لینک پرداخت و دانلود *پایین مطلب*
فرمت فایل:Word (قابل ویرایش و آماده پرینت)
تعداد صفحه100
فهرست مطالب
مقدمه ..........................................................................................................................................................................
11
فصل یکم - معرفی برنامه ریزی فرآیند به کمک کامپیوتر(CAPP) و الگوریتم ژنتیک ..............................................
17
1-1- برنامه ریزی فرآیند به کمک کامپیوتر................................................................................................................
17
1-1-1- رویکرد بنیادی ..............................................................................................................................................
18
1-1-2- رویکرد متنوع ...............................................................................................................................................
18
1-2- الگوریتم ژنتیک.................................................................................................................................................
20
1-2-1-کلیات الگوریتم ژنتیک..................................................................................................................................
21
1-2-2-قسمت های مهم الگوریتم ژنتیک....................................................................................................................
23
1-2-2-1-تابع هدف و تابع برازش..............................................................................................................................
26
1-2-2-2- انتخاب......................................................................................................................................................
27
1-2-2-3- تقاطع.........................................................................................................................................................
28
1-2-2-4- جهش........................................................................................................................................................
32
فصل دوم- نمونه هایی از کاربرد الگوریتم ژنتیک در برنامه ریزی فرآیند به کمک کامپیوتر.........................................
34
2-1-بهینه سازی مسیر فرآیند با استفاده از الگوریتم ژنتیک...........................................................................................
34
2-1-1- توصیف توالی فرآیند.....................................................................................................................................
34
2-1-2- استراتژی کد گزاری.....................................................................................................................................
37
2-1-3- تجزیه و تحلیل همگرایی................................................................................................................................
38
2-1-3-1-همگرایی نزدیک شونده..............................................................................................................................
38
2-1-3-2-همگرایی با در نظر گرفتن احتمال................................................................................................................
40
2-1-3-3-همگرایی GAها در توالی سازی فرایندهای پشت سر هم.............................................................................
40
2-1-3-4-تعریف یک قانون.......................................................................................................................................
41
2-1-4-اپراتورهای ژنتیک...........................................................................................................................................
41
2-1-4-1-اپراتور انتخاب............................................................................................................................................
41
2-1-4-2- اپراتور تغییر و انتقال...................................................................................................................................
42
2-1-4-3- اپراتور جهش............................................................................................................................................
44
2-1-5- برقراری تابع تناسب.......................................................................................................................................
44
2-1-5-1- آنالیز محدودیت ها..................................................................................................................................
44
2-1-5-2- برقراری تابع برازش...................................................................................................................................
45
2-1-6-مثال................................................................................................................................................................
47
2-1-6-1-مثالهایی برای کاربرد این روشها .................................................................................................................
47
2-1-6-2-تاثیر پارامترهای متغیر بر روند تحقیقات ......................................................................................................
49
2-1-7-نتیجه گیری...................................................................................................................................................
50
2-2-روشی برای برنامه ریزی مقدماتی ترکیبات دورانی شکل محور Cاستفاده از الگوریتم ژنتیک.........................
51
2-2-1-مقدمه.............................................................................................................................................................
51
2-2-2-مدول های سیستمCAPP پیشنهاد شده........................................................................................................
54
2-2-3-تجسم قطعه...................................................................................................................................................
56
2-2-4-تولید توالی های ممکن..................................................................................................................................
58
2-2-4-1-الزامات اولویت دار..................................................................................................................................
58
2-2-4-2- الزامات تلرانس هندسی.............................................................................................................................
59
2-2-4-3- رابطه ویژگی های اولویت دار....................................................................................................................
60
2-2-5 بهینه سازی با استفاده از الگوریتم ژنتیک GA..................................................................................................
64
2-2-5-1- تابع برازش...............................................................................................................................................
67
2-2-5-2- الگوریتم ژنتیک......................... .............................................................................................................
68
2-2-6- نتایج و بحث...............................................................................................................................................
71
2-2-7-نتیجه گیری...................................................................................................................................................
71
فصل سوم: الگوریتم پیشنهادی برای کاربرد الگوریتم ژنتیک در طراحی قطعه به کمک کامپیوتر در محیط صنعتی .....
73
3-1-مقدمه................................................................................................................................................................
73
3-2-الگوریتم ژنتیک................................................................................................................................................
74
3-2-1-سیستم های تولیدی توزیع شده........................................................................................................................
74
3-2-2-نمایش طرح های فرایند...................................................................................................................................
75
3-2-3-جمعیت اولیه..................................................................................................................................................
76
3-3-تولید مثل..........................................................................................................................................................
76
3-3-1-ادغام...........................................................................................................................................................
76
3-3-2-دگرگونی و جهش.......................................................................................................................................
77
3-4- ارزیابی کروموزوم ...........................................................................................................................................
80
3-4-1- مینیمم سازی زمان فرایند................................................................................................................................
80
3-4-2- مینیمم سازی هزینه های تولید.........................................................................................................................
80
3-5- مطالعات موردی...............................................................................................................................................
81
3-5-1- CAPPسنتی................................................................................................................................................
81
3-5-2- CAPP توزیع شده.......................................................................................................................................
85
3-6- ارزیابی..............................................................................................................................................................
88
3-6-1- معیار اول.......................................................................................................................................................
88
3-6-2- معیار دوم.......................................................................................................................................................
89
فصل چهارم -نتیجه گیری....................................................................................................................................
90
فهرست شکلها
شکل2-10 تولید مجدد داخلی.....................................................................................................................
62
شکل 3-1- توصیف یک سیستم تولیدی توزیع شده....................................................................................
75
شکل 3-2- نمونه ای از یک طرح فرآیند...................................................................................................
75
شکل 3-3- اپراتور ادغام.............................................................................................................................
77
شکل 3-4- اپراتور جهش...........................................................................................................................
79
شکل 3-5-یک قطعه منشوری برای ارزیابی الگوریتم..................................................................................
81
شکل 3-6 تغییرات هزینه تولید در طی اجراهای مختلف...............................................................................
84
شکل3-7-یک قطعه منشوری شکل.............................................................................................................
85
فهرست جدولها
عنوان
صفحه
جدول2-1- استراتژی کدگذاری..............................................................................................................
37
جدول2-2 توالی سازی با استفاده از GAتحویل.......................................................................................
47
جدول 2-3- رابطه نوع ویژگی کدبندی ویژگی سلول ماشینکاری و کدبندی طبیعی GA.........................
48
جدول 2-4 ..............................................................................................................................................
49
جدول 2-5...............................................................................................................................................
50
جدول 2-6............................................... ...............................................................................................
50
جدول 2-7 ...............................................................................................................................................
61
جدول 2-8 توالی های اولیه.....................................................................................................................
64
جدول 2-9-جزئیات برای قطعه نمونه........................................................................................................
65
جدول 2-10- الگوههای اولویت و مجاورت.............................................................................................
65
جدول 2-11- جمیعت اولیه......................................................................................................................
66
جدول2-12-نسل بعد از تولید مجدد.........................................................................................................
68
جدول 2-13 -فرآیند ادغام........................................................................................................................
69
جدول 2-14- فرآیند جهش......................................................................................................................
70
جدول 2-15- توالی های بهینه/نزدیک بهینه..............................................................................................
71
جدول3-1- اطلاعات تولید......................................................................................................................
82
جدول 3-4-طرح فرآیند مطالعه موردی .................................................................................................
83
جدول 3-3- ماتریس تقدم و تاخر...........................................................................................................
83
جدول 3-2-منابع موجود در کارگاه تولید.................................................................................................
84
جدول 3-5- رابطه تقدم و تاخر برای مطالعه موردی...................................................................................
86
جدول 3-6- شاخصهای زمان و هزینه در سه کارخانه.................................................................................
87
جدول 3-7- منابع مورد استفاده در سه کارخانه..........................................................................................
87
جدول 3-8 توصیف هفت عملیات اصلی....................................................................................................
87
جدول 3-9 منابع موجود در عملیات ماشینکاری..........................................................................................
87
جدول 3-10- طرح فرآیند بر طبق ضابطه کمینه کردن هزینه تولید..............................................................
88
جدول 3-11 طرح فرآیند بر طبق ضابطه کمینه کردن زمان فرآیند..............................................................
89
مقدمه
در جهان صنعتی امروز، به تولید به عنوان یک سلاح رقابتی نگریسته می شود و سازمانهای تولیدی در محیطی قرار گرفته اند که از ویژگی های آن می توان به افزایش فشارهای رقابتی، تنوع در محصولات، تغییر در انتظارات اجتماعی و افزایش سطح توقع مشتریان اشاره کرد. محصولات در حالی که باید بسیار کیفی باشند، تنها زمان کوتاهی در بازار می مانند و باید جای خود را به محصولاتی بدهند که با آخرین ذائقه، سلیقه و یا نیاز مشتریان سازگار هستند. بی توجهی به خواست مشتری و یا قصور در تحویل به موقع ممکن است بسیار گران تمام شود. شرایط فوق سبب گردیده تا موضوع اطلاعات برای سازمانهای تولیدی از اهمیت زیادی برخوردار شود. از طرف دیگر، آخرین بررسی ها حاکی از آن است که استراتژی رقابتی مبتنی بر بازار خود نیز به تدریج در حال گذر است و چشم انداز استراتژیک رقابت در آینده مبتنی بر منابع خواهد بود. به عبارت دیگر در حالی که شرکتها امروزه موفقیت را در تبعیت و استفاده درست از قوانین، فرصتها و شرایط دیکته شده توسط بازار می دانند، استراتژی مبتنی بر منابع بر این موضوع تاکید دارد که منفعت و موفقیت بیشتر با اتکا بر مزیتها و منابع منحصر به فرد و قابل اطمینان شرکت و سرمایه گذاری به منظور توسعه و حفاظت از آنها حاصل خواهد شد.
البته منابع تولیدی مورد نظر تنها شامل سرمایه، زمین، ماشین آلات و تجهیزات نمی شوند، بلکه بنای تولید نسل آینده بر تاکید و توجه به اطلاعات، مدیریت دانش و توجه ویژه به مسئله آموزش افراد خواهد بود.
وضعیت به وجود آمده و تحولات صورت گرفته مذکور در حوزه فعالیتهای تولیدی، اگرچه خود حاصل به کارگیری گسترده و همه جانبه فناوریهای اطلاعاتی در این حوزه است، ولی در عین حال باعث توجه مضاعف سازمانها و شرکتهای تولیدی به مقوله اطلاعات و فناوریهای مرتبط با آن شده است. این تحقیق با هدف تبیین موضوع فوق به طور عام و تبیین بخش خاصی از آن به نام برنامه ریزی فرایند به کمک کامپیوتر صورت گرفته است. اهمیت این بررسی از آنجا ناشی می شود که چند سالی است در کشور، افزایش تعداد واحدهای تولیدی و به تبع آن تحقق نسبی فضای رقابتی باعث گردیده تا توجه تولیدکنندگان و شرکتهای صنعتی به کیفیت محصولات، افزایش سهم بازار و مسئله صادرات معطوف گردد. از همین رو به نظر مــی رسد دانستن تحولات صورت گرفته در بخشهای تولیدی جوامع پیشرفته می تواند در تعیین و شناخت بهتر مسیری که سازمانهای تولیدی و صنعتی کشور برای ارتقای توان رقابتی خود باید طی کنند موثر واقع شود. توسعــه های اخیر در حوزه فناوری اطلاعات به ویژه هوش مصنوعی و سیستم های خبره، وضعیت تولید در جوامع صنعتی را دگرگون ساخته است.
عصر فعلی را برخی عصر اطلاعات لقب داده اند. این نامگذاری شاید به این دلیل باشد که امروزه اطلاعات به جزء تفکیک ناپذیر زندگی بشر تبدیل شده است. اگرچه اطلاعات از دیرباز در زندگی بشر تاثیر بسزایی داشته و انسان برای تصمیم گیریها و طی طریق همواره محتاج به آن بوده است ولی آنچه که امروزه اهمیت آن را صدچندان کرده، شرایط نوین زندگی و افزایش سهم اطلاعات در آن است.
اختراع رایانه، امکان پردازش سریع و ذخیره حجم انبوهی از داده ها را فراهم آورد و پیشرفتهای بعدی در زمینه ارتباط بین رایانه ها و امکان تبادل داده بین آنها، تبادل و انتقال اطلاعات را در سطح وسیعی ممکن ساخت. این رویدادها به همراه سایر پیشرفتهای صورت گرفته در زمینه الکترونیک و ارتباطات اعم از میکروالکترونیک، نیمه هادیها، ماهواره و روباتیک به وقوع انقلابی در زمینه نحوه جمع آوری، پردازش، ذخیره سازی، فراخوانی و ارائه اطلاعات منجر گردید که شکل گیری فناوری اطلاعات حاصل این رویداد بود.
براساس تعریف، فناوریهای اطلاعاتی مجموعه ای از ابزارها، تجهیزات، دانش و مهارتهاست که از آنها در گردآوری، ذخیـــــره سازی، پردازش و انتقال اطلاعات (اعم از متن، تصویر، صوت و...) استفاده می شود.
در این میان نقش ابزارهای رایانه ای و مخابراتی به وضوح مشخص است. این فناوری به سرعت در حال رشد است و فعالیتها و سرمایه گذاریهای انجام شده در این زمینه به ویژه پس از ظهور پدیده اینترنت، بسیار چشمگیر است. دامنه علوم مرتبط با آن بسیار گسترده و وسیع بوده و مباحثی نظیر علوم رایانه و مهندسی نرم افزار، مخابرات، هوش مصنوعی، سیستم های اطلاعاتی مدیریتی، سیستم های پشتیبانی تصمیم، مهندسی دانش، فناوری چندرسانه ای، مدیریت اطلاعات، امنیت داده و اطلاعات، داد و ستد و ارتباطات انسان - رایانه، ارتباطات گروهی مبتنی بر رایانه، روباتیک و پایگاههای اطلاعاتی اینترنتی را شامل می شود. پرتوهای این فناوری نوین بسیاری از زوایای زندگی انسان را فرا گرفته است و بسیاری از علوم و موضوعها را تحت تاثیر خود قرار داده است.
امروزه موارد استفاده فناوری اطلاعات را می توان در آموزش، مدیریت و سازمان، پزشکی، تجارت، امور نظامی، تولید و صنعت، تحقیقات، حمل و نقل، کنترل ترافیک و صنعت نشر به وضوح مشاهده کرد.
جستجو به منظور یافتن راهی بهتر برای تولید قطعات، همواره عامل محرک و اساسی در خودکارسازی یا اتوماسیون بوده است. تعویض نیروی کار انسانی با ماشین را می توان ابتدایی ترین مرحله خودکارسازی تولید دانست که حدوداً در سال 1775 میلادی به وقوع پیوست و انقلاب صنعتی نقش موثری در رابطه با آن داشت. دستگاه تراش و نقاله ها نمونه هایی از مکانیزاسیون ایجاد شده بودند. روند اتوماسیون، در سال 1952 با ساخت اولین ماشین NC در دانشگاهMIT وارد مرحله جدیدی شد که مشخصه بارز آن عبارت بود از جایگزینی کنترل انسانی با کنترل خودکار ماشین. نوعی از اتوماسیون قابل برنامه ریزی بود که عملیات آن به وسیله اعداد و نشانه ها کنترل می شد.
در دهه 70، با ظهور رایانه های ارزانتر و کارآتر و پیشرفتهای الکترونیکی و مخابراتی، اتوماسیون های نقطه ای نیز به تدریج گسترش یافته و با پیوستن به یکدیگر تبدیل به اتوماسیون های گسترده تری به نام جزایر اتوماسیون شدند. جزایر اتوماسیون نشانگر مجموعه ای از زیرسیستم های یکپارچه خودکار شده در کارخانه هستند. سیستم های تولید انعطاف پذیر، سیستم مدیریت تولید، سیستم های یکپارچه جابجایی و انبارسازی مواد و سیستم های CAM وCAD نمونه هایی از جزایر اتوماسیون ایجاد شده هستند. انگیزه غایی، همانا خواست انسان برای افزایش هرچه بیشتر اتوماسیون در سیستم تولیدی به منظور دستیابی به بهره وری بالاتر است.
باادامه فعالیت و تحقیق بر روی جزایر اتوماسیون، این جزایر نیز به مرور توسعه پیدا کرده و شروع به همپوشانی و رقابت با یکدیگر کردند.
این مسئله به همراه جایگزینی تدریجی اندیشه سیستمـی و کل نگر به جای اندیشه جزء نگرانه، همچنین پیشرفتهـای صورت گرفته در زمینه فناوری اطلاعات باعث شد تا برخی به فکر یکپارچه سازی کلیـه عملیات تولیدی با یکدیگر بیفتند و به این ترتیب موضـوع «تولید یکپارچه رایانه ای» Computer Integrated Manufacturing = CIM)) مطرح گردید.
تولید یکپارچه رایانه ای اگرچه پایان تلاشهای محققان در خودکارسازی امور تولیدی و صنعتی نیست اما از آنجا که نمایانگر خودکارسازی و یکپارچه سازی کلیه فعالیتهای مرتبط با تولید به وسیله به کارگیری رایانه ها، روبات ها و شبکه های ارتباطی در درون یک کارخانه است دارای اهمیت بسیار زیادی است.
تولیدیکپارچه رایانه ای نوعی فناوری است که می تواند به هر صنعت وابسته شده و توسط آن صنعت هدایت شود، بدین معنی که هر صنعت برحسب مجموعه تجارب، نیازمندیها و موقعیتهای خاص خود، شرایطی ویژه برای تولید یکپارچه رایانه ای فراهم می آورد. از این رو، تعاریف و توصیفهای متفاوتی برای آن وجود دارد. در زیر نمونه هایی از توصیف های صورت گرفته ارائه شده است.
سیستم یکپارچه رایانه ای شامل رایانه ای کردن فراگیر و سیستماتیک فرایند تولیدی است. چنین سیستم هایی بااستفاده از پایگاه داده های مشترک، فعالیتهایی همچون طراحی به کمک رایانه، ساخت به کمک رایانه، مهندسی به کمک رایانه، انجام تست ها، تعمیرات و مونتاژ را یکپارچه می سازند.
(اسپریت، کمیسیون انجمن های اروپایی 1982) سیستم تولید یکپارچه رایانه ای عبارتست از به کارگیری یکپارچه اتوماسیون بر پایه رایانه و سیستم های پشتیبانی تصمیم گیری به منظور مدیریت فعالیتهای سیستم تولیدی، از طراحی محصول تا فرایند تولیدی و نهایتاً توزیع به انضمام مدیریت تولید و موجودی و مدیریت منابع مالی.
(هارن و براون 1984) سیستـم تولید یکپارچه رایانـه ای، پردازنـده های مواد و اطلاعات است که سه زیر سیستم اصلی آنها عبارتند از: سیستم فیزیکی کارخانه، سیستم تصمیم و سیستم اطلاعاتی.
(مایر 1990) تولید یکپارچه رایانه ای عبارت است از علم و هنر خودکارسازی بااستفاده از یکپارچگی حاصل از فناوری اطلاعات در فرآیندهای تولیدی. (یومانز و همکاران 1986)
با کمی دقت در توصیفها و دیدگاههای مذکـور در مورد تولیـد یکپارچه رایانـه ای مـــی توان به نقش و اهمیت اطلاعـات و فناوریهای اطلاعاتی در تحقق سیستم تولید یکپارچـه رایانه ای پی برد. به بیان دیگر، می توان گفت که این سیستم در طی روند توسعه فناوری اطلاعات به مانند فعالیت مهمی در کنار آن ظاهر گردیده و گسترش یافته است.
برای بررسی نقش فناوری اطلاعات در این سیستم بهتر است که ابتدا دیدگاه مذکور کمی شفاف تر شود. همانگونه که هارن، براون و شیونان در کتابشان اشاره می کنند، درک مسئله این سیستم بستگی به زمینه تجربی و دیدگاه اشخاص نسبت به آن دارد. از این رو است که نگرشها و دیدگاههای متفاوتی در رابطه با آن وجود دارد که آنها در اثر خود به برخی از آنها اشاره کرده اند. آنچه در اینجا به عنوان ملاک در نظر گرفته می شود، دیدگاهی است که خودهارن و همکارانش در مورد این سیستم ارائه کرده اند. این دیدگاه که در شکل یک نشان داده شده است به لحاظ جامعیت و نگرش سیستمی، مناسبترین دیدگاه از بین دیدگاههای موجود به نظر می رسد .
ارتباط نشانگر یکپارچگی مجموعه عملیات و نیز نشاندهنده مدار بسته بازخورد اطلاعات هستند. به طور خلاصـه، مـی توان گفت که تولید یکپارچه رایانه ای به معنی یکپارچگی جزایر اتوماسیون مرتبط با عملیات اداری - مالی، پشتیبانی مهندسی، مدیریت تولید و عملیات مربوط به سطح اجرایی است. این فرایند به وسیله ارتباطات رایانه ای و تسهیلات ذخیره سازی داده ها انجام می شود.
در گذشته طراحی قطعات و محصولات به صورت دستی و بااستفـاده از میزهای بزرگ و ابزارهای نقشــــه کشی انجام می گرفت و نقشه ها غالباً برروی کاغذ ترسیم می شدند. به همین سبب طراحیها عموماً وقت گیر و پردردسر بودند. همچنین در صورت ترسیم اشتباه و یا تغییر طرح، اصلاح و رسم مجدد نقشه ها زمان زیادی را به خود اختصاص می داد. این مسئله در مواردی که محصول از قطعات متعدد و پیچیده برخوردار بود نمود بیشتری داشت. نگهداری نقشه ها و مراقبت از آنها نیز مسئله دیگری بود که هم فضای زیادی را می طلبید و هم زمان قابل توجهی را برای کدگذاریبایگانی و بازیابی مجدد به خود اختصاص می داد. بااین همه این نقشه ها تنها نمایانگر شکل و وضعیت هندسی و مکانی قطعات نسبت به یکدیگر آن هم به صورت دو بعدی بودند.
به تدریج با بکارگیری رایانـه در امر نقشــه کشی و ایجاد و توسعه نرم افزارهای CAD ، تحولی در امور طراحی به قوع پیوست. کاهش خطاهای طراحی و تولید، ایجاد تناسب میان نقشه و روشهای تولید، تشخیص آسان روابط اجزای قطعه در مرحله تحلیل، تسهیل در آمــاده سازی مستندات و بهبود یا افزایش استانداردهای طراحی از مزایای طراحی به کمک رایانه بودند.
امروزه باافزایش توان رایانه ها در ذخیره و پردازش داده و همچنین پیشرفتهای صورت گرفته در زمینه فناوریهای اطلاعاتی به ویژه هوش مصنوعی، امکانات و قابلیتهای سیستـــم های CAD به طور چشمگیری افزایش یافته است. نرم افزارهای پیشرفتهCAD امروزی، امکان ایجاد مدلهای توپر سه بعدی را بر
مقاله کاربرد الگوریتم ژنتیک در برنامه ریزی فرآیند به کمک کامپیوتر(CAPP) در محیطهای صنعتی مختلف
