بخشی از مقاله
ارائه مدلی جهت ورود هوشمندانه هوش مصنوعی به صنعت ساختمان با استفاده از تکنیک تصمیم گیری چند معیاره
چکیده
هوش مصنوعی در صنعت ساختمان که در ایران به عنوان سامانه جامع مدیریت هوشمند ساختمان شناخته می شود سیستمی است که جهت کنترل و مدیریت هوشمند تاسیسات و تجهیزات مکانیکی ، الکتریکی و الکترونیکی ساختمان بکار می رود . در واقع با بکارگیری مجموعه ای از قطعات الکترونیکی در هرساختمان ، به هر اندازه و ابعاد می توان شاخص های مصرف و هزینه انرژی ، نگهداری و تعمیرات ، پدافند غیر عامل و بحران ، کنترل از راه دور ، امنیت و ایمنی و اثرات زیست محیطی را مدیریت نمود . با توجه به اینکه تولد این سیستم در دنیا به سال 5791 میلادی بر می گردد نیاز است که رشد این سیستم در ایران نیز متناسب با پیشرفت جهانی بوده و ضروری است از سوی انجمن های صنفی و تخصصی صنعت ساختمان و با حمایت دولت ، راه کار مناسب آن شناخته و در بکارگیری آن تسریع شود . لذا در این مقاله که بخشی از مطالعات نگارندهٌ در ارتباط با ارائه مدلی جهت انتخاب بهترین دستگاه سیستم جامع هوشمند ساختمان()BMS با استفاده از تصمیم گیری چند معیاره می باشد تاسیسات و تجهیزات قابل هوشمند سازی در ساختمانها به چهار بخش الکتریکی ، مکانیکی ، الکترونیکی و سایر تفکیک و سپس با در نظر گرفتن شش شاخص مذکور و با استفاده از تکنیک های AHP و VIKOR نسبت به ارائه مدلی جهت انتخاب بهترین دستگاه سیستم جامع هوشمند ساختمان اقدام گردید. در واقع نگارنده با محور قراردادن تاسیسات و تجهیزات قابل هوشمند سازی در ساختمان ، قصد آن دارد که به کارفرمایان ، مشاوران ،
مجریان و پیمانکاران صنعت ساختمان اعلام نماید که چنانچه در نظر دارند در این خصوص هزینه ای را معمول نمایند در کدام قسمت سرمایه گذاری نمایند.
واژگان کلیدی: سیستم جامع مدیریت هوشمند ساختمان ، تاسیسات و تجهیزات مکانیکی ، الکتریکی و الکترونیکی ، AHP
مقدمه
امروزه صنعت ساختمان در حال تغییرات فراوان است و لازم است که طراحان ، مجریان و سازندگان نیز همپای با آن ، تغییر کنند و گرنه مردم به عنوان مصرف کنندگان نهایی و دولت ها به عنوان متولیان امر بهایی سنگینی بابت عدم تغییر می بایست پرداخت نمایند. از جمله مهمترین تغییراتی که ساختمانهای امروز را از دیروز متمایز می نماید استفاده از هوش مصنوعی در تاسیسات و تجهیزات ساختمان اعم از مکانیکی ، الکتریکی و الکترونیکی می باشد. فناوری اطلاعات ، با ورود به صنعت ساختمان ، در حال ایجاد انقلابی بزرگ در این صنعت می باشد. این صنعت در ایران نیز متاثر از پیشرفت جهانی آن بصورت موضوعی دچار تحول شده است. بطور مثال صنایع تولید کننده سیستمهای مکانیکی،الکتریکی ، الکترونیکی و ... هر یک بطور مستقل ، از پیشرفت خوبی برخوردار شده اند ، اما نیاز به تناسب و همسویی بیشتری در این زمینه ها است. با استفاده از یک پردازشگر مرکزی می توان سیستم های مذکور را کنترل نمود . سیستم جامع هوشمند ساختمان 2BMS که متولی این پردازشگر مرکزی می باشد به سیستمی اطلاق می گردد که توسط آن بتوان موارد مورد نیاز یک ساختمان را بصورت خودکار و مکانیزه و با دخالت حداقلی افراد، کنترل و مدیریت کرد.
زمانی که در مورد نقش های خودکار و مکانیزه در ساختمان سخن به میان می آوریم ، عبارت اتوماسیون ساختمانَ و کنترل ساختمانُ اغلب مورد استفاده قرار می گیرند.در نگاه اول این عبارات مترادف به نظر می رسند. برای تصریح این موضوع موسسه مهندسین آلمانیِ ، اتوماسیون ساختمان را به صورت زیر تعریف
می کند : اتوماسیون ساختمان به معنایی اندازه گیری ، کنترل و مدیریت خدمات ساختمانی با کمک کامپیوتر می باشد.(نیک نامی ، سیف االله ، (22 : 5837
همانگونه که از تعریف فوق مشخص می گردد کنترل ساختمان بخشی از اتوماسیون ساختمان می باشد.
مهمترین ویژگی اتوماسیون ساختمان این است که می تواند بین زیر سیستم های مجموعه، ارتباط منطقی برقرار کرده و در زمان تعیین شده که از طریق سنسورها اعلام می گردد، زیر سیستم ها هماهنگ با یگدیگر عمل کنند .
حال که در کشور مان از یک معماری هوشمند انه جهت استفاده حداکثری از اقلیم معمول نمی گردد لازم و ضروری است که با استفاده از سیستم های هوشمند ، دوران بهره برداری از ساختمان را کنترل و مدیریت نماییم.
در این مقاله ، نگارنده سعی نموده است با استفاده از تکنیک تصمیم گیری چند معیاره نسبت به ارائه راهکار مناسب به منظور ورود موثر و مفید هوش مصنوعی به صنعت ساختمان اقدام نماید.
( 1 جامعه و نمونه مورد بررسی
در مطالعه حاضر از رویکردهای تحقیق در عملیات استفاده شده است و لذا جامعه مورد بررسی را خبرگان و کارشناسان ارشد حوزه مورد مطالعه تشکیل می دهند. در هریک از فازهای مطالعه نیز گروه خبرگان براساس تکنیک مورد استفاده تعیین شده است.
در این مطالعه از تکنیک تحلیل سلسله مراتبی برای اولویتبندی گزینه ها بر اساس معیارها استفاده شده است. ساعتی (2002) معتقد است تعداد ده نفر از خبرگان برای مطالعات مبتنی بر مقایسه زوجی کافی است. همچنین ریزا و وازیلیس (8811) با اشاره به این نکته که تعداد خبرگان به عنوان مصاحبه شونده نباید زیاد باشد در کل 5 الی 85 نفر را پیشنهاد میکنند. در نتیجه تعداد 85 نفر از خبرگان به عنوان نمونه مورد بررسی در فاز دوم مطالعه استفاده شده اند.
(2 روش و ابزار گردآوری دادهها
روشهای گردآوری اطلاعات در این مقاله به دو دسته کتابخانهای و میدانی تقسیم میشود. در خصوص جمع آوری اطلاعات مربوط به ادبیات موضوع و پیشینه پژوهش از روشهای کتابخانهای و جهت گردآوری اطلاعات برای تایید یا رد فرضیههای پژوهش از روش میدانی استفاده شده است. در این پژوهش برای جمع آوری دادههای پژوهش از مصاحبه6 و ابزار پرسشنامه7 استفاده گردیده است.
پرسشنامه اصلی مورد استفاده پرسشنامه خبره است. پرسشنامه خبره جهت اولویتبندی معیارهای اصلی انتخاب روش انجام پروژه با استفاده از تکنیکهای مبتنی بر مقایسه زوجی مورد استفاده یعنی تحلیل سلسله مراتبی میباشد. این پرسشنامهها براساس طیف 8 درجه ساعتی تنظیم شده است.
(3 تهیه پرسشنامه خبره
در این تحقیق از مدل مقایسه زوجی ساعتی برای طراحی پرسشنامه خبره استفاده میشود. با استفاده از این مدل اهمیت نسبی معیارها با استفاده از اعداد که اصول AHP است تخمین زده میشود .
(4 تکنیک تحلیل سلسله مراتبی
در علم تصمیمگیری که در آن انتخاب یک راهکار از بین راهکارهای موجود و یا اولویتبندی راهکارها مطرح است، چند سالی است که روشهای تصمیمگیری با معیارهای چندگانهَ یا MCDM جای خود را باز کردهاند. (قدسیپور، (71 : 8811
یکی از نخستین روشهای تصمیمگیری با شاخصهای چندگانه (MADM) روش تحلیل سلسلهمراتبیُ (AHP) میباشد که بیش از سایر روشها در علم مدیریت مورد استفاده قرار گرفته است. فرایند تحلیل سلسلهمراتبی یکی از معروفترین فنون تصمیمگیری چند منظوره است که اولین بار توسط توماس ال. ساعتی عراقی الاصل در دهه 8810 ابداع گردید. فرایند تحلیل سلسلهمراتبی منعکس کننده رفتار طبیعی و تفکر انسانی است. این تکنیک، مسائل پیچیده را بر اساس آثار متقابل آنها مورد بررسی قرار میدهد و آنها را به شکلی ساده تبدیل کرده به حل آن میپردازد.
فرایند تحلیل سلسلهمراتبی در هنگامی که عمل تصمیمگیری با چند گزینه رقیب و معیار تصمیمگیری روبروست میتواند استفاده گردد. معیارهای مطرح شده میتواند کمی ویا کیفی باشند. اساس این روش تصمیمگیری بر مقایسات زوجی نهفته است. تصمیم گیرنده با فرآهم آوردن درخت سلسلهمراتبی تصمیم آغاز میکند. درخت سلسله مراتب تصمیم، عوامل مورد مقایسه و گزینههای رقیب مورد ارزیابی در تصمیم را نشان میدهد. سپس یک سری مقایسات زوجی انجام میگیرد. این مقایسات وزن هر یک از فاکتورها را در راستای گزینههای رقیب مورد ارزیابی در تصمیم نشان میدهد. در نهایت منطق فرآیند تحلیل سلسله مراتبی به گونهای ماتریسهای حاصل از مقایسات زوجی را با یکدیگر تلفیق میسازد که تصمیم بهینه حاصل آید .
گام اول: شناسائی معیارهای اصلی
در تحقیق حاضر، معیارهای اصلی انتخاب بهترین دستگاه هوشمند در مدل AHP عبارتند از:
.8 اثرات زیست محیطی
.2 مصرف و هزینه انرژی
.8 نگهداری و تعمیرات و پایش دائمی
.7 پدافند غیر عامل و مدیریت بحران
.5 قابلیت کنترل از راه دور و امنیت
.6 ایمنی و راحتی ساکنان
بنابراین ابتدا براساس هدف اصلی تحقیق هریک از این معیارها بصورت زوجی مقایسه و با محاسبه بردار ویژه تعیین اولویت میگردد. (W1)
گام دوم: شناسائی گزینهها
براساس مطالعات انجام شده پیشین و با توجه به شرایط و مقتضیات حوزه مورد مطالعه، روشهای مختلف اجرای پروژه تدوین میشود. این مجموعه از گزینهها براساس معیارهای اصلی مطالعه مورد بررسی و مقایسه قرار خواهند گرفت. در نهایت مقایسه زوجی گزینهها براساس معیارهای مرتبط، ماتریس W2 محاسبه خواهد شد.در این مقاله گزینه ها به شرح ذیل می باشند:
.8 تاسیسات و تجهیزات مکانیکی
.2 تاسیسات و تجهیزات الکتریکی
.8 تجهیزات الکترونیکی
.7 سایر
گام سوم: تعیین اولویتهای کلی
گام چهارم: آزمون سازگاری
(5 مقایسه و تعیین اولویت معیارهای اصلی براساس هدف
با مقایسه زوجی معیارهای اصلی براساس هدف، ضریب اهمیت هر یک از معیارهای اصلی محاسبه می شود. برای این منظور از نظر 15 کارشناس استفاده شده است و با استفاده از تکنیک میانگین هندسی و
نرمالسازی مقادیر بدست آمده، بردار ویژه محاسبه گردیده است. طبق گفته ساعتی و اکزلًٌ زمانی که از دیدگاه بیش از یک کارشناس استفاده میشود بهترین راهکار استفاده از میانگین هندسی نظرات کارشناسان است. بنابراین با استفاده از تکنیک میانگین هندسی و نرمالسازی مقادیر بدست آمده، بردار ویژه محاسبه گردیده است. اعداد بدست آمده ضریب اهمیت هر یک از معیارهای اصلی را نشان میدهد. محاسبات انجام شده در جدول 1-5 ارائه شده و بردار ویژه نیز به صورت W1 نمایش داده شده است.
بر اساس جدول 1-5 بردار ویژه اولویت معیارهای اصلی به صورت W1 خواهد بود.
بر اساس بردار ویژه بدست آمده:
معیار مصرف و هزینهی انرژی با وزن نرمال شده 0/263 از بیشترین اولویت برخوردار است. معیار امنیت ، ایمنی و راحتی ساکنان با وزن 0/220 در اولویت دوم قرار دارد.
معیار پدافند غیرعامل و مدیریت بحران با وزن نرمال 0/162 در اولویت سوم قرار دارد. معیار اثرات زیست محیطی با وزن نرمال 0/140 در اولویت چهارم قرار دارد.
معیار نگهداری، تعمیزات و پایش دائمی با وزن نرمال 0/133 در اولویت پنجم قرار دارد.
ودر نهایت معیار قابلیت کنترل از راه دور با وزن نرمال 0/082 در اولویت آخر قرار گرفته است.
همچنین نرخ ناسازگاری مقایسههای انجام شده 0/092 بدست آمده است که کوچکتر از 0/1 میباشد و بنابراین میتوان به مقایسههای انجام شده اعتماد کرد.
-1-5 مقایسه و تعیین اولویت گزینه ها
در گام دوم از تکنیک AHP گزینه های نهایی به صورت زوجی مقایسه شوند.
-1-1-5 تعیین اولویت گزینه ها بر اساس معیار اثرات زیست محیطی
همانطور که پیشتر گفته شد تعداد گزینه ها 4 عدد می باشد بنابراین برای اولویت بندی گزینه ها به تعداد 6 مقایسه زوجی نیاز است. محاسبات انجام شده برای تعیین اولویت گزینه ها بر اساس معیار اثرات زیست محیطی در جدول شماره 2-5 ارائه شده است.
بر اساس بردار ویژه بدست آمدهتمعیار اثرات زیست محیطی)
گزینه تاسیسات مکانیکی با وزن نرمال شده 0.289 در اولویت اول میباشد.
گزینه تاسیسات الکترونیکی با وزن نرمال شده 0.268 در اولویت دوم میباشد.
گزینه سایر تاسیسات با وزن نرمال شده 0.266 در اولویت سوم میباشد.
گزینه تاسیسات الکتریکی با وزن نرمال شده 0.176 در اولویت آخر میباشد.
همچنین نرخ ناسازگاری مقایسههای انجام شده نیز برابر 0/069 بدست آمده است که چون کوچکتر از 0/1 میباشد بنابراین میتوان به مقایسههای انجام شده اطمینان کرد.
