محمد میران بیگی

کنترل پیش بین مبتنی بر مدل از طریق به کارگیری مدلی صریح و واضح از فرایند و اعمال ورودی های کنترلی به دست آمده از حل یک مسئله بهینه سازی در یک افق کنترلی، رفتار آینده یک سامانه در یک افق مشخص را کنترل می کند. شبکه های ریلی و مترو به عنوان سامانه های رخداد گسسته غیرمتمرکز تعریف می شوند که عموما غیرخطی هستند. در این مقاله کنترل پیش بین همراه با محدودیتهای نرم و سخت برای کنترل این سامانه ها به کار گرفته می شوند. همچنین زمان های سفر به صورت متغیر در نظرگرفته می شوند ویک درجه آزادی برای کنترل اضافه می شود. در حالت کلی این منجر به یک مسئله بهینه سازی محدب غیرخطی می شود که مسیرهای سامانه می توانند بوسیله یک مسئله متمم خطی توسعه یافته و به صورت یک حل پارامتره تعریف شوند. استفاده از مسئله متمم خطی توسعه یافته، باعث سرعت بیشتر و بهینگی مناسب تر نسبت به روش بهینه سازی غیرخطی مستقیم می شود. همچنین می توان از یک برنامه ریزی درست برای محاسبه کنترل پیش بین بهره برد. در انتها نیز موفقیت به کارگیری این روش در کنترل شبکه های ریلی با نتایج شبیه سازی مشاهده می شود.

دست سیبرنتیکی به سامانه ای گفته می شود که به جای دست قطع شده فرد مددجو قرار گیرد و به جای آن برای فرد مددجو، عمل دست طبیعی را انجام می دهد، به گونه ای که شخص معلول بتواند با استفاده از سامانه عصبی خود و از طریق برخی سیگنالهای عصبی که به نقطه ای از بدن می فرستد، عمل کنترل دست را انجام دهد. به عنوان مثال، هر گاه فرد مددجو بخواهد دست خود را بالا یا پایین ببرد، می تواند با تمرکز حواس و منقبض کردن یک یا چند عضله، که معمولا از عضلات باقی مانده همان دست انتخاب می شوند، این کار را انجام دهد. در این مقاله ابتدا عملکرد دست طبیعی انسان را مورد بررسی قرار می دهیم، سپس تفاوتهای دست سیبرنتیکی با یک دست رباتیک را بیان می کنیم و در ادامه، تاریخچه ای از ساخت دست مصنوعی و روند تکاملی آن را مورد بررسی قرار می دهیم. سپس عملکرد و فعالیت کنترلی در دست سیبرنتیک برای تحت کنترل درآوردن حرکت در هنگام اراده افراد معلول را بیان می کنیم.

اصول روش ذخیره سازی انرژی در ساختمان بر پایه کم کردن دمای زمان شب و افزایش یا دوباره گرم کردن آن در زمان صبح استوار است. یک مسئله مهم این روش، نگاه داشتن بیشینه تقاضای انرژی در بیشینه توان منبع انرژی مرکزی است. در این مقاله یک روش کنترل تنظیمی پیش بین مبتنی بر مدل غیرخطی، طراحی و اثرات کاهش تقاضای بیشینه توان به منظور بهینه سازی مصرف انرژی با روش کنترل خطی مقایسه شده است.

کنترل پیش بین مبتنی بر مدل از طریق به کارگیری مدلی صریح و واضح از فرایند و اعمال ورودی های کنترلی به دست آمده از حل یک مسئله بهینه سازی در یک افق کنترلی، رفتار آینده یک سامانه را در یک زمینه مشخص کنترل می کند. در صنعت، اجرای مستقیم روش های کنترل پیش بین مبتنی بر مدل بر روی سامانه یا فرایند تحت بررسی رایج نیست. این کنترل کننده ها، در سطح چهار یعنی سطح کنترل نظارتی بعد از سطح سه اتوماسیون یا همان سطح کنترل پایه و تنظیمی قرار می گیرند. کنترل کننده های نظارتی نقاط تنظیم کنترل کننده های پایه را فراهم می آورند. خروجی کنترل کننده های پیش بین صنعتی، معمولا نقاط تنظیم کنترل کننده های لایه های پایین، همچون کنترل کننده های جریان، دما و فشار هستند.

در سیستم مدیریت زنجیره تامین تقاضای مشتری متاثر از عوامل گوناگونی همچون موقعیت جغرافیایی متقاضی، سلیقه مشتریان، طول فصل ها در سال برای تقاضای فصلی، عرضه های رقبا (عملکرد رقبا) و اساسی شدن کالاو قدرت خرید مشتری و قیمت مناسب کالا است. کارایی سیستم مدیریت زنجیره تامین در حفظ موجودی ها (بخصوص با روش پیش بین مبتنی بر مدل)، بسیار وابسته به مدلسازی مناسب از مدل زنجیره تامین و تقاضاست. تقاضای مشتری می تواند به تعداد مشتریان دارای تنوع و نامعینی باشد. همچنین تقاضا را می توان از دید ناظرهای مختلف مثل تقاضای فصلی یا تقاضا از منظر پارامترهای اجتماعی بررسی کرد. در این مقاله یک مدل از سیستم های مدیریت زنجیره تامین با در نظرگرفتن چرخه های اطلاعاتی یعنی بازی آشامیدنی به کارگرفته می شود. همچنین از روش میانگین وزندار برای پیش بینی تقاضای مجموع از دید ناظرهای مختلف استفاده می شود. درنهایت شبیه سازی ها عملکرد مناسب این روش را نشان می دهند.

ترکیب اطلاعات، ترکیب هم افزای اطلاعات از منابع اطلاعاتی مختلف برای درک بهتر و دقیق تر پدیده مورد بررسی است. تقاضای مشتری می تواند به تعداد مشتریان دارای تنوع و نامعینی باشد. همچنین روش های متعددی برای تخمین تقاضا وجود دارد. از سوی دیگر ممکن است منبع اطلاعاتی تخمین تقاضا دچار خطا شود. در مجموع و با توجه به مزایای ترکیب اطلاعات همچون صحت و دقت بالا در تخمین، افزایش قابلیت اطمینان و کاهش نامعینی، افزونگی و مکمل بودن اطلاعات مرکب، از یک روش ترکیب اطلاعات برای پیش بینی تقاضا در زمان استفاده می شود. در این مقاله یک مدل دینامیکی از زنجیره تامین بدون در نظرگرفتن چرخه های اطلاعاتی برای بکارگیری با کنترل کننده پیش بین مدنظر است. از ساختارهای کنترل کننده پیش بین غیر متمرکز برای رسیدن به اهداف کنترلی سامانه مدیریت زنجیره تامین یعنی دستیابی به رضایت حداکثری مشتری در ازای پرداخت کمترین هزینه ها استفاده می شود. در کل این مقاله، تقاضا به کمک روش ترکیب میانگین وزندار مرتب (OWA) پیش بینی شده و در روش کنترلی به کار گرفته می شود.

امروزه برخورداری از شبکه ریلی برقی مناسب یکی از نمادهای توسعه صنعتی کشورها می باشد. در این مقاله از یک سامانه سه رده ای هرمی شکل برای مدل کردن زنجیره طراحی- اسمبلی- هماهنگی، تولید و تامین قطارهای برقی استفاده شده است. همچنین از یک مدل تفاضلی همراه با معادله دینامیکی سفارش برگشتی و همچنین یک روش کنترل تطبیقی مدرن برخط برای هماهنگی این سامانه سه سطحی استفاده می شود. در این راستا شبیه سازی های نهایی مسئله، کارآمدی این رویه هماهنگ سازی را نشان می دهند. به کمک این شبیه سازی ها، تامین مناسب تقاضای مشتری و همگرایی سفارش های برگشتی به سمت صفر بخوبی نمایش داده می شود.

مهندسی ارزش (Value Engineering)، تلاشی است سازمان یافته که با هدف بررسی و تحلیل تمام فعالیتهای یک طرح، (از زمان شکل گیری تفکر اولیه تا مرحله طراحی و اجرا و سپس راه اندازی و بهره برداری) انجام می شود و به عنوان یکی از کارآمدترین و مهم ترین روش های اقتصادی در عرصه فعالیتهای مهندسی، شناخته شده است. هدف مهندسی ارزش، زمان کمتر برای رسیدن به مرحله بهره برداری بدون افزودن بر هزینه ها یا کاستن از کیفیت کار است. در این مقاله رویکرد مهندسی ارزش در صنعت گاز طبیعی فشرده CNG از دیدگاه بهینه سازی مصرف سوخت و کاهش هزینه های تولید با کمک ابزار مدیرت زنجیره تامین مدنظر می باشد. با توجه به تعریف مهندسی ارزش، کنترل موجودی و لجستیک، یک نوع مهندسی ارزش به حساب می آید. امروزه در بازار رقابتی موجود، بنگاه های اقتصادی و تولیدی علاوه بر پرداختن به سازمان و منابع داخلی، خود را به مدیریت و نظارت بر منابع و ارکان مرتبط خارج از سازمان نیازمند یافته اند. علت این امر در واقع دستیابی به مزیت یا مزایای رقابتی با هدف کسب سهم بیشتری از بازار است. بر این اساس، فعالیت های نظیر برنامه ریزی عرضه و تقاضا، تهیه مواد، تولید و برنامه ریزی محصول، خدمت نگهداری کالا، کنترل موجودی، توزیع، تحویل و خدمت به مشتری که قبلا همگی در سطح شرکت انجام می شده اینک به سطح زنجیره عرضه انتقال پیدا کرده است. مدیریت زنجیره تامین پدیده ای است که این کار را به طریقی انجام می دهد که مشتریان بتوانند خدمت قابل اطمینان و سریع را با محصولات با کیفیت در حداقل هزینه دریافت کنند. مسئله کلیدی در یک زنجیره تامین، مدیریت و کنترل هماهنگ تمامی فعالیت های تولید و کنترل موجودی و لجستیک کالا است. در نیم قرن اخیر، ابزارهای ریاضی متعددی در کنترل مسئله مدیریت زنجیره تامین بکار گرفته شده اند. این ابزارها از تحلیل های تابع تبدیل سنتی تا روش های کنترلی پیچیده گسترده شده اند که هدف این مقاله نیز ارائه یک تاریخچه و بازخوانی این تلاش هاست.

مصرف کننده خانگی انرژی برق به عنوان متنوع ترین مشتری سیستم های تولید و توزیع نیروی برق به شمار می آید. از این رو تقاضای تامین برق آن نیز دارای پیچیدگی های زیادی می باشد. در این مقاله یک زنجیره تامین انرژی الکتریکی از تامین سوخت تا توزیع و مصرف در نظر گرفته می شود. یک مدل زمانی از این سیستم طراحی شده و یک کنترل پیش بین با آن بکارگرفته می شود. کنترل پیش بین به لحاظ برخورداری از ساختار برخط در حل مسئله بهینه سازی در مواجهه با سیستم های چندمتغیره نامعین کارایی بالایی دارد. همچنین با توجه به دردسترس نبودن همه مقادیر از یک فیلتر کالمن استفاده می شود. درنهایت نیز شبیه سازی های انجام شده تحت تقاضای نوسانی نامعین یک نتیجه خوب از به کارگیری روش مقاله را نشان می دهند.

تقریبا تمامی کشورهای پیشرفته برای دستیابی به مزیت رقابتی نسبت به یکدیگر در دنیای بازرگانی و صنعتی امروز به دنبال استفاده مناسب و بهینه از حمل ونقل ریلی هستند. در این راستا در این مقاله از مدل معروف بازی نوشابه برای توسعه حمل ونقل ریلی در یک نمونه مطالعاتی در میانه غربی ایالات متحده آمریکا استفاده شده است. در این مدل تمامی ارتباطات میان مشتری و تولیدکننده درنظر گرفته می شود. در این بخش سرزمینی از ایالات متحده حدود 460 شرکت بزرگ در توسعه شبکه ریلی مشارکت دارند که باید یک هماهنگی مناسب میان آن ها برقرار شود. درنهایت با شبیه سازی مدل بر اساس یک تصمیم ساز جامع متمرکز، کارایی روش در توسعه مناسب و به هنگام حمل و نقل ریلی مشاهده می شود.

کنترل افق جلورونده از طریق به کارگیری مدلی صریح و واضح از فرایند و اعمال ورودی های کنترلی به دست آمده از حل یک مسئله بهینه سازی در یک افق کنترلی، رفتار آینده یک سیستم در یک افق مشخص را کنترل می کند. در این مقاله طراحی کنترل کننده نیمه متمرکز توزیع یافته ی سیستم مدیریت زنجیره تامین به منظور کنترل بهینه تولید کارخانه مدنظر است. هدف از این روش کنترلی، تنظیم متغیرهای لجستیک در زنجیره تامین روی یک افق زمانی هموار معین با استفاده از یک مدل مناسب از سیستم برای ارضاکردن دستورات مشتری با کوچکترین هزینه عملیاتی است. در این مقاله فرض می شود که کنترل کننده های نیمه متمرکز محلی به صورت سری و ناهمزمان از رده بالادستی به رده پایین دستی و با سرعت بالایی کار می کنند. در نهایت نتیجه شبیه سازی، ویژگی دینامیکی خوبی را تحت تغییرات تقاضا را نشان می دهد.

در این مقاله، لجستیک(پشتیبانی) یک زنجیره تامین شامل واحدهای تولید، انبار، توزیع و خرده فروشی با روش کنترل کننده پیش بین مبتنی بر مدل به صورت متمرکز و سپس به روش پیش بینی غیرمتمرکز تحت تغییرات تقاضا، بهینه سازی و با پیش بینی متمرکز در عملکرد مقایسه شده است. کنترل پیش بینی مبتنی بر مدل به عنوان یک ابزار کنترلی پیشرفته شامل دو بخش شناسایی مدل و بهینه سازی تابع هزینه در هر زمان نمونه برداری است. ساختار برخط کنترل پیش بینی، بهینه سازی موثر را در جهت حفظ موجودی ایمنی با کمترین هزینه عملیاتی ممکن می سازد. در نتیجه معیار رضایت مندی مشتری به خوبی برآورده می شود. مدل مورد استفاده در این مقاله، یک مدل تفاضلی یک طرفه از سمت تولید کننده به سمت خرده فروشی و دارای تاخیرهای انتقال است. با توجه به اینکه متغیرهای حالت سیستم همیشه در دسترس نیستند و سیستم دارای نامعینی است، از یک فیلتر کالمن نیز به عنوان تخمین زننده حالت استفاده شده است. در نهایت، کارایی روش های به کارگرفته شده به کمک شبیه سازی ها تحلیل می شود. در این شبیه سازی ها، نگاه روبه جلو در ساختار برخط نیز بررسی می شود.

در کاربردهای مقیاس بزرگ گاها ضروری است که نظریه های کنترلی، توزیع شده یا غیرمتمرکز باشند. با توجه به بزرگ بودن مقیاس سیستم های قدرت و همچنین مزایای کنترل پیش بین (MPC) در بکارگیری با این سیستم ها، در این مقاله از یک نوع کنترل کننده پیش بین مقید تحت عنوان کنترل افق جلورونده (RHC)، برای کنترل فرکانس بار در یک سیستم قدرت دو ناحیه ای در دو ساختار متمرکز و غیرمتمرکز استفاده شد. مزیت اصلی کنترل غیرمتمرکز، کاهش بار محاسباتی و پیچیدگی محاسباتی است. از سوی دیگر در بکارگیری متمرکز کنترل پیش بین، محاسبه برخط ورودی ابعاد بالا، بسیار پیچیده و غیرعملی به نظر می رسد. درنهایت به کمک شبیه سازی ها، ساختارهای متمرکز و غیرمتمرکز کنترلی و همچنین دو روش بکارگرفته شده برای هماهنگی دو ناحیه ی سیستم، از لحاظ محاسباتی و عملیاتی تحت تنوعی از اغتشاشات با یکدیگر مقایسه شدند.

سیستم مدیریت زنجیره تامین، یک شبکه از واحدها یا رده های تامین کالا و تولید و انبار و توزیع و خرده فروش همراه با تاخیرهای زمانی بزرگ می باشد. هدف سسیتم کنترلی، کارکردن زنجیره تامین در نقطه کاری بهینه یعنی برآوردن تقاضا، علیرغم تنوع تقاضای مشتری است. در این پژوهش، از یک مدل سیستم مدیریت زنجیره تامین جفت شده ی اطلاعاتی مبتنی بر «نظریه بازی آشامیدنی» زمان پیوسته استفاده شد و به یک مدل سیستم مدیریت زنجیره تامین زمان گسسته ی چندطبقه- چند رده، شامل واحدهای تامین کننده و تولید کننده و انبار و توزیع کننده و خرده فروشی بسط داده شد. در این مدل دو نوع جریان دینامیکی در طول زنجیره تامین در نظر گرفته می شوند: جریان کالا از سمت تامین کننده به سوی مصرف کننده نهایی، و جریان برگشتی اطلاعات برای آگاه ساختن رده ها از تقاضای مشتری. با توجه به کارآیی کنترل کننده پیش بین مبتنی بر مدل در کار با این گونه سیستم ها که هم تاخیرهای زمانی بزرگ و هم یک ساختار دینامیکی متغیر (منتج از اغتشاش تقاضای مشتری) دارند، یک کنترل کننده پیش بین مقید متمرکز بکار گرفته شده است. همچنین برای بالابردن مقاومت سیستم در مقابل تغییرات تقاضا، یک بخش توقیف حرکت به تابع هزینه اضافه شده است.

با توجه به اهمیت صنایع پتروشیمی، این صنایع از دیر باز در جهان مورد توجه مراکز علمی، صنعتی و سرمایه گذاری قرار داشته اند. در این مقاله ضمن بیان اهمیت تحقیقات مختلف در زمینه کنترل و اتوماسیون صنایع پتروشیمی، ویژگی های فرایندهای موجود در این صنایع را بررسی می کنیم. همچنین با تشریح ساختار کلی اتوماسیون در این صنایع، جایگاه کنترل کننده های فرایند پیشرفته در اتوماسیون صنایع پتروشیمی و ارتباط آنها با سطوح دیگر را تبیین می کنیم. در این راستا مزایای ناشی از اتوماسیون این صنایع و بهره گیری از کنترل کننده های فرایند پیشرفته ذکر می گردد.

اصول روش ذخیره سازی انرژی در ساختمان بر پایه کم کردن دمای زمان شب و افزایش یا دوباره گرم کردن آن در زمان صبح استوار است. یک مسئله مهم این روش، نگاه داشتن بیشینه تقاضای انرژی در بیشینه توان منبع انرژی مرکزی است. در این مقاله یک روش کنترل تنظیمی پیش بین مبتنی بر مدل غیرخطی، طراحی و اثرات کاهش تقاضای بیشینه توان به منظور بهینه سازی مصرف انرژی با روش کنترل خطی مقایسه شده است.

کنترل پیش بین مبتنی بر مدل از طریق به کارگیری مدلی صریح و واضح از فرایند و اعمال ورودی های کنترلی به دست آمده از حل یک مسئله بهینه سازی در یک افق کنترلی، رفتار آینده یک سامانه را در یک زمینه مشخص کنترل می کند. در صنعت، اجرای مستقیم روش های کنترل پیش بین مبتنی بر مدل بر روی سامانه یا فرایند تحت بررسی رایج نیست. این کنترل کننده ها، در سطح چهار یعنی سطح کنترل نظارتی بعد از سطح سه اتوماسیون یا همان سطح کنترل پایه و تنظیمی قرار می گیرند. کنترل کننده های نظارتی نقاط تنظیم کنترل کننده های پایه را فراهم می آورند. خروجی کنترل کننده های پیش بین صنعتی، معمولا نقاط تنظیم کنترل کننده های لایه های پایین، همچون کنترل کننده های جریان، دما و فشار هستند.

دست سیبرنتیکی به سامانه ای گفته می شود که به جای دست قطع شده فرد مددجو قرار گیرد و به جای آن برای فرد مددجو، عمل دست طبیعی را انجام می دهد، به گونه ای که شخص معلول بتواند با استفاده از سامانه عصبی خود و از طریق برخی سیگنالهای عصبی که به نقطه ای از بدن می فرستد، عمل کنترل دست را انجام دهد. به عنوان مثال، هر گاه فرد مددجو بخواهد دست خود را بالا یا پایین ببرد، می تواند با تمرکز حواس و منقبض کردن یک یا چند عضله، که معمولا از عضلات باقی مانده همان دست انتخاب می شوند، این کار را انجام دهد. در این مقاله ابتدا عملکرد دست طبیعی انسان را مورد بررسی قرار می دهیم، سپس تفاوتهای دست سیبرنتیکی با یک دست رباتیک را بیان می کنیم و در ادامه، تاریخچه ای از ساخت دست مصنوعی و روند تکاملی آن را مورد بررسی قرار می دهیم. سپس عملکرد و فعالیت کنترلی در دست سیبرنتیک برای تحت کنترل درآوردن حرکت در هنگام اراده افراد معلول را بیان می کنیم.

کنترل پیش بین مبتنی بر مدل از طریق به کارگیری مدلی صریح و واضح از فرایند و اعمال ورودی های کنترلی به دست آمده از حل یک مسئله بهینه سازی در یک افق کنترلی، رفتار آینده یک سامانه در یک افق مشخص را کنترل می کند. شبکه های ریلی و مترو به عنوان سامانه های رخداد گسسته غیرمتمرکز تعریف می شوند که عموما غیرخطی هستند. در این مقاله کنترل پیش بین همراه با محدودیتهای نرم و سخت برای کنترل این سامانه ها به کار گرفته می شوند. همچنین زمان های سفر به صورت متغیر در نظرگرفته می شوند ویک درجه آزادی برای کنترل اضافه می شود. در حالت کلی این منجر به یک مسئله بهینه سازی محدب غیرخطی می شود که مسیرهای سامانه می توانند بوسیله یک مسئله متمم خطی توسعه یافته و به صورت یک حل پارامتره تعریف شوند. استفاده از مسئله متمم خطی توسعه یافته، باعث سرعت بیشتر و بهینگی مناسب تر نسبت به روش بهینه سازی غیرخطی مستقیم می شود. همچنین می توان از یک برنامه ریزی درست برای محاسبه کنترل پیش بین بهره برد. در انتها نیز موفقیت به کارگیری این روش در کنترل شبکه های ریلی با نتایج شبیه سازی مشاهده می شود.

کنترل کننده های پیش بین مبتنی بر مدل (MPC) به ویژه نوع غیرخطی آن، به عنوان پایه روش های کنترل فرایند پیشرفته در صنایع پتروشیمی از قابلیت و کاربرد بالایی برخوردارند. در این مقاله ضمن معرفی ساختار اتوماسیون صنایع پتروشیمی، جایگاه کنترل کننده های فرایند پیشرفته را تبیین می کنیم. همچنین تعاریف و نمودار روش کنترل پیش بین مبتنی بر مدل را ارائه می کنیم. در ادامه نیز چند نمونه از بسته های نرم افزاری تجاری کنترل کننده های پیش بین مبتنی بر مدل غیرخطی را معرفی کرده، روش های آنها را با هم مقایسه می کنیم.

از تله بخار در فرایندهای پیشگرم مختلف و پرس گرم تایر استفاده می شود که به دلیل عدم انتخاب مناسب تله بخار و عدم نگهداری و تعمیر مناسب، مقدار زیادی انرژی اتلاف می گردد. تله بخار با عملکردی همچون شیر خودکار، از سویی مانع فرار بخار و ورود آن به خط برگشت می شود و از سویی دیگر، امکان دفع سریع چگالیده و خروج هوا را فراهم می سازد. در این مقاله در نظر است تا با ارائه راهکارهای مناسب برای انتخاب و نگهداری تله بخار، این نقص مرتفع شود و در مصرف انرژی صرفه جویی گردد.