تحقیق درباره محصولات کشاورزی و قابلیت اطمینان

بررسی کلی روش‏های طراحی بر مبنای عدم قطعیت در دسترس
استفاده از روش‏های طراحی بر پایه عدم قطعیت نیازمند آن است که عدم قطعیت‌های گوناگون مربوط به مسئله طراحی تشخیص داده‌ شده و مدیریت شوند.
برای دخالت دادن عدم قطعیت‌ها در فاز طراحی مفهومی یک سیستم، باید پس از مدل‌سازی ریاضی سیستم، عدم قطعیت‌ها را به متغیرهای طراحی ارتباط داد و عملیات بهینه‌سازی را تحت تأثیر عدم قطعیت انجام داد. ‏ شکل2-10 این موضوع را نشان می‌دهد[23].
روند کامل یک فرایند بهینه سازی تحت عدمقطعیت[23]
روش‌های قدیمی برای کاهش خطا در خروجی، از روش شش سیکما استفاده می‏کردند به‌طوری‌که یک انحراف استاندارد 6± بین مقدار میانگین و نزدیک‌ترین محدودیت مشخص در نظر می‏گرفتند. سابقه استفاده از روش شش سیکما به‌عنوان یک ابزار استاندارد در انحراف و تغییرپذیری به سال 1920 مربوط می‏شود زمانی که شیوارت اثبات کرد که استفاده از روش سه سیگما نیاز به تصحیح شدن دارد. در سال 1980 شرکت موتورولا با استفاده کردن از روش شش سیکما به بیش از 16 میلیون دلار صرفه‌جویی در هزینه دست یافت. در بیست سال گذشته روش‏های غیر‏قطعی برای رسیدگی به عدم قطعیت‏های طراحی گسترش یافتند. این روش‏ها می‏توانند به دو دسته با عنوان‏های روش‏های بر مبنای قابلیت اطمینان و روش‏های بر مبنای طراحی مقاوم تقسیم شوند[22, 26].
طراحی بر مبنای قابلیت اطمینان:
در طراحی بر مبنای قابلیت اطمینان، طراح سعی می‌کند تا طرحی را ارائه نماید که در آن، احتمال شکست مأموریت از یک مقدار مشخص کمتر باشد. بر این اساس طراح روند زیر را طی می‌کند:
تعیین قابلیت اطمینان موردنظر که معمولاً از سوی کارفرما تعیین می‌گردد.
حدس اولیه از چیدمان طرح
تخصیص قابلیت اطمینان به زیرسیستم‌ها و یا اجزا
تحلیل قابلیت اطمینان سیستم
بهبود قابلیت اطمینان تخصیص‌یافته به زیرسیستم‌ها
روش‏های بر مبنای قابلیت اطمینان توزیع احتمال پاسخ‏های سیستم را بر مبنای توزیع احتمال‏های معلوم از پارامترهای تصادفی تخمین می‏زنند و به‌طور عمده برای آنالیز ریسک به‌واسطه احتمال شکست یک سیستم به کار می‏روند. [6].
طراحی مقاوم:
یک مسئله طراحی مقاوم، طرحی را جستجو میکند که در آن شاخص عملکرد به تغییرات کوچک در کمیتهای نامعین حساسیت کمی داشته باشد. طراحی مقاوم کیفیت یک محصول را به‌واسطه کمینه کردن اثر منابع تغییرات و ناپایداری‏ها بدون حذف کردن این منابع بهبود می‏دهد. هدف آن متفاوت از روش‏های بر مبنای قابلیت اطمینان است و عملکرد متوسط را بهینه و تغییرات و ناپایداری‏ها را کمینه می‏کند درحالی‌که امکان‏پذیری قیدهای احتمالی را حفظ می‏کند. این به‌واسطه بهینه کردن محصول و فرایند طراحی به دست می‏آید تا اینکه حساسیت عملکرد به منابع گوناگون تغییرات و ناپایداری را کمینه کند. ازاین‌رو طراحی مقاوم روی توزیع احتمال نزدیک به حد واسط تمرکز می‏کند[6].
طراحی نامعین به دو گروه به نام‌های نوع یک و نوع دو تقسیم می‌شود. در طراحی مقاوم نوع یک هدف مینیمم کردن تغییرات ایجادشده توسط فاکتورهای نویز کنترل ناپذیر است. یک فاکتور نویز، یک پارامتر طراحی است که کنترل آن شدیداً هزینه‌بر یا غیرممکن است. فاکتورهای نویز معمولاً شامل فاکتورهای محیطی خارجی و فاکتورهای بار هستند. اغلب ممکن است که بتوان رفتار یک فاکتور نویز را با استفاده از انواع مختلف توزیع‌های احتمالی توصیف کرد. نوع دوم طراحی مقاوم علاقه‌مند به کاهش اثر تغییرات در فاکتورهای کنترل است که نوعی از پارامترهای طراحی هستند که طراح در انتخاب آن‌ها آزاد است. فاکتورهای کنترل معمولاً متغیرهای طراحی نامیده می‌شوند. مقاوم بودن طراحی نسبت به فاکتورهای کنترل اهمیت دارد زیرا طراح ممکن است فقط قادر باشد مقادیر متغیر طراحی را برای یک تلورانس معین تعیین کند و البته ممکن است این مقادیر به دلیلی بدتر شوند یا به سمتی سوق پیدا کنند.
به کمک طراحی مقاوم از نوع اول محصولی طراحی می‌شود که در سرتاسر محدوده وسیعی از شرایط قابل‌اجرا باشد. برای مثال یک موتور جت باید قادر باشد در محدوده وسیعی از تغییرات در شرایط اتمسفری به‌طور کارآمد کار کند. موتور باید قادر باشد برای محیط‌های با دمای بالا و ارتفاع برخاست زیاد تراست کافی تولید کند درحالی‌که در سطح دریا تحت شرایط هوایی سرد نیز باید بتواند به‌طور کارآمد عمل کند. طراحی مقاوم نوع دوم به طراح اجازه می‌دهد که بدون از دست دادن کیفیت محصول، تلورانس را روی فاکتورهای کنترلی افزایش دهد. در اصل طراح می‌تواند یک محدوده از مقادیر را برای متغیر طراحی انتخاب کند درحالی‌که کیفیت ثابت یا نزدیک به ثابت خواهد ماند. بنابراین این روش طراحی اجازه می‌دهد که از موادی با درجه پایین و ارزان‌تر استفاده کنیم ضمن آنکه کیفیت حفظ شود[6].
روش طراحی مقاوم برای بهبود بهره‌وری مهندسی ضروری است و اولین کار مربوط به سال 1920 است، زمانی که فیشر و یاتس یک روش طراحی آزمایش‏ آماری برای بهبود محصولات کشاورزی انگلستان ارائه کردند. در سال 1950 و اواخر 1960، تاگوچی شالوده‏ای از طراحی مقاوم را برای رسیدگی به چالش تولید محصولاتی با کیفیت بالا ارائه کرد. در سال 1980 او روش خود را در صنعت ارتباط تلگرافی آمریکا به کار برد و بعدازآن روش طراحی مقاوم تاگوچی به‌طور موفقیت‌آمیز در زمینه‏های صنعتی گوناگون مانند الکترونیک، صنعت خودروسازی، عکاسی و ارتباط مخابراتی از راه دور به کار گرفته شد[23].
‏ شکل2-11 نشان‌دهنده حوزه کاربرد هر یک از این دسته مسائل است. دو فاکتور اصلی برای کاربرد مطرح است: تواتر اتفاقات و اهمیت آن‌ها. سیستمی که هرروز دچار سوانح فاجعه‌آمیز شود کاربرد مهندسی ندارد. برای اتفاقاتی با احتمال رخداد زیاد و خطرات کم، طراحی مقاوم به کار می‌رود درصورتی‌که برای اتفاقات فاجعه‌آمیز و احتمال رخداد کم، طراحی با قابلیت اطمینان بالا موردنیاز است. به‌عنوان‌مثال یک هواپیما ازنظر آیرودینامیکی می‌بایست طراحی مقاوم داشته باشد زیرا در هر پرواز شرایط متفاوتی را تجربه می‌کند و نبود طرحی مقاوم ممکن است باعث افزایش هزینه پرواز گردد. لیکن چنانچه یک جزء سازه‌ای از هواپیما دارای قابلیت اطمینان کافی نباشد سرنوشت مسافران با مخاطره جدی روبرو است[6].
حوزه کاربرد مسائل طراحی مقاوم و طراحی بر مبنای قابلیت اطمینان[6]
یک موضوع قابل‌توجه در تمایز قائل شدن بین مقاومت و قابلیت‏اطمینان آن است که روش‏های ریاضی به‌کاربرده شده برای حل مسائل طراحی مقاوم به‌طور قابل‌ملاحظه‌ای از روش‏های به‌کاربرده شده برای حل مسائل بر پایه قابلیت‏اطمینان متفاوت هستند. روش‏های ریاضی برای روندهای طراحی مقاوم نسبت به آن‌هایی که برای روندهای طراحی بر پایه قابلیت‏اطمینان به کار رفته‏اند کمتر توسعه یافته‏اند و این کار هنوز به‌طور وسیع به مطالعات آکادمیک محدود شده است[23].
همان‌طور که پیش‌تر نیز توضیح داده شد در طراحی مقاوم به دنبال کم کردن اثر عدم قطعیت‌ها بر عملکرد سیستم هستیم. به همین دلیل نقطه طراحی در نقطه‌ای قرار می‌گیرد که ضمن آن‌که نقطه بهینه باشد، اما در صورت ایجاد عدم قطعیت‌ها، در عملکرد سیستم کمترین تاثیر ایجاد شود. این بدان معنی است که ممکن است نقطه طراحی بر روی مرز طراحی بیفتد. درحالی‌که در طراحی بر مبنای قابلیت اطمینان به دنبال فاصله گرفتن از مرزهای طراحی هستیم؛ یعنی با بررسی احتمال ایجاد عدم قطعیت‌ها، همواره نقطه طراحی را انتخاب می‌کنیم که ضمن بهینه بودن، حتی در صورت ایجاد عدم قطعیت، از مرز طراحی عبور نکند. ‏ شکل2-12 این موضوع را بیان می‌کند.
این نوشته در علمی ارسال شده است. افزودن پیوند یکتا به علاقه‌مندی‌ها.