فصل اول: مقدمه و کلیات تحقیق………………………………………………. 2

1-1  مقدمه………………………………………………………………………… 2

 1-2 بیان مسأله اساسی تحقیق……………………………………………… 2

 1-3 اهمیت و ضرورت انجام تحقیق……………………………………………. 3

 1-4 جنبه جدید بودن و نوآوری در تحقیق……………………………………… 4

 1-5 اهداف مشخص تحقیق……………………………………………………. 4

 1-6 سؤالات تحقیق……………………………………………………………… 4

 1-7  تعریف واژه ‏ها و اصطلاحات فنی و تخصصی……………………………… 4

  فصل دوم: ادبیات و پیشینه تحقیق…………………………………………… 6

 2-1 مقدمه……………………………………………………………………….. 7

 2-2 تصمیم گیری…………………………………………………………………. 8

 2-2-1 مراحل تصمیم گیری…………………………………………………….. 10

 2-2-2  انواع تصمیم گیری……………………………………………………… 10

 2-2-3  روش های تصمیم گیری………………………………………………. 11

 2-2-4 انواع مدل های تصمیم گیری………………………………………….. 11

 2-3 تصمیم گیری چند معیاره………………………………………………….. 11

 2-3-1  انواع مدل های تصمیم گیری چند معیاره (MCDM)…………………. 12

2-3-1-1 تصمیم گیری چند هدفه (MODM)……………………………………. 12

2-3-1-2 تصمیم گیری چند شاخصه ( )……………………………………….. 12

2-3-1-3  انواع روش های تصمیم گیری چند شاخصه……………………….. 14

2-3-1-4  روش مجموع ساده وزین  (SAW)…………………………………… 15

2-3-1-5 دلایل بکارگیری تصمیم گیری چند معیاره…………………………….. 15

 2-3-1-6  لزوم تصمیم گیری چندمعیاره در پروژه ها و مسائل مختلف……… 16

2-4 جانمایی………………………………………………………………………. 16

2-4-1 مدل QAP…………………………………………………………………..

2-5 تفاوت بین الگوریتم های دقیق وهیورستیک ومتاهیورستیک………….. 20

2-6 الگوریتم ژنتیك………………………………………………………………… 24

2-6-1  تاریخچه……………………………………………………………………. 24

2-6-2  كاربرد های الگوریتم ژنتیك………………………………………………. 24

2-6-3 مزایای بكارگیری الگوریتم ژنتیك………………………………………….. 25

2-6-4 معایب الگوریتم ژنتیك……………………………………………………… 26

2-6-5 واژگان الگوریتم ژنتیك……………………………………………………… 26

2-6-6  مفاهیم كلیدی در الگوریتم ژنتیك………………………………………. 27

2-7 جمع بندی…………………………………………………………………….. 37

فصل سوم: روش تحقیق…………………………………………………………. 39

3-1 مقدمه……………………………………………………………………………39

3-2 روش تحقیق…………………………………………………………………… 39

3-3 سوالات تحقیق……………………………………………………………….. 41

3-4 اهداف تحقیق…………………………………………………………………. 41

3-5 روش های گردآوری اطلاعات………………………………………………….. 41

 3-6  اعتبار سنجی………………………………………………………………… 42

3-7  روش حل مدل…………………………………………………………………. 42

3-8 شیوه تجزیه و تحلیل داده ها…………………………………………………..42

3-9 جمع‌بندی……………………………………………………………………….. 42

 فصل چهارم: محاسبات و یافته های تحقیق……………………………………. 45

4-1  مقدمه………………………………………………………………………….. 45

4-2  داده های مورد نیاز مدل………………………………………………………. 45

4-3 محدوده زمانی ومکانی تحقیق………………………………………………. 45

4-4  داده های جمع آوری شده……………………………………………………. 45

4-5 حل مسئله QAP با بهره گرفتن از الگوریتم ژنتیک…………………………….. 53

4-6 نتایج حاصل از حل مسئله با بهره گرفتن از الگوریتم ژنتیک…………………. 57

 

 

4-6-1  نتایج حاصل از الگوریتم اول………………………………………………… 57

4-6-2 نتایج حاصل از الگوریتم دوم……………………………………………….. 65

4-6-3 مقایسه دو الگوریتم………………………………………………………… 73

4-7 استفاده از رویکرد تصمیم گیری چند معیاره در انتخاب استقرار برتر……… 75

4-8 جمع بندی……………………………………………………………………… 79

فصل پنجم: نتیجه گیری و پیشنهادات…………………………………………… 82

5-1 مقدمه………………………………………………………………………….. 82

5-2 تحلیل نتایج حاصل از حل مدل………………………………………………. 82

5-3  نتیجه گیری…………………………………………………………………… 90

5-4  پیشنهادات کاربردی………………………………………………………… 90

5-5  پیشنهادات تحقیقات آتی…………………………………………………. 91

منابع  و مراجع……………………………………………………………………. 92

پیوست اول شرح الگوریتم اول برای مسئله QAP……………………………..

پیوست دوم شرح الگوریتم دوم برای حل مسئله QAP……………………….

فصل اول: مقدمه و کلیات تحقیق

1-1- مقدمه

مسئله استقرار تسهیلات یکی از مسائل مهم دربرنامه ریزی تسهیلات است که درزمینه های مختلفی از قبیل سازمان­­های صنعتی، مدیریت بیمارستان وجانمایی­ خطوط تولید کاربرد دارد. تاکنون الگوریتم های زیادی برای حل این گونه مسائل پیشنهاد شده است بعضی از این الگوریتم ها فقط با داده های کیفی و برخی با داده ­های کمی کارمی­ کنند. ناتوانی درتأثیر دادن همزمان مقادیر کمی وکیفی باعث کاهش کیفیت طرح استقرارمی شود. به نوعی كه برخی از شاخص های كیفی مهم در استقرار وارد طرح نمی شود. همچنین دربعضی مواقع ممکن است که نتوان این مقادیر کمی وکیفی را به طور قطعی تعیین کرد. استفاده از نظریه مجموعه های فازی دربرنامه ریزی تسهیلات باعث می شود که بتوان با ترکیب داده ­های کمی وکیفی مؤثر برجانمائی، کیفیت طرح استقرار را بهبود داد [3].

در تحقیق پیش رو برای طرح جانمایی مناسب ساختمانهای دانشگاه از برنامه ریزی ریاضی و تصمیم گیری چند معیاره بهره می­گیریم تا بتوانیم بهترین جواب را از مقایسه نتایج بدست­آمده از این دو روش انتخاب کنیم. برنامه ریزی ریاضی به منظور در نظر گرفتن شاخص های كمی و تصمیم گیری چند معیاره به منظور در نظر گرفتن شاخص های كیفی مورد استفاده قرار می گیرد.

2-1- بیان مسأله اساسی تحقیق 

واژه جانمایی به مدلسازی، فرمولسازی و حل آن دسته از مسایلی اشاره دارد كه به دنبال یافتن بهترین مكان جهت استقرار مراكز و تسهیلات هستند. به عبارت دیگر جانمایی عبارتست از انتخاب جایی برای تسهیلات جدید. در واقع به منظور حل مسایل مكان یابی با توجه به شرایط متفاوت موجود در فضای مسئله، مدل­های بسیار متنوعی در کتب و پژوهش های گذشته به چشم میخورد که می توان بعد از شناسایی ویژگی­ها و عوامل موثر بر مسئله (اعم از اینکه جانمایی تک واحدی است یا چند واحدی و برای مکان صنعتی یا تجاری است و از این قبیل) با بهره گرفتن از یکی یا ترکیبی از مدل ها اقدام به حل مسئله مربوطه کرد. به عنوان مثال می توان از مدل های حداکثر پوشش، حداکثر تراکم، وزن دهی یا ارزش دهی به عوامل کیفی، مدل های تصادفی یا مبتنی بر احتمال و مدل های پویا نام برد. انجام مطالعات جانمایی درست و مناسب، علاوه بر تاثیر اقتصادی بر عملکرد تسهیلات، اثرات اجتماعی، زیست محیطی، فرهنگی و اقتصادی در منطقه محل احداث خود خواهد داشت. در ضمن ویژگیهای منطقه ای نیز به عنوان عوامل کلیدی موثر در تعیین محل در مسایل جانمایی محسوب می شوند.

همچنین در پژوهش های مختلف از مدل هایی از قبیل ترکیب تصمیم گیری چند معیاره وسیستم اطلاعات جغرافیایی[1] (GIS)، از مدل تحلیل پوششی داده ها (DEA) مدل برنامه ریزی خطی عدد صحیح و یا تلفیق تصمیم گیری چند معیاره و برنامه ریزی عدد صحیح مختلط،روش های تصمیم گیری چند معیاره فازی  و در نهایت از ادغام روش های مدل های تصمیم گیری چندمعیاره [2] (MADM) با مدل های تصمیم گیری چند هدفه[3] (MODM) در جهت حل مسئله جانمایی استفاده شده است.

در این تحقیق در نظر داریم با توجه به عوامل مختلفی که در چیدمان ساختمانهای دانشگاه موثراست رویه ای كه توانایی در نظر گرفتن معیارهای كمی و كیفی را داشته باشد پیشنهاد نماییم و با وضعیت فعلی مقایسه، و بهترین را انتخاب کنیم.

3-1- اهمیت و ضرورت انجام تحقیق

طراحی چیدمان تسهیلات یک تأثیراساسی درعملکرد کل سیستم دارد وهمیشه به عنوان یک نكته کلیدی برای بهبود بهره وری سیستم های تولیددرنظر گرفته شده است. مسئله جانمایی تسهیلات[1] (FLP) به طور کلی درمورد معیارهای کمی مانند شکل، هزینه انتقال مواد، مجاورت و تقاضای فضا ومعیارهای کیفی از قبیل انعطاف پذیری، همسایگی وکیفیت تمرکز دارد.

انتخاب محل مناسب تسهیلات پراكنده یكی از وظایف مهم در زمینه‌ی جانمایی است. جانمایی (مکان‌یابی) را انتخاب مکان برای یک یا چند مرکز جدید، با در نظر گرفتن سایر مراکز و محدودیت‌های موجود می‌دانند به‌گونه‌ای ‌که هدف ویژه‌ای بهینه شود. این هدف می‌تواند هزینه حمل و نقل، ارائه خدمات عادلانه به مشتریان و غیره باشد. انجام مطالعات جانمایی نیازمند تخصص‌هایی از جمله: تحقیق در عملیات، روش های تصمیم‌گیری، جغرافیا (زمین شناسی و آب و هوا)، اقتصاد مهندسی، علوم کامپیوتر، ریاضی، بازاریابی، طراحی شهر و … است. به طور كلی جانمایی، فعالیتی است كه استقرارهای فضایی و غیر فضایی یک سرزمین را جهت انتخاب مكان مناسب برای كاربری خاص مورد ارزیابی و تجزیه و تحلیل قرار می دهد. انسان در جهت تحمل هزینه كمتر،حصول سود بیشتر و سهولت دسترسی به منابع، مكان فعالیت خود را انتخاب می نماید. لیكن باپیچیده تر شدن عوامل موثر بر جانمایی، به ناچار به استفاده از روش های علمی ومدرن (خصوصا بعداز جنگ جهانی دوم) رو آورده است. دراین راستا تئوریها، نظریه ها ومدلها ی مختلفی ارائه شده است كه هركدام دارای مزایا ومعایبی بوده وبرای كاربردهای خاصی در نظر گرفته شده است. اغلب این نظریه ها در كمی نمودن عوامل موثر بر فرایند مكان یابی تاكید دارد.

در این زمینه چیدمان مناسب ساختمانها و دانشکده های دانشگاه از اهمیت زیادی برخوردار می­باشد به طوری که تمام امکانات دانشگاه به راحتی در دسترس باشند و به کمترین میزان رفت و آمد نیاز باشد.

4-1- جنبه جدید بودن و نوآوری در تحقیق

در این طرح مقایسه عملکردی بین تصمیم گیری چند معیاره با برنامه ریزی ریاضی صورت پذیرفته تا كاستی های هر روش مشخص شده و بهترین چیدمان با توجه به تجمیع مزایای این روش ها انتخاب شود.

5-1- اهداف مشخص تحقیق 

انتخاب بهترین مکان برای ساختمانها و دانشکده های دانشگاه

6-1- سؤالات تحقیق

بهترین چیدمان ساختمانها توسط برنامه ریزی ریاضی کدام است؟

بهترین چیدمان ساختمانها توسط تکنیک های تصمیم گیری کدام می باشد؟

بهترین چیدمان ساختمانها از بین چیدمان موجود و چیدمان های انتخاب شده کدام است؟

7-1- تعریف واژه ‏ها و اصطلاحات فنی و تخصصی

تصمیم گیری چند معیاره: تصمیم گیری چند معیاره یک چارچوب نوید بخش برای ارزیابی مسائل چند بعدی، متناقض و ناسازگار است.  این روش به مجموعه ای از تكنیک های تصمیم گیری كه در برگیرنده مجموعه عوامل كمی و كیفی است، اطلاق می شود.  در این روش نظرات و اهداف مختلف تصمیم گیران متعدد بطور واضح تركیب شده و به تصمیم گیران اجازه داده میشود تا مشاهدات، معیارها و میزان اهمیت هر یک از آن ها را رتبه بندی نموده و با وجود نظرات ناسازگار و مخالف، ناسازگاری ها را نیز برطرف نماید. این روش در تنوع گوناگونی از شرایط و موقعیت ها  و همچنین معضلات و مشكلات كه هدف های مختلفی را دنبال می كنند كاربرد داشته است.

برنامه ریزی عدد صحیح: برنامه ریزی عدد صحیح نوع خاصی از برنامه ریزی است که در آن یک یا چند متغیر باید عدد صحیح باشند. برنامه ریزی عدد صحیح اجازه اعمال منطق های که در مدل سازی برنامه ریزی خطی میسر نیست به ما می دهد. مدل سازی عدد صحیح دارای قابلیت انعطاف بیشتری بوده ودرعین حال حل چنین مشکلاتی در عمل مشکل تر می باشد. به عبارت دیگر حل یک مدل برنامه ریزی خطی  با میلیونها متغیر، از نقطه نظر حل ممکن است بسیار ساده باشد،اما غالبا حل مدلهای برنامه ریزی با متغیر های صحیح که دارای صدها متغیر هستند بسیار مشکل است.

جانمایی: انتخاب مکان مناسب برای یک فعالیت، یکی از تصمیمات پایدار برای انجام یک طرح گسترده است که نیازمند تحقیق در مکان از دیدگاه ­های مختلف می­باشد. از آنجا که جانمایی نیاز به اطلاعات و اهمیت زیادی دارد، حجم بزرگی از اطلاعات جزئی برای معرفی مکان­های مختلف باید جمع­آوری، ترکیب و تجزیه و تحلیل شوند تا ارزیابی صحیحی از عواملی که ممکن است در انتخاب تأثیر داشته باشند، صورت پذیرد. بنابراین جانمایی فعالیتی است که قابلیت و توانایی­های یک منطقه را از لحاظ وجود زمین مناسب و کافی و ارتباط آن با سایر کاربری­ها و پارامترهای دیگر برای انتخاب مکانی مناسب برای کاربری خاص مورد تجزیه و تحلیل قرار می­دهد.

الگوریتم ژنتیک: الگوریتم ژنتیک روشی جهت حل و بهینه یابی مسائل می باشد که با الهام از نظریه تکامل موجودات طبیعی بوجود امده است اصول اولیه این نظریه توسط جان هلند در سالهای 1962 تا1965 ارائه شد.

فصل دوم: ادبیات و پیشینه تحقیق

1-2- مقدمه

سابقه مسائل مرتبط با طرح ریزی واحد های صنعتی را باید  به قدمت تجارت و تولید دانست، به موازات پیشرفت و توسعه سیستم­های تولیدی و تجار ی، توجه بیشتری به بهره گیری از فضاها معطوف شده است .

سوال بسیاری از مدیران این است كه ” چرا باید جانمایی یا طراحی چیدمان را انجام دهیم ؟ ” در ساده ترین حالت این كار مانندآوردن اثاث و لوازم به خانه و چیدن و مرتب كردن آنها است به طوری است كه رضایت خریدار جلب شود. این موضوع جهت تغییرات چیدمان تسهیلات و واحد های سازمان های غیر تولیدی نیز صادق است؛ جا به جایی تجهیزات و ملزومات در یک واحد تولیدی یا خدماتی می تواند باعث از دست رفتن زمان، نارضایتی كاركنان و معطل ماندن تجهیزات می­ شود.

با صرف زمان كوتاهی جهت طراحی نحوه چیدمان تجهیزات و فضا­ها قبل از استقرار آن ها، می­توان از بروز بسیاری از خسارت­ها و نارضایتی­ها جلوگیری كرد .بسیاری از مشكلات واحد های تولیدی، مانند زمان طولانی فرایند تولید، وجود گلوگاه ها در واحد تولیدی و نارضایتی كاركنان و … با طراحی مجدد چیدمان تجهیزات و واحد های تولیدی قابل رفع می باشند. مسلما جا به جایی و ایجاد تغییرات در چیدمان فضاها و تجهیزات بر روی كاغذ به مراتب ساده تر و كم هزینه تر از انتقال و جابه جایی واقعی آنها است. به همین دلیل محققان در جریان این مسائل، به دنبال یافتن الگوریتم ها و روش های تصمیم گیری هستند كه در عین حال كه به جواب خوبی در مورد نحوه چیدمان تجهیزات و واحد ها می رسند، پاسخی قابل اجرا در محیط عملیاتی داشته و با شرایط محیط كار سازگار باشد. از این رو، باید الزامات، نیازمندی ها و محدودیت های محیط كار و كاركنان و … را در فرایند تصمیم گیری در نظر گرفته و اهدافی برای تصمیم گیری فرض شود كه میزان دستیابی به آنها، معیار سنجش میزان كارایی و مقبولیت جواب حاصل از فرایند تصمیم گیری باشد. در این مورد ضرورت وجود روش های قوی كه بتواند تصمیم گیرنده را در این زمینه یاری كند، كاملا محسوس است.

برای تصمیم گیری های پیچیده، اغلب از مدل های ریاضی برای ساده كردن و خلاصه كردن مسائل واقعی استفاده می شود تا تجزیه و تحلیل سیستماتیک را ممكن سازد.

مسأله جانمایی تسهیلات به عنوان مسائل بدون ساختار شناخته شده است. مسائل بدون ساختار به راحتی قابل فرموله كردن با مدل های ریاضی نیستند و علی رغم توانایی تكنیک های كمی كه توسط رایانه ها اجرا می شوند،مسأله جانمایی تسهیلات، هنوز نیازمند تفكر انسانی، دانش تجربی و قضاوت ذهنی هستند (اشلقی ومجریان 1387). علیرغم وجود چنین مشكلات و موانع در زمینه مسائل جانمایی تسهیلات، می توان با وجود مقالات فراوانی كه در این زمینه منتشر شده اند؛ به وجود ویژگی های مهم مسائل جانمایی اشاره كرد، از منظر دیگر، اكثر مطالبی كه در مورد مسائل طراحی جانمایی بیان شده اند در دو دسته مهم جای می گیرند :رویكرد های الگوریتمی،  رویكرد های فرایندی. رویكرد های الگوریتمی، معمولا محدودیت های طراحی و هدف ها را ساده تر می كند، تا تابع هدف محدودتری را مطرح كنند. رویكرد های فرایندی، می توانند همزمان هدف های كیفی و كمی در فرایند طراحی را در نظر بگیرند . برای این رویكرد ها، فرایند طراحی به چندین مرحله تقسیم می شوند، كه به صورت متوالی مورد بررسی قرار می گیرند . موفقیت رویكرد فرایندی به تولید گزینه های تصمیم گیری متعدد بستگی دارد؛ كه معمولا توسط یک طراح با تجربه صورت می گیرد.بنا بر این، چنین رویكردی ممكن است غیر عینی باشد و به علت فقدان اطلاعات پایه ای ، جواب نامطولبی به دست آید.

تسهیلات، یک موجودیت است كه عملكرد هر كاری را آسان می كند. تسهیلات ممكن است یک ماشین افزار، مركز خدمت دهی، سلول تولیدی، كارگاه ماشینی، دپارتمان، انبار و … باشد. جانمایی تسهیلات یک ترتیب و آرایش از هر چیزی است كه برای تولید كالاها یا ارائه خدمات الزامی و ضروری است[22]. جانمایی تسهیلات نشان دهنده ترتیب خاص تسهیلات فیزیكی می باشد در واقع هدف از مطالعه جانمایی تسهیلات عبارت است از: حداقل كردن تأخیرها در جابجائی مواد، تأمین انعطاف پذیری، استفاده مؤثرتر از فضا و نیروی كار و افزایش روحیه كاركنان است. جانمایی تسهیلات در فضای كارخانه غالبا به ” مسائل جایابی تسهیلات ” منتهی می گردد؛ این مسائل اهمیت خاصی در هزینه های تولید، جریان ساخت، زمان های تأخیر و بهره وری دارند . جانمایی مناسب تسهیلات در كارآیی عملیات تأثیر دارد و می تواند مقدار محصولات و خدمات یک سازمان را افزایش بدهد.