۶۸۴,۸۲۴,۷۸۳

۰۰۰,۹۰۰,۹۵۲

۳۶۱,۸۶۷,۲۵

۱*۳*۳*۲

استوار سبز

۲۰۶,۰۶۶,۲۵۸,۱

۰۰۰,۹۰۰,۹۷۹,۱

۰۲۸,۷۳۵,۹۵

نمودارهای ۵-۱ ، ۵-۲ و ۵-۳ نیز نتایج جدول ۵-۱۵ را به صورت نمودار ستونی نشان می‌دهند که در هر نمودار میزان تفاوت هزینه های دو مدل بهتر نشان داده شده است.
شکل ‏۵‑۱ مقایسه هزینه‌های ثابت باز کردن تسهیلات در دو مدل قطعی و استوار
شکل ‏۵‑۲ مقایسه هزینه‌های فرایند و حمل‌و نقل در دو مدل قطعی و استوار
شکل ‏۵‑۳ مقایسه هزینه‌های جریمه ظرفیت‌های به کار برده نشده در دو مدل قطعی و استوار
همان‌گونه که از شکل ۵-۳ مشخص می­باشد، هزینه جریمه ظرفیت­های بکار برده نشده در مدل قطعی نسبت به مدل استوار تفاوت زیادی دارد که دلیل این امر در این فصل توضیح داده شد.
تفاوت تابع هدف بهینه بین مدل قطعی و استوار پس از حل مدل، قیمتی است که برای جلوگیری از نشدنی بودن و یا تضمین شدنی بودن تحت همه سناریوها (حتی بدترین آنها) پرداخته می­ شود. قیمت استواری در دیدگاه مدیریتی بسیار مهم است. از آنجایی که مدل استوار در اکثر مواقع ساختار یک شبکه غیرمتمرکز را نتیجه می­دهد، هزینه ثابت راه ­اندازی تسهیلات نقش مهم­تری را در قیمت استواری در مقایسه با هزینه­ های حمل­و نقل، فرایند و هزینه­ های جریمه بازی می­ کند.

( اینجا فقط تکه ای از متن فایل پایان نامه درج شده است. برای خرید متن کامل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت feko.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. )

تحلیل حساسیت روی هزینه‌های ثابت راه اندازی همچنین این نتیجه‌گیری را تصدیق می‌کند.
تحلیل حساسیت
شکل ‏۵‑۴: مقایسه تحلیل حساسیت‌های دو مدل با تغییر هزینه‌های ثابت
همان‌گونه که در شکل ۵-۴ نشان داده شده است، کاهش در هزینه­ های ثابت هزینه­ های کل را در هر دو مدل کاهش می­دهد. هزینه­ های کل برای مدل استوار با شیب بیشتری در مقایسه با مدل قطعی کاهش می­یابد. بنابراین در صنایع با هزینه راه ­اندازی تسهیلات بالا مانند صنایع اتوموبیل­سازی، قیمت استواری تا حد زیادی بالاتر از صنایعی با هزینه راه ­اندازی کمتر تسهیلات مانند صنایع محصولات پلاستیکی هستند.
با وجود تأثیر هزینه­ های ثابت، افزایش هزینه­ های واحد حمل­و نقل نیز هزینه­ های کل را برای هر دو مدل با شیب آهسته­ای افزایش می­دهد.
همچنین در شکل ۵-۵ نیز مشاهده می­گردد که افزایش در تقاضا نیز هزینه­ های کل را برای هر دو مدل افزایش می­دهد. اگرچه نمودار نشان می­دهد که هزینه کل نسبت به تقاضا در مقایسه با هزینه حمل­و نقل حساس­تر می‌باشد.
شکل ‏۵‑۵: مقایسه تحلیل حساسیت های دو مدل با تغییر میانگین تقاضا
شکل ‏۵-۳ مقایسه تحلیل حساسیت های دو مدل با تغییر میانگین هزینه واحد حمل از مرکز تولید به مرکز توزیع
شکل ‏۵‑۶ : مقایسه تحلیل حساسیت های دو مدل با تغییر میانگین هزینه واحد حمل از مرکز تولید به مرکز توزیع
با توجه به شکل۵-۶ تفاوت بین هزینه­ های کل در مدل­های قطعی و استوار(قیمت استواری) خیلی به هزینه­ های حمل­و­نقل حساس نمی ­باشد. همچنین نمودار نشان می­دهد که هزینه­ های کل با الگوی خطی افزایش می­یابد.
جمع‌بندی و پیشنهاد تحقیقات آتی
در این فصل نتایج بدست آمده در این رساله مورد بررسی قرار خواهد گرفت. در ادامه نیز زمینه‌هایی برای تحقیقات آتی ارائه می­گردد.
نتایج بدست آمده
در طول دهه‌ های اخیر وقوع اختلالات ناگهانی و موضوع مقابله با اثرات نامطلوب آن‌ها به یک چالش بزرگ برای مدیران سازمان‌ها تبدیل شده است. بر این اساس، توجه به این امر در طراحی شبکه‌های زنجیره تأمین می‌تواند به واسطه تصمیمات اتخاذ شده منجر به اثرات بلندمدت مثبتی ‌گردد.
همچنین آلودگی‌های زیست‌محیطی روزافزون که باعث گرم‌تر شدن زمین، به خطر انداختن سلامت بشر و از بین رفتن محیط‌زیست و بسیاری مضرات دیگر می‌شود، منجر به نگرانی بسیاری از مدیران و طراحان زنجیره تأمین شده است. پژوهش‌هایی در حوزه این دو موضوع به صورت جداگانه صورت گرفته و تحقیق انجام شده درصدد است تا با ارائه مدلی سبز و استوار گامی کوچک در جهت رفع مشکلات ذکر شده بردارد.
در حوزه­ زنجیره تأمین توام مقالات اندکی پارامتر همراه با عدم قطعیت را در مدل پیشنهادی خود در نظر گرفته­اند. اکثر این مقالات نیز از برنامه­ ریزی احتمالی بهره گرفته­ و تنها تعداد اندکی از مقالات از تکنیک بهینه­سازی استوار برای برخورد با پارامتر همراه با عدم قطعیت استفاده نموده‌اند. همچنین در اکثر مقالات تنها عدم قطعیت تقاضا و یا عدم قطعیت هزینه­ها در نظر گرفته شده است اما در این رساله عدم قطعیت هر دو مورد هم تقاضا و هم هزینه به صورت توام بررسی شده است.
همچنین مدل­های ارائه شده فرضیات ساده­ای نظیر تک محصولی بودن را در نظر گرفته­اند و ما آن را به چند‌محصولی بسط داده­ایم. تفاوت دیگر این کار، در نظر گرفتن سبز بودن زنجیره به همراه بهینه‌سازی استوار آن بوده است که در اکثر مقالات به صورت جداگانه بر روی این دو مقوله کار شده است. در این مدل به دلیل اهمیت مبحث کیفیت محصولات و داشتن تجربه خوب مشتریان از این محصول، جریان برگشتی محصولات بی‌کیفیت را برخلاف مقالات دیگر که از مشتری در نظر می­گرفته‌اند، از مکان­های بازرسی که در همان مکان انبارش می­باشد، قرار داده­ایم.
در این رساله برای یک زنجیره تأمین چند محصولی و تک دوره‌ای که شامل مراکز تولید/ بازیافت، بازرسی/ توزیع، مکان‌های مشتری و مکان‌های دورریز زباله می‌باشد، همراه با عدم قطعیت‌های تقاضا و هزینه‌های تولید و حمل‌و نقل، مدل برنامه‌ریزی سبز استوار توسعه داده شده‌است. در این تحقیق برای جلوگیری از بهینگی‌های زیرمجموعه‌ای از شبکه، مدل رو به جلو و معکوس به صورت یکپارچه در نظر گرفته شده است و همچنین برای ارضای هدف زیست‌محیطی بودن زنجیره، از یک روش مبتنی بر چرخه عمر محصول که روش Eco-indicator 99 نام دارد، بهره گرفته‌ایم. از طرفی دیگر، مراکز تولید و توزیع به صورت دو‌منظوره فعالیت می­ کنند. از مزایای این روش صرفه‌جویی در هزینه­ها و کاهش آلودگی در نتیجه­ استفاده از تجهیزات حمل‌و‌نقل و زیرساخت‌های مشترک می­باشد و با بکارگیری روش‌های استوارسازی و سبز کردن زنجیره تأمین، سعی دارد تا با عدم قطعیت پارامترها و کیفیت پایین تصمیمات به واسطه این عوامل، مقابله کند. در نهایت نیز یک مطالعه موردی مربوط به صنعت لوله‌های پلی اتیلن آبرسانی انجام شده تا کارایی مدل پیشنهادی نشان داده‌ شود.
نتایج بدست آمده نشان می‌دهد که مدل استوار می‌تواند عدم قطعیت داده‌های ورودی را با افزایش معقولی در هزینه‌های کلی در مقایسه با مدل قطعی مدیریت کند، در نتیجه مدل برنامه‌ریزی عدد صحیح آمیخته استوار می‌تواند به عنوان ابزاری قوی در مسائل کاربردی استفاده شود.
از نقاط ضعف این مدل، می توان محاسبات پیچیده آن را نام برد و نقطه قوت آن هم دارا بودن درجه استواری بالاتری نسبت به مدل‌های احتمالی می‌باشد
زمینه‌های تحقیقاتی پیشنهادی آتی برای محققین
همان­گونه که در در فصل­های پیش بیان گردید، تصمیمات اتخاذ شده در هر یک از سطوح استراتژیکی، تاکتیکی و عملیاتی بر یکدیگر موثر خواهند بود. از این رو توأم نمودن اثرات متقابل این سطوح می ­تواند تأثیر بسزایی در افزایش قابلیت اطمینان پیاده­سازی تصمیم­ها و کارایی آن­ها داشته باشد. برای مثال در سطح عملیاتی برنامه­ ریزی حمل­و نقل محصولات تولیدی و برگشتی می ­تواند در نظر گرفته شود.
در این قسمت پیشنهاداتی در زمینه ­های توسعه ساختار زنجیره، توسعه پارامترها، توسعه معیارهای ارزیابی به علاقه مندان در این زمینه ارائه می­گردد:

• در مدل ارائه شده مراکز بازرسی و توزیع و همچنین مراکز تولید و بازیافت به صورت مشترک در نظر گرفته شده است. هر یک از این تسهیلات نیز می­توانند به صورت مجزا و با ویژگی­های متفاوت در زنجیره در نظر گرفته شوند.

• در شبکه بررسی شده محصولات تولیدی از مواد اولیه اصلی هیچ تفاوتی با محصولات بازیافتی و یا اصلاحی ندارند. می­توان تفاوت­هایی در قیمت و یا میزان تقاضا یا موارد دیگر برای این دو نوع محصول لحاظ کرد.

• مدل پیشنهادی دارای دو تابع هدف می­باشد که اولی به دنبال حداقل نمودن هزینه و دیگری به دنبال حداقل نمودن اثرات زیست­محیطی می­باشد. همزمان با این دو می­توان معیارهای ارزیابی دیگری نظیر قابلیت اطمینان زنجیره، تأخیر در ارضای تقاضا و … را منظور نمود.

• مدل ارائه شده تک دوره‌ای می­باشد. پژوهشگر می ­تواند برای توسعه مدل آن را به صورت چند دوره‌ای نیز بسط دهد.

• برای سبز نمودن مدل طراحی شبکه، یک تابع هدف به مدل قطعی اضافه شده است. روش­های دیگری مانند اضافه نمودن چند محدودیت از قبیل حداکثر آلودگی مجاز بخش تولید و حمل و نقل نیز وجود دارد که می ­تواند در تحقیقات آینده بررسی گردد.

• در این مدل پارامترهای تقاضا، هزینه‌های فرایند و هزینه‌های حمل و نقل غیرقطعی فرض شده است. برای توسعه مدل می‌توان تعداد بازگشت محصولات معیوب و همچنین کیفیت مرجوعات را نیز غیرقطعی فرض نمود.

• در نظر گرفتن وجوه اجتماعی در مدل‌های بهینه‌سازی لجستیک نیز به عنوان موضوعات جالب و جذاب برای محققان می‌باشد.

• همچنین می‌توان کلیه فاکتورهای موثر بر یکدیگر را مشخص نمود و با رویکرد تحلیل سیستم‌ها و نرم‌افزار ونسیم^[۱۰۱] مدلی با واقعیت بسیار بالاتر از مدل کنونی ارائه داد.

• در تحقیقات آتی عدم قطعیت علاوه بر تقاضا و هزینه‌ها می‌تواند بر روی کیفیت و کمیت محصولات مرجوعی نیز در نظر گرفته شود.

مراجع

توت فرنگی را باید به گونه‏ای برداشت و بسته‏بندی کرد که به آن فشاری وارد نیاید و خراب نشود .
توت فرنگی رسیده به توت فرنگی گفته می‏شود که کمینه پهنه بیرونی آن دارای رنگ ویژه میوه رسیده همان رقم باشد
بسته‏ها را باید با دقت جابجا کرد و به گونه‏ای روی هم چید که از له شدن بسته‏هایی که در بخش زیرین چیده شده‏اند , جلوگیری گردد و هوا از میان میوه‏ها بگذرد.
برای بهر ‏گیری بیشتر از گنج ( حجم ) انبار , بسته‏ها را باید روی باکس پالت‏ها چیده , سپس این باکس پالت‏ها را تا نزدیک به بلندای انبار روی هم چید .

( اینجا فقط تکه ای از متن پایان نامه درج شده است. برای خرید متن کامل فایل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت feko.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. )

دمه نسبی بهینه از ۸۵ تا %۹۰ می‏باشد .
برای یکنواخت کردن سرمای کالا بهتر است از گردش هوا بهر ‏گیری شود .
توت فرنگی بسته به کیفیت میوه دیگر شرایط نگهداری به مدت ۳ تا ۸ روز میتوان نگهداری کرد . بیشینه مدت نگهداری در صفر زینه سلسیوس
میوه‏های تازه‏ای که برای فروش در نظر گرفته شده‏اند ۳ تا ۶ روز
میوه‏هائی که برای فرایند در نظر گرفته شده‏اند , ۸ روز .
توت فرنگی‏های بدون کاسه گل و دم ۳ روز
میوه‏ها شروع به از دست دادن تازگی و رنگ براق خود نموده , پژمرده شده , عطر خود را از دست داده و خراب می‏شوند . در دوران نگهداری باید برای ارزیابی اندازه رسیده و یا پیشرفت خرابی هر روز توت فرنگی‏ها را بررسی کرد .
فصل چهارم
مقدمه:
بر اساس روش های آزمون درجه بندی و روش صحیح برداشت محصول استخراج گردید و به الگوریتم مناسبی برای چیدن میوه توت فرنگی دست یافتیم،در این فصل با بررسی و مقایسه روش های مورد استفاده در ایران و علی الخصوص استان کردستان با مقایسه برداشت با سایر نقاط کشور ابتداعآ الگوی حرکتی مناسبی را تشریح خواهیم کرد سپس با رعایت اصول بازار به ریز فکتور هایی جهت برنامه ریزی مناسبی برای ساماندهی ایده ها و تفکرات منطقی بر اساس یافته های تحقصق خواهیم نمود.
۱-۴ توسعه و تدابیر در طراحی محصول بر پایه ی تفکر طراحی پایدار:
جول شماره۴-۱(توسعه و تدابیر در طراحی محصول)
توجیه پذیری طرح:
با توجه به بررسی های صورت گرفته از زمان عرضه و تقاضای محصول برای رساندن محصول با کیفیت به دست مشتری از لحاظ طعم و رنگ متوجه شدیم که (۳۵تا%۴۰)درصد فساد موجود در بسته های کنونی به دلیل ضعف بسته بندی و فرایند های چیدن نامناسب میباشد که با طراحی و انتخاب بسته مناسب میتوان این ضعف را پوشش داده و با بسته بندی جدید توت فرنگی موجبات رضایت مشتری و مشتری مداری را فراهم کنیم.
۴-۲ تکنولوژی هـای موجود:
میوه توتفرنگی به صدمات مکانیکی حساس بوده و از طرفی دارای رسیدگی غیریکنواخت است (سلامت ۱۳۹۰)؛ فلذا ماشینیکردن برداشت آن در این مرحله از کار و در حال حاضر توصیه نمیشود. تحقیقات دراز مدت برای توسعه ماشین برداشت متناسب با شرایط ایران موردنیاز است و میتوان با بهره گرفتن از ماشین بینایی اینکار را انجام داد. البته در حال حاضر روباتهای برداشت توتفرنگی در برخی کشور ها وجود دارند؛ لیکن در حال گذراندن مراحل تحقیقاتی تکمیلی هستند و با توجه به اینکه استفاده از این ماشینها مستلزم سرمایه گذاری اولیه بسیار بالا بوده و ظرفیت کاری اینگونه ماشینها نیز پایین میباشد، همچنین مناطق صعب العور کردستان مناسب استفاده چنین ماشین آلاتی نیست. بنابر این نمیتوان در عمل از آنها استفاده کرد. شکل زیر یک نمونه از روبات توتفرنگی را نشان میدهد. این ماشین با توجه به اطلاعات تصویری دریافتی از اطراف گیاه، توت فرنگی های رسیده را شناسایی کرده و با بازوی رباتیک توتفرنگی ها را از گیاه جدا کرده، روی نقاله قرار می دهد
شکل شماره۴-۴( ماشین برداشت مکانیزیسیون توت فرنگی)
۴-۳ مکانیزاسیون برداشت:
چیدن توت فرنگی از بوته
سورتینگ
انتقال به انبار و سردخانه
تیمارهای پس از برداشت
حمل به بازار مصرف
نمودار شماره۴-۱(مکانیزاسیون برداشت)
۴-۴ مکانیزاسیون پس از برداشت:
۵-۴ نمونه بسته بندی های موجود:
ارگونومی: ^[۵]
مطابق تعریف ارائه شده توسط NIOSH ارگونومی عبارتست از طراحی محیط کار و وظیفه متناسب با ظرفیت های کاربران.دلایل متعددی در رابطه با لزوم توجه کارفرمایان کارگاهها و شرکت های دولتی و خصوصی و کمپانی ها به ارتقاء شرایط ارگونومی در محیط کار وجود دارد که از آن جمله می توان به ارتقاء ایمنی، سلامت و راحتی نیروی انسانی در محیط کار؛ نگهداری وحفظ سلامت شاغلین بهبود ارائه خدمات به مشتریان؛ کاهش غرامت های ناشی از آسیب های MSD/CTD ؛ کاهش غیبت های ناشی از کار، کاهش روزهای کاری از دست رفته و هزینه های مربوط به آن و ارتقاء کیفیت زندگی اشاره نمود. از دیگر فواید ارگونومی افزایش بهره وری و افزایش بازدهی فرایند می باشد که سود اقتصادی ناشی از بهبود شرایط را نیز بدنبال خواهد داشت.
۱-۶-۴ وضعیت نامناسب بدن حین انجام کار؛
-وضعیت نامناسب بدن حین انجام کار به وضعیتی اطلاق میگردد که فرد مجبور است با گردن و کمری خمیده بر روی سطح کار که در ارتفاع پایینی قرار گرفته کار کند و یا برای انجام وظیفه و دسترسی به محل کار بازو و ساعد خود را بالا آورد و یا به صورت چمباتمه زده بر روی کار به فعالیت بپردازد.
شکل شماره۴-۹( بررسی نمونه های برداشت )
– در حین انجام کار دست یا دست ها در ارتفاع زیر زانو قرار دارند . و این وضعیت در بیش از ۲ ساعت در کل روز به طول انجامد.
– کار کردن در وضعیتی که گردن یا پشت بیش از ۲۰ درجه خم شده باشد و این وضعیت بیش از ۲ ساعت در کل روز ادامه داشته باشد.
– شخص در حالت قوز کرده بیش از ۲ ساعت در کل روز کار کند.
– در حالت زانو زدن در بیش از ۲ ساعت در روز کار کند.
-کار در وضعیت نشسته بدون وجود تکیه گاه ناحیه کمر .
-کار در وضعیت نشسته با آرنج هایی که در ارتفاع زیاد قرار می گیرند ویا فاصله آرنج از بدن زیاد میباشد.
کار کردن در حالتی که مفصل در وضعیت نهایی قرار دارد.
نکته: منظور از مفصلی که در وضعیت نهایی خود قرار میگیرد ، مفصلی است که دارای خمش کامل و یا بیشترین باز شدگی باشد که در صورت ادامه انجام کار در این وضعیت مفاصل درگیر دچار آسیب خواهند شد. اصولا مفاصل بایستی در وضعیت حد واسط دامنه حرکت خود قرار گیرند.
شکل شماره۴-۱۰( ارگونومی کار)
انجام حرکات تکراری یا طولانی مدت در وضعیت هایی مانند:
بازشدگی مچ دست بیشتر از ۴۵ درجه
خمش مچ دست بیش از ۳۰ درجه
حرکات تکراری؛ به انجام حرکات مشابه بصورت پشت سرهم اطلاق میشود. که موجب اعمال فشار روی عضلات و تاندونها میگردد. شدت این عامل بستگی به فاکتورهایی مانند: نحوه تکرار فعالیت، سرعت حرکت، تعداد عضلات درگیر، نیروی مورد نیاز و وضعیت بدن حین انجام کار دارد.
۴-۶-۲ حمل دستی بار:
یکی از معضلات بهداشتی که از دیدگاه اصول ارگونومی قابل بررسی است حمل دستی بار می‌باشد. در پروسه چیدن میوه توت فرنگی به دفعات زیاد جابجایی دستی کالا و بلند کردن بار اتفاق می‌افتد و این امر یکی از دلایل مهم برای بروز کمردرد می‌باشد از این رو عدم توجه به این مهم نه تنها از نظر سلامت وایمنی شغلی کارگران باعث بروز مشکلات جسمانی می‌شود
بلکه از دیدگاه اقتصادی نیز به بروز خسارت‌های مالی منجر می‌گردد.
حمل دستی بار عبارتند: از انتقال و جابجایی بار توسط دست و دیگر بخش های بدن که همراه بالا بردن، پایین آوردن، کشیدن، هل دادن، نگه داشتن، چرخاندن و یا ترکیبی از موارد مذکور باشد بار سنگین باری است که وزن آن از حد مجاز بیشتر باشد

حدود مجاز توصیه شده در خصوص نیروی کشیدن و هل دادن بار در راستای افقی

repeat
for each particle i = 1, . . . , n_s do
//set the personal best position
if f(x_i) < f(y_i) then
y_i = x_i;
end
//set the global best position
if f(y_i) < f(yˆ) then
yˆ = y_i;
end
end
for each particle i = 1, . . . , ns do
update the velocity using equation (3-2);
update the position using equation (3-1);
end
until stopping condition is true;
شکل ۲- ۸: شبه کد الگوریتم بهینه‌سازی ازدحام ذرات
الگوریتم‌های بهینه‌سازی ازدحام ذرات دارای دو مدل به نام‌های PSO بهترین سراسری^[۲۸] و PSO بهترین محلی^[۲۹] که تا اندازه‌ای به هم شبیه هستند و تفاوت در تعریف همسایگی برای هر ذره در اجتماع ذرات است. برای مدل PSO بهترین سراسری، همسایگی برای هر ذره برابر با تمام ذرات اجتماع است. در PSO بهترین محلی همسایگی کوچک‌تری برای هر ذره معرفی می‌شود [۳۱].

شکل ۲- ۹: تشریح هندسی مولفه‌های شخصی و اجتماعی در PSO
دو تفاوت اصلی بین این دو روش بر اساس مشخصه همگرایی آن‌ها وجود دارد[۳۲, ۳۳]:
۱٫ به علت اتصال داخلی بزرگ‌تر درPSO بهترین سراسری، سریع‌تر از PSO بهترین محلی همگرا می‌شود.
۲٫ به علت واگرایی بیشتر، PSO بهترین محلی کمتر در خطر گیر کردن در بهینه محلی است. به طور کلی، ساختارهای همسایه‌ای نظیر توپولوژی حلقه که در PSO بهترین محلی استفاده می‌شود، کارایی را بهبود می‌بخشند.

۲-۵-۱- پارامترهای پایه بهینه‌سازی ازدحام ذرات

الگوریتم بهینه‌سازی ازدحام ذرات پایه از تعدادی پارامتر کنترلی نظیر تعداد ذرات، ضرایب افزایش سرعت، وزن اینرسی، اندازه همسایگی، تعداد تکرار و مقادیر تصادفی که سهم مؤلفه‌های ادراکی و اجتماعی را مشخص می‌کند، تأثیر می‌پذیرد. به علاوه، اگر از مقید کردن سرعت یا انقباض استفاده شود، بیشینه سرعت و ضرایب انقباض بر روی کارایی PSO پایه اثر می‌گذارد. در این بخش به مطالعه این پارامترها می‌پردازیم.
اندازه اجتماع n_s (تعداد ذرات در اجتماع): هر چه ذرات در اجتماع بیشتر باشد، پراکندگی اولیه ذرات در اجتماع زیادتر است. اجتماع بزرگ‌تر، اجازه می‌دهد تا فضای جستجوی بیشتری در هر تکرار پوشش داده شود. به هر حال، زیاد بودن ذرات، باعث بالا رفتن پیچیدگی محاسباتی در هر تکرار و کاهش جستجوی موازی می‌شود. همچنین تعداد زیاد ذرات باعث کمتر شدن تکرارها تا رسیدن به راه‌حل خوب نسبت به اجتماعات کم می‌شود. مطالعات تجربی نشان داده است که PSO دارای قابلیت پیدا کردن جواب بهینه با اندازه اجتماع کم ۱۰ تا ۳۰ ذره است [۳۴, ۳۵]. موفقیت حتی با ذرات کمتر از ۱۰ هم به دست آمده است. ولی اندازه اجتماع در هر صورت، وابسته به مسئله است. یک فضای جستجوی نرم نیاز به تعداد ذرات کمتری نسبت به یک فضای جستجوی سخت دارد، تا به راه‌حل بهینه برسد.
اندازه همسایگی: اندازه همسایگی معرف بزرگی تبادلات اجتماعی درون همسایگی است. همسایه‌های کوچک‌تر، تبادلات کمتری دارند و در همگرایی کندترند، ولی راه‌ حل‌ هایی که توسط آن‌ها ارائه می‌شوند قابل اطمینان تر هستند. همسایگی‌های کوچک‌تر مستعد در افتادن در بهینه محلی هستند. برای استفاده از مزیت‌های همسایگی‌های کوچک و بزرگ، می‌توانیم ابتدا اندازه همسایگی را کوچک بگیریم و با افزایش شماره تکرارها اندازه همسایگی را بزرگ‌تر کنیم [۳۶]. این روش، پراکندگی زیاد اولیه، همگرایی سریع‌تر اجتماع و حرکت ذرات به سمت نواحی امیدوارکننده را تضمین می‌کند.
تعداد تکرار: تعداد تکرار برای رسیدن به یک راه‌حل خوب، وابسته به مسئله است. تعداد کم تکرار ممکن است الگوریتم را پیش از رسیدن به یک راه‌حل بهینه پایان دهد و تعداد تکرار زیاد نیز باعث اضافه کردن پیچیدگی محاسباتی غیر لازم است.
ضرایب افزایش سرعت: ضرایب افزایش سرعت c₁ و c₂ همراه با بردارهای تصادفی r₁ و r₂ تأثیر تصادفی مؤلفه‌های اجتماعی و ادراکی بر سرعت عمومی یک ذره را کنترل می‌کنند. ضرایب c₁ و c₂ همچنین به پارامترهای اعتماد معروف هستند، زیرا c₁ بر این که، یک ذره چقدر به خودش اعتماد دارد، دلالت می‌کند، در حالی که، c₂ بر این که، یک ذره چقدر به همسایه‌اش اطمینان دارد دلالت می‌کند. اگر c₁= c₂= 0 ذرات تا رسیدن به حدود فضای جستجو به حرکت خود ادامه می‌دهند (فرض بر نبودن اینرسی است). اگر c₁ > 0 و c₂= 0 تمام ذرات به طور مستقل تپه نورد می‌شوند. هر ذره بهترین موقعیت در همسایگی خودش را با موقعیت جاری جایگزین می‌کند و ذرات یک جستجوی محلی را انجام می‌دهند. در مقابل اگر c₂ > 0 و c₁= 0 تمام اجتماع به سمت یک نقطه کشیده می‌شوند و تمام ذرات به یک تپه نورد اتفاقی تبدیل می‌شوند.
در حالی که بسیاری کاربردها از استفاده می‌کنند، نسبت بین این دو ثابت وابسته به مسئله است. اگر هر ذره به سمت بهترین موقعیت شخصی خود کشیده می‌شود که نتیجه‌اش سرگردانی است. در مقابل اگر ذرات به سمت بهترین موقعیت سراسری کشیده می‌شوند که نتیجه‌اش هجوم پیش از موعد به سمت بهینه است. برای مسائل تک حالتی با فضای جستجوی نرم، مؤلفه اجتماعی بزرگ‌تر می‌تواند تأثیر گذار باشد. در حالی که در فضای جستجوی سخت چندحالته، مؤلفه ادراکی بزرگ‌تر ممکن است سودمند باشد.
مقادیر کم برای c₁ و c₂ باعث حرکت نرم ذره می‌شود و به ذره اجازه سیر کردن در مناطق ممکن برای اکتشاف، قبل از کشیده شدن به یک منطقه خوب را می‌دهد. مقادیر زیاد باعث افزایش سرعت همراه با حرکات ناگهانی قبل و بعد از نواحی خوب می‌شود. مقادیر اولیه اشتباه باعث واگرایی یا رفتار چرخشی می‌شود.
وزن اینرسی: وزن اینرسی توسط Shi و Eberhart به عنوان مکانیزمی برای کنترل قابلیت‌های استخراج و اکتشاف و مکانیزمی برای حذف نیاز به مقید کردن سرعت ارائه شد [۳۷]. وزن اینرسی در تحقق هدف اول موفق بود اما نتوانست نیاز مقید کردن سرعت را به طور کامل حذف کند [۳۸]. وزن اینرسی، ، اندازه حرکت ذره را به وسیله وزن دهی سهم سرعت قبلی کنترل می‌کند، که مجموعاً به چه میزان جهت حرکت قبلی در سرعت جدید تأثیر می‌گذارد.
مقدار در رفتار همگرایی و در تعامل اکتشاف و استخراج بسیار مؤثر است. مقدار زیاد اکتشاف را راحت‌تر و واگرایی را بیش‌تر می‌کند و مقدار کم استخراج محلی را از بین می‌برد. همانند سرعت بیشینه، مقدار بهینه وزن اینرسی وابسته به مسئله است [۳۷]. پیاده‌سازی‌های اولیه وزن اینرسی یک مقدار ایستا را برای تمام طول جستجو، برای تمام ذرات، در هر بعد استفاده می‌کردند. در پیاده‌سازی‌های بعدی از مقادیر پویا برای مقادیر اینرسی استفاده کردند. این روش‌ها معمولاً با مقادیر زیادی برای اینرسی شروع می‌شدند که در طول زمان به مقادیر کم کاهش می‌یافتند. بدین ترتیب، ذرات در زمان‌های اولیه جستجو، به اکتشاف و در زمان‌های آخر به استخراج نواحی مورد علاقه می‌پرداختند. قبل از بررسی بیشتر روش‌های پویای وزن اینرسی، لازم است که متذکر شویم که انتخاب مقادیر بایستی همراه با انتخاب مقادیر c₁ و c₂ باشد.
روش‌های پویای وزن اینرسی به دسته‌ه ای زیر تقسیم می‌شوند.
۱٫ تنظیم تصادفی؛ که در هر تکرار یک مقدار تصادفی اینرسی انتخاب می‌شود. یک روش نمونه‌گیری از توزیع گوسی است:
(۲-۱۲)
که به اندازه کافی کوچک است تا از بزرگ‌تر از واحد نبودن اطمینان حاصل شود. Peng از روش زیر استفاده کرد [۳۹]:
(۲-۱۳)
۲٫ کاهش خطی؛ که وزن اینرسی اولیه زیاد )معمولاً ۰٫۹) به صورت خطی کم می‌شود تا به مقدار ۰٫۴ برسد [۴۰, ۴۱].
(۲-۱۴)

شکل ۳-۷- (الف) اثرات P-δ، (ب)اثرات P-D ……………………………………………………………………41
شکل ۳-۸- بردار ضریب تاثیر هنگام اعمال زلزله در جهت X …………………………………………..44
شکل ۳-۹- قاب مهاربندی شده ۴ طبقه و ۳ دهانه……………………………………………………………….۴۷
شکل ۳-۱۰- تغییر شکل نهایی سازه توسط SAP2000……………………………………………………….49
شکل ۳-۱۱- تغییر شکل نهایی سازه توسط برنامه نوشته شده در MATLAB ………………….49
شکل ۳-۱۲- مود اول سازه توسط SAP2000………………………………………………………………………50
شکل ۳-۱۳- مود اول سازه توسط برنامه نوشته شده در محیط MATLAB……………………….50
شکل ۳-۱۴- انواع فرزندان……………………………………………………………………………………………………..۵۵
شکل ۴-۱- طیف شبه شتاب مؤلفه افقی زلزله السنترو (El Centro) ………………………………….63
شکل ۴-۲- قاب مهاربندی شده ۴ طبقه و ۳ دهانه و گروهبندی اعضای آن …………………….۶۳
شکل ۴-۳- قاب خمشی ۴ طبقه و ۳ دهانه و گروهبندی اعضای آن………………………………….۶۳
شکل ۴-۴- تابع هدف (وزن) در برابر تکرار، تحت بارگذاری D+L ………………………………….64
شکل ۴-۵- تابع هدف (وزن) در برابر تکرار، تحت بارگذاری ۰.۷۵ (D+L+E)…………………….65
شکل ۴-۶- تابع هدف (وزن) در برابر تولید نسل، تحت بارگذاری D+L ………………………….66
شکل ۴-۷- تابع هدف (وزن) در برابر تولید نسل، تحت بارگذاری ۰.۷۵ (D+L+E)…………….66
شکل ۴-۸- قاب مهاربندی شده ۱۰ طبقه و ۵ دهانه و گروهبندی اعضای آن……………………۶۹
شکل ۴-۹- قاب خمشی ۱۰ طبقه و ۵ دهانه و گروهبندی اعضای آن……………………………….۶۹
شکل ۴-۱۰- تابع هدف (وزن) در برابر تکرار، تحت بارگذاری D+L…………………………………70
شکل ۴-۱۱- تابع هدف (وزن) در برابر تکرار، تحت بارگذاری ۰.۷۵ (D+L+E)…………………..71
شکل ۴-۱۲- تابع هدف (وزن) در برابر تولید نسل، تحت بارگذاری D+L…………………………72
شکل ۴-۱۳- تابع هدف (وزن) در برابر تولید نسل، تحت بارگذاری ۰.۷۵ (D+L+E)………….72
شکل ۴-۱۴- قاب مهاربندی شده ۱۸ طبقه و ۷ دهانه و گروهبندی اعضای آن…………………۷۵
شکل ۴-۱۵- قاب خمشی ۱۸ طبقه و ۷ دهانه و گروهبندی اعضای آن……………………………..۷۵
شکل ۴-۱۶- تابع هدف (وزن) در برابر تکرار، تحت بارگذاری D+L…………………………………76
شکل ۴-۱۷- تابع هدف (وزن) در برابر تکرار، تحت بارگذاری ۰.۷۵ (D+L+E)…………………..77
فصل اول
مقدمه
۱-۱-زمینه تحقیق
منظور از بهینه­سازی^[۱]در مهندسی عمران یافتن طرحی برای سازه است که ضمن رعایت ضوابط فنی، حداقل هزینه اقتصادی را داشته باشد. قابهای ساختمانی معمول­ترین سازه­های مهندسی عمران می­باشند. بنابراین، بهینه­سازی این نوع سازه­ها کمک بزرگی از نظراقتصادی خواهدبود. طراحی بهینه قاب­های ساختمانی بصورت گسترده در دهه­ ۶۰ میلادی مورد مطالعه قرار گرفت؛ زیرا یافتن پاسخ بهینه بصورت تحلیلی، تنها برای قاب­های ساده و منظم امکان­ پذیر است. از دهه ۸۰ میلادی با پیشرفت سریع تکنولوژی کامپیوتر، روش­ها و برنامه ­های کامپیوتری زیادی در زمینه بهینه­سازی سازه­های واقعی، تحت قیود طراحی عملی^[۲]، ارائه شده است ]۱[. از آنجا که روش منحصر به فردی برای حل بهینه تمامی مسائل بهینه­سازی وجود ندارد، از اینرو روش­های متعددی برای حل مسائل بهینه­سازی توسعه یافته است ]۲[. در حالت کلی، روش­های بهینه­سازی مورد استفاده در مهندسی را می­توان به دو دسته متمایز تقسیم نمود:

( اینجا فقط تکه ای از متن پایان نامه درج شده است. برای خرید متن کامل فایل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت feko.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. )

الف) گرادیانی^[۳]
ب) اکتشافی^[۴]
از مشهورترین روش­های بهینه­سازی گرادیانی می­توان به روش­های برنامه­ ریزی خطی (LP)^[5]، برنامه­ ریزی مرتبه دوم (QP)^[6] و برنامه­ ریزی غیرخطی (NLP)^[7] و از روش­های اکتشافی نیز می­توان به روش­های الگوریتم ژنتیکی (GA)^[8]، شبیه­سازی بازپخت (SA)^[9]، بهینه­سازی هجوم ذرات (PSO)^[10] و بهینه­سازی فازی (FO)^[11] اشاره نمود. در بهینه­سازی گرادیانی، بدست آوردن جواب بهینه نیازمند محاسبه گرادیان­ها و تحلیل حساسیت^[۱۲] است. روش­های تحلیل حساسیت در شکل ۱-۱ آورده شده ­اند.
شکل ۱-۱- رویکردهای مختلف برای تحلیل حساسیت ]۳[
علاوه بر مشکلات موجود در زمینه انتخاب روش بهینه­سازی و نحوه تحلیل حساسیت، نحوه اعمال بار لرزه­ای نیز از عوامل مهم موجود در مساله بهینه­سازی می­باشد. بطور کلی بار ناشی از زلزله را می­توان به سه طریق بر سازه اعمال نمود:
الف. استاتیکی معادل (ESL)^[13]
ب. تحلیل طیف پاسخ (RSA)^[14]
پ. تحلیل تاریخچه زمانی (THA)^[15]
در این تحقیق به بهینه­سازی قاب­های مهاربندی شده و مهاربندی نشده فولادی، تحت بارهای ثقلی و لرزه­ای، با بهره گرفتن از روش برنامه­ ریزی درجه دو متوالی (SQP)^[16]و الگوریتم ژنتیکی (GA) پرداخته شده است. بار ناشی از زلزله نیز مستقیما با بهره گرفتن از روش تحلیل طیف پاسخ (RSA) بر روی سازه اعمال می­ شود. در انتها نتایج حاصل از اعمال این روش­ها بر روی قاب­های ۴، ۱۰ و ۱۸ طبقه مهاربندی شده و مهاربندی نشده فولادی با یکدیگر مقایسه و بحث و بررسی­های لازم صورت گرفته است.
۱-۲-فرضیات تحقیق
فرضیات اعمال شده در این تحقیق عبارتند از :
تحلیل الاستیک خطی
چشم­پوشی از اثرات اندرکنش خاک و سازه
استخراج قاب­ها بصورت دو بعدی از کل سازه
چشم­پوشی از ضوابط طراحی لرزه­ای و جزئیات اتصالات
۱-۳-لزوم انجام تحقیق
در مناطق لرزه­خیز مانند کشور ما ایران، نیاز مبرمی به طراحی بهینه سازه­های مقاوم در برابر زلزله می­باشد. طراحی بهینه این سازه­ها نقش بسزایی در کاهش آمار خسارات و تلفات ناشی از زلزله دارد. در اکثر تحقیقات صورت گرفته که در فصل آتی به آنها اشاره می­گردد، فرضیات ساده کننده زیادی مورد استفاده قرار گرفته­اند که در میان آنها می­توان به قاب برشی^[۱۷]، ستون قوی-تیر ضعیف^[۱۸] و غیره اشاره کرد. علاوه بر این فرضیات، هدف بسیاری از تحقیقات سال­های اخیر، مقایسه روش­های بهینه­سازی با یکدیگر و کاهش زمان همگرایی نتایج بوده است. بنابراین لزوم تحقیقی که در آن، بهینه­سازی با بهره گرفتن از قیود طراحی موجود در مبحث ۱۰ مقررات ملی ساختمان ایران (۱۳۸۷) و استاندارد ۲۸۰۰ (ویرایش سوم) و اعمال بارگذاری واقعی زلزله انجام شده باشد، به شدت احساس می­ شود.
۱-۴-شیوه تحقیق
برای طراحی یک سازه مقاوم در برابر زلزله، یکی از بهترین روش­های توصیه شده در آیین­ نامه­ های طراحی، روش تحلیل طیف پاسخ (RSA) می­باشد. در این روش، پاسخ­های سازه در محدوده الاستیک خطی می­باشند و برخلاف روش تحلیل تاریخه زمانی، متغیر زمان از پاسخ حذف می­ شود ]۴[. برای انجام این روش، در ابتدا باید تحلیل مودال^[۱۹] صورت گرفته و فرکانس­های طبیعی سازه محاسبه شوند. سپس با بهره گرفتن از طیف طرح، که در آن تمامی فرکانس­های ممکن در مقابل پاسخ­های حداکثر رسم شده ­اند و با بهره گرفتن از روش­ آماری ترکیب مربعی کامل (CQC)^[20]،پاسخ­های حداکثر سازه محاسبه ­شوند. بنابراین تابعی در محیط MATLAB برای تولید طیف پاسخ الاستیک نوشته شده است که طیف جا به ­جایی (Sd)^[21]، شبه سرعت (Spv)^[22] و شبه شتاب (Spa)^[23] زلزله دلخواه را با بهره گرفتن از حل عددی روش خطی نیومارک، برای محدوده دوره تناوب و میرایی دلخواه، محاسبه می­نماید.
بجای استفاده از برنامه ­های تجاری آماده، برنامه­ای در محیط MATLAB نوشته شده است که قادر به انجام تحلیلهای استاتیکی، P-Delta و دینامیکی طیف پاسخ می­باشد. این برنامه بر­اساس روش المان محدود (FEM)^[24] نوشته شده است، برای ایجاد محیطی کاربر پسند، ورودی­های برنامه در فایل پیوست اکسل (Excel) به برنامه معرفی می­شوند. در این فایل باید مختصات گره­ها، شماره المان­ها و گره­های ابتدا و انتهای آن­ها، درجه آزادی هر گره، بارهای متمرکز استاتیکی در هر گره، بارهای یکنواخت بر روی هر المان، مشخصات هر المان که شامل مدول الاستیسیته و جرم مخصوص می­باشند و در انتها شتابنگاشت زلزله مورد نظر و میرایی ثابت سازه، وارد شوند. شکل ۱-۲ فلوچارت برنامه نوشته شده را نشان می­دهد.

به طور کلی الگویی که جاناسن برای یادگیری مبتنی بر مسأله (۱۹۹۹ به نقل از فردانش، ۱۳۸۵) ارائه کرد در شکل ۱-۲ آمده است.

(( اینجا فقط تکه ای از متن درج شده است. برای خرید متن کامل فایل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت feko.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. ))

یادگیری مبتنی بر مسأله: در این نوع یادگیری، چندین درس در یک سطح برنامهی درسی با هم تلفیق میشود و از یادگیرنده خواسته میشود تا با مدیت فرایند یادگیری خود به حل مسألهی مورد نظر بپردازد. مسأله باید از یک بافت غنی برخوردار باشد و به صورت جالب که موجب جلب توجه گردد، بازنمایی شود. همچنین فضای کاری که باید تدارک دیده شود که یادگیرندگان بتوانند در آن برای حل مسائل دخل و تصرف کنند و به تصمیمگیری بپردازند.
موارد مرتبط: فراهم آوردن مجموعهای از تجارب مرتبط برای یادگیرندگان مبتدی است تا آنها بتوانند در حل مسألهی خود از آنها الهام بگیرند. موارد مرتبط به یادگیرندگان از طریق تدارک پشتیبانی حافظهی شاگرد و همچنین بهبود انعطافپذیری شناختی کمک میکند.
منابع اطلاعاتی: تدارک اطلاعات قابل انتخاب و ارائه آن در زمان مناسب به یادگیرندگان تا آنها بتوانند به تفسیر مسأله از طریق این اطلاعات بپردازند. این منابع میتواند شامل کتابها، نقشه ها، منابع صوتی، ویدئویی و نقاشیهای متحرک باشد که به شاگردان برای درک مسأله و یافتن راهحل کمک بکند.
ابزارهای شناختی: آن دسته از ابزارهای رایانه ای هستند که به منظور ایجاد و تسهیل پردازش شناختی (اعم از بازنمایی، سازماندهی، جستجو و یا پشتیبانی مهارتهای تفکر) به کار میروند.
ابزارهای مباحثه و همکاری: ظهور فناوریها و قابلیت‌های رایانه ای همچون اینترنت امکان بحث و مباحثه را در موارد گوناگون فراهم ساخته است. بنابراین یادگیرندگان میتوانند از این ابزارها در جهت حل مسأله استفاده کنند. در واقع یادگیرندگان میتوانند آن چه را که به صورت فردی برای خود ساختهاند از طریق این ابزارها به اشتراک بگذارنند و روی آن به بحث بپردازند.
پشتیبانی اجتماعی و زمینهای: در طراحی و اجرای محیطهای یادگیری مبتنی بر مسأله توجه به عوامل زمینهای و اجتماعی از اهمیت خاصی برخوردار است. لذا طراح باید به جنبه های مهم فیزیکی، سازمانی و فرهنگی- اجتماعی توجه کند و حتی در صورت امکان دورهی آموزشی برای معلمان و حمایتکنندگان تدارک ببیند و از متخصصان در زمینهی موضوع بهره ببرد. بنابراین چنان چه پشتیبانی اجتماعی و زمینهای محیط یادگیری سازندهگرایی خوب باشد، امکان موفقیت آن افزایش مییابد.
شکل ۱-‏۲: الگوی یادگیری مبتنی بر مسألهی جاناسن (فردانش، ۱۳۸۵)
پشتیبانی یادگیری در محیطهای یادگیری مبتنی بر مسأله: در این محیطها یادگیرندگان نیازمند کشف، به تصویر در آوردن آموختهها، اندیشیدن ( اعم از تخمین، فرضیهسازی، آزمون)، دستکاری محیط برای ساختن و آزمون فرضیه ها و نظایر آنها هستند. در این محیط پشتیبانی به ۳ نوع صورت میگیرد. الگوسازی، تسهیلگری و نهایتاً پشتیبانی نظامند (رایگلوث، ۱۹۹۹ و فردانش، ۱۳۸۵).
الگوی E₅
مدل E₅ مبتنی بر رویکرد سازندهگرایی است که در ابتدا توسط راجر بایبی^[۶۵] در دههی ۱۹۸۰ مطرح شد و بعدها توسط دیگران (از جمله پاتریک گریفین^[۶۶] و نیوبای^[۶۷]) توسعه یافت. این مدل مشتمل بر ۵ مرحلهی درگیرسازی، اکتشاف، توضیح، شرح و بسط و نهایتاً ارزشیابی است. هر یک از این مراحل کارکرد و مشارکت خاصی در کل آموزش معلم دارد که به دنبال ایجاد درک بهتر در یادگیرنده از علوم، دانش تکنولوژیکی، نگرشها و مهارتها است (به نقل از بایبی، ۲۰۰۶). هر یک از این مراحل همراه با توضیح مختصری از آنها به شرح زیر ارائه میگردد:
مرحلهی اول، درگیرسازی: از این مرحله در راستای ایجاد انگیزه در یادگیرندگان استفاده میگردد و تلاش میشود تا از طریق روشهایی همچون عدم تعادل شناختی، استفاده از موقعیتهای واقعی زندگی و نظایر آنها برای درگیر کردن یادگیرندگان با موضوع استفاده گردد. معمولاً یادگیرندگان در مسائلی بیشتر درگیر میشوند که هم بدان علاقه دارند و هم نیاز آنها باشد. به عبارتی چنان چه یادگیرندگان به مسألهای یا موضوعی ارزش بیشتری بدهند، احتمال این که از لحاظ شناختی با آن درگیر گردند، بسیار بیشتر است. این علاقهی حاصل از مرحلهی اول و درگیری ذهنی با موضوع منجر به مرحلهی دوم میشود.
مرحلهی دوم، اکتشاف: در این مرحله یادگیرندگان از تجارب عینی و مستقیم استفاده میکنند تا به مشاهده، جمعآوری داده ها، آزمون پیشگوییها و پالایش پیشفرضها بپردازند. این مرحله یادگیرندگان را قادر میسازد تا به سؤالاتی که در مرحلهی قبل با آن روبرو شده بودند (درگیرسازی) پاسخ بدهند و معلم هم سعی میکند تا نقش تسهیلگری و هدایت کنندگی خود را ایفاء کند. در این مرحله بسیاری از ادراکهای نادرست یادگیرندگان هنوز برای آنها مشخص نشده است. همچنین یادگیرندگان در این مرحله ممکن است احساس کنند که نسبت به موضوع نیاز به اطلاعات بیشتری دراند و از این لحاظ احساس خلأ دانش بکنند و از معلم کمک بخواهند که تدارک منابع مختلف و سوق دادن یادگیرندگان در این راستا میتواند مفید واقع گردد.
مرحلهی سوم، تشریح یا توضیح: معلم از مشاهدات دانشآموزان و داده ها استفاده میکند تا برای نتایج کارهای آنها یک توضیح علمی ارائه بکند. در واقع معلم در این جا فرصتهایی را برای یادگیرندگان فراهم میآورد تا آنها سطح درک کنونی خود را از موضوع نشان دهند و مبناهای علمی حاصل از نتایج مرحلهی قبل را تشریح کنند. در این مرحله معلم و یادگیرندگان سعی میکنند که مفاهیم مرتبط با نتایج حاصل از مرحلهی اکتشاف را مشخص کرده، تعریف نموده و بر حسب نتایج آنها را توضیح دهند.
مرحلهی چهارم، شرح و بسط: در این مرحله سعی میشود برای یادگیرندگان فرصت، موقعیتهایی فراهم یا مسائلی ارائه گردد که آنها آموختههای خود را در آن به کار ببندند تا زمینهی انتقال یادگیری که از آن به عنوان یادگیری سطح بالا یاد میشود، فراهم گردد. در این مرحله یادگیری دانشآموزان به موقعیتهای دیگر تعمیم پیدا میکنند و موجب درک عمیقتر آنها نسبت به موضوع میگردد و معلم هم سعی میکند در این مرحله بازخورد لازم را به یادگیرندگان ارائه کند تا آنها بر حسب آن یادگیری خود را پایش نمایند.
مرحلهی پنجم، ارزشیابی: در این مرحله یادگیرندگان باید نشان دهند که آیا به درک درست از مفاهیم، روند کار یا به طور کلی نسبت به موضوع رسیده است یا خیر. همچنین آیا قادرند که یادگیری خود را در بافتهای دیگر به کار ببرند به عبارتی از توانایی انتقال یادگیری خود برخوردار هستند یا خیر؟ (وایلدر و شاتلورث^[۶۸]، ۲۰۰۴).
مضامینی برای مطالعهی حاضر
مدلهای مختلف طراحی آموزشی، رویهای کاربردی از نظریهای خاص بوده و براساس آن تجلی کردهاند.
مدلهای مختلف برحسب تصویری که از آموزش و یادگیری در نظریهی مربوطه دارند، دارای مولفه های خاصی در راستای عملی کردن آن تصویر هستند.
معمولاً مدلهای طراحی آموزشی تا حد زیادی در راستای رفع مشکلات یا مدلهای قبلی به وجود آمدهاند.
مدلهای مذکور از نوع خرد و در راستای طراحی یک درس برای پرورش عملکرد یا قابلیت‌های خاصی در یادگیرندگان میباشند.
مدلها بیشتر در پیوستاری از عینیتگرایی به ذهنیتگرایی تجلی کردهاند. به عبارتی مدلهای اولیهی طراحی آموزشی بیشتر جنبهی عینیتگرایی دارد و مدلهایی که اخیراً توسعه یافتهاند، معمولاً مبتنی بر رویکرد سازندهگرایی هستند.
مدلها تا حد زیادی تحت تأثیر یافته های حاصل از روانشناسی و پیشرفت تکنولوژی تجلی کردهاند تا این که براساس یک روششناسی خاصی بوجود بیایند.
پیدایش یادگیری زایشی
پس از جنگ جهانی دوم، برخی از روانشناسان در موسسهها و سازمانهای آموزشی مشغول به کار شدند که توانستند آموزش را به عنوان یک سیستم در نظر بگیرند و برخی از رویه های تجزیه و تحلیل، طراحی و ارزشیابی به طور نوآورانهای توسعه دادند که شاید نمونهی این موارد را به توان به کار رابرت میلر^[۶۹] اشاره کرد (دمپسی و ریزر، ۲۰۱۲).
از جمله دستاوردهای نگاه سیستمی و طراحی آموزشی مبتنی بر آن، گسترش جنبش آموزش برنامهای اسکینر از اواسط دههی ۱۹۵۰ و دههی ۱۹۶۰ بود که این امر خود نیز باعث توسعهی رویکرد سیستمها گردید. در واقع باید خاطر نشان کرد که آموزش برنامهای به نوعی با ترویج اهداف رفتاری و ارزشیابی مبتنی بر معیار و ارائه بازخورد مبتنی بود. به عبارتی در تاریخ رشته تکنولوژی و طراحی آموزشی تا سال ۱۹۶۵، رویکرد رفتارگرایی حاکم بود که از منظر طراحی آموزشی از لحاظ موارد زیر در خور تأمل است:
الف) تعریف یادگیری: عبارت است از فرآیندی که از یک فعالیت نشأت میگیرد یا از طریق واکنش نسبت به موقعیت پیشرو تغییر پیدا میکند … (ریچی، کلاین و تریسی، ۲۰۱۱، ص ۱۱۵).
ب) نقش یادگیرنده: از منظر این دیدگاه یادگیرنده، فردی است که در معرض محرکهای محیطی قرار میگیرد و از طریق پاسخدهی به آن محرک و پیامدهایی که پس از آن میآید، رفتار مورد نظر آموخته میشود (پوراحمدعلی و صاحبی مشفق، ۱۳۹۱).
ج) آموزش برنامهای و ماشینهای تدریس: ماشین تدریس توسط اسکینر در دههی ۱۹۵۰ معرفی گردید که به شکلگیری رفتار به نوعی کمک میکرد و استفاده از آن مستلزم این بود که محتوا خرد شده و دانشآموزان از طریق طی کردن این گامهای کوچک به یادگیری بپردازند (ریچی، کلاین و تریسی، ۲۰۱۱).
د) تحلیل وظیفه: نظریهی یادگیری رفتارگرایی در طراحی آموزشی برای تجزیه و تحلیل وظایفی به کار میرود که یادگیرنده از طریق انجام آنها به هدف کلی آموزشی دست پیدا میکند. به عبارتی نتیجهی این نوع تحلیل، فراهم آمدن فهرستی از گامهای قابل مشاهده و مهارتهایی است که برای اجرای هر گام لازم میباشد (ریچی، کلاین و تریسی، ۲۰۱۱).
ه) هدفهای رفتاری: اصطلاحات و عبارتهای دقیقی هستند که به صورت فعلهای قابل مشاهده و قابل اندازه گیری در شرایط معینی و با استانداردهای مورد قبول خاصی بیان میشوند که از یادگیرنده انتظار میرود در پایان آموزش بدان دست یابد. هدف از بیان این نوع رفتارها تدارک مبنایی برای ارزشیابی میران اثربخشی آموزش است (ریزر و دمپسی، ۲۰۱۲).
و) تمرین و بازخورد: طبق قانون تمرین، پیوند بین محرک و پاسخ از طریق تمرین قویتر میشود و در صورت عدم استفاده تضعیف میگردد که این مستلزم تدارک فرصت لازم برای تمرین است و چنانچه آن همراه با بازخورد باشد، میزان یادگیری افزایش پیدا میکند. زیرا بازخورد به عنوان تقویت، ایفای نقش میکند و بهتر است که بازخورد از نوع اطلاعاتی باشد (ریچی، کلاین و تریسی، ۲۰۱۱).
ز) سیالی رفتاری: در واقع آمیخته از دقت همراه با سرعت است که مشخص کنندهی میزان صلاحیت و شایستگی عملکرد است و هدف از وجود آن خودکارسازی رفتار در یادگیرندهی مورد نظر است (ریچی، کلاین و تریسی، ۲۰۱۱).
براساس آن چه گفته شد، رفتارگرایان تأکید بر آن دسته از روش های آموزش مستقیمی دارند که یادگیرندگان برابر محرک قرار گیرند و نسبت بدان پاسخ دهند و از طریق بازخورد آن را تقویت نمایند و در عین حال میزان یادگیری از طریق اهداف رفتاری قابل مشاهده، کمیپذیر و نهایی سنجیده میشود و برای آموزش تکالیف و تجارب یادگیری پیچیده باید آنها را تجزیه و تحلیل کرده و به گامهای خرد تبدیل نمود تا یادگیرندگان به توانند بر آنها به راحتی تسلط یابند.
در اوایل دههی ۱۹۶۰ سؤالات مختلفی در مورد رفتارهای ذهن انسان در هنگام بروز رفتارهای مختلف مطرح گردید که رفتارگرایان قادر به تبیین و پاسخگویی به آنها نبودند که در پی این ناتواناییهای رفتارگرایان، مکتبی به نام شناختگرایی برای پاسخگویی به این سؤالات به وجود آوردند. شناختگرایان با انجام دادن پژوهشهایی روی حافظه و تصورات ذهنی، نشان دادند که پردازشهای ذهنی و دانش قبلی محرک و پاسخ در این فرایند مداخله میکنند. به عبارتی تنها از طریق ارائه مستقیم محرک، پاسخ قابل پیشبینی نیست (دهقانزاده، ۱۳۹۱).
مکتب شناختگرایی بر طراحی آموزشی نیز تأثیر گذارد به طوری که گانیه با انتشار کتاب خود در سال ۱۹۶۵ تحت عنوان شرایط یادگیری به طرح ۵ حوزه یا بازدهی یادگیری (اطلاعات کلامی، مهارتهای ذهنی، مهارتهای حرکتی، نگرشها و راهبردهای شناختی) پرداخت که هریک از آنها نیاز به مجموعهی متفاوتی از شرایط برای بهبود یادگیری دارد (ریزر و دمپسی، ۲۰۱۲). لذا میبینیم که در طول دههی ۱۹۷۰ و ۱۹۸۰ پژوهشهای یادگیری، یک تغییر از تأکید بر تأثیر محرکهای بیرونی روی یادگیرنده به نقش شخص یادگیرنده در فرایند یادگیری داشتهاند. ویتراک (۱۹۸۶) این تغییر را چنین بیان میکند:
در پژوهشهای گذشته بیشتر تأکید بر این بود که چگونه آموزش به طور مستقیم بر میزان پیشرفت تحصیلی تأثیر میگذارد، اما اخیراً پژوهش روی فرآیندهای تفکر دانشآموزان است و به بررسی این میپردازد که چگونه تدریس یا معلمان بر آن چه را که دانشآموزان فکر میکنند، اعتقاد دارند، احساس میکنند، میگویند یا حتی انجام میدهند، تأثیر میگذارد که همه اینها بر پیشرفت تحصیلی یادگیرنده تأثیر گذار هستند (ص ۲۹۷).
پژوهشها در این دوره بیشتر به بررسی مسائلی از قبیل این پرداختند که چگونه ویژگیهای فردی یادگیرنده بر چگونگی یادگیری تأثیر میگذارد. به عبارتی در این دوره تأکید از رفتارگرایی بیشتر به سمت شناختگرایی سوق یافته است. بسیاری از مدلها و نظریهها براساس این چارچوب نظری ساخته شدند: از قبیل پردازش اطلاعات و تأکید بر انتقال اطلاعات به حافظه. نظریههای دیگری همانند طرحواره (راملهارت^[۷۰]، ۱۹۸۰)، نظریه سطوح پردازش (کریک و لاکهارت^[۷۱]، ۱۹۷۲)، نظریه رمزگذاری دوگانه (پایویو^[۷۲]، ۱۹۷۱) از جمله نظریههای در حال توسعهای بودند که توضیحات عمیقتری در مورد این ارائه نمودند که چگونه اطلاعات در حافظه ذخیره و بازیابی میگردند. توسعه چنین نظریههایی و دیگر نظریهها مثل اثر متقابل استعداد- مداخله^[۷۳] (کرنباخ و اسنو^[۷۴]، ۱۹۷۷) و نظریه نسبت دادن یا انساب (واینر^[۷۵]، ۱۹۷۴) بر ویژگیهای فردی تأکید داشتند که با محیط در تعامل بودند و بر یادگیری تأثیر میگذارد. برخی از این پژوهشها و مواردی دیگر از قبیل: علوم اعصاب^[۷۶] (بویژه لوریا^[۷۷]، ۱۹۷۳)، رشد انسان، انگیزش، اثر متقابل استعداد- مداخله و پردازش اطلاعات بر کار ویتراک روی نظریهی یادگیری زایشی تأثیر گذاشت (به نقل از تریسی، ۲۰۱۰).
طی دهه های اخیر نیز بسیاری از طراحان و پژوهشگران آموزشی به توسعهی این نظریه در محیطهای یادگیری مبتنی بر رایانه با توجه به اصول یادگیری خودتنظیمی، بررسی میزان اثربخشی آن از لحاظ انواع بازده های یادگیری به ویژه در سطح درک و فهم پرداختهاند که به نوعی آنها این نظریه را با توجه به اصول سازندهگرایی بیشتر پایش کردهاند و هدف اصلی از به کارگیری آن رسیدن یادگیرنده به خلق معنا و در سطح بالای شناختی آن یعنی خلق دانش است (گرابوسکی، ۲۰۰۸، ریچی و ولکی^[۷۸]، ۲۰۰۰، مکگویر^[۷۹]، ۱۹۹۹، اسمیت و داویر^[۸۰]، ۱۹۹۵، تاریکانی^[۸۱]، ۲۰۰۲).
پیشفرضهای اصلی این نظریه
ویتراک (۱۹۸۵) معتقد است یک دانشآموز ممکن است، جملاتی که توسط معلم به او گفته میشود را نفهمد، اما به احتمال زیاد او جملاتی را که خودش شرح و بسط داده به خوبی میتواند بفهمد که وی آن را یادگیری از طریق فرد یا شخص مینامد. لذا طراحی آموزشی براساس این نظریه حداقل باید مبتنی بر پیشفرضهای زیر باشد:
الف) یادگیرنده یک فرد منفعل و دریافتکنندهی اطلاعات نیست، بلکه او یک دریافت کننده فعال در جریان یادگیری است.
ب) یادگیرنده تلاش میکند تا درک و فهم معناداری از اطلاعات دریافتی از محیط را خلق کند.
ج) مطابق با این نظریه، یادگیری زمانی اتفاق میافتد که یادگیرنده روابط بین این مفاهیم، دانش قبلی و تجارب پیش زمینه را به وجود آورد.