بخشی از مقاله
چکیده
امروزه، در صنایع مختلف، برای افزایش کارایی فرآیندها و سیستم، میتوان با انجام آزمایشهایی عوامل تاثیرگذار بر سیستم و میزان تاثیر آنها را بررسی نمود و تغییرات را در جهت دلخواه ایجاد و کنترل نمود و نیز میتوان با کاهش تغییرات، به افزایش ثبات سیستم کمک نمود. از اینرو، انجام این آزمایشات تاثیر بهسزایی در صنعت خواهد داشت، چرا که با استفاده از آنها میتوان کارایی سیستم، کیفیت محصول و میزان اطمینان را افزایش داد. از سویی میتوان زمان و هزینههای اضافی را کاهش داد. در این مقاله، ابتدا با طراحی آزمایشها i آشنا خواهیم شد. مختصری به معرفی روش تاگوچی i i برای تنظیم پارامترها، و شناخت الگوریتم بهینهسازی فاخته i i i خواهیم پرداخت و در پایان، به تنظیم پارامترهای این الگوریتم برای مساله فروشنده دورهگرد i v میپردازیم.
مقدمه
در هر فرآیند یا سیستم تولیدی، همواره مقداری انحرافات کوچک در اثر عوامل غیر قابل کنترل v وجود دارد که باعث تغییرپذیری ذاتی هر فرآیند میگردد. در عین حال، عواملی نیز وجود دارند که دارای علل اکتسابی میباشند و باعث عدم ثبات در فرآیند میگردند. از اینرو، میتوان با انجام آزمایشهایی عوامل تاثیرگذار و میزان تاثیر آنها را بررسی نمود و تغییرات را در جهت دلخواه ایجاد و کنترل نمود و یا با کاهش تغییرات، به افزایش ثبات سیستم کمک نمود.
از اینرو، انجام این آزمایشات تاثیر به سزایی در صنعت خواهد داشت، چرا که به این ترتیب میتوان کارایی سیستم، کیفیت محصول و میزان اطمینان را افزایش داد و از سویی باعث کاهش زمان و هزینههای اضافی شد. به همین جهت، امروزه، این مساله، جایگاه ویژهای را در بررسیها به خود اختصاص دادهاست. روشهای مختلفی برای آزمایش وجود دارد: ✓ روش حدس بهترین پاسخ یک حدس اولیه در نظر گرفته میشود و بر مبنای مطلوب بودن یا نبودن، این روند ادامه مییابد.
✓ روش OFAT - one factor at a time -
روشی سنتی بوده که در آن فرد تحلیلگر، همه عوامل به غیر از یکی را ثابت در نظر گرفته و فقط آن عامل را تغییر میدهد تا به نتیجه مطلوب برسد.
✓ روش طراحی آزمایشها - DOE -
مطالعه توام چندین متغیر میباشد که در هر آزمایش، تغییراتی در چند عامل ایجاد می گردد تا با بررسی خروجی، تاثیر عوامل و تاثیر متقابل آنها مشخص گردد. روش مورد بحث در این تحقیق، روش طراحی آزمایشها می باشد که در ادامه بیشتر به آن میپردازیم:
طراحی آزمایشها، مجموعهای از آزمایشهایی میباشد که با تغییر آگاهانه در متغیرهای ورودی فرآیند انجام میگردند تا تاثیر و میزان این تغییرات در خروجی فرآیند مشاهده و بررسی گردد. این بررسیها با استفاده از تکنیکهای آماری انجام میگردد. طراحی یک آزمایش به صورت برنامه ریزی یک آزمایش با روشهای متفاوت است. هر عامل موجود در آزمایش میتواند مقدار مشخصی به خود بگیرد. طرح آزمایش، سطوح مختلف از یک یا چند عامل و یا ترکیبی از عوامل را در آزمایش به کار می گیرد. اساس این آزمایشات متغیرها میباشند که میتوانند کیفی یا کمی باشند.
این آزمایشات از این رو انجام می گردد تا اطلاعاتی درمورد فرآیند مورد نظر حاصل گردد. اگرچه این فعالیتها مستلزم زمان و هزینه میباشد اما انجام آزمایش های موثری که موجب کسب بیشترین اطلاعات و صرف کمترین زمان و هزینه گردد، می تواند مفید واقع گردد و از این رو امروزه برای بهبود کیفیت از این ابزار آماری استفاده میگردد، به این صورت که عوامل قابل کنترل ورودی را به طور سیستماتیک تغییر داده و اثر آنها را بر کیفیت نهایی بررسی میکنند. برای بررسی بهتر و رسیدن به نتایج مطلوب، بهتر است به سه اصل تکرار، تصادفیسازی و بلوکبندی توجه گردد:
➢ تکرار یک آزمایش به این منظور انجام میگردد تا اثر عوامل غیرکنترلی از آزمایش حذف یا کمرنگ گردد و دقت آزمایش افزایش یابد.
➢ تصادفیسازی کمک مینماید تا اثر ناشی از عوامل خارجی بر آزمایش کاهش یابد.
➢ بلوکبندی به منظور افزایش دقت صورت میگیرد و زمانی کاربرد دارد که همه عوامل یکسان بوده و فقط یک عامل میتواند نتایج آزمایشها را تحت تاثیر قرار دهد، پس عوامل همگن در یک بلوک قرار میگیرند. این آزمایشات آماری سبب میگردد که عوامل تاثیرگذار و میزان تغییرپذیری ناشی از هر عامل شناسایی گردد و در بهینهسازی فرآیند مورد توجه قرار گیرند. امروزه استفاده از طراحی آزمایشها باعث توسعه تولیدات، افزایش کارایی، کاهش هزینههای ناشی از تغییرات، افزایش کیفیت و در نتیجه افزایش اعتبار و جلب رضایت مشتری میگردد.
هدف طراحی آزمایشها، حداکثرسازی محتوای اطلاعات اندازهگیریها در زمینه تخمین پارامترهای مدل و حداقلسازی انحرافات از پارامترهای مورد اندازه گیری میباشد. انحرافات، مقیاسی برای نااطمینانی پارامترها میباشند که با فاصله اطمینان تقریبی معین میگردند. هدف طراحی آزمایشها، حداقلسازی انحرافات پارامترهای مورد تخمین میباشد. و بهطور کلی، هدف، یافتن کاراترین و اقتصادیترین روشهایی ست که اجازه میدهد تا به نتیجهگیری مناسب از نتایج حاصل از آزمایش برسیم.
-1-1 پیشینه موضوع
طراحی آزمایشها اولینبار در سال 1920 در حوزه کشاورزی مورد استفاده قرار گرفت. آقای رونالد فیشر vi اولین فردی بود که از آمار ریاضی برای طراحی آزمایشها استفاده نمود. در سال 1926 مقالهای تشریحی در زمینه اصول طراحی آزمایشها در شرایط غیرریاضی نوشت. در سال 1973 نیز، فدرر vi i و بالام vi i i یک کتاب شناسی دقیق در زمینه ادبیات مرتبط با طراحی آزمایش ها تا قبل از سال 1969 ارائه نمودند، که این مجموعه شامل 8000 منبع میباشد.
شکل .1 مراحل پیادهسازی DOE
-2 معرفی روش تاگوچی
روش تاگوچی یکی از روشهای تنظیم پارامترها و کنترل کیفیت i x بوده که توسط گرنیچی تاگوچی x توسعه یافتهاست. این روش در مراحل مختلف فرآیند و تولیدات در چرخه تولید مورد استفاده قرار میگیرد. این روشها در سه فاز از طراحی محصول مناسب میباشند: طراحی سیستم، طراحی پارامتر، طراحی تلورانس روش طرح آزمایش تاگوچی ابزار مهمی برای طراحیهای رباست میباشد. تاگوچی روشی ساده برای بهینه سازی عملکرد، کیفیت و هزینهها ارائه نمودهاست. واریانس هر اجرا در این روش دو ابزار اصلی استفاده شده در طراحی استوار عبارتند از:
✓ نسبت عوامل قابل کنترل به عوامل غیر قابل کنترل
✓ آرایههای متعامد که فقط تاکید بر تنوع آزمایشهای کیفی میکنند و از انجام آزمایشهای غیرضروری جلوگیری بهعمل میآورند. این روش، عوامل را به دو دسته تقسیم می نماید:
✓ عوامل قابل کنترل
✓ عوامل غیر قابل کنترل، که به عوامل اخلالگر معروفند. و هدفی که در این روش دنبال میشود، یافتن ترکیب بهینه مقدار فاکتورهای قابل کنترل میباشد.
-1-2 مراحل روش
.I شناسایی فاکتورهای قابل کنترل
.II تعیین سطحهای مناسب برای هر فاکتور
.III تعیین طرح آزمایش برای فاکتور قابل کنترل
.IV انجام آزمایشات
.V تحلیل آزمایشات برای یافتن بهترین ترکیب
-3 الگوریتم فاخته
در این بخش، به معرفی الگوریتم فاخته میپردازیم. مفهوم این الگوریتم از شیوه زندگی پرنده فاخته گرفته شده و مبتنی بر جمعیت میباشد. هدف، یافتن نقاط بهینه محلی و سراسری میباشد. ابتدا، محلهای سکونت آغازین ایجاد شده و پس از تعیین شعاع تخمگذاری و تشخیص لانههای میزبان، بهترین نقاط شناسایی شده و مهاجرت به سمت آن صورت میگیرد. این الگوریتم سال 2009 توسط شین او یانگ xi ودب ساوش xi i مطرح شد و در سال 2012 توسط رامین رجبیون مورد بررسی بیشتر قرار گرفت.
