وزارت علوم، تحقيقات و فناوري
دانشگاه علوم و فنون مازندران
پاياننامه مقطع کارشناسي ارشد
رشته : مهندسي صنايع- سيستمهاي اقتصادي و اجتماعي
عنوان:
مدلسازي پويايي سيستم براي ارزيابي و کنترل پايايي در سيستم نگهداري و تعميرات
استاد راهنما:
پروفسور ايرج مهدوي
استاد مشاور:
جناب آقاي حامد فضلالهتبار
دانشجو:
پگاه بصيرت
تابستان 1392
تقديم به
پدر و مادر عزيزم
که وجودشان، بهترين انگيزه و قلب پاک و مهربانشان، استوارترين تکيهگاه من است.
تقدير و تشکر
سپاسگزار معلماني هستم که انديشيدن را ميآموزند…
استاد راهنمايم
پروفسور ايرج مهدوي
و
استاد مشاورم
جناب آقاي حامد فضلالهتبار
چکيده
ارزيابي و کنترل پايايي، يکي از مسائل مهم و حياتي هر سيستم نگهداري و تعميرات است؛ به گونهاي که پايايي يک سيستم، ميتواند بيانگر ميزان توانايي آن در مواجهه با مسائل گوناگون باشد. هدف از اين مطالعه، ايجاد و توسعهي روشي جديد براي ارزيابي پايايي در يک سيستم نگهداري و تعميرات است. از اين رو، مجموعهاي از حلقههاي علّي و معلولي و نمودارهاي انباشت و جريان براي فهم و درک بهتر عوامل پويا در سيستم نگهداري و تعميرات به کار گرفته شده است. همچنين، از نمودار کنترل جمع تجمعي (CUSUM)، براي تعيين صحت عملکرد مدل، استفاده شده است و توانايي اين نمودار در شناسايي انواع تغييرات در پايايي، مورد تجزيه و تحليل قرار گرفته است.
از جمله عوامل مؤثر بر پايايي يک سيستم نگهداري و تعميرات ميتوان به ميزان تعميرپذيري تجهيزات و ماشينآلات، کيفيت سيستم نگهداري و تعميرات، ميزان استفاده از روشهاي نوين کنترل کيفيت، ميزان استفاده از برنامههاي بهبود پايايي، ميزان دستيابي به استانداردهاي بينالمللي، ميزان آموزش کارکنان، ميزان مهارت کارکنان، ميزان توانايي مواجهه با نيازهاي مشتريان، ميزان توانايي تشخيص تغيير در سيستم، ميزان رضايت مشتريان و … اشاره نمود.
کلمات كليدي: پويايي سيستم، پايايي، نگهداري و تعميرات

فهرست مطالب
عنوان صفحه
فصل اول: کليات پژوهش و ساختار پاياننامه1
مقدمه2
تعريف موضوع3
اهميت موضوع4
نگهداري و تعميرات5
نگهداري و تعميرات مبتني بر پايايي6
پايايي7
روشهاي ارزيابي پايايي8
روشهاي بهسازي پايايي9
اطلاعات پايايي9
روشهاي پيشبيني پايايي10
محاسبهي شاخصهاي پايايي11
تابع چگالي احتمال خرابي11
تابع پايايي11
تابع نرخ خرابي11
ميانگين فاصلهي زمان بين خرابيها (MTBF)12
ميانگين مدت زمان تعميرات (MTTR)12
قابليت دسترسي12
تابع پايايي به ازاي توابع توزيع مختلف13
پايايي سيستمهاي سري14
پايايي سيستمهاي موازي14
نقش تعميرات در پايايي14
پويايي سيستم15
بيان مسئله19
تدوين فرضيههاي پويا19
فرموله کردن20
آزمون و اعتبارسنجي مدل21
طراحي و ارزيابي سياست23
کنترل کيفيت آماري23
نمودار جمع تجمعي24
ماسک V24
روش جدولي جمع تجمعي25
فرضيات پژوهش27
هدف پژوهش27
روش پژوهش27
ساختار پاياننامه28
فصل دوم: مروري بر ادبيات موضوع29
مقدمه30
سيستم نگهداري و تعميرات30
پيشرفتهاي اخير در زمينهي نگهداري و تعميرات34
پايايي36
پويايي سيستم39
کنترل کيفيت آماري46
شکاف پژوهش47
نتيجهگيري48
فصل سوم: روش پژوهش49
مقدمه50
طراحي مدل پويا براي سيستم نگهداري و تعميرات50
بيان مسئله52
تدوين فرضيههاي پويا54
جدول متغيرهاي مدل58
نمودار علّت و معلول59
نمودار انباشت و جريان89
نتيجهگيري91
فصل چهارم: مطالعهي عددي92
مقدمه93
اجراي مدل شبيهسازي ارزيابي پايايي در سيستم نگهداري و تعميرات93
اعتبارسنجي مدل شبيهسازي ارزيابي پايايي در سيستم نگهداري و تعميرات96
تجزيه و تحليل با استفاده از نمودار CUSUM104
نتيجهگيري106
فصل پنجم: نتيجهگيري و پيشنهادها107
نتيجهگيري108
پيشنهادها109
مراجع110
مراجع فارسي111
مراجع لاتين111
فهرست شکلها
عنوان صفحه
شکل 1-1- نقشه استراتژي ارزيابي متوازن سيستم نگهداري و تعميرات6
شکل 1-2- فرآيند مدلسازي16
شکل 1-3- فرآيند مدلسازي در پويايي شناسي سيستم17
شکل 1-4- شکل پارامتري ماسک V23
شکل 1-5- نمودار وضعيت جمع تجمعي25
شکل 2-1- نمودار علّت و معلولي پژوهش دنيل و بنگت40
شکل 2-2- نمودار انباشت و جريان پژوهش دنيل و بنگت41
شکل 2-3- نمودار انباشت و جريان پژوهش ژانگ و ژيانگ42
شکل 2-4- نمودار انباشت و جريان پژوهش اوليوا و استرمن43
شکل 2-5- نمودار انباشت و جريان پژوهش دوآن و همکاران44
شکل 3-1- جايگاه سيستم نگهداري و تعميرات48
شکل 3-2 فلوچارت رويهي حل مسألهي پژوهش51
شکل 3-3- نمودار علّت و معلولي ارزيابي پايايي در سيستم نگهداري و تعميرات80
شکل 4-1- نتايج مدل شبيهسازي ارزيابي پايايي در سيستم نگهداري و تعميرات88
شکل 4-2- اثر تغيير تعداد برنامهي آموزش روي ميزان مهارت کارکنان90
شکل 4-3- اثر تغيير تعداد برنامهي آموزش روي بهرهوري کارکنان91
شکل 4-4- اثر تغيير تعداد برنامهي آموزش روي هزينهي آموزش92
شکل 4-5- اثر تغيير تعداد برنامهي آموزش روي کيفيت سيستم نگهداري و تعميرات93
شکل 4-6- اثر تغيير تعداد برنامههاي تبليغاتي روي تعداد مشتريان94
شکل 4-7- اثر تغيير تعداد برنامههاي تبليغاتي روي سهم بازار95
شکل 4-8- اثر تغيير نرخ تورم روي هزينهي مواد به ازاي هر ماشين96
شکل 4-9- اثر تغيير نرخ تورم روي قيمت محصول97
شکل 4-10- نمودار کنترل CUSUM با استفاده از دادههاي پايايي99
فهرست جدولها
عنوان صفحه
جدول 1-1- تابع پايايي به ازاي توابع توزيع مختلف12
جدول 1-2- اعتبارسنجي مدلهاي پويايي سيستم21
جدول 3-1- فرآيند مدلسازي سيستماتيک مسائل پويايي سيستم49
جدول 3-2- متغيرهاي تأثيرگذار بر مدل55
جدول 4-1- تعدادي از روابط حاکم بر مدل پويا در سيستم نگهداري و تعميرات86
فصل اول
کليات پژوهش
مقدمه
در طول ساليان بسياري، در اکثر سازمانها و شرکتها، تمامي تمرکز مديريت، بر فعاليتهاي توليدي بوده و به موضوع نگهداري و تعميرات (نت)1، به چشم يک سربار و مزاحم، نگريسته شده و اين نگرش، باعث شده است که فعاليتهاي نت، ناديده گرفته شود؛ امّا، در سالهاي اخير، سياستهاي سازماني و نيازمنديهاي کسب و کار، باعث شده تا مديران، به موضوع نگهداري و تعميرات، بيشتر توجه کنند. يکي از دلايل اصلي اين توجه، آن است که هزينههاي نت در سازمانها به يکي از هزينههاي اصلي، تبديل شده است. فراواني بسيار زياد هزينههاي بخش نت در کارخانهها، اين توان بالقوه را براي مديريت ايجاد كرده است تا با توجه به مقوله نت، جلوي بسياري از اين هزينهها گرفته شود.
از طرفي، جهاني شدن بازار و رشد سريع توانايي گردش اطلاعات، موجب افزايش رقابت جهاني شده است که در نتيجه، براي رقابت موفقيت‌آميز در محيط تجاري رقابتي و آشفته امروزي، سازمان‌ها به عنوان ابزاري براي تأمين سود رقابتي و بقا، روي رضايت مشتريان از طريق افزايش تأکيد بر کيفيت محصولات و خدماتشان، متمرکز شده‌اند که لازمهي اين امر، بهره‌گيري از روشهاي نوين نگهداري و تعميرات در صنايع مختلف است.
همچنين، مديران، امروزه براي بقا در مواجهه با مسائل محيطي بايد با پيچيدگي، تنوع و تغييرات روزافزون دست و پنجه نرم کنند. متدولوژي پوياييهاي سيستم در نتيجه تلاشهاي انجام شده براي بررسي و رفع موضوعات پويا و مرتبط با سياستهاي بلند مدت که هم در بخش عمومي و هم بخش خصوصي رواج دارد؛ شکل گرفت. پوياييهاي سيستم، متدولوژي مطالعه و مديريت سيستمهاي بازخوردي پيچيده مانند سيستمهاي موجود در حوزه کسب و کار و ساير سيستمهاي اجتماعي است [6].
در اين پاياننامه، يک سيستم نگهداري و تعميرات به همراه اجزاي آن، به طور جامع در راستاي پايايي با روش پويايي سيستم، مدلسازي شده و با استفاده از مطالعات شبيهسازي، نتايج کنترلي آن با کمک نمودار کنترل CUSUM، مورد تجزيه و تحليل قرار ميگيرد.

تعريف موضوع
در عصر حاضر، يکي از بنيانهاي اساسي در صنعت و توليد، بدون شک، تجهيزات و ماشينآلات است. از طرفي، افزايش بهرهوري و کارآيي توليد و دستيابي به استانداردهاي جهاني، حفظ و نگهداري از سرمايههاي ملي، رقابت در صحنههاي توليد و حضور فعالتر در بازارهاي داخلي و جهاني، بدون افزايش زمان قابليت استفاده و بهرهبرداري از تجهيزات و ماشينآلات و سيستمهاي توليد و همچنين، کاهش هزينههاي تعميراتي و زمان از کارافتادگي ميسر نخواهد بود. بنابراين، برخورداري از نظام نگهداري و تعميرات مناسب از مباحث مهم هر صنعت است. تحقق و عمل به نت موجب تداوم خطوط توليد، كاهش هزينه‌ها، مصرف قطعات يدكي، انرژي و نيز افزايش عمر مفيد ماشين‌آلات و كارايي‏ آنها خواهد شد. از علائم فقدان نت، كارايي‏ كم و سوددهي پايين است. نگهداري و تعميرات مانند ساير تجارت‌ها و سازمان‌ها، نه تنها اهداف مناسب را براي سطوح مختلف اجرا بلکه، روشهاي معمول را نيز براي دستيابي به اين اهداف مشخص مي‌كند [1].
امروزه، بسياري از مسائل و مشکلات جوامع بشري و سيستمهاي اقتصادي و اجتماعي ناشي از جزءنگري است. بر طبق تعريف، سيستم عبارت است از مجموعهاي از عناصر که بر روي يکديگر تعامل دارند. مشکل از جايي شروع ميشود که سيستم به عوامل اول تجزيه ميشود و با تمرکز بر جزئيات، در پي حل مشکل سيستم برآمده ميشود. غافل از اين نکته، که سيستم تجزيه شده فقط مجموعهاي از عناصر تفکيک شده است و خاصيت سيستم اوليه را که همان تعامل اجزا است، ندارد. اينجاست که لزوم نگاه کلگرايانه به سيستم مشخص ميشود. تفکر سيستمي، مجموعه مطالبي در مورد روش تفکر بر مبناي درک روابط علّت و معلولي مابين پديده هاي اطراف است. به کمک اين تفکر، درک بسياري از وقايع اطراف، سادهتر و آگاهانه ميشود. روش پويايي سيستم، از نوع مدلهاي شبيهسازي است كه در اين مدلها، وضعيت فعلي سيستم با توجه به روندها و رفتارهاي گذشته، مدل ميشود تا درك بهتري از رفتار سيستم واقعي حاصل شود [6].

اهميت موضوع
در طول دهه اخير، هزينهي تعمير و نگهداري در دوره‌هاي معين و به عنوان بخشي از هزينه‌هاي کل افزايش يافته است. در برخي صنايع، اين هزينه بخش اعظمي از هزينه‌هاي کل را تشکيل مي‌دهد. از طرفي، استراتژي تعمير و نگهداري به سمت بهبود کيفيت، کاهش هزينه، انعطاف‌پذيري تحويل و رضايتمندي مشتري سوق دارد. در حال حاضر، تعمير و نگهداري به عنوان فعاليتي سودمحور که در حين رخ دادن يك فعاليت، آن را کنترل مي‌کند؛ مورد توجه است که هدف آن، كم كردن اختلاف ميان هزينه‌هاي واقعي و هزينه‌هاي پيش‌بيني شده خواهد بود. به عبارت ديگر، هدف آن کاهش پيش‌بيني‌هاي بي‌اعتبار و نادرست است [1]. بنابراين، توجه به بحث نگهداري و تعميرات به منظور افزايش زمان قابل استفاده از سيستمهاي صنعتي و کاهش نرخ خرابي و از کار افتادگي آنها، امري لازم و ضروري است. از طرفي، رقابت شديد در اقتصاد جهان و انتظارات بالاتر مشتريان براي محصولات با کيفيت و پايايي بالا، نقش مهندسي پايايي را در رأس بيشتر تجارتها، قرار داده است.
همچنين، تحليلگران به دنبال پيدا کردن راهحلهاي واقعي مشکلات هستند. اغلب مديران به دنبال آخرين مدهاي مديريتي به عنوان نوشدارو ميگردند. متأسفانه، به علت وجود هزينهها براي سازمان و همچنين مديران، اين راهحلهاي مرتبط و ساده به ندرت به درستي در مواجهه با پيچيدگيها، تغيير و تنوع به کار گرفته ميشوند. اساساً، راهحلهاي ساده به علت تمرکز بر قسمتهاي مختلف سازمان به جاي کل آن و نيز به علت اينکه کلنگرانه و يا به اندازه کافي خلاقانه نيست؛ به شکست ميانجامد. بر مبناي کلنگري و خلاقيت موجود در تفکر سيستمي، مديران، اميدوارند تا با مسائل با پيچيدگي، تغيير و تنوع بيشتر، بهتر مواجه شوند.

نگهداري و تعميرات
نگهداري وتعميرات (نت)، دو مفهوم بسيار مهم و دو مقوله اساسي هستند که تحقق و عمل به آنها، موجبات بقاء و تداوم خطوط مختلف توليد و کاهش هزينهها را فراهم ميآورند. کليه فعاليتهايي را که براي حفظ شرايط اوليه دارائيهاي فيزيکي و آماده به کار نگه داشتن آنها، جهت استمرار فرآيندهاي پيشبيني شده، انجام ميشود؛ نگهداري وتعميرات مينامند. به طور معمول، نگهداري و تعميرات، به دو شکل زير، انجام ميگيرد [10]:
نگهداري و تعميرات پيشگيرانه2: اينگونه تعميرات، به صورت روزانه و مستمر، انجام ميگيرد. با انجام مستمر اينگونه فعاليتها، عيبهاي موجود در دستگاه، شناسايي و اصلاح ميشود تا به اين وسيله، از بدتر شدن وضعيت و از خرابي کل دستگاه جلوگيري شود.
نگهداري و تعميرات اصلاحي3: اين روش، در واقع بهبود تجهيزات و عوامل وابسته به آن، است كه به نوعي، ميتوان آن را مکمل تعميرات پيشگيرانه دانست.
اهداف اصلي نگهداري و تعميرات را ميتوان به شرح زير برشمرد:
بيشينه کردن دوره عمر مفيد تجهيزات و ماشين‌آلات
بيشينه کردن پايايي تجهيزات و ماشين‌آلات
بيشينه کردن کارايي کلي تجهيزات
کمينه کردن تعميرات اتفاقي تجهيزات
کمينه کردن هزينه‌هاي توقفات خطوط توليد بر اثر خرابي‌هاي دستگاه
نگهداري و تعميرات مبتني بر پايايي4
نگهداري و تعميرات مبتني بر پايايي، علم انتخاب فعاليت نت مناسب بر اساس پايايي مورد انتظار از سيستم و روشي است براي تشخيص عملياتي که بايد صورت گيرد تا مطمئن شويم هر تجهيز، تأسيس، ماشين يا فرآيندي، کار مورد انتظار را انجام خواهد داد. همانگونه که در شکل 1-1 مشاهده ميشود؛ توسعه و پذيرش نگهداري و تعميرات مبتني بر پايايي، به عنوان استانداردي براي پيشرفت استراتژي نت، قابليت کنترل هزينه‌هاي نگهداري و تعميرات را به مقدار زيادي افزايش ميدهد [1].

شکل 1-1- نقشه استراتژي ارزيابي متوازن سيستم نگهداري و تعميرات [1]
نگهداري و تعميرات مبتني بر پايايي، يک رويکرد تحليلي است که به اولويتبندي امور نگهداري و تعميرات و ماشينآلات کمک ميکند. از اطلاعات کاربرها، صنعتگران و کادر نگهداري آگاه و با تجربه بهره ميجويد و از طريق استفاده از فنون تجزيه و تحليل، نظير فنون زير به اجرا در ميآيد:
تجزيه و تحليل عوامل شکست و آثار آن
تجزيه و تحليل علت و معلول
تجزيه و تحليل ريسک
از اين روش، ميتوان براي متمرکز کردن تلاش در جايي که واقعاً بدان نياز است و در نتيجه، براي حداکثر بهرهبرداري از منابع استفاده کرد [15]. با ايجاد و نهادينهسازي اين نوع از نگهداري و تعميرات در سازمان ميتوان نسبت به شبيهسازي ايرادها و اشکالات محتمل در سيستم، تجزيه و تحليل براي هر حالت ممکن از خرابي دستگاهها و در نهايت، ارائه راهکارهايي جهت پيشبيني و پيشگيري از آنها اقدام نمود [14].
پايايي
در هر جامعه مدرن، مهندسان و مديران فني، مسئول برنامهريزي، طراحي، ساخت و بهرهبرداري از سادهترين محصول تا پيچيدهترين سيستمها هستند. از کار افتادن محصولها و سيستمها موجب وقوع اختلال در سطوح مختلفي ميشود و ميتواند حتي به عنوان تهديدي شديد براي جامعه و محيط زيست نيز تلقي شود. به همين خاطر، مصرفکنندگان و به طور کلي، جامعه انتظار دارند که محصولها و سيستمها، پايا، اطمينانبخش و ايمن باشند.
بايد به جاي تمرکز بر کاهش هزينهها بر افزايش پايايي متمرکز شد؛ زيرا، با بهبود پايايي، قطعاً هزينهها کاهش خواهد يافت. کاهش هزينههاي نگهداري و تعميرات، نتيجهي عمليات نگهداري مناسب و به موقع است. هدف نگهداري و تعميرات، بهبود پايايي تجهيزات است؛ زيرا، پايايي، منجر به کاهش هزينهها ميگردد؛ امّا، کاهش هزينههاي نگهداري و تعميرات، همواره، منجر به بهبود پايايي نخواهد شد.
نبايد اجازه داده شود که تجهيزات کارخانه، دچار عيب شود. در جهان رقابتي امروز، تحليلگران به دنبال پيدا کردن راهحلهاي واقعي مشکلات هستند. بر اساس الگوهاي نوين، خرابي اضطراري پذيرفتني نيست. در صورت آشنايي با روشهاي صحيح مواجهه با خرابيهاي اضطراري، ممانعت از وقوع اين خرابيها امکانپذير خواهد بود. ارتقاء پايايي، در يک روند آهسته، حجم کارهاي تعميراتي را به نگهداري تبديل مينمايد. افزايش پايايي، به حذف نيروي انساني، منتهي نميگردد و هرگز در تضاد منافع با نيروي انساني نيز نخواهد بود.
پايايي يا قابليت اطمينان، يکي از مهمترين مشخصههاي يک محصول و سنجشي از عملکرد آن نسبت به زمان است. يک تعريف رسمي از پايايي، به اين صورت بيان ميشود: پايايي، عبارت است از احتمال آنکه يک محصول براي يک دوره مشخصي از زمان -عمر طراحي- تحت شرايط کاري طراحي شده (مثل دما، بار، ولتاژ و …) بدون خرابي و به درستي و شايستگي فعاليت کند يا يک خدمت فراهم شود. به عبارت ديگر، پايايي، به عنوان واحد اندازهگيري ميزان موفقيت يک سيستم در انجام مطلوب وظيفه، در طول عمر طراحياش استفاده ميشود [2].
پايايي يک سيستم، مقدار بخصوصي است که بستگي به زمان دارد و هر چه زمان بگذرد؛ احتمال خرابي و عيب بالا ميرود [19]. معمولاً، پايايي به شکل تابعي نمايي از زمان است.
R=e^(-qt)
که در اين رابطه R، پايايي و q، نرخ خطا است. مقدار q، ميتواند متغير باشد؛ امّا، در مورد اکثر تجهيزات به شکل تجربي، ثابت شده است که ابتدا در زمان راهاندازي مقدار بالايي است و به مرور کاهش پيدا ميکند و در طي يک مدت بخصوص، اين مقدار ثابت باقي ميماند و پس از طي اين دوره، دوباره افزايش پيدا ميکند. مدت زماني را که ثابت است؛ عمر مفيد ناميده ميشود. در انتهاي عمر مفيد جهت جلوگيري از افزايش q، ميتوان با اعمال تعمير و يا سرويس مجدداً q را به مقدار ثابت خود برگرداند و بدين ترتيب، طول عمر مفيد افزايش پيدا ميکند.

روشهاي ارزيابي پايايي
با توجه به اينکه در هر مسئلهاي، شاخص مناسبي در بيان پايايي سيستم، منطبق بر مفاهيم کاربردي آن به کار ميرود؛ روشهاي ارزيابي مختلفي در ارتباط با شاخصهاي مناسب مسائل نيز وجود دارد. به طور کلي، دو روش عمده براي ارزيابي پايايي مطرح است [22]:
روش تحليلي: در آن اجزاي سيستم با استفاده از معادلات رياضي مدلسازي شده و شاخص مورد نظر بر اساس آن محاسبه ميگردد. از جمله روشهاي تحليلي مرسوم روش مدلسازي مارکوف است.
روش شبيهسازي: با شبيهسازي رفتار تصادفي سيستم به محاسبه شاخصهاي پايايي ميپردازند که مهمترين روش در اين گروه، روش شبيهسازي مونت کارلو است
روشهاي بهسازي پايايي
روشهاي اصلي بهسازي پايايي در يک سيستم به صورت کلي عبارتند از:
کيفيت
تجربهي نيروي انساني
کاربرد عناصر مازاد
ايجاد تنوع يا عضوهاي مازاد
نگهداري يدکي و اجراي تعميرات پيشگيرانه
اطلاعات پايايي
گردآوري اطلاعات از دو راه ميسر است:
آزمايشات تجربي
اطلاعات ضمن بهرهبرداري
اين اطلاعات در مرورهاي بعدي در طراحي، با ايجاد حلقهي بازگشت اطلاعات و براي بهسازي پايايي به کار ميروند. مطالعه روند تغييرات پايايي در يک سيستم در حال کار و گردآوري اطلاعات مناسب، داراي منافع متعددي از قبيل ارزيابي عملکردهاي قبلي و کاربرد آن براي پيشبيني آينده است.
روشهاي پيشبيني پايايي [14]
براي تحليل سيستمها، روشهاي متعددي ارائه شده است که برخي از آنها عبارتند از:
روش احتمال شرطي5
تحليل کاتست مينيمم6
روش تايست7
استفاده از نمودار درختي8
استفاده از نمودار منطقي9
استفاده از ماتريس اتصالات10
مدلسازي مارکوف
شبيهسازي مونت کارلو

محاسبه شاخصهاي پايايي
سيستم نگهداري و تعميرات نيز مانند تمامي سيستمهاي ديگر جهت اندازهگيري درصد موفقيت، نيازمند شاخص است که ميتوان از اين شاخصها براي تعيين قابليت يک دستگاه، يک دپارتمان يا يک خط توليد استفاده نمود. از مهمترين شاخصهاي پايايي، ميتوان شاخصهاي زير را نام برد.

تابع چگالي احتمال خرابي
احتمال اينکه متغير تصادفي پيوستهي بروز خطا T در فاصلهي زماني بين t1 و t2 باشد؛ به صورت زير تعريف ميشود:
P(t_1<T<t_2 )=?_(t_1)^(t_2)??f(t)dt (1) ?
که f(t)، تابع چگالي احتمال خرابي سيستم است.
تابع پايايي
پايايي به صورت زير تعريف ميشود:
R(t)=1-?_0^t??f(t)dt=?_t^???f(t)dt (2) ? ?
تابع نرخ خرابي
نرخ خرابي، عبارتست از نرخ بروز خطا در فاصلهي زماني بين t1 و t2 و به صورت زير تعريف ميشود:
?(t)=-(R(t+h)-R(t))/hR(t) =1/R(t) [-d/dt R(t)]=f(t)/R(t) (3)
ميانگين فاصلهي زماني بين خرابيها (MTBF11)
کاربرد اين اين شاخص، پيشبيني و تشخيص زمان تقريبي وقوع خرابي بعدي و به دنبال آن، برنامهريزي لازم براي مقابله با خرابي بعدي و انجام تعميرات مورد نياز است.
MTBF=T/n (4)
که در آن T، مجموع زمان در دسترس دستگاه و n، تعداد خرابيها است.
ميانگين مدت زمان تعميرات (MTTR12)
اگر فرض شود؛ يک سيستم که در n نوبت گذشته دچار خرابي شده و زمان لازم براي تعمير سيستم در نوبت j ، برابر T_j بوده است؛ آنگاه، متوسط زمان لازم براي تعمير آن برابر است با:
MTTR=(?_(j=1)^n?T_j )/n (5)
که در آن، T_j مدت زمان تعمير دورهي خرابي j و n، تعداد دفعات است.
قابليت دسترسي13
با توجه به اينکه اکثر ماشينها نميتوانند پيوسته در حال کار باشند و زمانهايي را در تعمير سپري ميکنند؛ بحث قابليت دسترسي، مطرح شده و به اين صورت تعريف ميگردد:
Availability=MTBF/(MTBF+MTTR) (6)
تابع پايايي به ازاي توابع توزيع مختلف
هر يک از ماشينآلات و تجهيزات در سيستم نگهداري و تعميرات از يک تابع توزيع پيروي ميکنند که اين تابع، به خصوصيات کاري ماشين، نحوه ترکيب قطعات، فرآيند ساخت و ديگر مشخصات آن وابسته است. طول عمر تجهيزات با استفاده از اين توابع، قابل محاسبه بوده و بر همين اساس، احتمال خرابي در يک دوره زماني مشخص نيز تعيين ميگردد. تابع پايايي، به ازاي توابع توزيع مختلف، در جدول 1-1، نشان داده شده است.
جدول 1-1- تابع پايايي به ازاي توابع توزيع مختلف
تابع پاياييتابع توزيعR(t)=?_t^b??c.dt= (b-t)/(b-a)?
a= مينيمم
b= ماکزيمم
c= ثابت
يکنواختR(t)= 1/(??2?) ?_t^???e^(?-(t-?)?^2/(2?^2 )).dt?
µ= مينيمم
?= انحراف معيارنرمالR(t)= e^(-Lt)
L= نرخ خرابينمايي منفيR(t)= k.e^(-2kLt)+(1-k).e^(-2(1-k)Lt)
L= نرخ خرابي
K= پارامتر شکل توزيع نماييR(t)=e^(-nLt)
L= نرخ خرابي
n= تعداد زيرسيستمهاپوآسونR(t)=e^(?-(t/M)?^b )
b= پارامتر شکل توزيع
M= پارامتر ويژگي توزيعويبول پايايي سيستمهاي سري
سيستمي را که شامل n عنصر است در نظر بگيريد؛ اين سيستم را سري گويند؛ هرگاه، خراب شدن هر يک از عناصر آن، باعث خرابي سيستم شود. اگر، عناصر سيستم مستقل از زمان باشند:
R(t)= ?_(j=1)^j??R_j (t) (7)?
که در آن، R_j (t)، احتمال کارکرد صحيح ماشين j تا زمان t است.
پايايي سيستمهاي موازي
سيستم را موازي گويند؛ هرگاه، خراب شدن تمام عناصر باعث خرابي سيستم شود. شرط سالم بودن سيستم آن است که حداقل يکي از عناصر سالم باشند.
R(t)= 1-?_(j=1)^j?(1-R_j (t)) (8)
نقش تعميرات در پايايي
در بيشتر اوقات، تعميرات دورهاي ميتوانند از خرابي کامل و غير قابل پيشبيني قطعه جلوگيري کند و يا حداقل نرخ خرابي آنرا کاهش دهد. بدين جهت، ضروري است که عناصر سيستم، قبل از خرابي کامل با برنامهريزي مشخصي تعمير شوند. اثر تغيير زمان تعميرات دستگاهها را که معادل اضافه کردن هزينه و يا تعداد پرسنل است؛ ميتوان بر روي بهبود پايايي واحد بررسي نمود [18]. با آموزش پرسنل و صرف هزينههاي اندک ميتوان خطاي پرسنل و هزينه تعميرات را کاهش داده و درآمد توليد را بالا برد. ميتوان دستگاههاي حساس را مشخص نموده و سرمايهگذاريها در جهت رفع خطاهاي احتمالي اين دستگاهها سوق داد [10].

پويايي سيستم
مديران، امروزه براي بقا در مواجهه با مسائل محيطي بايد با پيچيدگي، تنوع و تغييرات روزافزون دست و پنجه نرم کنند. پيچيدگي، از طبيعت مسائل ناشي ميشود. مسائل، به ندرت به صورت منفرد حادث ميشوند؛ بلکه، به صورت مرتبط با مسائل ديگر در يک وضعيت به هم پيوسته پديد ميآيند. به اين ترتيب، با در نظر گرفتن آنها، مسئله، بزرگتر و ذينفعان بيشتري در مسئله دخيل ميشوند. نياز به تحليل پيچيدگيهاي سيستم، تفکري را در بين محققان و متخصصان سيستمها ايجاد کرده است که به تفکر سيستمي مشهور است. تفاوت اين شيوهي نگاه به مسائل، در مقايسه با روشهاي معمول و کارايي آن با استقبال پژوهشگران و سياستمداران مواجه شده است [7].
رويکرد سيستمي، نگاهي کلنگر و کلان به يک مسئله پيچيده اجتماعي، اقتصادي، سياسي يا مديريتي است که در آن، به طرز هنرمندانهاي ارتباطات اجزاي سيستم ديده ميشود و با يافتن بازخوردهاي موجود، رفتار سيستم با مشخصسازي ارتباطات علّي و معلولي تشريح ميگردد. مديران، با تفکر سيستمي ميدانند که راهحلهاي ساده در مواجهه با مسائل پيچيده به شکست ميانجامد. بر مبناي کلنگري و خلاقيت موجود در تفکر سيستمي، مديران، اميدوارند تا با مسائل با پيچيدگي، تغيير و تنوع بيشتر، بهتر مواجه شوند.
پويايي سيستم، يک ابزار مديريتي براي تصميمگيري در مورد سيستمهاي پويا است که با استفاده از مدلسازي رياضي، امکان شبيهسازي، فهم و درک سيستمهاي پيچيده را فراهم ميکند؛ به عبارت ديگر، روشي براي فهم رفتار پويا و مستمر در سيستمهاي پيچيده به شمار ميرود. پويايي سيستم بر پايهي دو رکن اساسي بنا نهاده شده است؛ اول اينکه، ديد اين روش به سيستمها در بستر زمان است. به عبارت ديگر، همواره بايد رفتار سيستم در طول زمان مورد بررسي قرار گيرد. رکن دوم، توجه به بازخوردها در هر سيستم است که تبادل اطلاعات بين بخشهاي مختلف سيستم را نشان ميدهد [3]. متغيرهاي حالت و نرخ که از اجزاي اصلي مدلهاي پويايي سيستم هستند؛ چگونگي ارتباط اجزاي يک سيستم را بر اساس حلقههاي بازخورد توصيف ميکنند. پس از مدلسازي، از نرمافزار کامپيوتري براي شبيهسازي شرايط مختلف سيستم استفاده شده و سناريوهاي مختلف تغييرات سيستم را در طول زمان، مشخص ميکنند. با توجه به اينكه در پويايي سيستم، مسائل و مشكلات جهان واقعي مدل ميشود؛ لذا، بايد مهارتهاي لازم جهت توسعه تفكر سيستمي كسب كرده و نحوهي درك رفتار سيستمهاي پيچيده و نحوهي استفاده از اين تكنيك را دانست.
با توجه به اين که اين روش در اين پژوهش مورد استفاده قرار ميگيرد؛ در اينجا به اختصار، مزاياي آن که علل انتخاب آن براي اين پژوهش بود؛ بيان شده است.
طراحي شده براي پاسخگويي به رفتارهاي پيچيده و غير خطي سيستمها
توان وارد کردن رفتار و ارادهي انساني در مدلهاي اين روش
به علت اينکه اساس آن بر رويکرد سيستمي است مفاهيم سيستمي که در مسائل پيچيده مديريتي فراوان ديده ميشود؛ در اين روش قابل درک است.
توان مدلسازي دانش و يادگيري در اين روش
عموميت روش
تعداد زياد و فزايندهي کاربران
ارائه جزئيات کمّي
ارتباط با سطح محتوايي سيستم
سادگي بهکارگيري مدل و وجود نرمافزارهاي مناسب
فرآيند مدلسازي، با شناسايي مشکل و تعريف مسئله آغاز ميشود و با مشاهدهي پديده به عنوان يک کل و استخراج رفتار مرجع آن که مبين تغييرات آن در گذشته است؛ پارهاي از مفاهيم در ذهن فرد مدلساز در قالب مدلهاي ذهني شکل ميگيرد که با کمک دانش سيستمي و همچنين، اطلاعات و دانش دريافتي از افراد صاحبنظر و مباني نظري موضوع پژوهش، مدلهاي ذهني را به گزارههاي قابل فهم که در قالب مدلهاي تشريحي بيان ميشوند؛ تبديل مينمايد که اين گزارهها، همان فرضيههاي پويا هستند.
پس از مرحله فرضيهسازي، متغيرهاي اصلي در قالب متغيرهاي مستقل و وابسته همراه با آنها و نحوهي تأثيرگذاري آنان بر يکديگر شناسايي شده و سپس، با طراحي يک مدل مفهومي از مسئله پژوهش به عنوان يک پديده، حلقههاي علّت و معلولي شکل ميگيرند. در ادامه، فرآيند تبديل پديده به مدل که سبب تکميل چرخه تصميمگيري نيز ميشود؛ نمودارهاي جريان که زيربناي مدلسازي رياضي در پويايي سيستم است؛ طراحي و ساخته ميشود.
در گام بعدي، متغيرهاي حالت، نرخ، واسطه و همچنين، بازخوردها و روابط بين متغيرهاي نرخ و حالت شناسايي شده و با اعمال مقادير به متغيرها و ثابتهاي مدل، فرمولها و مدلهاي رياضي نوشته شده که پس از اجراي مدل توسط نرمافزار، شبيهسازي صورت ميگيرد. بدين ترتيب، با بررسي روند تغييرات رفتار پديده در گذشته و با مشاهده ادامه روند اين تغييرات در آينده و انجام آناليز حساسيت روي متغيرهاي مدل، ضمن اعتبارسنجي آن، سياستهاي اجرايي مناسب پيشنهاد ميگردد [5]. شکل 1-2، فرآيند مدلسازي را در مفهوم پويايي سيستم نشان ميدهد [3].

شکل 1-2- فرآيند مدلسازي [3]

همانگونه که مشاهده ميشود؛ از نتايج هر مرحله، اطلاعاتي حاصل ميشود که ميتواند منجر به اصلاح و تجديد نظر در مراحل قبلي شود. اين ويژگي، ساختار بازخوردي در پويايي سيستم را بيان ميکند. فرآيند مدلسازي در پويايي سيستم به صورت شکل 1-3، نمود پيدا ميکند. اين فرآيند، در بر گيرنده تکرار دائمي بين آزمايشها و يادگيري در دنياي مجازي و تجربهها و يادگيري در دنياي واقعي است. استراتژيها، ساختارها و قوانين تصميم به کار رفته در دنياي واقعي را ميتوان در دنياي مجازي ارائه نمود و مورد آزمون قرار داد. تجربهها و آزمونهاي به عمل آمده، مدلهاي ذهني را تغيير داده و منجر به طراحي استراتژيهاي جديد و قوانين تصميمهاي جديد و اصلاحات بيشتر در هر دو مدل رسمي و ذهني منجر ميگردند. مدلسازي، چرخهاي مستمر بين دنياي مجازي و دنياي واقعي است. پويايي سيستم به دليل قابليت مدلسازي در افزايش تعداد پارامترها و تغيير پارامترها در افق زماني کوتاهمدت و بلندمدت از اهميت فوقالعادهاي برخودار است و ميتواند به عنوان يک ابزار قدرتمند در دست مديران قرار گيرد و از طرفي، چون مسئله به صورت يک سيستم کلي در نظر گرفته ميشود؛ نتايج آن، فراتر از بررسيهاي موردي براي هر کدام از اجزا خواهد بود [3].

شکل 1-3- فرآيند مدلسازي در پويايي شناسي سيستم [3]

فرآيند مدلسازي و تحليل حساسيتها در پويايي سيستمها به صورت گامهاي تقريباً استانداردي است که عبارتند از [3]:
بيان مسئله
مهمترين مرحله در مدلسازي، بيان مسئله است. در بيان مسئله، دو پارامتر اصلي مورد توجه عبارتند از:
اهداف: معمولاً، مدلساز توصيف اوليه مسئله را از طريق مذاکره با تيم کارفرما، بررسي دادههاي موجود در بايگاني، جمعآوري داده، مصاحبه و مشاهده مستقيم بر اساس اهداف اصلي تدوين و تعيين ميکند.
افق زماني: انتخاب افق زماني، به طور قابل ملاحظهاي، درک از مسئله را تحت تأثير قرار ميدهد. در مدلسازي بر اساس پويايي سيستم، معمولاً، افقهاي زماني بلندمدت، مدّ نظر قرار ميگيرد که اين، قدرت زيادي به مدل ميدهد [1].
تدوين فرضيههاي پويا
فرضيه پويا: به محض اينکه، مسئله طي يک افق زماني مناسب شناسايي و مشخص گرديد؛ مدلسازان بايد شروع به تدوين نظريهاي به نام فرضيه پويا به منظور شرح رفتار نمايند. فرضيه مورد نظر، بايد توضيحي از مشخصه پويايي مسئله بر حسب بازخوردهاي مهم و ساختار انباشت و جريان سيستم را ارائه نمايد.
جدول شرايط مدل: در اين جدول، متغيرهاي تأثيرگذار بر مدل، نمايش داده ميشود.
نمودار علّت و معلول14: در فرآيند مدلسازي بعد از تشخيص متغيرهاي مؤثر بر مدل در يک نمودار، ضمن تعيين روابط علّي بين دو متغير، جهت تأثير آنها مشخص ميگردد. به هر يک از ارتباطهاي علّي، يک علامت مثبت (+) يا منفي (-)، اختصاص داده ميشود. ملاک تعيين علامت يک اتصال علّت و معلولي، همجهت بودن يا ناهمجهت بودن تغييرات دو متغير است [31]. يک ارتباط مثبت بدين معنا است که وقتي افزايشي/ کاهشي در يک علت رخ ميدهد؛ آنگاه، معلول نيز بيشتر/ کمتر ازآنچه که قبلاً بوده است؛ افزايش/ کاهش مييابد [32]. نمودارهاي علّت و معلول، مجموعه مناسبي براي نشان دادن همبستگيهاي متقابل و فرآيندهاي بازخوردي هستند. اين نمودارها، در ابتداي پروژههاي مدلسازي به منظور دست يافتن به مدلهاي ذهني و همچنين، براي ايجاد ارتباط بين نتايج حاصل از مدلسازي به کار ميروند.
نمودار انباشت و جريان15: انباشتها و جريانها به همراه بازخورد، دو مفهوم اصلي در تئوري سيستمهاي پويا به شمار ميآيند. منظور از انباشت، در واقع، همان تجمعات است. انباشتها يا متغيرهاي حالت، نشاندهنده وضعيت سيستم هستند و حاوي اطلاعاتياند که بر اساس آن، تصميمات، اتخاذ و اقداماتي صورت ميگيرد. انباشتها، باعث ماندگاري اطلاعات در سيستمها ميشود و حافظهاي را براي آنها فراهم ميآورد [3]. متغيرهاي نرخ يا جريان، متغيرهايي هستند که باعث افزايش يا کاهش متغيرهاي حالت سيستم ميشوند. از ديدگاه رياضي، رابطه متغير حالت با متغير نرخ مانند رابطه انتگرال با مشتق است که در نمودارهاي علّت و معلولي، اين انباشتگي نمايش داده نميشود [29]. نمودارهاي علّت و معلول، بر ساختار بازخوردي يک سيستم تأکيد ميکنند و نمودار انباشت و جريان بر ساختار فيزيکي اساسي آنها. در واقع، نمودارهاي انباشت و جريان، همان حلقههاي علّي هستند که قابليت فرموله شدن را نيز دارند. اين نمودار، متغيرهاي حالت، نرخ و شيوه اتصال آنها را نشان ميدهد و براي نشان دادن ساختمان کلي سيستم و روابط اطلاعاتي جرياني در سيستم بسيار کارساز است [3].
فرموله کردن
پس از آنکه، فرضيهي پوياي اوليه، تدوين شد؛ بايد آن را



قیمت: تومان


پاسخ دهید