بخشی از مقاله
پیشنهاد الگوی سیستم پشتیبانی تصمیم گیری در برآورد هزینه های انتخاب بهینه مصالح در ساخت سوله های صنعتی
چکیده
انتخاب بهینه مصالح جهت ساخت سوله های صنعتی به نحوی که کمترین هزینه را در مرحله ساخت بر پروژه تحمیل نماید، بسیار مهم و در عین حال پیچیده می باشد. به همین منظور جهت انتخاب مصالح مناسب، همواره بایستی یک سری معیارها در مراحل اولیه مدلسازی و سیستم پشتیبانی تصمیم گیری، لحاظ شود. در این مقاله تلاش شده است تا یک الگوی سیستم پشتیبانی تصمیم گیری (KDSMS) مبتنی بر دانش انتخاب مصالح در برآورد هزینه های اجرایی در ساخت سوله های صنعتی در مراحل اولیه طراحی پیشنهاد شود. سیستم پیشنهادی بر مبنای یک روش تصمیم گیری چندمعیاره MCDM (تکنیک رتبه دهی با تشابه روش حل ایده آل) برای انتخاب مصالح و بهینه سازی برآورد هزینه های اجرایی آنها می باشد. در واقع هدف اصلی این سیستم این است که یک ابزار برای مهندسان در طراحی و ساخت اجزای مختلف سوله های صنعتی ارائه دهد که قابلیت تخمین هزینه های اجرای سوله های صنعتی بتنی را در مراحل طراحی سازه دارا باشد. در مدل پیشنهادی، بایستی مجموعه ای از داده ها شامل هزینه اجرای کل اجزای سوله و سطح اهمیت انتخاب مصالح در این فرآیند مورد ارزیابی قرار بگیرد.
واژههای کلیدی: سیستم پشتیبانی، مصالح بهینه، سوله صنعتی، .KDSMS
-1 مقدمه
به طور کلی، روشها، مصالح و تکنولوژیهای متفاوتی برای طراحی سازه های صنعتی (سوله ها) وجود دارد که برخی از آنها براساس استفاده از مصالح بهینه و تکنولوژی های جدید ارائه شده اند .[1] از این رهگذر انتخاب مصالح یکی از پیچیده ترین فرآیندهای طراحی این سازه ها به شمار رفته و عموماً براساس کاتالوگ ها و استانداردهای موجود و تخصص های جنبی درخصوص انتخاب مصالح و از طریق سعی و خطا صورت می پذیرد .[2] این در حالی است که انتخاب مصالح مناسب می تواند عامل موثری در کاهش مصرف انرژی و هزینه محافظت از سازه ها باشد .[3] مدارک و شواهد موجود از تحقیقات گذشته نشان می دهد که کارفرمایان و پیمانکاران ساخت و سازها تمایل ویژه ای را به کاهش هزینه های احتمالی در پروژه های ساخت از خود نشان داده اند و حاضرند بهای بیشتری را برای این موضوع بپردازند .[4] براساس تحقیقات Karolides و همکاران (2006) و (2006) Woolley این حقیقت اثبات شده است که مقدار انرژی مورد نیاز در پروژه های عمرانی می تواند با بکارگیری و اجرای دقیق تر و انتخاب مصالح بهینه تر، تا حد قابل قبولی کاهش یابد 5] و .[6 برای این منظور مهندسان ساخت باید در طراحی های خود فاکتورهای مهمی را در جهت انخاب مصالح بهینه در نظر بگیرند تا بدین طریق خواست کارفرمایان در این زمینه تامین گردد. برای حل این مسئله به گونه ای که نیازها و خواسته های کارفرمایان و پیمکانکاران در نظر گرفته شود و منجر به توسعه پایدار در ساخت و ساز گردد، بایستی انتخاب مصالح براساس معیارها و فاکتورهای مهم و از پیش تعیین شده مورد ارزیابی قرار بگیرد .[7]
اثر قابل ملاحظه فعالیت های ساخت و ساز بر جنبه های زیست محیطی، اقتصادی و اجتماعی، پتانسیل آنها را در کمک به حفاظت از محیط زیست و پیاده سازی توسعه پایدار نشان می دهد. بنابراین توجه به بحث توسعه پایدار در هر بخش از پروژه عمرانی امری منطقی و البته ضروری به نظر می رسد.
به طور کلی رویکردهای متفاوت در انتخاب مصالح به اهداف مختلفی طبقه بندی می شوند؛ به عنوان نمونه، سیستم های مبتنی بر دانش و یا تخصصی با اهداف مختلفی برای انتخاب مصالح توسعه یافته اند. از آن جمله Chan در سال 2001 در تحقیق خود، معیارهایی را برای انتخاب مصالح جهت تامین پایداری و کاهش انرژی در پروژه های ساخت مطرح نموده است که عملکرد، تکنیک، اقتصاد و استراتژی از جمله مهمترین این معیارها بوده است .[8] همچنین Bascetin در سال 2003 روش تصمیمگیری را برای انتخاب تجهیزات و مصالح پایدار در پروژه های عمرانی بکار گرفته و بر این اساس به طبقه بندی مهمترین عوامل کیفی و کمی در انتخاب مصالح پرداخته است. وی طبقه بندی معیارهای اولیه را به هزینه و عملکرد تکنیکی آنها تقسیم بندی کرده و نتایج خود را در قالب الگویی ارائه نموده است .[9] علاوه بر این در مطالعه ای که در سال 2005 توسط Goldenberg و Shapira انجام شد لیستی از عوامل ملموس و نامشهود ارائه شده است. عوامل ملموس مشخصات تکنیکی، شرایط سایت و محیط زیست و هزینه و عوامل نالموس مانند کیفیت و ایمنی و قوانین و ضوابط را شامل می شود .[10] علاوه بر این Chan و Tong در سال 2007 بیان داشته اند که تصمیم گیری درخصوص انتخاب مصالح مناسب فقط مستلزم در نظر گیری هزینه و مشخصات مصالح نبوده و برای این منظور بایستی فاکتورهای زیست محیطی نیز مد نظر قرار بگیرند .[11] همچنین Chamzini و Yakhchali نیز در سال 2012 ، دو دسته از معیارهای طبقه بندی جهت انتخاب مصالح و تجهیزات پایدار شامل هزینه و عملکرد را در الگوی خود پیشنهاد نموده اند .[12]
تیم طراحی یک سازه بایستی در تمام مراحل طراحی، فاکتورهای مختلفی را در جهت انتخاب مصالح پایدار در نظر بگیرد که علاوه بر کاهش هزینه های احتمالی، خواسته های کارفرما را نیز در طرح ملحوظ نماید. برای حل این مسئله آنالیز ساده سازی شده و معیارهای مختلف کارشناسانه برای دستیابی به هدف مورد نظر بایستی بکار گرفته شود تا از این طریق راه حل بهینه ای برای سیستم پیشنهاد گردد که این روند آنالیز، همان تعریف کلی سیستم پشتیبان تصمیم گیری مبتنی بر دانش پروژه می باشد.
رتبه بندی مصالح پایدار با استفاده از تخصص های جنبی امری دشوار در سیستم های تصمیم های گیری مبتنی بر دانش پروژه به شمار می رود. براساس تحقیقات انجام شده، به وضوح روشن است که وجود تحقیقی جامع درخصوص انتخاب بهینه مصالح سوله که با خواسته های کارفرمایان تطابق داشته و از سوی دیگر هر دو جنبه تاثیر هزینه و پایداری را مد نظر قرار دهد، در مباحث مهندسی و مدیریت ساخت و صنعت سوله سازی خالی است. به منظور تحقق این امر، توسعه یک سیستم پشتیبان جهت ارزیابی مهمترین معیارهای انتخاب مصالح پایدار در این صنعت، مد نظر قرار گرفته است. از اینرو در پژوهش حاضر که با هدف تصمیم گیری و انتخاب تجهیزات مورد نیاز پروژه های سوله سازی با رویکرد بهینه سازی هزینه چرخه عمر و در نتیجه دستیابی به الگوی سیستم پشتیبانی تصمیم گیری در برآورد هزینه های انتخاب بهینه مصالح در ساخت سوله به انجام رسیده، پس از بررسی تحقیقات انجام یافته در این زمینه، به ارائه الگویی تحت عنوان سیستم پشتیبان تصمیم گیری مبتنی بر دانش برای انتخاب مصالح پایدار در سوله سازی1 یا به اختصار KDSMS پرداخته شده و بر این اساس مهمترین معیارها و عوامل در توسعه این سیستم ارائه گردیده است. هدف این الگو، پیشنهاد سیستم مناسب جهت انتخاب مصالح سوله و مدل وابسته به هزینه چرخه عمر مصالح در گام های اولیه طراحی سوله بهینه می باشد. این سیستم با اتخاذ سیستم رتبه بندی به وسیله حل بهینه و تصمیم گیری چندمعیاره(MCDM) 2 پیشنهاد شده و از جمله مزایای این الگو می توان به سادگی و سهولت کاریی آن جهت استفاده اشاره نمود.
-2 سوله و صنعت سوله سازی
سوله یا ساختمانهای صنعتی قابهایی هستند که در پوشش دهانه های بزرگ و در ساختمانهای صنعتی و کشاورزی مانند کارخانه ها، انبارها، آشیانه هواپیماها، سالنهای ورزشی، پارکینگ ها و غیره مورد استفاده قرار می گیرند. در سالهای قبل سیستم های خرپاسازی بسیار متداول بوده، اما هم اکنون سوله سازی به علت مزایای زیادی جایگزین آن گشته است. مهمترین مزایای سوله سازی بر سیستم خرپاسازی عبارتند از صرفه جویی در مصالح، مدت ساخت و استفاده بیشتر از فضاهای زیر پوشش؛ اگر بخواهیم از سوله یک تعریف کوتاه داشته باشیم، باید بگوئیم که سوله به سقف شیبداری گفته می شود که از جزئیاتی شامل ستون، رفتر، پرلین، استرات، وال پست، بادبند، سگراد، سینه بند، پیچ و مهره و سایبان تشکیل گردیده است. سولهبه دلیل کاربرد عمدتاً صنعتی از نظر طراحی با سایر سازه ها متفاوت است، خصوصا آنکه قاب ها در این نوع سازه ها کاملا متفاوت بوده و دارای شیب بوده و دهانه ها نیز نسبت به سایر سازه ها بزرگتر است. به دلیل بزرگ بودن ابعاد تیرها و ستون ها، جهت اجرای این سازه نمی توان از پروفیل های موجود در بازار استفاده نمود و باید اقدام به ساخت آنها کرد که اصطلاحاً به آن تیر ورق می گویند.
اطﻻعات اولیه جهت طراحی سوله های بتنی، تعیین دهانه، طول، ارتفاع و شیب سوله می باشد. همچنین جهت تهیه نقشه سوله می بایست مواردی همچون شیب، محل (بار برف، باد، زلزله)، بار مرده را تعیین نمود. مراحل ساخت سوله های بتنی به ترتیب شامل طراحی و تهیه نقشه، سوراخکاری و جاگذاری عناصر، مونتاژ، قطعه زنی و پوشش های روی بتن می باشد.
اولین سوالاتی که در مراحل اولیه طراحی و ساخت سوله توسط طراح و کارفرما بایستی مد نظر قرار گیرد، را می توان به شرح زیر برشمرد:
(1 نگرانی های کاربران درباره سیستم سازه های صنعتی (سوله) چیست و محدودیت های موجود در سیستم انتخابی به چه شکلی قابل مرتفع نمودن است؟
(2 طراحی و ساخت و اجرای یک سوله چقدر طول می کشد و آیا زمان ثابتی برای انتخاب و اجرا در این مرحله قابل تعیین خواهد بود؟
(3 وضعیت مالی کارفرما چگونه است و هزینه های چرخه عمر مربوط به قطعات و اجزای مختلف سوله به چه شکلی در روند طراحی و اجرای پروژه موثر است؟
(4 چگونه و با چه سیستمی می توان سوله ای طراحی نمود که در آن از مصالح بهینه استفاده شده باشد و مبانی توسعه پایدار ساخت و ساز در آنها رعایت گردیده باشد؟
بی شک، پاسخ به این سوالات از اولین مبانی طرح و اجرای یک سیستم سوله خواهد بود و برای این منظور لازم است که الگویی پیشنهاد گردد که هر یک از مبانی مذکور را به طور جزء به جزء مد نظر قرار دهد و معیارهای مختلف طراحی سوله را به صورت یکجا در طراحی در نظر بگیرد. برای این منظور باید به سیستم های پشتیبان تصمیم گیری مبتنی بر دانش پروژه روی آورد تا با ارائه الگویی از پیش تعیین شده، تمامی مبانی مذکور را در طراحی ملحوظ نماید.
-1-2 مبانی طراحی سوله های پیش ساخته
هدف از طرح و محاسبه سوله های پیش ساخته نیز مانند سایر سازه هایی که برای زیست و کار انسان ایجاد می شوند تأمین سه نقطه نظر اصلی زیر است :[13]
1. ایمنی:3 منظور از ایمنی سوله این است که مجموعه سازه سوله و اتصالات آن تحت اثر بارها و سربارهای حداکثر که احتمال اثرشان بر ساختمان سوله وجود دارد، آسیب ندیده و قابلیت بهره برداری خود را از دست ندهد. همچنین تحت اثر بارهای استثنائی، گسیخته نشده و فرو نریزد و این امر با استفاده از مصالح بهینه در ساخت سوله صورت پذیر است.
2. عملکرد مطلوب:4 منظور از عملکرد مطلوب سوله این است که سازه آن ضمن تحمل و انتقال بارها و سربارها، برای بهره برداری پیش بینی شده ساختمان ایجاد مزاحمت ننماید و ضمن بهره برداری، ترک خوردگی و تغییر شکلهای بیش از حد و شکست در آن رخ ندهد و به طور کلی احساس عدم امنیت ایجاد نکند.
.3 پایایی:5 مظور از پایائی سوله این است که با گذشت زمان در قابلیت های بهره برداری ساختمان سوله در نتیجه تقلیل کیفیت سازه، تنزل پیدا نشود و به عبارت دیگر در عملکرد رضایت بخش آن خللی وارد نگردد. تأمین پایائی سوله از طریق رعایت مشخصات فنی اجرائی، شامل کیفیت و حداقل مصالح مصرفی، بهینه بودن مصالح و ... امکانپذیر است.
-2-2 رویکرد مدلسازی هزینه چرخه عمر برای توسعه سیستم پشتیبان تصمیم گیری در انتخاب بهینه مصالح سوله انتخاب بهینه مصالح در ساخت سوله های صنعتی بسیار مهم و در عین حال پیچیده و خطیر می باشد و برای این منظور، بایستی یک سری معیارها حتما لحاظ شده و مد نظر قرار بگیرد. در این پژوهش یک روش تصمیم گیری در انتخاب مصالح برای اجرا ساخت سوله های صنعتی با نام سیستم پشتیبانی تصمیم گیری مبتنی بر دانش پروژه در انتخاب مصالح و تخمین هزینه (KDSMS) ارائه شده است.
این سیستم شامل داده هایی است که ابتدا برای ذخیره مصالح و سپس برای نگهداری کیفیت آنها ارائه می گردد و بر این اساس الگویی ارائه می دهد که در مراحل بعدی و پژوهش های آتی بتوان با استفاده از الگوی پیشنهادی براساس روشهای تصمیم گیری چندمعیاره همچون TOPSIS (تکنیک رتبه دهی با تشابه روش حل ایده آل ) برای نمونه های موردی جهت انتخاب مصالح و بهینه سازی هزینه ها در طراحی و ساخت و اجرای سوله های صنعتی مورد مطالعه قرار بگیرد. در واقع هدف اصلی این سیستم این است که یک ابزار پشتیبان برای مهندسان در اجزای مختلف سوله ارائه دهد تا قادر به تخمین هزینه سوله در مراحل طراحی آن باشند. مجموعه داده های مورد نیاز در ارائه الگوی پیشنهادی، شامل هزینه اجزای مختلف سوله و کل قطعات و المان های سوله، سطح اهمیت انتخاب مصالح و ... می باشد که از شرکت های عمرانی گردآوری شده است. در شکل زیر روش توسعه این سیستم نشان داده شده است.
به طور کلی بر اساس مطالعات انجام شده در تحقیق حاضر، اطلاعات کیفی مورد نیاز جهت انتخاب مصالح در ساخت المانهای مختلف سوله به 8 پارامتر ارائه شده در جدول (1) طبقه بندی می گردد. در این جدول اطلاعات مربوط به معیارهای انتخاب مصالح، مقدار واحد هر یک از معیارها و زیرالمان مورد استفاده در سوله ارائه شده است.
-3-3 هزینه چرخه عمر مصالح انتخابی در سوله سازی
انتخاب روشهای انتخاب تجهیزات و مصالح، تا حد زیادی وابسته به تصمیمات مالی کارفرما در پروژه خواهد داشت. بطور معمول، بسیاری از پیمانکاران بزرگ در مقایسه با شرکتهای تولیدی کوچکتر که استطاعت مالکیت همه تجهیزات و مصالح را در ساخت و سازها را ندارند، تمایل به خرید تجهیزات متناسب با نیازهای توسعه پایدار را داشته اند. عوامل ارزیابی هزینه چرخه عمر (LCC) هزینه عناصری از ساخت یک ساختمان را شامل میشود که برای محاسبه هزینه های جانبی ساخت مهم میباشند. این فرآیند که مستلزم ایجاد سرمایه گذاری های زیادی است، در صورت انتخاب نادرست مصالح و تجهیزات و تخمین هزینه های اولیه آنها، علاوه بر تحمیل هزینه های هنگفت، ممکن است مصرف انرژی را افزایش دهد و مبانی توسعه پایدار را به خطر بیندازد. از اینرو می توان گفت که تحلیل هزینه چرخه عمر، نگرانی اصلی پیمانکاران میباشد.
یک نقص مشترک در انتخاب زمان آنالیز ، شکست در برابر تعریف دقیق مدت زمان مطالعه یا محاسبات مربوط به طراحی و اجرای سوله می باشد. بدین منظور توجه به موارد زیر بسیار در تحلیل هزینه چرخه عمر بسیار ضروری است:
طول عمر مفید سوله، میانگین عمر سوله، کمترین زمان عمر مفید بهره برداری از سوله، مدت زمان طراحی و مدت زمان سرویس دهی.
-3 روش تحقیق
در تحقیق حاضر به توسعه یک روش ارزیابی معیارها جهت انتخاب مصالح بهینه در صنعت سوله سازی و همچنین تخمین هزینه چرخه عمر مصالح در این سیستم پرداخته شده است. به همین منظور از روش تحقیقاتی کیفی و جمع آوری داده ها به روش توصیفی در این پژوهش بهره گرفته شده است. در این مرحله از تحقیق، اطلاعات منتشر شده در این راستا از نشریات، مجلات، کنفرانس، اطلاعات اینترنتی و سایر گزارش های تحقیقاتی مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته است. بر این اساس تمامی عوامل مرتبط با گزارشات و مقالات مربوط به انتخاب مصالح بهینه و پایدار ساخت و ساز در محل، فهرست شده و مورد بررسی دقیق قرار گرفته است. دستاوردهای روش تحقیق کیفی با داشتن اطلاعات پیش زمینه به منظور توسعه الگوی KDSMS برای انتخاب مصالح پایدار در ساخت سوله در محل می باشد. در شکل (1) متدلوژی بکار گرفته شده در تحقیق حاضر برای توسعه سیستم نشان داده شده است.
-4 سیستم KDSMS
-1-4 توسعه سیستم و ارائه پروسه مدلسازی الگوی پیشنهادی KDSMSM به طور کلی یک سیستم مبتنی بر دانش پروژه با استفاده از داده های وابسته و جمع آوری شده از ادبیات تحقیق و مصاحبه با خبرگان پروژه توسعه می یابد. به همین منظور پس از مطالعه پیش نیازهای لازم جهت ارائه الگوی KDSMS جهت انتخاب مصالح پایدار و تخمین هزینه چرخه عمر با استفاده از نظرات کارشناسان و خبرگان صنعت سوله سازی و همچنین ادبیات تحقیق، به توسعه سیستم مذکور پرداخته شده است. هدف اصلی توسعه این سیستم، ایجاد الگویی آسان به منظور سهولت اجرای روش TOPSIS در انتخاب مصالح بهینه، تخمین هزینه و فرآیندهای جانبی ساخت سوله می باشد.
