بخشی از مقاله
*** این فایل شامل تعدادی فرمول می باشد و در سایت قابل نمایش نیست ***
برنامه ريزي چيدمان مناسب کارگاه هاي ساختماني براي حفظ ايمني و کنترل هزينه
چکيده
با بزرگ تر شدن و پيچيده تر شدن پروژه هاي عمراني، نياز به حفظ ايمني و يافتن روش هايي به منظور کاهش حوادث در کارگاه ها و نيز بهبود بهره دهي توليدي بيش از پيش احساس مي شود. جانمايي کارگاه هاي ساختماني نقش اصلي را در ايمني و بهره وري عمليات ساخت و ساز و موفقيت پروژه ايفا مي کند. از آن جا که ساخت و ساز يک طبيعت غير يک نواخت است لذا هر پروژه نياز به يک برنامه ي جانمايي مخصوص به خود دارد و به دليل وجود متغير ها و عدم قطعيت ها، طراحي جانمايي سايت نيز با مشکلتي همراه است. تا به امروز مسئله ي افزايش ايمني و کاهش هزينه ي جابه جايي منابع، به طور هم زمان با هم،کم تر ديده شده است در اين تحقيق سعي خواهد شد مروري شود بر شيوه ها و مدل هايي که تا به حال تغييرات و تحولتي اساسي به منظور بهينه يابي جانمايي در کارگاه هاي ساختماني و رسيدن به اهداف ذکر شده ايجاد و با استفاده از الگوريتم ژنتيک و نرم افزارهاي مربوطه، ارائه گرديده است.
.1 مقدمه
مطالعات زيادي در ارتباط با بهبود طراحي جانمايي ساختمان تاکنون صورت گرفته است. اين مطالعات شامل طيف وسيعي از روش ها و ابزارهاي تکاملي نظير شبکه هاي عصبي، شبيه سازي، سيستم هاي مبتني بر دانش، جامعه مورچگان و الگوريتم ژنتيک )ابزار مورد نظر در اين تحقيق( مي باشد که اغلب آن ها نيز بر بهينه سازي يک تابع هدف متمرکز بوده اند. اين تابع هدف، يا کمينه سازي مسافت هاي حمل منابع و به تبع آن کاهش هزينه است و يا بيشينه سازي ايمني و افزايش امنيت کارگاه ساختماني است. در بسياري از پروژه هاي واقعي اگر هرکدام از اين اهداف ناديده گرفته شوند تبعاتي را در پي خواهد داشت که ممکن است ناخوشايند باشد. در اين ميان تغييرات و تحولت اساسي را که در اين زمينه صورت گرفته است را مورد بررسي قرار خواهيم داد. ابتدا يکي از مدل هاي اوليه را که توسط طارق حجازي و عماد البلتاجي )٣٣٣٣( با استفاده از الگوريتم ژنتيک و با هدف صرفا کاهش جابه جايي و هزينه صورت گرفته است مورد بررسي قرار خواهد گرفت و در پي آن مدل خالد ال-ريز و احمد خلف ال )٥٠٠٢( را مورد ارزيابي قرار خواهيم داد که مسئله ي ايمني را نيز مد نظر قرار داده و به عنوان يک تابع چند هدفه به موضوع جانمايي کارگاه ساختماني، نگاه شده است. مثالي کاربردي از اين مدل، به فهم مساله کمک خواهد نمود. سپس در مدلي ديگر از خالد ال-ريز و هشام سعيد )٥٠٣٠( اثرات متقابل بين جانمايي کارگاه هاي ساختماني و کارايي سيستم امنيتي را براي سازه هاي زيربنايي و مهم، مورد بحث قرار خواهيم داد و علوه بر بحث ايمني، مسائل امنيتي را نيز وارد مدل خواهيم نمود.
٢. مدل اول
طارق حجازي و عماد البلتاجي در سال ٣٣٣٣ با استفاده از الگوريتم ژنتيک سعي در حل جانمايي استاتيکي کارگاه نمودند.
آن ها تلش کردند تا در مدل خود شکل و مرزهاي کارگاه ساختماني و اندازه وسايل موقتي و ثابت را در نظر بگيرند. آن ها با استفاده از نرم افزار"Excel" شرکت "Micro Soft" نمايي از کارگاه فرضي را در يک صفحه در نظر گرفتند به طوري که هر خانه ي صفحه نمايان گر واحد مساحت و يا مقسوم عليه کليه ي مساحت هاي وسايل کارگاه مي باشد. براي هر وسيله يک مساحت و دو اندازه در جهات عمودي و افقي در نظر گرفته شد. براي جانمايي هر وسيله يک نقطه ي مرجع در گوشه سمت چپ باليي وسيله معرفي مي - شود به طوري که مکان نقطه م رج ع در صفحه از رابطه ي[ شماره ستون )٣– شماره رديف( تعداد ستون ها] به دست مي آيد.
موانع و وسايل ثابت را نيز مي توان به همين روش در صفحه مشخص کرد.
٥.٣ روابط نزديکي بين وسايل
در اين مدل از يک روش کيفي براي نمايش فاصله ي دل خواه وسايل استفاده شده است. براي اين نمايش، مطلوبيت نزديکي
وسايل به همديگر به شش رده تقسيم و براي هر رده يک وزن نسبي نمايي با پايه ١ در نظر گرفته مي شود..
٥.٥ مدل سازي مسئله با الگوريتم ژنتيک
ساختار کروموزوم به صورت رشته اي از المان ها تعيين مي شود. به طوري که هر المان همان نقطه ي مرجع هر وسيله است.
طول هر کروموزوم برابر تعداد وسايل است. هر کروموزوم نمايان گر يک پاسخ ممکن براي مسئله است.
جهت ارزيابي هر ژن يک تابع تطبيق معرفي مي شود. مقدار تابع تطبيق برابر مجموع حاصل ضرب وزن يا مقدار نزديکي نسبي
هر دو وسيله در فاصله ي اقليدسي هر دو وسيله انتخاب مي شود. فاصله ي اقليدسي هر وسيله در فضاي دو بعدي از رابطه ي
به دست مي آيد. که در آن و مختصات مرکز هندسي وسيله مي باشند. با به دست آوردن فاصله ي بين هر دو وسيله، مجموع فاصله رفت و آمد )تابع هدف( در يک جانمايي با n وسيله از رابطه ي قابل محاسبه است که در آن Rij وزن نسبي تقريبي دو وسيله ي مي باشد.
مدل جانمايي ارائه شده و روندهاي الگوريتم ژنتيک پيشنهادي در يک صفحه گسترده، جهت ارائه ي بهتر پروسه و خودکار کردن طرح جانمايي، ارائه شده است. سيستم توسعه داده شده)سيستم طرح جانمايي کارگاه بر پايه تکامل(، EvoSite ناميده شد. اين سيستم شامل يک ماکرو براي به کد کردن الگوريتم ژنتيک، يک نمايه ي همساز با کاربر و اجزاء ديگر است .[١]
٣. مدل دوم
خالد ال-ريز و احمد خلف ال در سال ٥٠٠٢ با ارائه ي مدلي که قابليت بيشينه سازي ايمني ساختمان و کمينه سازي هزينه ي جابه جايي مواد و مصالح را دارا بود فعاليت خود را در اين زمينه آغار نمودند و در سال هاي بعد از آن، با ارتقاي مدل و به کارگيري آن در سايت هايي ديگر از جمله فرودگاه به کار خود ادامه دادند. الگوريتم ژنتيک ابزاري است که در حل مسئله ي جانمايي، از آن بهره گرفتند و هر دو ژن متوالي در هر کروموزوم را نمايان گر طول و عرض مرکز ثقل وسايل و تجهيزات موقتي قرار دادند.
مدل ارائه شده شامل ١ مرحله ي اصلي مي باشد: ٣- فرموله کردن متغير هاي تصميم و بهينه سازي توابع هدف فوق الذکر
٥- شناسايي و ارضاي محدوديت هاي مسئله ١- پياده سازي مدل به عنوان يک الگوريتم ژنتيک چند هدفه
١.٣ بيشينه سازي ايمني
براي رسيدن به اين هدف، ١ عامل اصلي در نظر گرفته شده است: ٣- مکان يابي مناسب وسايل و تجهيزات موقت براي بهبود ايمني عملکرد جراثقال و کاهش تصادفات ناشي از سقوط اجسام ٥- کنترل مواد و تجهيزات خطرناک در کارگاه ١- کاهش تداخل در مسير هاي پرتردد منابع. بازه ي ايمني از ٠ درصد )براي عدم ايمني( تا ٣٠٠ درصد )ايمني کامل( در نظر گرفته شده است.
٣.١.١ ايمني عملکرد جراثقال
اگرچه جراثقال ها در جابه جايي مواد و تجهيزات سنگين نقش به سزايي دارند اما آمار نشان مي دهد سقوط جراثقال ها و سقوط اجسام، يکي از دليل مهم تصادفات ساختماني است. مدل، بر مبناي اين دو عامل يعني سقوط جراثقال و سقوط اجسام، زمين کارگاه ساختماني را به ١ناحيه تقسيم بندي و براي هر ناحيه با توجه به حساسيت تجهيزات نسبت به سقوط اجسام ( ) و نيز نسبت ريسک مورد انتظار سقوط اجسام به سقوط جراثقال( )، فرمولي ارائه کرده است. در نهايت با توجه به تعداد تجهيزات ( ) و تعداد جراثقال ها ( )، معيار ايمني جراثقال ( ) را به دست آورده است. ساير پارامترها در شکل )٣( مشخص شده است.
٣.١.٢ کنترل مواد خطرناک
مواد خطرناک شامل مواد منفجره و دستگاه هاي انفجاري، مواد قابل اشتعال مانند سوخت ماشين آلت، مواد سمي مانند مواد فرار قير، منابع تشعشعات مضر و ولتاژ الکتريکي بال و ... است. به عنوان مثال تجهيزات الکتريکي مي بايست از منابعي که احتمال جرقه ايجاد مي کنند، دور نگه داشته شوند. معيار کنترل خطر ( ) با استفاده از درجه ي خطر و وزن کنترل خطر مربوط به آن
( ) و نيز فاصله ي بين تجهيزات ( ) قابل محاسبه است)فرمول ١(. با توجه به اين که مقدار به دست آمده مقداري بين ٠ تا ٣٠٠ نمي باشد براي بي بعد کردن و قرار دادن در اين بازه، از طريق ( ) و ( ) که به ترتيب بيشينه و کمينه ي معيار کنترل خطر کسب شده در تمامي جواب هاي به دست آمده است، از طريق فرمول )٢(، اين مهم تحقق مي يابد.
٣.١.٣ تقاطع مسيرهاي حرکت
به منظور بهبود ايمني و کاهش ريسک تصادفات ناشي از برخورد ها در مسير هاي پرتردد، تعداد مسير هاي پرتردد ( ) و نقاط برخورد ( ) در اين مسير ها مي بايست شناسايي شود. معيار نقطه ي برخورد( )، معياري است که اثر برخورد هاي بين سيرهاي
پرتردد را به صورت درصدي بيان مي دارد.
با وزن دهي به هريک از سه معيار ايمني فوق بسته به تجربه ي طراح، تابع هدف ايمني ما به صورت زير خواهد بود:
١.٥ کمينه سازي هزينه ي منابع
دومين تابع هدف، با دانستن تعداد سفر هاي يک طرفه جريان کار بين تجهيزات و ( )، هزينه ي ساعتي جا به -
جايي جريان کار بين دو تجهيزات ( ) و سرعت جابه جايي جريان کار ( ) قابل دسترسي است.
١.١ محدوديت هاي بهينه سازي
شامل محدوديت هاي مرزي و هم پوشاني است.شکل )١( اين قيد ها و نحوه ي ارضاي آن ها را نشان مي دهد.
١.١ پياده سازي مدل
الگوريتم ژنتيک چند هدفه، در ١ گام اصلي به پياده سازي مدل مي پردازد که در مدل گذشته نيز تشريح گرديد:
٣- مقدار دهي اوليه ي نسل اول ٥- بررسي تابع تطبيق ١- انتخاب جفت ١- آميزش و جهش. همانند مدل قبل، اين مدل نيز با
