج حاصل چند راه‌کار مختلف پیشنهاد می‌کنیم و به بررسی مطالعات انجام‌شده در هر یک از آن‌ها می‌پردازیم. راه‌های مختلفی برای ایجاد پراکندگی در خوشه‌بندی ترکیبی وجود دارد که عبارت‌اند از:
استفاده از الگوریتم‌های متفاوت خوشه‌بندی.
تغییر مقادیر اولیه و یا سایر پارامترهای الگوریتم خوشه‌بندی انتخاب‌شده.
انتخاب بعضی از ویژگی داده‌ها یا ایجاد ویژگی‌های جدید.
تقسیم‌بندی داده‌های اصلی به زیرمجموعه‌هایی متفاوت و مجزا.
در حقیقت به خاطر ماهیت بدون ناظر بودن مسئله خوشه‌بندی این اصل که آیا پراکندگی به وجود آمده مفید می‌باشد یا مفید نیست را نمی‌تواند مورد مطالعه قرارداد اما نتایج تجربی نشان داده است که ایجاد پراکندگی در خوشه‌بندی‌های اولیه به طور معمول موجب بهبود خوشه‌بندی در اکثر مواقع می‌شود لذا در روش‌های ارائه‌شده هدف تنها بررسی مجموعه داده از زوایای مختلف است [42] .
2-۳-1-1. استفاده از الگوریتم‌های مختلف خوشه‌بندی ترکیبیبه طور معمول بیشتر روش‌های خوشه‌بندی ترکیبی از الگوریتم جهت خوشه‌بندی اولیه خود استفاده می‌کنند [37, 47, 56, 57]. اما در روش‌های ارائه‌شده نشان داده شده است که با توجه به رفتار هر مجموعه داده گاهی اوقات یک روش خوشه‌بندی خاص پیدا می‌شود که دقت بهتری از برای بعضی از مجموعه داده‌ها می‌دهد [54]. اما الگوریتم به دلیل سادگی و توانایی مناسب در خوشه‌بندی همواره به عنوان انتخاب اول در خوشه‌بندی ترکیبی مورد مطالعه قرار گرفته است. نکته مهمی که در انتخاب الگوریتم‌ها باید به آن دقت کرد این است که الگوریتم‌هایی همانند که بر اساس فاصله اقلیدسی تمامی ‌ویژگی‌ها کار می‌کنند، در صورتی که حتی یک ویژگی یک نمونه دارای یک مقدار غیرمنتظره باشد، نمونه به طور نادرست دسته‌بندی می‌شود. با توجه به این مسئله می‌توان از روش‌هایی مشابه این الگوریتم‌ها که مقاوم در برابر نویز هستند جهت رسیدن به پایداری و کیفیت بیشتر استفاده کرد. نکته دیگری که در انتخاب الگوریتم‌های پایه باید به آن توجه کرد این است که برخی از روش‌ها همانند الگوریتم‌های سلسله مراتبی پیوندی همواره با تکرار مکرر روی یک داده یک جواب منحصربه‌فرد ایجاد می‌کنند که در صورت ایجاد نتایج با این‌گونه الگوریتم‌ها باید فقط یکی از هر نوع آن را در ساخت نتایج نهایی استفاده کرد.
2-۳-1-2. تغییر پارامترهای اولیه خوشه‌بندی ترکیبییکی دیگر از راه‌های افزایش پراکندگی تغییر پارامترهای اولیه الگوریتم‌های خوشه‌بندی می‌باشد. برای مثال در الگوریتم می‌توان با تغییر تعداد خوشه‌ها در الگوریتم، یا تعداد دفعات تکرار اجرای الگوریتم و یا تغییر نمونه‌های اولیه الگوریتم میزان پراکندگی را افزایش داد. در شکل 2-16 اثر نمونه‌های اولیه در خوشه‌بندی نهایی به وضوح قابل‌مشاهده می‌باشد. در شکل زیر در سمت چپ ابتدا نحوه توزیع نمونه‌ها نمایش داده شده است و سپس نتایج سه بار اجرای مختلف الگوریتم با سه نمونه شروع مختلف نمایش داده شده است [2, 6].

user8314

پیشنهادات 63
منابع 64

فهرست جداول
جدول 3-1 : تغییرات عمودی بافت نرم در نقاط باکال، مزیوباکال و دیستوباکال44
جدول 3-2 : تغییرات عمودی بافت نرم در نقاط پالاتال، مزیوپالاتال و دیستوپالاتال45
جدول 3-3 : تغییرات عمودی بافت نرم در نقاط دیستال و مزیال46
جدول 3-4 : تغییرات ابعادی افقی بافت نرم در 1، 3 و 7 میلیمتری از CEJ دو دندان
مجاور48
جدول 3-5 : تغییرات عمودی بافت سخت در نقاط باکال، مزیوباکال و دیستوباکال از CEJ
دو دندان مجاور50
جدول 3-6 : تغییرات عمودی بافت سخت در نقاط پالاتال،مزیوپالاتال و دیستوپالاتال
از CEJدو دندان51
جدول 3-7 : تغییرات عمودی بافت سخت در نقاط دیستال و مزیال از CEJ دو دندان
مجاور52
جدول 3-8 : تغییرات افقی بافت سخت در 1، 3 و 7 میلیمتری خطوط واصل CEJ دو دندان
مجاور54
فهرست نمودارها
نمودار3-1: تغییرات عمودی بافت نرم در نقطه میدباکال در گروه تست و کنترل44
نمودار3-2: تغییرات عمودی بافت نرم در نقطه میدپالاتال در گروه تست و کنترل45
نمودار3-3: تغییرات عمودی بافت نرم در نقطه دیستال در گروه تست و کنترل46
نمودار3-4: تغییرات عمودی بافت نرم در نقطه مزیال در گروه تست و کنترل47
نمودار 3-5: تغییرات افقی بافت نرم از 1 میلی متری خط واصل دو CEJ دندان مجاور48
مودار 3-6: تغییرات افقی بافت نرم از 3 میلی متری خط واصل دو CEJ دندان مجاور49
نمودار 3-7: تغییرات افقی بافت نرم از 7 میلی متری خط واصل دو CEJ دندان مجاور49
نمودار 3-6: تغییرات عمودی بافت سخت در نقطه مبدباکال50
نمودار 3-7: تغییرات عمودی بافت سخت در نقطه میدپالاتال51
نمودار 3-8: تغییرات عمودی بافت سخت درنقطه دیستال52
نمودار3-9: تغییرات عمودی بافت سخت در نقطه مزیال53
نمودار 3-10: تغییرات افقی بافت سخت در 1 میلیمتری از خط واصل دو CEJ دندان
مجاور55
نمودار 3-11: تغییرات افقی بافت سخت در 3 میلیمتری از خط واصل دو CEJ دندان
مجاور55
نمودار 3-12: تغییرات افقی بافت سخت در 7 میلیمتری از خط واصل دو CEJ دندان
مجاور56

چکیده :
مقدمه:
ایمپلنت گذاری فوری در دندان های تک ریشه دارای مزایایی است که از جمله می توان به حفظ استخوان موجود اشاره کرد.هدف از این مطالعه بررسی تغییرات ریج پس از قراردادن فوری ایمپلنت درمقایسه با خارج کردن معمولی دندان و ترمیم ساکت دندانی به صورت طبیعی بود.
مواد و روش کار:
این مطالعه بر روی 21 بیمار با دندان تک ریشه Hopeless جهت گذاشتن ایپملنت انجام شده است. پس از قالب گیری و تهیه قالب گچی بیماران در 2 گروه تست و کنترل به طوری تقسیم شدند که در هر گروه 12 ساکت دندانی قرار گرفت. در دو گروه دندان به صورت آتروماتیک خارج شد. بعد با کولینگوالی استخوان ناحیه در فواصل 1 و 3 و 7 میلیمتری از CEJ دو دندان مجاور و فاصله عمودی CEJ تا لبه ی کرست استخوان در 8 نقطه میدباکال، میدپاتال ، مزیال، دستیال ، دیستوباکال، دیستوپالاتال ، مزیوباکال، مزیوپالاتال اندازه گیری شد. در گروه تست در ناحیه ایمپلنت Biohorizone قرار داده شد ودر گروه کنترل ساکت ها برای ترمیم طبیعی به حال خود گذاشته شد. 4 ماه بعد در هر دو گروه فلپ کنار زده شد واندازه گیری ها عینا تکرار گردید اندازه گیری های بافت نرم نیز مشابه بافت سخت و با استفاده از کست ها و استنت های ساخته شده مشابه قبل اندازه گیری و ثبت شد.

یافته ها:
تغییرات عمودی بافت نرم در تمام نقاط اندازه گیری شده در گروه تست نسبت به گروه کنترل کمتر بود و این اختلاف فقط در ناحیه میدباکال معنی دار نبود و در سایر نقاط معنی دارد.
تغییرات ابعادی افقی بافت نرم نیز در 1 و3 و7 میلیمتری از CEJ دندان های مجاور در گروه تست کمتر از گروه کنترل بود.
تغییرات عمودی بافت سخت نیز در تمامی نقاط اندازه گیری شده در گروه تست کمتر از گروه کنترل بود. البته این تغییرات درنواحی میدباکال ومیدپالاتال معنی دار بود.
تغییرات افقی بافت سخت نیز در نواحی 1و 3 و 7 میلیمتری از CEJ دندان های مجاور در گروه تست کمتر بود که در ناحیه 7 میلیمتری این تغییر معنی دار نبود.
نتیجه گیری:
بر اساس یافته های مطالعه حاضر می توان نتیجه گیری کرد که قراردادن ایمپلنت فوری در محل ساکت دندان تازه کشیده شده برای کاهش دادن تغییرات عمودی و افقی استخوان و نیز جهت کاهش تغییرات عمودی و افقی بافت نرم ناحیه موثر می باشد.
کلمات کلیدی:
ایمپلنت فوری – خارج کردن دندان- تغییرات ابعادی ریج الوئل
-320664-922595ل
فصل اول
مروری بر متون و مقالات
کلیات :
روند ترمیم ساکت دندان های خارج شده :
ترمیم ساکت دندان های خارج شده با یک سری تغییرات داخلی که منجر به تشکیل استخوان در داخل ساکت و یک سری تغییرات خارجی که منجر به از دست رفتن عرض و ارتفاع ریج آلوئول می شود، مشخص می گردد. پس از خارج کردن دندان، خونریزی اتفاق می افتد، به دنبال آن با تشکیل لخته ساکت راپر می کند، با شروع واکنش التهابی سلول های تحریک شده بافت جوانه ای (Granulation) ایجاد می کند، طی 48 تا 72 ساعت، به همان نسبتی که بافت جوانه ای رشد می کند، لخته شروع به از بین رفتن کرده، جای لخته راپر می کند و بافت همبند نابالغ تشکیل می شود.
پس از هفت روز بافت جوانه ای به طور کامل جایگزین لخته خونی شده است، در این مرحله وجود Osteoid در قاعده ساکت به صورت تکه هائی از استخوان غیرکلسیفیه مشهود است. دو هفته بعد از کشیدن دندان، استخوان woven (استخوان اولیه تازه تشکیل شده) در قسمت های طرفی و اپیکالی ساکت تشکیل می شود. در حالیکه قسمت های مرکزی و مارژین ها از بافت همبندی پر شده ، در قسمت های مارژین و خارجی دیواره ساکت، تعداد زیادی استئوکلاست قابل رؤیت می باشد و در قسمت های متعدد دیواره ساکت استخوان woven جایگزین Bondle bone می شود.
طی 3-2 هفته بعدی و 3 تا 4 هفته بعد از خارج کردن دندان، تکه های استخوانی غیرکلسیفیه شروع به مینرالیزه شدن از قاعده ساکت به طرف کرونال می کنند، در این زمان تمام استخوان ساکت با استخوان woven پر شده است و تعداد زیادی استئوکلاست در دیواره های خارجی و مارژین بافت سخت دیده می شوند و استئوکلاست ها در مرکز و اطراف استخوان woven حاضر در ساکت ردیف می شود و به عبارت دیگر استخوان woven به وسیله استخوان بالغ جایگزین می شود. این سیر همراه با Re-epithelization ادامه پیدا می کند که در نهایت به طور کامل ساکت را تا 6 هفته پس از خارج کردن دندان می پوشاند. در هفته هشتم، یک لایه استخوان کورتیکال، مدخل را می پوشاند. استخوان woven که در هفته چهارم تشکیل شده بود، بوسیله مغز استخوان و مقداری ترابکول استخوان لاملار در هفته 8 جایگزین می شود. در سطح فوقانی و خارجی دیواره های باکال و لینگوال علائمی از تحلیل رفتن بافت سخت به چشم می خورد. کرست دیواره باکالی استخوان نسبت به کرست لینگوال آپیکالی تر قرار می گیرد. سطح مارژین دیواره لینگوال بدون تغییر باقی می ماند. در حالیکه دیواره باکال چندین میلی متر به سمت آپیکال شیفت پیدا می کند.
یک سری فاکتورها ممکن است روند ترمیم ساکت را تحت تأثیر قرار دهند. اندازه ساکت مهم است، یک ساکت عریض تر، زمان بیشتری را برای پر کردن نقص موجود نسبت به یک ساکت با عرض کم تر نیاز دارد. ساکت دندان های مبتلا به تحلیل افقی استخوان، زودتر ترمیم می شوند. زیرا کم شدن حجم استخوان آلوئولار به منزله کم شدن حجم حفره برای پر شدن می باشد، استخوان به حد کرونالی تر از حد افقی خود و یا حد کرست استخوان دندان های مجاور بازسازی نمی شود، یعنی هرگز به طور 100درصد ساکت دندانی با استخوان پر نخواهد شد(1).
تدابیر پس از کشیدن دندان :
به دلیل اینکه کشیدن دندان و یا از دست دادن آن، اغلب منجر به تحلیل یا جمع شدگی ریج آلوئولار می گردد، حفظ حجم استخوان در زمان کشیدن دندان یک هدف مطلوب می باشد. حداکثر تحلیل استخوان پس از کشیدن دندان ها در محدوده 6 تا 24 ماه اول اتفاق می افتد.
بنابراین زمانی که کلینسین امکان مداخله در کشیدن دندان را داشته باشد، حفظ استخوان آلوئولار بایستی مدنظر باشد. حفظ محافظه کارانه بافت های اطراف دندان کشیده شده می تواند نیاز به روش های پیشرفته جراحی استخوان را حذف و یا به طور قابل توجهی کاهش دهد.
زمانی که یک دندان کشیده و آماده قرار دادن ایمپلنت می گردد، پیشگیری از تحلیل استخوان آلوئولار بسیار مطلوب است.
زمان قرار دادن ایمپلنت نسبت به زمان کشیدن دندان همچنان مورد بحث بسیاری از کلینسین ها می باشد، بسته به کمیت و کیفیت و حمایت استخوان موجود و همچنین توانائی کلینسین ها و بیمار، قرار دادن ایمپلنت پس از کشیدن دندان می تواند بلافاصله (immediate)، تأخیری (delayed) و یا مرحله ای (staged) باشد. طبق تعریف قرار دادن فوری ایمپلنت در زمان کشیدن دندان انجام می شود. قراردهی تأخیری ایمپلنت حدوداً 2 ماه پس از کشیدن دندان انجام می گیرد تا امکان ترمیم بافت نرم فراهم شود. قرار دادن مرحله ای ایمپلنت به منظور ترمیم کامل استخوان درون نواحی کشیدن دندان به طور معمول نیازمند 6-4 ماه بیشتر است.
در آوردن دندان به صورت غیرتراماتیک و با استفاده از یک وسیله باریک و پهن نظیر Periotome انجام می شود. این وسیله به عمق سالکوس وارد شده و لیگامان پریودنتال را پاره می کند و مختصری بافت های پریودنتال مجاور را توسعه می دهد. دندان، بلند شده و توسط فورسپس با استفاده از حرکت آهسته و چرخشی درآورده می شود. باید از اعمال نیروهای باکولینگوالی اجتناب گردد تا از آسیب به استخوان لبیال پیشگیری شود.
با استفاده از کورت های جراحی، بافت نرم روی استخوان موجود در ناحیه extraction کاملاً دبریدمان می شود. پس از دبریدمان ناحیه extraction کاملاً با سالین استریل شستشو داده می شود. در این مرحله، پس از ارزیابی استخوان و ساپورت آن، کلینسین تصمیم می گیرد که آیا ناحیه را با پیوند استخوان پر کند یا نه و اینکه چه زمانی ایمپلنت را در ناحیه قرار دهد؟ (فوری، تأخیری،مرحله ای) (2).
زمان های مختلف قرار دادن ایمپلنت :
Type 1) قرار دادن ایمپلنت به طور فوری به دنبال کشیدن دندان،
مزایا : کاهش تعداد دفعات جراحی، کاهش طول دوره درمان، مقدار استخوان مطلوب باقیمانده. معایب : مورفولوژی منطقه ممکن است قرار دادن ایمپنت را پیچیده کند، فقدان بالقوه بافت نرم برای تطابق فلپ، روش های جراحی کمکی و حساسیت این روش.
Type 2) بافت نرم به طور کامل ساکت را پوشش دهد، حدوداً 8-4 هفته بعد از کشیدن.
مزایا : افزایش مقدار بافت نرم منطقه و بالطبع آسانتر شدن تطابق فلپ، اجازه به برطرف شدن پاتولوژی های موضعی منطقه.
معایب : مورفولوژی منطقه ممکن است قرار دادن ایمپلنت را پیچیده کند، افزایش طول دوره درمان، تحلیل متفاوت دیواره های ساکت، احتمال نیاز به روش های جراحی کمکی و حساسیت این روش.
Type 3) ایمپلنت در ساکت دندانی قرارداده می شود که مقداری استخوان تازه و قابل توجه درون آن شکل گرفته است.
مزایا : مقدار استخوانی که در ساکت تشکیل شده، قرار دادن ایمپلنت را ساده تر می کند و همچنین بافت نرم تکامل یافته تطابق فلپ را راحت تر می سازد.
معایب : افزایش طول دوره درمان، تحلیل متفاوت دیواره ساکت و احتمال نیاز به روش های جراحی کمکی.
Type 4) قرار دادن ایمپلنت در ساکت دندانی که به طور کامل ترمیم یافته است.
مزایا : ریجی که به طور کلینیکی ترمیم یافته است و تطابق بهتر فلپ.
معایب : افزایش طول دروه درمان، نیاز به روش های جراحی کمکی، تفاوت زیاد در حجم استخوان باقیمانده (3).
قراردادن فوری ایمپلنت :
مزیت اصلی قرار دادن فوری ایمپلنت متعاقب کشیدن دندان، کاهش زمان ترمیم می باشد. چون ایمپلنت در زمان کشیدن دندان قرار داده می شود، ترمیم استخوان به ایمپلنت بلافاصله با کشیدن دندان شروع می شود. مزیت دیگر آن این است که ترمیم نرمال استخوان که عموماً درون حفره کشیدن دندان اتفاق می افتد، در اطراف ایمپلنت تأثیر می گذارد. این فعالیت تشکیل استخوان می تواند تماس استخوان به ایمپلنت را در مقایسه با ایمپلنتی که در ناحیه ای با فعالیت استئوژنتیکی کم تر قرار داده شده است، بهبود بخشد.
معایب احتمالی قرار دادن ایمپلنت فوری شامل نیاز به جراحی موکوژنژیوال (جهت تصحیح بافت هایی که در اثر فلپ های repositioned جابجا شده اند) و پیوند استخوان (جهت پر کردن فضاهای خالی اطراف ایمپلنت) می باشند. زمانی که ایمپلنت دو مرحله ای، در زمان کشیدن دندان قرار داده می شود باید با استفاده از روش های آزاد کننده فلپ موکوژنژیوال ایمپلنت کاملاً پوشیده شود.
همچنین ممکن است نیاز باشد تا از پیوند استخوان درون ناحیه extraction که با ایمپلنت در تماس نمی باشد استفاده شود تا از نفوذ بافت نرم به اطراف ایمپلنت جلوگیری شود.
اگر استخوان موجود برای ثبات ایمپلنت ناکافی باشد، قرار دادن فوری ایمپلنت پیشنهاد نمی شود، همچنین عفونت های مرتبط با دندان ممکن است ترمیم را مختل کرده و موفقیت ایمپلنت را به مخاطره اندازد. عفونت حاد یا تحت حاد از موارد عدم تجویز برای قرار دادن فوری ایمپلنت به شمار می آیند (2).
تصحیح ریج در رابطه با قرار دادن ایمپلنت :
جایگزینی ایمپلنت متعاقب کشیدن دندان به دلایل مختلفی عمومیت یافته است. در طول سال ها، امیتازهای زیادی برای ایمپلنت فوری عنوان شده است. این مزایا شامل قرار دادن ساده تر ایمپلنت، کاهش تعداد ملاقات ها در مطب دندانپزشک، کاهش طول دوره درمان و هزینه ها، نگهدرای از استخوان در محل ایمپلنت، زیبائی بافت نرم و افزایش رضایت بیمار می باشد.
جایگذاری ایمپلنت در ساکت دندان تازه کشیده شده ممکن است شکل گیری استخوان و استخوان سازی را تحریک کند و یا اختلال در تغییرات سازگاری که به دنبال کشیدن دندان اتفاق می افتد، ایجاد کند. تایپ I قرا ردادن ایمپلنت باعث حفظ استخوان ساکت و استخوان فک مجاور ساکت می گردد و می تواند از آتروفی استخوان جلوگیری کند (3).
Botticelli و همکاران در سال 2004 به بررسی تغییرات ریج در طول یک دوره 4 ماهه به دنبال قرار دادن ایمپلنت فوری در ساکت دندان تازه کشیده شده پرداختند. 21 ساکت دندانی با پریودنتیت مزمن متوسط مورد مطالعه قرار گرفتند که طول درمان شامل کشیدن دندان های کانین، انسیزور و پرمولرهای تک ریشه و سپس جایگزینی ایمپلنت در این مناطق بود.
پس از ایجاد برش های سالکولار و کشیدن دندان، ایمپلنت پیچ شونده در ناحیه قرار داده شد. بعد از قرار دادن ایمپلنت :
فاصله ی بین ایمپلنت و سطوح داخلی و خارجی استخوان باکال و لینگوال
عرض گپ مارژینی که بین ایمپلنت و سطوح باکال و لینگوال، مزیال و دیستال وجود داشت به وسیله ی کولیس اندازه گیری شد.
فلپ به محل اولیه برگردانده شد و ایمپلنت ها به طور Semi-Submerged قرار گرفتند. بعد از4 ماه، جراحی reentry انجام شد و اندازه گیری های کلینیکی دوباره تکرار شد و بنابراین تغییراتی که در طی ترمیم انجام شده بود از جمله ضخامت و ارتفاع دیواره ی باکال و لینگوال ساکت و عرض گپ مارژین محاسبه شد.
در طی جراحی انجام شده مشاهده گردید که گپ مارژین به طور کامل از بین رفته است، علاوه بر این ضخامت دیواره ی باکال و همچنین دیواره پالاتال به طور واضحی کاهش یافته بود. طبق مطالعه انجام شده در طی 4 ماه از ترمیم بعد از کشیدن دندان و قرار دادن ایمپلنت به طور عملی تمام گپ های مارژین از بین رفته بود. کاهش ابعاد باکال mm9/1 یا 56 درصد بود. در حالیکه کاهش ابعاد در سطح لینگوال mm8/0 یا 27 درصد بود. این یافته ها به طور قوی نشان داد، قرار دادن ایمپلنت در ساکت دندان تازه کشیده شده در حقیقت از رمدلینگ فیزیولوژیک که به دنبال کشیدن دندان در ریج اتفاق می افتد جلوگیری نمی کند (4).
به منظور بررسی رمودلینگ استخوان که در ساکت کشیده شده ی دندان بعد از ایمپلنت گذاری اتفاق می افتد، Lindhe و Araujo در سال 2005، یک مطالعه ای بر روی سگ انجام دادند. در این مطالعه محققین به منظور بررسی تغییرات ابعادی که در ریج آلوئولار اتفاق می افتد، بررسی هیستولوژیک انجام دادند. در باکال و لینگوال هر دو کودرانت مندیبل سگ، فلپ به صورتfull thikness کنار زده شد. ریشه های دیستال سومین و چهارمین پرمولر خارج شد. در کودرانت سمت راست ایمپلنت هایی با سطح خشن به گونه ای در داخل ساکت قرار گرفتند که مارژین ایمپلنت، آپیکالی تر از مارژین استخوان باکال و لینگوال قرار داده شد. فلپ ها به محل اولیه برگردانده شدند، در سمت چپ ساکت های کشیده شده بدون قرار دادن ایمپلنت به وسیله ی فلپ کاملاً پوشیده شدند.
بعد از 3 ماه مخاط در مناطق مورد نظر در کودرانت چپ و راست فک کاملاً ترمیم یافت. سگ ها کشته شدند و برش های بافتی شامل ایمپلنت و ساکت های بدون دندان تهیه و برای مطالعه ی هیستولوژیک آماده شد. برش باکولینگوالی ناحیه ی بی دندان بعد از 3 ماه ترمیم نشان داد که استخوان تازه تشکیل شده، مدخل ساکت را پوشش داده است. صفحه کورتیکال استخوان لاملار در سمت باکال در حدود 3/2 میلی متر، آپیکالی تر از کانتور لینگوال قرار گرفته است.
برش های باکولینگوالی تهیه شده از ناحیه ی دارای ایمپلنت نشان داد که مارژین کرست استخوان باکال در حدود 4/2 میلی متر پائین تر از کرست لینگوال قرار گرفته است. به عبارت دیگر قرار دادن ایمپلنت در ساکت دندان تازه کشیده شده موجب شکست در روند مدلینگ بافت سخت در دیواره های ساکت، به دنبال کشیدن دندان می شود. در نتیجه، بعد از 3 ماه از ترمیم، میزان تحلیل عمودی در استخوان باکال در مقایسه با استخوان لینگوال جایگزین شده در دو گروه دارای ایمپلنت و بی دندان مشابه بود. در ماه سوم اختلاف عمودی بین مارژین باکال و لینگوال در هر دو گروه بیش از 2 میلی متر بود که در گروه بی دندان 2/2 میلی متر در مناطق دارای ایمپلنت 4/2 میلی متر گزارش شد (5).
در مطالعه ی دیگری که Araujo و همکاران در سال 2006 بر روی سگ برای بررسی اینکه، آیا مدلینگ استخوان در ساکت دندان تازه کشیده شده باعث از دست رفتن استئواینتگریشن ایمپلنت قرار داده شده در ساکت می گردد؟ انجام دادند. همچون مطالعه ی قبلی پس از آماده سازی فلپ، ریشه دیستال سومین و چهارمین دندان پرمولر در هر دو کودرانت مندیبل کشیده شد. ایمپلنت ها در داخل ساکت تازه کشیده شده، طوری قرار گرفتند که دارای ثبات اولیه بودند. سپس فلپ ها به گونه ای به سر جای خود برگردانده شدند که ایمپلنت ها به طوری semi-submerged قرار گرفتند. بلافاصله پس از بستن فلپ، بیوپسی های بافتی از دو سگ تهیه شد، در حالیکه به 5 سگ دیگر اجازه ترمیم در یک دوره ی یک ماهه و سه ماهه داده شد. در برش هائی که بلافاصله پس از نصب ایمپلنت تهیه شد، تماس بین سطح دیواره ی ایمپلنت و دیواره های ساکت مشاهده شد. لخته خون در نواحی فاقد مناطق تماس و همچنین در گپ های مارژین تشکیل شد. در برش های تهیه شده در هفته چهارم مشاهده شد که این حفره ها (مناطق فاقد تماس) که نواحی خشن ایمپلنت می باشد، با استخوان woven پر شده است. همچنین در هفته ی چهارم دیواره باکال و لینگوال دچار تحلیل گردیدند و ارتفاع دیواره ی سخت و نازک باکال، کاهش پیدا کرده است. در فاصله زمانی بین هفته 4 و 12 از ترمیم، کرست استخوان باکال به طور واضح به سمت آپیکال جابجا شده است. استخوان woven ای که در سمت باکال در هفته چهارم، تماس در نواحی گپ مارژین با ایمپلنت ایجاد کرده بود دچار رمدلینگ شده بود و تنها، تکه هایی از این استخوان باقی مانده بود. در پایان مطالعه (3 ماه) کرست استخوان باکال بیشتر از 2 میلیمتر پائین تر از بوردر سطح خشن ایمپلنت قرار گرفته بود. این یافته ها نشان داد که استخوان woven که در تماس با ایمپلنت در مرحله ی اولیه ایجاد شده بود، قسمتی از آن با آتروفی دیواره ی باکال استخوان از بین می رود. بنابراین واضح است که آلوئولار پروسس متعاقب کشیدن دندان، جهت احتیاجات فانکشنال آتروفی می گردد، و در این رابطه ایمپلنت نمی تواند جایگزین خوبی برای دندان باشد (6).
مشکل کلینیکی قرار دادن تایپ I ایمپلنت این است که تحلیل استخوان به طور متناوب باعث از دست رفتن پوشش بافت سخت باکال در ناحیه ی ایمپلنت می شود و قسمت فلزی آن ممکن اس از وراء یک غشاء نازک روی ایمپلنت دیده شود و مشکلات زیبائی ایجاد کند. سؤالی که مطرح می گردد این است که آیا می توان بر این مشکل غلبه کرد،؟ این سؤال توسط Lindhe و همکاران در سال 2006 بررسی شد. در این مطالعه ریشه ی دیستال سومین پرمولر فک پائین و همچنین ریشه ی دیستال اولین مولر فک پائین سگ کشیده شد و به جای آن ایمپلنت قرار داده شد. در طول دوره ی ترمیم تحلیل دیواره ی باکال رخ داد و همچنین بیشتر از 2 میلیمتر از مارژین ایمپلنت از وراء مخاط نمایان شد. گپ ایجاد شده بین ایمپلنت و دیواره ی ساکت در زمان قرار دادن ایمپلنت در ریشه ی دیستال مولر بیشتر از 1 میلیمتر بود. به همین دلیل ثبات ایمپلنت تنها از طریق گیر آپیکالی بدست آمد. در طول فاز اولیه ترمیم این گپ با استخوان woven در ناحیه ی مولر پر شد. در فاصله زمانی که استخوان باکال تحت آتروفی قرار گرفت استخوان تازه تشکیل شده در محل گپ، استئواینتگریشن را حفظ کرد و تمام سطوح ایمپلنت را پوشاند. این مطالعه نشان داد که آتروفی ریج بی دندانی به دنبال کشیدن دندان رخ می دهد و نمی توان با قرار دادن ایمپلنت در ساکت دندان تازه کشیده شده از این آتروفی جلوگیری کرد. تحلیل استخوان هم در جهت عمودی و هم در جهت افقی در استخوان باکال و لینگوال رخ می دهد که این تحلیل در دیواره ی باکال مشخص تر می باشد.
نتیجه ی دیگری که از این مطالعه به دست آمد نشان داد که در بعضی موارد می توان با قرار دادن ایمپلنت به طور عمیق تر در دیواره ی لینگوال یا پالاتال ساکت، تحلیل استخوان باکال را جبران کرد (7). به منظور جبران نقائص ترمیم که در بالا ذکر شد ممکن است پروسه های Regeneration استخوان به منظور افزایش حجم استخوان مخصوصاً در سطح باکال نیاز باشد.

مروری بر مقالات :
در بررسی استئواینتگریشن و بازسازی استخوان دو نوع ایمپلنت فوری HA و TPS توسط Gher و همکارانش در سال 1994، نتیجه گیری شد که تحلیل استخوان در قسمت تاجی کرست برای گروه تست 53/1- و برای گروه کنترل 59/1- بود و هیچ تفاوت معنی داری بین پارامترهای اندازه گیری شده در دو نوع ایمپلنت وجود نداشت. همچنین لازم به ذکر است که در گروه تست دو نوع ایمپلنت از DFDBA و ممبران برای پر کردن گپ موجود بین ایمپلنت و دیواره ساکت استفاده شد، در صورتی که در گروه کنترل از هیچ نوع ماده پیوندی استفاده نشده بود (8).
قرار دادن ایمپلنت های فوری در ساکت دندان تازه کشیده شده یک روش مطمئن و قابل پیش بینی می باشد، اگر توجهات خاص حین کار پیگیری شود. این نتیجه ای بود که از مطالعه Rosequist در سال 1996 حاصل شد که به بررسی درصد بقای ایمپلنت های فوری در یک بازه زمانی 67-1 ماه پردخته بود و پس از این بررسی، درصد بقای ایمپلنت ها را 6/93درصد گزارش کرد (9).
طبق تحقیقات Chaushn و همکارانش در سال 1997 که به follow up 95 ایمپلنت پرداختند، نتیجه گیری شد، که ایمپلنت های فوری دارای میزان بقای بالائی در حدود 100 تا 9/94درصد می باشند و همچنین در این مطالعه اتفاق نظری در مورد پر کردن گپ و بهترین ماده گرفت نبود (10).
ایمپلنت فوری بهتر است 5-3 میلیمتر، فراتر از آپکس قرا ربگیرد تا ثبات اولیه اش فراهم شود. همچنین تا جائی که امکان دارد نزدیک کرست استخوان قرار بگیرد. این نتایج حاصل مطالعه Schwartz و همکارانش در سال 1997 بود. همچنین در این مطالعه اجماع نظری راجع به نیاز به پر کردن گپ و اینکه چه ماده پیوندی بهترین است وجود نداشت (11).
بعد از قرار دادن ایمپلنت فوری تحلیل استخوان باعث جابجائی بافت سخت باکالی ایمپلنت می شود و به دلیل دیده شدن ناحیه فلزی ایمپلنت از پشت یک غشاء نازک می تواند مشکلات زیبائی ایجاد کد. این مطالعه را Grunder در سال 2000 انجام داد (12).
در تحقیق Rosequist که در سال 2000 بر روی 34 نفر انجام شد، برای سیل کردن ساکت از ممبران همولوگوس استخوانی استفاده کردند که این ممبران بعد از 4-2 هفته با پرولیفراسیون مخاط اطراف پوشیده شد. این مطالعه علیرغم اینکه نتایج زیبائی بسیار عالی و موفقیت 1/94درصد را دارا بود، اما نتوانست در مورد کیفیت استخوان و استئواینتگریشن گزارش تهیه کند(13).
در مقایسه هیستولوژکی ایمپلنت فوری و تأخیری بر روی سگ، نتیجه حاصله به این قرار شد که 76درصدسطوح ایمپلنت فوری با استخوان پوشیده شده و در ایمپلنت های تأخیری 81درصد سطوح ایمپلنت با استخوان پوشیده شده بود. این مطالعه را Schultes در سال 2001 انجام داد (14).
دو امتیاز ایمپلنت های فوری، کوتاه شدن دوره درمان و حفظ بافت سخت و نرم می باشد. این دو نتیجه تحقیقات Nawzari در سال 2001 می باشد (15).
حجم کافی استخوان و شکل مناسب آلوئولار ریج برای بدست آوردن فانکشن مناسب و پروتز زیبای ایمپلنت ضروری می باشد. شناسایی در روند ترمیم ساکت دندان تازه کشیده شده، شامل تغییراتی که به دنبال تحلیل استخوان و رمدلینگ ایجاد می شود ضروری است، از دست رفتن استخوان آلوئولار به دنبال کشیدن دندان به دلایلی هم چون بیماری پریودنتال، ضایعه پری اپیکال و یا تروما به دندان و استخوان ممکن است حادث شود. همچنین آسیب به استخوان در حین کشیدن دندان هم می تواند باعث از دست رفتن استخوان شود و به طور کلی آتروفی استخوان پس از کشیدن دندان یک پدیده کاملاً شناخته شده ای می باشد. در یک مطالعه که توسط Schropp و همکارانش در سال 2007 با هدف بررسی تغییرات کانتور استخوان پس از کشیدن دندان در یک دوره 12 ماهه، انجام شد به این نتیجه رسیدند که بیشترین تغییرات در ناحیه ساکت دندان تازه کشیده شده بعد از یکسال از کشیدن دندان بدست می آید (16).
قرار دادن ایمپلنت فوری باعث حفظ بافت استخوان ساکت و احاطه کننده فک می شود و همچنین از آتروفی استخوان فک جلوگیری می کند. این نتیجه طبق تحقیق Chen در سال 2004 بدست آمد و همچنین طبق این مطالعه، درصد بقا و فوائد کلینیکی ایمپلنت فوری و معمولی با یکدیگر مشابه می باشد (17).
بعد از 4 ماه از قرار دادن ایمپلنت، تمام گپ های مارژین از بین رفته و کاهش عرض تابل باکال حدود mm9/1 (56%) و لینگوال mm8/0 می باشد. این مطالعه که بر روی 21 دندان تازه کشیده شده انجام شد، نشان داد که ایمپلنت فوری در حقیقت از رمدلینگ ریج به طور کامل جلوگیری نمی کند و همچنین لازم به ذکر می باشد که برای پر کردن فضای بین استخوان و ایمپلنت از هیچ ماده پیوندی و غشائی استفاده نشده بود. این نتایج طبق تحقیقات Botticelli در سال 2004 بدست آمد (4).
رمدلینگ اولیه به طور فوری پس از کشیدن دندان شروع می شود و حتی پس از قرار دادن ایمپلنت تأخیری ادامه می یابد و درصد تفاوت رمدلینگ اطراف ایمپلنت های فوری و تأخیری می تواند دلیلی برای اهمیت زمان گذاشتن ایمپلنت در مناطقی که از نظر زیبائی اهمیت دارند، می باشند. این مطالعه که توسط Covani و همکارانش در سال 2004 در ایتالیا صورت گرفت، تغییرات عرض باکولینگوالی 2 ایمپلنت فوری و 5 ایمپلنت تأخیری را در دو مرحله اندازه گیری کردند که برای ایمپلنت فوری، این تغییر 9/1 میلیمتر بود و برای ایمپلنت تأخیری 3 میلیمتر گزارش شد (18).
استفاده از ایمپلنت فوری و جایگذاری آن در ساکت دندان تازه کشیده شده نشان داد که ایمپلنت فوری دارای مقاومت و ثبات بالائی با توجه به آنالیزهای Resouance Frequency می باشد؛ که این نتایج براساس گزارشات Beckerو همکارانش در سال 2005 بدست آمد (19).
قرار دادن ایمپلنت فوری نمی تواند از ریمادلینگ که در دیواره های ساکت اتفاق می افتد جلوگیری کند و تحلیل دیواره های ساکت که بعد از کشیدن دندان اتفاق می افتد باید در هنگام قرار دادن ایمپلنت فوری مورد توجه قرار گیرد. ارتفاع دیواره های باکال و لینگوال بعد از 3 ماه چه در نواحی بی دندانی و چه در نواحی که ایمپلنت فوری قرار گذاشته شده مشابه می باشند و حتی از دست رفتن عمودی استخوان ریج در باکال نسبت به لینگوال بیشتر می باشد. این یافته ها، نتایج مطالعه Maurico و همکارانش در سال 2005 می باشد (20).
ایمپلنت فوری توانائی جلوگیری از آتروفی ریج را بعد از کشیدن دندان ندارد و استخوان باکال و لینگوال هر دو دچار تحلیل می شوند و این تحلیل در قسمت باکال باعث از دست رفتن استئواینتگریشن مارژین می شود. این نتیجه گیری بود که از مطالعه Lindeh و همکارانش در سال 2006 بدست آمد (7).
در مطالعه ای که از سال های 2004-1998 بر روی 1925 ایمپلنت فوری صورت گرفت نتایجی به شرح زیر بدست آمد :
میزان شکست در ایمپلنت هایی که دندان های آنها به علت بیماری پریودنتال کشیده شده بودند3/2 برابر بیشتر بود.
میزان شکست قبل از گذاشتن رستوریشن 7/3 درصد و بعد از گذاشتن رستوریشن 3% بود.
میزان بقای کلی 96% بود.
مردان دارای 65/1 برابر شکست بیشتری بودند.

دانلود پایان نامه ارشد- مقاله تحقیق

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

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

 

این یافته ها طبق نتیجه گیری بود که Wegenbergدر سال 2006 بدست آورد، باید هنگام طرح درمان ایمپلنت فوری دلایل کشیدن دندان و استفاده از آموکسی سیلین را مورد توجه قرار داد(21).
در بررسی که بر روی 351 پروژه - ریسرچصورت گرفت، میزان شکست ایمپلنت فوری را کم تر از 5درصد گزارش داد که اگر این ایمپلنت ها به طور فوری بارگذرای شوند، درصد آن ها بیشتر هم می شود. اما این مطالعه نتوانست به سؤالاتی در مورد سلامت پری ایمپلنت، ثبات پروتز و میزان تحلیل استخوان در مقایسه ایمپلنت فوری و تأخیری بپردازد. این مطالعه توسط Quirynen در سال 2007 صورت گرفت (22).
میزان بقا در ایمپلنت فوری در ناحیه قدام ماگزیلا 97درصد گزارش شده است و میزان تحلیل استخوان رادیوگرافیک در مزیال mm98/0، در دیستال 78/0 و تحلیل بافت نرم در mid facial ، mm53/0 و در Shrinkage پاپیلای mm41/0 و پاپیلای دیستال 31/0 و رضایت بیماران از نظر زیبائی 93/0 بود. این نتایج که توسط De Rouck و همکاران در سال 2008 بدست آمد میزان بقا پاسخ بافت سخت و نرم و نتایج زیبائی ایمپلنت فوری را در قسمت قدام ماگزیلا مورد بررسی قرار داد (23).
نیاز به تحقیقات مستمر و بیشتر در مورد تغییرات ابعادی کرست استخوان بعد از ایمپلنت فوری در مطالعه ای که Chen در سال 2009 برای بررسی تحلیل مارژین مخاط فاسیال در ایمپلنت های فوری انجام داد، نتیجه گیری شد (24).
اگر ایمپلنت های highly-polished و roughened به صورت فوری قرار داده شوند، اختلافی در میزان تحلیل استخوان اطراف ایمپلنت چه کلینیکی و چه رادیوگرافیک ندارند و بیشترین میزان تحلیل استخوان در مارژین دیستال کرست آلوئول اتفاق می افتد، این یافته از مطالعه Heinemann در سال 2009 در آلمان بدست آمد که تأثیر توپوگرافی سرویکال ایمپلنت را بر میزان تحلیل استخوان کرستال در ایمپلنت فوری مورد بررسی قرار دادند (25).
مطالعه ای که به مرور نتایج کلینیکی و زیبائی 91 مطالعه پرداخته بود، نشان داد استفاده از پیوند استخوان در جلوگیری از پیشرفت دیفکت در ایمپلنت فوری مؤثر می باشد و باعث پیشرفت استخوانی رژنراسیون شدن این دفکت می شود و در قرار دادن ایمپلنت type 1-2-3 نسبت به type 4 مؤثر می باشد و میزان بقا در این مطالعات 95% گزارش شد. همچنین این مطالعات نشان داد که تحلیل مارژین مخاط فاسیال در type 1 شایع تر می باشد. این بررسی متون توسط Buser و Chen در سال 2009 ارائه گردید (26).
در بررسی هیستولوژیک ترمیم اولیه بافت نرم روی سگ، گزارش شد که تنها بعد از یک هفته در اپی تلیوم جانکشنال و بافت همبند شل سلول های التهابی فراوان دیده می شود، ابعاد بافت نرم در هفته هشتم تقریباً mm5 بود که شامل mm5/3-3 اپی تلیال و mm5/1-1 بافت همبند بود. در این مطالعه نتیجه گیری شد که ترمیم بافت نرم اطراف ایمپلنت فوری ممکن است سطح اپی تلیال بیشتری نسبت به ایمپلنت تأخیری ایجاد کند. این مطالعه توسط Vignoletti در سال 2009 در کشور اسپانیا بدست آمد (27).
در مقایسه نتایج کلینیکی ایمپلنت های فوری Submerged و non-submerged ، نتیجه بدست آمده نشان داد که میزان بافت کراتنیزه در گروه submerged به طور متوسط mm3/1 و در گروه non-submerged، mm2/0 میلیمتر کاهش پیدا کرده بود و سایر نتایج کلینیکی دو گروه با هم مشابه بود و میزان تحلیل بافت نرم در هر دو گروه بعد از یکسال به طور متوسط mm1 گزارش شد. این حاصل مطالعه Cordaro و همکاران در سال 2009 می باشد (28).
در یک تحقیق که توسط Lindhe و همکاران در سال 2010 انجام شد به بررسی تغییرات ابعادی ریج، پس از نصب دو شکل متفاوت ایمپلنت فوری (سلیندری و مخروطی) پرداخت. نتیجه حاصله از این مطالعه تفاوت معنی داری را در تغییرات ابعادی ریج بین این دو گروه نشان نداد، اما تغییرات گپ عمودی و افقی در اطراف ایمپلنت های سیلندری بیشتر از ایمپلنت های مخروطی گزارش شد (29).
نتایج کلینیکی ایمپلنت های فوری و تأخیری قرار داده شده در بیماران دارای Severe Poriodontitis نشان داد که اختلاف آماری معنی داری در تحلیل استخوان آلوئولار بین این دو گروه وجود نداشته است و میزان بقا در ایمپلنت فوری در ماگزیلا 92درصد و در مندیبل 100درصد بود. میانگین تغییرات level استخوان بین زمان اولیه و 12 ماه بعد mm18/0 ± 12/1- بود و همچنین این مطالعه نشان داد که شکست ایمپلنت فوری در ماگزیلا در بیمارانsevere periodontitis بیشتر از مندیبل می باشد. این نتیجه گیری از مطالعه Deng در چین در سال 2010 حاصل شد (30).
استفاده از ممبران کلاژنی در ایمپلنت فوری در حفظ استخوان آلوئول باکال به میزان 23% مؤثر است. این نتیجه ای بود که از مطالعه Caneva در سال 2010 که به بررسی تأثیر این ممبران بر روی تغییرات بافت سخت و استئواینتگریشن در ایمپلنت فوری در سگ پرداخت، بدست آمد. ارزیابی هیستولوژیک نشان داد که هم در گروه تست و هم در گروه کنترل تحلیل استخوان اتفاق افتاد و همچنین میزان بیشترین تماس استخوان- ایمپلنت کرونالی بین دو گروه مشابه بود. در گروهی که از ممبران استفاده شده بود تحلیل استخوان باکال mm7/1 و در گروه کنترل mm2/2 بود (31).
در بررسی و ثبت ضخامت دیواره باکال و پالاتال 93 ساکت دندان تازه کشیده شده توسط Huynh و همکارانش در سال 2010 برای تخمین میزان مقاومت دیواره های باکال و پالاتال برای حفظ کانتور استخوان اطراف ایمپلنت، این نتیجه حاصل شد که نیاز به روش های پیوند استخوان برای دست یابی به کانتور کافی در اطراف ایمپلنت ضروری می باشد (32).
طبق تحقیقاتی که Esposito و همکارانش در سال 2010 در انگلیس انجام دادند نتجیه گیری کردند که :
ایمپلنت فوری ریسک بالاتری از ایمپلنت تأخیری برای شکست و عوارض ایمپلنت دارد.
در مواردیکه زیبائی اهمیت بیشتری دارد، ایمپلنت فوری ممکن است نتیجه بهتری دهد.
مدرک قابل اعتمادی برای حمایت و یا رد روش های پیوند استخوان هنگام گذاشتن ایمپلنت فوری وجود ندارد (33).
در مطالعه ای که Koh و همکاران در سال 2011 انجام دادند، تغییرات بافت نرم و سخت را در ایمپلنت های فوری بین گروه های با ایمپلنت کرستال و ساب کریستال مقایسه کردند. دندان های تک ریشه در دو گروه به صورت هم سطح با کرست پالاتال و یا یک میلیمتر زیر کرست پالاتال توسط ایمپلنت فوری جایگزین شدند. نتایج بدست آمده به این صورت بود که بین دو گروه تفاوت آماری معنی داری از سطح استخوان مارژینال دیده نشد (035/0P-value= ) . اگرچه گروه ساب کرستال دارای میزان معنی دار بیشتری از ضخامت بافت کراتینیزه بود، این مطالعه نتیجه گیری کرد که میزان بقای ایمپلنت فوری 96درصد می باشد و سطح قرار دادن ایمپلنت نمی تواند تأثیری بر روی تغییرات عرض و ارتفاع استخوان و بافت نرم داشته باشد و همینطور پیشنهاد شد که دیواره ضخیم فاسیال، گپ کوچکتر و نواحی پرمولرها دارای نتایج کلینیکی موفق تری برای ایمپلنت فوری هستند (34).
بیان مسئله و ضرورت انجام تحقیق:
 ایمپلنت فوری به عنوان روشی که جایگزین ایمپلنت معمولی شده است پیشنهاد گردیده است. مطالعات متعدد موفق بودن این روش را به اثبات رسانده است و معلوم شده است که اگر همزمان با کشیدن دندان عمل ایمپلنت گذاری نیز انجام شود. گپ بین استخوان میزبان و بدنه ایمپلنت ظرف چند ماه آینده پر خواهد شد و به شرط وجود ثبات اولیه در هنگام ایمپلنت گذاری، ایمپلنت در آینده به خوبی Osteointegration مناسبی پیدا خواهد کرد. البته علی رغم اینکه بسیاری از مؤلفین بیان نموده اند که انجام ایمپلنت فوری از تحلیل ناخواسته عرض ریج در اثر کشیده شدن دندان جلوگیری می کند معذالک برخی از محققین گزارش کرده اند که قدری تحلیل استخوان پس از انجام ایمپلنت فوری به وقوع خواهد پیوست.( Botticelli et al 2004 (4) )به علاوه در یک مطالعه مروری اخیر بوسیله( Quriynen, et al 2008 (22))این نتیجه حاصل شد که در مورد تغییرت ابعادی ریج در آینده هنگامی که عمل ایمپلنت فوری انجام می شود ، اطلاعات کافی در دست نیست لذا جا دارد که طی مطالعه ای میزان تغییرات ابعادی ریج از نظر باکولینگوالی و اکلوز و آپیکالی مشخص گردد.

اهداف و فرضیات
الف) هدف کلی:
تعیین تغییرات ابعادی ریج باقیمانده پس از قرار دادن ایمپلنت فوری در مقایسه با ساکت دندان تازه کشیده شده
ب) اهداف اختصاصی:
1- تعیین تغییرات عرض ریج در فاصله 1 میلی متری از کرست در ناحیه دندان Ext شده در هنگام ایمپلنت گذاری و پس از 4 ماه در زمان گذاشتن Healing
2- تعیین تغییرات عرض ریج در فاصله 1 میلی متری از کرست در ناحیه ساکت کشیده شده در هنگام خارج کردن دندان و پس از 4 ماه قبل از قرار دادن ایمپلنت.
3- تعیین تغییرات عرض ریج در فاصله 3 میلی متری از کرست در ناحیه دندان Ext شده در هنگام ایمپلنت گذاری و پس از 4 ماه در زمان گذاشتن Healing
4- تعیین تغییرات عرض ریج در فاصله 3 میلی متری از کرست در ناحیه ساکت کشیده شده در هنگام خارج کردن دندان و پس از 4 ماه قبل از قرار دادن ایمپلنت.
5- تعیین تغییرات عرض ریج در فاصله 7 میلی متری از کرست در ناحیه دندان Ext شده در هنگام ایمپلنت گذاری و پس از 4 ماه در زمان گذاشتن Healing
6- تعیین تغییرات عرض ریج در فاصله 7 میلی متری از کرست در ناحیه ساکت کشیده شده در هنگام خارج کردن دندان و پس از 4 ماه قبل از قرار دادن ایمپلنت.
7- کاهش ارتفاع لثه در ناحیه نسبت به خط واصل بین CEJ دو دندان مجاور در هنگام خارج کردن دندان و گذاشتن ایمپلنت و پس از 4 ماه قبل از قرار دادن Healing .
8- کاهش ارتفاع استخوان در ناحیه نسبت به خط واصل بین CEJ دو دندان مجاور در هنگام خارج کردن دندان و گذاشتن ایمپلنت و پس از 4 ماه قبل از قرار دادن Healing .
ج) اهداف کاربردی:
کسب اطلاع بیشتر در مورد قابلیت پیشگوئی و پیش بینی نتیجه درمان از لحاظ زیبایی در صورت انجام عمل ایمپلنت فوری
د) فرضیات یا سؤالات تحقیق:
1- تغییرات ابعادی باکولینگوالی در اثر عمل ایمپلنت فوری چه میزان است ؟
2- تغییرات ابعادی اکلوز آپیکالی ریج در اثر عمل ایمپلنت فوری چه میزان است؟
3- با توجه به تغییرات ابعادی استخوان پس از Ext دندان در فواصل 1 و 3 و 7 میلیمتر آیا گذاشتن ایمپلنت فوری در حفظ ریج برتری دارد یا خیر ؟
-312420-1009015
(2) فصل دوم
مواد و روش‌ها

مواد و روش کار :
این مطالعه بر روی 21 بیمار مراجعه کننده به دانشکده دندانپزشکی مشهد (13 زن و 8 مرد با میانگین سنی 39 سال) با دندان hopeless جهت گذاشتن ایمپلنت انجام شده است. روش نمونه گیری به صورت غیراحتمالی و مبتنی بر هدف صورت گرفته است.
پروتکل به تصویب شورای پژوهشی دانشگاه و کمیته اخلاق دانشگاه علوم پزشکی مشهد رسید.
معیارهای ورود به مطالعه شامل موارد زیر بود :
بیماران با دندان hopeless تک ریشه، نیازمند به درمان ایمپلنت باشند.
بیماران مشکل سیستمیک نداشته باشند.
کنترااندیکاسیون جهت درمان جراحی و ایمپلنت نداشته باشند.
اعلام موافقت کتبی و تکمیل فرم رضایت نامه با مطالعه کامل آن توسط بیمار انجام شد.
بعد از تکمیل پرونده و رضایت نامه کتبی قالب گیری از بیماران توسط Putty انجام و قالب گچی تهیه شد. بیماران طبق رضایت و میل به درمان immediate implantation به 2 گروه تست و کنترل (برای افرادی که مایل به گذاشتن ایمپلنت به صورت فوری نبودند)، به طوری تقسیم شدند که در هر گروه 12 ساکت دندانی قرار گرفت. 2 روز قبل ازعمل بیماران تحت رژیم آموکسی سیلین 500mg و دهانشویه کلرهگزیدین 2/0% قرار گرفتند و این رژیم به صورت 10 روز ادامه داشت.
در گروه کنترل پس از دادن بی حسی موضعی (لیدوکائین با اپی نفرین 100000/1) دندان آتروماتیک خارج شد و بعد باکولینگوالی استخوان (تصویر 2-4) در ناحیه 1، 3 و 7 میلیمتری از CEJ دو دندان مجاور توسط گیج ثبت گردید. به علاوه فاصله عمودی خط واصل بین CEJ دو دندان مجاور تا لبه کرست استخوان در 8 نقطه میدباکال، میدپالاتال، مزیال، دیستال، دیستوباکال، دیستوپالاتال، مزیوباکال، مزیوپالاتال توسط پروب مدرج اندازه گیری شد (تصویر 2-5) و ساکت ها برای طی کردن پروسه طبیعی ترمیم به حال خود گذاشته شدند.
در گروه تست، پس از انسیژن، کنار زدن فلپ و خارج کردن آتروماتیک دندان، اندازه گیری های فوق (مانند گروه کنترل) عیناً تکرار شد و سپس ایمپلنت (Biohorizone) در ساکت دندان تازه کشیده شده قرار داده شد. در صورتی که عرض گپ اطراف ایمپلنت از 2 میلیمتر بیشتر بود، ماده DFDBA ساخت شرکت همانند ساز بافت تولید ایران در ناحیه گپ قرار داده شد و در صورت نیاز ممبران قابل جذب در ناحیه قرار داده می شد. سپس فلپ به محل اولیه خود برگردانده شد، با نخ بخیه Silk شماره 0-3 بخیه گردید. جهت تسکین درد از ژلوفن mg400 استفاده شد، بعد از 10 روز بخیه ها کشیده شدند (تصاویر 2-1 الی 2-10).

تصویر 2-1 : CBCT بیمار قبل از شروع درمان

تصویر 2-2 : دندان Hopeless پیش از عمل

تصویر 2-3 : کشیدن دندان بدون تروما پس از فلپ زدن
1160071-4785
تصویر 2-4:اندازه گیری ابعاد باکولینگوالی استخوان ناحیه
112077527940
635991870تصویر 2-5 : اندازه گیری فاصله های عمودی از خط واصل بین دو CEJ تا لبه کرست استخوان
00تصویر 2-5 : اندازه گیری فاصله های عمودی از خط واصل بین دو CEJ تا لبه کرست استخوان

تصویر 2-6: قراردادن ایمپلنت BioHorizon داخل ساکت دندان تازه کشیده شده

تصویر 2-7 : گپ موجود بین ایمپلنت و تابل با کال

تصویر 2-8 : DFDBA های Cenobone ساخت شرکت همانند ساز بافت

تصویر2-9: قراردادن DFDBA در گپ بین ایمپلنت و تابل با کال

تصویر 2-10:بخیه کردن محل عمل با نخ بخیه سیلک شماره 0-3
برای اندازه گیری های بافت نرم در هر گروه، از کست ها استفاده شد که برای داشتن نقاط ثابتی جهت اندازه گیری بعد باکولینگوالی بافت نرم، نقطه میانی برای اندازه گیری فاصله عمودی، یک استنت آکریلی از آکریل Dura ساخته و در ناحیه 1، 3 و 7 میلیمتر از CEJ دو دندان مجاور نشانه گذاری شده بود. عرض باکولینگوالی بافت نرم در این نقاط و همچنین فاصله عمودی محل لثه تا خط واصل بین CEJ دو دندان مجاور نیز اندازه گیری و ثبت شد.

تصویر 2-11: استنت آکریلی جهت نقاط اندازه گیر ی ثابت قبل از عمل و نیز 4 ماه پس از آن هم در گروه تست و هم در گروه کنترل
4 ماه بعد در گروه کنترل، جهت گذاشتن ایمپلنت مجدداً قالب گیری توسط Putty و ساخت یک کست گچی و رادیوگرافی CBCT از ناحیه انجام شد، فلپ کنار زده شد و عرض ریج باقیمانده مجدداً در همان ناحیه در نقطه وسط میان خطی که CEJ دو دندان مجاور را بهم متصل می کند در فاصله 1، 3 و 7 میلیمتر از CEJ دو دندان و همچنین فاصله عمودی کرست استخوان در 8 نقطه میدباکال، میدپالاتال، مزیال، دیستال، دیستوباکال، دیستوپالاتال، مزیوباکال و مزیوپالاتال اندازه گیری شد.
اندازه گیری های بافت نرم نیز با استفاده از کست ها و استنت های ساخته شده، بعد باکولینگوالی را در سه نقطه 1، 3 و 7 از CEJ دو دندان مجاور و فاصله عمودی نقطه میانی محل لثه تا خط واصل بین CEJ دو دندان مجاور اندازه گیری و ثبت شد (تصاویر 2-11 الی 2-14 مربوط به گروه کنترل می باشد).

تصویر 2-12: گروه کنترل : چهار ماه پس از کشیدن دندان
808990190500
تصویر 2-13: گروه کنترل: تحلیل باکولینگوالی نسبت به خط واصل CEJ دو دندان مجاور 4 ماه پس از خارج کردن دندان

تصویر 2-14: گروه کنترل : قراردادن ایمپلنت
در گروه تست نیز، 4 ماه بعد از گذاشتن ایمپلنت، ابتدا قالب گیری توسط Putty انجام و کست گچی تهیه شد. سپس ناحیه ایمپلنت جهت گذاشتن Healing Abutment فلپ کنار زده شد و اندازه گیری های نسج سخت ماننده گروه کنترل انجام شد. (تصاویر 2-15 ا لی 2-18)

1287662144307
تصاویر 2-15: گروه تست : چهار ماه بعد از گذاشتن ایمپلنت

تصویر 2-16: گروه تست: اندازه گیری فاصله های عمودی از خط واصل بین دو CEJ تا لبه کرست استخوان
126639750859
تصویر 2-17 : گروه تست : اندازه گیری ابعاد با کولینگوالی

تصویر 2-18: قراردادن Healing
روش تجزیه و تحلیل داده ها و بررسی آماری :
نتایج ثبت شده تحت آنالیزهای آماری T-Test و ANOVA One-way قرار گرفتند.

-360680-982980
(3) فصل سوم
یافته‌ها

یافته ها :
اندازه گیری های عمودی و افقی در بافت سخت و نرم انجام گرفت، در بافت نرم عرض باکولینگوالی ناحیه در قسمت های 1، 3 و 7 میلیمتر از خط واصل CEJ دو دندان مجاور و همچنین فاصله عمودی8 نقطه بیان شد شامل : میدباکال، مزیوباکال، دیستوباکال، پالاتال، مزیوپالاتال، دیستوپالاتال، دیستال و مزیال تا خط فوق اندازه گیری و ثبت شد. در بافت سخت هم عرض باکولینگوالی ناحیه در فواصل1، 3 و 7 میلیمتر از CEJ دو دندان مجاور و فاصله عمودی خط واصل CEJ دو دندان مجاور تا کرست استخوان در 8 نقطه میدباکال، مزیوباکال، دیستوباکال، پالاتال، مزیوپالاتال، دیستوپالاتال و دیستال و مزیال انجام شد.

بررسی بافت نرم :
جدول 3-1 : تغییرات عمودی بافت نرم در نقاط باکال، مزیوباکال و دیستوباکال
میدباکال مزیوباکال دیستوباکال
انحراف معیار ± میانگین میانه انحراف معیار ± میانگین میانه انحراف معیار ± میانگین میانه
گروه تست 71/0±04/1 1 72/0±79/0 5/0 52/0±75/0 5/0
گروه کنترل 74/0±22/1 25/1 74/0±32/1 25/1 75/0±32/1 25/1
P-value (NS)266/0 (S)033/0 (S)026/0
NS= Non Significant
با توجه به یافته های جدول (3-1) این گونه استنباط می شود که میانگین تغییرات عمودی بافت نرم در گروه کنترل در ناحیه میدباکال بیشتر می باشد اما معنی دار نیست، و در دو نقطه ی مزیوباکال و دیستوباکال این تغییرات معنی دار می باشد.

نمودار3-1: تغییرات عمودی بافت نرم در نقطه میدباکال در گروه تست و کنترل
جدول 3-2 : تغییرات عمودی بافت نرم در نقاط پالاتال، مزیوپالاتال و دیستوپالاتال
مید پالاتال مزیوپالاتال دیستوپالاتال
انحراف معیار ± میانگین میانه انحراف معیار ± میانگین میانه انحراف معیار ± میانگین میانه
گروه تست 52/0±58/0 5/0 64/0±43/0 5/0 71/0±68/0 5/0
گروه کنترل 75/0±32/1 25/1 74/0±32/1 25/1 74/0±32/1 25/1
P-value (S)004/0 (S)002/0 (S)022/0
S= Significant
با توجه به داده های جدول (3-2) مشاهده می شود که تغییرات عمودی بافت نرم در ناحیه پالاتال، مزیوپالاتال و دیستوپالاتال بین دو گروه معنی دار بوده است. یعنی اینکه تغییرات عمودی بافت نرم در نقاط مذکور در گروه تست کمتر از گروه کنترل بوده است.

نمودار3-2: تغییرات عمودی بافت نرم در نقطه میدپالاتال در گروه تست و کنترل
جدول 3-3 : تغییرات عمودی بافت نرم در نقاط دیستال و مزیال
دیستال مزیال
انحراف معیار ± میانگین میانه انحراف معیار ± میانگین میانه
گروه تست 19/1±79/0 5/0 02/1±78/0 5/0
گروه کنترل 75/0±32/1 25/1 74/0±32/1 25/1
P-value (S)016/0 (S)048/0
S= Significant
اطلاعات جدول (3-3) نشان می دهد که تغییرات عمودی بافت نرم در دو ناحیه ی دیستال و مزیال بین گروه تست و کنترل معنی دار بوده است.

نمودار3-3: تغییرات عمودی بافت نرم در نقطه دیستال در گروه تست و کنترل
756921169546
نمودار3-4: تغییرات عمودی بافت نرم در نقطه مزیال در گروه تست و کنترل
جدول 3-4 : تغییرات ابعادی افقی بافت نرم در 1، 3 و 7 میلیمتری از CEJ دو دندان مجاور
1 میلیمتر 3 میلیمتر 7 میلیمتر
انحراف معیار ± میانگین میانه انحراف معیار ± میانگین میانه انحراف معیار ± میانگین میانه
گروه تست 01/4±55/3- 65/1- 7/1±5/1- 9/0- 24/1±42/1- 45/0-
گروه کنترل 20/3±75/4- 85/4- 24/4±58/3- 5/2- 62/2±22/2- 65/1-
P-value (NS) 502/0 (NS) 545/0 (S) 051/0
NS= Non Significant
5676901268730همانگونه که در جدول (3-4) مشاهده می شود، تغییرات افقی بافت نرم در 1 و 3 میلیمتری از CEJ دو دندان مجاور در دو گروه کنترل بیشتر از گروه تست می باشد که از نظر آماری معنی دار نیست (502/0 P-Value= و 545/0 P-Value=) ولی در نقطه 7 میلیمتری این تغییرات معنی دار می باشد.
نمودار 3-5: تغییرات افقی بافت نرم از 1 میلی متری خط واصل دو CEJ دندان مجاور
1291590-163830
نمودار 3-6: تغییرات افقی بافت نرم از 3 میلی متری خط واصل دو CEJ دندان مجاور
1300503260678
نمودار 3-7: تغییرات افقی بافت نرم از 7 میلی متری خط واصل دو CEJ دندان مجاور
بررسی بافت سخت :
جدول 3-5 : تغییرات عمودی بافت سخت در نقاط باکال، مزیوباکال و دیستوباکال از CEJ دو دندان مجاور
مید باکال مزیوباکال دیستوباکال
انحراف معیار ± میانگین میانه انحراف معیار ± میانگین میانه انحراف معیار ± میانگین میانه
گروه تست 25/2±25/0 75/0 87/1±26/0 25/0 05/3±41/0 62/0
گروه کنترل 58/0±42/1 5/1 65/0±99/0 1 68/0±64/0 75/0
P-value (S) 046/0 (NS) 0703/0 (NS) 656/0
NS= Non Significant
-22639952306یافته های این جدول نشان می دهد که تغییرات عمودی بافت سخت در ناحیه ی میدباکال معنی دار می باشد، اما این تغییرات در دو ناحیه ی مزیوباکال و دیستوباکال در گروه کنترل بیشتر از گروه تست می باشد، اما از لحاظ آماری معنی دار نمی باشد.
2852420113665نمودار 3-6: تغییرات عمودی بافت سخت در نقطه مبدباکال
00نمودار 3-6: تغییرات عمودی بافت سخت در نقطه مبدباکال

جدول 3-6 : تغییرات عمودی بافت سخت در نقاط پالاتال،مزیوپالاتال و دیستوپالاتال از CEJدو دندان مجاور
مید پالاتال دیستوپالاتال مزیوپالاتال
انحراف معیار ± میانگین میانه انحراف معیار ± میانگین میانه انحراف معیار ± میانگین میانه
گروه تست 54/3±12/0 25/0 75/2±08/1 5/0 25/4±08/0 0
گروه کنترل 73/0±3/1 1 56/0±95/0 1 49/0±03/1 1
P-value (S) 029/0 (NS) 209/0 (S) 026/0
NS= Non Significant
10189821083696همانطور که در جدول (3-6) مشاهده می شود تغییرات عمودی بافت سخت در نقاط پالاتال و مزیوپالاتال از لحاظ آمار معنی دار می باشد در صورتی که در ناحیه ی دیستوپالاتال از لحاظ آماری معنی دار نمی باشد.
نمودار 3-7: تغییرات عمودی بافت سخت در نقطه میدپالاتال
جدول 3-7 : تغییرات عمودی بافت سخت در نقاط دیستال و مزیال از CEJ دو دندان مجاور
دیستال مزیال
انحراف معیار ± میانگین میانه انحراف معیار ± میانگین میانه
گروه تست 01/2±75/0 75/0 94/1±5/1 1
گروه کنترل 66/0±79/0 70/0 50/0±080/1 1
P-value (NS)761/0 (NS)741/0
NS= Non Significant
اطلاعات به دست آمده از این جدول نشان می دهد که تغییرات عمودی بافت سخت در 2 نقطه ی مزیال و دیستال در گروه تست بیشتر از گروه کنترل می باشد، اما این تغییرات از لحاظ آماری معنی دار نمی باشد.

نمودار 3-8: تغییرات عمودی بافت سخت درنقطه دیستال
91561576007
نمودار3-9: تغییرات عمودی بافت سخت در نقطه مزیال
جدول 3-8 : تغییرات افقی بافت سخت در 1، 3 و 7 میلیمتری خطوط واصل CEJ دو دندان مجاور
1 میلیمتر 3 میلیمتر 7 میلیمتر
انحراف معیار ± میانگین میانه انحراف معیار ± میانگین میانه انحراف معیار ± میانگین میانه
تست 0 0 57/3±71/0- 0 75/3±67/0- 55/0-
کنترل 25/3±81/2- 5/1- 92/2±89/2- 8/1- 26/1±97/1- 5/1-
P-value (S)005/0 (S)028/0 (NS)090/0
NS= Non Significant
یافته های به دست آمده از جدول شماره (3-8) نشان می دهد که تغییرات افقی بافت سخت در 1 و 3 میلیمتری از CEJ دو دندان مجاور از لحاظ آماری معنی دار می باشد، اما این تغییرات در نقطه ی7 میلیمتری با اینکه در گروه کنترل بیشتر از گروه تست می باشد اما از لحاظ آماری معنی دار نمی باشد.

نمودار 3-10: تغییرات افقی بافت سخت در 1 میلیمتری از خط واصل دو CEJ دندان مجاور
1016002287270نمودار 3-11: تغییرات افقی بافت سخت در 3 میلیمتری از خط واصل دو CEJ دندان مجاور
00نمودار 3-11: تغییرات افقی بافت سخت در 3 میلیمتری از خط واصل دو CEJ دندان مجاور

نمودار 3-12: تغییرات افقی بافت سخت در 7 میلیمتری از خط واصل دو CEJ دندان مجاور
توضیحات نمودارها: (در اندازه گیری تغییرات افقی : بعد باکولینگوالی استخوان در 1 و 3 و 7 میلیمتری از CEJ 2 دندان مجاور در مرحله دوم از مرحله اول کم شد .
در اندازه گیری تغییرات عمودی: فاصله لبه کرست تا خط واصل CEJ 2دندان مجاور در مرحله دوم از مرحله اول کم شد .
در نمودار تغییرات افقی هر چه دامنه تغییرات به سمت اعداد منفی برود نشان دهنده کلاپس بیشتر بعد باکولینگوالی استخوان می باشد و هر چه دامنه تغییرات به سمت اعداد مثبت برود نشان دهنده کلاپس کمتر بعد باکولینگوالی استخوان می باشد.
در نمودار تغییرات عمودی هر چه دامنه تغییرات به سمت اعداد منفی برود نشان دهنده تحلیل کمتر استخوان و یا gain استخوان می باشد و هر چه به سمت اعداد مثبت برود نشان دهنده تحلیل بیشتر استخوان می باشد .)

-224155-925830
(4)فصل چهارم
بحث

بحث :
در این مطالعه 21 بیمار با میانگین سنی 39 سال که دارای دندان تک ریشه Hope less بودند مورد بررسی قرار گرفتند. بیماران به گونه ای تقسیم شدند که در هر گروه 12 ساکت دندانی قرار گرفت. در گروه تست پس از خارج کردن دندان ایمپلنت قرار داده شد و در گروه کنترل ساکت جهت ترمیم طبیعی رها شد.
ترمیم ساکت دندان های خارج شده همیشه همراه با از دست رفتن عرض و ارتفاع ریج آلوئل می باشد. برای فائق آمدن بر این مشکل روش های مختلفی برای حفاظت از ریج یا ساکت پس از خارج کردن دندان مورد آزمایش قرار گرفته و همگی در جلوگیری از کاهش عرض و ارتفاع ریج کم و بیش مؤثر بوده اند.
با ورود ایمپلنت ها به دنیای دندانپزشکی تصور می شود که قرار دادن ایملپلنت در یک Fresh socket می تواند تغییرات متعاقب کشیدن دندان را جلوگیری نماید(35).
قرار دادن ایمپلنت بطور فوری پس از کشیدن دندان دارای مزایایی از قبیل کاهش تعداد دفعات جراحی، کاهش طول دوره درمان و مقدار استخوان مطلوب باقیمانده در زمان جراحی است.
سؤالی که در این مطالعه به دنبال پاسخ آن بودیم این بود که آیا قرار دادن فوری ایمپلنت متعاقب EXT دندان می تواند باعث جلوگیری از تحلیل دیواره های ساکت گردد؟ برای پاسخ به این سؤال مطالعات مختلفی انجام گردیده است. ولی نتایج متفاوتی در این بررسی ها ارائه گردیده است، لذا انجام مطالعه جهت درک بهتر از این موضوع ضروری به نظر می رسد.
بررسی تغییرات عمودی بافت نرم در مطالعه حاضر نشان دادکه در گروه تست (ایمپلنت) در تمام سطوح باکال و لینگوال کاهش بافت نرم نسبت به گروه کنترل (ترمیم طبیعی ساکت) به میزان معنی داری کمتر است. فقط در ناحیه میدباکال علی رغم اختلاف این مقدار معنی دار نبود که علت این است که معمولاً ضخامت plate باکال پس از Ext کم است. بنابراین انتظار تحلیل کرست و تحلیل متعاقب آن می رود.
نتایج این مطالعه با تحقیق De Rouk (23) همخوانی دارد. در مطالعات مشابهی دیگر که انجام شده بود بررسی بافت نرم انجام نگردیده بود (5و6).
بررسی دیگری که در مطالعه ما انجام شد بررسی تغییرات ابعاد افقی بافت نرم بودند. اندازه گیری های باکولینگوالی در فواصل 1 و 3 و 7 میلیمتری از CEJ دو دندان مجاور انجام گرفت و مشخص گردید که در تمام این مناطق تغییرات در گروه کنترل بیشتر از گروه تست بوده است. مطالعه مشابه دیگری که چنین اندازه گیری را ثبت نماید در دسترس نبود.
بررسی تغییرات بافت سخت در مطالعه ما در دو سطح عمودی و افقی مورد بررسی قرا رگرفت. بررسی تغییرات عمودی بافت سخت که در هر مورد در 8 نقطه انجام گرفت (میدباکال، مزیوباکال، دیستوباکال، پالاتال، مزیوپالاتال، دیستوپالاتال، مزیال و دیستال) نشان داد که در تمام این نقاط میزان تغییرات در گروه تست نسبت به گروه کنترل کمتر بوده است. البته تغییرات عمودی در سطوح دیستال و مزیال علی رغم داشتن اختلاف معنی دار نبوده است که علت آن وجود حجم استخوان کافی در این نواحی بوده و طبیعی است که وقتی مقدار استخوان مناسب باشد انتظار تحلیل کمتری را نیز داریم. نتایج مطالعه ما مشابه یافته مطالعه Chen (17)، Wagenberg (21 ) بود. ولی با مطالعه Botticelli (4) و Covani (18) و Lindhe (7) همخوانی ندارد. علت این عدم هماهنگی را شاید بتوان اینگونه توجیه نمود که اولاً در مطالعه ما تغییرات استخوانی در 8 نقطه مورد بررسی قرار گرفته است. به علاوه در مطالعه ما در نواحی که بین ایمپلنت و کرست استخوان Gap بیش از 2 میلیمتر وجود داشت ناحیه Gap با DFDBA پر می شد که این مسئله می تواند از تحلیل بیشتر کرست جلوگیری کند.
بررسی تغییرات افقی بافت سخت نشان داد که تغییرات در 1 و 3 میلیمتری بین دو گروه معنی دار است، ولی در 7 میلیمتری این میزان معنی دار نیست. در نواحی 1 و 3 میلیمتری ضخامت تابلیت های استخوانی کم است بنابراین احتمال تحلیل بیشتر است. در حالیکه در ارتفاع 7 میلمیتری در هر 2 گروه ضخامت تابلت های استخوانی زیاد بوده بنابراین میزان تحلیل کمتر خواهد بود.
مطالعات دیگری نیز نتایج مشابه با مطالعه ما ارائه داده اند. مانند مطالعه Nowzari در سال 2001(15)، Chen در سال 2004 (17)که گزارش کردند ایمپلنت فوری از آتروفی استخوان جلوگیری کرده و به احتمال زیاد به نگهداری بافت استخوان ساکت و احاطه کننده فک کمک می کند.
نکته ای که در مورد قرار دادن ایمپلنت فوری باید توجه داشت خارج کردن آتروفیک ریشه دندان است که در مطالعه حاضر سعی گردید دندان ها با کمترین میزان تروما خارج گردند.
ضخامت تابلت باکال آلوئولار در میزان آینده تحلیل نقش اساسی دارد که باید به آن توجه کرد. به همین دلیل در این مطالعه و موارد مشابه بیشترین میزان تحلیل در نواحی میدباکال اتفاق می افتد.

-205105-954405
(5) فصل پنجم
نتیجه گیری و پیشنهادات

نتیجه گیری :
بررسی نتایج مطالعه حاضر نشان داد که قرار دادن فوری ایمپلنت در ساکت کشیده شده دندان می تواند از تحلیل عمودی و افقی استخوان آلوئل جلوگیری نماید. همچنین تحلیل نسج نرم لثه متعاقب ایمپلنت فوری در مقایسه با ترمیم طبیعی ساکت کمتر است.
پیشنهادات :
پیشنهاد می گردد مطالعاتی با حجم بیشتر بیماران و نیز زمان Follow up طولانی مدت تر و نیز مطالعات هیستولوژیک جهت روشن تر شدن پروسه ترمیم بعد از ایمپلنت فوری انجام گیرد.
References :
Arauj M, Lindeh J. The edentolous alveolar ridge. In : Lindhe J, Lang NP, Karring T. Clinical periodontology and implant dentistry, 5th ed. : Black Well; 2008. P: 62-5.
Klokvold RP. Localized bone Augmentation and Implant Site Development.In: Newman MG, Takel HH, Klokkevold PR. Caranza's clinical periodontology, 10th ed. Philadelphia: W.B Saunders; 2008. P: 1141-45.
Hanmerle CH, Araujo M, Lindhe J. Timing of Implant placement.In: Lindhe J, Lang NP, Karring TH. Clinical periodontology and implant dentistry, 5th ed. :Black Well; 2008. P. 1054-61.
Botticelli D, Breglundh T, Lindhe J. Hard tissue alterations following immediate implant placement in extraction sites. J Clin Periodontol. 2004; 31(10): 820-8.
Araujo MG, Lindhe J. Dimensional ridge alteration following tooth extraction. An experimental study in dog. J Clin Periodontol. 2005; 32(2): 212-8.
Araujo M, Wennstrom J, Lindhe J. Modeling of buccal and bone walls of fresh extraction sites following implant in stallation. Journal Clinical Oral Implant Restorative. 2006; 17(4): 606-14.
Lindhe J, Araujo M, Wennstrom J. Modeling of the buccal and lingual bone walls of fresh extraction sites. Clin Oral Implantes. 2006; 17(6): 606-14.
Gher ME, Quintero G, Assad D, Manaco E, Richardson AC. Bone grafing and guided bone regeneration for immediate dental implants. J Periodontol. 1994; 65(9): 881-91.
Rosenquist B, Grenthe B. Immediate placement into extraction sockets : implant survial. Int J Oral Maxillo Fac. 1994; 11(2): 205-9.
Chaushn G, Schwartz-A-- D. The ways and where fores of immediate placement of implants into fresh extraction sites : a literature review. J Periodontal. 1997; 68(10): 915-23.
Schwartz-Ard D. Chaushn G. Placement of implants into fresh extraction sites : 4 to 7 years retrospective evaluation of 95 immediate implant. J Periodontol. 1997; 68(11): 1110-6.
Grunder V. Stability of the mucosal topography aroud single-tooth implants and adjacent teeth. Int J Periodontal Restorative Dent. 2000; 20(1): 11-17.
Rosenquist B, Ahmed M. The immediate replacement of teeth by dental implants using homologus bone membrans to seal the sockets : Clinical and --iographic findings. Clin Oral Implant Res. 2000; 11(6): 57-82.
Schultes G, Gagol A. Histologic evaluation of immediate versus delayed placement of implant after tooth extraction. Oral Surg Oral Med Oral Pathol Oral Radio Endodo. 2001; 92(1): 17-22.
Nowzari H, Schincoglla GP. Surgical treatment planning for the single-unit implant in easthetic areas. J Periodontol 2000-2001; 27(4): 162-82.
Schropp L, Wenzel, Kostopoulos L, Karring. Bone healing and soft tissue contour changes following single-tooth extraction: A Clinical and Radiographic 12-month prospective study. Int J Periodontal Restorative Dent. 2003; 33: 313-23.
Chen ST, Wilson TG, Hammerle CH. Immediate or early placement of implants following tooth extraction. Review of biologic basic, clinical procedures and outcomes. Int J Oral Maxillo Fac Implant. 2004; 19 suppl: 12-25.
Covani U, Bortolaia C, Barone A, Sbordone L. Bucco-lingual crestal bone changes after immediate and delayed implant placement. J Periodontol. 2004; 75(12): 1605-12.
Becker W, Sennerby L, Bedrossian E, Becker BE, Lucchini JP. Implant stability measurements for implants placed at the time of extraction : a cohort, prospective clinical trial. J Periodontol. 2005; 76(3): 391-7.
Maurico G, Lang J, Lindhe J. Ridge alterations following implant placement in fresh extraction sockets : An experimental study in the dog. J Clin Periodontol. 2005; 32(6): 654-52.
Wegenberg B, Froum SJ. Aretrospective study of 1925 consecutively placed immediate implants from 1988 to 2004. Int J Oral Maxillo fac Implants. 2006; 21(1): 71-80.
Quirynen M, Van Assache N, Botticelli D, Berglundh T. How does the timing of implant placement to extraction affect outcome. Int J Oral Maxillo Fac Implants. 2008; 23(1): 59-60.
De Rouck T, Colly K, Cosyn J. Immediate single-tooth implants in the anterior maxilla : a 1-year case cohort study on hard and soft tissue response. J Clin Periodontol. 2008; 35(7): 649-57.
Chen ST, Daby IB, Reynolds EC, Clement JG. Immediate implant placement post extraction without flap elevation. J Periodontol. 2009; 80(1): 163-72.
Heinemann F, Baurauel C, Hasan L, Gedrango T. Influence of the implant cervical topography on the crestal bone resorption and immediate implant survival. J Physiol Pharmacol. 2009; 60 suppl: 99-105.
Chen ST, Buser D. Clinical and easthetic out comes of implants placed in postextraotion sites. Int J Oral Maxillo Fac Implants. 2009; 24(Suppl): 186-217.
Vignoletti F, De Sanctis M, Berglundh T, Abrahamsoon L, Sanz M. Early healing of implants placed into fresh extraction sockets. An experimental study in the beagle dog. J Clin Periodontol. 2009; 36(12): 1059-66.
Cordaro L, Torsello F, Ro Ccuzzo M. Clinical out come of submerged implants placed in fresh extraction sockets. Clin Oral Implants Res. 2009; 20(12): 1307-13.
Lindhe J, Tomasi C, Sanz M, Cecchinato D. Bone dimensional variations at implant placed fresh extraction sockets : A multilevel multivariate analysis. Clin Oral Impalnt Research. 2010; 21(1):30-6.
Deng F, Zhang H, Shao H, He Q,, Zhang P. A comparsion of clinical out comes for implants placed in fresh extraction sockets versus heald sites in periodontally compromised patients : A 1-year follow up report : Int J Oral Maxillo Fac Implants. 2010; 25(5): 1036-40.
Caneva M, Botticelli D, Salata LA, Scombatti SL, et al. Collagen membranes at immediate implants : a histomorphometric study in dogs. CLin Oral Implants Res. 2010; 21(9): 89-17.
Huynh Ba G, Pietursson BE, Sanz M, Cechinato D, Ferrus J, et al. Analysis of the socket bone wall dimensions in upper maxilla in relation to immediate implant placement. Clin Oral Implant Res. 2010; 21(1): 37-42.
Esposito M, Grusovin MG, Polyzos IP, Felice P, Worthington HV. Timing of implant placement after tooth extraction : immediate, immediate-delayed or delayed implants? A cochrane sys--eic review. Eur J Oral Implantol. 2010; 3(3): 186-205.
Koh Ru, Oh TJ, Rudeck I, Neiva GF, Misch CE, et al. Hard and soft tissue changes following crestal and subcrestal immediate implant placement. J Periodontol. 2011; 2(6): 87-96.
Paolantonio M, Dolci M, Scarano A, Archivio D, Placido G, Tumini V, et al.Immediate implantation in fresh extraction sockets.A controlled clinical and histological study in man. J Periodontol. 2001 vov ; 72 (11): 156-71
Abstract :
Introduction :
Immediate implantation in single-root teeth posses some benefits, specially bone preservation. The aim of this study was to evaluate the ridge changes after immediate implantation in comparison with tooth extraction and natural dental socket healing.
Method and Material :
For this study 21 patient with hopeless single- root tooth were selected. After impression and cast making, the patients were divided into 2 goups; test group and contral group.

user8286

فصل سوم
جدول3-1. نگاشت لغات لاتین در خوشه‌بندی ترکیبی به نظریه خرد جمعی .......................................................... 93
جدول3-2. یک نمونه از جدول نگاشت استاندارد کد .............................................................................................. 98
فصل چهارم
جدول4-1. مجموعه داده ........................................................................................................................................ 117
جدول4-2. لیست مجموعه الگوریتم‌های پایه ........................................................................................................ 119
جدول4-3. جدول نگاشت استاندارد کد ................................................................................................................ 120
جدول4-4. دقت نتایج این الگوریتم‌های خوشه‌بندی را نسبت به کلاس‌های واقعی داده ...................................... 130
جدول4-5. جدول مقایسه معیار اطلاعات متقابل نرمال‌ شده (NMI) نتایج آزمایش .............................................. 132

فهرست تصاویر و نمودار
فصل دوم
شکل 2-1. یک خوشه‌بندی سلسله مراتبی و درخت متناظر ..................................................................................... 10
شکل 2-2. ماتریس مجاورت .................................................................................................................................... 11
شکل 2-3. رابطه دودویی و گراف آستانه ................................................................................................................. 12
شکل 2-4. گراف‌های آستانه برای ماتریس ........................................................................................................ 12
شکل 2-5. الگوریتم خوشه‌بندی سلسله مراتبی تراکمی پیوندی منفرد ..................................................................... 13
شکل 2-6. دندوگرام پیوندی منفرد برای ماتریس............................................................................................... 13
شکل 2-7. الگوریتم خوشه‌بندی سلسله مراتبی تراکمی پیوندی کامل ...................................................................... 14
شکل 2-8. دندوگرام پیوندی کامل برای ماتریس ............................................................................................... 14
شکل 2-9. الگوریتم خوشه‌بندی افرازبندی...................................................................................... 16
شکل 2-10. الگوریتم فازی خوشه‌بندی ...................................................................................................... 18
شکل 2-11. خوشه‌بندی کاهشی .............................................................................................................................. 23
شکل 2-12. شبه‌کد الگوریتم MKF ........................................................................................................................ 26
شکل2-13. (الف) مجموعه داده با تعداد 10 خوشه واقعی. (ب) منحنی ........................................................ 29
شکل2-1۴. (الف) مجموعه داده (ب) منحنی مربوطه ..................................................................................... 29
شکل2-15. دو افراز اولیه با تعداد سه خوشه ........................................................................................................... 31
شکل2-16. نمونه‌های اولیه در نتایج الگوریتم ................................................................................ 36
شکل 2-17. زیر شبه کد الگوریتم خوشه‌بندی ترکیبی توسط مدل مخلوط .............................................................. 43
شکل 2-18. خوشه‌بندی ترکیبی ............................................................................................................................... 44
شکل 2-19. نمونه ماتریس، جهت تبدیل خوشه‌بندی به ابر گراف ................................................................. 45
شکل 2-20. ماتریس شباهت بر اساس خوشه برای مثال شکل (3-5) .................................................................... 46
شکل 2-21. الگوریتم افرازبندی ابر گراف ............................................................................................................... 47
شکل 2-22. الگوریتم فرا خوشه‌بندی ..................................................................................................................... 49
شکل2-23. الگوریتم خوشه‌بندی ترکیبی مبتنی بر ماتریس همبستگی ...................................................................... 50
شکل2-24. الگوریتم افرازبندی با تکرار ................................................................................................................... 53
شکل2-25. نمایش گراف مجاورت در مراحل کاهش درجه ماتریس و شمارش آن ................................................ 54

دانلود پایان نامه ارشد- مقاله تحقیق

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

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

 

شکل2-26. مثال روند تغییر توزیع تعداد خوشه ....................................................................................................... 55
شکل2-27. جریان کار عمومی برای پیاده‌سازی الگوریتم افرازبندی گراف .............................................................. 55
شکل 2-28. گراف تابع در بازه بین صفر و یک ............................................................................................. 62
شکل 2-29. الگوریتم خوشه‌بندی ترکیبی طیفی مبتنی بر انتخاب بر اساس شباهت ................................................ 63
شکل 2-30. مثالی از ماتریس اتصال ........................................................................................................................ 66
شکل 2-31. شبه کد خوشه‌بندی ترکیبی انتخابی لی‌مین .......................................................................................... 68
شکل 2-32. روش ارزیابی خوشهی یک افراز در روش MAX ............................................................................... 69
شکل 2-33. چهارچوب خوشهبندی ترکیبی مبتنی بر انتخاب با استفاده از مجموعه‌ای از خوشه‌های یک افراز ...... 71
شکل 2-34. چهارچوب روش بهترین افراز توافقی اعتبارسنجی شده ...................................................................... 72
فصل سوم
شکل3-1. چهارچوب الگوریتم خوشه‌بندی خردمند با استفاده از آستانه‌گیری ......................................................... 82
شکل3-۲. محاسبه درجه استقلال دو خوشه‌بندی ..................................................................................................... 86
شکل3-3. تأثیر عدم تمرکز بر روی پیچیدگی داده ................................................................................................... 89
شکل3-3. تأثیر انتخاب افرازها در خوشه‌بندی ترکیبی مبتنی بر انتخاب بر مقدار NMI ارزیابی‌شده ........................ 91
شکل3-4. شبه کد خوشه‌بندی خردمند با استفاده از آستانه‌گیری .............................................................................. 92
شکل3-5. دسته‌بندی الگوریتم‌های خوشه‌بندی ........................................................................................................ 94
شکل3-6. کد الگوریتم K-means به زبان استقلال الگوریتم‌ خوشه‌بندی ................................................................. 98
شکل3-7. تبدیل کد‌های شروع و پایان به گراف .................................................................................................... 100
شکل3-8. تبدیل عملگر شرط ساده به گراف ......................................................................................................... 100
شکل3-9. تبدیل عملگر شرط کامل به گراف ......................................................................................................... 101
شکل3-10. تبدیل عملگر شرط تو در تو به گراف ................................................................................................. 101
شکل3-11. تبدیل عملگر حلقه ساده به گراف ....................................................................................................... 102
شکل3-12. تبدیل عملگر حلقه با پرش به گراف ................................................................................................... 102
شکل3-13. پیاده‌سازی شرط ساده بدون هیچ کد اضافی ........................................................................................ 103
شکل3-14. پیاده‌سازی شرط ساده با کدهای قبل و بعد آن .................................................................................... 103
شکل3-15. پیاده‌سازی شرط کامل ......................................................................................................................... 104
شکل3-16. پیاده‌سازی شرط‌ تو در تو .................................................................................................................... 104
شکل3-17. پیاده‌سازی یک شرط کامل در یک شرط ساده .................................................................................... 105
شکل3-18. پیاده‌سازی یک شرط کامل در یک شرط کامل دیگر ........................................................................... 105
شکل3-19. پیاده‌سازی حلقه ساده .......................................................................................................................... 106
شکل3-20. پیاده‌سازی یک حلقه ساده داخل حلقه‌ای دیگر ................................................................................... 106
شکل3-21. پیاده‌سازی یک حلقه داخل یک شرط کامل ........................................................................................ 106
شکل3-22. پیاده‌سازی یک شرط کامل داخل یک حلقه ساده ................................................................................ 107
شکل3-23. ماتریس درجه وابستگی‌ کد ................................................................................................................. 108
شکل3-24. شبه کد مقایسه محتوای دو خانه از آرایه‌های استقلال الگوریتم .......................................................... 108
شکل3-25. چهارچوب خوشه‌بندی خردمند مبتنی بر گراف استقلال الگوریتم ...................................................... 110
شکل3-26. شبه کد خوشه‌بندی خردمند مبتنی بر گراف استقلال الگوریتم ............................................................ 113
فصل چهارم
شکل۴-۱. مجموعه داده Halfring .......................................................................................................................... 118
شکل4-2. الگوریتم K-means ................................................................................................................................ 121
شکل4-3. الگوریتم FCM ...................................................................................................................................... 121
شکل4-4. الگوریتم Median K-Flats .................................................................................................................... 122
شکل4-5. الگوریتم Gaussian Mixture ................................................................................................................ 122
شکل4-6. الگوریتم خوشه‌بندی Subtractive ......................................................................................................... 122
شکل4-7. الگوریتم پیوندی منفرد با استفاده از معیار فاصله اقلیدسی ..................................................................... 123
شکل4-8. الگوریتم پیوندی منفرد با استفاده از معیار فاصله Hamming ................................................................ 123
شکل4-9. الگوریتم پیوندی منفرد با استفاده از معیار فاصله Cosine ..................................................................... 123
شکل4-10. الگوریتم پیوندی کامل با استفاده از معیار فاصله اقلیدسی ................................................................... 124
شکل4-1۱. الگوریتم پیوندی کامل با استفاده از معیار فاصله Hamming .............................................................. 124
شکل4-1۲. الگوریتم پیوندی کامل با استفاده از معیار فاصله Cosine .................................................................... 124
شکل4-1۳. الگوریتم پیوندی میانگین با استفاده از معیار فاصله اقلیدسی ............................................................... 124
شکل4-14. الگوریتم پیوندی میانگین با استفاده از معیار فاصله Hamming .......................................................... 125
شکل4-15. الگوریتم پیوندی میانگین با استفاده از معیار فاصله Cosine ............................................................... 125
شکل4-16. الگوریتم پیوندی بخشی با استفاده از معیار فاصله اقلیدسی ................................................................ 125
شکل4-17. الگوریتم پیوندی بخشی با استفاده از معیار فاصله Hamming ............................................................ 125
شکل4-18. الگوریتم پیوندی بخشی با استفاده از معیار فاصله Cosine ................................................................. 126
شکل4-19. طیفـی با استفاده از ماتریس شباهت نامتراکم ...................................................................................... 126
شکل4-20. طیفـی با استفاده از روش نیستروم با متعادل ساز .............................................................................. 127
شکل4-21. طیفـی با استفاده از روش نیستروم بدون متعادل ساز ......................................................................... 127
شکل4-22. نرم‌افزار تحلیل‌گر کد استقلال الگوریتم ............................................................................................... 128
شکل4-23. ماتریس AIDM ................................................................................................................................... 129
شکل4-24. میانگین دقت الگوریتم‌های خوشه‌بندی ............................................................................................... 131
شکل4-25. رابطه میان آستانه استقلال و زمان اجرای الگوریتم در روش پیشنهادی اول ........................................ 133
شکل4-26. رابطه میان آستانه پراکندگی و زمان اجرای الگوریتم در روش پیشنهادی اول ..................................... 133
شکل4-27. رابطه میان آستانه استقلال و دقت نتیجه نهایی در روش پیشنهادی اول .............................................. 134
شکل4-28. رابطه میان آستانه پراکندگی و دقت نتیجه نهایی در روش پیشنهادی اول ............................................ 134
شکل4-29. رابطه میان آستانه عدم تمرکز و دقت نتیجه نهایی در روش پیشنهادی اول ......................................... 135
شکل4-30. رابطه میان آستانه پراکندگی و زمان اجرای الگوریتم در روش پیشنهادی دوم ..................................... 135
شکل4-31. رابطه میان آستانه پراکندگی و دقت نتایج نهایی در روش پیشنهادی دوم ............................................ 136
شکل4-32. رابطه میان آستانه عدم تمرکز و دقت نتایج نهایی در روش پیشنهادی دوم ......................................... 137
شکل4-33. مقایسه زمان اجرای الگوریتم‌ ............................................................................................................... 138
فصل اول
مقدمه
center3187700
1. مقدمه1-1. خوشه‌بندیبه عنوان یکی از شاخه‌های وسیع و پرکاربرد هوش مصنوعی، یادگیری ماشین به تنظیم و اکتشاف شیوه‌ها و الگوریتم‌هایی می‌پردازد که بر اساس آن‌ها رایانه‌ها و سامانه‌های اطلاعاتی توانایی تعلم و یادگیری پیدا می‌کنند. طیف پژوهش‌هایی که در مورد یادگیری ماشینی صورت می‌گیرد گسترده ‌است. در سوی نظر‌ی آن پژوهش‌گران بر آن‌اند که روش‌های یادگیری تازه‌ای به وجود بیاورند و امکان‌پذیری و کیفیت یادگیری را برای روش‌هایشان مطالعه کنند و در سوی دیگر عده‌ای از پژوهش‌گران سعی می‌کنند روش‌های یادگیری ماشینی را بر مسائل تازه‌ای اعمال کنند. البته این طیف گسسته نیست و پژوهش‌های انجام‌شده دارای مؤلفه‌هایی از هر دو رو‌یکرد هستند. امروزه، داده‌کاوی به عنوان یک ابزار قوی برای تولید اطلاعات و دانش از داده‌های خام، در یادگیری ماشین شناخته‌شده و همچنان با سرعت در حال رشد و تکامل است. به طور کلی می‌توان تکنیک‌های داده‌کاوی را به دو دسته بانظارت و بدون نظارت تقسیم کرد [29, 46].
در روش بانظارت ما ورودی (داده یادگیری) و خروجی (کلاس داده) یک مجموعه داده را به الگوریتم هوشمند می‌دهیم تا آن الگوی بین ورودی و خروجی را تشخیص دهد در این روش خروجی کار ما مدلی است که می‌تواند برای ورودی‌های جدید خروجی درست را پیش‌بینی کند. روش‌های طبقه‌بندی و قوانین انجمنی از این جمله تکنیک‌ها می‌باشد. روش‌های با نظارت کاربرد فراوانی دارند اما مشکل عمده این روش‌ها این است که همواره باید داده‌ای برای یادگیری وجود داشته باشد که در آن به ازای ورودی مشخص خروجی درست آن مشخص شده باشد. حال آنکه اگر در زمینه‌ای خاص داده‌ای با این فرمت وجود نداشته باشد این روش‌ها قادر به حل این‌گونه مسائل نخواهند بود [29, 68]. در روش بدون نظارت برخلاف یادگیری بانظارت هدف ارتباط ورودی و خروجی نیست، بلکه تنها دسته‌بندی ورودی‌ها است. این نوع یادگیری بسیار مهم است چون خیلی از مسائل (همانند دنیای ربات‌ها) پر از ورودی‌هایی است که هیچ برچسبی (کلاس) به آن‌ها اختصاص داده نشده است اما به وضوح جزئی از یک دسته هستند [46, 68]. خوشه‌بندی شاخص‌ترین روش در داده‌کاوی جهت حل مسائل به صورت بدون ناظر است. ایده اصلی خوشه‌بندی اطلاعات، جدا کردن نمونه‌ها از یکدیگر و قرار دادن آن‌ها در گروه‌های شبیه به هم می‌باشد. به این معنی که نمونه‌های شبیه به هم باید در یک گروه قرار بگیرند و با نمونه‌های گروه‌های دیگر حداکثر متفاوت را دارا باشند [20, 26]. دلایل اصلی برای اهمیت خوشه‌بندی عبارت‌اند از:
اول، جمع‌آوری و برچسب‌گذاری یک مجموعه بزرگ از الگوهای نمونه می‌تواند بسیار پرکاربرد و باارزش باشد.
دوم، می‌توانیم از روش‌های خوشه‌بندی برای پیدا کردن و استخراج ویژگی‌ها و الگوهای جدید استفاده کنیم. این کار می‌تواند کمک به سزایی در کشف دانش ضمنی داده‌ها انجام دهد.
سوم، با خوشه‌بندی می‌توانیم یک دید و بینشی از طبیعت و ساختار داده به دست آوریم که این می‌تواند برای ما باارزش باشد.
چهارم، خوشه‌بندی می‌تواند منجر به کشف زیر رده‌های مجزا یا شباهت‌های بین الگوها ممکن شود که به طور چشمگیری در روش طراحی طبقه‌بندی قابل استفاده باشد.
1-2. خوشه‌بندی ترکیبیهر یک از الگوریتم‌های خوشه‌بندی، با توجه به اینکه بر روی جنبه‌های متفاوتی از داده‌ها تاکید می‌کند، داده‌ها را به صورت‌های متفاوتی خوشه‌بندی می‌نماید. به همین دلیل، نیازمند روش‌هایی هستیم که بتواند با استفاده از ترکیب این الگوریتم‌ها و گرفتن نقاط قوت هر یک، نتایج بهینه‌تری را تولید کند. در واقع هدف اصلی خوشه‌بندی ترکیبی جستجوی بهترین خوشه‌ها با استفاده از ترکیب نتایج الگوریتم‌های دیگر است [1, 8, 9, 54, 56]. به روشی از خوشه‌بندی ترکیبی که زیرمجموعه‌ی منتخب از نتایج اولیه برای ترکیب و ساخت نتایج نهایی استفاده می‌شود خوشه‌بندی ترکیبی مبتنی بر انتخاب زیرمجموعه نتایج اولیه می‌گویند. در این روش‌ها بر اساس معیاری توافقی مجموعه‌ای از مطلوب‌ترین نتایج اولیه را انتخاب کرده و فقط توسط آن‌ها نتیجه نهایی را ایجاد می‌کنیم [21]. معیارهای مختلفی جهت انتخاب مطلوب‌ترین روش پیشنهاد شده است که معیار اطلاعات متقابل نرمال شده، روش ماکزیموم و APMM برخی از آن‌ها می‌باشند [8, 9, 21, 67]. دو مرحله مهم در خوشه‌بندی ترکیبی عبارت‌اند از:
اول، الگوریتم‌های ابتدایی خوشه‌بندی که خوشه‌بندی اولیه را انجام می‌دهد.
دوم، جمع‌بندی نتایج این الگوریتم‌های اولیه (پایه) برای به دست آوردن نتیجه نهایی.
1-3. خرد جمعینظریه خرد جمعی که اولین بار توسط سورویکی در سال 2004 در کتابی با همان عنوان منتشر شد، استنباطی از مسائل مطرح‌شده توسط گالتون و کندورست می‌باشد، و نشان می‌دهد که قضاوت‌های جمعی و دموکراتیک از اعتبار بیشتری نسبت به آنچه که ما انتظار داشتیم برخوردار است، ما تأثیرات این ایده را در حل مسائل سیاسی، اجتماعی در طی سال‌های اخیر شاهد هستیم. در ادبیات خرد جمعی هر جامعه‌ای را خردمند نمی‌گویند. از دیدگاه سورویکی خردمند بودن جامعه در شرایط چهارگانه پراکندگی، استقلال، عدم تمرکز و روش ترکیب مناسب است [55].
1-4. خوشه‌بندی مبتنی بر انتخاب بر اساس نظریه خرد جمعیهدف از این تحقیق استفاده از نظریه خرد جمعی برای انتخاب زیرمجموعه‌ی مناسب در خوشه‌بندی ترکیبی می‌باشد. تعاریف سورویکی از خرد جمعی مطابق با مسائل اجتماعی است و در تعاریف آن عناصر سازنده تصمیمات رأی افراد می‌باشد. در این تحقیق ابتدا مبتنی بر تعاریف پایه سورویکی از خرد جمعی و ادبیات مطرح در خوشه‌بندی ترکیبی، تعریف پایه‌ای از ادبیات خرد جمعی در خوشه‌بندی ترکیبی ارائه می‌دهیم و بر اساس آن الگوریتم پیشنهادی خود را در جهت پیاده‌سازی خوشه‌بندی ترکیبی ارائه می‌دهیم [55]. شرایط چهارگانه خوشه‌بندی خردمند که متناسب با تعاریف سورویکی باز تعریف شده است به شرح زیر می‌باشد:
پراکندگی نتایج اولیه، هر الگوریتم خوشه‌بندی پایه باید به طور جداگانه و بدون واسطه به داده‌های مسئله دسترسی داشته و آن را تحلیل و خوشه‌بندی کند حتی اگر نتایج آن غلط باشد.
استقلال الگوریتم، روش تحلیل هر یک از خوشه‌بندی‌های پایه نباید تحت تأثیر روش‌های سایر خوشه‌بندی‌های پایه تعیین شود، این تأثیر می‌تواند در سطح نوع الگوریتم (گروه) یا پارامترهای اساسی یک الگوریتم خاص (افراد) باشد.
عدم تمرکز، ارتباط بین بخش‌های مختلف خوشه‌بندی خرد جمعی باید به گونه‌ای باشد تا بر روی عملکرد خوشه‌بندی پایه تأثیری ایجاد نکند تا از این طریق هر خوشه‌بندی پایه شانس این را داشته باشد تا با شخصی سازی و بر اساس دانش محلی خود بهترین نتیجه ممکن را آشکار سازد.
مکانیزم ترکیب مناسب، باید مکانیزمی وجود داشته باشد که بتوان توسط آن نتایج اولیه الگوریتم‌های پایه را با یکدیگر ترکیب کرده و به یک نتیجه نهایی (نظر جمعی) رسید.
در این تحقیق دو روش برای ترکیب خوشه‌بندی ترکیبی و خرد جمعی پیشنهاد شده است. با استفاده از تعاریف بالا الگوریتم روش اول مطرح خواهد شد که در آن، جهت رسیدن به نتیجه نهایی از آستانه‌گیری استفاده می‌شود. در این روش الگوریتم‌های خوشه‌بندی اولیه غیر هم نام کاملاً مستقل فرض خواهند شد و برای ارزیابی استقلال الگوریتم‌های هم نام نیاز به آستانه‌گیری می‌باشد. در روش دوم، سعی شده است تا دو بخش از روش اول بهبود یابد. از این روی جهت مدل‌سازی الگوریتم‌ها و ارزیابی استقلال آن‌ها نسبت به هم یک روش مبتنی بر گراف شبه کد ارائه می‌شود و میزان استقلال به دست آمده در این روش به عنوان وزنی برای ارزیابی پراکندگی در تشکیل جواب نهایی مورد استفاده قرار می‌گیرد. جهت ارزیابی، روش‌های پیشنهادی با روش‌های پایه، روش‌ ترکیب کامل و چند روش معروف ترکیب مبتنی بر انتخاب مقایسه خواهد شد. از این روی از چهارده داده استاندارد و یا مصنوعی که عموماً از سایت UCI [76] جمع‌آوری شده‌اند استفاده شده است. در انتخاب این داده‌ها سعی شده، داده‌هایی با مقیاس‌ کوچک، متوسط و بزرگ انتخاب شوند تا کارایی روش بدون در نظر گرفتن مقیاس داده ارزیابی شود. همچنین جهت اطمینان از صحت نتایج تمامی آزمایش‌های تجربی گزارش‌شده حداقل ده بار تکرار شده است.
1-4-1- فرضیات تحقیقاین تحقیق بر اساس فرضیات زیر اقدام به ارائه روشی جدید در خوشه‌بندی ترکیبی مبتنی بر انتخاب بر اساس نظریه خرد جمعی می‌کند.
۱ ) در این تحقیق تمامی آستانه‌گیری‌ها بر اساس میزان صحت نتایج نهایی و مدت زمان اجرای الگوریتم به صورت تجربی انتخاب می‌شوند.
۲ ) در این تحقیق جهت ارزیابی عملکرد یک الگوریتم، نتایج اجرای آن را بر روی‌داده‌های استاندارد UCI در محیطی با شرایط و پارامترهای مشابه نسبت به سایر الگوریتم‌ها ارزیابی می‌کنیم که این داده‌ها الزاماً حجیم یا خیلی کوچک نیستند.
۳ ) جهت اطمینان از صحت نتایج آزمایش‌ها ارائه‌شده در این تحقیق، حداقل اجرای هر الگوریتم بر روی هر داده ده بار تکرار شده و نتیجه‌ی نهایی میانگین نتایج به دست آمده می‌باشد.
4 ) از آنجایی که روش مطرح‌شده در این تحقیق یک روش مکاشفه‌ای است سعی خواهد شد بیشتر با روش‌های مکاشفه‌ای مطرح در خوشه‌بندی ترکیبی مقایسه و نتایج آن مورد بررسی قرار گیرد.
در این فصل اهداف، مفاهیم و چالش‌های این تحقیق به صورت خلاصه ارائه شد. در ادامه این تحقیق، در فصل دوم، الگوریتم‌های خوشه‌بندی پایه و روش‌های خوشه‌بندی‌ ترکیبی مورد بررسی قرار می‌گیرد. همچنین به مرور روش‌های انتخاب خوشه و یا افراز در خوشه‌بندی ترکیبی مبتنی بر انتخاب خواهیم پرداخت. در فصل سوم، نظریه خرد جمعی و دو روش پیشنهادی خوشه‌بندی خردمند ارائه می‌شود. در فصل چهارم، به ارائه نتایج آزمایش‌های تجربی این تحقیق و ارزیابی آن‌ها می‌پردازیم و در فصل پنجم، به ارائه‌ی نتایج و کار‌های آتی خواهیم پرداخت.

فصل دوم
مروری بر ادبیات تحقیق
center2132965
2. مروری بر ادبیات تحقیق2-1. مقدمهدر این بخش، کارهای انجام‌شده در خوشه‌بندی و خوشه‌بندی ترکیبی را مورد مطالعه قرار می‌دهیم. ابتدا چند الگوریتم‌ پایه خوشه‌بندی معروف را معرفی خواهیم کرد. سپس چند روش کاربردی جهت ارزیابی خوشه، خوشه‌بندی و افرازبندی را مورد مطالعه قرار می‌دهیم. در ادامه به بررسی ادبیات خوشه‌بندی ترکیبی خواهیم پرداخت و روش‌های ترکیب متداول را بررسی خواهیم کرد. از روش‌های خوشه‌بندی ترکیبی، روش ترکیب کامل و چند روش معروف مبتنی بر انتخاب را به صورت مفصل شرح خواهیم داد.
2-2. خوشه‌بندیدر این بخش ابتدا انواع الگوریتم‌های خوشه‌بندی پایه را معرفی می‌کنیم و سپس برخی از آن‌ها را مورد مطالعه قرار می‌دهیم سپس برای ارزیابی نتایج به دست آمده چند متریک معرفی خواهیم کرد.
2-2-1. الگوریتم‌های خوشه‌بندی پایهبه طور کلی، الگوریتم‌های خوشه‌بندی را می‌توان به دو دسته کلی تقسیم کرد:
1- الگوریتم‌های سلسله مراتبی
2- الگوریتم‌های افرازبندی
الگوریتم‌های سلسله مراتبی، یک روال برای تبدیل یک ماتریس مجاورت به یک دنباله از افرازهای تو در تو، به صورت یک درخت است. در این روش‌ها، مستقیماً با داده‌ها سروکار داریم و از روابط بین آن‌ها برای به دست آوردن خوشه‌ها استفاده می‌کنیم. یکی از ویژگی‌های این روش قابلیت تعیین تعداد خوشه‌ها به صورت بهینه می‌باشد. در نقطه مقابل الگوریتم‌های سلسله مراتبی، الگوریتم‌های افرازبندی قرار دارند. هدف این الگوریتم‌ها، تقسیم داده‌ها در خوشه‌ها، به گونه‌ای است که داده‌های درون یک خوشه بیش‌ترین شباهت را به همدیگر داشته باشند؛ و درعین‌حال، بیش‌ترین فاصله و اختلاف را با داده‌های خوشه‌های دیگر داشته باشند. در این فصل تعدادی از متداول‌ترین الگوریتم‌های خوشه‌بندی، در دو دسته سلسله مراتبی و افرازبندی، مورد بررسی قرار می‌گیرند. از روش سلسله‌ مراتبی چهار الگوریتم‌ از سری الگوریتم‌های پیوندی را مورد بررسی قرار می‌دهیم. و از الگوریتم‌های افرازبندی K-means، FCM و الگوریتم طیفی را مورد بررسی خواهیم داد.
2-2-1-1. الگوریتم‌های سلسله مراتبیهمان‌گونه که در شکل 2-1 مشاهده می‌شود، روال الگوریتم‌های خوشه‌بندی سلسله مراتبی را می‌تواند به صورت یک دندوگرام نمایش داد. این نوع نمایش تصویری از خوشه‌بندی سلسله مراتبی، برای انسان، بیشتر از یک لیست از نمادها قابل‌درک است. در واقع دندوگرام، یک نوع خاص از ساختار درخت است که یک تصویر قابل‌فهم از خوشه‌بندی سلسله مراتبی را ارائه می‌کند. هر دندوگرام شامل چند لایه از گره‌هاست، به طوری که هر لایه یک خوشه را نمایش می‌دهد. خطوط متصل‌کننده گره‌ها، بیانگر خوشه‌هایی هستند که به صورت آشیانه‌ای داخل یکدیگر قرار دارند. برش افقی یک دندوگرام، یک خوشه‌بندی را تولید می‌کند [33]. شکل 2-1 یک مثال ساده از خوشه‌بندی و دندوگرام مربوطه را نشان می‌دهد.

شکل 2-1. یک خوشه‌بندی سلسله مراتبی و درخت متناظر
اگر الگوریتم‌های خوشه‌بندی سلسله مراتبی، دندوگرام را به صورت پایین به بالا بسازند، الگوریتم‌های خوشه‌بندی سلسله مراتبی تراکمی نامیده می‌شوند. همچنین، اگر آن‌ها دندوگرام را به صورت بالا به پایین بسازند، الگوریتم‌های خوشه‌بندی سلسله مراتبی تقسیم‌کننده نامیده می‌شوند [26]. مهم‌ترین روش‌های خوشه‌بندی سلسله مراتبی الگوریتم‌های سری پیوندی می‌باشد که در این بخش تعدادی از کاراترین آن‌ها مورد بررسی قرار خواهند گرفت که عبارت‌اند از:
الگوریتم پیوندی منفرد
الگوریتم پیوندی کامل
الگوریتم پیوندی میانگین
الگوریتم پیوندی بخشی
2-2-1-1-1. تعاریف و نماد‌ها
شکل 2-2. ماتریس مجاورت
قبل از معرفی این الگوریتم‌ها، در ابتدا نمادها و نحوه نمایش مسئله نمایش داده خواهد شد. فرض کنید که یک ماتریس مجاورت متقارن داریم. وارده در هر سمت قطر اصلی قرار دارد که شامل یک جای گشت اعداد صحیح بین 1 تا است. ما مجاورت‌ها را عدم شباهت در نظر می‌گیریم. به این معنی است که اشیاء 1 و 3 بیشتر از اشیاء 1 و 2 به هم شبیه‌اند. یک مثال از ماتریس مجاورت معمول برای است که در شکل 2-2 نشان داده شده است. یک گراف آستانه، یک گراف غیر جهت‌دار و غیر وزن‌دار، روی گره، بدون حلقه بازگشت به خود یا چند لبه است. هر نود یک شیء را نمایش می‌دهد. یک گراف آستانه برای هر سطح عدم شباهت به این صورت تعریف می‌شود: اگر عدم شباهت اشیاء و از حد آستانه کوچک‌تر باشد، با واردکردن یک لبه بین نودهای ویک گراف آستانه تعریف می‌کنیم.
(2-1)if and only if
شکل 2-3 یک رابطه دودویی به دست آمده از ماتریس مربوط به شکل 2-2 را برای مقدار آستانه 5 نشان می‌دهد. نماد "*" در موقعیت ماتریس، نشان می‌دهد که جفت متعلق به رابطه دودویی می‌باشد. شکل 2-4، گراف‌های آستانه برای ماتریس را نمایش می‌دهد.

شکل 2-3. رابطه دودویی و گراف آستانه برای مقدار آستانه 5.

شکل 2-4. گراف‌های آستانه برای ماتریس
2-2-1-1-2. الگوریتم پیوندی منفرداین الگوریتم روش کمینه و روش نزدیک‌ترین همسایه نیز نامیده می‌شود [26]. اگر و خوشه‌ها باشند، در روش پیوندی منفرد، فاصله آن‌ها برابر خواهد بود با:
(2-2)
که نشان‌دهنده فاصله (عدم شباهت) بین نقاط a و b در ماتریس مجاورت است. شکل 2-5 این الگوریتم را نمایش می‌دهد. شکل 2-6 دندوگرام حاصل از روش پیوندی منفرد را برای ماتریس ، را نشان می‌دهد.
Step 1. Begin with the disjoint clustering implied by threshold graph, which contains no edges and which places every object in a unique cluster, as the current clustering. Set.
Step 2. From threshold graph.
If the number of comonents (maximally connected subgraphs) in, is less than the number of clusters in the current clustering, redefiene the current clustering by naming each component of as a cluster.
Step 3. If consists of a single connected graph, stop. Else, setand go to step 2.
شکل 2-5. الگوریتم خوشه‌بندی سلسله مراتبی تراکمی پیوندی منفرد

شکل 2-6. دندوگرام پیوندی منفرد برای ماتریس
2-2-1-1-3. الگوریتم پیوندی کاملاین الگوریتم روش بیشینه یا روش دورترین همسایه نیز نامیده می‌شود. الگوریتم پیوندی کامل می‌گوید که وقتی دو خوشه و شبیه به هم هستند که بیشینه روی تمام ها در و کوچک باشد. به عبارت دیگر، در این الگوریتم، برای یکی کردن دو خوشه، همه جفت‌ها در دو خوشه باید شبیه به هم باشند [26]. اگر و خوشه‌ها باشند، در روش پیوندی کامل، فاصله آن‌ها برابر خواهد بود با:
(2-3)
که نشان‌دهنده فاصله(عدم شباهت) بین نقاط a و در ماتریس مجاورت است. شکل 2-7 این الگوریتم و شکل 2-8 دندوگرام حاصل از این روش را برای ماتریس ، را نشان می‌دهد.
Step 1. Begin with the disjoint clustering implied by threshold graph, which contains no edges and which places every object in a unique cluster, as the current clustering. Set.
Step 2. From threshold graph.
If two of the current clusters from a clique (maximally complete sub graph) in, redefine the current clustering by merging these two clusters into a single cluster.
Step 3. If, so that is the complete graph on the nodes, stop. Else, set and go to step 2.
شکل 2-7. الگوریتم خوشه‌بندی سلسله مراتبی تراکمی پیوندی کامل

شکل 2-8. دندوگرام پیوندی کامل برای ماتریس
2-2-1-1-4. الگوریتم پیوندی میانگینالگوریتم پیوندی منفرد اجازه می‌دهد تا خوشه‌ها به صورت دراز و نازک رشد کنند. این در شرایطی است که الگوریتم پیوندی کامل خوشه‌های فشرده‌تری تولید می‌کند. هر دو الگوریتم مستعد خطا با داده‌های خارج از محدوده هستند. الگوریتم خوشه‌بندی پیوندی میانگین، یک تعادلی بین مقادیر حدی الگوریتم‌های پیوندی منفرد و کامل است. الگوریتم پیوندی میانگین همچنین، روش جفت-گروه بدون وزن با استفاده از میانگین حسابی نامیده می‌شود. این الگوریتم، یکی از پرکاربردترین الگوریتم‌های خوشه‌بندی سلسله مراتبی می‌باشد [26]. اگر یک خوشه با تعداد تا عضو، و یک خوشه دیگر با تعداد تا عضو باشند، در روش پیوندی میانگین، فاصله آن‌ها برابر خواهد بود با:
(2-4)
که نشان‌دهنده فاصله(عدم شباهت) بین نقاط a و در ماتریس مجاورت است.
2-2-1-1-5. الگوریتم پیوندی بخشیروش پیوندی بخشی که از مربع مجموع خطا‌های (SSE) خوشه‌های یک افراز برای ارزیابی استفاده می‌کند، یکی دیگر از روش‌های سلسله مراتبی می‌باشد [60]. اگر یک خوشه با تعداد تا عضو، و یک خوشه دیگر با تعداد تا عضو باشند و نماد به معنای فاصله اقلیدسی و و مراکز خوشه‌های و باشد آنگاه در روش پیوندی بخشی، فاصله آن‌ها برابر خواهد بود با:
(2-5)
2-2-1-2. الگوریتم‌های افرازبندییک خاصیت مهم روش‌های خوشه‌بندی سلسله مراتبی، قابلیت نمایش دندوگرام است که تحلیل‌گر را قادر می‌سازد تا ببیند که چگونه اشیاء در سطوح متوالی مجاورت، در خوشه‌ها به هم پیوند می‌خورند یا تفکیک می‌شوند. همان طور که اشاره شد، هدف الگوریتم‌های افرازبندی، تقسیم داده‌ها در خوشه‌ها، به گونه‌ای است که داده‌های درون یک خوشه بیش‌ترین شباهت را به همدیگر داشته باشند؛ و درعین‌حال، بیش‌ترین فاصله و اختلاف را با داده‌های خوشه‌های دیگر داشته باشند. آن‌ها یک افراز منفرد از داده را تولید می‌کنند و سعی می‌کنند تا گروه‌های طبیعی حاضر در داده را کشف کنند. هر دو رویکرد خوشه‌بندی، دامنه‌های مناسب کاربرد خودشان را دارند. معمولاً روش‌های خوشه‌بندی سلسله مراتبی، نیاز به ماتریس مجاورت بین اشیاء دارند؛ درحالی‌که روش‌های افرازبندی، به داده‌ها در قالب ماتریس الگو نیاز دارند. نمایش رسمی مسئله خوشه‌بندی افرازبندی می‌تواند به صورت زیر باشد:
تعیین یک افراز از الگوها در گروه، یا خوشه، با داشتن الگو در یک فضای d-بعدی؛ به طوری که الگوها در یک خوشه بیش‌ترین شباهت را به هم داشته و با الگوهای خوشه‌های دیگر بیش‌ترین، تفاوت را داشته باشند. تعداد خوشه‌ها،، ممکن است که از قبل مشخص‌شده نباشد، اما در بسیاری از الگوریتم‌های خوشه‌بندی افرازبندی، تعداد خوشه‌ها باید از قبل معلوم باشند. در ادامه برخی از معروف‌ترین و پرکاربردترین الگوریتم‌های افرازبندی مورد بررسی قرار خواهند گرفت.
2-2-1-2-1. الگوریتم K-meansدر الگوریتم مراکز خوشه‌ها بلافاصله بعد از اینکه یک نمونه به یک خوشه می‌پیوندد محاسبه می‌شوند. به طور معمول بیشتر روش‌های خوشه‌بندی ترکیبی از الگوریتم جهت خوشه‌بندی اولیه خود استفاده می‌کنند [37, 47, 57]. اما مطالعات اخیر نشان داده‌اند که با توجه به رفتار هر مجموعه داده، گاهی اوقات یک روش خوشه‌بندی خاص پیدا می‌شود که دقت بهتری از برای بعضی از مجموعه داده‌ها می‌دهد [1, 54]. اما الگوریتم به دلیل سادگی و توانایی مناسب در خوشه‌بندی همواره به عنوان انتخاب اول مطالعات خوشه‌بندی ترکیبی مورد مطالعه قرار گرفته است. در شکل 2-10 شبه کد الگوریتم را مشاهده می‌کنید:
1. Place K points into the space represented by the objects that are being clustered.
These points represent initial group centroids.
2. Assign each object to the group that has the closest centroid.
3. When all objects have been assigned, recalculate the positions of the K centroids.
4. Repeat Steps 2 and 3 until the centroids no longer move. This produces a separation
of the objects into groups from which the metric to be minimized can be calculated
شکل 2-9. الگوریتم خوشه‌بندی افرازبندی
مقادیر مراکز اولیه‌ی‌ متفاوت برای الگوریتم می‌تواند منجر به خوشه‌بندی‌های مختلفی شود. به خاطر اینکه این الگوریتم مبتنی بر مربع خطا است، می‌تواند به کمینه محلی همگرا شود، مخصوصاً برای خوشه‌هایی که به طور خیلی خوبی از هم تفکیک نمی‌شوند، این امر صادق است. نشان داده شده است که هیچ تضمینی برای همگرایی یک الگوریتم تکراری به یک بهینه سراسری نیست [33]. به طور خلاصه می‌توان ویژگی‌های الگوریتم را به صورت زیر برشمرد:
1- بر اساس فاصله اقلیدسی تمامی ویژگی‌ها می‌باشد.
2- منجر به تولید خوشه‌هایی به صورت دایره، کره و یا ابر کره می‌شود.
3- نسبت به روش‌های دیگر خوشه‌بندی، ساده و سریع است.
4- همگرایی آن به یک بهینه محلی اثبات شده است، اما تضمینی برای همگرایی به بهینه سراسری وجود ندارد.
5- نسبت به مقداردهی اولیه مراکز خوشه‌ها خیلی حساس است.
2-2-1-2-2. الگوریتم FCMالگوریتم FCM اولین بار توسط دون [13] ارائه شد. سپس توسط بزدک [66] بهبود یافت. این متد دیدگاه جدیدی را در خوشه‌بندی بر اساس منطق فازی [62] ارائه می‌دهد. در این دیدگاه جدید، به جای اینکه داده‌ها در یک خوشه عضو باشند، در تمامی خوشه‌ها با یک ضریب عضویت که بین صفر و یک است، عضو هستند و ما در این نوع خوشه‌بندی، دنبال این ضرایب هستیم. در روش‌های معمول در جایی که ما داده داشته باشیم، جواب نهایی ماتریس خواهد بود که هر خانه شامل برچسب خوشه‌ی داده‌ی نظیر آن می‌باشد. ولی در این روش در صورت داشتن خوشه، جواب نهایی یک ماتریس خواهد بود که در آن هر ردیف شامل ضرایب عضویت داده‌ی نظیر به آن خوشه است. بدیهی است که جمع افقی هر ردیف (ضرایب عضویت یک داده خاص) برابر با یک خواهد بود. یک روش معمول جهت رسیدن به جواب‌هایی غیر فازی بر اساس نتایج نهایی الگوریتم فازی، برچسب‌زنی داده بر اساس آن ضریبی که مقدار حداکثر را در این داده دارد، می‌باشد. رابطه 2-6 معادله پایه در روش فازی است: [66]
(2-6) ,
در رابطه 2-6 متغیرm یک عدد حقیقی بزرگ‌تر از یک و درجه عضویت داده در خوشه j-ام می‌باشد، که خود ، i-امین داده d-بُعدی از داده‌ی مورد مطالعه می‌باشد و مرکز d-بعدی خوشه j-ام‌ است و هر روش معمول جهت اندازه‌گیری شباهت میان داده و مرکز خوشه می‌باشد. در روش خوشه‌بندی فازی مراکز خوشه () و درجه عضویت () با تکرار مکرر به ترتیب بر اساس رابطه‌های 2-7 و 2-8 به‌روزرسانی می‌شوند، تا زمانی که شرط توقف درست در آید. در این شرط مقدار یک مقدار توافقی بسیار کوچک‌تر از یک می‌باشد که مطابق با نوع داده و دقت خوشه‌بندی قابل جایگذاری خواهد بود. بدیهی است که هر چقدر این مقدار به سمت صفر میل کند درجه عضویت دقیق‌تر و مقدار زمان اجرا بیشتر خواهد بود [66].
(2-7)
(2-8)
مراحل اجرای الگوریتم در شبه کد شکل 2-11 شرح داده شده است:
1.Initialize matrix,
2.At k-step: calculate the centers vectors with

3.Update ,

4. If then STOP; otherwice returen to step 2.
شکل 2-10. الگوریتم فازی خوشه‌بندی
2-2-1-2-3. الگوریتم طیفیروش خوشه‌بندی طیفی که بر اساس مفهوم گراف طیفی [11] مطرح شده است، از ماتریس شباهت برای کاهش بعد داده‌ها در خوشه‌بندی استفاده می‌کند. در این روش یک گراف وزن‌دار بدون جهت به نحوی تولید می‌شود که رئوس گراف نشان‌دهنده‌ی مجموعه نقاط و هر یال وزن‌دار نشان‌دهنده‌ی میزان شباهت جفت داده‌های متناظر باشد. بر خلاف روش‌های کلاسیک، این روش، روی‌ داده‌ای پراکنده‌ در فضایی با شکل‌ هندسی غیر محدب، نتایج مطلوبی تولید می‌کند [63]. کاربرد این روش در محاسبات موازی [69, 70]، تنظیم بار [15]، طراحی VLSI [28]، طبقه‌بندی تصاویر [35] و بیوانفورماتیک [31, 59] می‌باشد.
در خوشه‌بندی طیفی از بردارهای ویژگی در ماتریس شباهت برای افراز مجموعه‌ داده استفاده می‌شود. در اغلب این روش‌ها، مقدار ویژه اولویت بردارها را تعیین می‌کند. ولی این نحوه‌ی انتخاب، انتخاب بهترین بردارها را تضمین نمی‌دهد. در اولین تحقیقی که در این زمینه توسط ژیانگ و گنگ [61] انجام شد، مسئله‌ی انتخاب بردارهای ویژگی مناسب جهت بهبود نتایج خوشه‌بندی پیشنهاد گردید. در روش پیشنهادی آن‌ها شایستگی هر یک از بردارهای با استفاده از تابع چگالی احتمال هر بردار تخمین زده می‌شود. وزنی به بردارهایی که امتیاز لازم را به دست آورندگ، اختصاص یافته و برای خوشه‌بندی از آن‌ها استفاده می‌شود. در کاری دیگر که توسط ژائو [64] انجام شده است، هر یک از بردارهای ویژه به ترتیب حذف می‌شوند و مقدار آنتروپی مجموعه بردارهای باقی‌مانده محاسبه می‌شود. برداری که حذف آن منجر به افزایش آنتروپی و ایجاد بی‌نظمی بیشتر در مجموعه داده شود، اهمیت بیشتری داشته و در رتبه بالاتری قرار می‌گیرد. سپس زیرمجموعه‌ای از مناسب‌ترین بردارها برای خوشه‌بندی مورد استفاده قرار می‌گیرند. الگوریتم خوشه‌بندی طیفی دارای متدهای متفاوتی جهت پیاده‌سازی است، که الگوریتم‌های برش نرمال، NJW، SLH وPF از آن جمله می‌باشد. در تمامی این روش‌ها، بخش اول، یعنی تولید گراف، مشترک می‌باشد. ما در ادامه ابتدا به بررسی بخش مشترک این روش‌ها می‌پردازیم. سپس به تشریح دو روش پر کاربرد برش نرمال و NJW می‌پردازیم.
در الگوریتم خوشه‌بندی طیفی، افراز داده‌ها بر اساس تجزیه‌ی ماتریس شباهت و به دست آوردن بردارها و مقادیر ویژه‌ی آن صورت می‌گیرد. مجموعه‌ی با داده‌یبعدی را در نظر بگیرید، می‌توان برای این مجموعه گراف وزن‌دار و بدون جهت را ساخت به صورتی که رئوس گراف نشان‌دهنده داده و یال‌ها که ماتریس شباهت را تشکیل می‌دهند بیانگر میزان شباهت بین هر جفت داده متناظر باشند. ماتریس شباهت به صورت رابطه 2-9 تعریف می‌شود:
(2-9)
تابع میزان شباهت بین دو داده را اندازه می‌گیرد. می‌تواند یک تابع گوسی به صورت باشد. که در آن فاصله‌ی بین دو نمونه را نشان می‌دهد و پارامتر مقیاس سرعت کاهش تابع با افزایش فاصله بین دو نمونه را مشخص می‌کند. در ادامه به بررسی دو الگوریتم خوشه‌بندی طیفی برش نرمال و NJW می‌پردازیم.
2-2-1-2-3-1. الگوریتم برش نرمالالگوریتم برش نرمال توسط شی و ملیک [35] برای قطعه‌بندی تصاویر ارائه شده است. در این روش، میزان تفاوت بین خوشه‌های مختلف و شباهت بین اعضا یک خوشه، بر اساس فاصله‌ی داده‌ها محاسبه می‌کند. رابطه 2-10 اشاره به مفهوم شباهت داده دارد که با استفاده از آن اقدام به ساخت گراف وزن‌دار می‌نماییم:
(2-10)
موقعیت i-امین داده (پیکسل در تصاویر) و بردار ویژگی از صفات داده (مانند روشنایی در تصاویر) می‌باشد. با کمک حد آستانه می‌توان میزان تنکی ماتریس شباهت را با توجه به تعداد اثرگذار داده‌های همسایه تعیین کرد. گام‌های این الگوریتم به صورت زیر می‌باشد:
محاسبه ماتریس درجه.
محاسبه ماتریس لاپلاسین.
محاسبه دومین بردار ویژگی متناظر با دومین کوچک‌ترین مقدار ویژه.
استفاده از برای خوشه‌بندی (قطعه‌بندی در تصاویر) گراف.
روش برش نرمال بیشتر در قطعه‌بندی تصاویر کاربرد دارد و معمولاً در خوشه‌بندی داده از سایر الگوریتم‌های خوشه‌بندی طیفی استفاده می‌کنند.
2-2-1-2-3-2. الگوریتم NJWایده الگوریتم استفاده از اولین بردار ویژه متناظر با بزرگ‌ترین مقدار ویژه ماتریس لاپلاسین است. مراحل این الگوریتم به صورت زیر می‌باشد: [51]
ساخت ماتریس شباهت با استفاده از رابطه 2-9.
محاسبه ماتریس درجه، و ماتریس لاپلاسین.
به دست آوردن اولین بردار ویژه متناظر با اولین بزرگ‌ترین مقدار ماتریسو تشکیل ماتریس ستونی.
نرمال سازی مجدد و تشکیل به طوری که همه سطرهای آن طول واحد داشته باشد.
خوشه‌بندی مجموعه داده بازنمایی شده با استفاده از.

2-2-1-2-4. الگوریتم خوشه‌بندی کاهشیالگوریتم خوشه‌بندی کاهشی یکی از سریع‌ترین الگوریتم‌های تک گذر، برای تخمین تعداد خوشه و مراکز آن‌ها در مجموعه‌ی داده می‌باشد. این مفهوم یعنی به جای تحت تأثیر قرار گرفتن محاسبات از ابعاد مسئله، متناسب با اندازه مسئله آن را انجام دهیم. با این وجود، مراکز واقعی خوشه الزاماً یکی از نقاط داده موجود در مجموعه داده نیست ولی در بیشتر موارد این انتخاب تخمین خوبی است که به صورت ویژه از این رویکرد در محاسبات کاهشی استفاده می‌شود. اگر هر نقطه از مجموعه داده به عنوان گزینه‌ای برای مرکز خوشه در نظر گرفته شود، معیار تراکم هر نقطه به صورت زیر تعریف می‌شود [79].
(2-11)
در رابطه بالا یک ثابت مثبت است، که نشان‌دهنده‌ی شعاع همسایگی (سایر نقاط داده که نزدیک‌ترین نقاط به این داده خاص هستند) می‌باشد، و نشان‌دهنده‌ی سایر داده‌های مجموعه، و نشان‌دهنده‌ی تعداد این داده‌ها است. از این روی، داده‌ای دارای بیش‌ترین مقدار تراکم می‌باشد که بیش‌ترین نقاط داده در همسایگی آن است. اولین مرکز خوشه بر اساس بزرگ‌ترین مقدار تراکم انتخاب می‌شود. بعد از این انتخاب میزان تراکم هر یک از نقاط داده به صورت زیر به‌روز می‌شود [79].
(2-12)
در رابطه بالا ثابت مثبت همسایگی را تعریف می‌کند که میزان کاهش تراکم قابل اندازه‌گیری را نشان می‌دهد. از آنجایی که نقاط داده در نزدیکی مرکز خوشه اول به طور قابل‌توجهی مقادیر چگالی را کاهش می‌دهند بعد از به‌روز کردن مقادیر تابع چگالی توسط رابطه بالا مرکز خوشه بعدی بر اساس داده‌ای که بزرگ‌ترین مقدار چگالی را دارد انتخاب می‌شود. این فرآیند آن قدر تکرار می‌شود تا به تعداد کافی مرکز خوشه ایجاد شود. پس از اتمام این فرآیند می‌توان توسط الگوریتم که مراکز داده در آن توسط فرآیند بالا به صورت دستی داده شده است (نه به صورت تصادفی)، داده‌ها را خوشه‌بندی کرد. شبه کد شکل زیر روند فرآیند بالا را نشان می‌دهد که در آن ابتدا مقادیر ثابت‌ها () و مجموعه داده به عنوان ورودی گرفته می‌شود و پس از ساخت مراکز داده مطابق با تعاریف بالا، این مراکز برای خوشه‌بندی در الگوریتم استفاده می‌شود [79].
Inputs Dataset, Constants
Output Clusters
Steps
1. Initialize constants and density values
2. Make a new cluster center.
3. Update density values
4. If the sufficient number of clusters are not obtained, go to 2.
3. Clustering the dataset by k-means, using fix centers.
شکل 2-11. خوشه‌بندی کاهشی
2-2-1-2-5. الگوریتم خوشه‌بندی Median K-Flatالگوریتم Median K-Flat یا به اختصار MKF مجموعه داده‌یرا به K خوشه‌ی افراز می‌کند که هر خوشه یک شبه فضای d-بُعدی تقریباً خطی می‌باشد. پارامتر‌ با فرض ماتریسی با ابعاد می‌باشد، که هر یک از خانه‌های آن تخمین شبه فضای خطی متعامد می‌باشد. قابل به ذکر است که می‌باشد. در این جا تخمین شبه فضای خوشه‌های را نام‌گذاری می‌کنیم. مطابق تعاریف بالا تابع انرژی برای افرازهای ‌ بر اساس شبه فضای به شکل زیر تعریف می‌شود [77].
(2-13)
این الگوریتم سعی می‌کند تا مجموعه داده را به خوشه‌های ‌تبدیل کند به نحوی که تابع انرژی کمینه باشد. تا وقتی که سطوح تخت اساسی به شکل شبه فضای خطی هستند ما می‌توانیم به صورت فرضی المان‌های X را در یک حوضه واحد نرمال کنیم به طوری که برای و تابع انرژی را به شکل زیر بیان کنیم: [77]
(2-14)
این الگوریتم برای کمینه‌سازی تابع انرژی الگوریتمMKF از روش کاهش گرادیان تصادفی استفاده می‌کند. مشتق تابع انرژی بر اساس ماتریس به شرح زیر است:
(2-15)
این الگوریتم نیاز به تطبیق بر اساس مؤلفه‌ی متعامد مشتق دارد. بخشی از مشتق که با شبه فضای موازی است به شرح زیر می‌باشد.
(2-16)
از این روی مؤلفه متعامد برابر است با رابطه 2-17 می‌باشد.
(2-17)
در رابطه بالا برابر با رابطه 2-18 است.
(2-18)
با در نظر گرفتن محاسبات بالا، الگوریتم MKF تصمیم می‌گیرد که داده تصادفی از مجموعه داده، عضو کدام باشد، و از این طریق شروع به چیدن داده‌ها می‌کند. آن گاه، الگوریتم تابع را به‌روز کند که در آن (مرحله زمانی) پارامتری است که توسط کاربر تعیین می‌شود. این فرآیند آن قدر تکرار می‌شود تا ضابطه همگرایی دیده شود. آنگاه هر نقطه از مجموعه داده به نزدیک‌ترین شبه فضای که تعیین‌کننده خوشه‌هاست اختصاص داده می‌شود. شبه کد زیر فرآیند الگوریتم MKF را نشان می‌دهد [77].
Input:
: Data, normalized onto the unit sphere, d: dimension of subspaces K: number of subspaces, the initialized subspaces. : step parameter.
Output: A partition of X into K disjoint clusters
Steps:
1. Pick a random point in X
2. Find its closest subspace , where
3. Compute by
4. Update
5. Orthogonalize
6. Repeat steps 1-5 until convergence
7. Assign each xi to the nearest subspace
شکل 2-12. شبه‌کد الگوریتم MKF [77]
2-2-1-2-6. الگوریتم خوشه‌بندی مخلوط گوسییک مخلوط گوسی یا همان را می‌توان ترکیب محدبی از چگالی‌های گوسی دانست. یک چگالی گوسی در فضای d-بُعدی به ازای میانگین، توسط ماتریس هم‌وردایی با ابعاد به صورت زیر تعریف می‌شود: [83]
(2-19)
در رابطه بالا پارامتر‌های و را تعریف می‌کند. از این روی مؤلفه به صورت زیر تعریف می‌شود:
(2-20)
در رابطه (2-20) پارامتر وزن مخلوط کردن و مؤلفه مخلوط می‌باشد. از آنجا که در مقایسه با تخمین چگالی غیر پارامتری، تعداد کمتری از توابع چگالی در تخمین چگالی مخلوط باید ارزیابی شود، از این روی ارزیابی چگالی کارآمدتر خواهد بود. علاوه بر آن، استفاده از اجرای محدودیت هموار کردن بر روی برخی از مؤلفه‌های مخلوط در نتیجه‌ی چگالی به ما اجازه می‌دهد تا چگالی مستحکم‌تری را تخمین بزنیم. الگوریتم حداکثر-انتظار یا همان به ما اجازه به‌روز کردن پارامتر‌های مؤلفه‌ی مخلوط را مطابق با مجموعه داده به ازای هر می‌دهد، به طوری که احتمال هرگز کوچک‌تر از مخلوط جدید نشود. به‌روز کردن الگوریتم می‌تواند در یک فرآیند تکراری برای تمامی مؤلفه‌های مطابق با رابطه‌های زیر انجام شود: [83]
(2-21)
(2-22)
(2-23)
(2-24)
در این تحقیق از روش پیشنهادی بومن و همکاران برای پیاده‌سازی الگوریتم مخلوط گوسی استفاده شده است. از آنجایی که روش پیاده‌سازی و توضیحات مربوط به الگوریتم مخلوط گوسی در روش ترکیب مبتنی بر مخلوط استفاده می‌شود از این روی در بخش روش‌های ترکیب نتایج با تابع توافقی آن را بررسی خواهیم کرد.
2-2-2. معیارهای ارزیابیدر یادگیری با ناظر ارزیابی راحت تر از یادگیری بدون ناظر است. برای مثال آن چیز که ما در رده‌بندی باید ارزیابی کنیم مدلی است که ما توسط داده‌های یادگیری به الگوریتم هوش مصنوعی آموزش داده‌ایم. در روش‌های با ناظر ورودی و خروجی داده معلوم است و ما بخشی از کل داده را برای آزمون جدا کرده و بخش دیگر را به عنوان داده یادگیری استفاده می‌کنیم و پس از تولید مدل مطلوب ورودی داده آزمون را در مدل وارد کرده و خروجی مدل را با خروجی واقعی می‌سنجیم. از این روی معیارهای بسیاری برای ارزیابی روش‌های با ناظر ارائه‌شده‌اند.
در یادگیری بدون ناظر روش متفاوت است. در این روش هیچ شاخص معینی در داده جهت ارزیابی وجود ندارد و ما به دنبال دسته‌بندی کردن داده‌ها بر اساس شباهت‌ها و تفاوت‌ها هستیم. از این روی برخلاف تلاش‌های خیلی از محققان، ارزیابی خوشه‌بندی خیلی توسعه داده نشده است و به عنوان بخشی از تحلیل خوشه‌بندی رایج نشده است. در واقع، ارزیابی خوشه‌بندی یکی از سخت‌ترین بخش‌های تحلیل خوشه‌بندی است [33]. معیارهای عددی، یا شاخص‌هایی که برای قضاوت جنبه‌های مختلف اعتبار یک خوشه به کار می روند، به سه دسته کلی تقسیم می‌شوند:
1- شاخص خارجی که مشخص می‌کند که کدام خوشه‌های پیداشده به وسیله الگوریتم خوشه‌بندی با ساختارهای خارجی تطبیق دارند. در این روش نیاز به اطلاعات اضافی مثل برچسب نقاط داده، داریم. آنتروپی یک مثالی از شاخص خارجی است.
2- شاخص داخلی که برای اندازه‌گیری میزان خوبی یک ساختار خوشه‌بندی بدون توجه به اطلاعات خارجی به کار می‌‌رود. یک نمونه از شاخص داخلی است.
3- شاخص نسبی که برای مقایسه دو خوشه‌بندی مختلف یا دو خوشه مختلف به کار می‌رود. اغلب یک شاخص خارجی یا داخلی برای این تابع استفاده می‌شود. برای مثال، دو خوشه‌بندی می‌توانند با مقایسه یا آنتروپی‌شان مقایسه شوند.
این فصل تعدادی از مهم‌ترین و رایج‌ترین روش‌های به‌کاررفته برای ارزیابی خوشه‌بندی را مرور خواهد کرد.
2-2-2-1. معیار SSEیک معیار داخلی ارزیابی خوشه‌بندی، مثل، می‌تواند برای ارزیابی یک خوشه‌بندی نسبت به خوشه‌بندی دیگر به کار رود. به علاوه، یک معیار داخلی اغلب می‌تواند برای ارزیابی یک خوشه‌بندی کامل یا یک خوشه تنها به استفاده شود. این اغلب به خاطر این است که این روش، سعی می‌کند تا میزان خوبی کلی خوشه‌بندی را به عنوان یک جمع وزن‌دار از خوبی‌های هر خوشه در نظر می‌گیرد. با استفاده از رابطه 2-25 محاسبه می‌شود [68].
(2-25)
کهیک نقطه داده در خوشه است و، j-امین ویژگی از داده X است. ، j-امین ویژگی از مرکز خوشه می‌باشد. برای مقایسه دو خوشه‌بندی مختلف روی یک داده با یک تعداد مشابه، تنها مقایسه مقدارهای متناظر آن‌ها کافی است. هر چه مقدار کمتر باشد، آن خوشه‌بندی بهتر خواهد بود. البته، وقتی تعداد نقاط داده در دو خوشه متفاوت باشند، مقایسه مستقیم از روی مقدار خوب نخواهد بود. بنابراین، یک خوشه معیار مناسب تری برای مقایسه است. رابطه 2-26 این معیار را نشان می‌دهد که در آن مقدار تعداد کل نمونه‌هاست [68].
(2-26)
تعداد درست خوشه‌ها در الگوریتم ، اغلب می‌تواند با استفاده از نگاه کردن به منحنی مشخص شود. این منحنی با رسم مقادیر به ازایهای مختلف به دست می‌آید. تعداد خوشه‌های بهینه با توجه به منحنی، ای است که به ازای آن نرخ کاهش مقدار، قابل چشم‌پوشی شود. شکل 2-13-ب منحنی را برای داده‌های شکل 2-13-الف، نشان می‌دهد.

(الف)
(ب)
شکل2-13. (الف) مجموعه داده با تعداد 10 خوشه واقعی. (ب) منحنی مربوطه [68]
همان طور که از شکل 2-13-ب برمی‌آید، برای مقادیرهای از صفر تا 10 شیب منحنی نسبت به بقیه مقادیر، تندتر می‌باشد. این امر نشان‌دهنده آن است که مقدار یک مقدار بهینه برای تعداد خوشه‌ها می‌باشد.

(الف)
(ب)
شکل2-14. (الف) مجموعه داده (ب) منحنی مربوطه [2]
شکل 2-14-ب نیز منحنی را برای داده‌های شکل 2-14-الف، نشان می‌دهد. مشاهده می‌شود که در این داده‌ها، چون تعداد خوشه‌ها نسبت به شکل 2-14-الف کاملاً گویا نیست، بنابراین، منحنی آن نیز نرم تر خواهد بود . اما با توجه به شکل 2-14-ب، می‌توان گفت که تعداد نسبتاً خوب باشد. چون منحنی برای های بعد از 8، دارای شیب کندتری خواهد شد. با توجه به نتایج فوق می‌توان گفت که اگرچه منحنی برای همه مسایل نمی‌تواند جواب بهینه برای تعداد بدهد، اما می‌تواند به عنوان یک معیار خوب برای این امر مطرح باشد.
2-2-2-2. معیار اطلاعات متقابل نرمال شدهمعیار اطلاعات متقابل () توسط کاور و توماس [71] معرفی شد که یک روش جهت اندازه‌گیری کیفیت اطلاعات آماری مشترک بین دو توزیع است. از آنجایی که این معیار وابسته به اندازه خوشه‌ها است در [54] روشی جهت نرمال سازی آن ارائه شده است. فرد و جین [19] روش نرمال سازی اطلاعات متقابل را اصلاح کردند و آن را تحت عنوان اطلاعات متقابل نرمال () ارائه داده‌اند. رابطه 2-27 اطلاعات متقابل نرمال شده را نشان می‌دهد[1, 2, 19] .
(2-27)
در رابطه 2-27 پارامتر کل نمونه‌ها است و یعنی افرازهایی که اندیس آن‌ها شامل i با تمام مقادیر j می‌باشد و یعنی افرازهایی که تمام مقادیر i با و اندیس j را شامل شود. از رابطه 2-28 محاسبه می‌شود [1, 2, 19].
(2-28)
, ,
در صورتی که دو افراز به صورت و که در آن کل داده و خوشه اول و خوشه دوم هر یک از افرازها باشد آنگاه نشان‌دهنده تعداد نمونه‌های مشترک موجود در و می‌باشد، نشان‌دهنده تعداد نمونه‌های مشترک موجود در و می‌باشد، نشان‌دهنده تعداد نمونه‌های مشترک موجود در و می‌باشد و نشان‌دهنده تعداد نمونه‌های مشترک موجود در و می‌باشد. در واقع و به ترتیب بیانگر کل نمونه‌های موجود در و می‌باشد [1].
شکل 2-15 دو افراز اولیه را نشان می‌دهد که میزان پایداری برای هر کدام از خوشه‌های به دست آمده هم محاسبه شده است. در این مثال الگوریتم به عنوان الگوریتم خوشه‌بندی اولیه انتخاب شده است و تعداد خوشه‌های اولیه برابر با سه نیز به عنوان پارامتر آن از قبل مشخص شده است. همچنین، در این مثال تعداد افرازهای موجود در مجموعه مرجع برابر با ۴۰ می‌باشد. در ۳۶ افراز نتایجی مشابه با شکل 2-15 (a) و در 4 حالت باقیمانده نیز نتایجی مشابه با شکل 2-15 (a) حاصل شده است [1].

شکل2-15. دو افراز اولیه با تعداد سه خوشه. (a) خوشه‌بندی درست (b) خوشه‌بندی نادرست [1]
از آن جایی که در مجموعه مرجع در ۹۰ % مواقع، داده‌های متراکم گوشه بالا‐چپ از شکل 2-15 در یک خوشه مجزا گروه‌بندی شده‌اند، بنابراین این خوشه باید مقدار پایداری بالایی را به خود اختصاص دهد. اگرچه این مقدار نباید دقیقاً برابر با یک باشد (چون در همه موارد این خوشه درست تشخیص داده نشده است)، مقدار پایداری با روش متداول اطلاعات متقابل نرمال شده مقدار یک را بر می‌گرداند. از آن جایی که ادغام دو خوشه سمت راست تنها در ۱۰ % موارد مانند شکل 2-15 (b) اتفاق افتاده است، خوشه حاصل باید مقدار پایداری کمی به دست آورد. اگر چه خوشه حاصل از ادغام دو خوشه سمت راستی، به ندرت ( ۱۰ % موارد) در مجموعه مرجع دیده شده است، مقدار پایداری برای این خوشه نیز برابر با یک به دست می‌آید. در اینجا مشکل روش متداول محاسبه پایداری با استفاده از اطلاعات متقابل نرمال شده ظاهر می‌شود. از آنجایی که معیار اطلاعات متقابل نرمال شده یک معیار متقارن است، مقدار پایداری خوشه بزرگ ادغامی سمت راست (با ۱۰ % تکرار) دقیقاً برابر با میزان پایداری خوشه متراکم گوشه بالا‐چپ (با ۹۰ % تکرار) به دست می‌آید. به عبارت دیگر در مواردی که داده‌های دو خوشه مکمل یکدیگر باشند، یعنی اجتماع داده‌های آن‌ها شامل کل مجموعه داده شود و اشتراک داده‌های آن‌ها نیز تهی باشد، مقدار پایداری برای هر دو به یک اندازه برابر به دست می‌آید. از دیدگاه دیگر، این اتفاق زمانی رخ می‌دهد که تعداد خوشه‌های تشکیل‌دهنده مجموعه در خوشه‌بندی مرجع عددی بیشتر از یک باشد. هر زمان که با ادغام دو یا بیشتر از خوشه‌ها به دست آید، منجر به نتایج نادرست در مقدار پایداری می‌شود. ما این مشکل را تحت عنوان مشکل تقارن در اطلاعات متقابل نرمال شده می‌شناسیم. در سال‌های اخیر روش‌هایی جهت حل این مشکل ارائه‌شده‌اند که یکی از آن‌ها را علیزاده و همکاران در [1, 9]ارائه داده‌اند که در‌ آن بزرگ‌ترین خوشه از بین مجموعه مرجع (که بیش از نصف نمونه‌هایش در خوشه مورد مقایسه وجود دارد) جایگزین اجتماع همه خوشه‌ها می‌شود که ما آن را با عنوان روش Max می‌شناسیم. روش دیگر جهت رفع این مشکل معیار APMM می‌باشد. در ادامه به بررسی این معیار می‌پردازیم [1, 8, 67].
2-2-2-3. معیار APMMبر خلاف معیارکه برای اندازه‌گیری شباهت دو افراز طراحی شده است معیار روشی برای اندازه‌گیری میزان شباهت یک خوشه در یک افراز است که توسط عـلیزاده و همکاران [8, 67] معرفی شده است رابطه 2-29 این معیار را معرفی می‌کند.
(2-29)
در رابطه 2-29 پارامتر خوشه i-ام در افراز می‌باشد و افراز متناظر با خوشه در خوشه‌بندی است. پارامتر تعداد کل نمونه‌های مجموعه داده و تعداد نمونه‌های مشترک بین خوشه‌های و می‌باشد. همچنین، تعداد خوشه‌های موجود در افراز می‌باشد. در این روش برای محاسبه پایداری خوشه از رابطه 2-30 استفاده می‌کنیم [8, 67].
(2-30)
در رابطه 2-30 پارامتر نشان‌دهنده j-امین افراز از مجموعه مرجع است و تعداد کل افرازها است [8, 67]. از آنجایی که این معیار برای ارزیابی شباهت یک خوشه است می‌توان هم برای ارزیابی خوشه و هم برای ارزیابی افراز استفاده کرد. جهت استفاده از این معیار برای ارزیابی یک افراز کافی است آن را برای تک‌تک خوشه‌های آن افراز استفاده کنیم و در نهایت از کل مقادیر میانگین بگیریم.
2-۳. خوشه‌بندی ترکیبیکلمه’Ensemble‘ ریشه فرانسوی دارد و به معنی باهم بودن یا در یک زمان می‌باشد و معمولاً اشاره به واحدها و یا گروه‌های مکملی دارد که باهم در اجرای یک کار واحد همکاری می‌کنند. ترکیب تاریخ طولانی در دنیای واقعی دارد، نظریه هیئت‌منصفه ی کندورست که در سال 1785 میلادی مطرح شده است و این ایده را مطرح می‌کند که، احتمال نسبی درستی نظر گروهی از افراد (رأی اکثریت) بیشتر از نظر هر یک از افراد به تنهایی می‌باشد را می‌توان دلیلی برای ترکیب نتایج در دنیای واقعی دانست [10, 27]. خوشه‌بندی ترکیبی روشی جدید در خوشه‌بندی می‌باشد که از ترکیب نتایج روش‌های خوشه‌بندی متفاوت به دست می‌آید از آنجایی که اکثر روش‌های خوشه‌بندی پایه روی جنبه‌های خاصی از داده‌ها تاکید می‌کنند، در نتیجه روی مجموعه داده‌های خاصی کارآمد می‌باشند. به همین دلیل، نیازمند روش‌هایی هستیم که بتواند با استفاده از ترکیب این الگوریتم‌ها و گرفتن نقاط قوت هر یک، نتایج بهینه‌تری را تولید کند. هدف اصلی خوشه‌بندی ترکیبی جستجوی نتایج بهتر و مستحکم‌تر، با استفاده از ترکیب اطلاعات و نتایج حاصل از چندین خوشه‌بندی اولیه است [18, 54]. خوشه‌بندی ترکیبی می‌تواند جواب‌های بهتری از نظر استحکام، نو بودن، پایداری و انعطاف‌پذیری نسبت به روش‌های پایه ارائه دهد [3, 21, 54, 57]. به طور خلاصه خوشه‌بندی ترکیبی شامل دو مرحله اصلی زیر می‌باشد : [34, 54]
1- تولید نتایج متفاوت از خوشه‌بندی‌ها، به عنوان نتایج خوشه‌بندی اولیه بر اساس اعمال روش‌های مختلف که این مرحله را، مرحله ایجاد تنوع یا پراکندگی می‌نامند.
2- ترکیب نتایج به دست آمده از خوشه‌بندی‌های متفاوت اولیه برای تولید خوشه نهایی؛ که این کار توسط تابع توافقی (الگوریتم ترکیب‌کننده) انجام می‌شود.
2-۳-1. ایجاد تنوع در خوشه‌بندی ترکیبیدر خوشه‌بندی ترکیبی، هرچه خوشه‌بندی‌های اولیه نتایج متفاوت تری ارائه دهند نتیجه نهایی بهتری حاصل می‌شود. در واقع هرچه داده‌ها از جنبه‌های متفاوت‌تری مطالعه و بررسی شوند (تشخیص الگوهای پنهان داده) نتیجه نهایی که از ترکیب این نتایج حاصل می‌شود متعاقباً دارای دقت بالاتری خواهد بود که این امر منجر به کشف دانش ضمنی پنهان در داده نیز خواهد شد. تنوع در این بخش به این معنا می‌باشد که با استفاده از روش‌های متفاوت مجموعه داده را از دیدگاه‌های گوناگونی مورد بررسی قرار دهیم. در این فصل برای ایجاد پراکندگی در بین نتایج حاصل چند راه‌کار مختلف پیشنهاد می‌کنیم و به بررسی مطالعات انجام‌شده در هر یک از آن‌ها می‌پردازیم. راه‌های مختلفی برای ایجاد پراکندگی در خوشه‌بندی ترکیبی وجود دارد که عبارت‌اند از:
استفاده از الگوریتم‌های متفاوت خوشه‌بندی.
تغییر مقادیر اولیه و یا سایر پارامترهای الگوریتم خوشه‌بندی انتخاب‌شده.
انتخاب بعضی از ویژگی داده‌ها یا ایجاد ویژگی‌های جدید.

user8260

تسهیل و افزایش سرعت بازمهندسی از طریق گردش اطلاعات با فناوری اطلاعات
انعطاف بیشتر در سیستم بازاریابی با ارایه استراتژی‌های مناسب
1-3 اهداف تحقیقهدف اصلی این طرح ارائه ساختار فرآیندی مهندسی مجدد در امور سازمان با توجه به نظریات مشتریان از طریق یک سیستم الکترونیکی می‌باشد که علاوه بر ارضای تمایلات مشتریان با ارائه استراتژی‌های بازاریابی تحت وب، افزایش سود دهی سازمان مدنظر قرار می‌گیرد. به عبارت دیگر اهداف تحقیق را می‌‌توان در موارد زیر خلاصه نمود:
ارائه ساختار فرآیندی مهندسی مجدد در امور سازمان با توجه به نظریات مشتریان
استفاده از یک سیستم الکترونیکی (مبتنی بر وب)
ارضای تمایلات مشتریان با ارائه استراتژی‌های بازاریابی تحت وب
افزایش سود دهی سازمان
1-4 مفروضات مسئلهفرضیات در نظر گرفته شده برای تحقیق به قرار زیر می‌باشد:
استقرار سیستم مدیریت ارتباط با مشتری الکترونیکی در سازمان ممکن می‌باشد.
مدیریت تمایل به بازمهندسی در فرآیندهای کاری را دارد.
هدف مدیریت ارتباط با مشتری، بهبود روابط با مشتریان، و برآوردن نیازهای آن‌هاست.
سیستم بازاریابی تحت وب دارای قابلیت اجرایی می‌باشد.
مشتریان تحت یک سیستم الکترونیکی نظرات خود در مورد وضعیت خدمات سازمان را ارائه می‌نمایند.
1-5 مدل تحقیقهمان‌طور که در شکل 1-2 هم قابل مشاهده است. ابتدا با مشخص کردن خواسته‌های مشتریان تحت سیستمی الکترونیکی و شناسایی نقاط اثر آن در سازمان به عمل بازمهندسی (با در نظر گرفتن محدودیت‌های سازمان) پرداخته می‌شود. سپس جهت ارتقای مفاهیم بهره‌وری و اثربخشی و نیز توسعه سوددهی حاصل از خدمات سازمان استراتژی‌های متمرکز بر متدلوژی‌های بازاریابی ارائه می‌گردد. بنابراین مرور کامل روش‌های بازاریابی مبتنی بر وب نیز ضروری می‌باشد.

شکل 1-2 مدل تحقیق1-6 کلمات کلیدی و تعاریفدر این بخش به توضیح مختصری از کلمات استفاده شده می‌پردازیم:
مدیریت ارتباط با مشتری: فرآیند جذب مشتریان جدید، نگهداری مشتریان موجود، و سرمایه گذاری بر روی مشتریان تعریف است که به وجود آورندهی فضایی است که سازمان تحت آن در تعامل با مشتریانش میباشد.
مدیریت ارتباط با مشتری الکترونیکی: همان فرآیند مدیریت ارتباط با مشتری در بستری الکترونیکی (مبتنی بر) و با استفاده از فناوری اطلاعات (IT) که اشتقاقی از تجارت الکترونیکی می‌باشد.
بازمهندسی: تفکر مجدد بنیادین و طراحی مجدد اساسی فرآیندها برای دست یافتن به اصلاحات چشمگیر در موارد حساس و سنجش هم‌زمان کارایی پارامترهایی مانند هزینه‌ها؛ کیفیت؛ خدمات و سرعت.
برنامه‌ریزی استراتژیک: فرآیندی که سازمانها برای پیشبرد برنامهها و فعالیتهای خود جهت دستیابی به اهداف، و تحقق مأموریت سازمانی بهره میگیرند.
بازاریابی: بازاریابی شامل درک خواسته‌های مشتری و تطابق محصولات شرکت، برای برآورده ساختن آن نیازها و در برگیرنده فرآیند سودآوری برای شرکت است.
بازاریابی الکترونیکی: بکارگیری کانال‌های الکترونیکی ارتباط با مشتریان به منظور نشر پیام‌های بازاریابی
تجارت الکترونیکی: فرایند خرید، فروش یا تبادل محصولات، خدمات و اطلاعات از طریق شبکه‌های کامپیوتری و اینترنت می‌باشد.

فصل دوم
ادبیات و پیشینه تحقیق2-1 مقدمهبا توجه به یکپارچه شدن عناصر فناوری و بازاریابی در مدیریت ارتباط با مشتری الکترونیکی، همه جنبه‌های تجربه برخط مشتری در طول چرخه تعامل تحت پوشش قرار می‌گیرد، لذا در این پایان‌نامه‌ با تکیه بر بازمهندسی فرآیند‌های مدیریت ارتباط با مشتری الکترونیکی به ارائه استراتژی‌های بازاریابی می‌پردازیم. از این رو در این فصل مروری بر ادبیات موضوعی در حوزه مدیریت ارتباط با مشتری و ترکیب آن با مباحث بازاریابی و بازمهندسی در سه بخش مجزا مطرح خواهند شد.
2-2 بازاریابی و بازمهندسیبخش اول مربوط به مباحث بازاریابی و بازمهندسی است که در آن با استفاده از تکینیک‌های بازمهندسی فرآیندها، به بهبود بازاریابی سیستم کنونی پرداخته می‌شود که از نتایج آن می‌توان به افزایش گستره بازار مشتریان الکترونیکی و سود حاصل از آن اشاره کرد. با توجه به نقاط ضعفی که در ساختار فعلی سازمان در زمینه بازاریابی وجود دارد تکنیک بازمهندسی بهترین راه برای بهبود روش‌های موجود است زیرا با استفاده از نقاط قوت موجود و تقویت نقاط ضعف بیشترین کارایی را نتیجه خواهد داد.
2-2-1 مفاهیم پایه‌ای در حوزه بازاریابی و بازمهندسیبازاریابی الکترونیک عبارتست از بکارگیری کانال‌های الکترونیکی ارتباط با مشتریان به منظور نشر پیام‌های بازاریابی [9]. در همین ارتباط، بازاریابی اینترنتی اصطلاحی است که عموما بدین معنی است: دستیابی به اهداف شرکت از طریق برآوردن و فراتر رفتن از نیازهای مشتریان به نحوی بهتر از رقبا با استفاده از فن‌آوری‌های دیجیتالی اینترنت [10]. بازاریابی اینترنتی عبارتست از فرایند ایجاد و حفظ روابط مفید متقابل با مشتریان از طریق فعالیتهای اینترنتی به منظور تسهیل تبادل ایده‌ها کالاها و خدمات به نحوی که اهداف هر دو طرف را محقق سازد [11]. این تعریف شامل بخشهای زیر است: فرآیند، ایجاد و حفظ روابط مفید متقابل با مشتریان، استفاده از اینترنت درانجام فعالیتهای بازاریابی، مبادله، تحقق اهداف طرفین. همچنین بازاریابی آنلاین به شرکتهای عضو شبکه‌های لجستیک بازاریابی که حاوی جریانی از اطلاعات کالاها خدمات، تجارب و پرداخت‌ها و اعتبارات می‌باشند اشاره دارد [10].
بازمهندسی فرایندهای سازمانی راهی است برای تطابق سریع و آنی با شرایط محیطی. بازمهندسی از طریق ابزارهایی که در اختیار دارد باعث تغییر فرایند‌ها و در نهایت کل سازمان در ابعاد وسیع می‌شود و با همین ابزار که به اهرم‌های تغییر بازمهندسی فرایندها نیز معروف است بازمهندسی عملی می شود. نقطه شروع برای کسب موفقیت در بازاریابی الکترونیک مانند راهبرد بازاریابی یا کسب و کار خلق یک فرایند راهبردی است که به خوبی تعریف شده باشد تا اهداف بازاریابی را از طریق ارتباطات بازاریابی پیوند داده و روش‌هایی را برای کسب اهداف مورد نظر طراحی کند. [1]
همچنین با توجه به تعاریفی که از مهندسی مجدد فرآیندهای کسب و کار ارائه شده، فناوری اطلاعات نقش حساس و برجسته‌ای در مهندسی مجدد سازمان ایفا می‌کند، خلق نیازهای جدید، لزوم توسعه محصولات جدید و صدور رویه‌ها و مقررات اجرایی بهتر از عمده تأثیرات مهم فناوری اطلاعات در مهندسی مجدد فرآیندهای کسب و کار خواهد بود. به‌وسیله پیاده‌سازی کامل فناوری اطلاعات در سازمان، این تغییرات داخلی باعث تسریع روند کاری و هدایت تغییرات به نوع محصولات، خدمات و بازار، صنعت و حتی جامعه خواهد شد. چهارچوب نقش‌های فناوری اطلاعات در مهندسی مجدد را می‌توان بصورت آغازکننده، تسهیل‌کننده و توانمندساز تصور کرد. [37]
2-2-2 کارهای مرتبط در حوزه بازاریابی و بازمهندسیدر ادامه این بخش به بیان چند مورد مطالعه انجام شده در زمینه پیوند دو شاخه بازاریابی و بازمهندسی خواهیم پرداخت.
شانون اسکالین، جری جرمستاد و نیکولاس رومانو مطالعه‌ای راجع به ارتباط الکترونیکی در بازاریابی و جایگزینی مدیریت ارتباط با مشتری الکترونیکی با بازاریابی سنتی ارائه دادند. این مطالعه نشان می‌دهد که مدیریت ارتباط با مشتری الکترونیکی جدیدترین تکنیکی است که شرکت‌ها برای افزایش مهارت و ظرفیت‌های بازاریابی استفاده می‌کنند. همچنین نشان می‌دهد که چگونه مدیریت ارتباط با مشتری الکترونیکی تعاریف مفاهیم بازاریابی سنتی را گسترش می‌دهد و یک شرکت را قادر می‌سازد تا اهداف بازاریابی داخلی شرکت آشنا شود. در این مطالعه برای موثر و کارامد بودن یک سازمان به مواردی همچون خرید مشتری، استراتژی بازاریابی و تکامل مراکز تماس مشتری به مراکز تماس الکترونیکی مشتری در اجرای مدیریت ارتباط با مشتری الکترونیکی پرداخته شد. [12]
در سال 2010 در پروژه - ریسرچ‌ای تحت عنوان «زیرساخت های فناوری اطلاعات، طراحی مجدد فرایند سازمانی، ارزش کسب و کار» رونالد رامیرز، نایجل ملویل، ادوارد لاولر در مطالعه‌ای فن‌آوری اطلاعات و طراحی مجدد فرایند و عملکرد شرکت‌ها را در سه روش بیان کردند: تجزیه و تحلیل فناوری اطلاعات و بازمهندسی فرآیندهای کسب و کار یک شرکت، برآورد مفاهیم عملکرد ارزش بازاریابی و تولید، تجزیه و تحلیل رفتار (با استفاده از مجموعه داده های 228 شرکت بین سال‌های 1996-1999). [13]
آنها ارتباطی بین فناوری اطلاعات و بازمهندسی و عملکرد فرایند یافتند. تعامل بین فناوری اطلاعات و اوراق بهادار بازمهندسی فرآیندهای کسب و کار، با بهره‌وری شرکت و ارزش بازار همراه می‌باشد. همچنین در این پروژه - ریسرچدیدگاهی برای سرمایه گذاری کسب و کار در فناوری اطلاعات و باز طراحی فرآیند مورد بررسی قرار گرفت. دو گروه اصلی طراحی مجدد فرآیند یعنی توجیه اقتصادی و بازسازی کار در این پروژه - ریسرچبررسی شد. تحقیقات نشان می‌دهد که فناوری اطلاعات نقش مهم و مکملی در طراحی مجدد فرایند دارد. شرکت‌ها با سطوح بالای سرمایه گذاری فناوری اطلاعات که دارای کاربرد بیشتری در تصمیم‌های غیر متمرکز دارند، از سیستم‌های خودمحور و کارکرد متقابل استفاده می‌کنند.
بازمهندسی فرایند کسب و کار، فرآیند‌های کسب و کار نوآورانه و جدید را در بر می‌گیرد و باعث می‌شود که شرکت‌ها در محیط‌های رقابتی، با تغییرات سازگار شوند. مخصوصا بازمهندسی در فضای کسب و کار کنونی، شرکت‌ها را قادر می‌سازد که فرایندهای کسب و کار انعطاف‌پذیر ایجاد کنند که با خواسته‌های پویا و اطلاعات فشرده و بازار جهانی همخوانی داشته باشد. بازطراحی فرایند یکی از برنامه‌هایی است که می‌تواند تغییرات سازمانی مثبتی ایجاد کند. دیگر برنامه های مورد استفاده توسط شرکت‌ها، شامل مشارکت کارمندان، مدیریت کیفیت جامع و مدیریت فرایند کسب و کار می‌باشد. [14]
فن‌آوری اطلاعات، سازمان‌ها را برای طراحی مجدد فرایند‌ها آماده می‌کند و طراحی سازمانی با عملکرد بالایی را نشان می‌دهد. قابلیت‌های اطلاعاتی که توسط فناوری اطلاعات ایجاد می‌شود، باعث می‌شود که سرمایه‌گذاری اطلاعاتی، یک مؤلفه مهم در شیوه‌های کاری‌ای باشد که با تغییرات سازمانی در ارتباط است. در این پروژه - ریسرچفرضیه‌های زیر نتیجه شد:
1. تعامل بین فناوری اطلاعات سازمان و طراحی مجدد فرایند به طور مثبت و قابل توجهی با عملکرد سازمانی ارتباط دارد.
2. ارتباط بین عملکرد سازمانی و تعامل بین فناوری اطلاعات با توجه به طراحی مجدد فرآیند به دو عامل توجیه اقتصادی و بازسازی کار بستگی دارد.
نتایج حاصل از این تحقیقات نشان می‌دهد که:
1. مدیران باید سرمایه گذاری در فناوری اطلاعات و طراحی مجدد فرایند را به عنوان وسیله‌ای برای بهبود عملکرد شرکت در نظر بگیرند. در کوتاه مدت، با تمرکز بر چگونگی ساختار کار در شرکت، می‌توانند بهره‌وری تولید و همچنین عملکرد را بهبود بخشند.
2. برای اثرات دراز مدت، مدیران باید محافظه کارانه تر با تغییرات برخورد کنند. به جای تلاش برای پیاده‌سازی تغییرات زیاد در شرکت، طراحی مجدد فرایند می‌تواند موثر واقع شود.
محیط مجازی ارتباطی و شبکه جهانی اینترنت موجب افزایش سرعت و توسعه ارتباط‌های پیشرفته در همه جا، دسترسی در هر لحظه و ابزاری ساده از طریق مرورگرهای وب گردیده است. سازمان‌ها پیشرو با استفاده از تکنولوژی‌های نوین در ارتباطی پا به عرصه بازاریابی الکترونیکی گذاشته‌اند و بدین ترتیب از طریق محیط مجازی با مشتری‌ها، فروشنده‌ها و شرکای خود تماس برقرار می‌کنند. اینترنت و اینترانت موجب تغییر حرکت اطلاعات در سازمان‌ها، تغییر نحوه تبادل اطلاعات تجاری و ارتباطات گردیده‌اند. این شرایط نوین موجب ایجاد ارزش‌های جدید در دنیای کسب و کار گردیده است.
بازمهندسی فرآیندهای کسب و کار برای بازاریابی الکترونیکی نقش بیشتری نسبت به توانمندی‌های وب دارد. این مطلب دکتر زرگر در کتاب اصول و مفاهیم فن‌آوری اطلاعات به این ترتیب بیان شده که بازمهندسی فرآیندهای کسب و کار شامل طراحی مجدد فرآیندها در سرتاسر حلقه‌های ارتباطی درون سازمانی و بین سازمانی است. این شرکت‌ها چه در ابتدای زنجیر ارتباطی باشند (مانند سفارش‌گذاری، مدیریت انبارداری و تولید) و چه در انتهای این حلقه (مانند فروش، بازاریابی و خدمات مشتری) باید به یکدیگر متصل شوند. وقتی سازمان‌ها بتوانند اطلاعات را به موقع و در هر لحظه به راحتی مبادله کنند، کارها در یک شبکه ارتباطی بین سازمان‌ها از قبیل مدیریت زنجیره تأمین نیز بهتر انجام می‌شود. [2]
بازمهندسی فرآیندهای کسب و کار در بازاریابی الکترونیکی شامل فکر نو و طراحی مجدد فرآیندها در سطح یک سازمان و سطح ارتباط‌های زنجیره‌ای سازمان‌ها، معروف به مدیریت زنجیره تأمین، برای بهره‌برداری بیشتر از مزایای ارتباطی، فضای مجازی اینترنت و راه‌های نوین ایجاد ارزش است. با استفاده از بازاریابی الکترونیکی، اطلاعات فرآیندها هر لحظه در اختیار مشتری قرار می‌گیرد. علاوه بر این، اطلاعات مشتری به سازنده نیز ارسال شده است تا نظر و سلیقه مشتری مستقیماً در طراحی محصول مدنظر واقع شود. از این رو قواعد کاری سازمان‌ها تغییر می‌کند؛ انجام سفارش، فرآیندهای کاری و فروش نیز برای تجارت الکترونیکی باید طراحی مجدد شوند. بنابراین در تجارت الکترونیک، اگر به مانند بسیاری از سازمان‌هایی که هم‌اکنون در این زمینه سرمایه‌گذاری کرده‌اند عمل شده و توجهی به تغییرات فرآیندی نگردد، نتیجه‌ای جز شکست عاید سازمان نخواهد شد. [3]
در سال 2008 پژوهشی در رابطه با مدل اندازه‌گیری عملکرد بازمهندسی فرایند مدیریت ساخت (CMPRPM) ، که بر اساس استفاده از فلسفه مهندسی مجدد فرایند کسب و کار است، انجام شد. در این پژوهش زمان عملیات فرایند و رضایت مشتری به عنوان شاخص‌های ارزیابی کارایی و اثربخشی استفاده می‌شود. مدل CMPRPM برای محاسبه زمان عملیات فرایند، از نظریه صف‌بندی استفاده می‌کند. [15]
به منظور دستیابی به رضایت مشتری، خواسته‌های مشتری شناسایی می‌شود و شاخص حصول هدف برای محاسبه اثر بخشی فرایند مورد استفاده قرار می‌گیرد. پس از یکپارچه سازی نتایج ارزیابی کارایی و اثربخشی، شاخص‌های ارزش فرایند و بهبود ارزش برای اندازه‌گیری قبل و بعد مهندسی مجدد، مورد استفاده قرار می‌گیرند.
مدل CMPRPM پیشنهاد داده شده در این پروژه - ریسرچ، عملکرد (AS-IS) اولیه و فرایند‌های مهندسی مجدد (TO-Be) را برای تسهیل طراحی موفقیت آمیز بازمهندسی فرآیندهای کسب و کار نشان می‌دهد. نتایج نشان می‌دهد که با اتخاذ مدل ارائه شده، صنعت ساخت و ساز به طور قابل توجهی در طراحی بازمهندسی فرآیندهای کسب و کار سودمند است.
نویسندگان این پروژه - ریسرچبازمهندسی فرآیندهای کسب و کار را که یک ابتکار سازمانی استراتژی محور طراحی شده برای بهبود طراحی مجدد فرایند های کسب و کار می‌باشد، شامل چهار مرحله اصلی زیر می‌دانند:
1. ارائه فرایند: در مهندسی مجدد فرایند یکی از سخت‌ترین و مهمترین وظایف، شناسایی و توصیف روند کلی شرکت هاست. به طور دقیق، توصیف فرایند عملیاتی طبقه‌بندی شده، یک گام اساسی در برنامه مهندسی مجدد می‌باشد. ارائه فرایند یک تعریف سیستماتیک برای کمک به شرکت‌ها به منظور روشن ساختن و انتخاب فرایند برای مهندسی مجدد می‌باشد.

دانلود پایان نامه ارشد- مقاله تحقیق

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

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

 

2. انتقال فرایند: انتقال فرایند به طور عمده نشان دهنده کاربرد تجزیه و تحلیل عملیاتی و مدلسازی فرایند است. هدف اولیه از تجزیه و تحلیل عملیاتی، تعریف پردازش دسته بندی عملیاتی و سپس بعد از تجزیه و تحلیل عملیاتی و مدلسازی، فرایند کسب و کار (TO-Be) آینده را فرموله می‌کند.
3. ارزیابی: همانطور که فعالیت‌های مهندسی مجدد، بر فعالیت‌های ناکارامد تمرکز دارد، تا تغییراتی را در راستای بدست آوردن بیشترین تأثیر، قبل از اجرا، ایجاد کند، روند کنونی باید برای موانع فرایند‌ها مورد بررسی قرار گیرند تا از طراحی مجدد فرایند‌ها اطمینان حاصل شود. ارزش فرایند به منظور برآورد عملکرد فرایند مورد استفاده قرار می‌گیرد، می‌تواند در 2 دیدگاه بررسی شود: دیدگاه اول بهره‌وری در هر واحد هزینه و دیدگاه دوم بهره‌وری در هر واحد زمان.
4)طراحی مجدد فرایند: باید شامل بررسی عملیات‌های کسب و کار فعلی باشد. نتایج تجزیه و تحلیل از مدل ارزیابی فرایند بدست آمده می‌تواند برای شناسایی نقص‌های اصلی فرایند مورد استفاده قرار گیرد.
2-3 بازاریابی و مدیریت ارتباط با مشتریدر بخش دوم به مروری بر ادبیات در حوزه بازاریابی و مدیریت ارتباط با مشتری الکترونیکی پرداخته می‌شود. مدیریت ارتباط با مشتری الکترونیکی یک استراتژی مدیریتی است که سازمان را قادر می‌سازد بر مشتریان تمرکز کنند و روابط قوی‌تری را ایجاد نمایند. این کار کمک می‌کند تا اطلاعات مربوط به مشتری، فروش، بازاریابی، حساسیت و گرایشات بازار را یک به یک کنار هم قرار دهیم. قابل ذکر است گستره این مشتریان الکترونیکی محدود به مشتریان موجود نمی‌شود بلکه مشتریانی که از طریق بازاریابی به سیستم اضافه شده‌اند هم نیاز به مدیریت ارتباطی کارآمد دارند.
2-3-1 مفاهیم پایه‌ای در حوزه بازاریابی و مدیریت ارتباط با مشتریمعاملاتی که تنها بر اثر بخشی عناصر آمیخته بازاریابی تاکید داشت، به سوی بازاریابی مبتنی بر رابطه و برقراری مدیریت موثر ارتباط با مشتری تغییر جهت داده است. طی دو دهه گذشته سازمان‌های بسیاری به اهمیت رضایتمندی مشتریان خود واقف شده و دریافته‌اند که حفظ مشتریان موجود به مراتب کم هزینه تر از جذب مشتریان جدید است. به علاوه وجود رابطه قوی بین رضایتمندی مشتریان و سودآوری مورد قبول واقع شده و تأمین و ارتقای رضایتمندی مشتریان به هدف عملیاتی بسیار مهم اغلب سازمان‌ها تبدیل شده است. بنابراین شرکت‌ها همواره باید ناظر و مراقب تعامل بین خود و مشتریانشان باشند و با شناخت و درک صحیح از نیازها و ارزش‌های مد نظر مشتریان، کالاها و خدمات با ارزشی را به آنان ارائه کنند تا با جلب رضایتمندی ، در آن‌ها وفاداری ایجاد کنند. محققان، بازاریابی رابطه‌مند را از ابعاد مختلفی مورد بررسی قرار داده‌اند که یکی از آن‌ها تاکید بر برقراری روابطی بلند مدت و متقابل بین خریدار (مشتری) و فروشنده است.
بر خلاف تئوری بازاریابی کلاسیک که هنرش در جذب مشتریان جدید و تاکید آن بیشتر بر انجام معاملات متمرکز بود تا ایجاد رابطه با دیگران، با شدت گرفتن رقابت بین شرکت‌ها در مشتری‌یابی برای محصولات و خدماتشان و همچنین افزایش قدرت مشتری در دنیای رقابتی امروز، شرکت‌ها دیگر نه تنها باید به دنبال جذب مشتریان جدید باشند، بلکه حفظ و نگهداری مشتریان قبلی و برقراری روابطی مستحکم با آنان را نیز باید مورد توجه قرار دهند. [16]
دنیای امروز مملو از تغییرات و دگرگونی هاست. تغییر در فناوری، تغییر در اطلاعات، تغییر در خواسته‌های مردم، تغییر در مصرف‌کنندگان و تغییر در بازارهای جهانی. اما از مهمترین تغییرات ایجاد شده در صحنه کسب‌وکار، تغییر در ارزش‌های قابل عرضه به خریداران بوده است که به عنوان عامل اصلی موفقیت در سازمان‌های فعلی شناخته می شود و سازمان‌های پیشرو در هر صنعت موفقیت خود را مدیون توانایی در عرضه و ارائه ارزش بیشتر به خریداران در مقایسه با رقبایشان می‌دانند.به عبارت دیگر تنها در صورت تمرکز منابع بر فرصت‌ها و ایجاد ارزش برای مشتریان است که می‌توان به مزیت رقابتی پایدار دست یافت و پشتوانه‌ای محکم برای ادامه حیات سازمان و کسب رهبری در آن عرصه از رقابت را پیدا کرد.
بازاریابی رابطه‌مند به دنبال برقراری چنان روابطی با مشتریان هدف است که مجدداً در آینده از او (شرکت) خرید کنند و دیگران را نیز به این کار ترغیب کنند. بهترین رویکرد جهت حفظ و نگهداری مشتریان این است که رضایتمندی فراوان در مشتری ایجاد کرد و آنچه را برای او ارزش تلقی می‌شود مورد توجه قرار داد تا در نتیجه وفاداری او نسبت به شرکت مستحکم شود. مدیریت ارتباط با مشتری نیز در پی ارائه ارزش‌های بیشتر برای مشتری و دست‌یابی به مزایای ملموس و غیر ملموس ناشی از این رابطه است. در دنیای کنونی توجه و عمل به اصول بازاریابی رابطه مند و مدیریت ارتباط با مشتری به عنوان یک مزیت رقابتی به شمار می‌رود. [17]
2-3-2 کارهای مرتبط در حوزه بازاریابی و مدیریت ارتباط با مشتریپل هریگان، الین رمزی و پاتریک ایباستن، در پروژه - ریسرچ‌ای به تأثیرات مدیریت ارتباط با مشتری الکترونیکی در سازمان‌های کوچک و متوسط (SMEs) پرداختند. هدف از این پروژه - ریسرچ، تعیین اصول بازاریابی روابط که به ندرت در این سازمان‌ها اعمال می‌شود و همچنین بررسی نقش تکنولوژی اینترنت در مدیریت ارتباط با مشتری در ایرلند شمالی و نیز آنچه در این نقش قابل ملاحظه است می‌باشد. در طی این مطالعات یک روش کمی برای جمع آوری داده‌ها ارائه داده شد و نتایج این مطالعات حاکی از آن بود که سازمان‌ها در حال رو آوردن به سمت الکترونیکی کردن مدیریت ارتباط با مشتری می‌باشند. [18]
ایوانجلیا بلری و میشائیل میشالاکوپولوس در پروژه - ریسرچ‌ای به بررسی کاربرد مدیریت ارتباط با مشتری الکترونیکی در بخش ارتباطات راه دور (که یک بخش در حال توسعه مداوم می‌باشد) در سازمان‌های یونانی پرداختند و سودها و مشکلات به عنوان فاکتورهای موفقیت و شکست مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. نتایج نشان داد که سازمان‌ها منافع زیادی در اثر اجرای مدیریت ارتباط با مشتریان الکترونیکی که به طور قابل ملاحظه‌ای به جریان اطلاعات در سازمان‌ها برای ارتباط با مشتری کمک می‌کند، بدست می‌آورند. [19]
در تحقیقی تحت عنوان «یک چارچوب تلفیقی (یکپارچه) برای ارزش مشتری و عملکرد مدیریت رابطه با مشتری» که در کشور چین صورت گرفته است، محققان مدعی شده‌اند که ارائه ارزش‌های برتر برای مشتری می‌تواند مزایای ملموس و غیر ملموسی را که از رفتارهای مشتری ناشی می‌شود، برای شرکت به همراه آورد. [20]
در این تحقیق اشاره شده است که با توجه به رقابت شدید و تغییرات سریع تکنولوژیک، بسیاری از شرکت‌ها به دنبال ارائه ارزش‌های برتر برای مشتریان خود هستند و ارائه ارزش‌های برتر به مشتریان به عنوان یکی از مهمترین عوامل موفقیت شرکت‌ها چه در زمان حال و چه در زمان آینده تلقی می‌شود و همچنین تأثیر مهمی روی رفتارهای مشتریان خواهد داشت و در نهایت اینکه عملکرد مدیریت رابطه با مشتری باید از طریق رفتار‌های مشتری اندازه‌گیری و ارزیابی شود، چرا که رفتارهای مشتری می‌تواند جریان درآمدی را به سوی شرکت سرازیر کند و از اهمیت استراتژیک زیادی برخوردار است. در مقابل دیدگاه‌های گذشته که ارزش را تنها در منافع حاصل شده می‌دانستند، مطالعه حاضر چنین فرض کرده که ارزش مشتری مبنی بر ادراک مشتری است، از اینکه وی چه چیزهایی را دریافت می کند (از قبیل قیمت، هزینه فرصت، هزینه نگهداری و یادگیری).
در تحقیق دیگری تحت عنوان «از آمیخته بازاریابی به سوی بازاریابی رابطه مند» چنین عنوان شده است که با توجه به تحولات اقتصادی به وجود آمده، پارادایم جدیدی در حوزه مدیریت بازاریابی در حرکت از توجه محض به عناصر آمیخته بازاریابی به سوی بازاریابی رابطه‌مند گسترش یافته است و این گرایش بخصوص در بازاریابی خدمات و بازاریابی صنعتی مورد تاکید قرار گرفته است و روابط بازاریابی به عنوان یک پارادایم جدید در ادبیات بازاریابی شناخته شده است. [21]
با توجه به این مطلب که در دنیای رقابتی امروز عنوان می شود: «هزینه جذب مشتری جدید به مراتب بیش از هزینه نگهداری مشتریان کنونی است»، محققان عنوان داشته اند که پیروی از اصول بازاریابی رابطه‌مند می‌تواند سهم عمده ای در حفظ و نگهداری مشتریان کنونی و در نتیجه سودآوری شرکت داشته باشد و می‌توان آن را یک مزیت رقابتی ممتاز برشمرد.
با مطالعه و بررسی تحقیقات صورت پذیرفته می‌توان به نقاط مشترک و همپوشی مفاهیم بازاریابی رابطه‌مند و مدیریت ارتباط با مشتری پی برد. شرکت‌ها در پی به کارگیری استراتژی‌هایی هستند که از آن طریق مشتریان کنونی خود را حفظ کنند و با داده‌کاوی و به کارگیری تکنولوژی مناسب در پی کسب اطلاعات به هنگام در خصوص مشتریانشان بوده تا از طریق برقراری روابطی پایدار و بلند مدت با مشتریان خود در پی جلب رضایتمندی و وفاداری آن‌ها باشند. بازاریابی رابطه‌مند و مدیریت ارتباط با مشتری از جمله استراتژی‌هایی است که شرکت‌های کامیاب امروز برای دست‌یابی به اهداف گفته شده از آن بهره برداری می‌کنند و می‌توان توان استفاده مطلوب از آن‌ها را به عنوان یک مزیت رقابتی پایدار در دنیای تجارت امروز دانست. [21]
در سال 2010، لی لینگ‌یی در پروژه - ریسرچ‌ای تحت عنوان «استفاده از متریک‌های بازاریابی» به تعیین شرایط ترویج استفاده از معیار‌های بازاریابی در مدیریت ارتباط مشتری پرداخت و عوامل سازمانی استفاده از متریک‌های بازاریابی که بر تضعیف یا تقویت عملکرد مدیریت ارتباط با مشتری تأثیر می‌گذارد را مشخص کرد. [22]
بر اساس تئوری ارزش مبتنی بر مشتری ، یک چارچوب تحقیقاتی برای روشن‌تر شدن نقش فرهنگ سازمانی مبتنی بر ارزش مشتری، توسعه داده شد. شواهد تجربی از 209 نمونه شرکت‌های تجاری نشان داد که شرکت‌هایی که از متریک‌های بازاریابی استفاده می‌کنند تأثیر اصلی و مهمی بر افزایش عملکرد مدیریت ارتباط با مشتری دارند.
متریک‌های بازاریابی که در این تحقیقات تمرکز اصلی بر آن است، اشاره به جمع آوری داده‌های بازاریابی، کانال‌ها، رفتارها و پاسخ مشتری، به منظور اثر بخشی بر فعالیت‌های مدیریت ارتباط با مشتری می‌باشد. با توجه به تحقیقات انجام شده در پژوهش متریک‌های بازاریابی را می‌توان به 6 گروه زیر خلاصه کرد:
1. متریک‌های مالی (به عنوان مثال: حجم معاملات، سودها و...)
2. متریک‌های بازار رقابتی
3. متریک‌های رفتار مصرف کننده (نفوذ مشتری، وفاداری و جذب مشتری جدید)
4. مقیاس‌های مشتری‌های با واسطه
5. مقیاس‌های مشتری‌های مستقیم
6. اندازه‌گیری نوآورانه (راه‌اندازی محصولات جدید و درآمد این محصولات به عنوان درصدی از کل ارسال‌ها)

شکل 2- SEQ شکل * ARABIC 1 چارچوبی برای استفاده از متریک‌های بازاریابیشکل 2-1 مروری بر چارچوب این تحقیقات را فراهم می‌کند که روابط بین ویژگی‌های شرکت‌های مبتنی بر ارزش مشتری، استفاده از متریک‌های بازاریابی و عملکرد برنامه‌های مدیریت ارتباط با مشتری را نشان می‌دهد.
همچنین در سال 2003 آمبلر و وانگ نشان دادند که رابطه مثبت و معنی داری بین ارتباط مشتری و 2 نوع از متریک‌های بازاریابی به نام‌های رفتار مشتری و مشتری‌های با واسطه وجود دارد [23]. از این رو فرضیه‌های زیر نتیجه شده است:
1. فرهنگ سازمانی مبتنی بر ارزش مشتری، با سطح قابل توجهی از استفاده از متریک‌های بازاریابی مرتبط است.
2. استفاده از متریک‌های بازاریابی به طور قابل توجهی با عملکرد مدیریت ارتباط با مشتری ارتباط دارد.
3. زنجیره تأمین بازاریابی تأثیر استفاده از متریک‌های بازاریابی در بدست آوردن عملکرد برتر مدیریت ارتباط با مشتری را تضعیف می‌کند.
4. قضیه ارزش نوآورانه، تأثیر استفاده از متریک‌های بازاریابی در بدست آوردن عملکرد برتر مدیریت ارتباط با مشتری را تقویت می‌کند.
همچنین در سال 2009 مدلی برای پیش‌بینی ارزش مشتری از دیدگاه جذابیت محصول و استراتژی بازاریابی مطرح شد که در آن، پیش بینی ارزش مشتری از دیدگاه جذابیت محصول و استراتژی بازاریابی مورد بررسی قرار می‌گیرد [24]. این پژوهش مدلی برای مدیریت ارتباط با مشتری با استفاده از فکر هوشمند، که شامل مفهوم پویایی سیستم می‌باشد، را پیشنهاد می‌کند که شامل سه ماژول زیر است:
1. مدل رفتار خرید مشتری
2. مدل زنجیره مارکوف برای ارزش طول عمر مشتری
3. مدل بازده مالی در دراز مدت
احتمال خرید مشتری در مدل 1، محاسبه ارزش طول عمر مشتری در ماژول 2 و تخمین طول عمر در ماژول 3 بررسی می‌شود. مدل رفتار خرید مشتری، از دینامیک سیستم (تغییرات سیستم) به عنوان یک ابزار شبیه‌سازی استفاده می‌کند. این مدل فعالیت‌های بازاریابی و تأثیر توسعه محصول (شامل اهمیت تصمیم‌گیری خرید مشتری بر روی یک محصول، جذابیت محصول از نظر کیفیت، طراحی و قیمت) در نظر می‌گیرد. این مدل در شکل 2-2 نشان داده شده است.

شکل SEQ شکل * ARABIC 2-2 مدل رفتار خرید مشترییک شرکت به راحتی می‌تواند با تعریف پارامتر‌هایی همچون جذابیت یک محصول و پاسخ مشتری، استراتژی کسب و کار خود را از هر دو دیدگاه بازاریابی و توسعه محصول ارزیابی کنند. در نتیجه پالایش این پارامترها و اتخاذ بهترین استراتژی، برای ایجاد ارزش مشتری و حداکثر سود بازده مفید است. دو پارامتر مهم دیگر در این پژوهش برای توسعه محصول درنظر گرفته شده است:
الف) جذابیت یک محصول، که به طراحی، کیفیت و قیمت بستگی دارد.
ب) تجربه کاربر از محصول، رضایت و وفاداری به سازمان.
نتایج این مطالعه نشان می‌دهد که شرکت‌ها در بازار به شدت رقابتی امروز، باید تاکید بیشتری بر جذب مشتری برای توسعه محصول خود داشته باشند. از طریق تجزیه و تحلیل فعالیت‌های بازاریابی مختلف و ویژگی ‌های محصول بر روی رفتار مشتری، شرکت‌ها می‌توانند نتایج را از نظر سهم بازار و فروش پیش‌بینی کنند. با این حال پیدا کردن مدلی برای این استراتژی مشکل است.
مدل پویایی سیستم که از تجزیه و تحلیل زنجیره مارکوف برای برآورد ارزش طول عمر مشتری استفاده می‌کند، از اهمیت زیادی در کسب و کار برخوردار می باشد. شکل 2-3 روابط بین ایجاد ارزش و دریافت ارزش در یک شرکت را نشان می‌دهد. به منظور تقویت فرآیندهای ایجاد و دریافت ارزش، یک استراتژی بازاریابی مبتنی بر مشتری لازم می‌باشد. این بدان معناست که شرکت‌ها باید در ارتباط با قیمت‌گذاری، بخش مشتری، طراحی و کیفیت محصول، و استراتژی‌های تبلیغاتی به منظور رقابت در بازار، تصمیمات معقولی بگیرند.

شکل 2-3 مدل فرآیندی نحوه ایجاد ارزش و دریافت آن در سازمانمدل پویایی سیستم که از تجزیه و تحلیل زنجیره مارکوف برای برآورد ارزش طول عمر مشتری استفاده می‌کند، از اهمیت زیادی در کسب و کار برخوردار می باشد. شکل 2-3 روابط بین ایجاد ارزش و دریافت ارزش در یک شرکت را نشان می‌دهد. به منظور تقویت فرآیندهای ایجاد و دریافت ارزش، یک استراتژی بازاریابی مبتنی بر مشتری لازم می‌باشد. این بدان معناست که شرکت‌ها باید در ارتباط با قیمت‌گذاری، بخش مشتری، طراحی و کیفیت محصول، و استراتژی‌های تبلیغاتی به منظور رقابت در بازار، تصمیمات معقولی بگیرند.
همچنین در سال 2011 نیز در پروژه - ریسرچ‌ای تحت عنوان « استراتژی‌های تطبیق فناوری اطلاعات برای مدیریت ارتباط با مشتری » به نحوه ارتباط میان استراتژی‌های ارتباط با مشتری و زیرساخت‌های فناوری اطلاعات اشاره شده است و راهکاری جهت هم‌ترازی این استراتژی‌ها و زیرساخت‌های یک شرکت ارائه گردید. [25]
2-4 بازمهندسی و مدیریت ارتباط با مشتریدر ادامه و در بخش آخر حوزه بازمهندسی و مدیریت ارتباط با مشتری الکترونیکی مطرح می‌گردد که در آن برای دست یافتن به مدیریتی موفق در زمینه ارتباط با مشتریان از تکنیک‌های بازمهندسی استفاده می‌شود. به عبارت دیگر از بازمهندسی به عنوان یک نگرش مدیریتی برای پیشرفت به وسیله افزایش کارایی و اثربخشی فرآیندهای مدیریتی موجود در سازمان استفاده می‌گردد.
2-4-1 مفاهیم پایه‌ای در حوزه بازمهندسی و مدیریت ارتباط با مشتریسازمان‌ها و دستگاه‌های دولتی و غیردولتی به منظور ارتقاء سطح کیفیت خدمات خود می‌کوشند با بهره‌گیری از استراتژی‌های موثر و مناسب ، نقش حیاتی مشتریان را بعنوان تعیین، طراحی، و ارزیابی کننده کیفیت توسعه دهند. مدیریت ارتباط با مشتری یکی از استراتژی‌هایی که اکنون کشورهای توسعه یافته و پیشرفته در سازمان‌های انتفاعی و خصوصی خود اتخاذ نموده و براساس آن کوشیده‌اند با افزایش و به حداکثر رساندن اطلاعات مشتریان خود از طریق سیستم‌ها و ابزارهای مناسب ارتباطی، تعادل بهینه بین سرمایه‌گذاری مشارکتی و رضایتمندی آن‌ها برقرار نمایند و از این طریق سود و منفعت را به حداکثر برسانند. با این وصف و با توجه به سیاست‌های مدیریت کیفیت سازمان بیمه خدمات درمانی، ارتباط مناسب و شنود نیازها ، خواسته‌ها و انتظارات مشتریان (اعم از داخلی، خارجی و نهایی) و به دنبال آن، تحقق مدیریت ارتباط با مشتری امری الزامی است، از این طریق امکان برقراری ارتباط موثر و سالم که اساس مدیریت مشارکتی را نیز فراهم می‌آورد، میسر می‌شود.
نوآوری و تغییر در محصولات و خدمات جوامع صنعتی، چنان شتابی گرفته است که قدرت انتخاب و خرید بسیاری محصولات و خدمات را از مشتریان گرفته است، به گونه‌ای که نو بودن بسیاری از کالاها بیش از چند ماه دوام ندارد. سرعت تغییر در خدمات و کالاها و جهانی شدن اقتصاد تأثیر خود را به گونه‌ای در تمامی بنگاه‌های اقتصادی نمایان کرده است که رفتار و فرهنگ تمام مردم تحت تأثیر این تغییرات قرار گرفته است. جوامع و سازمان‌هایی که خود را با این تغییرات هماهنگ نکرده‌اند احساس عقب‌ماندگی دارند و بنگاه‌های اقتصادی در این گونه جوامع رو به نابودی هستند. رقابت در سازمان‌ها و بنگاه‌های اقتصادی پیشرو چنان سرعت و شتابی دارد که تصور رسیدن به آن‌ها بیشتر اوقات محال و غیر ممکن به نظر می‌رسد. لحظه‌ای درنگ باعث حذف و حتی نابودی بنگاه‌های اقتصادی می‌شود. سرعت تغییر بر بنگاه‌های اقتصادی و همه هنجارهای اجتماعی تأثیر گذاشته و اگر هنجارهای اجتماعی توان تغییر سریع نداشته باشند ممکن است به فروپاشی آن جوامع منجر شود. [26]
هر سازمان و یا شرکت، یک نهاد اجتماعی است که مبتنی بر هدف بوده و دارای سیستم های فعال و هماهنگ است و با محیط خارجی ارتباط دارد. در گذشته، هنگامی که محیط نسبتاً باثبات بود بیشتر سازمان ها برای بهره‌برداری از فرصت های پیش‌آمده به تغییرات تدریجی و اندک اکتفا می‌کردند؛ اما با گذشت زمان، در سراسر دنیا سازمان ها دریافته‌اند که تنها تغییرات تدریجی راهگشای مشکلات کنونی آنان نیست و گاهی برای بقای سازمان لازم است تغییراتی به صورتی اساسی و زیربنایی در سازمان ایجاد شود.
امروزه در سراسر دنیا این تغییرات انقلابی را با نام مهندسی مجدد می شناسند؛ مهندسی مجدد روندی است که در آن وظیفه های فعلی سازمان جای خود را با فرایندهای اصلی کسب‌وکار عوض کرده و بنابراین، سازمان از حالت وظیفه‌گرایی به سوی فرایند‌محوری حرکت می‌کند. همین امر موجب سرعت بخشیدن به روند کسب‌وکار و کاهش هزینه‌ها و درنتیجه رقابتی‌تر شدن سازمان می‌گردد . در ‌رویکرد مهندسی مجدد، روش‌ انجام‌ کار در دوره‌ تولید انبوه و سلسله مراتب‌ سازمانی‌ گذشته جهت استانداردسازی از اهمیت‌ می‌افتند. ‌اساس‌ مهندسی‌ مجدد بر بررسی های‌ مرحله‌ای‌ و حذف‌ مقررات‌ کهنه‌ و تصورات‌ بنیادینی‌ استوار است‌ که‌ زمینه‌ساز عملکرد کسب‌وکار کنونی‌اند. اکثر شرکت ها انباشته‌ از مقررات‌ نانوشته‌ای‌ هستند که‌ از دهه‌های‌ پیشین‌ بر‌جا مانده‌اند. این‌ مقررات‌ بر پایه‌ فرض هایی‌ درباره‌ فناوری، کارمندان و اهداف سازمان‌ به‌‌وجود آمده‌اند که‌ دیگر کاربردی‌ ندارند.
مهندسی‌ مجدد عبارت‌ است‌ از بازاندیشی بنیادین‌ و ریشه‌ای‌ فرایندها برای‌ دستیابی‌ به‌ پیشرفتی‌ شگفت‌انگیز در معیارهای‌ حساسی‌ چون‌ کیفیت‌ و سرعت‌ خدمات. سازمان های‌ تازه، شرکت هایی‌ خواهند بود که‌ به‌طور مشخص‌ برای‌ بهره‌برداری‌ در جهان‌ امروز و فردا طراحی‌ می‌شوند و نهادهایی‌ نیستند که‌ از یک‌ دوران‌ اولیه‌ و باشکوه‌ که‌ ربطی‌ به‌ امروز ندارند انتقال‌ یابند. در مهندسی مجدد اعتقاد براین است که مهندسی مجدد را نمی‌توان با گام های کوچک و محتاط به اجرا درآورد. این قضیه همان قضیه صفر یا یک است؛ به عبارت دیگر یا تغییری تحقق نیابد و یا در صورت تحقق از ریشه و بنیان تغییر حاصل گردد. [27]
مهندسی مجدد به این معنا نیست که آنچه را که از پیش وجود دارد ترمیم کنیم یا تغییراتی اضافی بدهیم و ساختارهای اصلی را دست نخورده باقی بگذاریم؛ مهندسی مجدد یعنی از نقطه صفر شروع کردن، یعنی به کنار نهادن روش های قدیمی و به کار گرفتن نگاه نو. مهندسی مجدد در پی اصلاحات جزیی و وصله‌کاری وضعیت موجود و یا دگرگونی های گسترشی که ساختار و معماری اصلی سازمان را دست‌نخورده باقی می‌گذارد، نیست. مهندسی مجدد در پی آن نیست که نظام موجود را بهبود بخشیده و نتیجه کار را بهتر کند.
مهندسی مجدد به معنای ترک کردن روش های کهنه و دستیابی به روش های تازه‌ای است که برای تولید کالاها و خدمات شرکت و انتقال ارزش به مشتری لازم هستند. مهندسی مجدد را با نام های متفاوتی می‌توان شناخت، نام هایی مانند طراحی مجدد فرایندهای اصلی (کالپان و مورداک)، نوآوری فرایندی (داونپورت)، طراحی مجدد فرایندهای کسب‌وکار (داونپورت و شورت، ابلنسکی)، مهندسی مجدد سازمان (لوونتال، هامر و چمپی)، طراحی مجدد ریشه‌ای (جوهاتسون) و معماری مجدد سازمان (تالوار) همگی از نام هایی هستند که مقوله مهندسی مجدد را معرفی کرده‌اند. پس چنانچه از ما خواسته ‌شود تعریف کوتاهی از مهندسی مجدد به عمل آوریم پاسخ می‌دهیم: همه چیز را از نو آغاز کردن.
2-4-2 کارهای مرتبط در حوزه بازمهندسی و مدیریت ارتباط با مشتریهمر در کتاب خود، مهندسی مجدد را شروع دوباره معرفی کرد. وی در همان کتاب اصول کلی این روش را بیان کرد و مزایای به کارگیری آن را با ذکر کاربرد آن در شرکت‌های ایالات محده مانند «فورد موتور» برشمرد [28]. دامامپور اظهار داشت که تغییرات همه‌جانبه، باعث تغییرات اساسی در فعالیت‌های یک سازمان می‌شوند و این تغییرات نشان‌دهنده ترک آشکار شیوه‌های موجود در کار هستند، درست برعکس تغییرات تدریجی که معمولاً این‌گونه شیوه‌های کار را همراهی می‌کنند. به همین دلیل لازم است، بین تغییر تدریجی و تغییر همه جانبه تمایز قائل شویم. [29]
بارزاک و همکارانش نشان دادند که تغییرات تدریجی در درازمدت باعث بروز کارایی می‌شوند. برعکس، تغییرات همه جانبه می‌توانند باعث سازمان‌دهی مجدد شرکت شوند. آنان متغیرهایی را شناسایی کردند که شرکت‌ها را به ترک ساختارها و فرآیندهای موجود و ایجاد ساختار و فرآیندی جدید و متفاوت ترغیب می‌کنند. [30]
همر و چمپی این متدلوژی را در کتاب خود به نام «طراحی مجدد کسب و کار» توسعه دادند. این کتاب توضیح می‌دهد، هنگامی که تصمیم بر طراحی مجدد اتخاذ می‌شود، افراد و پیشرفت‌ها چگونه تأثیر قرار می‌گیرند. ویتمن و گیبسون، برای کشف اینکه چرا سازمان‌ها از فرآیند مهندسی مجدد کسب و کار استفاده می‌کنند مطالعه‌ای انجام دادند [31]. نتایج به دست آمده آنها به ترتیب اهمیت عبارتند از:
بهبود فرآیندهای کسب و کار؛
پیشرو شدن در صنعت؛
سازماندهی مجدد وظایف کسب و کار؛
بهبود وضعیت فعلی صنعت؛
قرار گرفتن در میان رهبران صنعتی؛
تغییر چشمگیر وضعیت شرکت؛
اردالجیان و فانز، معتقدند که فرآیند مهندسی مجدد کسب و کار روشی است مبتنی بر فرآیندها که توسط مدیریت ارشد هدایت می‌شود که عملکرد بهتری را از طریق تغییرات همه جانبه از سازمان انتظار دارد. [32]
همچنین در سال 2010، اهمیت و ارزش پیاده‌سازی بازمهندسی فرآیندهای کسب‌و‌کار بر مبنای استراتژی‌های ارتباط با مشتری در سه لایه مفهومی، سیستمی و تکنیکی توسط وینا گو و ویهوا لو بررسی و چارچوبی مبتنی بر معماری مشتری‌مدار جهت پیاده‌سازی بازمهندسی ارائه شد که از نتایج آن می‌توان به راهبری استراتژیک در راستای توسعه بلندمدت و ماندگار سازمان اشاره نمود. [33]
فصل سوم
روش تحقیق3-1 تعریف مسئله و هدفتمرکز اصلی مدیریت ارتباط با مشتری بر شکل‌دهی روابط با مشتریان با هدف بهبود رضایت مشتری و بیشینه ساختن سود ناشی از هر مشتری است. امروزه بسیاری از شرکت‌ها می‌کوشند ارتباطات خود با مشتریان را از نو برقرار ساخته و بر طول مدت باقی ماندن آنها در دایره محصولات و خدمات شرکت بیافزایند. برای مدیریت ارتباط با مشتری تعاریف گوناگونی گفته شده که همگی آنها در عنصر مشتری مداری مشترک هستند و حکایت از نیاز سازمان‌ها به تأمین نیازهای مشتری و جلب رضایت وی به منظور حفظ وفاداری اوست. بحث مدیریت روابط با مشتریان الکترونیکی، نتیجه یکی از تغییرات بنیادین در باورها و پارادایم‌های تجاری می‌باشد و آن تغییر رویکرد سازمان‌ها از روابط انبوه و کلی با گروه‌های مختلف مشتریان به روابط تک تک و مجازی با آن‌ها از طریق فناوری اطلاعات و ارتباطات می‌باشد که آن نوعی راهبرد تجاری است که به سمت افزایش حجم مبادله‌های تجاری شرکت پیش می‌رود.
در عصر اطلاعات که شیوه‌های تبادل داده‌ها به سمت الکترونیکی شدن به پیش می‌رود، حجم فعالیت‌های اقتصادی بدون نیاز به افزایش فضای فیزیکی، افزایش پیدا می‌کند و با کوتاه‌تر شدن زمان انجام این معاملات، تسهیلات فراوانی برای کسب و کارهای مختلف فراهم آمده است. سیستم‌های مدیریت ارتباط با مشتری در کشورهای غربی نیز تحت تأثیر فرآیند الکترونیکی شدن قرار داشته‌اند و پایه بسیاری از آن‌ها مدیریت ارتباط با مشتری الکترونیکی است. در واقع، در فلسفه مدیریت ارتباط با مشتری تغییرات چندانی حاصل نشده و صرفاً در مبحث مدیریت ارتباط با مشتری الکترونیکی شیوه‌های تبادل داده‌ها و معاملات به صورت الکترونیکی در آمده‌اند. البته مفاهیم اساسی در مدیریت ارتباط با مشتری نیز تحت تأثیر این فرایند تعابیر جدید پیدا کرده‌اند. می‌توان بیان نمود که مدیریت روابط مشتریان الکترونیکی زاییده کاربرد فناوری وب و اینترنت به منظور تسهیل پیاده‌سازی و کارایی سیستم‌های مدیریت ارتباط با مشتری می‌باشد.
با توجه به اینکه محیط سازمان‌ها و فعالیت‌های آن‌ها هم‌راستا با گسترش نیاز‌های مشتریان همواره در حال تغییر است سازمان‌ها همواره نیازمند به‌کارگیری مدیریتی نوین هستند. در جهت برآوردن نیازهای جدید مشتریان فن مهندسی مجدد با انطباق اثربخش سازمان‌ها و شرایط نوین به مدیران کمک‌های فراوانی می‌نماید. به عبارت دیگر برای حصول یک نگرش مدیریتی جهت پیشرفت در شناخت، جذب و نگهداری مشتریان به وسیله افزایش کارایی و اثربخشی فرآیندهای موجود می‌توان از فن بازمهندسی استفاده نمود. البته شایان ذکر است که جهت حصول اطمینان از انجام موفقیت آمیز پروژه بازمهندسی، نخست باید شناخت مناسبی نسبت به وظیفه بازمهندسی فرآیندها بدست آورد.
با توجه به تغییرات دائمی سازمان‌ها و نیز بازارهای مشتری‌گرا، آنچه در این پایان‌نامه مورد نظر قرار می‌گیرد، بازبینی در فرآیندهای کاری سازمان جهت انطباق خواسته‌های مشتری با توانمندی سازمان است و هدف ما ارائه یک ساز و کار مهندسی مجدد در یک سیستم ارتباط با مشتری الکترونیکی می‌باشد که علاوه بر تطابق فوق‌الذکر در جهت کسب منافع مالی گستره بزرگ‌تری از بازار را نیز تحت تأثیر قرار دهد. ابتدا با مشخص کردن خواسته‌های مشتریان تحت سیستمی الکترونیکی و شناسایی نقاط اثر آن در سازمان به عمل بازمهندسی (با در نظر گرفتن محدودیت‌های سازمان) پرداخته می‌شود. سپس جهت ارتقای مفاهیم بهره‌وری و اثربخشی و نیز توسعه سوددهی حاصل از خدمات سازمان استراتژی‌های متمرکز بر متدلوژی‌های بازاریابی ارائه می‌گردد. بنابراین مرور کامل روش‌های بازاریابی مبتنی بر وب نیز ضروری می‌باشد.
هدف اصلی این طرح ارائه ساختار فرآیندی مهندسی مجدد در امور سازمان با توجه به نظریات مشتریان از طریق یک سیستم الکترونیکی می‌باشد که علاوه بر ارضای تمایلات مشتریان با ارائه استراتژی‌های بازاریابی تحت وب، افزایش سود دهی سازمان مدنظر قرار می‌گیرد. همچنین قابل ذکر است در بازار رقابتی امروز سازمان‌هایی موفق خواهند بود که گستره بیشتری از مشتریان را تحت پوشش قرار دهند. از سوی مقابل مشتریان نیز در پی سازمان‌هایی هستند که میزان بیشتری از خواسته‌های آن‌ها را تحت پوشش قرار می‌دهند. جهت انطباق این دو موضوع، طراحی ساز و کاری که بتواند ارتباط فوق را برقرار سازد دارای اهمیت است. همین‌طور شناسایی بازارهای هدف از دید سازمان که منجر به سوددهی بیشتر می‌گردد، دارای اهمیت می‌باشد.
3-2 طراحی سیستم اطلاعاتی مشتری و دیاگرام‌هامدیریت روابط با مشتریان شامل متدلوژی‌ها، فرآیندها، نرم‌افزارها و سیستم‌هایی است‌ که به اداره روابط با مشتریان در سازمان‌ها کمک می‌نماید. جذب مشتریان و فراهم آوردن‌ امکان مراجعات مجدد آنان یکی از مهمترین چالش‌های سازمان‌های تجاری محسوب می‌گردد. این امر با توسعه تکنولوژی و تغییر رفتار مشتریان و انتظارات آن‌ها مشکل‌تر گردیده است. همچنین فناوری اطلاعات و توسعه مفاهیم ارتباطی و الکترونیکی جدید هزینه‌های کلی‌ تعاملات با مشتریان را کاهش داده و فعالیتهای بازاریابی را به صورت هدف‌دارتر و در راستای‌ ارائه خدمات اقتصادی و شخصی توسعه داده است.
با پیشرفت تکنولوژی، مدیریت روابط مشتریان به تدریج به فرآیندهایی تبدیل گردید که‌ امکان تعاملات همه‌جانبه بین سازمان‌ها، شرکت‌ها و مشتریان آنان را فراهم آورد بدین‌ ترتیب عملیات ایجاد، انسجام، تجزیه و تحلیل اطلاعات مشتریان و کاربرد نتایج حاصل از آن در ارائه خدمات و انجام فعالیت‌های بازاریابی از اهم وظایف این سیستم‌ها به شمار می‌رود [34]. (همانند شکل 3-1)
با توسعه مفاهیم جدید بازاریابی از قبیل بازاریابی مستقیم و بازاریابی مبتنی بر تکنولوژی‌ اطلاعات در راستای ارائه خدمات و محصولات، مفهوم جدیدی با نام‌ سیستم‌های اطلاعاتی مدیریت روابط با مشتریان پایه‌گذاری گردید. سیستم‌های اطلاعاتی‌ مدیریت روابط با مشتریان با به کارگیری نسل دوم تکنولوژی‌های تجزیه و تحلیلی و بخش‌بندی، اطلاعات جامع تعاملات با مشتریان، ارتباطات چندکاناله و تعاملات شخص به‌ شخص به منظور ارائه خدمات و محصولات سفارشی به هربخش از بازار توسعه یافت.

شکل 3-1 ساختار چندسطحی مدیریت روابط با مشتریان سنتی [6]سیستم‌های اطلاعاتی مدیریت روابط با مشتریان عبارت است از جذب و نگهداری‌ مشتریانی که دارای ارزش اقتصادی برای واحدهای تجاری می‌باشند و حذف آن دسته از مشتریانی که صرفه اقتصادی برای موسسه ندارند [35]. بر اساس دیدگاه‌های‌ سنتی، تمرکز فعالیت‌های بازاریابی بر جذب مشتریان جدید می‌باشد. این دیدگاه به مرور زمان‌ به سمت مشتری‌محوری در بازاریابی جهت‌گیری نموده است. ایجاد روابط با مشتریان و مدیریت ارتباطات آن‌ها اساس جدیدترین رهیافت‌های بازاریابی از هر دو دیدگاه تئوری و عملی‌ به شمار می‌رود.
با توجه مقدمات ذکر شده طراحی سیستم اطلاعاتی در چند بخش مختلف به صورت زیر ارائه می‌گردد:
ورود مشتری به سیستم و احراز هویت
دریافت سفارش از مشتری (وضعیت سفارش: معلق پرداخت نشده)
پرداخت توسط مشتری (وضعیت سفارش: معلق پرداخت شده یا انصرافی)
آماده سازی سفارش مشتری (وضعیت سفارش: آماده به ارسال)
تحویل سفارش به مشتری (وضعیت سفارش: توزیع شده) و تعیین وضعیت نهایی سفارش
3-2-1 ورود مشتری به سیستم و احراز هویتبخش اول از این قرار است که کاربر قبل از داشتن اجازه برای ثبت سفارش می‌بایستی حتماً در سامانه عضو شده با‌شد و اطلاعاتی از وی از جمله اطلاعات شخصی و آدرس تحویل مرسوله و پیشینه‌ای از خریدهای قبلی وی در سامانه موجود باشد. مکانیزم کار به این صورت است که بعد از ثبت‌نام کاربر در او با استفاده از نام کاربری و رمز عبور تخصیص داده شده می‌توان در سیستم وارد شود. در نتیجه اگر کاربری در سیستم ثبت‌نام نکرده باشد ملزم به انجام این مرحله است. شمای کلی کار در قالب یک فلوچارت در شکل 3-2 نمایش داده شده است. در ادامه هر بخش با استفاده از زبان مدلسازی UML (زبانی استاندارد برای مدلسازی سیستم‌های اطلاعاتی) برای درک عملکرد و رفتار سیستم به طراحی مدل پرداخته می‌شود و نیز کلیه تعاملات میان کاربران با سیستم موردنظر در قالب همین مدل‌سازی بیان می‌گردد.

شکل 3-2 روند جریان اطلاعاتی ورود مشتری به سیستم
شکل 3-3 دیاگرام مورد استفاده ورود مشتری به سیستمدیاگرام مورد استفاده ورود مشتری به سیستم نیز از قرار شکل 3-3 می‌باشد. مشتری بعد از ورود موفقیت‌آمیز به سیستم می‌تواند محصولات و یا خدمات مورد نظرش را به سبد خریدش اضافه نماید.

شکل 3-4 روند جریان اطلاعاتی ثبت سفارش توسط مشتری3-2-2 دریافت سفارش از مشتری و پرداخت صورتحسابهمان‌طور که در شکل 3-4 نشان داده شده است مکانیزم ثبت سفارش که توسط مشتری انجام می‌پذیرد به این صورت است که مشتری بعد از ورود به سیستم می‌تواند از لیست خدمات و محصولات موجود موارد مورد نظرش را به سبد خرید اضافه کند و در پایان بعد از تایید نهایی سفارش به صورت یک سفارش معلق و پرداخت نشده ثبت خواهد شد. در ادامه نوبت به پرداخت صورتحساب ایجاد شده در مرحله ثبت سفارش می‌رسد. در این مرحله می‎بایستی سفارش معلق پرداخت نشده که خروجی مرحله پیش است به سفارش معلق پرداخت شده تبدیل شود. (شکل 3-5)

شکل 3-5 روند جریان اطلاعاتی پرداخت صورت‌حساباین مرحله شامل دو نوع خروجی می‌باشد. یکی سفارش انصرافی است، همان سفارش معلقی که کاربر آن‌را لغو کرده است. همچنین در این مرحله سفارشاتی که برای مدتی معین در وضعیت معلق پرداخت نشده باقی بماند به طور اتوماتیک به صورت انصرافی در می‌آیند. در صورتی که پرداخت صورتحساب سفارش معلق با موفقیت صورت بپزید سفارش به صورت معلق پرداخت شده در می‌آید. همچنین دیاگرام مورد استفاده دو جریان اطلاعاتی ثبت سفارش و پرداخت صورت حساب به صورت زیر می‌باشد.

شکل 3-6 دیاگرام مورد استفاده ثبت سفارش و پرداخت صورتحساب3-2-3 آماده‌سازی و تحویل سفارشبعد از پرداخت موفقیت‌آمیز صورتحساب سفارش به مرحله آماده‌سازی وارد می‌شود. روند جریان اطلاعاتی در شکل 3-7 نشان داده شده است. خروجی این مرحله یک سفارش آماده به ارسال می‌باشد. در یک حلقه تمامی سفارشات معلقی که پرداختشان با موفقیت انجام شده بررسی می‌شوند و در صورت موجود بودن در انبار وضعیت آن‌ها به صورت آماده به ارسال در می‌آید. در غیر این صورت درخواست برای بخش تولید ارسال شده و سفارش تا زمانی که تولید کامل شود به صورت معلق باقی می‌ماند.

شکل 3-7 روند جریان اطلاعاتی آماده سازی سفارشحالا نوبت به این است که سفارش آماده به ارسال شده تحویل مشتری داده شود. عموما این بخش به صورت سرویس‌گرا و با استفاده از سرویس‌های سازمان پست انجام می‌پذیرد. روند انجام کار این چنین است که محصول آماده به ارسال شده تحویل سازمان پست می‌گردد. در این مرحله وضعیت سفارش به صورت "ارسال شده" در می‌آید. بعد از دریافت، سفارش وارد بخش توزیع شده و با اولویت خاص، بسته به نوع پست انتخاب شده، برای رسیدن به دست مشتری ارسال می‌گردد. با دریافت سفارش توسط مشتری و تایید دریافت وضعیت سفارش به صورت توزیع شده در سیستم ذخیره می‌گردد. روند جریان اطلاعاتی در شکل 3-8 نمایش داده شده است. خروجی این مرحله یک سفارش توزیع شده است. که بعد از گذشتن مدت زمان پشتیبانی (گارانتی) در صورت تایید صحت عملکرد کالا توسط مشتری وضعیت سفارش به صورت "وصول شده" در می‌آید.

شکل 3-8 روند جریان اطلاعاتی تحویل سفارشدیاگرام مورد استفاده مراحل آماده سازی و تحویل سفارش به ترتیب در شکل‌های 3-9 و 3-10 نشان داده شده است.

شکل 3-9 دیاگرام مورد استفاده آماده‌سازی
شکل 3-10 دیاگرام مورد استفاده تحویل سفارش3-3 وضعیت سفارشبا توجه به مطالب ذکر شده می‌توان وضعیت هر سفارش را از مرحله اول ثبت شدن آن توسط مشتری تا مرحله تحویل به وی در جدول 3-1 خلاصه نمود.
جدول 3-1 لیست وضعیت‌های یک سفارشوضعیت سفارش توضیحات
معلق پرداخت نشده سفارشی که مشتری به تازگی ثبت کرده است و هنوز بخش مالی ثبت سفارش انجام نشده. به عبارت دیگر سفارش به صورت پرداخت نشده ثبت شده است.
معلق پرداخت شده زمانی‌که عملیات مالی یک سفارش معلق پرداخت نشده با موفقیت انجام شود سفارش تبدیل به یک سفارش معلق پرداخت شده می‌گردد.
انصرافی کاربر بعد از ثبت سفارش می‌تواند تا زمانی که وضعیت سفارش آماده به ارسال نشده است آن را لغو نماید. در این صورت سفارش تبدیل به یک سفارش انصرافی می‌گردد.
آماده به ارسال سفارشی که مراحل آماده سازی و بسته بندی آن به اتمام رسیده است. به عبارت دیگر سفارش آماده برای ارسال برای مشتری می‌باشد.
ارسال شده سفارش ارسال شده سفارشی است که فروشنده بسته را تحویل پست داده و در سیستم پستی در حال ارسال است. این تغییر وضعیت توسط پست مبدأ انجام می شود.
توزیع شده سفارشی که خریدار آن را دریافت کرده است.
وصول شده سفارشی که مهلت ضمانت آن به اتمام رسیده و خریدار آن‌را برگشت نداده باشد. (مرحله پایانی)