فرمت فایل:power point(قابل ویرایش) تعداد اسلایدها : 32 اسلاید
توضیح :
نانوفناوری در تعریف بسیار ساده، یعنی تکنولوژی هایی که در ابعاد نانومتر عمل می کنند. نانومتر واحد اندازه گیری است و برابر با 9^10 یک میلیاردم متر یا متر است. اندازه اتم ها و مولکول ها در این محدوده قرار دارد. نانوفناوری که از دو کلمه «نانو» و «فناوری» تشکیل شده است به معنای توسعه، ساخت، طراحی و استفاده از محصولاتی است که اندازه آنها یک تا صد نانومتر قرار دارند.
این فایل در قالب ورد و قابل ویرایش در
مقدمه ۱۱
فصل یکم - معرفی برنامه ریزی فرآیند به کمک کامپیوتر(CAPP) و الگوریتم ژنتیک ۱۷
۱-۱- برنامه ریزی فرآیند به کمک کامپیوتر ۱۷
۱-۱-۱- رویکرد بنیادی ۱۸
۱-۱-۲- رویکرد متنوع ۱۸
۱-۲- الگوریتم ژنتیک ۲۰
۱-۲-۱-کلیات الگوریتم ژنتیک ۲۱
۱-۲-۲-قسمت های مهم الگوریتم ژنتیک ۲۳
۱-۲-۲-۱-تابع هدف و تابع برازش ۲۶
۱-۲-۲-۲- انتخاب ۲۷
۱-۲-۲-۳- تقاطع ۲۸
۱-۲-۲-۴- جهش ۳۲
فصل دوم- نمونه هایی از کاربرد الگوریتم ژنتیک در برنامه ریزی فرآیند به کمک کامپیوتر ۳۴
۲-۱-بهینه سازی مسیر فرآیند با استفاده از الگوریتم ژنتیک ۳۴
۲-۱-۱- توصیف توالی فرآیند ۳۴
۲-۱-۲- استراتژی کد گزاری ۳۷
۲-۱-۳- تجزیه و تحلیل همگرایی ۳۸
۲-۱-۳-۱-همگرایی نزدیک شونده ۳۸
۲-۱-۳-۲-همگرایی با در نظر گرفتن احتمال ۴۰
۲-۱-۳-۳-همگرایی Gها در توالی سازی فرایندهای پشت سر هم ۴۰
۲-۱-۳-۴-تعریف یک قانون ۴۱
۲-۱-۴-اپراتورهای ژنتیک ۴۱
۲-۱-۴-۱-اپراتور انتخاب ۴۱
۲-۱-۴-۲- اپراتور تغییر و انتقال ۴۲
۲-۱-۴-۳- اپراتور جهش ۴۴
۲-۱-۵- برقراری تابع تناسب ۴۴
۲-۱-۵-۱- آنالیز محدودیت ها ۴۴
۲-۱-۵-۲- برقراری تابع برازش ۴۵
۲-۱-۶-مثال ۴۷
۲-۱-۶-۱-مثالهایی برای کاربرد این روشها ۴۷
۲-۱-۶-۲-تاثیر پارامترهای متغیر بر روند تحقیقات ۴۹
۲-۱-۷-نتیجه گیری ۵۰
۲-۲-روشی برای برنامه ریزی مقدماتی ترکیبات دورانی شکل محور Cاستفاده از الگوریتم ژنتیک ۵۱
۲-۲-۱-مقدمه ۵۱
۲-۲-۲-مدول های سیستمCAPP پیشنهاد شده ۵۴
۲-۲-۳-تجسم قطعه ۵۶
۲-۲-۴-تولید توالی های ممکن ۵۸
۲-۲-۴-۱-الزامات اولویت دار ۵۸
۲-۲-۴-۲- الزامات تلرانس هندسی ۵۹
۲-۲-۴-۳- رابطه ویژگی های اولویت دار ۶۰
۲-۲-۵ بهینه سازی با استفاده از الگوریتم ژنتیک G ۶۴
۲-۲-۵-۱- تابع برازش ۶۷
۲-۲-۵-۲- الگوریتم ژنتیک ۶۸
۲-۲-۶- نتایج و بحث ۷۱
۲-۲-۷-نتیجه گیری ۷۱
فصل سوم: الگوریتم پیشنهادی برای کاربرد الگوریتم ژنتیک در طراحی قطعه به کمک کامپیوتر در محیط صنعتی ۷۳
۳-۱-مقدمه ۷۳
۳-۲-الگوریتم ژنتیک ۷۴
۳-۲-۱-سیستم های تولیدی توزیع شده ۷۴
۳-۲-۲-نمایش طرح های فرایند ۷۵
۳-۲-۳-جمعیت اولیه ۷۶
۳-۳-تولید مثل ۷۶
۳-۳-۱-ادغام ۷۶
۳-۳-۲-دگرگونی و جهش ۷۷
۳-۴- ارزیابی کروموزوم ۸۰
۳-۴-۱- مینیمم سازی زمان فرایند ۸۰
۳-۴-۲- مینیمم سازی هزینه های تولید ۸۰
۳-۵- مطالعات موردی ۸۱
۳-۵-۱- CAPPسنتی ۸۱
۳-۵-۲- CAPP توزیع شده ۸۵
۳-۶- ارزیابی ۸۸
۳-۶-۱- معیار اول ۸۸
۳-۶-۲- معیار دوم ۸۹
فصل چهارم -نتیجه گیری ۹۰
فهرست منابع ۹۱
۱- رضائی، علیرضا، آموزش کاربردی الگوریتم ژنتیک در نرم افزار MATLAB، انتشارات آذر، ۱۳۸۶، ۷-۲۳٫
۲-براون، جیمی و هارن، جان و شیونان، جیمز، غضنفری، مهدی و صغیری، سروش، سیستم های مدیریت تولید (با نگرشی یکپارچه)، دانشگاه علم و صنعت تهران، ۱۳۷۹، ۳۹-۴۴٫
۳- Alojzij S, Peter B, Goran B. A multi-agent approach to process planning and fabrication in distributed manufacturing. Comput Ind Eng 1998;35:455–۸٫
۴- Ueda K. Aconcept for bionic manufacturing systems based on DNA-type information. Proceedings of the eighth internationalprolomat conference, Tokyo, 1992. p. 53–۸۶۴٫۱٫
۵- Yoshikawa H. Intelligent manufacturing systems program (IMS).technical cooperation that transcends cultural differences. Tokyo: University of Tokyo; 1992.
6- Wang B. Integrated product, process and enterprise design.London: Chapman & Hall; 1997.
7- Goldberg DE. Genetic algorithms in search, optimization, and machine learning. Reading, MA: Addison-Wesley; 1989.
8- Ma GH, Zhang F, Zhang YF, Nee AYC. An automated process planning system based on genetic algorithm and simulated annealing. Proceedings of the ASME design engineering technical conference, vol. 3. 2002. p. 57–۶۳
۹- Li WD, OngSK, Nee AYC. Hybrid generic algorithm and simulated approach for the optimization of process plans for prismatic parts. Int J Prod Res 2003;4(8):1899–۹۲۲٫
۱۰- Alam MR, Lee KS, Rahman M, Zhang YF. Process planning optimization for the manufacture of injection moulds using a generic algorithm. Int J Comput Integr Manuf 2003;16(3):181–۹۱٫
۱۱- Bhashara RSV, Shunmugam MS, Narendran TT. Operation sequencing in CAPP using genetic algorithms. Int J Prod Res 1999;37(5):1063–۷۴٫
۱۲- Reeves CR. Genetic algorithms. In: Reeves CR, editor. Modern heuristic techniques for combinatorial problems. Orient Longman; 1993. p. 151–۸۸ [chapter 4].
13- Joa˜ o Rocha, Carlos Ramos, Zita Vale. Process planning using a
genetic algorithm approach. Proceedings of the 1999 IEEE international symposium on assembly and task planning, Porto, Portugal, 1999. p. 338 44.
14- Zhang F. Genetic algorithm in computer-aided process planning. MEng thesis, National University of Singapore, 1997.
15- Zhang F, Zhang YF, Nee AYC. Using genetic algorithms in process planning for job shop machining.IEEE Trans Evol Comput 1997;1(4):278 89.
16- Kamhawi HN, Leclair RS, Philip CL. Feature sequencing in the rapid design system using a genetic algorithm. J. Intell. Manuf. 1996;7:55–۶۷٫
۱۷- Ulusoy G, Serifoglu SF, BilgeU.A genetic algorithm approach to the simultaneous scheduling of machines and automated guided vehicles. In: Proceedings of first symposium on intelligentmanufacturing systems, Sakarya, TR; 1996, p. 438–۶۱٫
۱۸- Chen CJ, Tseng CS. The path and location planning of workpieces by genetic algorithms. J. Intell. Manuf. 1996;7:69–۷۶٫
۱۹- Holland JH. Adaptation in Natural and Artificial Systems.Ann Arbor: The University of Michigan Press; 1975.
20- Michalewicz Z. 2nd ed. Genetic Algorithms+Data Structure-Evolutionary Programs. Berlin, Heidelberg: Springer; 1994.
21- De Jong KA. An analysis of the behavior of a class of genetic adaptive systems, (Doctoral dissertation, University of Michigan), Diss. Abstr. Internat. 36(10):5140B [University Microfilms No 76-9381].
22- Gorges-Schleuter M. ASPARAGOS An asynchronous parallel genetic optimization strategy. Proceedings of the first international conference on genetic algorithms. Hillsdale, NJ: LawrenceErlbaum Associates; 1985. p. 422–۷٫
۲۳- Davis L. Applying adaptive algorithms to epistatic domains. Proceedings of the international joint conference on artificial intelligence. 1985. p. 162–۴٫
۲۴- Oliver IM, Smith DJ, Holland JRC. A study of permutation crossover operators on the traveling salesman problem. Proceedings of the second international conference on genetic algorithms.Hillsdale, NJ: Lawrence Erlbaum Associate; 1987. p. 224–۳۰٫
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 ۱۷۷۵ 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 ۱۹۵۲ 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 ۷۰، 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 ۱۹۸۲) 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 ۱۹۸۴) 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 ۱۹۹۰) تولید یکپارچه رایانه ای عبارت است از علم و هنر خودکارسازی بااستفاده از یکپارچگی حاصل از فناوری اطلاعات در فرآیندهای تولیدی. (یومانز و همکاران ۱۹۸۶)
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 برای طراح فراهم آورده اند. این نرم افزارها با بهره برداری وسیع از تکنیــک های هوش مصنوعی و به لطف سیستم های خبره تعبیه شده در آنها، قابلیت تجزیه و تحلیل طرحها را نیز دارا هستند. به عنوان مثال آنها قادرند جرم طرح، حجم طرح و مرکز ثقل قطعات را محاسبه و تعیین کنند.
می توانند محل برخورد یا فصل مشترک قطعات مونتاژی را بررسی کنند و خواص مکانیکی قطعات نظیر تنش و یا جریان گرمایی را مورد تجزیه و تحلیل قرار دهند. برخی از این نرم افزارها می توانند حرکت قطعات را نیز مورد مطالعه قرار دهند و برخی دیگر قادرند نقاط و زمانهای بازرسی قطعه را تعیین سازند. آنها حتی پایگاه اطلاعاتی مورد نیاز تولید محصول را به وجود می آورند. پایگاه مذکور شامل تمام اطلاعات مربوط به محصول از دید طراحی، از اطلاعات هندسی، لیست مواد و قطعات، مشخصات مواد و غیره گرفته تا اطلاعات اضافی مورد نیاز برای تولید می شود. سیستم های قدرتمندCAD فعلی، همچنین قابلیت تبادل اطلاعات با سیستم های بانک اطلاعاتی و انتقال داده ها به سایر نرم افزارهای تولیدی را نیز دارا هستند که این ویژگی، کارآیی آنها را به نحو چشمگیری افزایش داده است.
یکی دیگر از جزایر اتوماسیون ایجاد شده در زمینه تولید، سیستم طراحی فرآیند به کمک رایانه (Computer-Aided Process Planning=CAPP) است. این سیستم هـا بـه منظور انجام خودکار طراحی فرایند تولید قطعاتی که در گذشته توسط متخصصان روشهای تولیـدی انجام می گرفت ایجاد گردیده اند. این سیستم ها از نظر یکپارچـــــه سازی اهمیت بسیاری دارند چرا که یکی از نقاط کلیدی در ایجاد ارتباط میانCAD و CAM به شمار می روند. خروجیهای یک سیستم طراحی فرآیند عبارتند از: انتخاب عملیات مناسب و تعیین توالی عملیات مزبور بر روی قطعه، انتخاب ماشین آلات ضروری برای اجرای عملیات، تعیین ابزارآلات و فیکسچرها و همچنین دستورالعملهای اجرایی برای تنظیم دستگاه، مسیر حرکت ابزارها، پارامترهای عملیات نظیر سرعت، مدت، میزان بار و… البته باید خاطرنشان ساخت از آنجا که برنامه ریزی و طرح ریزی فرایند ساخت قطعات بسیار متکی به تجربه و قضاوت برنامه ریزان است، خودکارسازی کلیه فعالیتهای یادشده، کاری بس دشوار بوده و غالب سیستم های موجود طراحی فرآیند، توان اجرای تمامی فعالیتهـای فوق را ندارند، بلکه در اکثـر موارد تنهـا مــــی توانند خدمات پشتیبانی تصمیم گیری ارائه کنند.
نقش فناوری اطلاعات در سیستم طراحی فرآیند نیز بسیار مشهود است. به طور کلی در توسعه این نوع سیستم ها دو رویکرد مطرح است: ۱ – رویکرد بهبودی یا متنوع؛ ۲ – رویکرد مولد یا بنیادی.
در رویکرد بهبودی که اساس آن استفاده از فناوری گروهی و ابزارهای دسته بندی و کدگذاری است، از یک قطعه مرکب اصلی برای نشان دادن دامنه اشکال تولیدی در یک خانواده استفاده می شود. هرگاه که سیستم قطعه جدیدی را به عنوان عضوی از یک خانواده خاص شناسایی کرد، طرح ریزی فرآیند قطعه مرکب آن خانواده را به گونه ای اصلاح می نماید که بتواند طرح فرآیند آن قطعه جدید را ایجاد کند. سیستـم در این رویکرد، برای تعیین شکل قطعـات از تکنیک های طبقـه بندی قطعات استفاده کرده و آنها را با اشکال متناظـر در قطعات اصلی مطابقت مـــی دهد.
در رویکرد بنیادی، طرح فرآیند براساس اطلاعات موجود در پایگاه داده های تولید ایجاد می شود. در این رویکرد، سیستم طراحی فرآیند در شکل سیستـم های دانش – پایه و هوش مصنوعی و در برخی موارد نیز به صورت یک سیستمDSS عمل کرده و با دریافت اطلاعات جزئیات قطعه موردنظر، انواع عملیات تولیدی در دسترس و توانایی آنها برحسب دقت و تلرانس، تجربه مربوط به قطعات پیشین و… اقدام به طراحی فرآیند مناسب جهت قطعه می کند.
موضوع مورد بحث در تحقیق حاضر شرح برنامه ریزی فرآیند به کمک کامپیوتر و کاربرد الگوریتم ژنتیک برای این مهم می باشد.
یکی از کاربردهای کامپیوتر مربوط به پشتیبانی از ایجاد و توسعه طرح های فنی مورد نیاز برای تولید یک قطعه می باشد. در اصطلاح به این کاربرد Computer Aided Process Planning CAPP) )گفته می شود. این کاربرد از نظر یکپارچه سازی اهمیت بسیاری دارد، زیرا یکی از نقاط کلیدی در ایجاد ارتباط میان CAD و CAM به شمار می رود. خروجی طرحریزی فرایند CAPP شامل موارد ذیل است: توالی عملیات مورد نیاز برای تولید قطعه، تعیین ماشین آلات ضروری برای اجرای عملیات و زمان عملیات. همچنین CAPP ابزارآلات ویژه و دستورالعمل های اجرایی را برای تنظیم دستگاه مشخص می کند. تا به حال کاربردهای CAPP بیشتر در زمینه برش فلزات بوده است. بر اساس نظر چانگ (۱۹۹۰) عملیات طرحریزی فرایند ممکن است شامل همه یا برخی از فعالیت های ذیل باشد:
انتخاب عملیات مناسب برای ماشین کاری.
تعیین توالی عملیات مزبور.
انتخاب ابزارهای برش مربوطه.
تعیین رویه های آماده سازی ماشین.
محاسبه پارامترهای برش از جمله: سرعت برش، میزان بار ابزار، استفاده از مایعات خنک کننده برای برش و عمق برش.
طراحی مسیر حرکت ابزار و تهیه برنامه های مخصوص هر قطعه برای ماشین های کنترل عددی.
طراحی ابزارآلات و فیکسچرها.
خودکارسازی کلیه فعالیت های طرحریزی فرایند، کاری دشوار است که به هیچ وجه نباید ناچیز تلقی شود. به همین دلیل غالباً سیستم های مبتنی بر کامپیوتر توان اجرای تمامی فعالیت های فوق را ندارند. در واقع سیستم های CAPP موجود تنها در اکثر موارد فوق می توانند خدمات پشتیبانی تصمیم گیری ارائه دهند. بطور کلی برای توسعه سیستم های CAPP دو رویکرد مطرح است:
رویکرد متنوع (یا بهبودی)
رویکرد مولد (یا بنیادی)
در رویکرد متنوع (یا بهبودی) برای آماده سازی یک طرح فرایند از یک طرح استاندارد یا طرح قطعه ای مشابه استفاده می شود. طرح فرایند برای قطعه مرکب اصلی در کامپیوتر ذخیره می شود و در طراحی قطعات بعدی نیز مورد استفاده قرار می گیرد. قطعه اصلی، ترکیبی است از تمامی اشکالی که ممکن است در قطعات مورد نظر موجود باشد. رویکرد بهبوددهنده برای تعیین شکل قطعات از تکنیک های طبقه بندی قطعات استفاده کرده و آنها را با اشکال متناظر در قطعه اصلی مطابقت می دهد. طراحی بهبود دهنده فرایند در مقام عمل با استفاده از تکنیکی به نام تکنولوژی گروهی اجرا می شود و بدین سان موجب تشخیص خانواده هایی از قطعات می شود که دارای طرح و ویژگی های تولیدی مشابه هستند. تکنولوژی گروهی رویکردی برای تولید است که در آن کلیه قطعات در قالب زیرمجموعه ها یا خانئاده های قطعات گروه بندی می شوند تا از مزایای تشابه آنها در تولید یا طراحی استفاده شود.خانواده های قطعات در تکنولوژی گروهی غالباً با استفاده از سیستم های کدینگ و طبقه بندی قطعات مشخص می شوند.بنابراین قطعات مشابه دارای کدهای مشابه هستند. در رویکرد طراحی بهبوددهنده فرایند، از یک قطعه مرکب برای نشان دادن دامنه اشکال تولیدی در یک خانواده استفاده شده و سپس طرح فرایند مرکب برای آن قطعه مرکب توسعه می یابد. به عبارت ساده تر هرگاه قطعه جدیدی به عنوان عضوی از یک خانواده خاص شناسایی شود، طرحریزی فرایند مرکب آن خانواده به گونه ای اصلاح می شود که بتواند طرح فرایند آن قطعه جدید را ایجاد نماید. رویکرد بهبوددهنده علیرغم برخی معایب مهم، به شکل گسترده ای در عمل مورد استفاده قرار می گیرد. واضح است که تنها فرایند قطعاتی را می توان طراحی کرد که در محدوده تنوع قطعات موجود باشد. همچنین برای حک و اصلاح طرح فرایند مرکب و برای افزودن جزئیات لازم به آن، به طراحان باتجربه ای در زمینه طرحریزی فرایند نیاز است. رویکرد دیگر سعی در رفع بعضی از این معایب دارد، این رویکرد در اصطلاح به نام طرحریزی فرایند بنیادی یا مولد شناخته می شود.
در رویکرد بنیادی طرح فرایند بر اساس اطلاعات موجود در پایگاه داده های تولید ایجاد می شود. نیازهای این رویکرد عبارتند از شرح جزئیات قطعه مورد نظر، انواع عملیات تولیدی در دسترس و قابلیت عملیات مزبور بر حسب دقت فرایند، تلرانس ها و غیره. به عنوان مثال این سیستم در زمینه ماشین کاری به بررسی همه سطوح موردنظر پرداخته و تلرانس سطوح مزبور را با تلرانس قابل دستیابی به وسیله فرایند موجود مقایسه می نماید. اگر فرایند موجود توانایی دستیابی به تلرانس موردنظر را داشته باشد، آنگاه ممکن است از آن فرایند برای ایجاد سطح مزبور استفاده شود. در غیر این صورت فرایند مذکور از بررسی های بعدی حذف خواهد شد.
چانگ (۱۹۹۰) معتقد است که یک سیستم طرحریزی فرایند تولید مولد از سه عنصر اساسی ترکیب یافته است: (۱) شرح قطعه، (۲) پایگاه های داده های تولیدی و (۳) الگوریتم ها و منطق تصمیم گیری. معمولاً پایگاه های داده های تولیدی می توانند اطلاعاتی در زمینه قابلیت فرایند، انتخاب ماشین، نوع ابزار و قید و غیره ارائه دهند. منطق تصمیم گیری غالباً بر پایه جداول و درخت های تصمیم گیری استوار است. جداول و درخت های تصمیم گیری شرایط مورد نیاز را برای اتخاذ تصمیمات یا انجام اقدامات طرحریزی فرایند مناسب مشخص می کنند. به عنوان مثال اندازه و تلرانس خاص یک سوراخ در یک قطعه به مجموعه ای از تصمیمات مربوط به طرحریزی فرایند می شود که ممکن است ترکیب خاصی از عملیات سوراخ کاری و برقوکاری باشد. شرایط در این مثال همان اندازه و تلرانس خاص، و اقدام همان ترکیب عملیات می باشد. از الگوریتم ها برای محاسبه شرایط خاص برش استفاده می شود، شرایطی همچون سرعت ابزار برش، تعداد دفعات برش کاری، میزان بارگذاری بر ابزار، عمق برش، محاسبات مربوط به عمر ابزار و غیره.
اخیراً پژوهشگران با استفاده از تکنیک های هوش مصنوعی (AI) شروع به نمونه سازی از سیستم های CAPP نموده اند. از این جمله می توان به تحقیقات دیسکات و لاتمب (۱۹۸۱،۱۹۸۵)، و بودن و براون (۱۹۸۷) اشاره کرد. ویژگی های متعدد CAPP زمینه ای مناسب برای بکارگیری آن در سیستم های دانش-پایه فراهم آورده اند. طراح فرایند از دانش مربوط به فرایندهای مختلف تولیدی (ماشین ها و ابزارآلات) و دانش برآمده از تجربیات مربوط به قطعات پیشین به یک اندازه بهره می گیرد. ابزارهای AI قابلیت ذخیره و ارائه این دانش را به نحو کارا فراهم کرده و بکارگیری آن را در طرحریزی فرایند کنترل می نماید. تکنیک های ذخیره و ارائه دانش نمونه ای از این تکنیک ها هستند که از تکنولوژی AI وام گرفته شده اند. این تکنیک ها به میزان قابل توجهی در سیستم های CAPP مبتنی بر دانش بکار می روند. تکنیک های مزبور عبارتند از:
الف) قواعد تولیدی با ساختار اگر(شرایط) – آنگاه(اقدام)، که برای نمایش جداول تصمیم گیری به شکل منطقی و دانش رویه ای به کار برده می شوند.
ب) شبکه های معنایی.
ج) فریم ها که برای نمایش اشیاء و ویژگی های مربوط به آنها استفاده می شوند.
اکنون تکنیک های AI در حال دستیابی به کاربردهای ویژه ای در ارتباط با سیستم های طرحریزی فرایند بنیادی هستند. سیستم های کامپیوتری طرحریزی فرایند عمدتاً برای عملیات ماشین کاری توسعه یافته اند. البته کاربردهای معدودی نیز در در مونتاژ دارند، ولی از هیچ گونه استاندارد و طبقه بندی مقبولی که بطور گسترده پذیرفته شده باشد برخوردار نیستند. این در حالی است که عملیات ماشین کاری و ساخت از مدل های “پیش استاندارد شده” بهره می گیرند. بنابراین می توان گفت که طرحریزی فرایند مونتاژ به میزان زیادی وابسته به دو عامل ذیل است:
(۱) تجربه طراحان فرایند
(۲) نوع صنعتی که طرح فرایند در آن اجرا می شود
به همین دلیل سیستم های پشتیبان طرحریزی فرایند مونتاژ که نقش یک سیستم پشتیبانی تصمیم گیری (DSS) هوشمند را به عهده می گیرند، عملاً تصمیم نهایی را در مورد انتخاب عملیات به طراح فرایند می سپارند. توسعه یک سیستم چندمرحله ای برای طراحی، روشی دیگر برای طرحریزی فرایند مونتاژ است. سیستم مزبور توانایی تشخیص محل تماس قطعات، ارزیابی امکان جابجایی قطعات مونتاژ، ارائه تحلیلی از میزان دسترسی به قطعات، انتخاب قطعات پایه و در نهایت تعیین توالی عملیات مونتاژ را دارد. این رویه به دلایل زیر از پیچیدگی خاصی برخوردار است:
(۱) دشوار بودن استفاده از استنتاج هندسی در فعالیت های مونتاژ
(۲) تنوع دامنه ارتباط سطوح
(۳) تنوع ساختارهای ممکن برای مونتاژ
احتمالآً یکپارچه سازی سیستم های CAPP توسط سیستم های CAD و CAM جالب توجه ترین مسأله در حوزه CAPP است. موضوع یکپارچه سازی از اهمیت فوق العاده ای برخوردار است. یکپارچه سازی شامل مواردی از این قبیل است: انتقال داده ها میان سیستم های طراحی و ساخت، بررسی نقش و موقعیت طراحی برای ساخت (DFM) و طراحی برای مونتاژ (DFA). سیستم طرحریزی فرایند از نقطه نظر عملیاتی، نقطه اصلی تمرکز برای گذر از مرحله طراحی به مرحله ساخت محصول است. واضح است که سیستم یکپارچه CAPP,CAD و CAM به میزان زیادی موجب کاهش زمان ارائه به بازار می شود.
فرمت فایل : Word ( قابل ویرایش) تعداد صفحات : 11صفحه
نحوه استفاده از امواج اولتراسوند در صنایع غذائی دو گونه است. کاربرد اولتراسوند با شدت بالا و با شدت پائین. از امواج اولتراسوند با شدت پایین به عنوان روش تجزیه‌ای در تهیه اطلاعات مربوط به ویژگی های فیزیکی و شیمیایی مواد غذایی استفاده می شود.
نحوه استفاده از امواج اولتراسوند در صنایع غذائی دو گونه است. کاربرد اولتراسوند با شدت بالا و با شدت پائین. از امواج اولتراسوند با شدت پایین به عنوان روش تجزیه‌ای در تهیه اطلاعات مربوط به ویژگی های فیزیکی و شیمیایی مواد غذایی استفاده می شود. در این حالت توان به کار رفته به حدی پائین است که پس از قطع امواج اولتراسونیک هیچگونه تغییری در خواص فیزیکی و شیمیایی مواد غذایی ایجاد نمی شود در نتیجه به این تکنیک non-destrusive یا غیر مخرب گویند و از آن می توان در اندازه گیری ضخامت، تشخیص جسم خارجی، اندازه گیری فلوریت، تعیین ترکیبات متشکله، اندازه ذرات، و غیره استفاده کرد. در حالیکه امواج اولتراسوند با شدت بالا که در آنها از توان بالا استفاده می شود به عنوان ابزاری در تغییر ویژگی های مواد غذایی نظیر هموژنیزه کردن، تمیز کردن، استریل کردن، حرارت دادن، امولسیفیه کردن، مهار فعالیت آنزیم ها و میکروبها و متلاشی کردن سلول، تشدید واکنش های اکسیداسیون، اصلاح گوشت، اصلاح کریستالیزاسیون، و . . . استفاده می شود.
لینک دانلود و خرید پایین توضیحات
فرمت فایل word و قابل ویرایش و پرینت
تعداد صفحات: 25
بررسی رابطه کاربرد راهبردهای یادگیری با موفقیت در رشته های تحصیلی (ریاضی- فیزیک، علوم تجربی، علوم انسانی)
چکیده:
به اعتقاد روان شناسان شناختی فرایند آموزش- یادگیری شامل دو دسته هدف کلی است که وین اشتاین و مایر (1986) یکی را به فراورده و دیگری را به فرایند مربوط می دانند. در حالیکه فراورده محتوای اطلاعات آموزش داده شده است. فرایند به چگونگی یادگیری یا مهارتها و روشهای یادگیرنده در پردازش محتوا مربوط می شود. دسته اخیر همان راهبردهای یادگیری هستند که با تاکید کنونی نظریه پردازان شناختی بر نقش فرد در یادگیری، مورد توجه روانشناسان تربیتی قرار گرفته است. بر این اساس به منظور شناسایی رابطه کاربرد انواع راهبرد یادگیری (تمرین، بسط دهی، سازماندهی و نظارت) با موفقیت در سه رشته تحصیلی (علوم انسانی، علوم تجربی، ریاضی- فیزیک) از جامعه آماری دانش آموزان دختر پایه سوم نظری شهر یزد نمونه ای به حجم 222 نفر به روش تصادفی چند مرحله ای برگزیده شد. و براساس معدل 33 درصد بالاترین معدل ها به عنوان گروه موفق و 33 درصد پائین ترین معدل ها به عنوان گروه ناموفق دسته بندی شدند. برای جمع آوری اطلاعات موردنیاز از آزمون راهبردهای یادگیری (با ضریب پایای 76/0) استفاده شد. و برای تجزیه و تحلیل داده ها به منظور تعیین تفاوت معنی دار در استفاده از راهبردهای یادگیری میان دوگروه موفق وناموفق در هر یک از رشته های تحصیلی از آزمون T (برای مقایسه دو گروه مستقل) و برای تعیین سهم هر راهبرد در پیش بین موفقیت تحصیلی از آزمون تحلیل ممیز استفاده بعمل آمد. نتایج نشان داد که در استفاده از انواع راهبردهای یادگیری بین دانش آموزان موفق و ناموفق تفاوت معنی دار وجود دارد و از میان راهبردهای
لینک پرداخت و دانلود پایین مطالب:
فرمت فایل:word(قابل ویرایش)
تعداد صفحه12
کاربرد ریاضی و فیزیک در ورزش
علم ریاضی را معمولاً دانش بررسی کمیت‌‌ها و ساختارها و فضا و دگرگونی (تغییر) تعریف می‌کنند. دیدگاه دیگری ریاضی را دانشی می‌داند که در آن با استدلال منطقی از اصول و [[تعریف|تعریفTemplate:فمها]] به نتایج دقیق و جدیدی می‌رسیم (دیدگاههای دیگری نیز در فلسفه ریاضیات بیان شده‌است).ریاضیات خود یکی از علوم طبیعی به‌شمار نمی‌رود، ولی ساختارهای ویژه‌ای که ریاضیدانان می‌پژوهند بیشتر از دانشهای طبیعی به ویژه فیزیک سرچشمه می‌گیرند.علوم طبیعی، مهندسی، اقتصاد و پزشکی بسیار به ریاضیات تکیه دارد ولی گاه ریاضیدانان به دلایل صرفاً ریاضی (و نه کاربردی) به تعریف و بررسی برخی ساختارها می‌پردازند.
رابطه فوتبال با ریاضی
یکی از مباحث فیزیک و آنچه که من هم در مورد آن تحقیق می‌کنم، تناوب زمانی است. مثل رابطه تناوب زمانی وزش باد و توربین‌های بادی. تلاش ما فهمیدن سیستم آنها است.
▪ شوت، تیر دروازه، فریاد تماشاگران. احساسات، شانس و بدشانسی: آیا دانشمندان در تحقیقات خود از این عوامل استفاده می‌کنند یا از فرمول‌های ریاضی و فیزیک؟
ـ چندی پیش پرفسور متین تولان از دانشگاه دورتموند، یک فصل کامل از بوندس لیگا را به صورت مجازی و با فرمول ریاضی نوشت. نتیجه هر بازی کاملا تصادفی بود. اما جالب این که نتیجه جدول این بوندس لیگای مجازی با نتیجه جدول بوندس لیگای واقعی شباهت‌های زیادی داشت. اما اشکال این مدل ریاضی در این بود که با نتیجه تصادفی یک بازی نمی‌توان قدرت تیم‌هایی چون بایرن مونیخ را تعریف کرد.پرفسور دکتر آندریاس هویر که در دانشگاه مونستر دارای کرسی فیزیک است، راه دیگری را برگزید. هدف او به‌دست آوردن تعاریفی از نقش تصادفی بودن نتایج، اهمیت سری مثبت و منفی و بالاخره اهمیت بازی در خانه و نقش آن در نتیجه بازی بود.پرفسور هویر در روز بیست‌وهفتم فوریه نتایج تحقیقات خود را در کنگره فیزیک‌دانان اروپا که در شهر برلین برگزار شد، تشریح کرد.
با این طرفدار تیم دورتموند گفت‌وگویی اختصاصی داشتیم:
▪ آیا شما خوتان فوتبال بازی می‌کنید؟
ـ «شش ماه بازی کردم ولی بعدا به دو ومیدانی روی آوردم و حالا به‌طور مرتب می‌دوم.»
▪ شما به عنوان فیزیکدان، در فوتبال دنبال چه هستید؟ در مورد تحقیقاتتان لطقا توضیح دهید.
ـ «یکی از مباحث فیزیک و آنچه که من هم در مورد آن تحقیق می‌کنم، تناوب زمانی است. مثل رابطه تناوب زمانی وزش باد و توربین‌های بادی. تلاش ما فهمیدن سیستم آنها است. البته بخش وسیعی از آن، داده‌های آماری است. اما برای فهم آن به فیزیک نیاز است. همین موضوع در مورد بوندس لیگا هم صدق میکند. انجام این بازی‌ها چیزی نیستند به جز تناوب زمانی که با داده‌های آماری می‌توان آن را تحلیل کرد.»
▪ شما ۱۲ هزار بازی را از سال ۱۹۶۵ تا به امروز بررسی کردید. حال که شما صحبت از تناوب زمانی می‌کنید، نقش و اهمیت عامل مکان را هم آیا مورد توجه قرار داده‌اید؟
ـ «بسیار با اهمیت است، بله، بله. یکی از گرانی‌گاه‌های تحقیقات ما بررسی تفاوت بازی در خانه خود یا استادیوم حریف است. ما می‌دانیم تیم‌هایی که در خانه خود بازی می‌کنند، از مزایایی برخوردار هستند. این تیم‌ها به‌طور متوسط ۷/۰درصد بیشتر گل می‌زنند، تا وقتی میهمان تیمی‌هستند. این مزایای معمولی بازی در خانه است. اما سوال این است: آیا تیم‌هایی وجود دارند که همواره در خانه خود قوی باشند؟ ما به این سوال پرداختیم. تیم‌هایی وجود دارند که ۹/۰درصد بیشتر گل می‌زنند و تیم‌هایی هم وجود دارند که در خانه خود تنها ۵/۰درصد گل‌زنی دارند. ما در تحقیقات به این نتیجه رسیدیم: تیمی‌که همیشه در خانه خود قوی باشد، وجود ندارد.»
▪ شما در تحقیقات خود گفته‌اید که تیم‌ها پس از کسب چهار پیروزی، به سراشیب می‌افتند و بازی ضعیف از خود ارائه میکند. چرا؟
ـ «ما از داده‌های آماری نمی‌توانیم به چرای آن دست یابیم. اما هدف اولیه ما این بود که این پدیده را مورد بررسی قرار دهیم. سوال این بود: پس از چهار پیروزی چه اتفاقی رخ میدهد؟
با توجه به این که هر تیمی‌توانایی کسب چهار پیروزی پیاپی را هم ندارد. حاصل این بود که توانایی این تیم‌ها کاهش از خود نشان داده و در بازی در زمین حریف، احتمال کسب پیروزی، ۲۵درصد کاهش می‌یابد. این تیم‌ها سه یا چهار بازی برای رسیدن دوباره به سطح نرمال خود نیاز دارند. در مقایسه با آن، تیمی که چهار بار دچار شکست شده باشد، برای عبور از این سری منفی به ۸ بازی نیاز دارد تا دوباره به حالت طبیعی خود بازگردد.»
▪ آیا تیم‌های فوتبال یا مربیان آنها می‌توانند از این نتایج استفاده کنند؟
ـ «دشوار بتوان گفت، اما شاید زمانی این موضوع که بازی خوب گذشته به معنی بازی خوب در آینده نیست، دست مایه‌ای برای مربیان شود و پس از چهار بازی خوب، مربی به شاگردانش هشدار دهد که باید بیش از پیش مراقب باشند.»
▪ شما متوسط توان جسمی یک تیم را چهار سال ارزیابی کردید...
ـ «بله این به نظر من یک موضوع مرکزی است. اما تعجب‌برانگیز این است که براساس داده‌های آماری در طول یک فصل، تغییری در توان جسمی یک تیم به‌وجود نمی‌آید؛ تغییر اساسی در تعطیلات تابستانی است. اما واقعیت این است که تیم‌ها زمان طولانی به لحاظ قدرت بدنی در سطح خوبی باقی می‌مانند.»
▪ اما از طرف دیگر افرادی مثل فرانس بکن‌باوئر می‌گویند که تعداد بازی‌ها زیاد است و بازیکنان مجبور به حضور در چندین رقابت هستند. این برای آنها خسته‌کننده است و بسیاری توان آن را ندارند و در مجموع، دوران حضور ستارگان در میدان کوتاه‌تر از گذشته است. نظر شما چیست؟
ـ «ما می‌بینیم که از سوی دیگر توان تیم‌ها در یک دوره دو یا سه ساله افت پیدا میکند. این شاید به از کار افتادن ستارگان یا موضوعات دیگر ربط داشته باشد، اما تیم‌ها کماکان توانایی خریداری بازیکنان جدید را دارند و این ناشی از حضور آنها در رقابتهای متفاوت است که به آنها این امکان مالی را میدهد.»
▪ آیا به تحقیقات خود در آینده ادامه می‌دهید؟
ـ «بله، تحقیقات ما تا به حال در مورد رفتار تیم بود، اما در آینده به رفتار تکی بازیکنان می‌پردازیم.»
▪ از شما پرسیدم که تحقیقات شما چه کمکی به تیم‌ها یا مربیان خواهد کرد. حالا برعکس آن را از شما می‌پرسم: فوتبال می‌تواند کمکی به فیزیک بکند؟
ـ «این سوال خوبی است. فوتبال کمک زیادی به انفورماتیک کرده است. روبوت هایی برنامه‌ریزی شده‌اند که فوتبال بازی می‌کنند. انجام این گونه حرکات برای روبوت‌ها بسیار مشکل است. اما باید گفت که تاثیرگذاری دوجانبه است. برای نمونه یکی از همکاران در این زمینه تحقیق میکند که بهترین پرتاب باید دارای چه زاویه‌ای باشد. جواب او این بود که زاویه ۳۰ درجه بهترین است و این درحالی بود که شاید برخی فکر می‌کردند که زاویه ۴۵ درجه بهترین حالت است.»
کاربرد علم فیزیک در ورزش
کاربرد علم فیزیک و علوم وابسته علم مکانیک و مکانیک زیستی " بیومکانیک " در تکنیک و مهارتهای ورزشی :
حدودا از سال 1914 میلادی اهمیت استفاده از قوانین علم فیزیک و رشته های وابسته آن خصوصا علم مکانیک در فعالیتهای روزمره و ورزشی مورد توجه قرار گرفت . خانم واتز " WATTS " درهیمن سال با بکارگیری وسایل تحقیقاتی ساده ، اهمیت درک و کاربرد صحیح اصول علم مکانیک را در فعالیتهای روزانه و ورزشی گوشزد نمود و گفت :
زمانیکه این اصول کاملا تفهیم شد ، آنوقت ما مجاز به استفاده از آنها نه تنها برای تمرینهای بخصوص ، بلکه در تمام رشته های ورزشی و فعالیتهای عادی روزمره هستیم .
خانم واتز گفت : کاربرد درست اصول علم مکانیک ، نتایج فعالیتهایی ورزشی شما را مطلوبتر و از جراحات هولناک به نحو چشم گیری پیش گیری کی نماید . ناخودآگاه ، در حرکات ورزشی و فعالیتهای ورزشی روزمره قوانین علم مکانیک و مکانیک زیستی " بیو مکانیک " نظیر ، قوانین نییروی جاذبه ، تعادل ، حرکت ، طرز بکار بردن اهرم ، نیرو ، شناوری " در ورزشهای آبی " برخورد و پرتاب و غیره مورد استفاده قرار می گیرند . از سال 1950 میلادی سود جستند از این علوم و رقابتهای المپیک و بین المللی توسط کشورهای صاحب در ورزش خصوصا شوروی سابق جنبه جدی و ظهور خط سیاسی در ورزش را هر چه بیشتر دامن زد . کاربرد قوانین فیزیک زمانی شگفتی آفرید که ورزشکاران آلمان شرقی سابق با شرکت خود در مسابقات بین المللی و ثبت رکوردهایی باور نکردنی در اکثر رشته ها ، دو کشور صاحب نام ورزشی یعنی شوروی سابق و آمریکا را مات و مبهوت نمودند انستیتوهای ورزشی آلمان شرقی با تجهیزات آزمایشگاهی فوق مدرن و اساتید مجرب و صاحب کلاس و با ارائه سیستم های مدرن و جدید تمرینی و تربیتی و خلق تکنیک های باور نکردنی بر مبنای قوانین علم مکانیک ، فاصله خود را در تحقیقات علمی ورزشی با سایر کشورها به نحو چشم گیری عمیق تر کردند . این چنین تکنیک های علمی تا حدود زیادی موضوع شانس یا بهانه قرعه سخت و جهت گیری دارو بنفع کشور خاصی را خنثی کرد و ثابت نمود ، تنها ورزشکاران صاحب تکنیکهای علمی کامل و بی نقصی می توانند مبارز به طلبند .
امروزه شاهد شکوفائی ورزش علمی در تمام زمینه ها هستیم و آینده نشان خواهد داد که کشورهای صاحب " علم و تحقیقات " و آماده سرمایه گذاری معنوی و اقتصادی دراین جهت ، مقمهای بزرگ را به دست می آورند . در این مقالات سعی می شود با زبان ساده ، قوانین علم فیزیک و رشته های وابسته " مکانیک و بیو مکانیک " و کاربرد مؤثر آنها را در ورزش بررسی کنیم . قبل از ارائه این قوانین ، لازم است ، رابطه بین علم فیزیک و مکانیک و بیو مکانیک برای خوانندگان عزیز تشریح گردد :
فیزیک چیست ؟
فیزیک یکی از شاخه های مهم " شاید مهم ترین " علومم طبیعی بوده و بررسی تمام پدیده های طبیعی را به نحوی زیر پوشش خود قرار می دهد . علم فیزیک در مطالعه عناصر تشکیل دهنده ماده یا جسم مادی و عمل متقابل این عناصر غیر قابل انکار و بررسی چنین برهم کنشها ، خواص جسم مادی را در پیش روی ما قرار داده و دسترسی به مجهولات پدیده های طبیعی را آسان می کند . فیزیک علاوه بر بررسی ساختار جسم مادی و عوامل تشکیل دهنده آن ، ارتباط نزدیک با سایر علوم طبیعی در رشته و بعنوان یک پدیده بنیادی در تمامی پژوهشهای علمی کاربرد وسیعی را به خود اختصاص می دهد . بررسی اوضاع و احوال علومی نظیر انرژی ، نور ، مکانیک " جامدات و سیالات " شیمی ، نجوم ، زمین شناسی بدون استفاده از فیزیک امکان ندارد .
شاخه های سنتی فیزیک :
تا پایان قرن نوزدهم و شروع قرن بیستم ، حیطه عملیات علم فیزیک را در علومی نظیر ، مکانیک ، ترمودینامیک ، الکتریسیته ، مغناطیس ، صدا و نور خلاصه می دانستند . مثلا ،مکانیک را علم الحرکات و نور را برای دستیابی به علم اپتیک و صدا و شنوائی را برای دسترسی به علم اکوستییک و الکترومغناطیس را بعنوان رابط با تمامی شاخه های ذکر شده بکار می گرفتند . علم مکانیک بعنوان شاخص ترینن رشته های علم فیزیک بکار گرفته شد و بسرعت توسعه یافت و بهه دو بخش استاتیک ودینامیک تقسیم گردید. قوانین بیشماری در ارتباط با استاتیک و دینامیک مطرح شد که اغلب آنها امروز نیز در فعالیتهای علمی ـ صنعتی ـ ورزشی مورد استفاده قرار می گیرند " در مقالات آتی به این قوانین و کاربرد آنها در ورزش اشاره خواهد شد ". در شروع قرن بیستم دیدگاه ها نسبت به علم فیزیک دستخوش دگرگونی گردید و شاخه جدیدی بنام فیزیک نوین خصوصا بررسی انرژی هسته ای بدان اضافه شد . این تغییرات بیشتر تحت تاثیر اندیشه های نوین ، ستاره تابناک و جاویدان عالم فیزیک یعنی " آلبرت انیشتین " قرار داشت . انیشتین دیده فیزیک دانان ، عالمان و دانشمندان را نسبت به فضا ، زمان و سرعت و حرکت بکلی دگرگون ساخت و مسائل پیچیده نیروی جاذبه ومعماهای کهکشانها را حل نمود . کارهای علمی انیشتین و معادلات و برداشت او از نیروی جاذبه " که بنحو چشم گیری با تعریف نیروی جاذبه نیوتن اختلاف دارد " زمان فعلی را پوشش میدهد و قوانین ارائه شده او برآینده جهان تاثیر خواهد گذاشت . ثقل انیشتینی یا " نسببیت عام " همانطوری که بر اجرام سماوی و اقمار و ستارگان و سفینه ها اثر میگذارد ، مطمئنا رشته های مختلف ورزش را متحول و متاثر خواهد کرد . چرا که سرعت در بیدار کردن انرژی نهفته اجسام رل اساسی بازی می کند و این مهم در فرمول E= mc انیشتین بیان شده . می دانیم سرعت و شتاب در کسب رکوردهای بالا رل اساسی را بازی می کند و کسب انرژی بالا توسط ورزشکار " یعنی فرمول انیشتین " قادر به خلق رکوردهای غیر قابل باور در سالهای 2500 یا 3000 میلادی خواهد بود . البته آنچه در رابطه باانرژی نهفته و سرعت گفته شد ، می تواند بعنوان خیال پردازی تلقی شده ، ولی آینده رکوردهای حیرت انگیز در رشته های گوناگون ورزشی بستگی به سرعت و جذب انرژی دراین راستا دارد . بهر صورت با بکارگیری و استفاده از ثقل انیشتینی و حذف ثقل نیوتنی " به هر حال در مقابل ثقل انیشتینی قابل هضم نیست " کار رکوردها و ورزش نیز بهمین جا ختم نمی شود . به هر صورت فیزیک نوین ایجاب می کند در هر زمان ، اصول و مبانی و تفکرات قبلی دانشمندان علوم ریاضی ـ فیزیک مورد بررسی قرار گرفته و تغییرات جدید بکار رود .
پیدایش علم مکانیک زیستی یا بیومکانیک در ورزش :
در سالهایی اخیر برای تجزیه و تحلیل حرکات جسمانی موجودات زنده خصوصا انسان " بیش از همه حرکات ورزشی " دانشمندان پس از بحث هایی طولانی به واژه بیو مکانیک یا مکانیک زیستی رو آوردند . در حقیقت بیو مکانیک نیز شاخه ای از علم مادر یعنی فیزیک است و همان قوانین در این رشته نیز صادق می باشد .
تعریف علم بیومکانیک :
در رابطه با تکنیکها ومهارتهای ورزشی ، بیو مکانیک باین شرح تعریف می شود :
بیو مکانیک علمی است که با بکارگیری قوانین فیزیک و مکانیک در حرکات ورزشی و فعالیت های روزمره انسان و تجزیه و تحلیل عمل و عکس العمل نیروهای داخل و خارجی بر بدن انسان وتاثیرات نهائی این نیروها صحبت می کند .
مکانیک زیستی یا بیو مکانیک چه تغییراتی در روشها و فنون ورزشی ایجاد کرده :
بطور کلی کاربرد قوانین علم بیو مکانیک یا مکانیک زیستی در ورزش وتکنیکهای مربوطه موجب تغییرات شگرف و باورنکردنی شده . مثلا ، تغییر در حرکات کلاسیک وزنه درر حرکات کلاسیک وزنه برداری و برگزیدن " استیل چمباتمه " و کشش های انفجاری " کشش با شتاب بالا " رکوردهای این ورزش سنگین را بنحو چشم گیری تغییر داده ، ضمنا موجب دگرگونی پایه ای در تکنیک های آن گردیده .
رابطه علم فیزیک با ورزش :
فیزیک اساس و بنیاد اکثر علوم طبیعی است و در زمینه های گوناگون علمی کاربرد دارد . ورزش نی از این قاعده مستثنی نیست و بدون استفاده از قوانین فیزیک هیچ یک از فرآیندهای ورزشی قابل تجزیه و تحلیل نیستت . یکی از شاخه های پر ارزش فیزیک ، مکانیک است که در تمام زمینه های ورزشی بصورت پایهای وو گسترده بکار می رود " در مقالات آینده تک تک آنها با ذکر مثال ورزشی عرضه می شوند " . برای ایجاد ارتباط بیشتر بین ورزش علمی و علم مکانیک تعریف هر دو را بشرح ذیل ارائه می کنیم . مقایسه این دو تعریف می رساند که چقدر ورزش علمی به علوم مربوط به فیزیک وابسته است .
تعریف علم مکانیک :
علم مکانیک علمی است که در رابطه با حرکت و تاثیر نیروها بر اجسام صحبت می کند .
تعریف علم ورزش :
علم ورزش علمی است که ، در ارتباط با بکارگیری نیروی عضلانی ورزشکار و انتقال آن توسط تاندونهای ماهیچه به اهرمهای بدن او حرکت و جنبش آنها را باعث شده و فعالیتهای ورزشی به سرانجام می رسد یا نیروهای واقعی ورزشکار که نیروی عضلاننی می باشند ، بر اجسام که می تواند وسایل ورزشی و غیره باشد اثر کرده و تحرکات اهرمها را بدنبال می آورد وموجب تکامل حرکت ورزشی خواهد شد . این دو تعریف بسیار شبیه می باشند و میی رساند چقدر قوانین فیزیک ورشته های مربوط آن در تکنیکهای ورزش موثرند همین طور زمانیکه سرعت و قدرت و نرمش و کم نیاوردن نفس در کشتی آزاد فرنگی با ضوابط و قوانین جدید اعمال گردید ، این دو ورزش از حالت خسته کننده و بی تحرک به ورزشی فعال و صاحب سبک و تکننیک و جذاب مبدل گردید یا زمانیکه مقررات شنا در برگشت تغییر کرد بطور وضوح بر روی رکوردها اثرات عمیق گذاشت. این مسئله در پرش ارتفاع با بکارگیری نیزه های فایبر گلاس و قابل انعطاف نیز معجزه کرد اما در این میان کوچ ها و مربیان با بروز چنین تغیرات غیر قابل پیش بینی روبرو و غافل گیر شدند ، ولی کلاسهای توجیهی ـ آموزشی و تئوریک ـ عملی این نقیصه را نیز جبران کرد . علم بیو مکانیک مربیان و مدرسین ورزشی را در تجزیه وتحلیل علمی حرکات ورزشی یاری داده و آنها را در اجراء تکنیک ها و فنون علمی حرکات ورزشی یاری داده و آنها را در اجراء تکنیک ها و فنون علمی راهنمائی و تصمیم گیری را برایی آنان آسان تر می کند .
مثلا در وزنه برداری استفاده وسیع از قوانین بیو مکانیک و مکانیک در حرکات کلاسیک و آموزشی جنبه های فنی ـ تکنیکی این دو حرکت بعهده مربی است . این مربیان در سطح خیلی پیشرفته باید دانش بیو مکانیک وقوانین مربوط به آنها را جذب کرده و بکار گیرند . نقطه شروع جذب این دانش علمی بدون شک دانشکده های ورزش است . این دانشکده ها بجایی واحد های درسی غیر ضروری ، باید دروس فیزیک و بیو مکانیک وریاضیات مربوطه را جدی گرفته ، علاوه بر واحدهای تئوریک ، آزمایشگاههای آنها را که به شکل عملی چگونگی کاربرد قوانین فیزیک و بیو مکانیک در ورزش را نشان می دهند ، بر پا و تجهیز نمایند . آنچه ارزش علم بیو مکانیک را هر چه وسیع تر نمایان می کند ، بهبود بخشیدن بر تکنیکها و رکورهای ورزشی است و سرانجام شکوفائی استعدادهای نهفته نوآموزان ورزشکار است که از وظایف مربی بحساب می آید . فوتبالیستی را در نظر بگیرید که هنگام ضربه زدن به توپ فقط از عضلات دو قلوی پای خود استفاده می کند. این فوتبالیست هنگام ضربه زدن به توپ از دو عضله استفاده میکند و اگر قدرت وارد کردن انرژی این دو عضله را 100نیوتن در نظر بگریم توپ او با سرعت مثلا40 کیلومتر در ساعت حرکت خواهد کرد.حالافوتبالیست دیگری را در نظر بگیرید که هنگام ضربه زده علاوه بر استفاده از عضلات ساق پای خود،از عضلات ران نیز استفاده می کند. این شخص علاوه براینکه عضلات بیشتری استفاده می کند نیروی بیشتری را برروی توپ وارد می کند (200نیوتن)در نتیجه سرعت توپ او با 60یا 80کیلومتر در ساعت حرکت خواهد کرد .ودر نهایت شوت او برای دروازبان حریف مشکل ساز خواهد بود می بینید که استفاده بسیار ساده وپیش پا افتاده ای از علم فیزیک در مثال بالا یک فوتبالیست را از نظر قدرت شلیک توپ به حد بالایی می رساند .پس می توان نتیجه گرفت که علم در ورزش بی تاثیر نیست.برای توجه بیشتر مثال زیر را در نظر بگیرید:اسکی بازی را در نظر بگیرید که در حدود60کیلو گرم وزن داشته و در مسابقه اسکی مارپیچ المپیک شرکت کرده است ،قانون نیروی ثقل و وزن که در فیزیک به صورت تئوری در کتاب ها مطرح شده است این شخص را بر اثر نیروی کشش زمین ونیروی گرانش وطبق فرمول زیر نیروی خاصی را بر او وارد می کند.واو را از کوه به سمت پایین می کشد ونیرویی که هر دو جرم را به سمت یکدیگر می کشاند نیروی گرانش نام دارد ونیز ربایش زمین را بر یک جسم ،وزن ان جسم یا نیروی گرانش می گویند و می دانیم وزن با جرم فرق می کند نتیجتا وزن این اسکی باز طبق قانون زیر برابر است با 60کیلو گرم ونیروی واردشده بر اوبرابراست با:
W=60(kg)*10(n/kg)=600N
ورزشکار دیگری را در نظر بگیرید که وزن او اصطلاحا 100کیلو گرم باشد و نیروی وارد شده بر او برابر است با:
W=100(kg)10(n/kg)=1000N
نیرویی که شخص دوم را به پایین می کشد، حدودا400نیوتن از نیروی شخص اول بیشتر است .در نتیجه سر عت نفر دوم نیز به مراتب بیشتر خواهد شد.بنابراین شانس موفقیت نفر دوم در صورتی که دارای فاکتور های مشترک دیگر مثل داشتن اسکی هایی با کیفیت یکسان وغیره ،برای پیروزی در مسابقه بیشتر است.اکنون که تا حدی به نقش علم فیزیک و تاثیر موثر بر ورزش اشنا شدید وقت ان است که شاخه های مختلف ان را برسی کرده و نقش هر کدام را در ورزش روشن کنیم .